第7章基因水平转移

第七章转基因食品的质量控制（4）学习目标：通过本章学习1.掌握转基因食品的概念；2.了解转基因食品的安全性评价体系；3.了解转基因食品的检测方法；4.掌握转基因食品的质量和标识管理办法。

第一节转基因食品概况一、转基因食品概念用基因工程方法将有利于人类的外源基因转入受体生物体内，改变其遗传组成，使其获得原先不具备的品质与特性的生物，称之为转基因生物。

在联合国公约《生物安全议定书》上，称做“改性活生物体” Living Modified Organisms ，简称LMOs（是指任何具有凭借现代生物技术获得的遗传材料新异组合的活生物体，其中包括不能繁殖的生物体、病毒和类病毒），或者叫“遗传饰变生物” Genetically Modified Organisms ，GMOs 。

例如：科学家将北极鱼的基因移植到西红柿身上，使西红柿可以抗寒；将人类生物激素基因移植到鲤鱼身上，使鲤鱼可以生长得更快更大；将土壤微生物的毒蛋白基因移植到水稻身上，使水稻可以抗虫，就成为转基因水稻。

转基因食品是转基因生物的产品或者加工品，美国食品药品管理局(FDA)使用“生物工程食品”(bioengineeredfood)一词、欧洲使用“新型食品”(Novel foods)一词，把转基因食品包括在内。

在欧盟新型食品条例中将转基因食品定义为：“一种由经基因修饰的生物体生产的或该物质本身的食品。

”这包括了经修饰的基因物质和蛋白质等。

转基因食品可以是活体的，能够遗传或者复制遗传材料，例如转基因的油菜籽、番茄、大豆等为活体。

也可以是非活体的，例如大豆油、豆腐等。

目前市场上的转基因食品主要来源于植物性的转基因生物，转基因动物还不多，几乎没有商业化的生产。

二、转基因食品的种类1.按照来源分类转基因食品按照来源不同可分成三类：①转基因植物食品。

在转基因食品中数量最多，是由转基因农作物生产、加工而成。

②转基因动物食品：由转基因动物生产的肉、蛋、奶等及其加工产品。

生物化学习题第七章生物氧化第一作业一、名词解释1、底物水平磷酸化：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。

2、生物氧化：有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化。

3、电子传递体系：代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经一系列传递体，最后将质子和电子传递给氧而生成水的全部体系称为呼吸链，也称电子传递体系或电子传递链4、氧化磷酸化作用：伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。

二、问答题1．比较生物氧化与体外燃烧的异同点。

相同点：终产物都是二氧化碳和水；释放的总能量也完全相同。

不同点：体外燃烧是有机物的碳和氢与空气中的氧直接化合成CO2和H2O ，并骤然以光和热的形式向环境散发出大量能量。

而生物氧化反应是在体温及近中性的PH 环境中通过酶的催化下使有机物分子逐步发生一系列化学反应。

反应中逐步释放的能量有相当一部分可以使ADP 磷酸化生成ATP ，从而储存在ATP 分子中，以供机体生理生化活动之需。

一部分以热的形势散发用来维持体温。

第二作业２．呼吸链的组成成分有哪些？试述主要和次要的呼吸链及排列顺序。

组成成分：NAD+，黄素蛋白（辅基FMN、FAD），铁硫蛋白，辅酶Q，细胞色素b、c1、c、a、a3。

主要的呼吸链有NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链。

呼吸链排列顺序：FAD（Fe-S）↓NADH→（FMN）→CoQ→Cytb→Cytc1→Cytc→Cytaa3→O2（Fe-S）3．试述氧化磷酸化的偶联部位；用哪些方法可以证明氧化磷酸化的偶联部位?三个偶联部位：NADH和CoQ之间；CoQ和Cytc之间；Cytaa3和O2之间证明方法：①计算P/O比值：β-羟丁酸的氧化是通过NADH呼吸链，测得P/O比值接近于3。

琥珀酸氧化时经FAD到CoQ，测得P/O比值接近于2，因此表明在NAD+与CoQ之间存在偶联部位，抗坏血酸经Cytc进入呼吸链，P/O比值接近于1，而还原型Cytc经aa3被氧化，P/O比值接近1，表明在aa3到氧之间也存在偶联部位。

