第六章细菌和噬菌体的遗传
一、名词解释
1、菌落：单个微生物生长繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体.
2、噬菌体:指侵染细菌、放线菌以及真菌的病毒。包括温和、烈性两种，单一核酸分子（DNA 或RNA）称为基因带或染色体。
3、中断杂交技术：根据供体基因进入受体细胞的顺序和时间绘制连锁图的技术。
4、重组作图：指根据基因之间重组率进行基因定位的作图方法。
5、性导：F-细菌通过获得F′因子而改变遗传性状的过程。
6、F′因子（F′质粒）：当F因子从主染色体切除出来时，如果不是以原来的位置切除，而是将供体菌（Hfr）的主染色体上的个别基因切除，成为F因子的一部分，这种质粒称F′因子。
7、F′菌株：含有F′因子的菌株。
8、双重感染（混合感染、复感染）：是指用两种噬菌体同时感染某一菌株。
9、溶源性细菌：细菌体内已含有噬菌体，但噬菌体并不裂解细菌的菌株，又称溶源菌。这种现象称为溶源性。
10、原噬菌体：溶源性细菌所携带的无感染能力的噬菌体。有2种存在方式：一种是游离状态，一种是整合状态。
11、合子诱导：带有原噬菌体的Hfr菌株与敏感性的F-菌株杂交后，由于噬菌体在受体菌中随即复制，诱导受体菌裂解，这种现象称合子诱导。
12、转导：以噬菌体作为媒介，把一个细菌（供体）的遗传物质转移到另一细菌（受体），中进行基因重组的过程叫转导。
13、共转导（并发转导）：两个紧密连锁的基因往往可以一起被转导，这种结合转导现象叫共转导。
14、流产转导：转导DNA进入受体细胞后，不与受体基因组交换，也不进行DNA复制，稳定独立存在与细胞中。使后代细胞中只有一个细胞具有转导DNA，其他细胞不含转导DNA ，后代细胞发生分离。
15、附加体: 质粒可以独立存在与细胞质中,也可以整合到主染色体上,,成为染色体的一部分,这样的质粒特成为附加体
16、转导噬菌体：携带了供体DNA（遗传物质）、并且能把它转移到受体中的噬菌体。
二、填空
1、一个噬菌斑通常含有（107——108）个噬菌体。一个噬菌斑是由（1）个噬菌体引起的，
所以，一个噬菌斑中的噬菌体在遗传上是均一的，相当于一个（克隆）。
2、（温和性噬菌体）侵染细菌后，并不使细菌很快裂解，而是存活或潜伏较长的时期。而是在（特定）的条件下才使细菌裂解。如有（紫外线照射或温度）刺激，就可使原来（温和性噬菌体）改变成（烈性噬菌体），使细菌裂解。
3、F因子的结构是由（原点）（可育基因（性伞毛基因群））（复制区DNA复制酶基因）（重组区（插入序列；插入区））组成。
4、Hfr细菌又称（高频重组菌株），其细菌含有（F）因子，并且（F）因子通过交换整合到（主染色体）上，在细菌杂交中相当于（雄）性。
三、选择填空
1、下列（A）因子属于附加体。A F因子B col因子C R因子 D 分解因子
2、F+与F-杂交，F因子通过（B）进入F-。
A 接触
B 接合管
C 性伞毛
D 复制
3、F+与F-杂交，F因子通过（C）复制方式进行复制。
A 半保留复制
B δ型复制
C 滚环式复制
D θ型复制
4、hr+即能感染B和B/2菌株产生（D）的噬菌斑。
A 半透明，大
B 透明，大
C 半透明，小
D 透明，小
5、F因子与细菌主染色体交换整合时，F因子IS与主染色体的IS配对，由于主染色体的IS有（D ），使主染色体具有了极性。
A 1个
B 2个
C 5个
D 多个
三、问答题
1、局限性转导与普遍性转导的异同点？
答：相同点：（1）都是以噬菌体为媒介，把共体DNA片段转移到受体中
（2）都可使受体发生遗传性状的改变
不同点：局限性转导只能转移部分共体DNA片段
普遍性转导能转移所有共体DNA片段进入受体。
2、质粒的性质有哪些？
(1)复制作用：质粒为分子量较小的环状双链DNA分子，能够自我复制，复制时DNA必须附着于细胞膜上的唯一接触点。
(2)与染色体的结合作用：质粒可以独立存在于细胞质中，也可以整合到主染色体上，成为染色体的一部分，这样的质粒特称为附加体。
(3)质粒的不配合性：通常含有相同基因的质粒（具有相当同源性的两个质粒）不能稳定地存在于一个细菌中。
(4)消失作用：质粒在寄主细胞内，有时会自行消失。这种现象有时还受环境影响。吖黄素处理可使F+变成F-
(5)质粒可以在同种个体间移动（F因子），也可以在种间转移（R因子）
(6)每个质粒的结构中都含有与自主复制有关的区域。可转移的质粒具有与转移有关的基因。
3、说明Hfr与F′、Hfr与F+之间的关系？
（1）H fr与F′可以相互转化，当Hfr中的F因子，非原位脱离染色体就变成 F′，F′中的F′因子整合到主染色体中，就使F′菌株变成Hfr菌株。
（2）Hfr与F+可以相互转化，Hfr菌株中F因子原位脱离主染色体后变成F+， F+菌株中F 因子整合到主染色体中就形成Hfr。
（用图示也可以如下）
1、用T4噬菌体的2个毒株感染大肠杆菌,其中一个毒株为小菌落(m),速溶性(r),混浊噬菌斑(tu),另一毒株的这3个标记基因都是野生型.将感染后的裂解产物涂布到细菌平板上并
进行分类.在10342个噬菌斑中,各类基因型及其数目如下:
m r tu 3467 m + + 520
+ + + 3729 + r tu 474
m r + 853 + r + 172
m + tu 162 + + tu 965
（1）确定m和r以及r和tu之间的连锁距离.
