第八章-微生物的遺傳變異與育種答案

第七章

習(xí)題答案一.名詞解釋1.轉(zhuǎn)座因子：具有轉(zhuǎn)座作用的一段DNA序列.2.普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過極少數(shù)完全缺陷噬菌體對供體菌基因組上任何小片段DNA進行“誤包”，而將其遺傳性狀傳遞給受體菌的現(xiàn)象稱為普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)。3.準性生殖：是一種類似于有性生殖,但比它更為原始的兩性生殖方式,這是一種在同種而不同菌株的體細胞間發(fā)生的融合,它可不借減數(shù)分裂而導(dǎo)致低頻率基因重組并產(chǎn)生重組子.4.艾姆氏試驗：是一種利用細菌營養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變來檢測環(huán)境或食品中是否存在化學(xué)致癌劑的簡便有效方法5.局限轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過部分缺陷的溫和噬菌體把供體的少數(shù)特定基因攜帶到受體菌中,并與后者的基因整合,重合,形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子的現(xiàn)象.6.移碼突變：誘變劑使DNA序列中的一個或幾個核苷酸發(fā)生增添或缺失,從而使該處后面的全部遺傳密碼的閱讀框架發(fā)生改變.7.感受態(tài)：受體細胞最易接受外源DNA片段并能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài).8.高頻重組菌株：該細胞的F質(zhì)粒已從游離態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎蠎B(tài),當與F-菌株相接合時,發(fā)生基因重組的頻率非常高.9.基因工程：通過人工方法將目的基因與載體DNA分子連接起來，然后導(dǎo)入受體細胞，從而使受體細胞獲得新的遺傳性狀的一種育種措施稱基因工程。10.限制性內(nèi)切酶：是一類能夠識別雙鏈DNA分子的特定序列，并能在識別位點內(nèi)部或附近進行切割的內(nèi)切酶。11.基因治療：是指向靶細胞中引入具有正常功能的基因，以糾正或補償基因的缺陷，從而達到治療的目的。12.克隆：作為名詞，也稱為克隆子，它是指帶有相同DNA序列的一個群體可以是質(zhì)粒，也可以是基因組相同的細菌細胞群體。作為動詞，克隆是指利用DNA體外重組技術(shù)，將一個特定的基因或DNA序列插入一個載體DNA分子上，進行擴增。二.填空1.微生物修復(fù)因UV而受損DNA的作用有光復(fù)活作用和切除修復(fù).2.基因組是指

一種生物的全套基因。3.基因工程中取得目的基因的途徑有

_____3_____條。4.基因突變可分為點突變和染色體突變兩種類型。5.基因中堿基的置換(substitution)是典型的點突變。置換可分兩類：DNA鏈中一個嘌呤被另一個嘌呤所置換或是一個嘧啶被另一個嘧啶所置換，被稱為轉(zhuǎn)換；而DNA鏈中一個嘌呤被另一個嘧啶或是一個嘧啶被另一個嘌呤所置換，被稱為顛換。6.誘變劑導(dǎo)致DNA序列中增添（插入）或缺失一個或少數(shù)幾個核苷酸，從而使該處后面的全部遺傳密碼的閱讀框發(fā)生改變，并進一步引起轉(zhuǎn)錄和翻譯錯誤的一類突變稱為移碼突變。7.DNA序列通過非同源重組的方式,從染色體某一部位轉(zhuǎn)移到同一染色體上另一部位或其他染色體上某一部位的現(xiàn)象,被稱為轉(zhuǎn)座.凡具有轉(zhuǎn)座作用的一段DNA序列,稱轉(zhuǎn)座因子,包括原核生物中的插入順序轉(zhuǎn)座子和E.coli的Mu噬菌體.8.把經(jīng)UV照射后的微生物立即暴露于可見光下,死亡率可明顯降低,此現(xiàn)象稱為光復(fù)活.最早是1949年有A.Kelner在灰色鏈霉菌中發(fā)現(xiàn).A雙鏈環(huán)狀的DNA分子（單倍體）B遺傳信息的連續(xù)性C結(jié)構(gòu)基因的單拷貝及rRNA基因的多拷貝D基因組中存在高度重復(fù)序列13營養(yǎng)缺陷型菌株是指（D

）的菌株A.有營養(yǎng)不良癥的菌株

B.培養(yǎng)基中缺少某種成分才能生長良好的菌株C.培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分缺少時獲得的菌株D喪失了合成某種營養(yǎng)成分能力的菌株14當（A

）會發(fā)生基因重組，并使F-菌株變化成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的堿基序列為CATCATCAT，（D

