第八章 微生物的遗传变异与育种答案.docx

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第八章微生物的遗传变异与育种答案

第七章  习题答案

一.名词解释

1.转座因子：

具有转座作用的一段DNA序列.

2.普遍转导：

通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段DNA进行“误包”，而将其遗传性状传递给受体菌的现象称为普遍转导。

3.准性生殖：

是一种类似于有性生殖,但比它更为原始的两性生殖方式,这是一种在同种而不同菌株的体细胞间发生的融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子.

4.艾姆氏试验：

是一种利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的简便有效方法

5.局限转导：

通过部分缺陷的温和噬菌体把供体的少数特定基因携带到受体菌中,并与后者的基因整合,重合,形成转导子的现象.

6.移码突变：

诱变剂使DNA序列中的一个或几个核苷酸发生增添或缺失,从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框架发生改变.

7.感受态：

受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态.

8.高频重组菌株：

该细胞的F质粒已从游离态转变为整合态,当与F-菌株相接合时,发生基因重组的频率非常高.

9.基因工程：

通过人工方法将目的基因与载体DNA分子连接起来，然后导入受体细胞，从而使受体细胞获得新的遗传性状的一种育种措施称基因工程。

10.限制性切酶：

是一类能够识别双链DNA分子的特定序列，并能在识别位点部或附近进行切割的切酶。

11.基因治疗：

是指向靶细胞中引入具有正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的。

12.克隆：

作为名词，也称为克隆子，它是指带有相同DNA序列的一个群体可以是质粒，也可以是基因组相同的细菌细胞群体。

作为动词，克隆是指利用DNA体外重组技术，将一个特定的基因或DNA序列插入一个载体DNA分子上，进行扩增。

二.填空

1.微生物修复因UV而受损DNA的作用有光复活作用和切除修复.

2.基因组是指   一种生物的全套基因。

3.基因工程中取得目的基因的途径有 _____3_____条。

4.基因突变可分为点突变和染色体突变两种类型。

5.基因中碱基的置换（substitution）是典型的点突变。

置换可分两类：

DNA链中一个嘌呤被另一个嘌呤所置换或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换，被称为转换；而DNA链中一个嘌呤被另一个嘧啶或是一个嘧啶被另一个嘌呤所置换，被称为颠换。

6.诱变剂导致DNA序列中增添（插入）或缺失一个或少数几个核苷酸，从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框发生改变，并进一步引起转录和翻译错误的一类突变称为移码突变。

7.DNA序列通过非同源重组的方式,从染色体某一部位转移到同一染色体上另一部位或其他染色体上某一部位的现象,被称为转座.凡具有转座作用的一段DNA序列,称转座因子,包括原核生物中的插入顺序转座子和E.coli的Mu噬菌体.

8.把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光下,死亡率可明显降低,此现象称为光复活.最早是1949年有A.Kelner在灰色链霉菌中发现.

9.不依赖可见光,只通过酶切作用驱除嘧啶二聚体,随后重新合成一段正常DNA链的核甘酸修复方式被称为暗修复.已知整个修复过程涉及4种酶参与,它们是切核酸酶,外切核酸酶,DNA聚合酶与连接酶.

10.准性生殖是一种类似于有性生殖,但比它更为原始的两性生殖方式,它是一种在同种而不同菌株的体细胞间发生融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子.

