第七章微生物遗传
微生物 第7章 微生物遗传变异
裂解
过程：供体菌
正常噬菌体 + 完全缺陷噬菌体
少量裂解物 + 大量受体菌 遗传稳定的转导子
2020/1/15
完全普遍转导
2020/1/15
感染复数（m.o.i，multiplicity of infection）:
一、原核微生物的基因重组
• 基因重组的方式
– 转化 – 转导 – 接合 – 原生质体融合
2020/1/15
（一）转化（transformation）
1、转化及其发现：
R型活菌+S型死菌→ →S型活菌 ➢定义：受体菌自然或在人工技术作用下直接摄取来自供体菌 的游离DNA片段，并把它整合到自己的基因组中，而获得部 分新的遗传性状的基因转移过程，称为转化。转化后的的受 体菌称为转化子（transformant）。 ➢有关名词：
2020/1/15
2020/1/15
（二）噬菌体感染实验 • 创立人：美国人Hershey AND Chase于
1952年 • 研究对象：噬菌体
2020/1/15
（三）植物病毒的重建实验 • 创立人：Conrat AND Singer于1956年创立 • 研究对象：TMV AND HRV • 过程：将两病毒的RNA和蛋白质外壳分别抽取出来并
（一）遗传物质在7个水平上的形式 1、细胞水平 2、细胞核水平 3、染色体水平 4、核酸水平 5、基因水平 6、密码子水平 2020/1/175 、核苷酸水平
（二）微生物基因组结构的特点
1、原核生物（细菌、古生菌）的基因组
1）染色体为双链环状的DNA分子（单倍体）； 2）基因组上遗传信息具有连续性； 基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数 一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的。 3）功能相关的结构基因组成操纵子结构； 4）结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝； 5）基因组的重复序列少而短； 个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的rRNA和tRNA 中也发现有内含子或间插序列
第七章微生物的遗传和变异
大肠埃希菌
乳糖
环境无乳糖，则不产生三种酶
含链霉素培基 痢疾杆菌 依赖链霉素株 ( 耐药菌株 )
耐药性改变：
二、微生物遗传和变异的物质基础 真核微生物的遗传物质： 原核微生物的遗传物质： 病毒的遗传物质：
一、微生物的遗传变异现象
形态与结构变异 菌落形态变异 毒力变异 酶活力变异 抗药性变异
形态改变1
3-6% NaCl 鼠疫杆菌────→多形态性(衰残型) 琼脂培基
青霉素、溶菌酶 正常形态细菌 L型变异 抗体或补体 (部分或完全失去胞壁)
正常霍乱弧菌
霍乱弧菌L型
形态改变2
42-43℃ 炭疽杆菌────→失去形成芽胞能力, 毒性减弱 10-20天 0.1%石炭酸 变形杆菌（有鞭毛） （无鞭毛）
1923年： 胆汁、甘油、马铃薯培养基 牛型结核杆菌 卡介苗 （有毒） 13年(230代) （弱毒，保持抗原性）
毒力改变2
β-半乳糖苷酶 半乳糖苷渗透酶 半乳糖苷转酰酶
中国科学院武汉病毒所菌种保藏中心
单位 缩写
单位名称
单位 缩写
单位名称
各国主要菌种保藏机构
（二） 菌种的复壮 使衰退的菌种恢复原来优良性状。是指在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分离和生产性能测定等方法，从衰退的群体中找出未衰退的个体，以达到恢复该菌原有典型性状的措施。
纯种分离
生物学性状检测 生产性能检测
国内外菌种保藏机构
KIM
德国微生物研究所菌种收藏室
NCIB
英国国立工业细菌收藏所
MIG
德国发酵红叶研究所微生微生物收藏室
CMI
英联邦真菌研究所
RKI
德国科赫研究所
微生物的知识,习题
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。
微生物遗传习题
第七章微生物遗传习题一、名词解释1、F'菌株：当Hfr菌株细胞内的F质粒因不正常切离而脱离核染色体组时，可重新形成游离的、但携带整合位点邻近一小段核染色体基因的特殊F质粒，称F’质粒或F’因子。
凡携带F’质粒的菌株，称为F’菌株。
2、变异：指生物体在某种外因或（和）内因作用下，所引起的遗传物质结构或数量的改变，即遗传型的改变。
3、表型：指某一生物所具有的一切外表特征和内在特性的总和，是遗传型在适合环境条件下通过代谢和发育得到的具体体现。
遗传型+环境条件→表型4、补充培养基：凡只能满足相应的营养缺陷型突变株生长需要的组合或半组合培养基称补充培养基。
5、超诱变剂：可以做到即使未经淘汰野生型菌株，也可直接获得12%-80%的营养缺陷型菌株。
