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1、第七章细菌和病毒的遗传本章习题1 .解释以下名词：F-菌株、F+菌株、Hfr菌株、F因子、F”因子、烈性噬 菌体、温存性噬菌体、溶原性细菌、局部二倍体。F-菌株：未携带F因子的大肠杆菌菌株。F+菌株：包含一个游离状态F因子的大肠杆菌菌株。Hfr菌株：包含一个整合到大肠杆菌染色体组内的F因子的菌株。F因子：大肠杆菌中的一种附加体，把握大肠杆菌接合过程而使其成为供体 菌的一种致育因子。F”因子：整合在宿主细菌染色体上的F因子，在环出时不够准确而携带有 染色体一些基因的一种致育因子。烈性噬菌体：侵染宿主细胞后，进入裂解途径，破坏宿主细胞原有遗传物质， 合成大量的自身遗传物质和蛋白质并组装成子噬菌体，
2、最终使宿主裂解的一类噬 菌体。温存性噬菌体：侵染宿主细胞后，并不裂解宿主细胞，而是走溶原性生活周 期的一类噬菌体。溶原性细菌：含有温存噬菌体的遗传物质而又找不到噬菌体形态上可见的噬 菌体粒子的宿主细菌。局部二倍体：当F+和Hfr的细菌染色体进入F-后，在一个短时期内，F-细 胞中对某些位点来说总有一段二倍体的DNA状态的细菌。2 .为什么说细菌和病毒是争辩遗传学的好材料？答：与其他生物体相比，细菌和病毒能成为争辩遗传学的好材料，具有以下7 个方面的优越性：(1)世代周期短：每个世代以min或h计算，生殖速度快，大大缩短了试 验周期。(2)易于治理和进展化学分析个体小，生殖便利，可以大量节约人力
3、、物力和财力；且代谢旺盛，生殖又快，累积大量的代谢产物。17.大肠杆菌Hfr gal+lac+ （A）与 F-galTac-B）杂交，A 向 B 转移 gal+ 比拟早而且频率高，但是转移lac+迟而且效率低。菌株B的gal+重组体照旧是 F-o从菌株A可以分别出一个变体叫做菌株C,菌株C向B 雌lac+早而且频率 高，但不转移gal+。在CXB的杂交中，B菌株的lac+重组体一般是F+。问菌株 C的性质是什么？答：依据题意可推断，Hfr菌株A是高频同源重组菌株，F因子插入的位置 是位于gal+lac+之间，且gal+基因靠近于F因子转移的起点，lac+基因那么相反， 因此A向转移gal+比拟
4、早而且频率高，但是转移lac+迟而且效率低。由于细菌 染色体很长，一般简洁中断，很难转移完整的一个F因子，因此，菌株B的gal+重 组体仍为F-o从菌株A的变体菌株C,可推断为，由于lac+基因靠近F因子的另一端，F 因子环出时错误地包装了 lac+基因而未包裹gal+基因，因此，CXB的杂交中， B菌株的lac+重组体一般是F+o菌株C向B转移lac+早，而且频率高，但不转移 gal+o 18.在大肠杆菌中觉察了一个带有麦芽糖酶基因帽1）的F”因子。将 F” mal+引入F-ma”菌株。这样所产生的细胞多数能转移F” inal+到F-细胞中, 偶然有些细胞可以从mal-基因开头把整个细菌染色
5、体转移到F-中。这些细胞可分 为两类：（a）转移mal+很早，mal-很迟；（b）转移mal-很早,mal+很迟。画出F”因子与染色体相互作用的图，说明a型细胞最大的可能是如何 产生的，（b型细胞又是如何产生的。答：有些细胞可以从ma厂基因开头把整个细菌染色体转移到F-中，那么这些 细胞确定是Hfr类型，假定F”因子带有A、B、C、D四个区域，转移切口0） 发生在C和D之间，mal+基因位于A与B之间，那么型细胞产生最大的可能 是：F mal+整合在细胞染色体上，位置恰好相邻于nial-基因，而mal+基因紧挨 着转移切？位点血mal-基因那么相反,-具体见以下列图。Hfr接合转，（b型细胞产
