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1、第八章 微生物的遗传和变异 习题与题解一、填空题1、证明DNA是遗传物质的事例很多，其中最直接的证明有1928年Griffith的细菌转化实验、Avery等的1944年发表的细菌细胞抽提物的降解、转化实验和1952年Alfred等进行的35S、32P标记的T2噬菌体繁殖实验。而1956年，H.Fraenkel-Conrat 用RNA病毒（烟草花叶病毒TMV）所进行的拆分和重建实验，证明了RNA也是遗传物质。2、细菌在一般情况下是一套基因，即单倍体；真核微生物通常是有两套基因又称二倍体。3、大肠杆菌基因组为双链环状的DNA分子，在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体形式存在于细胞中，该小体被称
2、为 拟核 。4、酵母菌基因组最显著的特点是高度重复。酵母基因组全序列测定完成后，在其基因组上发现了许多较高同源性的DNA重复序列，称之为遗传丰余。5、质粒通常以共价闭合状的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中，但从细胞中分离的质粒大多是3种构型，即CCC型、OC型和L型。6、转座因子1）是细胞中位于染色体或质粒上能改变自身位置（如从染色体或质粒的一个位点转到另一个位点，或者在两个复制子之间转移）的一段DNA序列。2）原核微生物中的转座因子有三种类型：插入序列（IS）、转座子（Tn）和某些特殊病毒（如Mu）。3）转座因子可引发多种遗传变化，主要包括插入突变、产生染色体畸变、 基因的移动和重排。7、在
3、普遍性转导中，噬菌体可以将供体细菌染色体的任何部分转导到受体细菌中；而在局限性转导中，噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。8、细菌的结合作用是指细菌与细菌的直接接触而产生的遗传信息的转移 和重组过程9、线粒体遗传特征的遗传发生在核外，且在有丝分裂和减数分裂过程以外，因此它是一种细胞质遗传。10、丝状真菌遗传学研究主要是借助有性过程和准性生殖过程，并通过遗传分析进行的，而准性生殖是丝状真菌，特别是不产生有性孢子的丝状真菌特有的遗传现象。准性生殖是指不经过减数分裂就能导致基因重组的生殖过程。在该过程中，染色体的交换和减少，不像有性生殖那样有规律，而且也是不协调的。二、选择题1、最小的遗传单位是（
4、 基因 ）。（1）染色体 （2）基因 （3）密码子 （4）核苷酸2、细菌直接摄取外界游离的DNA片段而发生变异，称为（ 转化 ）。（1）转导 （2）转化 （3）接合 （4）转换 3、基因组通常是指全部一套基因。由于现在发现许多非编码序列具有重要的功能，因此，目前基因组的含义实际上是指细胞中基因以及非基因的（DNA序列），包括编码蛋白质的结构基因、调控序列，以及目前功能还尚不清楚的（ DNA序列 ）。（1）RNA序列 （2）DNA序列 （3）调控序列 （4）操纵子序列4、琼脂糖凝胶电泳是根据（ 相对分子量大小 ）和电泳呈现的带型将染色体DNA与质粒分开。（1）数量 （2）相对分子质量大小 （3）
5、凝胶用量 （4）线型结构5、由于个别碱基的置换、插入或缺失引起的突变，称为（基因突变）（1）染色体突变 （2）基因突变 （3）自发突变 （4）人工诱导突变 6、插入顺序（IS）和转座子（tn）有两个重要的共同特征：其一它们都携带有编码转座酶的基因，该酶是转移位置，即转座所必需的；另一共同特征是它们的两端都有（ 反向末端重复序列 ）。（1） 反向末端重复序列 （2）不同源序列 （3） 同源序列 （4）不重复序列7、Mu噬菌体是一种以大肠杆菌为宿主的温和噬菌体，其基因组上除含有为噬菌体生长繁殖所必需的基因外，还有为转座所必需的基因，因此它也是最大的（转座因子 ）。 （1）噬菌体 （2）插入顺序 （
6、3）转座子 （4）转座因子8、F是携带有宿主染色体基因的F因子，FF 的杂交与F+F杂交不同的是供体的部分染色体基因随F起转入受体细胞，并且不需要整合就可以表达，实际上是形成一种部分二倍体，此时的受体细胞也就变成了（F ）。这种过程又称为性导。（1）F+ （2）F （3）F （4）F9、形成转导颗粒的噬菌体可以是温和的也可以是烈性的，主要的要求是具有能偶尔识别宿主DNA的（ 包装机制 ），并在宿主基因组完全降解以前进行包装。（1）裂解机制 （2）包装机制 （3）识别机制 （4）侵入机制10、诱变育种是指利用各种诱变剂处理微生物细胞，提高基因的随机（突变频率），通过一定的筛选方法获得所需要的高产
7、优质菌株。（1）重组频率 （2）融合频率 （3）突变频率 （4）调控频率三、是非题1、Avery和他的合作者C.M.Macleod和M.J.McCarty为了弄清楚Griffith实验中的转化因子的实质，他们分别用降解DNA、RNA或蛋白质的酶作用于有毒的S型细胞抽提物，选择性地破坏这些细胞成分，然后分别与无毒的R型细胞混合，观察转化现象的发生。结果发现，只有DNA被酶解而遭破坏的抽提物无转化作用，说明DNA是转化所必须的转化因子。+2、大肠杆菌及其他原核生物编码rRNA的基因rrn往往是多拷贝的，而结构基因多为单拷贝，反映了它们基因组经济而有效的结构。+3、与其他真核细胞一样，酵母的DNA也
