工業(yè)微生物育種課件

輻射誘變改良工業(yè)菌種

（育種）

1.1誘發(fā)突變1.1.1輻射與誘變（1）輻射：上下左右四面八方傳遞能量的過(guò)程？電離輻射：X射線、α射線、β射線、γ射線、等離子、中子和質(zhì)子等非電離輻射：紫外線和射線的穿透力很弱，故只能用“內(nèi)照射”。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般不用射線，只用射線。射線常用輻射源是P32和S35，尤以P32使用較多（2）電離輻射誘變途徑：物理作用→化學(xué)作用→生物學(xué)作用。（3）輻射劑量及表示方法

定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量被照射的物質(zhì)所吸收的能量數(shù)值，稱為輻射劑量。

射線和r射線：用“倫琴”（r）表示，即在1克空氣中吸收83爾格（erg）輻射的能量。中子：?jiǎn)挝皇恰胺e分流量”。即每平方厘米的截面上通過(guò)的中子數(shù)（n/cm2）。射線：用“微居里”表示。具體是每克物質(zhì)吸收多少“微居里”（cu）的放射性同位素。微居里是放射強(qiáng)度單位，表示每秒鐘有3-7×104個(gè)原子核發(fā)生蛻度。（4）電離輻射致變的機(jī)理

照射→原發(fā)電離→次級(jí)電離→基因分子結(jié)構(gòu)改組→基因突變基因突變的頻率與輻射劑量成正比，即劑量增加一倍，突變頻率增加一倍，但突變率不受輻射強(qiáng)度的影響。輻射強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)照射的劑量數(shù)，即劑量率，倘若照射劑量不變，不管單位時(shí)間內(nèi)所照射是多還是少，基因突變率總是保持一致。2.1突變的分子機(jī)理2.1.1點(diǎn)突變1、點(diǎn)突變概念：?jiǎn)螇A基對(duì)置換，也稱點(diǎn)突變。置換方式：轉(zhuǎn)換：同一類堿基間的置換，如嘧啶被嘧啶置換；顛換：不同類堿基間的置換，如嘧啶被嘌呤置換。2、堿基置換的內(nèi)源機(jī)制

（1）5-甲基胞嘧啶（5mC)的脫氨作用:人類基因組中70%~90%的5mC發(fā)生在CpG二核苷酸中，而15%的CpG發(fā)生5mG；這些甲基化的CpG一般是分散存在的，“CpG”島則一般為非甲基化的。

（4）脫氨基效應(yīng)：亞硝酸可使腺嘌呤（A）脫去氨基成為次黃嘌呤（H）使胞嘧啶（C）脫去氨基成為尿嘧啶（U），使鳥嘌呤（G）脫去氨基成為黃嘌呤（I）。前兩個(gè)變化均導(dǎo)致堿基錯(cuò)配：

（5）脫嘌呤效應(yīng)：一些化學(xué)物質(zhì)（包括酶）可引起脫嘌呤作用，如果不能有效的修復(fù)，由于模板鏈上沒(méi)有堿基，DNA聚合酶會(huì)錯(cuò)誤地?fù)饺雺A基，則會(huì)導(dǎo)致堿基置換。腺嘌呤是最容易摻入的堿基。

（6）氧化性損傷堿基：氧自由基（如過(guò)氧化氫、羥基等）的氧化作用DNA，其主要產(chǎn)物是8—羥鳥嘌呤，它可引起G→T或A→C的顛換。

（7）紫外線損傷：紫外線可引起G→A和C→T的置換。另外紫外線還可以引起嘧啶二聚體的形成而改變DNA的空間結(jié)構(gòu)。2.1.2移碼突變移碼突變：基因編碼序列中插進(jìn)額外堿基或缺失應(yīng)有堿基引起插入或缺失點(diǎn)及后面編碼信息發(fā)生改變?？梢疱e(cuò)義、無(wú)義及通讀等一系列突變。

移碼突變：脫嘌呤、DNA嵌入劑的嵌入、以及DNA復(fù)制錯(cuò)誤、輻射等很多原因都可引起移碼突變。2.1.3基因內(nèi)外非編碼區(qū)的突變（1）內(nèi)含子突變（一般為中性突變）（1）突變破壞內(nèi)含調(diào)控元件時(shí)：（2）突變產(chǎn)生隱秘的剪接位點(diǎn)時(shí)：（3）突變剪接位點(diǎn)時(shí)：（2）非翻譯區(qū)域突變（一般為中性突變），但有時(shí)會(huì)通過(guò)影響蛋白質(zhì)合成、RNA穩(wěn)定性或RNA轉(zhuǎn)移來(lái)影響轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)。2、調(diào)控元件突變（大部分是中性的）啟動(dòng)子和增強(qiáng)子等調(diào)控元件的突變可能會(huì)破壞或影響轉(zhuǎn)錄過(guò)程。天冬氨酸谷氨酸棒狀