6、生最大的可能是：F” mal+先与细胞染色体上的ma厂基因发生同源重组，产生F” mal-因子，该因子再与主染色体发生整合，位置同3), 具体过程见以下列图。(3)便于争辩基因的突变细菌和病毒均属于单倍体，全部突变都能马上表现出来，不存在显性掩盖隐性的问题。(4)便于争辩基因的作用通过根本培育基和选择培育基的影印培育，很 简洁筛选出养分缺陷型，利于生化争辩。(5)便于基因重组的争辩通过细菌的转化、转导和接合作用，在一支试管 中可以产生遗传性状不一样的后代。(6)便于用于争辩基因构造、功能及调控机制的材料细菌和病毒的遗传 物质简洁，基因定位和构造分析等易于进展且可用生理生化方法进展基因的表达 和
7、调控分析。(7)便于进展遗传操作细菌质粒和病毒作为载体，已成为高等生物的分 子遗传学争辩和生物工程的重要工具。3 .试比拟大肠杆菌和玉米的染色体组。答：大肠杆菌属于原核生物、而玉米是真核生物，二者基因组存在很大的区 分：.基因组大小不同：大肠杆菌DNA以单个染色体的形式存在，长约1100 U m,分子量约为2. 6X109；玉米以10对染色体存在5=10),基因组格外浩大。.染色体组成不同：大肠杆菌DNA不与组蛋白结合，也不形成核小体构造， 是一个封闭的大环构造；而玉米DNA与组蛋白结合，形成典型的核小体构造，呈 直线排列，并多级折叠成光学显微镜下可见的染色体构造。.大肠杆菌的基因发生突变，在
8、当代个体中即可表现出来，而在玉米中基 因组中那么存在基因的显隐性关系。4 4). DNA合成时期不同：大肠杆菌DNA在整个细胞生长过程中都可进展，而 玉米DNA只在细胞周期的S期合成。.复制起点不同：大肠杆菌只有一个复制起点，在而玉米存在多个复制起 点。.DNA组成不同：大肠杆菌中一般由单一序列组成，且基因的排列方式格 外紧凑，存在重叠基因现象；而玉米中那么存在大量的重复序列，很多基因以基因 家族方式存在。4.对两个基因的噬菌体杂交所测定的重组频率如下:a_b+ X a+b_3. 0%a-c+ X a+c-2. 0%b-c+Xb+c-1. 5%试问：（1） a、b、c3个突变在连锁图上的次序如
9、何？为什么它们之间的距离不 是累加的？（2）假定三因子杂交，ab+cXa+bc+,你预期哪种类型的重组体频率最低？（3）计算从所假定的三因子杂交中消灭的各种重组类型的频率。答：.a、b、c3个突变在连锁图上的次序为右图，由于噬菌体的DNA是环状构 造，而不是线状排列，因此它们之间的距离不是累加的。.依据的三个基因间的连锁距离可知，基因间重组率较低的是ac和be, 因此ab+c+和a+bc两种类型的重组体频率最低。（3） .依据 的重组率可知：c基因在中间：1 e间单交换产生acb和a+ c+b+的频率共为1.5%；c间单交换产生a+cb+和a c+b的频率共为2. 0%；双交换a c+b+和a
10、+cb的频率共为0. 03%。5 .噬菌体三基因杂交产生以下种类和数目的后代：+235pqr270pq+62p+7+q+40p+r48+qr4+r60共：726试问：（1）这一杂交中亲本噬菌体的基因型是什么？（2）基因次序如何？（3）基因之间的图距如何？答：（1这一杂交中亲本基因型是+和pqr；（2）依据杂交后代中双交换类型和亲本基因型，便可推断出基因次序为:qpr 或 rpq；（3）基因之间的图距：类型基因型数目1比例（）重组率（%）亲本类型+235505pqr270单交换型Ipq+6212216.8vJ+r60V单交换型IIp+r481 8812. 1Vn+q+40 _双交换型P+7I-1
