微生物的遗传修饰和应用

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。

RNA

6．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

Col

9．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。

第五章 微生物的遗传和变异

本章要点：

1.遗传变异的物质基础。 2.基因突变的特点和机制。

3.菌种如何选育及如何诱变育种? 4.基因重组。

5.基因工程的原理和操作步骤。 6.如何保藏菌种？

5.1 基因对遗传性状的控制

5.1.1遗传和变异的物质基础DNA

遗传变异的物质基础曾是生物学中激烈争论的重大问题。1944年Avery等人以微生物为研究对象进行的三个经典实验有力地证实了核酸是遗传物质，基因是其信息单位，染色体是其存在形式。

一.证明核酸是遗传变异的物质基础的经典实验

1.转化实验

转化指A品系的生物吸收了来自B品系生物的遗传物质从而获得B品系的遗传性状的现象。转化现象是格里菲斯（Griffith）于1928年研究肺炎链球菌感染小白鼠的实验中发现，后经艾弗里（Avery）等于1944年证实的。

2.噬菌体感染实验

1952年，侯喜（A.D.Hershey）和蔡斯（M.Chase）为了证实噬菌体的遗传物质是DNA，用放射性同位素标记大肠杆菌T2噬菌体进行实验(图5-1)。

图5-1 噬菌体感染实验 3.植物病毒重建实验

1956年Fraenkel-Conrat等用含RNA的烟草花叶病毒进行了病毒(TMV)重建实验(图5-2)，证实了RNA是遗传物质。

图5-2 TMV重建实验

5.1.2 DNA的结构与复制

一.DNA的化学组成

DNA是一种大分子化合物，由4种核苷酸组成。每一种核苷酸又由碱基、脱氧核糖和磷酸3部分构成。4种核苷酸的差异仅在于碱基不同。在DNA中，4种碱基是；腺嘌呤 (adenine，A)、鸟嘌呤(guanine，G)、胞嘧啶(cytosine，C)和胸腺嘧啶(thymine，T)。脱氧核糖1位上的碳原子与嘌呤9位上的氮原子相连，5位上的碳原子与磷酸相连，就构成了4种不同的核苷酸。

微生物遗传知识点总结

一、微生物的遗传物质

1.DNA：微生物的遗传物质主要是DNA（脱氧核糖核酸），DNA是微生物的基因组主要组成部分，承载了微生物的遗传信息。

2.RNA：微生物的遗传物质中还包括RNA（核糖核酸），RNA在微生物的蛋白质合成中起到重要的作用，有mRNA、tRNA和rRNA等不同类型。

3.质粒：微生物的遗传物质中还存在质粒，质粒是细胞外遗传物质，可以自主复制和传递，在微生物的分子遗传研究中具有重要的意义。

二、微生物的遗传变异

1.突变：突变是指微生物遗传物质的突发性变异，包括点突变、插入突变和缺失突变等，突变会导致微生物表型的变化，包括对抗药物的耐药性等特征。

2.重组：重组是指微生物遗传物质的重组和重排，包括同一基因组内的DNA重组和来自不同基因组的DNA重组，重组可以导致各种遗传特征的变异和产生新的遗传组合。

3.外源基因的导入：微生物可以通过外源基因的导入来获得新的遗传特征，包括外源DNA的转化、噬菌体的侵染和质粒的转移等方式。

三、微生物的遗传传递

1.垂直传递：垂直传递是指微生物遗传物质从父代到子代的传递，包括细菌的有丝分裂、芽生、孢子形成和病毒的感染传递等方式。 2.水平传递：水平传递是指微生物遗传物质在同一代的微生物个体之间的传递，包括细菌的共享基因池、DNA转化和连接转移等方式，可以导致微生物之间的基因交换和遗传多样性的增加。

四、微生物遗传的调控机制

1.DNA修饰：微生物可以通过DNA修饰来调控基因的表达，包括DNA甲基化和DNA腺苷酸修饰等方式，这些修饰可以影响基因的转录和翻译过程。

2.转录调控：微生物可以通过转录因子的结合和解离来调控基因的转录水平，包括正调控和负调控，这些调控作用可以响应内外环境的变化。

3.蛋白质修饰：微生物可以通过蛋白质的修饰来调控蛋白质的活性和稳定性，包括翻译后修饰和酶的磷酸化、乙酰化和甲基化等方式。

4. RNA干涉：微生物可以通过RNA干涉机制来调控基因表达，包括小分子RNA的介导和crispr-cas系统等方式，这些机制可以抑制或靶向性地破坏特定基因的表达。

微生物的遗传和变异

一、多选题

[A型题]

1. 与细菌耐药性有关的遗传物质是

A.性菌毛 B.F质粒 C.R质粒 D.毒性噬菌体 E.异染颗粒

2. 基因转移与重组中，与噬菌体无关的方式是

A.转化 B.普通性转导 C.局限性转导 D.溶原性转换 E.流产转导

3. 基因转移中，具有跳跃作用的是

A.转移因子 B.转座因子 C.质粒 D.耐药因子 E.生长因子

4. 必须通过性菌毛为通道进行基因转移的方式是

A.转导 B.溶原性转换 C.转化 D.接合 E.原生质体融合

5. 以下哪项不是Hfr菌株的特点

A.杂交后使F-菌转变为F+菌 B.携带F质粒

C.高频转移细菌染色体的基因 D.表达性菌毛

E.可通过中断杂交实验帮助细菌基因定位

6. 细菌转导和溶原性转换的共同特点是

A.需质粒参与 B.需性菌毛介导 C.需毒性噬菌体介导

D.需温和噬菌体参与 E.供体菌与受体菌直接接触

7. 关于转座因子，下述错误的是

A.是细菌基因组中能改变自身位置的DNA序列

B.可从染色体的一个位置转移到另一个位置

C.Tn是最典型的一类转座因子

D.往往通过性菌毛介导转移

E.可在染色体与质粒、质粒与质粒之间转移

8. 下列细胞中，不受噬菌体侵袭的是：

A.淋巴细胞 B.真菌细胞 C.细菌细胞 D.螺旋体细胞 E.放线菌细胞

9. 下列哪项不是噬菌体的特性

A.个体微小 B.具备细胞基本功能 C.由衣壳和核酸组成 D.专性细胞内寄生 E.以复制方式增殖

10. 前噬菌体是指

A.已整合到宿主细胞染色体上的噬菌体基因组

B.进入宿主菌体内的噬菌体

C.尚未感染细菌的游离噬菌体

D.尚未成熟的子代噬菌体