第八章 微生物的遺傳和變異 復(fù)習(xí)題解

1、第八章 微生物的遺傳和變異 習(xí)題與題解一、填空題1、證明DNA是遺傳物質(zhì)的事例很多，其中最直接的證明有1928年Griffith的細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、Avery等的1944年發(fā)表的細(xì)菌細(xì)胞抽提物的降解、轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和1952年Alfred等進(jìn)行的35S、32P標(biāo)記的T2噬菌體繁殖實(shí)驗(yàn)。而1956年，H.Fraenkel-Conrat 用RNA病毒（煙草花葉病毒TMV）所進(jìn)行的拆分和重建實(shí)驗(yàn)，證明了RNA也是遺傳物質(zhì)。2、細(xì)菌在一般情況下是一套基因，即單倍體；真核微生物通常是有兩套基因又稱二倍體。3、大腸桿菌基因組為雙鏈環(huán)狀的DNA分子，在細(xì)胞中以緊密纏繞成的較致密的不規(guī)則小體形式存在于細(xì)胞中，該小體被稱

2、為 擬核 。4、酵母菌基因組最顯著的特點(diǎn)是高度重復(fù)。酵母基因組全序列測定完成后，在其基因組上發(fā)現(xiàn)了許多較高同源性的DNA重復(fù)序列，稱之為遺傳豐余。5、質(zhì)粒通常以共價(jià)閉合狀的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細(xì)胞中，但從細(xì)胞中分離的質(zhì)粒大多是3種構(gòu)型，即CCC型、OC型和L型。6、轉(zhuǎn)座因子1）是細(xì)胞中位于染色體或質(zhì)粒上能改變自身位置（如從染色體或質(zhì)粒的一個(gè)位點(diǎn)轉(zhuǎn)到另一個(gè)位點(diǎn)，或者在兩個(gè)復(fù)制子之間轉(zhuǎn)移）的一段DNA序列。2）原核微生物中的轉(zhuǎn)座因子有三種類型：插入序列（IS）、轉(zhuǎn)座子（Tn）和某些特殊病毒（如Mu）。3）轉(zhuǎn)座因子可引發(fā)多種遺傳變化，主要包括插入突變、產(chǎn)生染色體畸變、 基因的移動和重排。7、在

3、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)中，噬菌體可以將供體細(xì)菌染色體的任何部分轉(zhuǎn)導(dǎo)到受體細(xì)菌中；而在局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)中，噬菌體總是攜帶同樣的片段到受體細(xì)胞中。8、細(xì)菌的結(jié)合作用是指細(xì)菌與細(xì)菌的直接接觸而產(chǎn)生的遺傳信息的轉(zhuǎn)移 和重組過程9、線粒體遺傳特征的遺傳發(fā)生在核外，且在有絲分裂和減數(shù)分裂過程以外，因此它是一種細(xì)胞質(zhì)遺傳。10、絲狀真菌遺傳學(xué)研究主要是借助有性過程和準(zhǔn)性生殖過程，并通過遺傳分析進(jìn)行的，而準(zhǔn)性生殖是絲狀真菌，特別是不產(chǎn)生有性孢子的絲狀真菌特有的遺傳現(xiàn)象。準(zhǔn)性生殖是指不經(jīng)過減數(shù)分裂就能導(dǎo)致基因重組的生殖過程。在該過程中，染色體的交換和減少，不像有性生殖那樣有規(guī)律，而且也是不協(xié)調(diào)的。二、選擇題1、最小的遺傳單位是（

4、 基因 ）。（1）染色體 （2）基因 （3）密碼子 （4）核苷酸2、細(xì)菌直接攝取外界游離的DNA片段而發(fā)生變異，稱為（ 轉(zhuǎn)化 ）。（1）轉(zhuǎn)導(dǎo) （2）轉(zhuǎn)化 （3）接合 （4）轉(zhuǎn)換 3、基因組通常是指全部一套基因。由于現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)許多非編碼序列具有重要的功能，因此，目前基因組的含義實(shí)際上是指細(xì)胞中基因以及非基因的（DNA序列），包括編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因、調(diào)控序列，以及目前功能還尚不清楚的（ DNA序列 ）。（1）RNA序列 （2）DNA序列 （3）調(diào)控序列 （4）操縱子序列4、瓊脂糖凝膠電泳是根據(jù)（ 相對分子量大小 ）和電泳呈現(xiàn)的帶型將染色體DNA與質(zhì)粒分開。（1）數(shù)量 （2）相對分子質(zhì)量大小 （3）

