微生物学第七章 微生物遗传与变异

第7章微生物遗传变异和育种填空题1．证明DNA是遗传物质的三个经典实验是、、和。

而证明基因突变自发性和不对应性的三个经典实验是、、和细菌转化噬菌体感染植物病毒重建变量试验涂布试验影印平板培养法2．______是第一个发现转化现象的。

并将引起转化的遗传物质称为_______。

Griffith 转化因子3．Avery和他的合作者分别用降解DNA、RNA和蛋白质的酶作用于有毒的S型细胞抽提物，然后分别与______混合，结果发现，只有DNA被酶解而遭到破坏的抽提物无转化活性，说明DNA是转化所必须的转化因子。

无毒的R型细胞（活R菌）4．Alfred 和Martha Chase用P32标记T2噬菌体的DNA，用S35标记的蛋白质外壳所进行的感染实验证实：DNA携带有T2的______。

全部遗传信息5．H. Fraenkel Conrat用含RNA的烟草花叶病毒进行的拆分与重建，实验证明______也是遗传物质。

RNA6．细菌在一般情况下是一套基因，即______；真核微生物通常是有两套基因又称______。

单倍体二倍体7．DNA分子中一种嘧啶被另一种嘌呤取代称为______。

颠换8．______质粒首先发现于大肠杆菌中而得名，该质粒含有编码大肠菌素的基因Col9．原核生物中的基因重组形式有4种类型：_______、_______、_______和_______。

转化转导接合原生质体融合10．当DNA的某一位置的结构发生改变时，并不意味着一定会产生突变，因为细胞内存在一系列的_______，能清除或纠正不正常的DNA分子结构和损伤，从而阻止突变的发生。

修复系统11．营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段，由于这类突变型在_______上不生长，所以是一种负选择标记。

基本培养基12．两株多重营养缺陷型菌株只有在混合培养后才能在基本培养墓上长出原养型菌落，而未混合的两亲菌均不能在基本培养基上生长，说明长出的原养型菌落是两菌株之间发生了遗传_______和_______所致。

微生物的遗传与变异遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。

遗传性：指世代间子代和亲代相似的现象；变异性：是子代与子代之间及子代与亲代之间的差异。

遗传性保证了种的存在和延续；而变异性则推动了种的进化和发展。

遗传型（基因型）：某一生物个体所含有全部遗传因子即基因的总和。

它是一种内在潜力，只有在适当的环境条件下，通过自身的发代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。

表型：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下的具体体现。

变异：指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。

饰变：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。

如粘质沙雷氏菌，在25℃培养时，可产生深红色的灵杆菌素，这是一种饰变，但当在37℃培养时，则不产生色素，再在25℃下培养时，又恢复产生色素的能力。

微生物在遗传学中的地位：✧个体微小，结构简单；✧营养体一般都是单倍体；✧易培养；✧繁殖快；✧易于累积不同的中间代谢物；✧菌落形态可见性与多样性；✧环境条件对微生物群体中每个个体的直接性与一致性；✧易于形成营养缺陷型；✧存在多种处于进化过程中的原始有性生殖过程。

对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物学和生物工程学的发展，而且还为育种工作提提供了丰富的理论基础，促使育种工作向着不自觉到自觉，从低效到高效，从随机到定向，从近缘杂交到远缘杂交等方向发展。

第一节遗传变异的物质基础遗传变异有无物质基础以及何种物质可承担遗传变异功能的问题，是生物学中的一个重大理论问题。

对此有着不同的猜测。

直到1944年后，利用微生物这一实验对象进行了三个著名的实验，才以确凿的事实证实了核酸尤其是DNA才是遗传变异的真正物质基础。

一、证明核酸是遗传物质的三个经典实验（一）转化实验✧发现者：英国人Griffith于1928年首次发现这一现象。

✧研究对象：肺炎链球菌S型和R型✧过程：1944年Avery等证明遗传物质是DNA。

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.限制性内切酶：是一类能够识别双链DNA分子的特定序列，并能在识别位点内部或附近进行切割的内切酶。