8、是与4种主要的组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）结合构成染色质的14bp核小体核心DNA；染色体DNA上有着丝粒和端粒，没有明显的操纵子结构，有间隔区或内含子序列。+5、质粒作为细胞中的主要遗传因子，携带有在所有生长条件下所必需的基因。-6、Tn 比IS分子大，与IS的主要差别是Tn携带有授予宿主某些遗传特性的基因，主要是抗生素和某些毒物抗性基因。+7、线粒体基因组可编码一些为线粒体呼吸链所需要的蛋白质，大多数的线粒体蛋白质不是由线粒体基因编码的，而是由细胞核编码的。+8、营养缺陷型是微生物遗传学研究重要的选择标记和育种的重要手段。由于这类突变型在基本培养基上不生长，所以是一种负选择标记，需
9、采用影印平板（Replica plating）的方法进行分离。+9、基因型和表型是遗传学中常用的两个概念。表型是指可观察或可检测到的个体性状或特征，是特定的基因型在一定环境条件下的表现；基因型是指贮存在遗传物质中的信息，也就是它的DNA碱基顺序。+10、自然感受态除了对线型染色体DNA分子的摄取外，也能摄取质粒DNA和噬菌体DNA，后者又称为转染。+四、名词解释1、质粒：是一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，通常以共价闭合环状（CCC）的超螺旋双链DNA分子存在于各种微生物细胞中，但从细胞中分离的质粒，大多是三种构型：共价闭合环状型（CCC）、开环型（OC）和线型（L）。2、F
10、质粒：又称F因子、致育因子，是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒。3、F+ 菌株和F菌株：携带有F质粒的菌株，称为F+ 菌株（相当于雄性），无F质粒的菌株，称为F菌株（相当于雌性）。两者杂交的结果，供体细菌和受体细菌均含有一个成为F因子，因此，均为F+ 菌株。4、Hfr菌株和F因子：F质粒整合到宿主细胞染色体上的菌株，称为高频重组（high frequence recombination，Hfr）菌株。当Hfr菌株上的F因子，通过重组回复成自主状态时，有时可将其相邻的染色体基因一起切割下来，而成为携带某一染色体基因的特殊F因子，将其称为F因子。带有F因子的菌株，常用F
11、表示。5、基因组：指存在于细胞或病毒中的所有基因及非基因的DNA序列组成的总称。6、遗传丰余：酵母菌基因组中出现的许多较高同源性的DNA重复序列。7、转座因子：位于细胞的染色体或质粒上一段能改变自身位置的DNA序列。8、IS 和Tn：IS插入序列（Insertion sequence），Tn转座子（Transposon），两者都是转座因子，并具有两个重要的共同特征：（一）都携带有编码转座酶的基因，该酶是转移位置，即转座所必需的；（二）它们的两端都有反向末端重复序列。10、基因突变：一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，而导致的遗传变化，称为基因突
12、变。11、移码突变：是由于DNA序列中发生12个核苷酸的缺失或插入，使翻译的阅读框发生改变，从而导致从改变位置以后的氨基序列的完全变化。12、同义突变与错义突变：同义突变指某个碱基的变化没有改变产物氨基酸序列的密码子变化的突变。错义突变指碱基序列的变化引起了产物氨基酸序列的密码子变化的突变。13、转导：是由病毒介导的细胞间进行遗传物质交换的一种方式。14、普遍性转导：噬菌体可以携带染色体的任何部分，转导到受体细胞中。15、局限性转导：噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。16、遗传转化：是指同源或异源的游离DNA分子（质粒和染色体DNA）被自然或人工感受态细胞摄取，并得到表达的水平方向的基因转
13、移过程。17、接合作用：是指通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程。18、诱变育种：利用各种诱变剂处理微生物细胞，提高基因的随机突变频率，通过一定的筛选方法（或特定的筛子）获得所需要的高产优质菌株。19、营养缺陷型：是一种缺乏合成其生存必需的营养物的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物才能生长。20、野生型：没有发生突变的营养型。21原养型：营养缺陷型菌株再次突变，恢复到原来的营养类型，称为原养型。五、简答题1、请概述质粒、转座因子异同点。质粒和转座因子都是细胞中除染色体以外的遗传因子。质粒是一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种