（2）这3个基因的连锁顺序如何?
（3）计算并发系数,这个数字说明了说明?
解：（1）答: m和r之间重组值Rf=重组噬菌斑/ 总噬菌斑数=(162+520+474+172)/ 10342*100%=12.8% m和r之间的连锁距离12.8厘摩（cM）
r和tu之间的重组值Rf=(853+162+172+965)/ 10342*100%=20.8%
r和tu之间的连锁距离20.8厘摩（cM）
（2）双交换值=（162+172）/10342*100%=3.22%
m和tu之间的连锁距离为:(853+520+474+965)/ 10342*100%=27.2+2双交换值
=27.2+2×3.22%=33.64厘摩（cM）
所以3个基因的连锁顺序为
（3）并发系数 C=3.22%/（12.8%×20.8% ）=1.2
I=1-1.21= -0.21, I<0, 说明基因之间发生负干扰.
2、有4个大肠杆菌的Hfr菌株按一下顺序转移其标记基因:
菌株基因转移顺序
1M Z X W C
2L A N C W
3 A L B R U
4Z M U R B
上述所以有Hfr菌株都衍生于同一F+菌株。这些基因在原始F+菌株的环状染色体上排列顺序如何?
答：顺序如下：
3、在以P1噬菌体进行普遍性转导系统中,供体菌株的基因型为pur+,nad+,pdx-,受体为pur-,nad-,pdx+.转导后,首先选择供体等位基因pur+,然后针对其他等位基因对其中50个pur+转导子进行筛选,其结果如下:问(1).pur和nad基因的并发转导频率是多少? (2)pur
解：
（1）pur和nad基因并发频率=(3+10)/(3+10+24+13)=26%
（2）pur和pdx的并发转导频率=(10+13)/ (3+10+24+13)=46%
（3）pur和pdx的并发转导频率比pur和nad基因的并发转导频率高,所以pdx离pur近.
第十章细菌和病毒的遗传 细菌属于原核生物，不进行典型的有丝分裂和减数分裂，因此，其染色体传递和重组方式与真核生物不尽相同。病毒甚至不进行分裂，它在宿主细胞内以集团形式产生。细菌和病毒的遗传分析对整个遗传学，特别是对于分子遗传学的发展具有重大作用 一、细菌和病毒遗传研究的意义 遗传学研究从细胞水平推进到分子水平，是由于两大发展： （1）对基因的化学和物理结构的了解日益深入 （2）研究材料采用了新的生物类型--细菌和病毒 1、细菌的特点及培养技术 所有细菌都是比较小的单细胞，大约1 2μm长，0.5μm宽大肠杆菌(E.coli)在细菌遗传学研究中应用十分广泛,其染色体为一条环状的裸露DNA分子。其细胞里通常还具有一个或多个小的染色体-质粒 研究细菌遗传的方法--平板培养： 细菌菌落的表现型： 原养型（野生型） 形态性状：菌落形状、颜色、大小 突变型 生理特性：营养缺陷型 抗性-抗药或抗感染 为了测定所发生的突变，Lederberg设计了影印培养法 2、病毒的特点及种类 病毒没有细胞结构，既不属于原核生物，也不属于真核生物。病毒结构十分简单，仅含DNA或RNA和一个蛋白质外壳，没有合成蛋白质外壳所必须的核糖体。所以，病毒必须感染活细胞，改变和利用活细胞的代谢合成机器，才能合成新的病毒后代。感染细菌的病毒叫噬菌体，是目前了解比较清楚的病毒，有：单链DNA、单链RNA、双链DNA和双链RNA等四种类型 3、细菌和病毒在遗传研究中的优越性
(1) 世代周期短。大肠杆菌每20分钟可繁殖一代，病毒每小时可繁殖数百个后代 (2) 易于管理和进行化学分析 (3) 遗传物质简单，便于研究基因的结构和功能 (4) 便于研究基因的突变和重组 (5) 可用作研究高等生物的简单模型 (6) 便于进行遗传操作 4、细菌和病毒的拟有性过程 细菌获取外源遗传物质的四种方式： 转化(transformation) 接合(conjugation) 性导(sexduction) 转导(transduction) 当不同的病毒颗粒同时侵染一个细菌时，它们能够在细菌体内交换遗传物质，并形成重组体 二、噬菌体的遗传分析 1、噬菌体的结构 遗传学上应用最广泛的是大肠杆菌的T噬菌体系列(T1到T7)。其结构大同小异，呈蝌蚪状。T偶列噬菌体结构 （1）烈性噬菌体 （2）温和性噬菌体 温和性噬菌体具有溶源性的生活周期，即在噬菌体侵入后，细菌并不裂解，以两种形式出现，如λ和P1 2、噬菌体的基因重组与作图 噬菌斑形态：正常r+：小、边缘模糊 噬菌体性状突变r-：大、边缘清楚 宿主范围：感染和裂解的菌株不同正常h+：B株 突变h-：B株 或B/2株由于h–和h+均能感染B株，用T2的两亲本h–r+和h+r–同时感染B株，称为双重感染 h-r+×h+r- ↓B株