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。

微生物的遗传变异[内容提要]细菌遗传变异的物质基础主要是基因组。

质粒作为自我复制单位，控制细菌的某些次要性状，如抗性等，质粒可以转移、也可以丢失的特点得到高度重视。

转座因子因具有可移动性，成为研究细菌遗传变异的有用工具。

毒力岛是从基因水平认识细菌毒力因子的新概念。

基因突变是细菌最重要的变异，可用化学或物理的方法人为造成。

转化、转导、接合是细菌个体间交换遗传物的天然方式，对细菌的变异具有重要意义，还可以采用原生质体融合及转染等人工方法达到相似的目的。

掌握细菌遗传变异的规律，有利于动物传染病的诊断和预防，并可推动基因工程技术的进步。

细菌与其他生物一样，通过遗传（heredity）与变异（variation）生存与发展。

所谓细菌的遗传，系指亲代细菌与子代细菌的相似性，它使细菌的性状保持相对稳定，是各种细菌存在的根据。

所谓细菌的变异，指亲代与子代以及子代细菌之间的不相似性，细菌得以发展进化。

第一节细菌遗传的物质基础一、基因组（genome）细菌的基因组位于核体，是遗传的主要物质基础。

核体又称染色体（chromosome）是由环状双螺旋两条DNA长链组成，含细菌的遗传基因，控制细菌的遗传与变异。

每条DNA单链的骨架由磷酸和脱氧核糖组成，支链含有四种碱基，即两种嘌呤：腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），两种嘧啶：胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。

细菌染色体DNA以半保留方式进行复制。

新形成的DNA双链分子与亲代的完全相同，所携带的遗传信息也与亲代的完全相同。

倘若在DNA复制中，子代DNA发生改变，便会出现变异。

二、质粒（plasmid）质粒是细菌染色体外的遗传物质，多为环状双螺旋DNA分子，可为一种或若干种。

质粒可以自身复制，随宿主菌分裂传到子代菌体。

质粒是自行复制单位，有多个拷贝者，称为松弛型复制；有的需随染色体一起复制，仅一个拷贝者，称为严紧型复制（stringent replication）。

前者称为松弛型质粒，后者称为严紧型质粒。

第七章微生物的遗传变异和育种第一节微生物的遗传变异的概述遗传和变异是生物体最本质的属性之一。

所谓遗传，讲的是发生在亲子间的关系，即指生物的上一代将自己的一整套遗传因子稳定地传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定的特性。

而变异是指子代与亲代之间的不相似性。

遗传是相对的，变异是绝对的。

遗传保证了物种的存在和延续，而变异推动了物种的进化和发展。

在学习遗传、变异内容时，先应清楚掌握以下几个概念：（一）遗传型又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。

遗传型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。

具有某遗传型的生物只有在适当的环境条件下，通过自身的代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。

（二）表型指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和，是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体体现。

所以，它与遗传型不同，是一种现实性。

（三）变异指在某种外因或内因的作用下生物体遗传物质结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。

变异的特点是在群体中以极低的概率(一般为10-5～10-10)出现，性状变化的幅度大，且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。

（四）饰变指一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。

其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化；性状变化的幅度小；因其遗传物质不变，故饰变是不遗传的。

例如，Serratia marcescens(粘质沙雷氏菌)在25℃下培养时，会产生深红色的灵杆菌素，它把菌落染成鲜血似的。

可是，当培养在37℃下时，群体中的一切个体都不产色素。

如果重新降温至25℃，所有个体又可恢复产色素能力。

所以，饰变是与变异有着本质差别的另一种现象。

上述的S.marcescens产色素能力也会因发生突变而消失，但其概率仅10-4，且这种消失是不可恢复的。

从遗传学研究的角度来看，微生物有着许多重要的生物学特性：微生物结构简单，个体易于变异；营养体一般都是单倍体；易于在成分简单的合成培养基上大量生长繁殖；繁殖速度快；易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物；菌落形态特征的可见性与多样性；环境条件对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性；易于形成营养缺陷型；各种微生物一般都有相应的病毒；以及存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式等。

第七章微生物的遗传变异和育种[习题]一、填空题1．在学习微生物遗传规律时，有四个重要的基本概念必须明确，它们是、、和。

2．微生物历来被选为研究生物学基本理论问题时的重要模式生物，原因是：、、、、、、、、、和等。

3．证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验分别是①——(1928)和——等(1944)的实验；②等(1952)的实验；以及③(1956)的实验。