第七章基因的表达与调控（上）——原核基因表达调控模式（一）基本概念1．基因表达：细胞在生命过程中，把蕴藏在DNA中的遗传信息经过转录和翻译，转变成为蛋白质或功能RNA分子的过程称为基因表达。

2．基因表达调控：围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节方式都统称为基因表达调控。

rRNA或tRNA的基因经转录和转录后加工产生成熟的rRNA或tRNA,也是rRNA或tRNA 的基因表达，因为rRNA或tRNA就具有在蛋白质翻译方面的功能。

3．组成型表达：指不大受环境变动而变化的一类基因表达。

如ＤＮＡ聚合酶，ＲＮＡ聚合酶等代谢过程中十分必需的酶或蛋白质的表达。

管家基因：某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因。

管家基因无论表达水平高低，较少受到环境因素的影响。

在基因表达研究中，常作为对照基因适应型表达：指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。

应环境条件变化基因表达水平增高或从无到有的现象称为诱导，这类基因被称为可诱导的基因；相反，随环境条件变化而基因表达水平降低或变为不表达的现象称为阻遏，相应的基因被称为可阻遏的基因。

4．结构基因：编码蛋白质或功能性RNA的任何基因。

所编码的蛋白质主要是组成细胞和组织基本成分的结构蛋白、具有催化活性的酶和调节蛋白等。

原核生物的结构基因一般成簇排列，真核生物独立存在。

结构基因簇由单一启动子共同调控。

调节基因：参与其他基因表达调控的RNA或蛋白质的编码基因。

①调节基因编码的调节物质通过与DNA上的特定位点结合控制转录是调控的关键。

②调节物与DNA特定位点的相互作用能以正调控的方式（启动或增强基因表达活性调节靶基因，也能以负调控的方式（关闭或降低基因表达活性）调节靶基因。

操纵子：由操纵基因以及相邻的若干结构基因所组成的功能单位，其中结构基因的转录受操纵基因的控制。

（二）原核基因调控的分类和主要特点一、原核生物的基因调控特点：（1）基因调控主要发生在转录水平上，形式主要是操纵子调控.（2）有时也从DNA水平对基因表达进行调控，实质是基因重排。

内容提纲♠遗传变异的物质基础♠基因突变和诱变育种♠基因重组和杂交育种♠基因工程♠菌种的衰退、复壮和保藏一、几个基本概念u遗传(heredity)：生物体最本质的属性之一。

指生物的上一代将自己的一整套遗传因子传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定的特性。

u遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有的全部基因的总和；是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。

u表型（phenotype）：指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和，是遗传型在合适环境条件下的具体体现。

是一种现实性。

基因型+环境条件代谢发育表型几个基本概念u变异(variation):生物体在外因或内因的作用下，遗传物质的结构或数量发生的改变，亦即遗传型的改变。

变异的特点：a.在群体中以极低的几率出现，一般为10-6～10-9；b.性状变化的幅度大；c. 变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。

u饰变（modification）：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。

特点是：a.几乎整个群体中的每一个个体都发生同样的变化；b.性状变化的幅度小；c.因遗传物质不变，故饰变是不遗传的。

引起饰变的因素消失后，表型即可恢复。

例如：粘质沙雷氏菌：在25℃下培养，产生深红色的灵杆菌素；在37℃下培养，不产生色素；如果重新将温度降到25℃，又恢复产色素的能力。

二、微生物是生物学基础研究中最热衷的模型生物n个体的体制极其简单；n营养体一般都是单倍体，方便建立纯系；n易于在成分简单的组合培养基上大量生长繁殖；n繁殖速度快；n易于积累不同的中间代谢产物或终产物；n菌落形态特征的可见性和多样性；n环境条件对微生物群体中各个个体作用的直接性和均一性；n易于形成营养缺陷型；n各种微生物一般都有相应的病毒；n存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式；一、三个经典实验证明了遗传变异的物质基础是DNAl经典转化实验l噬菌体的感染实验l植物病毒的重建实验（一）转化实验光滑型（S）粗糙型（R）有荚膜菌落光滑分泌毒素致病无荚膜菌落粗糙无毒不致病1.实验材料：肺炎双球菌：球形细菌，常成双或成链排列，可使人患肺炎，也可使小鼠患败血症而死亡。

7原核生物基因表达调控7.1基因表达的调控7.2转录水平的调控7.3翻译水平的调控7.1基因表达的调控基因表达包括：①基因经转录、翻译产生有生物活性的蛋白质的过程。