第五章 细菌与噬菌体的遗传 1、利用何种实验方法可以测定细菌基因组中基因的连锁关系？ 解答： 利用中断杂交法可以测定细菌基因组中基因的连锁关系。具体方法如下： 供体与受体选用具有不同遗传标记的缺陷型品系，其中受体菌株选用抗链霉素品系，而供体菌株为相应的链霉素敏感型。这样就可以通过在鉴别培养基中添加链霉素而筛除掉供体菌株从而只考察受体菌株的基因型组成情况。我们可以每隔一定时间取样，稀释到一定浓度，涂布于不同的鉴别培养基中，判断基因的整合顺序。基因离转移原点越近，则越先进入受体细胞，若基因离原点越远，则越晚进入受体细胞，致育基因最后进入受体细胞。 同样原理，可以利用非中断杂交方法进行测验，在培养一定时间以后取样，鉴定，先进入受体细胞的基因首先发生整合，形成重组类型的重组子，这样，重组子数量多的基因最先进入受体细胞，重组子数量少的基因后进入到受体细胞中。由此可以进行判断基因的连锁关系及先后顺序。 2．现有5个Hfr品系其DNA转移到F一细菌中去的基因顺序如下： Hfr品系 转移顺序 1、BKARM 2、DLQEOC 3、OEQLDN 4、MCOEQLDN 5、RAKBN 试画出这些基因在染色体图上的顺序。 解答： 这些基因在染色体图上成环形排列，依据细菌遗传物质转移与重组的特点，可以判断各基因的顺序为：
3．由一个野生型菌株抽提DNA，用来转化一个基因型为trp 2- his 2- tyr 1-的突变型菌株。不同类转化 子的菌落数目如下： trp 2- his 2- tyr 1+ 685 trp 2- his 2+ tyr 1- 418 trp 2- his 2+ tyr 1+ 3660 trp 2+ his 2- tyr 1+ 107 trp 2+ his 2- tyr 1- 2600 trp 2+ his 2+ tyr 1- 1180 trp 2+ his 2+ tyr 1+ 11940 试计算 a) 3个基因间的遗传距离是多少？ b) 它们的连锁次序如何? 解答： a)供体DNA + + + 受体DNA trp 2- his 2- tyr 1- 转化子数目最多的是3个座位同时被转化的类型，这说明所研究的座位在染色体上是紧密连锁的。则： trp 2－his 2间重组值为： 重组值=%100×+?+?+++++?+?+=） （）（）（）（）（总数重组体数目 =%100418 3660107260011801194041836601072600×++++++++＝34% trp 2－tyr 1 间重组值为： %100685 36601180260010711940685366011802600×++++++++ ＝40% his 2－tyr 1间重组值为：
第四章细菌和噬菌体的遗传分析 例题1：酵母菌的中性小菌落的线粒体DNA有缺陷，但决定线粒体的核基因是正常的。分离性型小菌落的线粒体DNA是正常的，但带有一个决定线粒体有缺陷的隐性核基因。将这样的中性小菌落和分离型小菌落杂交。问：二倍体F1表型是什么？由二倍体细胞产生的子囊孢子发育成的单倍体世代的表型如何？（浙江大学2000年考研试题10分） 知识要点： 1．酵母菌是单细胞子囊菌，它的生活周期中具有形态上相同的 单倍体和二倍体世代交替。成熟的二倍体营养细胞可以进行出芽生 殖。但在某些环境条件下，二倍体细胞会进行减数分裂，形成单倍性 的四个子囊孢子，子囊孢子释放出来后长大形成单倍体成体细胞。 2．酵母菌二倍体细胞的形成是由两个单倍性的子囊孢子相互结 合形成，双方提供等量的核物质和细胞质。正常的核基因、正常的细胞质基因是显性3．酵母菌的小菌落类型分为分离性小菌落、中性小菌落、抑制 性小菌落。分离性小菌落是由于核基因发生了突变，表现为经典的孟德尔式遗传，与野生型大菌落杂交形成的二倍体细胞为正常的，二倍体细胞减数分裂形成的4个子囊孢子1/2发育成大菌落，1/2发育成小菌落；中性小菌落是由于细胞质中的线粒体上的基因发生了突变，大多数中性小菌落都是没有mtDNA，与野生型大菌落杂交形成的二倍体细胞为正常的，但此二倍体细胞减数分裂形成的4个子囊孢子全部发育成为大菌落；抑制性小菌落是许多突变型的表现，是由于核基因的突变或者是由于mtDNA的突变，或者两方面因素都存在。抑制性小菌落可以在二倍体中表现出来，完全抑制性的可以把二倍体细胞全部转变成小菌落的，也可以把由此产生的四个子囊孢子都转变成小菌落的。 解题思路： 1．根据知识要点1知道此二倍体F1是生活周期中的一个时期根据知识要点2知道此杂交产生的二倍体F1细胞质中有正常线粒体也有不正常线粒体，细胞核中有突变基因也有正常基因，因此，此二倍体F1的表现型为正常大菌落。 2．根据知识要点3知道此二倍体F1 减数分裂形成的四个子囊孢子的细胞质中有正常细胞质也有不正常细胞质，但是，有2个子囊孢子的核基因是突变的，有2个子囊孢子的核基因是正常的，因此，产生的4个子囊孢子的表现型为2正常大菌落，2小菌落。 标准答案： 二倍体F1表型是正常大菌落。
噬菌体的遗传分析 一、噬菌体的结构： 1.结构简单：蛋白质外壳、核酸、某些碳水化合物、脂肪等。 2.多样性的原因：外壳的蛋白质种类、染色体类型和结构。 3.两大类： ①烈性噬菌体：T噬菌体系列(T1-T7)； ②温和性噬菌体: P1和λ噬菌体。 ㈠、烈性噬菌体： 1.结构大同小异，外貌一般呈蝌蚪状： T偶列噬菌体头部：双链DNA分子的染色体；颈部：中空的针状结构及外鞘；尾部：由基板、尾针和尾丝组成。 2.T偶列噬菌体的侵染过程（如T4噬菌体）：
尾丝固定于大肠杆菌，遗传物质注入破坏寄主细 胞原有的遗传物质合成大量的噬菌体遗传物质和蛋 白质组装许多新的子噬菌体溶菌酶裂解细菌 释放出大量噬菌体。 右图为T4噬菌体侵染大肠杆菌的生活周期 ㈡、温和性噬菌体：例如λ和P1噬菌体，λ和P1各代表一种略有不同的溶源性类型。 1.溶源性噬菌体的生活周期： ①.λ噬菌体：噬菌体侵入后，细菌不裂解附在E.coli染色体上的gal和bio位点间的attλ座位上通过交换整合到细菌染色体，并能阻止其它λ噬菌体的超数感染。