11.DNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或一个嘧啶被另一个嘧啶所置换称为_转换__。

12.操纵子是由__调节基因___、_启动基因___、___操纵基因__和__结构基因____基因组成。

13.自发突变具有_非对应性性__、__稀有性__、__规律性___、__独立性___、可诱变性以及遗传和回复性等六大特点。

14.美国的“美国典型菌种收藏所”（ATCC），主要采用__冷冻干燥法____和__液氮超低温保藏法___来进行菌种保藏。

三.单选题

1.下述诱变剂中常引起移码突变的是：

（D）

A亚硝酸   B烷化剂   C 碱基类似物   D丫啶类染料

2.下述那个最可能产生一个重组细胞：

（C）

A F+ x F-   B Hfr x F+   C Hfr x F-  D F+ x F-

3.下述那个核酸序列最可能受紫外线影响：

（C）

A  GATCAA   B TATATA    C AGTTCG   D GAAACC

4.下述是基因工程的必须步骤，那个是第三步 （D）

A限制性酶切质粒  B转化    C限制性酶切基因    D连接

5.下列需要细胞间接触的是 （A）

A接合  B转导   C转化   D突变

6.编码某一蛋白的基因发生了移码突变，其结果是：

 C

A蛋白变异但有功能  B仅影响mRNA   C产生无功能蛋白  D在突变位点上游大量氨基酸发生了改变

7.质粒：

D

A 与接合没有关系    B 和染色体同时复制C 对生物的生存是必须的   D 通过接合可在细菌间转移

8.大肠杆菌的Hfr细胞：

B

A缺少F因子上的某些基因 B能使染色体基因进入受体细胞

C不形成性菌毛           D能使F因子全部进入F- 细胞

9.下列那个可作基因工程的载体：

D

A质粒     B Ti质粒  C病毒   D三种都可 

10.基因工程中，不能用那种方法将DNA分子导入宿主细胞中：

A

A接合   B 微量注射  C原生质体融合  D 基因枪

11.将一个质粒导入大肠杆菌中，下述那步是必须的：

A

A CaCl2和热激 B 原生质体融合    C 不须任何处理    D 基因枪

12.下列（D ）不是原核生物基因组的特点。

A双链环状的DNA分子（单倍体）B遗传信息的连续性

C结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝D基因组中存在高度重复序列

13营养缺陷型菌株是指（D ）的菌株

A.有营养不良症的菌株       B.培养基中缺少某种成分才能生长良好的菌株

C.培养基中营养成分缺少时获得的菌株D丧失了合成某种营养成分能力的菌株

14当（A  ）会发生基因重组，并使F-菌株变化成F+菌株

A.F-菌株和F+菌株接合   B.F-菌株和Hfr菌株接合

C.F-菌株和F’菌株接合   D.F-菌株和F-菌株接合

15已知DNA的碱基序列为CATCATCAT，（D ）突变可产生如下碱基序列的改变：

CACCATCAT。

A.缺失      B.插入    C.颠换    D.转换

16序列ACTAATTAGCGGAG经诱变后成为ACTAAATAGCGGAG则该突变是（B  ）。

A.转换     B.颠换    C.畸变    D.易位

17下列叙述中正确的说法是（  A    ）

A.好氧的微生物需要较高的氧化还原电位。

B.任何生物亲代与子代、子代与子代之间，无论在形态、结构、生理等方面总会有差异，这些差异称为变异性。

C.放线菌的细胞构造和细胞壁化学组成与细菌相似，经革兰氏染色也可分成G+菌和G-菌。

D.产生抗逆性强的芽孢是产芽孢细菌在不良环境条件下的一种生殖方式。

四.判断题

1.真核生物的染色体上含有很多含子 。

（ 正确   ）

2.A突变成G称为转换，A突变成T称为颠换。

（ 正确   ）

3.细胞壁自溶素与细胞的感受态无关.。

（错误      ）

4.粒仅存在于细菌中。

（ 错误    ）

5.质粒具有可转移性和耐碱性。

（ 正确    ）

6.由于紫外线能诱发T=T,所以就一定能产生突变型。

（错误    ）

7.抗生素抗性与质粒有关，并可在细菌间转移。

（正确   ）

8.能在同一细胞共存的质粒属于同一不相容群。

（ 错误    ）

9.松弛型质粒的复制与染色体的复制同步。

（ 错误   ）

10.转化因子不包括质粒。

（  错误    ）

11.任何生物亲代与子代、子代与子代之间，无论在形态、结构、生理等方面总会有差异，这些差异称为变异性。

（错误）

五.简答题。

1.试述自然条件下原核生物基因重组的方式，并加以比较。

转化,转导,接合.比较:

接合有细胞间的暂时沟通;转化,转导细胞间不接触;转化是细胞吸收游离DNA片断,转导由噬菌体作媒介携DNA转移.

2. 什么是质粒，质粒有什么特性。

游离于原核生物核基因组以外,具有独立复制能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子.其特性有:

非必要的遗传物质;能自我复制稳定遗传;具互不相容性和相容性;可转移性;可消除性;可整合性;耐碱性.

3.为什么证明核酸是遗传物质基础的3个经典实验都选用微生物做实验材料?

答案:

这是因为微生物具有一系列独特的生物学特性,如易于在成分简单的合成或半合成培养基上生长;繁殖速度快;菌落形态的看见性与可辨性;组成与结构相对简单;尤其是病毒的结构与组成更简单;对其核酸与蛋白质的易拆分,标记,提取纯化,对宿主的易感染性与结果易判断性,突变体易于形成易于辨筛等.因此,采用微生物进行上述实验,具有简便省时易于重复实验结果易分析等优点.这是为什么上述三个经典实验都采用微生物做实验材料的主要原因.