5、凝膠用量 （4）線型結(jié)構(gòu)5、由于個(gè)別堿基的置換、插入或缺失引起的突變，稱為（基因突變）（1）染色體突變 （2）基因突變 （3）自發(fā)突變 （4）人工誘導(dǎo)突變 6、插入順序（IS）和轉(zhuǎn)座子（tn）有兩個(gè)重要的共同特征：其一它們都攜帶有編碼轉(zhuǎn)座酶的基因，該酶是轉(zhuǎn)移位置，即轉(zhuǎn)座所必需的；另一共同特征是它們的兩端都有（ 反向末端重復(fù)序列 ）。（1） 反向末端重復(fù)序列 （2）不同源序列 （3） 同源序列 （4）不重復(fù)序列7、Mu噬菌體是一種以大腸桿菌為宿主的溫和噬菌體，其基因組上除含有為噬菌體生長繁殖所必需的基因外，還有為轉(zhuǎn)座所必需的基因，因此它也是最大的（轉(zhuǎn)座因子 ）。 （1）噬菌體 （2）插入順序 （

6、3）轉(zhuǎn)座子 （4）轉(zhuǎn)座因子8、F是攜帶有宿主染色體基因的F因子，F(xiàn)×F 的雜交與F+×F雜交不同的是供體的部分染色體基因隨F起轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，并且不需要整合就可以表達(dá)，實(shí)際上是形成一種部分二倍體，此時(shí)的受體細(xì)胞也就變成了（F ）。這種過程又稱為性導(dǎo)。（1）F+ （2）F （3）F （4）F9、形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒的噬菌體可以是溫和的也可以是烈性的，主要的要求是具有能偶爾識別宿主DNA的（ 包裝機(jī)制 ），并在宿主基因組完全降解以前進(jìn)行包裝。（1）裂解機(jī)制 （2）包裝機(jī)制 （3）識別機(jī)制 （4）侵入機(jī)制10、誘變育種是指利用各種誘變劑處理微生物細(xì)胞，提高基因的隨機(jī)（突變頻率），通過一定的

7、篩選方法獲得所需要的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌株。（1）重組頻率 （2）融合頻率 （3）突變頻率 （4）調(diào)控頻率三、是非題1、Avery和他的合作者C.M.Macleod和M.J.McCarty為了弄清楚Griffith實(shí)驗(yàn)中的轉(zhuǎn)化因子的實(shí)質(zhì)，他們分別用降解DNA、RNA或蛋白質(zhì)的酶作用于有毒的S型細(xì)胞抽提物，選擇性地破壞這些細(xì)胞成分，然后分別與無毒的R型細(xì)胞混合，觀察轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的發(fā)生。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有DNA被酶解而遭破壞的抽提物無轉(zhuǎn)化作用，說明DNA是轉(zhuǎn)化所必須的轉(zhuǎn)化因子。+2、大腸桿菌及其他原核生物編碼rRNA的基因rrn往往是多拷貝的，而結(jié)構(gòu)基因多為單拷貝，反映了它們基因組經(jīng)濟(jì)而有效的結(jié)構(gòu)。+3、與其他真核