6、低频转导：指通过一般溶源菌释放的噬菌体所进行的转导，因其只能形成极少数转导子，故称“低频转导”。
7、颠换：嘌呤和嘧啶之间的置换8、点突变：仅涉及一对碱基被另一对碱基所置换。
9、复壮：狭义复壮：是一种消极措施是指菌种在已发生衰退的情况不经过纯种分离和测定典型性状，产生性能等指标，从已衰退的的种群中筛选出少数尚未退化的个体，以达到恢复原菌株固有性状的相应措施。
广义复壮：一种积极措施，即有菌种的典型特征或生产性状尚未衰退之前，就经常有意识地采取纯种分离和生产性状测定工作，以期从中选择到自发的突变体。
10、甘油悬液保藏法：用15%~30%的甘油缓冲液制成细胞密度为10^7~10^8细胞/ml的悬浮液，混匀，密封，置-70℃冰箱。
保藏期可达10年。
11、感受态：是指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。
12、高频转导：在局限转导中，若对双重溶源菌进行诱导，就会产生含50%左右的局限转导噬菌体的高频转导裂解物，用这种裂解物去转导受菌体，就可获得高达50%左右的转导子，故称这种转导为高频转导。
13、光复活修复：把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光下时，就可出现明显降低其死亡率的现象。
第七章微生物的遗传变异和育种2
10-6~10-9
若干细菌某一性状的突变率
菌名
突变性状
突变率
Escherichia coil （大肠杆菌）
抗T1噬菌体
3×10-8
E．coil
抗T3噬菌体
1×10-7
E．coil
不发酵乳糖
1×10-10
E．coil
Staphylococcus aureus（金黄色葡 萄球菌）
S．aureus
抗紫外线 抗青霉素 抗链霉素
间接引起置换的诱变剂：
引起这类变异的诱变剂都是一些碱基类似物，如5-溴尿嘧 啶（5-BU）、5-氨基尿嘧啶（5-AU）、8-氮鸟嘌呤 （8-NG）、2-氨基嘌呤（2-AP）和6-氯嘌呤（6-CP） 等。它们的作用是通过活细胞的代谢活动掺入到DNA 分子中后而引起的，故是间接的。
（2）移码突变（frame-shift mutation 或phase-shift mutation）
（四） 基因突变的自发性和不对应性的证明
一种观点：突变是“定向变异”，是“驯化”，是由环 境因子诱发出来的；
另一种观点；基因突变是自发的，且与环境因素是不对 应的，后者只不过是选择因素；
1、 变量试验（fluctuation test） 又称波动试验或彷徨试 验。
2、涂布试验（Newcombe experiment） 3、平板影印培养试验（replica plating） 1952年，J．Lederberg夫妇
2、定向培育优良品种：指用某一特定因素长期处理某微生 物的群体，同时不断的对它们进行移种传代，以达到积 累并选择相应的自发突变株的目的。由于自发突变 的 频 率较低，变异程度较轻微，所以培育新种的过程十分缓 慢。与诱变育种、杂交育种和基因 工程技术相比，定向 培育法带有“守株待兔”的性质，除某些抗性突变外， 一般要相当长的时间
第二十三单元--第七章微生物遗传学(五)
第八节 菌种的衰退、复壮和保藏
性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本 要求，否则生产或科研都无法正常进行。
影响微生物菌种稳定性的因素：
a）变异； b）污染；
c）死亡.
Hale Waihona Puke 一、菌种的衰退(degenration)
1. 衰退的表现
1）原有形态形状变得不典型； 2）生长速度变慢； 3）代谢产物生产能力下降； 4）致病菌对宿主侵袭力下降； 5）对外界不良环境的抵抗力下降。
2. 过程：
1）菌丝联结； 2）异核体的形成；
（同时具有一个以上不同遗传型细胞核的细胞）
3）核融合和杂合二倍体的形成；
（细胞核中含有2个不同来源染色体组的菌体细胞。发生机会为 百万分之一。）
4）单倍体化
（杂合二倍体极不稳定，在其有丝分裂过程中，有极少数细 胞，其同源染色体的两条染色单体之间发生交换，在体细胞分 裂时，产生1个或1个以上标记的纯合现象，从而形成新性状的 单倍体杂合子。其单元化不是一次有丝分裂的结果，而要经过 若干次有丝分裂过程，每次分裂都有可能从二倍体核中失去部 分染色体，最后才回复成单倍体核。）
3. 有性生殖与准性生殖的比较
比较项目
参与接合的亲本细胞 独立生活的异核体阶 段 接合后双倍体的细胞 形态 双倍体变为单倍体的 途径 接合发生的几率
准性生殖
形态相同的体细胞 有 与单倍体基本相同 通过有丝分裂 偶然发生，几率低
有性生殖
形态或生理上有分化 的性细胞 无 与单倍体明显不同 通过减数分裂 正常出现，几率低
“小菌落”（呼吸缺陷型菌落）： 酵母菌由于线粒体DNA严重缺损或大部分丢失，缺失 细胞色素a、b及细胞色素c氧化酶，即使在通气条件下， 细胞生长也很缓慢，在葡萄糖培养基上只能形成小菌落.