）突變可產(chǎn)生如下堿基序列的改變：CACCATCAT。A.缺失

B.插入

C.顛換

D.轉(zhuǎn)換16序列ACTAATTAGCGGAG經(jīng)誘變后成為ACTAAATAGCGGAG則該突變是（B

）。A.轉(zhuǎn)換

B.顛換

C.畸變

D.易位17下列敘述中正確的說法是（

A

）A.好氧的微生物需要較高的氧化還原電位。B.任何生物親代與子代、子代與子代之間，無論在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理等方面總會有差異，這些差異稱為變異性。C.放線菌的細胞構(gòu)造和細胞壁化學(xué)組成與細菌相似，經(jīng)革蘭氏染色也可分成G+菌和G-菌。D.產(chǎn)生抗逆性強的芽孢是產(chǎn)芽孢細菌在不良環(huán)境條件下的一種生殖方式。四.判斷題1.真核生物的染色體上含有很多內(nèi)含子

。（

正確

）2.A突變成G稱為轉(zhuǎn)換，A突變成T稱為顛換。(

正確

)3.細胞壁自溶素與細胞的感受態(tài)無關(guān).。（錯誤

）4.粒僅存在于細菌中。（

錯誤

）5.質(zhì)粒具有可轉(zhuǎn)移性和耐堿性。（

正確

）6.由于紫外線能誘發(fā)T=T,所以就一定能產(chǎn)生突變型。（錯誤

）7.抗生素抗性與質(zhì)粒有關(guān)，并可在細菌間轉(zhuǎn)移。（正確

）8.能在同一細胞內(nèi)共存的質(zhì)粒屬于同一不相容群。（

錯誤

）9.松弛型質(zhì)粒的復(fù)制與染色體的復(fù)制同步。(

錯誤

)10.轉(zhuǎn)化因子不包括質(zhì)粒。（

錯誤

）11.任何生物親代與子代、子代與子代之間，無論在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理等方面總會有差異，這些差異稱為變異性。（錯誤）五.簡答題。1.試述自然條件下原核生物基因重組的方式，并加以比較。轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)導(dǎo),接合.比較:接合有細胞間的暫時溝通;轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)導(dǎo)細胞間不接觸;轉(zhuǎn)化是細胞吸收游離DNA片斷,轉(zhuǎn)導(dǎo)由噬菌體作媒介攜DNA轉(zhuǎn)移.2.

什么是質(zhì)粒，質(zhì)粒有什么特性。游離于原核生物核基因組以外,具有獨立復(fù)制能力的小型共價閉合環(huán)狀的dsDNA分子.其特性有:非必要的遺傳物質(zhì);能自我復(fù)制穩(wěn)定遺傳;具互不相容性和相容性;可轉(zhuǎn)移性;可消除性;可整合性;耐堿性.3.為什么證明核酸是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的3個經(jīng)典實驗都選用微生物做實驗材料?答案:這是因為微生物具有一系列獨特的生物學(xué)特性,如易于在成分簡單的合成或半合成培養(yǎng)基上生長;繁殖速度快;菌落形態(tài)的看見性與可辨性;組成與結(jié)構(gòu)相對簡單;尤其是病毒的結(jié)構(gòu)與組成更簡單;對其核酸與蛋白質(zhì)的易拆分,標記,提取純化,對宿主的易感染性與結(jié)果易判斷性,突變體易于形成易于辨篩等.因此,采用微生物進行上述實驗,具有簡便省時易于重復(fù)實驗結(jié)果易分析等優(yōu)點.這是為什么上述三個經(jīng)典實驗都采用微生物做實驗材料的主要原因.4.

變量試驗,涂布試驗與影印平板試驗法之所以都能有力的證明突變是自然發(fā)生的,研究者在試驗設(shè)計上主要抓住了什么關(guān)鍵問題與試驗步驟?答案:基因突變?nèi)绾伟l(fā)生?一度學(xué)術(shù)爭論十分激烈,難于平息學(xué)術(shù)爭論的主要問題是在前人的實驗中,突變體總是與某特定環(huán)境條件緊密聯(lián)系再一起的;因此,很難證明基因突變與環(huán)境無關(guān)而獨立發(fā)生的;這是應(yīng)于解決的關(guān)鍵問題.變量實驗,涂布實驗與影印平板實驗法成功之處是:研究者都在實驗中增設(shè)了把可能產(chǎn)生的突變體與野生型先行分離的步驟,然后分別在特定的環(huán)境下分部鑒定突變株.結(jié)果有力證明了基因突變是獨立于環(huán)境條件而自發(fā)產(chǎn)生的,而基因突變是基因的本質(zhì)屬性之一,環(huán)境條件只是對突變起到了一個選擇作用.5.簡述原核微生物基因重組的主要方式及其特點?能引起原核微生物基因重組的主要方式有轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)導(dǎo),接合和原生質(zhì)融合.|轉(zhuǎn)化

