微生物遗传育种学复习材料

微生物遗传育种学复习材料

考试题型：

判断题（10个共10分）名词解释（5个共15分）

简答题（前4题5分/个5题10分共30分）论述题（3个共45分）

A卷

一、名词解释

1、营养缺陷型：某些菌株发生基因突变（自然突变或人工诱变）后，代谢过程缺陷而不能合成某种与合成初级代谢物有关的基因产物的缺陷型叫做营养缺陷型，他们必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖。

2、准性生殖：通过细胞之间的直接接触，异核体、杂合二倍体、体细胞交换或单元化过程，在有丝分裂过程中发生低频率的染色体重组。

or准性生殖是指异核体（单个生物个体中含有两种或两种以上基因型）细胞中两个遗传物质不同的细胞核可以结合成杂合二倍体的细胞核。这种杂合二倍体的细胞核在有丝分裂过程中可以发生染色体单倍体化,最后形成遗传物质重组的单倍体的过程。也就是不经过减数分裂就能导致基因重组的生殖过程。

3、诱变育种：采用物理和化学等因素对出发菌株进行诱变处理，然后运用合理的筛选程序及适当的筛选方法把符合要求的优良变异菌株筛选出来的一种育种技术

4、限制性内切酶：即核酸限制性内切酶，是一类能够识别双链DNA分子中某种特定的核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的核苷酸限制性内切酶，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用的一种限制酶。

5、转座子：是一类在细菌的染色体,质粒或噬菌体之间自行移动的遗传成分,是基因组中一段特异的具有转位特性的独立的DNA序列.转座子是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。

二、简答题

1、描述三大遗传方式的差异（转化、转导、接合）。

答:转化是指受体细胞从环境中吸收游离的DNA片段，并从中获得基因的过程。这是一种水平方向的单向基因重组过程，根据感受态建立的方式不同可分为自然转化和人工转化。

接合作用是指通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程。

率）→挑取单菌落传种斜面→摇瓶初筛→挑出高产斜面→留种保藏菌种（埋置沙土管、冷冻管或制备固体孢子）→传种斜面（或直接用固体孢子）→摇瓶复筛→对照挑出高产菌株作稳定性试验和菌种特性考察→放大试验罐，中试考察→大型投产实验。（工艺学p38）

3、简述几种主要的菌种保存方式及其主要优缺点。

答：（1）斜面冰箱保藏是一种短期、过渡的保藏方法，用新鲜斜面接种后，置最适条件下培养到菌体或孢子生长丰满后，放在4℃冰箱保存。一般保存期为三个月到六个月。

（2）沙土管保藏法：国内常采用的一种方法。适用于产孢子或芽孢的微生物。制备方法是：首先，将沙与土洗净烘干过筛后，按沙与土的比例为（1—2）：1混合均匀，分装与小试管中，装料高度约为1cm左右，121℃间歇灭菌三次，灭菌试验合格后烘干备用。一般沙用80目过筛，土用80-100目过筛。其次，将斜面孢子制成孢子悬浮液接入沙土管中或将斜面孢子刮下直接与沙土混合，置干燥器中用真空泵抽干，放在冰箱内保存。一般保存期为一年左右。

（3）菌丝速冻法：对于不产生孢子或芽孢的微生物，一般不能用沙土管保藏。为了方便可以采用甘油菌丝速冻法。由于该法的保藏温度为-20℃，为了避免微生物受损伤致死，需要甘油作为保护剂。甘油的最终浓度为25%。具体操作如下：①配置浓度为50%的甘油溶液，121℃灭菌后备用；②制备菌悬液，一般菌悬液的浓度为108-1010个/mL③将菌悬液和甘油溶液以等体积混合均匀后，置-20℃保藏。

（4）石蜡油封存法：在培养成熟的菌种斜面上,倒入一层灭过菌的石蜡油，用量高出斜面1cm，然后保存在冰箱中，此法可适用于不能利用石蜡油作碳源的细菌等微生物的保存，保存期为一年左右。

（5）真空冷冻干燥保藏法：原理是在较低的温度下（-18℃），快速的将细胞冻结，并且保持细胞完整，然后在真空中使水分升华。在这样的环境中，微生物的生长和代谢都暂时停止，不易发生变异。因此菌种可以保存很长时间，一般五年左右。这种保藏方法虽然需要一定的设备，要求亦比较严格，但由于该方法保藏效果好，对各种微生物都适用。所以国内外都已较普遍的应用。