第七章微生物遗传试题及答案
第七章微生物遗传试题一．选择题：71085.71085.已知DNA的碱基序列为CATCATCAT什么类型的突变可使其突变为：CTCATCATA.A.缺失B.B插入C.C颠换D.D.转换答：()71086.71086.已知DNA的碱基序列为CATCATCAT什么类型的突变可产生如下碱基序列的改变：CACCATCA？TA.缺失B.插入C.颠换D.转换答：()71087.71087不需要细胞与细胞之间接触的基因重组类型有： A.接合和转化B.转导和转化C.接合和转导D.接合答：()71088.71088.转化现象不包括A.DNA的吸收B.感受态细胞C.限制修饰系统D.细胞与细胞的接触答：()71089.71089.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.所有以上特点答：()71090.71090.转导噬菌体A.仅含有口^菌体DNAB.可含有噬菌体和细菌DNAC.对DNA酶是敏感的D.含1至多个转座子答：()71091.71091在Hfr 菌株中：A.F因子插入在染色体中B.在接合过程中，F因子首先转移C.在接合过程中，质粒自我复制D.由于转座子是在DNA分子间跳跃的，因此发生高频重组答：()71092.71092.以下碱基序列中哪个最易受紫外线破坏？A.AGGCAAB.CTTTGAC.GUAAAUD.CGGAGA答：()71093.71093.对微生物进行诱变处理时，可采用的化学诱变剂是： A.青霉素B.紫外线C.Y咤类染料D.转座子答：()71094.71094.在大肠杆菌(E.coli)的乳糖操纵子中，基因调节主要发生在水平上。
A.转化B.转导C转录D.翻译答：()71095.71095.转座子___________ 。
A.能从DNA分子的一个位点转移到另一个位点B.是一种特殊类型的质粒C.是一种碱基类似物D.可引起喋吟和喀咤的化学修饰答：（）71096.71096.当F+ F次交时A.F因子几乎总不转移到F吆田胞中B.F-K株几乎总是成为F+C.基因重组的发生频率较高D.F因子经常插入到F-ffl胞染色体上答：（）71097.71097在U形玻璃管中，将一滤片置于二株菌之间使之不能接触，在左臂发现有原养型菌出现，这一现象不是由于： A .接合B.转化C.普遍转导D.专性转导答：（）71098.71098.F因子和入噬菌体是：A.与寄主的生活能力无关B.对寄主致死C.与染色体重组后才可复制D.仅由感受态细胞携带答：()71099.71099.细菌以转化方式进行基因转移时有以下特性：A.大量供体细胞的基因被转移B.包含有F质粒参加C.依靠噬菌体感染受体细胞D.可通过从供体细胞中提取DNA片段来完成答：()71100.71100.一个大肠杆菌(E.coliR勺突变株，不同于野生型菌株，它不能合成精氨酸，这一突变株称为：A.营养缺陷型B.温度依赖型C.原养型D.抗性突变型答：()71101.71101.转导子是指：A.供体菌B.转导噬菌体C.转导前供体菌D.转导后受体菌答：()71102.71102.以下不是专性转导特点的是:A.必须是原噬菌体状态B.供体细胞中的任何染色体基因片段都有机会被转移到受体细胞中C.通常包括了一个基因如半乳糖（gal谨因的重组D.原噬菌体转导导致噬菌体某些基因留在了细菌的基因组中答：（）71103.71103.当Hfr F-时，A.进入到F2田胞中的第一个基因随Hfr菌株的不同而不同B.采用在不同时间中断杂交的方法来作基因图C.单链DNA链的5 '端首先进入F名田胞D.所有上述特点全正确答：（）71104.71104.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答：（）71105.71105在普遍性转导中，同源DNA分子的交换要求：A.转座子B.插入序列C.DNA链的断裂和重新连接D.反转录答：（）71106.71106.F+ F-fe交时，以下哪个表述是错误的？A.F-ffl胞转变为F吆田胞B.F吆田胞转变为F-ffl胞C.染色体基因不转移D.细胞与细胞间的接触是必须的答：（）71107.71107.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答：（）71108.71108.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答：（）71109.71109流产转导不具有________ 的特性。
第七章 微生物遗传试题及答案
