微生物工程题库参考答案

第一部分微生物工程原理第一、二章微生物工程概论、生产菌种的来源SOS生色检测法：利用DNA损伤时，可活化yecA蛋白，进而分解噬菌体的阻遏蛋白，再引起sifA(sulA)基因启动子启动LacZ基因的表达，从而达到检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的目的。

生化诱导分析法(BIA)：采用测定溶原性λ噬菌体阻遏物支配下的启动子控制的转录和表达的酶活性的方法。

1、微生物工程的应用领域有？（1）在食品工业的应用微生物技术最早开发应用的领域，至今产量和产值仍占微生物工程的首位。

食品加工、含醇饮料、发酵乳制品、调味品等（2）在医药卫生中的应用抗生素、氨基酸、维生素、生物制品、酶抑制剂（3）在轻工业中的应用糖酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶、凝乳酶、氨基酰化酶、甘露聚糖酶等（4）在化工能源中的应用醇及溶剂、有机酸、多糖、清洁能源等（5）在农业中的应用生物农药、生物除草剂、生物增产剂等（6）在环境保护中的作用污水处理（厌气法、好气法）（7）在高技术领域中的应用基因工程的各种工具酶等2、抗肿瘤药物产生菌的分离原理临床上有效的抗肿瘤药物大多是直接作用于核酸或抑制核酸生物合成的物质，大部分具有抗菌或抗真菌的活性，现发展出利用微生物筛选作用于DNA 的抗肿瘤药物的方法，如生化诱导分析法、SOS生色检测法生化诱导分析法（BIA）：采用测定溶原性λ噬菌体阻遏物支配下的启动子控制的转录和表达的酶活性的方法。

将E.coli lacZ 连接在λ噬菌体的PL启动子下，当DNA损伤时，诱发λ阻遏蛋白CI分解，PL启动子启动lacZ 基因转录，表达出β-半乳糖苷酶。

测定β-半乳糖苷酶活性，可检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的存在X-Gal。

作显色底物；反应后呈蓝色SOS生色检测法：利用DNA损伤时，可活化yecA蛋白，进而分解噬菌体的阻遏蛋白，再引起sifA(sulA)基因启动子启动LacZ基因的表达，从而达到检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的目的3、利用DNA修复能力突变株进行抗肿瘤药物的筛选原理生物--两个以上的DNA修复基因，一个DNA修复基因损伤或变异，仍能存活，但对能引起DNA损伤的化合物十分敏感，易发生死亡4、抗病毒药物产生菌的筛选分离方法（1）作用于核酸的方法--药物毒性高；（2）小平板测定由病毒引起的细胞变性效果(CPE)；（3）病毒复制中特有的DNA复制酶和核酸合成酶的酶抑制剂第三章优良菌种的选育结构不稳定：由于重组质粒DNA发生缺失、插入或重排引起的质粒结构变化。

分裂不稳定：由于细胞分裂过程中质粒缺失分配到子细胞中而导致整个质粒丢失准性生殖：指真菌不通过有性生殖的基因重组过程。

准性生殖过程包括异核体的形成、二倍体的形成和体细胞的重组.互变异构效应：指四种碱基第六位上的酮基或氨基的瞬间变构，会引起碱基错配。

多因素低剂量的诱变效应：指在自然环境中存在低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低剂量的诱变物质和微生物自身代产生的诱变物质等的作用引起的突变。

