四川大学2007博士学位研究生入学考试试题
代码：3088 科目：微生物学
一、论述题
1.简述细菌细胞壁上肽聚糖的合成途径。哪些化学因子可以抑制其合成？其抑制如何？答：细菌细胞壁上肽聚糖的合成分为三个阶段，第一阶段在细胞质中合成N-乙酰胞壁酸五肽。第二阶段在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽和N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖单体。第三个阶段将已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中，并交联形成肽聚糖。
抗生素能抑制肽聚糖的生物合成，比如青霉素、万古霉素、杆菌肽、磷霉素、环丝氨酸和持久霉素等几种抗菌素，分别作用于肽聚糖生物合成的不同步骤，抑制肽聚糖合成从而抑制细菌生长。
2.简述原核生物转座子的种类、结构特征、遗传效应和遗传分析中的作用。
答：(1)原核生物中的转座因子类型：
a．插入序列(isertion sequence，IS)。基因组中可移动的遗传因子家族中的成员。在原核生物中IS家族有很多成员，它们的结构相似，两端都有短的正向重复序列(direct repeat，DR)(靶序列)，略长的反向重复序列(inverted repeat，IR)及1kb左右的编码区，它仅编码和转座有关的转座酶。
b．类插入序列(IS-like element)。指IS10R、IR50R和IS 903，它们的结构和IS相似，但不独立存在，而是作为复合转座子两臂的组件。
c．复合转座子(eomposite transposon)。复合转座子要比IS长得多，中心区域编码抗性标记。不同的复合转座子的抗性标记不同。复合转座子两端的组件由IS和类IS组成。有的二侧组件相同(如Tn903)，有的不同(如Tn10)；有的方向相同(如Tn9)，有的方向相反(如Tn903、10、5)；有的皆有功能(如Tn903、10)，有的仅右侧组件有功能。
d．TnA家族。TnA家族长约5kh左右，两端具有IR，而不是IS，中部的编码区不仅编码抗性标记，还编码转座酶和解离酶。
e．转座噬菌体(transposable phage)。转座噬菌体是一类具有转座功能的可引起突变的溶原性噬菌体。不论是进入裂解循环还是处于溶原状态，这类噬菌体均可整合到寄主染色体上。其中研究得较多的是Mu噬菌体。Mu噬菌体DNA的大小为37kb，距末端不远处也有类似的IS序列，左右两端均含有少量寄主DNA。与转座有关的A基因与B基因位于Mu DNA的一端，分别编码相对分子质量为70kDa与33kDa的两种蛋白。Mu噬菌体侵染寄主细菌将DNA注入后，即复制转座的方式插入到寄主染色体DNA上，由于它只需识别寄主DNA的5个碱基序列即可插入，因而Mu噬菌体在寄主染色体上有多个插入位点，插入具有很大的随机性。MuDNA高频率的插入可以导致突变的大量发生。
(2)转座子转座机制
转座子插入到DNA上新的位点，首先交错切开靶DNA，再将转座子连接到靶的凸出单链上，最后填补空缺完成转座。在两个单链上交错切割决定了正向重复的长度，因此各种转座子重复序列的描述反应了在剪切靶DNA有关酶的几何学。参差不齐的末端的使用是各种转座子的共同特点，但我们可以将转座子的机制分成三种不同的类型。
a．复制型转座(replicative transposition)。这种类型的转座因子在反应中产生重复。因此转座的整个DNA序列是原座因子的一个拷贝，而不是它本身。转座子作为移动的拷贝，即一个拷贝留在原处，另一拷贝插入到新的靶位点。转座是伴随着新拷贝的复制。这种类型的转座涉及两种酶：一是转座酶，它要作用原来转座子的末端；二是解离酶，它作用在重复的拷贝上。与TnA相关的一群转座子仅通过复制转座进行移动。