λ噬菌体特定位点的整合 ②P1噬菌体：不整合到细菌的染色体上，而是独立存在于细胞质内（见左下图）。 原噬菌体：整合到宿主基因组中的噬菌体。仅少数基因活动，表达出阻碍物关闭其它基因。原噬菌体经诱导可转变为烈性噬菌体裂解途径（见右下图）。 2.P1和λ噬菌体的特性： ①P1和λ各代表不同的溶源性类型： P1噬菌体：侵入后并不整合到细菌的染色体上，独立存在于细胞质内； λ噬菌体：通过交换整合到细菌染色体上。 ②溶源性细菌分裂两个子细胞： P1噬菌体复制则使每个子细胞中至少含有一个拷贝； λ噬菌体随细胞染色体复制而复制，细胞中有一个拷贝。
第六章噬菌体的遗传分析 一、教学目的和要求： 1、掌握噬菌体的突变型及基因重组的特点； 2、掌握噬菌体的互补测验与顺反子测定； 3、掌握用两点测交与三点测交测定噬菌体交换值; 二、教学重点： 噬菌体的互补测验与顺反子测定 三、教学难点： 用两点测交与三点测交测定噬菌体交换值五、教学内容： 病毒是最原始的生物，没有细胞结构，甚至自己不能进行自主分裂，只能在宿主细胞内以集团形式增殖。 遗传学研究从经典水平发展到细胞水平，一个重要的条件是Morgan利用了果蝇这个模式试验材料。从细胞水平发展到分子水平，有两个必不可少的条件：（1）对基因的物理结构和化学结构的了解；（2）以微生物为研究材料。 §1病毒遗传研究的意义 病毒比细菌更为简单，也只有一条染色体（单倍体）。 病毒的结构很简单，只有蛋白质外壳和被外壳包裹着的核酸（遗传物质），没有自身进行代谢和分裂所必须的细胞质和细胞器，必须借助宿主细 胞的代谢系统才能繁殖自己。所以，病毒都是寄生性的，它们必须生活在活 细胞内。 病毒按寄主可分为：动物病毒，植物病毒，细菌病毒。 病毒按遗传物质可分：RNA病毒，DNA病毒。 细菌病毒（Bacterio-phage）又称为噬菌体（phage）。噬菌体是研究得比较清楚的病毒。 噬菌体侵染细菌后，使细菌不能生长，而在均匀生长的细菌培养板上形成噬菌斑（plaque）。根据噬菌斑的形态和生长特点可以鉴别不同的噬菌体。 噬菌体按其在宿主细胞中的生活方式又可分为：温和噬菌体和烈性噬菌体两大类。 三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性。 ①世代周期短，繁殖块，繁殖系数高。大肠杆菌每20分钟繁殖一代，噬菌 体每小时可扩增百倍。用它们作为研究材料，可以大大节约实验时间。 ②易于管理和进行生物化学分析。 ③遗传物质比较简单，用于研究基因结构、功能及表达调控机制比较方便。 细菌和病毒均只有一条染色体（DNA or RNA），结构简单，不必通过复杂的 化学分析就可以对基因结构和功能进行精细的研究。 ④便于研究基因的突变，因为它们是单倍体，所有的突变都能立即表现出来， 没有显性掩盖隐性的问题，也不存在分离问题。而且数量庞大，突变率很低 的突变都能检测到。 ⑤便于研究基因的作用，代谢作用旺盛，能在短时间内积累大量代谢产物，
细菌和噬菌体的遗传分析 [习题]1 一、填空题 1、F’因子是从_________细胞中不准确地切除_________时产生的。 2、F因子和温和噬菌体因为都可以__________________________________________，称为_________。 3． Hfr×F—时，为使Hfr不被选择，要使它带有__________基因，而且这个基因应位于染色体的______。 4． Hfr（λ）×F—，可使F—发生______，而Hfr×F—（λ）能产生_____，这种现象叫________。 5、原噬菌体是由温和噬菌体经______________________整合到细菌染色体形成的，这与Hfr 菌株形成过程相同。 6、F’因子是从_________细胞中不准确地切除_________时产生的。所以F’因子除了含F因子的基因外，还有部分_______的基因。 7、在Benzer的顺反测验中，当T4rIIA×T4rIIB侵染E．coli K12时，可产生______反应，再涂布到E．coli B上时，出现_________。 8、单向的同源重组常在原核生物中发生。如____________和___________。 9、大肠杆菌F+菌株与F-菌株结合，最后F+菌株变成了________,F-菌株变成了________。 二、解释下列名词： F-菌株、F+菌株、Hfr菌株、F因子、F'因子、烈性噬菌体、温和性噬菌体、溶原性细菌、部分二倍体。 三、选择题 1、某些细菌能通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段，并将此外源DNA片段通过重组参入到自己染色体组的过程，称为( )。 a.接合 b.性导 c.转导 d.转化 2、让Hfr arg-leu+azi s str r与F-arg+leu-azi r str s混合培养，使其发生接合。想增多F-重组型arg+leu+azi r的出现，下面哪—种培养基将完成这个选择( )。