8、細(xì)胞一樣，酵母的DNA也是與4種主要的組蛋白（H2A、H2B、H3和H4）結(jié)合構(gòu)成染色質(zhì)的14bp核小體核心DNA；染色體DNA上有著絲粒和端粒，沒有明顯的操縱子結(jié)構(gòu)，有間隔區(qū)或內(nèi)含子序列。+5、質(zhì)粒作為細(xì)胞中的主要遺傳因子，攜帶有在所有生長條件下所必需的基因。-6、Tn 比IS分子大，與IS的主要差別是Tn攜帶有授予宿主某些遺傳特性的基因，主要是抗生素和某些毒物抗性基因。+7、線粒體基因組可編碼一些為線粒體呼吸鏈所需要的蛋白質(zhì)，大多數(shù)的線粒體蛋白質(zhì)不是由線粒體基因編碼的，而是由細(xì)胞核編碼的。+8、營養(yǎng)缺陷型是微生物遺傳學(xué)研究重要的選擇標(biāo)記和育種的重要手段。由于這類突變型在基本培養(yǎng)基上不生長，

9、所以是一種負(fù)選擇標(biāo)記，需采用影印平板（Replica plating）的方法進(jìn)行分離。+9、基因型和表型是遺傳學(xué)中常用的兩個(gè)概念。表型是指可觀察或可檢測到的個(gè)體性狀或特征，是特定的基因型在一定環(huán)境條件下的表現(xiàn)；基因型是指貯存在遺傳物質(zhì)中的信息，也就是它的DNA堿基順序。+10、自然感受態(tài)除了對線型染色體DNA分子的攝取外，也能攝取質(zhì)粒DNA和噬菌體DNA，后者又稱為轉(zhuǎn)染。+四、名詞解釋1、質(zhì)粒：是一種獨(dú)立于染色體外，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子，通常以共價(jià)閉合環(huán)狀（CCC）的超螺旋雙鏈DNA分子存在于各種微生物細(xì)胞中，但從細(xì)胞中分離的質(zhì)粒，大多是三種構(gòu)型：共價(jià)閉合環(huán)狀型（CCC）、開環(huán)型（O

10、C）和線型（L）。2、F質(zhì)粒：又稱F因子、致育因子，是最早發(fā)現(xiàn)的一種與大腸桿菌的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)的質(zhì)粒。3、F+ 菌株和F菌株：攜帶有F質(zhì)粒的菌株，稱為F+ 菌株（相當(dāng)于雄性），無F質(zhì)粒的菌株，稱為F菌株（相當(dāng)于雌性）。兩者雜交的結(jié)果，供體細(xì)菌和受體細(xì)菌均含有一個(gè)成為F因子，因此，均為F+ 菌株。4、Hfr菌株和F因子：F質(zhì)粒整合到宿主細(xì)胞染色體上的菌株，稱為高頻重組（high frequence recombination，Hfr）菌株。當(dāng)Hfr菌株上的F因子，通過重組回復(fù)成自主狀態(tài)時(shí)，有時(shí)可將其相鄰的染色體基因一起切割下來，而成為攜帶某一染色體基因的特殊F因子，將其稱為F因子。

11、帶有F因子的菌株，常用F表示。5、基因組：指存在于細(xì)胞或病毒中的所有基因及非基因的DNA序列組成的總稱。6、遺傳豐余：酵母菌基因組中出現(xiàn)的許多較高同源性的DNA重復(fù)序列。7、轉(zhuǎn)座因子：位于細(xì)胞的染色體或質(zhì)粒上一段能改變自身位置的DNA序列。8、IS 和Tn：IS插入序列（Insertion sequence），Tn轉(zhuǎn)座子（Transposon），兩者都是轉(zhuǎn)座因子，并具有兩個(gè)重要的共同特征：（一）都攜帶有編碼轉(zhuǎn)座酶的基因，該酶是轉(zhuǎn)移位置，即轉(zhuǎn)座所必需的；（二）它們的兩端都有反向末端重復(fù)序列。10、基因突變：一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變，包括一對或少數(shù)幾對堿基的缺失、插入或置換，而導(dǎo)