b．非复制型转座(nonreplicative transposition)。这类转座因子作为一个物理的整体直接从一个位点移到另一位点。这种类型又有两种机制：一种是利用供体和受体靶DNA序列的连接，有的步骤和复制型转座相同。插入序列和复合转座子Tn10及Tn5就是用这种机制转座。这涉及一个问题就是转移时转座子怎样从供体DNA上释放出来。这种类型的机制只需要转座酶。另一类非复制型转座是保守转座。两种非复制转座的机制使转座因子插入到靶位点，而供体原来的位点已不存转座因子。非复制转座之后供体分子发生了什么情况呢一种可能是供体消失了(可能细菌可耐受多个拷贝)；另一种可能是宿主的修复系统能识别此处双链断裂而将它修复了。
c．保守转座(conservative tranposition)。保守转座是属另一类非复制型转座。这种类型的转座因子从供体位点上切离，插入到靶位点上，在一系列的反应中每个核苷酸链都被保留着，此和λ噬菌体的整合机制十分相似。而且这种因子的转座酶和λ整合酶家族相关。采用这种机制的转座因子是较大的，不仅它本身可以转座，且可介导供体DNA从一些细菌转移到另一些细菌中。虽以前把它们归类于转座子，看来作为附加体(episome)更为适合。某些转座子只具有一种转座机制，而另一些可能具备两种途经。ISl和IS903就采用复制和非复制途径。Mu 噬菌体能从共同的中间体转变为两种途经中的一种。
另外，简单的分子内转座是新位点的插入，这是转座子启动另一类型的DNA重排，这类事件中有的是转座子多个拷贝之间亲缘关系的结果。另一些存在着交替使用不同的转座机制，就难以划分它们的类型。
(3)转座子的遗传学效应转座子的遗传学效应有以下几个方面。
a．引起插入突变。以10-8～10-3频率进行的转座会引起插入突变。各种IS、Tn和Mu噬菌体都可以引起捕入突变，如果插入的位臵是一个操纵子的前端的基因，那么所造成的便可能是一个极性突变，极性突变是指减低蛋白质合成速度的基因突变。一般碱基臵换突变没有极性效应，只有终止密码子突变和移码突变才有极性效应；由IS1和IS2的碱基序列分析中发现，它们确实存在无义密码子，当信息转移到mRNA中相应的无义密码子处，肽链的延长就终止，产生的是无酶活性的多肽片段，并且影响同一操纵子中其后基因产物的合成。IS2以任何方向插入都有极性效应；IS3只有以一个方向插入时才有极性效应。然而也有关于因IS2的插入而出现新的启动子信号的报道。
b．插入位臵上出现新的基因。如果转座子上带有抗药性基因，那么它一方面造成一个基因插入突变，另一方面在这一位臵上出现一个新的抗药性基因。
c．造成插入位臵上出现靶DNA的少数核苷酸对的重复。不同的转座子插入后造成的受体靶位点处DNA的重复的碱基对数多少不等。如IS1，Tn10等造成9bp的重复，IS3造成3或4bp的重复，IS4造成11bp重复。
d．转座后原来位臵上保持原有的转座子。插入序列和转座子从一个位点上转移到另一个位点上，原来位点上的这些结构依然存在，转座子实际上是以它的一个复制品转移到靶位点处的。
e．引起染色体的畸变。尽管转座作用与细胞重组系统有差异，然而转座子作为细胞重组系统的底物，执行着携带同源区段的作用。在不同位点(甚至不同染色体上)的同一个转座子的两个拷贝可以提供相互重组的位点，这种交换导致缺失、倒位、插入或转座。宿主DNA的重排可能由转座子的一个拷贝插入到邻近位臵的第二个位点引起。宿主系统可以在两个拷贝的转座子之间产生重组作用，其结果取决于重复序列的取向。如果转座子的两个拷贝取向相同，则重组后产生缺失；如果取向相反，则发生倒位。
f．切除。转座子可以从原来位臵上消失，这一过程称为切除。切除的方式有两种：准确的切除和不准确的切除。准确切除的结果使插入突变的基因发生回复突变；如果这个转座子是一个带有抗药性基因的转座子，那么抗药性同时消失。不准确切割的结果留下转座子的残迹，