第七章微生物遗传试题一．选择题：71085.71085.已知DNA的碱基序列为CATCATCAT，什么类型的突变可使其突变为：CTCATCATA.A.缺失B.B.插入C.C.颠换D.D.转换答：()71086.71086.已知DNA的碱基序列为CATCATCAT，什么类型的突变可产生如下碱基序列的改变：CACCATCAT？A.缺失B.插入C.颠换D.转换答：()71087.71087.不需要细胞与细胞之间接触的基因重组类型有：A.接合和转化B.转导和转化C.接合和转导D.接合答：()71088.71088.转化现象不包括A.DNA的吸收B.感受态细胞C.限制修饰系统D.细胞与细胞的接触答：()71089.71089.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.所有以上特点答：()71090.71090.转导噬菌体A.仅含有噬菌体DNAB.可含有噬菌体和细菌DNAC.对DNA酶是敏感的D.含1至多个转座子答：()71091.71091.在Hfr菌株中：A.F因子插入在染色体中B.在接合过程中，F因子首先转移C.在接合过程中，质粒自我复制D.由于转座子是在DNA分子间跳跃的，因此发生高频重组答：()71092.71092.以下碱基序列中哪个最易受紫外线破坏？A.AGGCAAB.CTTTGAC.GUAAAUD.CGGAGA答：()71093.71093.对微生物进行诱变处理时，可采用的化学诱变剂是：A.青霉素B.紫外线C.丫啶类染料D.转座子答：()71094.71094.在大肠杆菌(E.coli)的乳糖操纵子中，基因调节主要发生在__________水平上。
A.转化B.转导C.转录D.翻译答：()71095.71095.转座子___________。
A.能从DNA分子的一个位点转移到另一个位点B.是一种特殊类型的质粒C.是一种碱基类似物D.可引起嘌呤和嘧啶的化学修饰答：()71096.71096.当F+F-杂交时A.F因子几乎总不转移到F+细胞中B.F-菌株几乎总是成为F+C.基因重组的发生频率较高D.F因子经常插入到F-细胞染色体上答：()71097.71097.在U形玻璃管中，将一滤片置于二株菌之间使之不能接触，在左臂发现有原养型菌出现，这一现象不是由于：A .接合B.转化C.普遍转导D.专性转导答：()71098.71098.F因子和λ噬菌体是：A.与寄主的生活能力无关B.对寄主致死C.与染色体重组后才可复制D.仅由感受态细胞携带答：()71099.71099.细菌以转化方式进行基因转移时有以下特性：A.大量供体细胞的基因被转移B.包含有F质粒参加C.依靠噬菌体感染受体细胞D.可通过从供体细胞中提取DNA片段来完成答：()71100.71100.一个大肠杆菌(E.coli)的突变株，不同于野生型菌株，它不能合成精氨酸，这一突变株称为：A.营养缺陷型B.温度依赖型C.原养型D.抗性突变型答：()71101.71101.转导子是指：A.供体菌B.转导噬菌体C.转导前供体菌D.转导后受体菌答：()71102.71102.以下不是专性转导特点的是：A.必须是原噬菌体状态B.供体细胞中的任何染色体基因片段都有机会被转移到受体细胞中C.通常包括了一个基因如半乳糖(gal)基因的重组D.原噬菌体转导导致噬菌体某些基因留在了细菌的基因组中答：()71103.71103.当Hfr F-时，A.进入到F-细胞中的第一个基因随Hfr菌株的不同而不同B.采用在不同时间中断杂交的方法来作基因图C.单链DNA链的5 '端首先进入F-细胞D.所有上述特点全正确答：()71104.71104.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答：()71105.71105.在普遍性转导中，同源DNA分子的交换要求：A.转座子B.插入序列C.DNA链的断裂和重新连接D.反转录答：()71106.71106.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答：()71107.71107.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答：()71108.71108.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答：()71109.71109.流产转导不具有_________的特性。
微生物的遗传变异和育种
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。
微生物学：第七章微生物的遗传和变异
第二节、微生物的突变
基因突变
染色体畸变
DNA损伤的修复
概念
突变：指遗传物质发生数量或结构变化的现象。 变异：突变导致性状的改变叫变异。 基因突变：指一个基因内部遗传物质结构或 DNA序列的任何变化，包括一对或少数几对的 缺失、插入或置换，导致遗传性状的变化。 基因型：指贮藏在遗传物质中的信息，即DNA 碱基序列。 表型：指可观察或检测到的个体性状或特征，是 特定的基因型在一定环境条件下的表现。
实验室里通过提取获得 双链ＤＮＡ有转化能力，单链没有.