是指受體菌接受供體菌的DNA片段,經(jīng)過交換將他組合到自己的基因組中,從而獲得了供體菌部分遺傳性狀的現(xiàn)象,轉(zhuǎn)化后的受體菌稱為轉(zhuǎn)化子.其特點:①不需受體菌株和供體菌的接觸.②供體DNA不需要媒介的介導(dǎo),處于感受態(tài)的受體菌直接吸收供體菌的DNA.轉(zhuǎn)導(dǎo)

是指以噬菌體為媒介,把供體細胞的DNA片段攜帶到受體細胞中,從而使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象.轉(zhuǎn)導(dǎo)又分為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)兩類.其特點:①不需供體菌和受體菌的接觸②供體DNA需要噬菌體的媒介作用接合

是指通過供體菌和受體菌完整細胞間性菌毛的直接接觸而傳遞大段DNA的過程.其特點:①需供體菌和受體菌株的接觸②共體DNA通過接合管導(dǎo)入受體細胞原生質(zhì)體融合

是指通過人為方法,使遺傳性狀不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合并產(chǎn)生重組子的過程.其特點:①需要供體菌和受體菌株的接觸;②需要通過化學(xué)因子誘導(dǎo)或電場誘導(dǎo)進行融合二親原生質(zhì)體.6.簡述質(zhì)粒的特性功能及種類?質(zhì)粒是微生物染色體外或附加于染色體的攜帶有某種特異性遺傳信息的DNA分子片段.通常以閉合環(huán)狀(covalentlyclosedcircle,簡稱CCC)超螺旋雙鏈DNA(CCCDNA)存在于細胞中.主要特征:①非染色體DNA,即質(zhì)粒是染色體外的遺傳物質(zhì);②是一種不依賴于染色體而能單獨復(fù)制的DNA分子③以CCCDNA存在于細胞中;④質(zhì)粒在細胞內(nèi)具有一個copynumber,并根據(jù)copynumber的不同把質(zhì)粒分成高拷貝質(zhì)粒(10-100個/細胞)的低拷貝質(zhì)粒(1-4個/細胞);⑤質(zhì)粒簡具有不相容性,即不屬于不同不親和群的質(zhì)粒能并存同一細菌細胞中,而屬于同一不親和群的質(zhì)粒不能度存同一個細菌細胞內(nèi);⑥在質(zhì)粒中往往發(fā)現(xiàn)插入序列或轉(zhuǎn)座子主要功能:①能提供快速,短時間適應(yīng)不幸的變化;②能使基因擴增;③在種內(nèi)或在不同種轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì);④在基因工程中作為外源基因的載體質(zhì)粒的種類有:①抗藥性質(zhì)粒是指攜帶有分解某種抗生素或藥物酶系的基因的質(zhì)粒,可以賦于宿主細胞耐或抗或分解或失活某種抗生素或藥物的性能;②抗生素產(chǎn)生質(zhì)炷是指攜帶有合成某種抗生素的酶系的基因質(zhì)粒,賦予宿主細胞合成某種抗生素的性能;③芳香族化合物降解質(zhì)粒是指攜帶有分解或降解某種芳香族化合物為簡單化合物或無機物和酶系基因的質(zhì)粒,賦予宿主細胞降解某種芳香族化合物的能力;④大腸桿菌素質(zhì)粒是指攜帶有產(chǎn)生大腸桿菌素酶系基因的質(zhì)粒,賦予大腸桿菌產(chǎn)生大腸桿菌素的能力;⑤性質(zhì)粒又稱F因子是指攜帶有負責接合轉(zhuǎn)移的基因即編碼形成性纖毛的基因和DNA復(fù)制的基因,決定性別的質(zhì)粒;⑥限制性核酸內(nèi)切酶和修飾酶的產(chǎn)生的質(zhì)粒是指攜帶有編碼合成限制性內(nèi)切酶和修飾酶基因的質(zhì)粒;⑦致辭瘤性質(zhì)粒是指存在于致病菌根癌農(nóng)干菌中的攜帶有可以導(dǎo)致許多雙子葉植物根系產(chǎn)生冠癭病根癌基因的質(zhì)粒;⑧殺傷性質(zhì)粒是發(fā)現(xiàn)于真菌的酵母菌的黑粉菌的致死顆粒,其性能如腸桿菌素質(zhì)粒,但致死顆粒的基因組都為雙鏈RNA,不是雙鏈DNA,且有蛋白質(zhì)外殼包圍,尤如雙鏈RNA病毒.7.簡述微生物所具有的DNA損傷修復(fù)系統(tǒng)特點,比較不同修復(fù)系統(tǒng)的異同?DNA損傷是指任何不正常的DNA結(jié)構(gòu),包括基因突變,移碼突變和染色體變異.微生物具有較多的DNA氧化物修復(fù)系統(tǒng)有光復(fù)活系統(tǒng)作用,切除作用修復(fù),重組修復(fù)和SOS修復(fù).光復(fù)活作用