4．遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式可分七个水平，即，，，，，和。

5．每个碱基对(bp)的平均相对分子质量约为；多数细菌基因组的大小为Mb；目前所知最小基因组的原核生物为，其基因组大小为Mb。

6．典型质粒的核酸分子是，存在于质粒上的特定基因，使微生物获得了若干特殊功能，如、、、、或等，7．质粒具有许多有利于遗传工程操作的优点，包括，，，和等。

常用且典型的质粒载体是且coli的。

8．细菌的质粒种类很多，其中接合性质粒如，抗药性质粒如，产细菌素质粒如，诱癌质粒如，诱生不定根的质粒如，执行固氮的质粒如，降解性质粒如等。

9．基因突变简称，狭义的突变专指；广义的突变则指和。

10．选择性突变株可包括、和等，而非选择性突变株则可包括、和等。

11．基因突变一般有七个共同特点；①，②，③，④，⑤，⑥和⑦。

12，基因突变的自发性和不对应性曾有三个著名实验予以证明，它们是等人的，的，以及等的。

13．点央变是由碱基置换而引起，具体机制有两种，即和。

14．诱发突变可分三类，即、和。

15．在原核微生物中，转座因子主要有三类，即、和。

16．微生物的自发突变一般有三个主要原因：①，②③。

17．紫外线对微生物DNA的损伤，主要产生，通过和等可修复DNA 的损伤。

18．在DNA的切除修复过程中共有四种酶的参与：①，②，③，④；而参与光复活作用的酶则仅有种。

19．常见的“三致”是指、和作用，目前检出某试样有否“三致”的简便，快速而高效的试验是。

20．艾姆斯试验中用的菌种是的营养缺陷型，通过回复突变可以测定待测样品中的存在。

第七章:微生物的遗传变异和育种1:遗传型又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组（genome）所携带的遗传信息。

遗传型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。

2:表型又称表现型，指某一生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和，是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体表现。

3:饰变表型饰变：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。

4:变株的表型5:溶源转变正常的温和噬菌体感染其宿主而使其发生溶源化时，因噬菌体的基因整合到宿主核基因组上，而使宿主获得了除免疫性外的新遗传性状的现象，称溶源转变。

F因子的4种细胞形式a）F-菌株，不含F因子，没有性菌毛，但可以通过接合作用接收F因子而变成雄性菌株（F+）；b）F+菌株，F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。

c）Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。

d）F′菌株，Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。

细胞表面同样有性菌毛。

5:转导通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象，称为转导。

获得新遗传性状的受体细胞，就称转导子。

通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌任何小片段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。

经转导噬菌体的媒介而获得了供体菌DNA片段的受体菌，外源DNA在其内进行交换、整合和复制，使其成为一个遗传性状稳定的重组体，称作普遍转导子，这种现象就称普遍转导。

经转导噬菌体的媒介而获得了供体菌DNA片段的受体菌，外源DNA在其内既不进行交换、整合和复制，也不迅速消失，而仅进行转录、转译和性状表达，这种现象就称流产转导。

指通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中，并与后者的基因组整合、重组，形成转导子的现象。

第七章微生物的遗传变异和育种一、名词解释：1.转导2.流产转导3.局限性转导4.普遍性转导5.转导噬菌体6.突变7.移码突变8.点突变9.自发突变10.诱变剂11.转化12.感受态13.基本培养基14.完全培养基(CM)15.光复活作用(或称光复活现象)16.转座子(Tn)17.基因工程18.基因19.突变20.接合21.转化子22.转导子23.F 菌株24.Hfr 菌株25.F+菌株26.F-菌株27.诱变育种28.抗性突变型29.营养缺陷型30.野生型菌株31.染色体畸变32.准性生殖33.异核体34.基因组35.同义突变36.原生质融合二、填空题1.证明DNA是遗传物质的事例很多，其中最直接的证明有（）、（）、（）三个经典实验。

2.细菌在一般情况下是一套基因，即（）；真核微生物通常是有两套基因又称（）。

3.大肠杆菌基因组为双链环状的（），在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小形式存在于细胞中，该小体被称为（）。

4.酵母菌基因组最显著的特点是（），酵母基因组全序列测定完成后，在其基因组上还发现了许多较高同源性的DNA重复序列，并称之为（）。

5.质粒通常以（）的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中，但从细胞中分离的质粒大多是3种构型，即（）型、（）型和（）型。

6.转座因子可引发多种遗传变化主要包括（）、（）和（）。

7.在（）转导中，噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体细胞中；而在转导中，噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。

8.细菌的结合作用是指细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的（）和过程9.线粒体遗传特征的遗传发生在核外和有丝分裂和减数分裂过程以外，因此它是一种（）遗传。

10.丝状真菌遗传学研究主要是借助有性过程和（）过程，并通过遗传分析进行的，而（）是丝状真菌，特别是不产生有性孢子的丝状真菌特有的遗传现象。

11.DNA分子中一种嘧啶被另一种嘌呤取代称为（）。

12.受体细胞从外界吸收供体菌的DNA片段（或质粒），引起基因型改变的过程称为（）。

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。