第六章细菌和噬菌体的遗传 一、名词解释 1、菌落：单个微生物生长繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体. 2、噬菌体:指侵染细菌、放线菌以及真菌的病毒。包括温和、烈性两种，单一核酸分子（DNA 或RNA）称为基因带或染色体。 3、中断杂交技术：根据供体基因进入受体细胞的顺序和时间绘制连锁图的技术。 4、重组作图：指根据基因之间重组率进行基因定位的作图方法。 5、性导：F-细菌通过获得F′因子而改变遗传性状的过程。 6、F′因子（F′质粒）：当F因子从主染色体切除出来时，如果不是以原来的位置切除，而是将供体菌（Hfr）的主染色体上的个别基因切除，成为F因子的一部分，这种质粒称F′因子。 7、F′菌株：含有F′因子的菌株。 8、双重感染（混合感染、复感染）：是指用两种噬菌体同时感染某一菌株。 9、溶源性细菌：细菌体内已含有噬菌体，但噬菌体并不裂解细菌的菌株，又称溶源菌。这种现象称为溶源性。 10、原噬菌体：溶源性细菌所携带的无感染能力的噬菌体。有2种存在方式：一种是游离状态，一种是整合状态。 11、合子诱导：带有原噬菌体的Hfr菌株与敏感性的F-菌株杂交后，由于噬菌体在受体菌中随即复制，诱导受体菌裂解，这种现象称合子诱导。 12、转导：以噬菌体作为媒介，把一个细菌（供体）的遗传物质转移到另一细菌（受体），中进行基因重组的过程叫转导。 13、共转导（并发转导）：两个紧密连锁的基因往往可以一起被转导，这种结合转导现象叫共转导。 14、流产转导：转导DNA进入受体细胞后，不与受体基因组交换，也不进行DNA复制，稳定独立存在与细胞中。使后代细胞中只有一个细胞具有转导DNA，其他细胞不含转导DNA ，后代细胞发生分离。 15、附加体: 质粒可以独立存在与细胞质中,也可以整合到主染色体上,,成为染色体的一部分,这样的质粒特成为附加体 16、转导噬菌体：携带了供体DNA（遗传物质）、并且能把它转移到受体中的噬菌体。 二、填空 1、一个噬菌斑通常含有（107——108）个噬菌体。一个噬菌斑是由（1）个噬菌体引起的， 所以，一个噬菌斑中的噬菌体在遗传上是均一的，相当于一个（克隆）。 2、（温和性噬菌体）侵染细菌后，并不使细菌很快裂解，而是存活或潜伏较长的时期。而是在（特定）的条件下才使细菌裂解。如有（紫外线照射或温度）刺激，就可使原来（温和性噬菌体）改变成（烈性噬菌体），使细菌裂解。 3、F因子的结构是由（原点）（可育基因（性伞毛基因群））（复制区DNA复制酶基因）（重组区（插入序列；插入区））组成。 4、Hfr细菌又称（高频重组菌株），其细菌含有（F）因子，并且（F）因子通过交换整合到（主染色体）上，在细菌杂交中相当于（雄）性。 三、选择填空 1、下列（A）因子属于附加体。A F因子B col因子C R因子 D 分解因子 2、F+与F-杂交，F因子通过（B）进入F-。 A 接触 B 接合管 C 性伞毛 D 复制 3、F+与F-杂交，F因子通过（C）复制方式进行复制。
细菌与噬菌体遗传 (总分：322.00，做题时间：90分钟) 一、填空题(总题数：15，分数：57.00) 1.F因子在细胞中的存在状态有两种，分别是______状态和______状态。 （分数：3.00） 填空项1:__________________ 2.当F+或Hfr细菌染色体进入F-后，在一个短时期内，F-细胞中对若干基因座来说总有一段______体的DNA，这样的细菌称为______。 （分数：3.00） 填空项1:__________________ 3.大肠杆菌基因重组的特点有______、______、______。 （分数：4.50） 填空项1:__________________ 4.大肠杆菌F+菌株与F-菌株结合，最后F+菌株变成了______，F-菌株变成了______。 （分数：3.00） 填空项1:__________________ 5.噬菌体将供体菌的某些基因带入受体菌的过程称为______，通过原噬菌体的不规则交换脱离细菌染色体时带出临近少数供体基因并传给受体菌的过程称为______。 （分数：3.00） 填空项1:__________________ 6.大肠杆菌中含有独立而且完整F因子的菌株是______，不含有F因子的菌株是______，F因子组合进入到染色体上的菌株是______，F因子带有少量染色体基因的菌株是______。 （分数：6.00） 填空项1:__________________ 7.细菌转化过程包括有转化能力的染色体DNA片段的______、______和______三个阶段。 （分数：4.50） 填空项1:__________________ 8.T4快速溶菌突变型有______、______和______三类，通过对T4rⅡ区突变型间的重组实验可以确定 ______，通过互补实验可以确定______。 （分数：7.50） 填空项1:__________________ 9.一个Hfr菌株染色体上的基因顺序为转移原点—X—Y—Z—S—P—Q，为了得到一个最高比例的重组子，在接合后应该在受体中选择 1作为供体的标记基因。 （分数：1.50） 填空项1:__________________ 10.F因子由三个区域组成，它们是______、______和______。 （分数：4.50）