4. 变量试验,涂布试验与影印平板试验法之所以都能有力的证明突变是自然发生的,研究者在试验设计上主要抓住了什么关键问题与试验步骤?

答案:

基因突变如何发生?

一度学术争论十分激烈,难于平息学术争论的主要问题是在前人的实验中,突变体总是与某特定环境条件紧密联系再一起的;因此,很难证明基因突变与环境无关而独立发生的;这是应于解决的关键问题.变量实验,涂布实验与影印平板实验法成功之处是:

研究者都在实验中增设了把可能产生的突变体与野生型先行分离的步骤,然后分别在特定的环境下分部鉴定突变株.结果有力证明了基因突变是独立于环境条件而自发产生的,而基因突变是基因的本质属性之一,环境条件只是对突变起到了一个选择作用.

5.简述原核微生物基因重组的主要方式及其特点?

能引起原核微生物基因重组的主要方式有转化,转导,接合和原生质融合.

|转化 是指受体菌接受供体菌的DNA片段,经过交换将他组合到自己的基因组中,从而获得了供体菌部分遗传性状的现象,转化后的受体菌称为转化子.

其特点:

①不需受体菌株和供体菌的接触.②供体DNA不需要媒介的介导,处于感受态的受体菌直接吸收供体菌的DNA.

转导 是指以噬菌体为媒介,把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中,从而使后者获得前者部分遗传性状的现象.转导又分为普遍性转导和局限性转导两类.其特点:

①不需供体菌和受体菌的接触②供体DNA需要噬菌体的媒介作用

接合 是指通过供体菌和受体菌完整细胞间性菌毛的直接接触而传递大段DNA的过程.其特点:

①需供体菌和受体菌株的接触②共体DNA通过接合管导入受体细胞

原生质体融合 是指通过人为方法,使遗传性状不同的原生质体发生融合并产生重组子的过程.其特点:

①需要供体菌和受体菌株的接触;②需要通过化学因子诱导或电场诱导进行融合二亲原生质体.

6.简述质粒的特性功能及种类?

质粒是微生物染色体外或附加于染色体的携带有某种特异性遗传信息的DNA分子片段.通常以闭合环状（covalentlyclosedcircle,简称CCC）超螺旋双链DNA（CCCDNA）存在于细胞中.

主要特征:

①非染色体DNA,即质粒是染色体外的遗传物质;

②是一种不依赖于染色体而能单独复制的DNA分子

③以CCCDNA存在于细胞中;④质粒在细胞具有一个copynumber,并根据copynumber的不同把质粒分成高拷贝质粒（10-100个/细胞）的低拷贝质粒（1-4个/细胞）;⑤质粒简具有不相容性,即不属于不同不亲和群的质粒能并存同一细菌细胞中,而属于同一不亲和群的质粒不能度存同一个细菌细胞;⑥在质粒中往往发现插入序列或转座子

主要功能:

①能提供快速,短时间适应不幸的变化;②能使基因扩增;③在种或在不同种转移遗传物质;④在基因工程中作为外源基因的载体

质粒的种类有:

①抗药性质粒是指携带有分解某种抗生素或药物酶系的基因的质粒,可以赋于宿主细胞耐或抗或分解或失活某种抗生素或药物的性能;②抗生素产生质炷是指携带有合成某种抗生素的酶系的基因质粒,赋予宿主细胞合成某种抗生素的性能;③芳香族化合物降解质粒是指携带有分解或降解某种芳香族化合物为简单化合物或无机物和酶系基因的质粒,赋予宿主细胞降解某种芳香族化合物的能力;④大肠杆菌素质粒是指携带有产生大肠杆菌素酶系基因的质粒,赋予大肠杆菌产生大肠杆菌素的能力;⑤性质粒又称F因子是指携带有负责接合转移的基因即编码形成性纤毛的基因和DNA复制的基因,决定性别的质粒;⑥限制性核酸切酶和修饰酶的产生的质粒是指携带有编码合成限制性切酶和修饰酶基因的质粒;⑦致辞瘤性质粒是指存在于致病菌根癌农干菌中的携带有可以导致许多双子叶植物根系产生冠瘿病根癌基因的质粒;⑧杀伤性质粒是发现于真菌的酵母菌的黑粉菌的致死颗粒,其性能如肠杆菌素质粒,但致死颗粒的基因组都为双链RNA,不是双链DNA,且有蛋白质外壳包围,尤如双链RNA病毒.