自然选育：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程1、提高质粒稳定性的方法？两阶段培养法：一增加菌体、二诱导外源基因表达适当培养条件：温度、pH、培养基组分和溶解氧等2、质粒不稳定的产生原因？质粒不稳定---分裂不稳定的两因素：①含质粒菌产生不含质粒子代菌的频率；②这两种菌的比生长速率差异的大小低拷贝---产生不含质粒子代菌频率高；高拷贝---比生长速率低拷贝数与工程菌本身特性、培养条件有关3、影响外源基因在酵母中表达的因素？因素：外源基因的拷贝数、表达效率、外源蛋白糖基化、宿主菌株的影响（1）外源基因的拷贝数：应协调---稳定性、拷贝数、细胞生长量、表达效率（2）外源基因的表达效率：与启动子、分泌信号和终止序列有关①启动子：上游激活序列+近端启动子（TATA序列、起始密码子），分为组成型、诱导型②启动子（可改变表达效率）③分泌信号：信号肽、前导肽部分编码序列，分泌过程--加工切割--正确产物④终止序列：保证适当终止．加Poly(A)尾巴---mRNA比较稳定（3）外源蛋白的糖基化糖基化---N-糖苷键、O-糖苷键氨基末端修饰---二硫键形成---蛋白质折叠---糖基化---分泌（4）宿主菌株的影响菌特点：生长能力强、源蛋白酶弱、菌株性能稳定、分泌能力强等4、酵母菌的载体系统？酵母载体多为穿梭载体---同时有细菌和酵母的复制原点和选择标记---能在细菌和酵母中--复制和表型选择(1) 克隆载体的复制序列---四类①酵母附加体质粒(YEp类)复制序列---酵母源2um质粒成分，拷贝数约为5-50②酵母复制型质粒(YRp类)复制序列---非2um来源的自主复制序列(ARS)，来自酵母染色体或其他生物；稳定性差，拷贝数少③酵母着丝粒质粒(YCp类)复制序列---ARS，有酵母染色体中心粒成分，以一种类似染色体的单位参与细胞的有丝分裂和减数分裂，稳定性好，拷贝数一个④酵母整合型质粒(YIp类)载体有与酵母染色体重组的序列---整合到染色体中，具有很好的稳定性，拷贝数—个(2) 表达载体在克隆载体中插入酵母的表达盒和终止子等调控序列，即可构建成酵母的表达载体。

表达盒包括酵母菌强启动子多克隆位点的3’端非编码区。

5、在大肠杆菌中真核基因的表达形式三种表达方式：即融合蛋白、非融合蛋白、分泌型表达蛋白（1）融合蛋白：指蛋白质的N端是一段原核DNA序列，C端接上真核基因序列。

优点：基因操作简便、表达蛋白较稳定、可高效表达；缺点：因有原核序列---免疫原性---只能作为抗原用；切除---原核多肽---具有生物活性的真核蛋白（2）非融合蛋白：在大肠杆菌中以真核蛋白mRNA的ATG密码子为起始表达的蛋白质，保持蛋白质原有的生物活性，但易被蛋白酶降解。

N末端有甲硫氨酸，能引起人体免疫反应。

（3）分泌表达：通过将外源基因连接到编码原核蛋白信号肽的下游来实现。

常用信号肽：碱性磷酸酶(phoA) 、膜外周质蛋白(OmPA) 、霍乱弧菌毒素B亚单位(CTXB)等及大白鼠胰岛素原信号肽。

6、真核表达系统包括①酵母：是研究基因表达调控最有效的单细胞真核微生物；基因组小，仅为大肠杆菌的4倍；世代周期短；有单倍体、双倍体两种形式；生长繁殖迅速，容易培育，不产生有毒物质，基因工程操作方便，与原核生物相似；表达产物能够糖基化；②丝状真菌：特点是有很强的蛋白质分泌能力，能正确进行翻译后加工---剪切和糖基化等转录和翻译--进入周质---信号肽酶识别---切掉信号肽--生物活性7、影响目的基因在大肠杆菌中表达的因素（1）外源基因的拷贝数：基因拷贝数增加---基因表达产物产量----增加（2）外源基因的表达效率①影响表达效率因素：启动子的强度、核糖体结合位点的有效性、SD序列和起始密码子ATG之间的距离、密码子的组成②启动子---转录水平上影响基因表达；有强弱之分；下游应有转录终止子；③SD序列和起始密码子ATG之间的距离及序列----mRNA翻译成蛋白质的效率有明显影响④消除核糖体结合位点及其附近的潜在二级结构⑤密码子组成影响翻译效率----偏爱性（3）表达产物的稳定性提高稳定性----避免蛋白酶降解：产生融合蛋白；表达在胞浆周质的空隙；改变真核蛋白二硫键的位置；选用蛋白酶缺陷型菌（4）细胞的代负荷减轻负荷：将细胞生长和外源基因的表达分成两个阶段8、原生质体制备与融合方法（1）原生质体制备:酶解出发菌的细胞壁---高渗溶液中---释放原生质体革兰阳性细菌---用溶菌酶；革兰阴性细菌---EDTA+溶菌酶；链霉菌---在含甘氨酸的培养基中培养后用溶菌酶；酵母---巯基乙醇+EDTA的溶液中培养，用蜗牛酶或纤维素酶；霉菌---几丁质酶、纤维素酶（2）原生质体融合和再生A. 融合方法：化学因子（聚乙二醇）、电场诱导、生物因子（仙台病毒）；B. 再生：涂布在高渗培养基上培养（3）融合子的检出在选择性培养基上检出，通过两个遗体标记互补确定9、原生质体融合的优越性①受接合型或致育型的限制小，两亲株没有供体和受体之分，有利于不同种属微生物的杂交②重组频率高于其他杂交方法:原生质体剥离了细胞壁，去除了细胞间物质交换的主要障碍，也避免了修复系统的制约；再加上促融剂的诱导作用，重组频率显著提高③遗传物质的传递更加充分、完善，既有核配又有质配。

