第7章微生物遗传
微生物遗传变异和育种 答案
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
微生物的遗传变异与育种答案解析
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。
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.
医学课件第7章细菌的遗传分析
第二节 大肠杆菌的突变型及筛选
一、大肠杆菌的突变类型
1. 合成代谢功能的突变型(anabolic function mutants) •合成代谢功能(anabolic functions)：野生型(wild type)在基本培养基上具有合成所有代谢和生长所 必需的有机物的功能。 •营养缺陷型(auxotroph)：野生型品系的某个必需 基因发生突变，导致不能完成一个特定的生化反 应，从而阻碍整个合成代谢功能的实现。
In 1953, W. Hayes isolated another strain demonstrating a similar elevated frequency.
Both strains were designated Hfr, or high-frequency recombination. Because Hfr- cells behave as chromosome donors, they are a special class of F+ cells.
20
F＋×F－
Hfr×F－
所有 F＋
很少 F＋
21
•F因子整合到 细菌染色体
•Hfr与受体细 菌染色体的等 位基因间可以 重组(10-2)
22
很少 Hfr×F－
F＋ ？
Hfr细胞和F-细胞之间的接合，一般很少有整条Hfr染色 体转入F－细胞(pilus容易断裂)，因此：
F－细胞得到的只是部分F因子，其余部分依赖于整条 Hfr染色体的转移。这样在Hfr×F-杂交后代大多数重 组子仍为F－
41
a+b+c+ in cross 1 << a+b+c+ in cross 2
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。
《微生物学教程》周德庆(第二版)
2021/6/18
17
2021/6/18
18
2021/6/18
19
2021/6/18
20
五、阐明细菌抗药性产生的原因
1961年——渡边、戴塔（N.Datta）、梅内耳
（F. Meynell）和安德森（E. S.Anderson）的工
作揭示了抗药性是以一种或多种“接合促进因子”
为媒介来传播的。每类接合促进因子与它所在的
2021/6/18
27
2、结构 （1）一般没有间隔基因（内含子）
2021/6/18
原核细胞
28
真核细胞 2021/6/18
29
（2）一般没有重复序列 细菌的基因一般都是单拷贝的。
（3）相关的细菌，染色体上基因的排列顺序也相 似，否则不相似。 （4）许多细菌在DNA复制起始附近的结构相似， 同样，在复制终止附近的结构也相似。
6
1933年—— 奥洛韦（J.L.Alloway）证明转化因 子是一种可溶性的物质，至少是亚细胞的物质。
加热杀菌
有毒菌株
有毒菌株无细胞提取物
+
无毒菌株
注射
有毒菌株
2021/6/18
老鼠死亡
7
1944年——埃弗里（O.T.Avery）和他的同事们 通过一系列精密的实验，证明转化中起作用的分子 是DNA。
正超螺旋（少数，都生活在极高温度下）。
2021/6/18
25
超螺旋的形成
2021/6/18
26
伯氏疏螺旋体的DNA是线性的，其末端为发卡 结构。
Streptomyces lividans的DNA是线性的，其末端 与蛋白质共价结合。
最小的细菌染色体：580kbp（一种枝原体） 最大的细菌染色体：9500kbp（一种粘细菌）
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。
微生物遗传
F+ F
+ +
F+ F
（多数情况下） （少数情况下）
F
Hfr× F Hfr× F
Hfr + F Hfr + Hfr
转化过程
转 化 (transformation)
受体细胞直接吸收了来自供体细胞 的DNA片断，并把它整合到自己的基因 组中，细胞部分遗传性状发生变化的现 象叫转化。
转化因子
游离的DNA片断叫转化因子 转化因子由供体提供 自然情况下可由细菌细胞自行裂解产生， 实验室里通过提取获得 双链DNA有转化能力，单链没有
突变与育种
从生产中选育 自发突变与育种 定向培育优良品种
从青霉素产量看诱变育种 诱变育种 诱变育种的基本环节 诱变育种的原则
从 青 霉 素 产 量 看 诱 变 育 种
时间 发酵单位(u/ml)
1943 1943 1943 1945 1947 1955 1971 1977 目前
100 250 500 ～850 ～850 ～8000 ～2万 ～5万 5～10万
第七章 微生物的遗传 变异和育种
微生物是遗传学研究的最好材料和对象
微生物结构简单 营养体一般都是单倍体 微生物繁殖速度快 易积累不同的中间及最终代谢产物 环境条件对微生物作用直接均匀 存在多种方式的繁殖类型 微生物的变异易被识别 参与基因工程的载体供体受体三角色
内容提要
