质粒育种在环境工程中的应用
质粒的应用
质粒的应用
质粒（plasmid）是存在于细胞质中，具有自主复制能力，使其在子代细胞中也能保持恒定的拷贝数，并表达所携带的遗传信息，是闭合环状的双链DNA分子。
其特点是质粒具有自主复制能力，使其在子代细胞中也能保持恒定的拷贝数，并表达所携带的遗传信息。
用途：细菌质粒是DNA重组技术中常用的载体。
载体是指把一个有用的外源基因通过基因工程手段，送进受体细胞中去进行增殖和表达的工具。
将某种目标基因片段重组到质粒中，构成重组基因或重组体。
引申：
1.根据质粒能否通过细菌的接合作用，可分为接合性质粒和非接合性质粒。
接合性质粒带有与接合传递有关的基因。
非接合质粒在一定条件下通过与其共存的接合质粒的诱动或转导而传递。
2.根据质粒在细菌内的复制类型可分为两类：严紧控制型和松弛控制型。
严紧控制复制型质粒的复制酶系与染色体DNA复制共用，只能在细胞周期的一定阶段进行复制，当细胞染色体停止复制时，质粒也就不再复制。
松弛控制复制型的质粒的复制酶系不受染色体DNA复制酶系的影响，在整个细胞生长周期中随时都可以复制，在染色体复制已经停止时质粒仍能继续复制。
3.根据质粒的不相容性，可分为不相容性和相容性。
不相容性指结构相似、密切相关的质粒不能稳定地共存于同一宿主细菌内的现象，反之为相容性。
常用于流行病学的调查。
质粒的用途
质粒的用途介绍质粒是一种循环的双链DNA分子，广泛应用于基因工程和生物技术研究中。
质粒具有多种用途，包括基因克隆、基因表达、基因传递和基因编辑等。
本文将深入探讨质粒的用途及其在各个领域中的重要性。
基因克隆质粒在基因克隆中扮演着重要的角色。
通过质粒载体，可以将感兴趣的基因片段插入质粒中，并将其转化到宿主细胞中。
质粒中常用的基因克隆位点包括限制性内切酶切位点和多克隆位点。
限制性内切酶切位点使得我们能够选择性地切割质粒和待插入的基因片段，从而实现基因的定向插入。
多克隆位点则允许同时插入多个基因片段，方便进行多基因的克隆。
基因表达质粒也被广泛用于基因表达研究中。
通过将目标基因插入质粒的表达位点，可以使得该基因在宿主细胞中得到表达。
质粒中常用的表达位点包括启动子、转录终止子和选择性标记基因。
启动子是调控基因转录的序列，可以使得目标基因在特定条件下得到高水平的表达。
转录终止子则用于终止基因的转录过程。
选择性标记基因可以在宿主细胞中引入抗性，从而筛选出含有目标质粒的细胞。
基因传递质粒也被用于基因传递研究中。
通过将质粒转化到宿主细胞中，可以使得目标基因在细胞内得到传递。
质粒转化的方法包括热激转化、电转化和化学转化等。
热激转化利用高温或低温对细胞进行短暂处理，使得细胞壁变得渗透性增加，从而使得质粒能够进入细胞内。
电转化则通过电场作用使得质粒进入细胞。
化学转化则利用化学方法使得质粒与细胞发生相互作用，从而实现基因传递。
基因编辑质粒在基因编辑中也发挥着重要作用。
通过将基因编辑工具（如CRISPR-Cas9系统）与质粒结合，可以实现对基因组的精确编辑。
质粒中常用的基因编辑位点包括靶向序列和Cas9蛋白编码序列。
靶向序列是指用于指导Cas9蛋白与目标基因组特定区域结合的序列，从而实现基因组的剪切和修复。
Cas9蛋白编码序列则用于在宿主细胞中表达Cas9蛋白，使得基因编辑工具能够发挥作用。
应用领域质粒的应用不仅局限于基因工程领域，还涉及到许多其他领域。