感受态
受体细胞能接受转化的生理状态称为感受态， 只有处于感受态的细菌才能接受转化因子， 从出现到消失约为４０分钟(对数期的中期)
感觉态出现原因
细菌失去部分细胞壁的结果 细菌在细胞表面产生某种Ｅ引起
感受态的决定决定因素
细胞遗传性决定 和菌龄有关 环腺苷酸CAMP可提高1000 倍 Ca2+能促使细胞进入感受态
原理 步骤
DNA只含P不含S
Pr 只含S不含P
1：用含同位素Ｓ35, P32的培养基培养大肠杆菌 2：让T2感染上述大肠杆菌使其打是S35P32标记
3： 吸附
10分钟后 搅动
离心
上清液 沉淀
结果：上清液中含15%放射击性；沉淀中含85%放射性
植物病毒的重建实验
植物病毒蛋白质和RNA可以人为地分开, 同时又可把它们重新组合成具感染性的病毒.
喷入T1保温
6个平板共353个菌落
6个平板共28个菌落
影印培养试验
原始敏 感菌种
无药 培养基
含药 培养基
基因突变机制
碱基的置换 移码突变
染色体畸变
1 诱变的机制
(1)碱基的置换
微生物第七章总结
二，遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式
（一）7个水平
1.细胞水平：真核和原核微生物的大部分DNA都集中在细胞核或核区中。
1.光复活作用：把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光下时，就可以出现明显降低其死亡率的现象，即光复活作用。经了解，经UV照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子，在黑暗下会被一种光激活酶——光解酶结合，这种复合物在300-500nm可见光下时，此酶会因获得光能而激活，并使二聚体重新分解成单体。
2.切除修复：是活细胞内一种用于被UV等诱变剂损伤后DNA的修复方式之一，又称暗修复。，这是一种不依赖可见光，只通过酶切作用去除嘧啶二聚体，随后重新合成一段正常DNA链的核酸修复方式。
1.Luria等的变量试验2.Newcombe的涂布试验3.Lederberg等的影印平板培养法。实验过程详见书P204-206
（五）基因突变及其机制：基因突变的机制是多样的，可以是自发的或诱发的，诱发的又可分仅影响一对碱基对的点突变和影响一段染色体的畸变。
1. 诱发突变：简称诱变，是指通过人为的方法，利用物理，化学或生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。凡具有诱变效应的任何因素，都称为诱变剂。
1.诱变育种的基本环节：见书P214
2.诱变育种中的几个原则：
（1）选择简单有效的诱变剂 艾姆氏实验：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方法。
（2）挑选优良的出发菌株 出发菌株：就是用于育种的原始菌株。
第七章 微生物遗传变异与育种(2)
浓度：
细菌、放线菌 霉菌、酵母菌
108个/ml 106个/ml
表型迟延现象:指某一突变在DNA复制和细胞分裂 后，才在表型上显示出来，造成不纯的菌落。
产生原因： ①分离性迟延现象 ②生理性迟延现象
3.诱变处理： 诱变剂的作用：
①提高突变的频率 ②扩大产量变异的幅度 ③使产量变异朝着正突变或负突变移动 剂量的表示法：在诱变处理前，一般应预先作诱变剂用量 对菌体死亡数量的致死曲线，选择合适的处理剂 量。—致死率是最好的诱变剂相对剂量的表示方法。 最适剂量的选择：产量性状的育种中多倾向于低剂量（致 死率在70~80%）
缺陷型的检出：
①逐个检出法：
②影印平板培养法
③夹层培养法
缺陷型的鉴定：
①生长谱法 滤纸片法
测定一般应分两阶段：
第一阶段：测定是哪类物质的缺陷 型；
第二节段：根据第一阶段确定的范 围，进一步确定是哪种具体化合物 的缺陷型；
a
b
c
a
b
c
a
b
c
三大营养物质缺陷鉴定
a 氨基酸混合液 b 水溶性维生素混合液 C 核酸水解液
（每瓶一株）
（每瓶四株）
40株
40株
4.2 变异菌的一般筛选方法
4.2.1 平皿快速检测法 变色圈法 透明圈法 生长圈法 抑菌圈法 梯度平板法
4.2.2 摇瓶培养法
变
异
纸片培养显色法
菌
株
的
初
步 筛
透明圈法
选
琼脂块培养法
4.3 特殊变异菌的筛选方法：
4.3.1条件抗性突变型的筛选
初筛
中试
诱变育种的基本过程：
选择选择合适的出发菌株 ↓
第七章 微生物的遗传变异和育种
以上实验说明：加热杀死的S型细菌细胞内可能存在 一种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞并使R型细 胞获得稳定的遗传性状，转变为S型细胞。
第7页，共93页。