第十章细菌和病毒的遗传 第一节细菌和病毒遗传研究的意义 本章教学时数：4-6学时。 本章重点：低等生物的拟有性过程。 本章难点：利用拟有性过程绘制遗传连锁图。 第一节细菌和病毒遗传研究的意义 自然界所有的生物都可以归入真核生物(eukaryote)和原核生物(prokaryote)两大类。 细菌和蓝绿藻属于原核生物。构成原核生物的细胞是原核细胞。原核细胞最基本的特征是没有明确的核膜和核结构，也没有线粒体等细胞器，不能进行典型的有丝分裂和减数分裂，只通过简单的裂殖方式增殖。因此，它们的遗传物质传递和重组的方式与真核生物不同。 病毒是最原始的生物，没有细胞结构，甚至自己不能进行自主分裂，只能在宿主细胞内以集团形式增殖。 遗传学研究从经典水平发展到细胞水平，一个重要的条件是Morgan利用了果蝇这个模式试验材料。从细胞水平发展到分子水平，有两个必不可少的条件：（1）对基因的物理结构和化学结构的了解；（2）以微生物为研究材料。 基因的物理结构和化学结构已经在第三章讲过了，本章主要讨论与细菌和病毒有关的一些问题。 一、细菌（Bacteria） 细菌是单细胞原核生物，是地球上生物量最大的一类生物，它占据了地球上大部分的生物干重。 细菌的繁殖非常快，在适宜的条件下，每20分钟就能繁殖一代，从一个细胞裂殖变成两个细胞。假如以一个细胞为基数，繁殖一代成为2个，繁殖2代成为4个。繁殖n代，就有2n-1+1个。一昼夜以24小时计，可以繁殖72代，总个数为271+1＝2.36×1021。 细菌的基因组很小，只有一条染色体，研究起来非常方便。细菌群体大，即使突变率很低，也很容易得到各种不同的生化突变型。 细菌遗传研究的方法： 用液体培养基培养细菌，待其繁殖到一定程度，用吸管吸取几滴培养液，滴到固体的琼脂糖培养基上，用一根灭菌的玻璃棒涂布均匀。若涂布的细菌浓度很低，单个细胞可以分散开来（图7－2）。由于每个细胞不移动的裂殖增生，经过大约一夜，每个细胞的后代可达107个，且集合成群，成为肉眼可见的菌落（colony），或称为克隆（clone）。
第七章细菌和噬菌体的遗传学分析 1、一个基因型为a+b+c+d+e+并对链霉素敏感的E.coliHfr菌株与基因型为a-b-c-d-e-并对链霉素耐性的F-菌株接合，30分钟后，用链霉素处理，然后从成活的受体中选出e+型的原养型，发现它们的其它野生型（+）基因频率如下：a+70％，b+-，c+85％，d+10％。问a，b，c，d四个基因与供体染色体起点（最先进入F-受体之点）相对位置如何？ 解：根据中断杂交原理，就一对接合个体而言，某基因自供体进入受体的时间，决定于该基因同原点的距离。因此，就整个接合群体而论，在特定时间内，重组个体的频率反映着相应基因与原点的距离。 报据题目给定的数据，a、b、c、d与供体染色体的距离应该是： 是： 2、为了能在接合后检出重组子，必须要有一个可供选择用的供体标记基因，这样可以认出重组子。另一方面，在选择重组子的时候，为了不选择供体细胞本身，必须防止供体菌株的继续存在，换句话说，供体菌株也应带有一个特殊的标记，能使它自己不被选择。例如供体菌株是链霉素敏感的，这样当结合体（conjugants）在含有链霉素的培养基上生长时，供体菌株就被杀死了。现在要问：如果一个Hfr菌株是链霉素敏感的，你认为这个基因应位于染色体的那一端为好，是在起始端还是在末端？ 解：在起始端 3、有一个环境条件能使T偶数噬菌体（T-even phages）吸附到寄主细胞上，这个环境条件就是色氨酸的存在。这种噬菌体称为色氨酸需要型（C）。然而某些噬菌体突变成色氨酸非依赖型（C+）。有趣的是，当用C和C+噬菌体感染细菌时，将近一半的色氨酸非依赖型子代在进一步的实验中表现为基因型C。你如何解释这个发现？ 解： 首先，这不可能是回复突变，因为这里的频率是1／2。 应该注意的是，这里进行的是C和C+对寄主的混合感染。当两种类型噬菌体同时感染同一寄主细胞时，两者在同一寄主细胞中增殖，同时，各自按照本身的遗传组成指导合成其外壳蛋白质，以便组装成成熟的噬菌体颗粒。也就是说，在寄主细胞中，同时存在两种类型的噬菌体染色体和可以包装其染色体的两类型噬菌体的所需蛋白质。
一、转化（transformation）： 概念：某些细菌通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段，将此外源DNA片段通过重组整合到自己染色体组的过程。 1928年，格里费斯(Griffith F.)在肺炎双球菌中发现转化现象。 1944年，阿委瑞(Avery O. T.) 进行肺炎双球菌转化试验； 证实遗传物质是DNA； 转化是细菌交换基因的方法之一。 转化的条件：细菌活跃摄取外源DNA分子；具备重组程序所必需的酶。 转化三种细菌：肺炎双球菌；枯草杆菌；流感嗜血杆菌。 转化的两个例子： ①.用两个带有不同抗性的肺炎双球菌群体混合可以发现带有双抗性的细菌。 细菌裂解DNA残留其它细菌摄取转化。 ②.枯草杆菌活细胞表面分泌DNA，可被其它细胞摄取。 ㈠、供体与受体的互作： ①.转化片断的大小： 肺炎双球菌转化：DNA片断至少有800个碱基对； 枯草杆菌的转化：DNA片断至少有16000个碱基对。 ②.供体DNA分子存在的数目：