遗传的物质基础 基因突变和诱变育种 基因重组和杂交育种 基因工程 菌种的衰退复壮和保藏
涂布均匀
培养
长出菌丝体 （野生型）
基因重组与杂交育种
• 原核微生物的基因重组 通过转化、接合、转导、原生质体融 合等形式进行部分物质转移和基因重组。 • 真核微生物基因重组 有性杂交 准性杂交（异核体、杂合双倍体、 重组双倍体、重组单倍体）
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）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、诱变剂（mutagen）的影响
自发突变的频率很低，一般为10-6~10-9， 许多化学、物理和生物因子能够显著提高突变 频率，称为诱变剂。 根据引起的不同突变结果，分为：碱基类 似物、插入染料、直接与碱基起反应的化学物 质和辐射与热4种类型。
（1）碱基类似物（base analog） 通过或细胞的代谢活动渗入DNA分子中，引起间 接的碱基置换。 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）。 T的类似物5-溴尿嘧啶（5-BU）
证明基因突变的自发性和非对应性的实验2 —— 涂布实验 （1949）
证明基因突变的自发性和非对应性的实验3 —— 影印实验（replica plating ） （1952）
Joshua Lederberg
The Noble Prize in Medicine or Physiology（1958）
二、基因突变的特点 （Features of gene mutation）
自发性：突变可自发产生； 非对应性：突变性状与引起突变的原因无直接 对应关系； 稀有性：自发突变的几率在10-6~10-9； 独立性：某基因的突变率不受它种基因突变率 的影响； 可诱变性：可用诱变剂提高突变（104~105） ； 稳定性：基因突变后的遗传性状稳定； 可逆性：某性状可发生回复突变。
T T
可见光
紫外光
光解酶
2、切除修复（excision repair）
切除修复：又称暗修复（dark repair），是一种 不依赖可见光，只通过酶切作用除去损伤部位， 随后又重新合成一段正常DNA链的修复方式。 条件：内切核酸酶、外切核酸酶、 DNA聚合酶、连接酶
1、由核酸内切酶切开二聚体 的5’末端，形成3’-OH和5’-P 的单链缺口 2、核酸外切酶从5’-P到3’-OH 方向切除二聚体，并扩大缺 口。 3、DNA聚合酶以另一条互补 链为模板，从原有链上暴露的 3’-OH端起合成缺失片段。 4、连接酶将新合成的3’-OH 与原有的5’-P相连接。
五、突变与育种 （Mutation and Breeding）
生产中选择 自发突变 定向培育 出发菌
诱变剂种类
诱发突变
诱变条件
诱变剂量 样品处理：表型延迟 琼脂块培养法
筛选方案
梯度平板法 夹层平板法、影印平板法 限量补充培养法
3、诱变剂与致癌物质 —— Ames试验
很多种化学物质，能以各种机制导致 DNA的突变，因此可以被利用来获得各 类遗传突变，进行诱变育种，还能对有害 微生物进行控制，但同时，这些物质也危 害人类自身的健康。
“生物化学统一性”法则： 人和细菌在DNA的结构及特性方面是一致 的，能使微生物发生突变的诱变剂必然也会作 用于人的DNA，使其发生突变，最后造成癌变 或其他不良的后果。 诱变剂的共性原则： 化学药剂对细菌的诱变率与其对动物的致癌性 成正比。
营养缺陷型的表示方法： 基因型： 用所需营养物的前3个英文小写斜体字母表示； 如：hisC表示组氨酸缺陷型（大写字母C表示不同基因的突变） 表型： 用所需营养物的前三个英文字母表示，第1个字母大 写正体，第2、3个字母小写斜体 如：HisC
在具体使用时多用hisC- 和hisC+，分别表示缺陷型和野生型。 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
这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因
（4）形态突变型（morphological mutant） 指突变引起个体或菌落的变异的类型，一般 属于非选择性突变，即不能用选择培养基快速选 出的突变类型。如细胞鞭毛的有无；菌落颜色变 化、表面形态变化等
（5）其它突变类型（others）
毒力、生产某种代谢产物的产量的变化 等在实际应用中具有重要意义突变类型。一 般都属非选择性突变。其突变株的获得往往 需要较大的工作量。
5、按突变的方向（based on direction）
从突变的效应背离或返回到野生型这两种方向来区分 正向突变（forword mutation） 回复突变（reverse mutation OR back mutation） 回复突变：突变体失去的野生型性状，可以通 过第二次突变得到恢复，这种第二次突变称为 回复突变。
3、按突变体表型特征的不同 （based on characteristic of phenotype）
（1）营养缺陷型（auxotroph） 某一野生型菌株因发生基因突变而丧失合成 一种或几种生长因子的的能力，无法在基本培养 基上正常生长繁殖的突变型。它们可在加有相应 营养物的基本培养基上选出。 特点：不能基本培养基上生长 负选择标记