1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M.McCarty从热死S
型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并在 离体条件下进行了转化试验：
第20页，共93页。
4、质粒在基因工程中的应用
质粒的优点：
（1）体积小，易分离和操作 （2）环状，稳定 （3）独立复制 （4）拷贝数多 （5）存在标记位点，易筛选
E. coli的pBR322质粒是一个 常用的克隆载体
第21页，共93页。
5、质粒的分离与检定
提取所有胞内DNA后电镜观察； 超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察；
F.Griffith，
研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎链球菌）
S型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性;
R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性
第5页，共93页。
1928年，Griffith进行了以下几组实验：
（1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活S菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ———小鼠死亡 抽取心血分离
活的S菌
加热杀死的S型细菌里可能存在一种具有遗传转化能力的物质，它能通过 某种方式进入R型细胞，使其获得S型的遗传特性
第6页，共93页。
（2）细菌培养实验
热死S菌———平皿—培—养 不生长 活 R 菌——平皿—培—养 —长出R菌 热死S菌——+活—R—菌 —长出大量R菌和10-6SI菌
微生物重点第七章
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。
微生物的遗传变异和育种名词解释1转导2流产转导3
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
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。
第七章 微生物遗传—变异物质基础
根癌土壤杆菌所含Ti质粒是引起双子叶植物冠瘿 瘤的致病因子。
35
36
Ti质粒中的T-DNA可携带任何外源基因整合到植物基 因组中，是植物基因工程中有效的克隆载体。
37
（5）代谢质粒（Metabolic plasmid）
质粒上携带有有利于微生物生存的基因，如能降 解某些基质的酶，进行共生固氮，或产生抗生素（某 些放线菌）等。
第七章 微生物遗传
遗传： 亲代与子代相似 变异： 亲代与子代、子代间不同个体不完全相同
遗传(inheritance)和变异(variation)是生命的最本质特性之一。
遗传型： 生物的全部遗传因子所携带的遗传信息 表型： 具有一定遗传型的个体，在特定环境条件下通过生
长发育所表现出来的外表特征和内在特征的总和。
plasmid） 毒性质粒（virulence plasmid） 代谢质粒（Metabolic plasmid） 隐秘质粒（cryptic plasmid）
28
（1）致育因子(Fertility factor，F因子)
又称F质粒，其大小约100kb，这是最早发现的一种与大肠 杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒。
隐秘质粒不显示任何表型效应，它们的存在只 有通过物理的方法，例如用凝胶电泳检测细胞抽提 液等方法才能发现。
在应用上，很多隐秘质粒被加以改造作为基因 工程的载体（一般加上抗性基因）。
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班级：姓名：学号：成绩：第七章微生物遗传试题一．选择题：1、A;2、B;3、D;4、A;5、B;6、C;7、A;8、B;9、A;10、D;11、A;12、D;13、B;14、D;15、A;16、C1、已知 DNA 的碱基序列为 CATCATCAT，什么类型的突变可使其突变为：CTCATCAT 答：( )A.缺失B.插入C.颠换D.转换2、不需要细胞与细胞之间接触的基因重组类型有：答：( )A. 接合和转化B. 转导和转化C. 接合和转导D. 接合3、将细菌作为实验材料用于遗传学方面研究的优点是：答：( )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4、在 Hfr 菌株中：答：( )A. F 因子插入在染色体中B. 在接合过程中，F 因子首先转移C. 在接合过程中，质粒自我复制D.由于转座子是在DNA分子间跳跃的，因此发生高频重组5、以下碱基序列中哪个最易受紫外线破坏？答：( )A. AGGCAAB. CTTTGAC. GUAAAUD. CGGAGA6、在大肠杆菌 (E.coli) 的乳糖操纵子中，基因调节主要发生在__________ 水平上。