环境工程微生物题库(有答案)
判断题1.微生物系统分类单元从高到低依次为界、门、纲、目、科、属、种（×）最高为域2.株是微生物分类最小单位（×）种是微生物分类最小单位3.溶原性噬菌体的DNA整合在宿主DNA上，不能独立进行繁殖（√）4.放线菌属于真核微生物（×）放线菌是原核微生物5.大多数放线菌属革兰氏阴性菌（×）除枝动菌属外，其余放线菌均为革兰氏阳性菌6.放线菌的菌体由纤细的长短不一的菌丝组成，在固体培养基上呈辐射状，菌丝分支，为单细胞（√）7.霉菌的菌落疏松，菌丝细小，与培养基结合紧密，不易用接种环挑取（×）霉菌菌落形态较大8.菌苔是细菌在固体培养基上的培养特征之一（×）菌落是细菌在固体培养基上的培养特征之一9.大肠杆菌属于单细胞微生物，金黄色葡萄球菌属于多细胞微生物（×）细菌都是单细胞10.大肠杆菌是革兰氏阴性菌，金黄色葡萄球菌是革兰氏阳性菌（√）11.碱性染料能与细胞中带正电的组分结合，常用于细菌染色（×）碱性染料是和细胞中带负电的组分结合12.革兰氏阳性菌细胞壁的脂肪含量比革兰氏阴性菌高（×）低13.红螺菌的同化作用类型为光能异养型（√）14.渗透酶属于诱导酶，其他酶属于结构酶（×）渗透酶是载体蛋白15.一切厌氧微生物都含有超氧化物歧化酶（×）耐氧厌氧微生物含超氧化物歧化酶，一切厌氧微生物都不具有过氧化氢酶16.分子氧对专性厌氧微生物的抑制和杀死作用是因为这些微生物缺乏过氧化氢酶（√）17.主动运输需要载体和能量，促进扩散不需要载体和能量（×）促进扩散要载体不要能量18.大多数微生物可以合成自身所需的生长因子，不必从外界摄取（√）19.核糖体的功能是合成蛋白质（√）20.明胶是最常用的凝固剂（×）琼脂最常用的凝固剂21.浓乳糖蛋白胨培养基是合成培养基（×）是天然培养基22.豆芽汁培养基是合成培养基（×）是天然培养基23.分批培养时，细菌首先经历一个适应期，此时细胞处于代谢活动低潮，细胞数目不增加（√）24.恒化培养与恒浊培养的区别是前者菌体始终处于对数期（×）区别前者保持细菌浓度不变，后者保持营养成分浓度不变25.乳糖操纵子是由结构基因、操纵基因、调节基因组成（√）26.操纵子的结构基因通过转录、翻译控制蛋白质的合成，操纵基因和调节基因通过转录、翻译控制结构基因的表达（√）27.细菌所有遗传信息都储存在细菌染色体上（×）细菌为原核微生物，无染色体，基因还可以存在质粒上28.遗传型相同的个体在不同环境下会有不同的表现型（√）29.低剂量的紫外线照射，对微生物没有影响，但超过某一阈值的紫外线照射，则会导致微生物基因突变（×）低剂量紫外线照射导致基因突变30.导致牛得疯牛病的朊病毒的遗传物质是DNA（×）是蛋白质31.HgCl2的杀菌机理是与微生物酶的-SH基结合，使酶失去活性，或与菌体蛋白质结合，使之变性或沉淀（√）32.反消化作用是在好氧条件下进行的（×）在厌氧条件下进行33.好氧活性污泥法处理废水过程中，去除的有机污染物全部转化为二氧化碳和水（×）大部分转化为微生物自身组成34.活性污泥法处理废水，易产生污泥膨胀问题（√）35.用霉菌、酵母菌处理有机废水时，有时会出现活性污泥丝状膨胀，这时可以通过修改工艺来解决（√）36.对厌氧消化-甲烷发酵，污水pH一般保持在6.5-7.5之间（√）37.自然界中产甲烷菌有很多种，有些是好氧的，有些是厌氧的，有些是兼性厌氧的（×）甲烷菌都是厌氧的38.