供体DNA分子数目与特定基因的成功转化有关。 链霉素抗性基因转化：每个细胞含有10个DNA分子之前，抗性转化体数目一直与DNA分子存在数目成正比。 原因：细菌的细胞壁或细胞膜上有固定数量的DNA接受座位，故一般细菌摄取的DNA分子数<10个。 ③．受体的生理状态： 感受态是处于刚停止DNA合成、而蛋白质合成继续活跃进行时的状态。 活跃合成的蛋白质可使细菌细胞壁易于接受转化DNA。 只有感受态受体细胞才能摄取并转化外源DNA，而这种感受态也只能发生在细菌生长周期的某一时间范围内。 ㈡、转化DNA的摄取和整合过程： ①.结合与穿入： DNA分子结合在接受座位上(可逆)，可被DNA酶降解；接受座位饱和性。 DNA摄取(不可逆)，不受DNA酶破坏。 穿入后，由外切酶或DNA移位酶降解其中一条链。 ②.联会： 按各个位点与其相应的受体DNA片段联会。亲缘关系越远，联会越小、转化的可能性越小。 ③．整合(重组)： 是指单链的转化DNA与受体DNA对应位点的置换稳定地进入到受体DNA。 对同源DNA具有特异性。
第八章细菌和噬菌体的重组和连锁 1、为什么说细菌和病毒是遗传学研究的好材料？ 答：因为它们具有以下几个特点： 1）繁殖快，世代短，容易操作和分析； 2）遗传物质简单，只含裸露DNA或RNA，适于作基因结构和功能研究； 3）便于筛选突变基因和研究基因的功能； 4）可用作研究高等生物的简单模型。 2、大肠杆菌的遗传物质传递方式与典型减数分裂过程的生物有什么不同？答：大肠杆菌的繁殖方式是一种简单的无性繁殖，亲代细胞遗传物质复制后传递给子代细胞；典型减数分裂过程的生物是有性繁殖，需要经过减数分裂形成生殖细胞，在这个过程中发生遗传物质的重组、染色体数目减半，通过精卵结合传递给子代细胞。 3、解释下列名词 （1）F－菌株，F+菌株，Hfr菌株 答：携带F因子（游离于宿主基因组DNA）大肠杆菌株称为F+菌株；携带有整合于宿主基因组DNA中的F因子的菌株称为Hfr菌株；不携带F因子菌株称为F－菌株。 （2）F因子，F’因子，质粒，附加体 答：F因子是存在于大肠杆菌细胞内的一种共价闭合环状双链DNA分子，F 因子赋予宿主细胞具备能与F－细胞接合的特征；F’因子是携带部分宿主基因的F因子；质粒是细胞中染色体外能进行自主复制的遗传单位，非细胞必须组分；附加体是一种既可以游离于宿主基因组外独立存在、又可以整合（插入）宿主基因组中的质粒。 （3）溶原性细菌，非溶原性细菌 答：溶源性细菌是指细胞内携带有温和性噬菌体基因组而又不产生噬菌体粒子的细菌。非溶原性细菌是细胞既无温和性噬菌体基因组、又没有噬菌体粒子的细菌。 （4）烈性噬菌体，温和噬菌体，原噬菌体 答：噬菌体侵入宿主细胞后，进入裂解途径，大量合成自身的遗传物质和蛋白
细菌和噬菌体的遗传分析 习题一 一、填空题 1、Hfr,F因子 2、整合或游离于细菌染色体上或之外附加体 3．末端 4．裂解重组体合子诱导 5、一次单交换 6、Hfr,F因子，细菌 7、溶菌，r＋斑、r斑 8、高频重组，广泛性转导 9、F+ F+ 二、解释下列名词： F-菌株：未携带F因子的大肠杆菌菌株。 F+菌株：包含一个游离状态F因子的大肠杆菌菌株。 Hfr菌株：包含一个整合到大肠杆菌染色体组内的F因子的菌株。 F因子：大肠杆菌中的一种附加体，控制大肠杆菌接合过程而使其成为供体菌的一种致育因子。 F'因子：整合在宿主细菌染色体上的F因子，在环出时不够准确而携带有染色体一些基因的一种致育因子。 烈性噬菌体：侵染宿主细胞后，进入裂解途径，破坏宿主细胞原有遗传物质，合成大量的自身遗传物质和蛋白质并组装成子噬菌体，最后使宿主裂解的一类噬菌体。 温和性噬菌体：侵染宿主细胞后，并不裂解宿主细胞，而是走溶原性生活周期的一类噬菌体。 溶原性细菌：含有温和噬菌体的遗传物质而又找不到噬菌体形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌。 部分二倍体：当F+和Hfr的细菌染色体进入F-后，在一个短时期内，F-细胞中对某些位点来说总有一段二倍体的DNA状态的细菌。
三、选择题 1-5、d b d b c 6-10、A C A B A 四、问答题 2．为什么说细菌和病毒是研究遗传学的好材料？ 答：与其他生物体相比，细菌和病毒能成为研究遗传学的好材料，具有以下7个方面的优越性： （1）世代周期短：每个世代以min或h计算，繁殖速度快，大大缩短了实验周期。 （2）易于管理和进行化学分析个体小，繁殖方便，可以大量节省人力、物力和财力；且代谢旺盛，繁殖又快，累积大量的代谢产物。 （3）便于研究基因的突变细菌和病毒均属于单倍体，所有突变都能立即表现出来，不存在显性掩盖隐性的问题。 （4）便于研究基因的作用通过基本培养基和选择培养基的影印培养，很容易筛选出营养缺陷型，利于生化[研究。 （5）便于基因重组的研究通过细菌的转化、转导和接合作用，在一支试管中可以产生遗传性状不相同的后代。 （6）便于用于研究基因结构、功能及调控机制的材料细菌和病毒的遗传物质简单，基因定位和结构分析等易于进行且可用生理生化方法进行基因的表达和调控分析。 （7）便于进行遗传操作细菌质粒和病毒作为载体，已成为高等生物的分子遗传学研究和生物工程的重要工具。 3．试比较大肠杆菌和玉米的染色体组。 答：大肠杆菌属于原核生物、而玉米是真核生物，二者基因组存在很大的区别： ⑴.基因组大小不同：大肠杆菌DNA以单个染色体的形式存在，长约1100μm，分子量约为2.6×109；玉米以10对染色体存在（n=10），基因组非常庞大。