答：( )A. 转化B. 转导C. 转录D. 翻译7、转座子 ___________。
答：( )A. 能从 DNA 分子的一个位点转移到另一个位点B. 是一种特殊类型的质粒C. 是一种碱基类似物D. 可引起嘌呤和嘧啶的化学修饰8、当F+ F-杂交时答：( )A. F因子几乎总不转移到F+细胞中B. F-菌株几乎总是成为 F+C. 基因重组的发生频率较高D. F因子经常插入到F-细胞染色体上9、在 U 形玻璃管中，将一滤片置于二株菌之间使之不能接触，在左臂发现有原养型菌出现，这一现象不是由于：答：( )A . 接合 B. 转化 C. 普遍转导 D. 专性转导10、细菌以转化方式进行基因转移时有以下特性：答：( )A. 大量供体细胞的基因被转移B. 包含有 F 质粒参加C. 依靠噬菌体感染受体细胞D. 可通过从供体细胞中提取 DNA 片段来完成11、一个大肠杆菌 (E.coli) 的突变株，不同于野生型菌株，它不能合成精氨酸，这一突变株称为：答：( )A. 营养缺陷型B. 温度依赖型C. 原养型D. 抗性突变型12、当 Hfr F-时，答：( )A. 进入到 F- 细胞中的第一个基因随 Hfr 菌株的不同而不同B. 采用在不同时间中断杂交的方法来作基因图C. 单链 DNA 链的 5 ' 端首先进入 F- 细胞D. 所有上述特点全正确13、抗药性质粒 (R 因子 ) 在医学上很重要是因为它们：答：( )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14、以下突变中哪个很少有可能产生回复突复：答：( )A. 点突变B. 颠换C. 转换D. 染色体上三个碱基的缺失15、流产转导不具有_________的特性。
答：( )A. 转导 DNA 不能进行重组和复制B. 供体基因为单线遗传C. 在选择性培养基平板上形成微小菌落D. 后代细胞均可获得供体基因产物16、以下不适用于接合的特点是：答：( )A. 基因转移是单向的B. 要求细胞与细胞的接触C. 溶源细胞被诱导后才发生D. 在E.coli中，F 因子参与该过程二．判断题：1、组氨酸突变株(his-)表示该菌不能利用组氨酸生长。
答：( 错 )2、转化、转导、接合是三种诱变育种的方式。
答：( 错 )3、微生物间进行基因重组的必要条件是细胞间接触。
答：(错 )4、转座子可引起插入突变。
答：(对 )5、普遍性转导产生的转导子一般都是非溶源菌。
答：(对 )6、λ噬菌体是能整合到宿主细胞染色体上任何位点的温和噬菌体。
答：( 错 )7、青霉素常作为诱变剂用于筛选细菌营养缺陷型。
答：( 错 )8、F+细菌或 F'细菌与 F-细菌接合时，使 F+或 F'细菌变成 F-细菌。
答：( 错 )9、转座子可自主复制，因此在不同细胞间传递时不需要载体。
答：( 错 )10、流产转导的特点是在选择性培养基平板上形成微小菌落。
答：(对 )三．填空题：1、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 __________________。
2、细菌细胞间靠噬菌体进行 DNA 的转移过程称为 _______________。
3、采用紫外线杀菌时，以波为 _____________________ 的紫外线照射最好。
4、在性转导中，受体细胞 F- 成为 _______________ 细胞。
5、四种引起细菌基因重组的方式是 ____________、______________、_________________ 和 ________________。
6、在紫外线诱变作用下，常引起DNA 链上形成_____________________________。
7、可以转移供体细胞任何部分基因到受体细胞的噬菌体，称作_______________ 噬菌体。
8、1944 年 _________________ 等人证明了转化因子为 DNA。
9、在微生物基因工程中，目前应用最多的载体是 _______________ 和_____________。
10、在基因工程中，质粒和噬菌体的作用常是作 _______________________。
11、在进行诱变育种工作时，经紫外线照射后的菌体都须在避光下进行操作或处理，其理由是 _____________________。
12、5- 溴尿嘧啶为 ______________________ 的结构类似物。