导致水体富营养化的生物主要是硅藻（×）是蓝藻39.水体中有机物浓度越高，微生物代谢作用消耗的溶解氧越多（√）40.任何土质中微生物种类都按细菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类的顺序由多到少排列（×）任何土质中微生物种类都按细菌、放线菌、真菌、原生动物、藻类的顺序由多到少排列填空题1.微生物和其他类型微生物相比具有个体极小、分布广种类多、繁殖快、易变异特点。
环境微生物学ch11
2）质粒分子育种
是在恒化器长期混合培养过程中，增加选 择压力，通过各种微生物间质粒的自然传 递和相互作用，实现降解性质粒的自然转 移，从而大大缩短了自然进化的进程，实 现了加速培育新菌株的目的。
除草剂2, 5除草剂2, 4, 5-T（2,4,5三氯苯氧乙酸）化学结构稳定，很难 2,4,5三氯苯氧乙酸）化学结构稳定，很难 从自然界分理出以2,4,5从自然界分理出以2,4,5-T为唯一碳源的菌株； Chakrabarty等人从堆放有毒废物垃圾的地方采集样品，分 Chakrabarty等人从堆放有毒废物垃圾的地方采集样品，分 离菌种并将其接种至恒化培养器中，与带有CAM、SAL、 离菌种并将其接种至恒化培养器中，与带有CAM、SAL、 TOL、pAC21、pAC25和pAC31等降解性质粒的一些假单胞 TOL、pAC21、pAC25和pAC31等降解性质粒的一些假单胞 菌混合培养，试验初期，向培养基中加入低浓度的2,4,5菌混合培养，试验初期，向培养基中加入低浓度的2,4,5-T 和较高浓度的甲基苯甲酸盐、水杨酸盐、氯代苯甲酸盐， 连续培养一段时间后，逐渐增加2,4,5连续培养一段时间后，逐渐增加2,4,5-T的浓度，降低其他 物质的浓度，经过近10个月的培养，从中分离获得了一株 物质的浓度，经过近10个月的培养，从中分离获得了一株 以2,4,5-T为唯一碳源的细菌，经鉴定为洋葱假单胞菌，命 2,4,5名为AC 1100。 名为AC 1100。 AC 1100具有的降解2,4,5-T的功能是由质粒控制的。 1100具有的降解2,4,5单独以2,4,5- 为唯一碳源进行长期驯化，未能获得以2,4,5单独以2,4,5-T为唯一碳源进行长期驯化，未能获得以2,4,5-T 为唯一碳源的降解菌。
三、基因工程在环境保护中的应用
初一生物质粒载体的类型及应用
初一生物质粒载体的类型及应用生物质粒载体是一种常用于基因工程研究和应用的工具。
它可以作为DNA分子的携带者，将目标基因插入到细胞中，并通过复制和表达来实现基因传递和功能表达。
本文将介绍初一生物质粒载体的类型及应用。
一、基本概述生物质粒是细菌细胞中的一种非染色体的环状DNA分子，其大小从几千碱基对到几十万碱基对不等。
生物质粒可以在细胞内自主复制和传递，并且能够在宿主细胞中表达外源基因。
因此，生物质粒成为了基因工程研究和生物技术应用中广泛使用的载体。
二、类型及特点1. 质粒型载体质粒型载体是最常见的生物质粒载体类型之一。
质粒型载体通常具有自主复制和表达外源基因的能力，它们可以通过革兰氏阴性菌或者革兰氏阳性菌的转化方式被细菌宿主接收和传递。
质粒型载体通常包括一个选择性标记基因，以便快速筛选正常转化的细菌。
2. 病毒型载体病毒型载体是利用病毒作为基因载体的一种方式。