12、致的遺傳變化，稱為基因突變。11、移碼突變：是由于DNA序列中發(fā)生12個(gè)核苷酸的缺失或插入，使翻譯的閱讀框發(fā)生改變，從而導(dǎo)致從改變位置以后的氨基序列的完全變化。12、同義突變與錯(cuò)義突變：同義突變指某個(gè)堿基的變化沒有改變產(chǎn)物氨基酸序列的密碼子變化的突變。錯(cuò)義突變指堿基序列的變化引起了產(chǎn)物氨基酸序列的密碼子變化的突變。13、轉(zhuǎn)導(dǎo)：是由病毒介導(dǎo)的細(xì)胞間進(jìn)行遺傳物質(zhì)交換的一種方式。14、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：噬菌體可以攜帶染色體的任何部分，轉(zhuǎn)導(dǎo)到受體細(xì)胞中。15、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)：噬菌體總是攜帶同樣的片段到受體細(xì)胞中。16、遺傳轉(zhuǎn)化：是指同源或異源的游離DNA分子（質(zhì)粒和染色體DNA）被自然或人工感受態(tài)細(xì)胞攝取，并得

13、到表達(dá)的水平方向的基因轉(zhuǎn)移過程。17、接合作用：是指通過細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸而產(chǎn)生的遺傳信息的轉(zhuǎn)移和重組過程。18、誘變育種：利用各種誘變劑處理微生物細(xì)胞，提高基因的隨機(jī)突變頻率，通過一定的篩選方法（或特定的篩子）獲得所需要的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌株。19、營養(yǎng)缺陷型：是一種缺乏合成其生存必需的營養(yǎng)物的突變型，只有從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些營養(yǎng)或其前體物才能生長。20、野生型：沒有發(fā)生突變的營養(yǎng)型。21原養(yǎng)型：營養(yǎng)缺陷型菌株再次突變，恢復(fù)到原來的營養(yǎng)類型，稱為原養(yǎng)型。五、簡答題1、請概述質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座因子異同點(diǎn)。質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子都是細(xì)胞中除染色體以外的遺傳因子。質(zhì)粒是一種獨(dú)立于染色體外，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)

14、遺傳因子，主要存在于各種微生物細(xì)胞中；轉(zhuǎn)座因子是位于染色體或質(zhì)粒上的一段能改變自身位置的DNA序列，廣泛分布于原核和真核細(xì)胞中。2、 什么是準(zhǔn)性生殖？簡述其過程。準(zhǔn)性生殖是不經(jīng)過減數(shù)分裂就能導(dǎo)致基因重組的生殖過程。準(zhǔn)性生殖的過程包括異核體的形成、二倍體的形成以及體細(xì)胞交換和單元化。3、根據(jù)突變的光復(fù)活修復(fù)作用、原理，你認(rèn)為在進(jìn)行紫外線誘變處理時(shí)，應(yīng)注意什么？在進(jìn)行紫外線誘變處理時(shí)應(yīng)注意避光，以防光復(fù)活修復(fù)作用。一般在紅光下操作，在黑暗中培養(yǎng)。在紫外線照射時(shí)，盛菌液的培養(yǎng)皿應(yīng)置于磁力攪拌器上，邊照射邊攪拌，使細(xì)胞能均勻受到紫外線照射。4、Hfr×F 和 F+×F雜交得到的接合

15、子都有性菌毛產(chǎn)生嗎？它們是否都能被M13噬菌體感染呢？Hfr×F中，由于Hfr菌株的染色體在向F的轉(zhuǎn)移過程中，整合在染色體上的F因子（實(shí)際是F因子），除先導(dǎo)區(qū)外，絕大部分處于轉(zhuǎn)移染色體的末端，由于轉(zhuǎn)移過程中常被中斷，因此F因子不易轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，所以Hfr×F得到的接合子仍然是F，無性菌毛的產(chǎn)生；而F+×F得到的接合子有性菌毛產(chǎn)生，能被M13噬菌體感染，因?yàn)镸13的侵染途徑是性菌毛。5、簡述DNA Shuffling技術(shù)。將來源不同但功能相同的一組同源基因，用DNA核酸酶進(jìn)行消化，產(chǎn)生隨機(jī)小片段，由這些隨機(jī)小片段組成一個(gè)文庫，使之互為引物和模板，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，