④可以采用温度、药物、紫外线等处理纯化亲株的一方或双方，然后使其融合，筛选再生重组子菌落，提高筛选效率⑤用微生物的原生质体进行诱变，可明显提高诱变频率10、酵母菌交配方式孢子与孢子、单倍体细胞与孢子、细胞间11、原核表达系统包括①大肠杆菌：最常采用的原核表达系统；有细胞不溶性表达(包含体）、胞可溶性表达、细胞周质表达；无信号肽；不存在翻译后修饰作用；存在毒素。

②枯草芽孢杆菌：分泌能力强；不形成包含体；有很强的胞外蛋白酶，会对产物进行不同程度的降解③链霉菌：不致病、使用安全；分泌能力强，可将表达产物分泌到胞外；有糖基化能力等12、霉菌的杂交步骤①异核体形成：在基本培养基上接种两个营养缺陷型亲本，强迫其进行营养互补②双倍体的检出：A. 扇面--挑出孢子--分离纯化--双倍体。

B. 异核体菌丝打碎--基本培养基和完全培养基--分离异核体菌落--原养型扇面分离纯化。

C. 异核体孢子--涂布基本培养基--原养性菌落中分离纯化--杂合双倍体。

③分离子的检出：杂合双倍体单孢子--完全培养基平板—菌落成熟--从斑点处挑取孢子--完全培养基斜面--纯化和鉴别--分离子13、组成型突变株的筛选调节基因或操纵基因发生突变，都有可能获得组成型突变株筛选原则：设计某种有利于组成型菌株生长，并限制诱导型菌株生长的培养条件，造成组成型菌株生长优势或适当的分辨两类菌落的方法，选出组成型突变株14、诱变后的突变菌株包括？营养变异、抗性变异、代变异、形态变异、生长繁殖变异和发酵温度变异等15、优良菌种的基本特性①菌种的生长繁殖能力强，具较强的生长速率，产生孢子的菌种应具有较强的产孢子能力。

②菌种的培养基和发酵醪原料来源广泛、价格便宜、尤其对发酵原料成分的波动敏感性较小。

③对需要添加的前体物质有耐受能力，且不能将这些前体物质作为一般碳源利用④菌种应具有在较短的发酵周期产生大量发酵产物的能力。

⑤能高效地将原料转化为产品。

这样可以降低生产成本，提高产品的市场竟争力。

⑥在发酵过程中不产生或少产生与目标产品性质相近的副产物及其它产物。

⑦在发酵过程中产生的泡沫要少，这对提高装料系数，提高单罐产量，降低成本具有重要意义。

⑧具有抗噬菌体感染的能力。

⑨菌株遗传特性稳定，以保证发酵能长期、稳定进行，有利于实施最佳工艺控制。

⑩菌种纯粹，不易变异退化，不产生任何有害生物活性物质和毒素，以保证安全。

16、简述放线菌的四种遗传体系和杂交方法（1）遗传体系①异核现象：菌丝间的接触和融合形成异核体，在同一条菌丝或细胞中含有不同基因型的细胞核。