第五章细菌和噬菌体的遗传 1 细菌和病毒遗传研究的意义 生物的简单分类 自然界所有的生物都可以归入真核生物 (eukaryote)和原核生物(prokaryote)两大类。 细菌和蓝绿藻属于原核生物。构成原核生物的细胞是原核细胞。原核细胞最基本的特征是没有明确的核膜和核结构，也没有线粒体等细胞器，不能进行典型的有丝分裂和减数分裂，只通过简单的裂殖方式增殖。因此，它们的遗传物质传递和重组的方式与真核生物不同。 病毒是最原始的生物，没有细胞结构，甚至自己不能进行自主分裂，只能在宿主细胞内以集团形式增殖。 遗传学研究从经典水平发展到细胞水平，一个重要的条件是Morgan利用了果蝇这个模式试验材料。从细胞水平发展到分子水平，有两个必不可少的条件：（1）对基因的物理结构和化学结构的了解；（2）以微生物为研究材料。 §1 细菌和病毒遗传研究的意义 一、细菌（ Bacteria） 细菌是单细胞生物，是地球上最多的一类生物，它占据了地球上大部分的生物干重。 细菌的繁殖非常快，在适宜的条件下，每20分钟就能繁殖一代，从一个细胞裂殖变成两个细胞。假如以一个细胞为基数，繁殖一代成为2个，繁殖2代成为4个。繁殖n代，就有2n-1+1个。一昼夜以24小时计，可以繁殖72代，总个数为271+1＝2.36×1021。 细菌的基因组很小，只有一条染色体，研究起来非常方便。细菌群体大，即使突变率很低，也很易得到各种不同的生化突变型。 细菌遗传研究的方法： 用液体培养基培养细菌，待其繁殖到一定程度，用吸管吸取几滴培养液，滴到固体的琼脂糖培养基上，用一根灭菌的玻璃棒涂布均匀。若涂布的细菌浓度很低，单个细胞可以分散开来（图7－2）。由于每个细胞不移动的裂殖增生，经过大约一夜，每个细胞的后代可达107个，且集合成群，成为肉眼可见的菌落（colony），或称为克隆（clone）。 单个细菌繁殖而成的菌落中，每个细胞的遗传组成都应该是一样的，但可以发生突变，突变后所形成的菌落也会发生相应的变化。 突变有几类：形态性状突变、生理特性突变、抗性突变。 菌落形状的突变包括菌落的大小、形状和颜色。如引起小鼠肺炎的野生型肺炎双球菌本来形成大而光滑的菌落，而有一种突变形的菌落小而粗糙。 生理特性的突变主要是丧失合成某种营养物质的能力，称为营养缺陷型。如野生型细菌可以自己合成色氨酸，可能突变以后就不能合成了，若不在培养基中添加色氨酸，该菌就会死亡。营养缺陷型可以用不同的选择培养基来检测。 抗性突变主要是指抗药性的突变。在野生型细菌培养基中加入青霉素（penicillin），
第6章细菌和病毒的遗传 1．解释下列名词：F-菌株、F+菌株、Hfr菌株、F因子、F'因子、烈性噬菌体、温和性噬菌体、溶原性细菌、部分二倍体。 F-菌株：未携带F因子的大肠杆菌菌株。 F+菌株：包含一个游离状态F因子的大肠杆菌菌株。 Hfr菌株：包含一个整合到大肠杆菌染色体组内的F因子的菌株。 F因子：大肠杆菌中的一种附加体，控制大肠杆菌接合过程而使其成为供体菌的一种致育因子。 F'因子：整合在宿主细菌染色体上的F因子，在环出时不够准确而携带有染色体一些基因的一种致育因子。 烈性噬菌体：侵染宿主细胞后，进入裂解途径，破坏宿主细胞原有遗传物质，合成大量的自身遗传物质和蛋白质并组装成子噬菌体，最后使宿主裂解的一类噬菌体。 温和性噬菌体：侵染宿主细胞后，并不裂解宿主细胞，而是走溶原性生活周期的一类噬菌体。 溶原性细菌：含有温和噬菌体的遗传物质而又找不到噬菌体形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌。 部分二倍体：当F+和Hfr的细菌染色体进入F-后，在一个短时期内，F-细胞中对某些位点来说总有一段二倍体的DNA状态的细菌。 2．为什么说细菌和病毒是研究遗传学的好材料？ 答：与其他生物体相比，细菌和病毒能成为研究遗传学的好材料，具有以下7个方面的优越性：（1）世代周期短：每个世代以min或h计算，繁殖速度快，大大缩短了实验周期。 （2）易于管理和进行化学分析个体小，繁殖方便，可以大量节省人力、物力和财力；且代谢旺盛，繁殖又快，累积大量的代谢产物。 （3）便于研究基因的突变细菌和病毒均属于单倍体，所有突变都能立即表现出来，不存在显性掩盖隐性的问题。 （4）便于研究基因的作用通过基本培养基和选择培养基的影印培养，很容易筛选出营养缺陷型，利于生化[研究。 （5）便于基因重组的研究通过细菌的转化、转导和接合作用，在一支试管中可以产生遗传性状不相同的后代。 （6）便于用于研究基因结构、功能及调控机制的材料细菌和病毒的遗传物质简单，基因定位和结构分析等易于进行且可用生理生化方法进行基因的表达和调控分析。 （7）便于进行遗传操作细菌质粒和病毒作为载体，已成为高等生物的分子遗传学研究和生物工程的重要工具。 3．试比较大肠杆菌和玉米的染色体组。 答：大肠杆菌属于原核生物、而玉米是真核生物，二者基因组存在很大的区别： ⑴基因组大小不同：大肠杆菌DNA以单个染色体的形式存在，长约1100μm，分子量约为2.6×109；玉米以10对染色体存在（n=10），基因组非常庞大。 ⑵染色体组成不同：大肠杆菌DNA不与组蛋白结合，也不形成核小体结构，是一个封闭的大环结构；而玉米DNA与组蛋白结合，形成典型的核小体结构，呈直线排列，并多级折叠成光学显微镜下可见的染色体结构。 ⑶大肠杆菌的基因发生突变，在当代个体中即可表现出来，而在玉米中基因组中则存在基因的显隐性关系。 ⑷ DNA合成时期不同：大肠杆菌DNA在整个细胞生长过程中都可进行，而玉米DNA只在细胞周期的S期合成。 ⑸复制起点不同：大肠杆菌只有一个复制起点，在而玉米存在多个复制起点。