14、微生物细胞中；转座因子是位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列，广泛分布于原核和真核细胞中。2、 什么是准性生殖？简述其过程。准性生殖是不经过减数分裂就能导致基因重组的生殖过程。准性生殖的过程包括异核体的形成、二倍体的形成以及体细胞交换和单元化。3、根据突变的光复活修复作用、原理，你认为在进行紫外线诱变处理时，应注意什么？在进行紫外线诱变处理时应注意避光，以防光复活修复作用。一般在红光下操作，在黑暗中培养。在紫外线照射时，盛菌液的培养皿应置于磁力搅拌器上，边照射边搅拌，使细胞能均匀受到紫外线照射。4、HfrF 和 F+F杂交得到的接合子都有性菌毛产生吗？它们是否都能被M13噬菌体感
15、染呢？HfrF中，由于Hfr菌株的染色体在向F的转移过程中，整合在染色体上的F因子（实际是F因子），除先导区外，绝大部分处于转移染色体的末端，由于转移过程中常被中断，因此F因子不易转移到受体细胞中，所以HfrF得到的接合子仍然是F，无性菌毛的产生；而F+F得到的接合子有性菌毛产生，能被M13噬菌体感染，因为M13的侵染途径是性菌毛。5、简述DNA Shuffling技术。将来源不同但功能相同的一组同源基因，用DNA核酸酶进行消化，产生随机小片段，由这些随机小片段组成一个文库，使之互为引物和模板，进行PCR扩增，当一个基因拷贝片段作为另一个基因拷贝的引物时，引起模板转换，重组因而发生，导入体内后
16、，选择正突变做新一轮的体外重组，一般通过2-3次循环，可获得产物大幅度提高的重组突变体。6、简述感受态及其形成过程：感受态：细菌能从周围环境吸取DNA的一种生理状态。感受态出现的过程：细菌生长到一定阶段，分泌一种称为感受态因子的小分子的蛋白质，它与细胞表面受体（M）相互作用，诱导一些感受态特异蛋白质（如自溶素）的表达，使细胞表面的DNA结合蛋白及核酸酶裸露出来，从而使细胞具有外界DNA结合的活性。自然感受态除了对线型染色体DNA分子的摄取外，也能摄取质粒DNA和噬菌体DNA，后者又称为转染。+六、论述题1、 从遗传学角度谈谈你对朊病毒（Prion）的理解和看法。（考研的同学看） 阮病毒是不含核
17、酸的蛋白质侵染颗粒。但它不是传递遗传信息的载体，也不能自我复制，而仍然是由基因编码的一种正常蛋白质（PrP）的两种异构体：错误！链接无效。C(存在正常组织中)和错误！链接无效。sC（存在病变组织中），其氨基酸和线性排列顺序相同，但是三维构象不同，因此，由错误！链接无效。sC引起的疾病又称为“蛋白质构象病”。2、 DNA链上发生的损伤是否一定发生表型的改变？尽你所能说出理由。DNA链上发生的损伤不一定发生表型的改变。如下列情况：同义突变或沉默突变；发生了基因内另一位点或是另一基因的抑制突变（一般指tRNA基因的突变）使突变得到校正；即使是错义突变，但是是否改变表型还看置换的氨基酸是否影响蛋白质的
18、功能；各种修复机制可清除DNA的各种损伤，使其表型不发生改变。3、细菌接合作用的机制？比较大肠杆菌的F+、F-、Hfr和F菌株的区别？细菌接合作用是指供体菌（“雄性”）通过性菌毛与受体菌（“雌性”）直接接触，通过F 质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递，产生的遗传信息的转移和重组过程。F因子（fertility factor，致育因子）又称（F质粒），其大小约100kb，是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒。携带有F质粒的菌株，称为F+ 菌株（相当于雄性），无F质粒的菌株，称为F菌株（相当于雌性）。F质粒整合到宿主细胞染色体上的菌株，称为高频重组菌株（high f
19、requence recombination，Hfr）。由于F因子能以游离状态（F+ ）和与染色体相结合的状态（Hfr）存在于细胞中，所以，又称为附加体（episome）。F质粒在大肠杆菌的接合作用（conjugation）中起主要作用。当Hfr菌株上的F因子，通过重组回复成自主状态时，有时可将其相邻的染色体基因一起切割下来，而成为携带某一染色体基因的特殊F因子，将其称为F因子，带有F因子的菌株，常用F表示。F+（雄性）菌株是指细胞内存在游离的F质粒，细胞表面有性菌毛的菌株。F（雌性）菌株是指细胞中没有F 质粒，细胞表面也无性毛的菌株。F（雌性）菌株与F+菌株或F菌株接合获得 F 质粒或 F质粒，并转变成为F+菌株或F菌株。Hfr菌株是细胞中F质粒整合到宿主细胞染色体上的高频重组突变菌株。Hfr菌株与F菌株的基因重组频率因比单纯用 F+与F接合后的频率高出数百倍而得名。F菌株的遗传性状介于F+菌株与Hfr菌株之间，是Hfr菌株细胞内的F质粒因不正常切离而脱离核染色体组时，形成游离的、带小段染色体基因的环状的特殊F质粒（F质粒）的一种菌株。7