病毒型载体主要包括逆转录病毒、腺病毒和腺相关病毒等。
病毒型载体可以通过病毒感染宿主细胞，将外源基因导入宿主细胞内并实现表达。
病毒型载体在基因治疗和疫苗研究中具有重要的应用价值。
3. 细胞质化型载体细胞质化型载体是通过将目标基因与带有细胞定位信号序列的质粒结合而形成的一类载体。
细胞质化型载体能够将外源基因转运入细胞质，然后基因能够进一步定位到细胞器或细胞核中。
这种载体多用于研究细胞定位及细胞器功能。
4. 人工染色体型载体人工染色体型载体是一类将外源基因嵌入到合成的染色体中的载体。
人工染色体型载体在基因治疗及基因组研究领域具有重要的应用前景。
通过人工染色体型载体，科学家可以将大片段的基因组DNA稳定地转移入宿主细胞，从而实现复杂基因组的研究和调控。
三、应用领域1. 基因工程研究生物质粒载体的用途十分广泛，主要用于实验室的基因工程研究。
通过载体介导的基因转移，科学家可以研究外源基因在生物体内的表达和功能，以及基因与表型之间的关联。
生物质粒载体在基因敲除、基因编辑及基因转录调控研究中发挥了重要的作用。
质粒在基因工程的用途
质粒在基因工程的用途质粒是指一类自主复制的DNA分子，常见于细菌细胞中，其大小通常为1-300kb。
质粒广泛应用于基因工程领域，具有许多重要的用途。
以下是质粒在基因工程中的主要应用：1. 基因克隆与表达：质粒是基因克隆常用的工具。
通过将目标基因插入质粒的适当位点，构建重组质粒。
然后可以将重组质粒引入宿主细胞，利用宿主细胞的复制、转录和翻译机制表达目标基因，并获得大量的目标蛋白。
这种方法可以用于蛋白质纯化、功能研究、药物研发等许多方面的工作。
2. 质粒载体：质粒可以作为基因的运输工具，将目标基因引入宿主细胞中。
一些质粒载体可以被广泛应用于多种细胞系和生物体，为实验研究和工业应用提供便利。
3. 基因突变和编辑：通过对质粒进行删减、插入等基因编辑技术，可以获得具有特定功能的质粒，用于研究基因的相关功能以及信号通路等方面。
此外，通过质粒载体引入Cas9和sgRNA等基因编辑工具，可以实现基因敲除、基因修饰等精确基因编辑，为研究基因功能和相关疾病提供重要方法。
4. DNA测序：质粒可以用于扩增目标DNA片段，为DNA测序提供足够多的样本。
质粒扩增后，可以通过各种测序技术对其进行测序分析，以获得DNA序列信息。
5. 基因扩增：质粒可以通过PCR等方法进行大规模扩增。
这种技术常用于扩增某一基因的多个拷贝，以获得足够的DNA样本，用于进一步的实验操作。
6. 亚克隆和分子标签：质粒可以用于亚克隆，即获得质粒载体的特定部分用于进一步研究。
此外，质粒上的特定序列可以与荧光蛋白等分子标签结合，为基因定位、表达监测等提供重要工具。
7. 基因转导：质粒可以用于基因转导，将目标基因导入特定的细胞或组织中。
这种技术可以用于研究基因功能和基因治疗等方面。
以上仅是质粒在基因工程中的一些常见用途，随着科学技术的不断发展和创新，质粒在基因工程领域的应用也在不断拓展与深化。
质粒的基本特性以及其在基因工程中的应用，为我们了解基因功能、探索生物学奥秘以及应用于医疗、农业、生物制药等实践提供了有力工具和技术支撑。
环保工程中生物技术的应用
环保工程中生物技术的应用
生物技术在环保工程中的应用有很多，它能有效地解决环境问题，并推动环境的改善。
以下是生物技术在环保工程中的几个应用案例：