（3）条件致死突变型（conditional lethal mutant） 某菌株经基因突变后， 在某条件下可正常 生长繁殖并呈现固有的表型，在另一种条件下却 无法生长繁殖的突变类型。 如温度敏感突变株（temperature sensitive mutant，Ts mutant）。 特点：不能在某些条件下生长 负选择标记
野生型菌株（wild type strain）： 一般指从自然界分离到的菌株。 突变株（mutant ）： 野生型经突变后形成的带有新性状的菌株。
基因突变是重要的生物学现象，它是一切生物 变化的根源，连同基因转移、重组一起提供了推动 生物进化的遗传多变性。
一、突变类型 （Types of mutation）
超过95%的致癌物质对微生物有诱变作用； 90%以上的非致癌物质对微生物没有诱变作用。
艾姆氏试验（Ames test）：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的方法。
人物：美国加利福尼亚大学，Bruce Ames 材料：鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhmurium） 组氨酸营养缺陷型菌株（His-）
5-BU有两种形式： 酮式，和A配对 烯醇式，和G配对
A T A T A
5-BU
A T G G
5-BU
C
（2）直接与碱基起反应的化学物质 直接与一个或多个碱基发生化学反应，引起 碱基的直接置换。 如亚硝酸、羟胺、烷化剂等。 亚硝酸使碱基发生氧化脱氨作用，把A变成H
Hk A T He T Hk T C A T Hk C G C
第8章
Chapter 8
微生物的遗传
Microbial Genetics
Chapter8 - 2 - 基因突变（Gene Mutation）
基因突变是变异的一种，泛指细胞内 部遗传物质的分子结构或数量发生的的任 何可遗传性的改变。 自发突变的几率很低，可以通过诱变 提高突变率，并采用一定的筛选方法，挑 出符合目的的突变株用于研究和生产。
证明基因突变的自发性和非对应性的实验1 —— 变量实验（fluctuation test） （1943）
Salvador Luria
Max Delbruck
The Nobel Prize in Medicine or Physiology （ 1969）
变量实验（fluctuation test）
获得方法：影印平板法 （Replica plating） Lederberg夫妇（1952年）
影印实验（rep gene mutation）
1、互变异构效应
即碱基能以互变异构体的不同形式存在， 形成不同的碱基配对。
A A C A T A T G C T A T G C
艾姆氏试验
呋喃糠酰胺；黄曲霉毒素；2-氨基芴
上世纪50-60年代，国外曾开发了一种降低妇 女妊娠反应的药物“反应停”，由于其药效显著，十 分流行。 但随后人们就发现畸形儿的出生率明显增高， 而且生产畸形儿的妇女大多曾服用“反应停”，这种 药物被禁止使用。后来采用Ames试验发现这种物 质的确具有很强的致突变作用。
四、DNA损伤的修复 （Reparation of DNA）
DNA损伤的类型很多，机体对其修 复的方法也各异，比如有些DNA聚合酶 本身就有3’→5’的外切酶活性。机体主要 的修复方式有：光复活作用、暗修复作用 、重组修复和SOS修复。
1、光复活作用（photoreactivation）
光复活作用：把经过紫外线照射后的微生物暴露在 可见光下时，就可出现明显降低其死亡率的现象。 条件：可见光，光解酶
H有两种形式： 烯醇式He和酮式Hk， 可与C配对。
（3）插入染料（intercalating dye） 结构和一个碱基对相似，能插入两个碱基对 之间在DNA复制时导致碱基对的缺失或增添。如 溴化乙锭和吖啶橙。 （4）辐射和热（radiation and heat） 如紫外线形成胸腺嘧啶二聚体，在DNA修 复中导致突变； 热引起碱基的化学反应导致错配； 此外，强烈的理化因子、转座因子还会导致染色 体大段损伤，如倒位、重复插入等。
4、按遗传信息的改变
（based on the changing of genetic information） 同义突变（same-sense mutation）： 碱基变化不改变氨基酸序列； 错义突变（mis-sense mutation）： 碱基变化改变氨基酸序列； （致死突变、渗漏突变、中性突变） 无义突变（nonsense mutation）： 某个碱基变化导致终止密码子的出现，产生截 短的蛋白质；
1、按突变发生的原因（based on reason）
自发突变（spontaneous mutation）： 生物体在无人工干预的条件下，由于环境因 素或自身代谢物的影响、DNA复制过程的偶然错 误等而导致低频率突变。 诱发突变（induced mutation）： 通过人为的方法，利用某些物理、化学或生 物因素处理均匀而分散的微生物群体，突变以较 高的频率产生。
（2）抗药性突变型（resistant mutant） 指野生型菌株因发生基因突变而产生对某 种或某几种药物或致死物理因子的抗性的突变 类型。它们可在加有相应药物或用相应物理因 子处理的培养基上选出。 特点：直接从抗性平板上获得 正选择标记