微生物学[第八章微生物遗传]山东大学期末考试知识点复习

第八章微生物遗传

一、要点提示

1．3个典型的微生物学实验证实了DNA和RNA是遗传物质。虽然由于朊病毒的发现，对“蛋白质不是遗传物质”的定论带来一些疑云，但进一步的研究证实，这种不含核酸的蛋白质传染颗粒并不是遗传信息的载体，而仍然是基因编码产生的一种正常蛋白质的异构体。

2．基因组是指细胞中基因以及非基因的DNA序列组成的总称。微生物基因组一般比较小，最小的只含3个基因。真核生物、真细菌和古生菌基因组有明显的不同，但古生菌既具有前两者的某些特征，又具有自己独特的特征。

3．质粒和转座因子都是细胞中除染色体以外的另外两类遗传因子，前者是一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，通常以共价闭合环状(CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中。近年来也发现了线型双链DNA质粒和RNA质粒。质粒是进行基因克隆和表达的重要载体。后者是位于染色体和质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列，一般不能进行自主复制。转座因子常用来获得插入突变。

4．基因突变分自发突变和诱发突变，后者只提高突变频率，并不改变突变的本质。突变率与修复系统密切相关并有自身的规律性。细菌以接合、转导和转化3种主要的途径进行基因水平方向的转移和重组，并且是基因定位(或作图)的重要手段。近年来实验证明转化可以在自然环境中发生。

5．用“全基因组鸟枪测序方法”获得了第一个独立生活的生命体(流感嗜血杆菌)的全基因组序列，这对进一步认识和揭示生命的本质、相互关系、发现重要的基因并开发其功能等具有重要的划时代意义。

6．酵母菌的单倍体具两种接合型a和α，这是稳定的遗传学特征，但有时会发生互变。现已查明，这是受MAT启动子控制的。酵母菌含有2μm质粒，是其进行基因克隆和分子生物学研究的重要载体。酵母菌的mtDNA利用率较低，

但密码子的非通用性首先在此发现。丝状真菌的准性生殖是育种和进行遗传分析的重要手段。

7．微生物育种可采用诱变、原生质体融合、杂交(含准性生殖)的体内育种技术，也可采用DNA重组、体外诱变的体外分子水平育种技术，还可采用DNA shuffling的体内、外相结合等育种技术。

二、重点、难点剖析

1．证实DNA和RNA是遗传物质的微生物学实验剖析

(1)分析Griffith转化实验的结果，其可能的原因：①注入小鼠体内的致病性SIII型菌可能没有被杀死，其“复活”现象是残存者所为，这一点可通过注入小鼠体内前的灭活实证，得到否定。②注入小鼠体内的R型发生了回复突变所致，这里涉及到实验设计的严密性问题，Griffith的实验中所用的加热致死的S型菌株是SIII血清型；同时注入鼠体内的R型是由SII血清型突变而来，所以这种R 型的回复突变应为SII型，即从死鼠中“复活”的应是SII型，但事实是从死鼠中分离得到的是SIII型，所以也不可能是因回复突变所致。③遗传物质的转化，在小鼠体内，加热杀死的SIII型菌的遗传物质通过转化进入到活的本无致病的R 型细胞内，使后者获得了SIII型致病性因子而使其遗传表型发生改变，成为SIII 型所具备的致病性和光滑型表型。Griffith．称这种遗传物质为转化因子。虽然当时Griffith并不知道转化因子本质是什么，但他首次发现了细菌间的转化现象，为后来Avery等人确立DNA为遗传物质奠定了基础。

(2)Avery，等人的实验证据：通过分别选择性的降解SIII细胞抽提物中的DNA、RNA和蛋白质，并分别与无毒的R型细胞混合，观察转化现象的发生，结果发现只有DNA被酶解而遭到破坏的抽提物无转化作用，证实了Griffith的转化因子是DNA，并且其转化效果随着DNA纯度和浓度增加而提高，这是证实遗传物质是DNA而不是蛋白质的第一个实验证据。

(3)Alfred等人的T2噬菌体感染实验：用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA，并分别感染宿主细胞，结果发现只有DNA进入细胞，蛋白质

外壳留在胞外，但获得的子代噬菌体却具有同样的蛋白质外壳和亲代的全部遗传学特征。证实DNA携带有T2的全部遗传信息。

(4)对只由RNA和蛋白质组成的生物(如烟草花叶病毒)的研究也证实遗传物质不是蛋白质而是RNA，因此核酸(DNA或RNA)是遗传物质的基础在20世纪50年代已成了定论。

2．朊病毒(Prion)不是遗传信息载体。20世纪80年代证实朊病毒是一种不含DNA或RNA但具有传染性的致病因子，可以在受感染的宿主的细胞内产生与自身相同的分子(复制?)，因此“蛋白质不是遗传物质”的定论似乎蒙上一些阴影。但进一步研究证实：(1)朊病毒仍然是由基因编码产生的一种正常蛋白质(PrP)的两种异构体PrP c和PrP sc。(2)PrP sc存在于病变组织中，在细胞内并不能自我复制，而是将细胞内基因编码产生的PrP c转变为PrP sc，产生更多的PrP sc。

3．基因组(genome)是指存在于细胞或病毒中的所有基因。细菌在一般情况下是一套基因，即单倍体(hoploid)；真核微生物通常是有二套基因又称二倍体(diploid)。基因组通常是指全部一套基因。由于现在发现许多非编码序列具有重要的功能，因此，目前基因组的含义实际上是指细胞中基因以及非基因的DNA 序列组成的总称，包括编码蛋白质的结构基因、调控序列以及目前功能还尚不清楚的DNA序列。

4．大肠杆菌的基因组为双链环状的DNA分子，全序列测定于1997年由Wisconsin大学的Blattner等人完成，其基因组结构特点如下：遗传信息的连续性，功能祖关的结构基因组成操纵子结构，结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝，基因组的重复序列少而短。

5．啤酒酵母的基因组。1996年，由欧洲、美国、加拿大和日本共96个实验室的633位科学家的艰苦努力完成了全基因组的测序工作，这是第一个完成测序的真核生物基因组。该基因大小为13．5×106bp，分布在16个不连续的染色体中。酵母菌基因组最显著的特点是高度重复，称之为遗传丰余(genetic redundancy)。