②rRNA 或tRNA 的基因经转录和加工产生成熟的rRNA 或tRNA 的过程。

生物的遗传信息是以基因的形式储藏在细胞内的DNA （或RNA ）分子中的。

随着个体的发育，DNA 有序地将遗传信息，通过转录和翻译的过程转变成蛋白质，执行各种生理生化功能，完成生命的全过程。

从DNA 到蛋白质或RNA 的过程，叫做基因表达(gene expression)，对这个过程的调节就称为基因表达调控(gene regulation 或gene control)。

原核生物基因表达调控的层次DNA水平的调控：通过DNA重排等机制来调节基因表达。

转录水平的调控：调控DNA模板上转录特异mRNA的速度，这是生物在进化过程中选择的最经济的调控方式。

翻译水平的调控：mRNA合成后，通过控制多肽链的形成速度调控。

原核中，操纵子是调控表达的基本单位，调控主要在转录水平。

7.1.1基因表达适应环境的变化生物只有适应环境才能生存，当环境条件变化时，生物体就要改变自身基因表达状况，以调整体内执行相应功能蛋白质的种类和数量，从而改变自身的代谢、活动等以适应环境。

细胞中有些蛋白质的数量几乎不受环境变化影响，称为组成性蛋白，如糖酵解中的酶。

随环境变化而变化的蛋白为适应性蛋白，这是由基因表达调控的。

①组成性表达(constitutive expression) 指不随环境变化而变化的基因表达。

组成性表达的产物为组成性蛋白，是细胞或生物体整个生命过程中必不可少的，这类基因可称为看家基因(housekeeping gene)。

基因表达几乎不受环境影响的原因可能是由于操纵子或调节基因突变造成的：即形成的有活性的阻遏蛋白不能与操纵子结合，或不能形成有活性的阻遏蛋白。

这类基因中大多数是在生物个体其它组织细胞、甚至在同一物种的细胞中都是持续表达的，是细胞基本的基因表达，这是生物在进化过程中形成的遗传特性。

因此只有在没有葡萄糖的时候，同时又有半乳糖的时候，启动子1才是开放的为什么gal 操纵子需要两个转录起始位点？（涉及半乳糖在细胞代谢中的双重功能）半乳糖两个作用： 可以作为唯一碳源供细胞生长; 与之相关的物质--尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal ）是大肠杆菌细胞壁合成的前体。

而启动子也有两个： galP1起始的转录——无内源葡萄糖、有外源半乳糖时进行，以保证碳源的供应。

galP2起始的转录——有内源葡萄糖、无外源半乳糖时进行，以保证细胞壁的合成需要。

生理功能（可以理解为生物学意义？）无论从必要性和经济性考虑，都要有一个不依赖于cAMP-CAP 的启动子(s2) 进行本底水平的组成型合成，以及一个依赖于cAMP-CAP 的启动子(s1),进行高水平的调节，这样既可以满足细胞最基本的需要（细胞壁），又可以满足在没有葡萄糖而有半乳糖时，细胞能够利用半乳糖进行生长。

进一步解释:gal P2是不依赖于cAMP-CRP 的，相反： cAMP-CRP 对gal P2还起到一种抑制作用，这是因为其与结合位点的结合，会影响到RNA 聚合酶对gal P2的利用。

因此教材上（page257）认为：只有S2活性完全被抑制时，（S1）的调控作用才是有效的。

7.4.2 阿拉伯糖操纵子（arabinose operon)araB 基因、araA 基因和araD, 形成一个基因簇，简写为araBAD三个基因的表达受到ara 操纵子中araC 基因产物AraC 蛋白的调控。

C 蛋白有三个结合位点O2、O1和 I 。

I BADCRPO2O1C结构基因调节基因P BADaraC 基因是araBAD 的调节基因L核酮糖激酶L阿拉伯糖异构酶L核酮糖-5-磷酸-4-差相异构酶结合到ara I 的时候，由于araBAD的启动子本身与ara I有部分重叠，另外还可以引起上游序列回折弯曲，使得AraC同时与O2结合，从而使CRP 聚合酶也不能结合到启动子上，araBAD基因不转录。