1. 生物修复污染土壤：生物技术可以通过利用细菌、真菌等生物来修复受到重金属、有机物等物质污染的土壤。
这些生物能降解有毒有害物质，将其转化为无害物质，从而恢
复土壤的自然状态。
3. 生物能源生产：生物技术可以利用生物质能源来替代传统的化石能源。
利用发酵、生物气化等技术，将农作物秸秆、木材等废弃物转化为生物燃气、生物乙醇等可再生能源，从而减少对化石能源的依赖，降低环境污染。
4. 生物降解塑料：生物技术可以通过改变微生物的基因，使其具有降解塑料的能力。
目前已经开发出一些能够降解塑料的微生物，这些微生物可以将塑料分解为可生物降解的
物质，从而减少塑料对环境的污染。
5. 生物多样性保护：生物技术可以通过保护和繁育濒危物种来维护生物多样性。
通
过利用生物技术手段，可以对濒危物种进行基因保护和繁育，从而保护这些物种免受人类
活动的侵害，维护生物多样性。
6. 植物基因改良：生物技术可以通过植物基因改良来提高植物的耐性，抵抗病虫害
和逆境。
通过改变植物的基因表达，可以增加植物的抗病性、耐旱性等特性，从而减少对
化学农药和化肥的依赖，降低对环境的负面影响。
生物技术在环保工程中的应用涉及多个领域，它为环境保护提供了新的思路和方法。
通过生物技术的应用，我们能够更加有效地解决环境问题，实现可持续发展。
但我们也需
要注意生物技术的合理利用，避免对生态系统造成不可逆转的影响。
856环境微生物学
2023年年云南大学研究生市政工程专业《环境工程微生物学》入学考试大纲一、考试性质《环境工程微生物学》是市政工程硕士专业学位研究生入学统一考试的科目之一。
《环境工程微生物学》考试要力求反映市政工程硕士专业学位的特点，科学、平等、确切地测评考生的基本素质和综合能力。
二、考试要求测试考生对于环境工程微生物学相关的基本概念、基础知识的控制情况和运用能力。
三、考试分值本科目满分150分。
四、试题结构完型填空、挑选题、判断题、名词解释、问答题。
五、考试内容第一章绪论微生物的定义、特性、分类、命名及生物学地位。
微生物学、环境工程微生物学的概念和研究的对象、发展和趋势。
第二章微生物的形态结构及其与环境的关系原核微生物的构造特点及与真核微生物的区别。
细菌的形态与大小、结构，细胞壁缺陷型细菌，细胞质膜的结构及功能，细胞膜与污染物的吸收。
细胞质内含物：如核糖体、PHB等；质粒、荚膜、菌胶团、鞭毛的概念、组成、功能；芽孢的概念、结构、特点及研究芽孢的意义。
放线菌的形态结构、菌落特征。
革兰氏阴阳细菌细胞壁结构的差异。
革兰氏染色的原理和步骤以及革兰氏阴阳细菌显色的区别；蓝细菌的概述；古细菌与真细菌的差别。
第 1 页/共 4 页酵母菌的形态与大小、细胞结构、繁殖和菌落形态。
霉菌的形态与结构、菌丝体及其分化、菌落形态及液体培养特征。
原生动物、微型后生动物的细胞形态和结构、繁殖、类群及生理特性，原生动物与污水生物处理。
藻类的形态、细胞结构、藻类各门概述及其在环境工程的作用。
使用显微镜看见微生物形态结构的主意。
第三章微生物的营养、培养基与环境工程微生物的营养物质及生理功能，微生物的营养类型及其与污染治理的关系。
营养物质进入微生物细胞的方式和原理；容易蔓延、促进蔓延、主动运输、基团移位的特点。
培养基的定义及其配制原则，培养基的种类，培养基的配制主意，培养基的挑选和常用的微生物培养基。