（6）液氨超低温保藏法：是适用范围最广的微生物保藏法，尤其是一些不产孢子的菌丝体，用其他保藏方法不理想，可用液氨保藏法，其保存期最长。

4、简述色氨酸衰减子的原理。

答：前导序列可翻译出一段14个氨基酸的短肽，在该短肽的第10,11位置上是两个色氨酸密码子；两个密码子之后是一段mRNA序列，该序列可分为四个区段，区段间可互补配对，形成不同的二级结构。

原核生物为边转录边翻译，前导序列中核糖体位置决定形成哪种二级结构，从而决定弱化子是否可形成终止信号。

①当有色氨酸时，完整翻译短肽，核糖体停留在终止密码子处，邻近区段2位置。阻碍了2,3配对使3, 4区段配对，形成发夹结构终止子RNA酶在弱化子处终止，不能向前移动。

②如缺乏色氨酸，核糖体到达色氨酸密码子时，由于没有色氨酰tRNA的供应，停留在该密码子位置，位于区段1 使区段2与区段3配对，区段4无对应序列配对呈单链状态RNA聚合酶通过弱化子，继续向前移动，转录出完整的多顺反子序列。

5、图

找出有性繁殖和无性繁殖部分，无，孢子-菌丝-孢子，有，质配和核配，

核配后减数分裂部分，一个子囊-8个子囊-子囊释放出单个的子囊孢子-菌丝-

概念，什么叫子囊，盘状的叫子囊盘里着生子囊，子囊里面着生子囊孢子

形成子囊孢子是有性繁殖的特征，形成分生孢子是无性繁殖的特征。

对关键部分进行描述。先4个后8个，有丝分裂和减数分裂。

查，子囊菌的有性无性繁殖。

三、论述题

1、如何使用影印平板分离法筛选谷氨酸营养缺陷型突变菌株？

答：营养缺陷型是指某些菌株发生基因突变（自然突变或人工诱变）后，丧失合成某种生长因子的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖的突变型菌株。

影印平板培养法，是一种能达到在一系列培养皿的相同位置上出现相同遗传型菌落的接种培养方法。

影印平板法筛选的步骤：首先将诱变处理后的菌种稀释液涂布在完全培养基CM表面上，经培养后长出菌落（野生型和突变型都能生长），然后用一小块直径比平皿稍小的圆柱形木块复盖于灭过菌的丝绒布上作为“印章”，即接种工具，将长出菌落的平皿倒转过来，在丝绒上轻轻按一下，转接到MM基本培养基平板上，经培养后，比较这两个平皿长出的菌落。如果发现前一平扳上某一部位长有菌落，而在MM培养基上的相应部位却没有，就说明这是一个营养缺陷型菌落。在没长出菌落的培养基中加入谷氨酸生长因子，如果之前对应没长出菌落的位置长出菌落则说明此为谷氨酸营养缺陷型突变体。此时就在CM培养基中挑取相应单菌落，分离筛选完成。

2、以大肠杆菌为例，根据葡萄糖浓度变化，分析如何利用乳糖操纵子和环磷酸腺苷调节机制控制相关基因的表达机制。

答:㈠乳糖操纵子是一个在大肠杆菌及其他肠道菌科细菌内负责乳糖的运输及代谢的操纵子。它包含了三个相连的结构基因、启动子、终止子及操纵基因。乳糖操纵子受多种因素所调控，包括葡萄糖及乳糖的含量。有什么调节基因，启动子序列和操纵子序列

乳糖操纵子的基因结构：长约5000个碱基对，有3个结构基因，分别为lacZ、lacY、lacA，可编码3种酶。三个结构基因的功能是：

㈡环磷酸腺苷：3ˊ,5ˊ-环腺苷酸，细胞内的第二信使，由于某些激素或其它分子信号刺激激活腺苷酸环化酶催化ATP环化形成的。其信号的继续传递依赖于蛋白激酶A 。在乳糖操作子的上游还有一个代谢基因的结合位点

①在含有葡萄糖和乳糖的培养基生长时，优先利用葡萄糖，只有当葡萄糖耗尽后，经过一段停滞期，才开始利用乳糖，因CAP与cAMP形成复合物结合在启动基因上，促进转录进行。

②当有葡萄糖没有乳糖时，cAMP浓度降低，CAP不能被活化，cAMP与CAP结合受阻，因此乳糖操纵子表达下降。

③如果只有甘油或乳糖等不进行糖酵解途径的碳源，cAMP的浓度会很高，cAMP与CAP结合，这时CAP结合在乳糖启动序列附近的CAP位点，可刺激RNA转录活性，使之提高50倍，使得细菌利用乳糖作为能量来源。