13、紫外线杀菌的原理是 ______________________________。
14、营养缺陷型的筛选一般经过四个环节，即 _____________________、______________、_________________、___________________。
15、F+ 与 F -杂交的结果是 ________________________。
16、λ噬菌体的核酸整合到寄主细胞 DNA 的 __________________ 基因与____________ 基因之间。
17、____________________ 试验证明了基因突变的自发性。
18、在 ___________⨯F -杂交中，重组频率明显高于 _________⨯F -杂交。
19、烟草花叶病毒(TMV) 的拆开和重建实验证明了___________________________。
20、在进行转化时，受体细胞必须处于 _____________________，此时细菌细胞一般处于生长曲线上的 __________________________。
21、在 Hfr 与 F -杂交中，结果是供体菌成为 ______________，受体菌成为___________。
22、碱基类似物的诱变作用机制是 ______________________________ 。
23、能从 DNA 上一个位点转移到另一个位点的一小段双链 DNA，称为___________________________________。
1、转化2、转导3、260 nm 左右4、F'5、转化，转导，接合，原生质体融合。
6、胸腺嘧啶二聚体7、普遍性转导8、艾弗里 ( O.T.Avery )9、质粒，噬菌体10、基因载体11、避免光复活作用12、胸腺嘧啶 (T)13、形成胸腺嘧啶二聚体造成 DNA 损伤14、诱变，淘汰野生型，缺陷型的检出，缺陷型的鉴定15、使 F -变为 F+16、半乳糖 ( gal )，生物素 ( bio )17、变量试验 ( 波动试验 ) 或涂布试验或影印培养试验18、Hfr ( F' ) F+19、核酸 ( 这里是 RNA) 是TMV 的遗传物质基础。
20、感受态，对数期的后期21、Hfr，F –22、主要通过分子的互变异构而引起碱基转换23、转座遗传因子四．名词解释：1、转导: 转导是以噬菌体为媒介将供体细胞中的 DNA 片段转移到受体细胞中，使受体菌发生遗传变异的过程。
2、流产转导 : 在许多获得供体菌 DNA 片段的受体菌内，如果转导 DNA 不能进行重组和复制，在细菌分裂的过程中，总是只有一个子细胞获得导入的 DNA，形成一种单线传递的方式称为流产转导。
3、局限性转导 ( 专性转导 ): 局限性转导噬菌体感染受体细菌后只能把原噬菌体两旁的寄主基因片段转移到受体，使受体发生遗传变异，称为局限性转导 ( 或称为专一性转导 )。
4、普遍性转导: 噬菌体可误包供体菌中的任何基因 ( 包括质粒 )，并使受体菌有可能获得各种性状的转导，称为普遍性转导。
5、移码突变 : 由于 DNA 分子中的一个或少数几个核苷酸的增添 ( 插入 ) 或缺失，从而使该部位后面的全部遗传密码发生移动，而产生翻译错误的一类突变。
6、点突变: DNA 链上的一对或少数几对碱基发生改变，称为点突变。
7、自发突变: 在自然条件下由一些原因不详的因素发生的基因突变称为自发突变。
8、诱变剂: 能够提高突变率的各种理化、生物因素称为诱变剂。
9、转化: 是受体细胞从外界直接吸收供体的 DNA 片段 ( 或质粒 )，通过遗传物质的同源区段发生交换，结果把供体菌的 DNA 片段整合到受体菌的基因组上，使受体菌获得新的遗传性状。
10、感受态: 受体菌最易接受到外源 DNA 片段并实现转化的生理状态。
11、基本培养基 ( MM ): 能满足某一菌类的野生型菌株生长最低营养要求的合成培养基。
12、完全培养基 ( CM ): 在基本培养基中加入一些富含氨基酸、维生素和碱基之类的天然有机物质 ( 如蛋白质 , 酵母膏 )，以满足该菌株的各种营养缺陷型都能生长的培养基，称为完全培养基 (CM)。
13、光复活作用 ( 或称光复活现象 ): 把经紫外经照射后的微生物暴露于可见光下时，可明显降低其死亡率的现象，称为光复合作用;14、转座子 ( Tn ): 转座子 (Tn) 是一小段双链 DNA，由 2000 个以上的碱基对组成，常常编码一种或几种抗生素的抗性结构基因和末端反向重复序列。
转座子能够在基因组内，或细菌染色体和质粒之间移动。
15、基因工程: 又称重组 DNA 技术，它是根据人们的需要在体外将供体生物控制某种遗传性状的一段生物大分子 -----DNA 切割后，同载体连接，然后导入受体生物细胞中进行复制、表达，从而获得新物种的一种崭新的育种技术。
16、转导子: 经转导作用形成具有新遗传性状的受体细胞称为转导子。