微生物菌种的来源，菌种的采集及富集培养主意，如何培养与分离微生物菌种，实验室液体培养主意、固体培养主意，微生物的纯种分离主意。
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文献阅读报告
题目：质粒育种在环境工程的应用
学院：食品学院
班级：环境工程
姓名：
日期：2015.12.27
正文：
质粒育种在环境工程中的应用
摘要：质粒育种在环境污染治理方面起着很大的作用，如今工业化迅速，质粒育种培育出的菌种可以迅速降解污染物，起到保护环境的作用。
关键词：质粒载体转移
前言
在自然界中存在许多的优良菌种，有效分解自然界的各种物质。
但是随着现代工业的不断发展，人工合成的非天然物质日益增多。
例如：有机氯农药、有机磷农药、多氯联苯、塑料、合成洗涤剂等，不易被现存的微生物分解，上述物质在土壤和水体中存留时间较长，分解75%~100%所需的时间，快则一周，慢则几年甚至十几年。
这类物质积累在土壤和水体中，严重污染环境。
因此环境工程中极其需要快速降解上述污染物的高效菌。
为此，人们在质粒育种和基因工程菌方面做了研究和实验，并取得一定成效。
本文就质粒育种在环境保护中的应用做简要的介绍。
1.质粒
在原核微生物中除了有染色体外，还含有另一种较小的、携带有少量遗传基因的环状DNA分子，成为质粒，也叫染色体外DNA。
它们在细胞分裂过程中能复制，将遗传性状传给
后代。
有的质粒独立存在于细胞质中，也有的和染色体结合，成为附加体。
例如：大肠杆菌的F因子。
质粒很重要的一个特征是可以通过接合转移，实现种内、种间的扩散，并可遗传。
近年来研究发现，许多异型生物质降解基因均存在质粒上，因而也可以称这些质粒为降解性质粒。
质粒在原核微生物的生长中不像染色体那么举足轻重，常因为某种外界因素影响发生质粒丢失或转移。
某种细菌一旦散失质粒，就会丧失由该质粒决定的某些性状，但菌体不死亡，质粒可诱导产生。
有些质粒如：F因子、R因子能通过
细胞与细胞的接触而转移，质粒从供体细胞转移到不含该质粒的受体细胞中，使受体细胞具有由该质粒决定的遗传性状。
有的质粒可携带供体的一部分染色体基因一起转移，从而使受体细胞既获得供体细胞质粒决定的遗传性状，又得到了供体细胞染色体决定的某些遗传性状。
同时，质粒也是一个细菌进化的重要因子，例如它们能使宿主细胞短期内迅速适应改变的环境，使基因得到扩增。
2.质粒育种的应用
根据质粒的上述遗传性状，可利用质粒培育优良菌种。
质粒在基因工程中用作基因转移的运载工具(载体)。
质粒育种是将两种或多种微生物通过细胞结合或融合技术，使供体菌的质粒转移到受体菌体内，使受体菌保留自身功能质粒，同时获得供菌体的功能质粒。
即培育出具有两种
功能质粒的新品种。
例如：多功能超级细菌的构建、解烷抗汞质粒细菌的构建、脱色工程菌的构建等等。
多功能超级细菌的构建：把降解芳烃、多环芳烃的质粒转移到能降解脂烃的假单胞菌体内，结果得到了同时降解4种烃类的超级菌。
它能把原油中约2/3的烃消耗掉。
与自然菌种相比其降解速率快。
自然菌种要花一年多才能将海上的浮油分解完全，而超级细菌只要几个小时就能分解完全。
微生物遗传手段正日益渗透在环境保护的各个领域，希望以后更加安全、高效地发挥更大的作用。
参考教材：本学期使用教材
参考文献：微生物遗传学在环境工程中的应用及原理探讨作者：穆军章非娟同济大学环境工程学院。