16、當(dāng)一個(gè)基因拷貝片段作為另一個(gè)基因拷貝的引物時(shí)，引起模板轉(zhuǎn)換，重組因而發(fā)生，導(dǎo)入體內(nèi)后，選擇正突變做新一輪的體外重組，一般通過2-3次循環(huán)，可獲得產(chǎn)物大幅度提高的重組突變體。6、簡述感受態(tài)及其形成過程：感受態(tài)：細(xì)菌能從周圍環(huán)境吸取DNA的一種生理狀態(tài)。感受態(tài)出現(xiàn)的過程：細(xì)菌生長到一定階段，分泌一種稱為感受態(tài)因子的小分子的蛋白質(zhì)，它與細(xì)胞表面受體（M）相互作用，誘導(dǎo)一些感受態(tài)特異蛋白質(zhì)（如自溶素）的表達(dá)，使細(xì)胞表面的DNA結(jié)合蛋白及核酸酶裸露出來，從而使細(xì)胞具有外界DNA結(jié)合的活性。自然感受態(tài)除了對線型染色體DNA分子的攝取外，也能攝取質(zhì)粒DNA和噬菌體DNA，后者又稱為轉(zhuǎn)染。+六、論述題1、 從

17、遺傳學(xué)角度談?wù)勀銓﹄貌《荆≒rion）的理解和看法。（考研的同學(xué)看） 阮病毒是不含核酸的蛋白質(zhì)侵染顆粒。但它不是傳遞遺傳信息的載體，也不能自我復(fù)制，而仍然是由基因編碼的一種正常蛋白質(zhì)（PrP）的兩種異構(gòu)體：錯(cuò)誤！鏈接無效。C(存在正常組織中)和錯(cuò)誤！鏈接無效。sC（存在病變組織中），其氨基酸和線性排列順序相同，但是三維構(gòu)象不同，因此，由錯(cuò)誤！鏈接無效。sC引起的疾病又稱為“蛋白質(zhì)構(gòu)象病”。2、 DNA鏈上發(fā)生的損傷是否一定發(fā)生表型的改變？盡你所能說出理由。DNA鏈上發(fā)生的損傷不一定發(fā)生表型的改變。如下列情況：同義突變或沉默突變；發(fā)生了基因內(nèi)另一位點(diǎn)或是另一基因的抑制突變（一般指tRNA基因的突

18、變）使突變得到校正；即使是錯(cuò)義突變，但是是否改變表型還看置換的氨基酸是否影響蛋白質(zhì)的功能；各種修復(fù)機(jī)制可清除DNA的各種損傷，使其表型不發(fā)生改變。3、細(xì)菌接合作用的機(jī)制？比較大腸桿菌的F+、F-、Hfr和F菌株的區(qū)別？細(xì)菌接合作用是指供體菌（“雄性”）通過性菌毛與受體菌（“雌性”）直接接觸，通過F 質(zhì)粒或其攜帶的不同長度的核基因組片段傳遞，產(chǎn)生的遺傳信息的轉(zhuǎn)移和重組過程。F因子（fertility factor，致育因子）又稱（F質(zhì)粒），其大小約100kb，是最早發(fā)現(xiàn)的一種與大腸桿菌的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)的質(zhì)粒。攜帶有F質(zhì)粒的菌株，稱為F+ 菌株（相當(dāng)于雄性），無F質(zhì)粒的菌株，稱為F菌株（相當(dāng)于雌性）。F質(zhì)粒整合到宿主細(xì)胞染色體上的菌株，稱為高頻重組菌株（high frequence recombination，Hfr）。由于F因子能以游離狀態(tài)（F+ ）和與染色體相結(jié)合的狀態(tài)（Hfr）存在于細(xì)胞中，所以，又稱為附加體（episome）。F質(zhì)粒在大腸桿菌的接合作用（conjugation）中起主要作用。當(dāng)Hfr菌株上的F因子，通過重組回復(fù)成自主狀態(tài)時(shí)，有時(shí)可將其相鄰的染色體基因一起切割下來，而成為攜帶某一染色體基因的特殊F因