是指光誘導(dǎo)后使損傷的DNA修復(fù)現(xiàn)象,例如細菌經(jīng)紫個光照射后如果放在300~600NM的可見光下,存活數(shù)顯然大于在黑暗中培養(yǎng)的同一處理樣品.這是因為細菌細胞內(nèi)存在一種光復(fù)活酶PR酶本身不吸收光,也不與任何吸收光的物質(zhì)相結(jié)合,但他卻能識別由紫外光照射所形成的二聚體,特別是專一性地結(jié)合在胸腺嗤之以嘧啶二聚體上.在暗處,形成酶和DNA的復(fù)合物吸收可見光提供的能量,,催化一個二次光化學(xué)反應(yīng),此反應(yīng)利用可見光將環(huán)丁烷恢復(fù)成兩個單獨的嘧啶堿,然后酶從復(fù)合物中釋放出來,修復(fù)完成.切除修復(fù)

是一種多酶催化過程,共有四個步驟,通常概括為切一補一切一封,每一步是切斷,,由一種修復(fù)核酸酶識別胸腺嘧啶兩聚體所造成的變形,在兩聚體前面的糖_磷酸骨架上切開一個裂口,在裂口處,包含有二聚體的一側(cè)是5’P,而另一側(cè)是3’-OH.聚合酶I誤解別3’-OH,然后合成新的DNA片段,以代替含有胸腺嘧啶二聚體的DNA切除片段.這一片段部分由聚全酶I的5’-3’外切酶酶活切除,部分由相配合的內(nèi)切核酸酶活性切除,其他外切酶也能夠完成這一切除步驟.切除的片段通過許多清除外切酶的內(nèi)切酶共同作用,最終降解成單核苷酸和一個胸腺嘧啶二聚體脫氧核苷酸,修復(fù)過程的最后一步是雙月刊DNA連接酶把新合成的扯段和原始相連接.重組修復(fù)

是指經(jīng)紫外線照射后形成的嘧啶二聚體,在未被切除時,用作DNA合成的模板,導(dǎo)致一個不連續(xù)的DNA鏈,子鏈上產(chǎn)生一個缺口.經(jīng)過一定的時間,在重組蛋白的作用下,母鏈和子鏈發(fā)生重組,重組后原來的母鏈的缺口可能通過DNA多聚酶的作用,以對側(cè)子鏈為模板,合成DNA扯段來填補,最后在連接酶的作用下連接新舊鏈而完成修復(fù)的過程.SOS修復(fù)

是指經(jīng)紫外線照射后的λ噬菌體感染輕度照射后的E.coli時,噬菌體的存活率明顯增加,而其中突變的噬菌體數(shù)目也隨之增加的現(xiàn)象.這是因為在SOS修復(fù)過程中,由于校對功能的喪失,要新合成的鏈上有比正常情況下多得多的不配對堿基,盡管這些錯配堿基可以被錯配修復(fù)系統(tǒng)和切除修復(fù)系統(tǒng)糾正.但因數(shù)量太大,沒有被除糾正的錯誤堿基仍然很多,從而誘發(fā)基因突變.修復(fù)系統(tǒng)的異同:(1)能量的來源不同

光合復(fù)活的能源來自日光,而切除修復(fù),重組修復(fù)和SOS算得的能源來自ATP.(2)修復(fù)的時間不同

光合復(fù)活和切除修復(fù)是DNA復(fù)制前的修復(fù),而重組修復(fù)和SOS修復(fù)是DNA復(fù)制后的修復(fù)(3)修復(fù)后引起的結(jié)果不同

光合復(fù)活,切補修復(fù)和重組修復(fù)是不產(chǎn)生基因突變的修復(fù),而SOS修復(fù)是產(chǎn)生基因突變的修復(fù).8.敘述誘變育種的操作步驟。(共6分，每步1分)1)、選擇合適的出發(fā)菌株2)、制備待處理的菌懸液3)、誘變處理4)、篩選5)、保藏和擴大試驗9.什么叫基因工程？詳述其操作步驟答：(2.5分)基因工程指通過人工方法將目的基因與載體DNA分子連接起