7.简述微生物所具有的DNA损伤修复系统特点,比较不同修复系统的异同?

DNA损伤是指任何不正常的DNA结构,包括基因突变,移码突变和染色体变异.微生物具有较多的DNA氧化物修复系统有光复活系统作用,切除作用修复,重组修复和SOS修复.

光复活作用  是指光诱导后使损伤的DNA修复现象,例如细菌经紫个光照射后如果放在300~600NM的可见光下,存活数显然大于在黑暗中培养的同一处理样品.这是因为细菌细胞存在一种光复活酶PR酶本身不吸收光,也不与任何吸收光的物质相结合,但他却能识别由紫外光照射所形成的二聚体,特别是专一性地结合在胸腺嗤之以嘧啶二聚体上.在暗处,形成酶和DNA的复合物吸收可见光提供的能量,,催化一个二次光化学反应,此反应利用可见光将环丁烷恢复成两个单独的嘧啶碱,然后酶从复合物中释放出来,修复完成.

切除修复   是一种多酶催化过程,共有四个步骤,通常概括为切一补一切一封,每一步是切断,,由一种修复核酸酶识别胸腺嘧啶两聚体所造成的变形,在两聚体前面的糖_磷酸骨架上切开一个裂口,在裂口处,包含有二聚体的一侧是5’P,而另一侧是3’-OH.聚合酶I误解别3’-OH,然后合成新的DNA片段,以代替含有胸腺嘧啶二聚体的DNA切除片段.这一片段部分由聚全酶I的5’-3’外切酶酶活切除,部分由相配合的切核酸酶活性切除,其他外切酶也能够完成这一切除步骤.切除的片段通过许多清除外切酶的切酶共同作用,最终降解成单核苷酸和一个胸腺嘧啶二聚体脱氧核苷酸,修复过程的最后一步是双月刊DNA连接酶把新合成的扯段和原始相连接.

重组修复  是指经紫外线照射后形成的嘧啶二聚体,在未被切除时,用作DNA合成的模板,导致一个不连续的DNA链,子链上产生一个缺口.经过一定的时间,在重组蛋白的作用下,母链和子链发生重组,重组后原来的母链的缺口可能通过DNA多聚酶的作用,以对侧子链为模板,合成DNA扯段来填补,最后在连接酶的作用下连接新旧链而完成修复的过程.

SOS修复   是指经紫外线照射后的λ噬菌体感染轻度照射后的E.coli时,噬菌体的存活率明显增加,而其中突变的噬菌体数目也随之增加的现象.这是因为在SOS修复过程中,由于校对功能的丧失,要新合成的链上有比正常情况下多得多的不配对碱基,尽管这些错配碱基可以被错配修复系统和切除修复系统纠正.但因数量太大,没有被除纠正的错误碱基仍然很多,从而诱发基因突变.

修复系统的异同:

（1）能量的来源不同  光合复活的能源来自日光,而切除修复,重组修复和SOS算得的能源来自ATP.

（2）修复的时间不同  光合复活和切除修复是DNA复制前的修复,而重组修复和SOS修复是DNA复制后的修复

（3）修复后引起的结果不同   光合复活,切补修复和重组修复是不产生基因突变的修复,而SOS修复是产生基因突变的修复.

8.叙述诱变育种的操作步骤。

（共6分，每步1分）

1）、选择合适的出发菌株

2）、制备待处理的菌悬液

3）、诱变处理

4）、筛选

5）、保藏和扩大试验

9.什么叫基因工程？

详述其操作步骤

答：

（2.5分）基因工程指通过人工方法将目的基因与载体DNA分子连接起来，然后导入受体细胞，从而使使受体细胞获得新的遗传性状的一种育种措施称基因工程。

  （7.5分）基因工程操作主要包括以下五步：

（1）     目的基因的取得

（2）     载体的选择   

（3）     目的基因与载体DNA的体外重组

（4）     重组载体引入受体细胞

转录表达

10.假定现在要你分离一株产淀粉酶的细菌，请你设计一个详细的试验步骤。

（7分）

答：

由于土壤中微生物的种类和数量都特别多，所以优先考虑从土壤中分离，从土壤中分离一株产淀粉酶的细菌试验步骤如下：

（3分）1、土壤稀释液的制备        （2分） 2.平板制作

（2分）3.培养与移植