第七章_微⽣物的遗传变异和育种本科⽣物技术、⽣物科学专业《微⽣物学》分章节试题库（命题⼈：曾松荣）第2章真核微⽣物的形态、构造和功能（10分）第7章微⽣物的遗传变异和育种（15分）第7章微⽣物的遗传变异和育种⼀、选择题1、将细菌作为实验材料⽤于遗传学⽅⾯研究的优点是。

A.⽣长速度快B.易得菌体C.细菌中有多种代谢类型D.所有以上特点2、细菌直接摄取外界游离的DNA⽚段发⽣变异称为。

A 转导B 转化C 接合D 转换3、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，通过⼀定的筛选⽅法获得所需要的⾼产优质菌株。

A 重组频率B 融合频率C 突变频率D 调控频率4、抗药性质粒（R因⼦）在医学上很重要是因为它们。

A.可引起某些细菌性疾病B.携带对某些抗⽣素的特定抗性基因C.将⾮致病细菌转变为致病菌D.可以将真核细胞转变为癌细胞5、F+ F-杂交时，以下哪个表述是错误的？A.F-细胞转变为F+细胞B.F+细胞转变为F-细胞C.染⾊体基因不转移D.细胞与细胞间的接触是必须的6、以下突变中哪个很少有可能产⽣回复突复？A.点突变B.颠换C.转换D.染⾊体上三个碱基的缺失7、准性⽣殖。

A.通过减数分裂导致基因重组B.有可独⽴⽣活的异核体阶段C.可导致⾼频率的基因重组D.常见于⼦囊菌和担⼦菌中8、游离于各种微⽣物细胞质中的⼩DNA分⼦称作下列哪种结构？A、质体B、质粒C、类菌质体D、间体9、携带不同基因的F因⼦称为。

A、F-菌株B、F′菌株C、F+菌株D、Hfr菌株10、以噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA⽚段带到受体细胞中，使后者获得前者的部分遗传性状的现象叫。

A、转化B、转导C、转换D、接合11、证明核酸是遗传变异物质基础的三个经典实验是。

A．转化、变量和涂布实验 B.转导、变量和影印培养实验C．彷徨、涂布和影印培养实验 D.噬菌体感染实验、病毒拆开重建实验以及转化实验12、在选育抗青霉素的菌株时，在培养基中必须加⼊青霉素，其作⽤是。

什么是基因水平转移？有哪些常见现象可以用该理论解释？问题的提出遗传学一般关心更为普遍的垂直传递，即亲代传递到子代，但知识表明，基因水平转移是一个重要的现象。

从水平基因转移来看，细菌抗药性的产生不仅仅是基因突变，和基因水平转移有关。

问题：什么是基因水平转移？有哪些常见现象可以用该理论解释？试题：科学研究显示人类在远古时代即可从周围环境获得必需的基因（即基因水平转移），而且该研究首次证明基因水平转移会在多种生物的机体间发生。

下列说法错误的是（）A.基因水平转移可以为生物进化提供原材料B.基因工程可看作是一种人为的基因水平转移C.基因水平转移的实质是基因重组D.转移至染色体和转移至线粒体D N A的外源基因在稳定性方面无明显差异解析：基因水平转移属于基因重组，可以为生物进化提供原材料，A正确；基因工程可按照人们的意愿定向改造生物的遗传物质，可看作是一种人为的基因水平转移，B正确；基因水平转移的实质是基因重组，C正确；叶绿体和线粒体内部的D N A不属于染色体组，属于细胞质D N A，因此转移至染色体和转移至线粒体D N A的外源基因在稳定性方面存在差异，D错误。

故答案为D。

水平基因转移（H G T），又称侧向基因转移（L G T），是指在差异生物个体之间，或单个细胞内部细胞器之间所进行的遗传物质的交流。

从原理的角度来看，属于基因重组。

差异生物个体可以是同种但含有不同的遗传信息的生物个体，也可以是远缘的，甚至没有亲缘关系的生物个体。

单个细胞内部细胞器主要指的是叶绿体、线粒体及细胞核。

水平基因的转移，主要发生在微生物中，常常是由质粒介导，教材中R菌转变成S菌就是一种水平基因转移，它是仅次于基因垂直传递重要的基因交流。

水平基因转移是相对于垂直基因转移（亲代传递给子代）而提出的，它打破了亲缘关系的界限，使基因流动的可能变得更为复杂。

人工转基因工程就是一种水平基因转移。

例如，绿叶海天牛或绿叶海蜗牛，一种海生生物。