11、 51 Jv+qr41共:172618.313.629pr之间的遗传距离为18.3遗传单位；pq之间的遗传距离为13.6遗传单位;由于有双交换的存在，qr之间的遗传距离为：28.9 + 2义1.5二31.9遗传单位。6 .试比拟转化、接合、转导、性导在细菌遗传物质传递上的异同。答：这四种现象的一样之处是：都是细菌的遗传物质DNA在不同的细菌细胞 之间传递，从而使受体细胞遗传物质发生重组。不同之处是：转化是暴露的DNA直接与处于感受态的细胞之间的互作，进入 受体细胞，发生重组；接合是由于F因子的整合产生Hfr菌株，在F因子进展转 移时，供体菌遗传物质也被带入受体菌，实现重组；性导是Hfr菌株中F
12、因子的 错误环出，产生了携带有供体菌遗传物质的F”因子，接合时随F”因子的转移 而使供体菌遗传物质导入到受体菌中；转导是细菌的一段染色体被错误地包装在 噬菌体的蛋白质外壳内，并通过感染而转移到另一个受体菌内。7 . 7.假定你证明对过去一个从未描述过的细菌种有遗传重组，如使ab+ 菌株与a+b菌株混合培育，形成a+b+、ab的重组类型，试说明将承受哪种方式 来确定这种重组是转化、转导还是接合的结果。答：参照戴维斯的U型管试验，将两菌株放入培育，后代中觉察如无重组类 型，那么该遗传重组类型为接合产生的；后代中如有重组类型，可能是转化或转导 产生的；可进一步试验，在U型管中参加DNA酶，检测后代有
13、无重组，如无重组 那么为该类型为转化产生的，如有那么是转导产生的。8 .在接合试验中，Hfr菌株应带有一个敏感的位点（如azis或strs）,这 样，在发生接合后可用选择培育基消退Hfr供体。试问这个位点距离Hfr染色体 的转移起点0）应当远还是近，为什么？答：这个位点距离Hfr染色体的转移起点（0）应当是远。由于如这个敏感位点距转移起点（0）近状况下，Hfr菌株的基因从原点处 开头进入受体菌，使得敏感位点较早地重组进受体菌中，在中断杂交后，除去 Hfr菌株的同时也除去了重组有敏感位点的重组个体，这样就无法检测敏感位点 之后的基因重组距离了。9 .供体菌株为 Hfr arg- leu+ azi
14、S strS,受体菌株 F- arg+ leu- aziR strSo 为检出和收集重组体F- arg+ leu+ aziR,应用以下哪一种培育基可以完成这一 任务，为什么其它的培育基不行以？.根本培育基加链霉素，.根本培育基加 叠氮化钠和亮氨酸，.根本培育基加叠氮化钠，.选择培育基中不加精氨酸 和亮氨酸，加链霉素，.根本培育基加链霉素和叠氮化钠。答：3号培育基适宜，由于：1号培育基，全部菌株均为链霉素敏感，在该 培育基中将抑制全部的菌株；2号培育基，无法区分重组体和受体菌；3号培育 基，加叠氮化钠可以抑制供体菌的生长，同时又不加亮氨酸，受体菌也无法生长；4 号培育基中，加链霉素将抑制全部菌株
15、；5号培育基，加链霉素也将将抑制全部菌。10 .大肠杆菌3个Hfr菌株利用中断交配技术，分别与养分缺陷型F-菌株交配，获得下表结果:供体位点进入时间(min)HfrP4XHfrKL98HfrRa-2gal +116770thr+945087xyl+73 I298lac+258I79 Ihis+389443 Iilu+77334arg+621819试利用上述资料建立一个大肠杆菌染色体图，包括以min表示的图距。并标 出各Hfr菌株F因子的插入位点及转移方向。答：依据上表结果可知各基因位点在不同菌株中的排列挨次：菌株供体位点JHfrP4Xlac+gal+his+arg+xyl+ilu+thr+Hf
16、rKL98arg+xyl +ilu+thr+lac+gal+his+HfrRa-2ilu+xyl+arg+his+gal+lac+thr+11 .利用大肠杆菌菌株杂交，一个是a+b+c-d+,另一个是a-b-c+d-o从重 组体中选择b+c+基因，而不选a及d的等位基因，当检查b+c+时，大局部都是 a-d-o试问：.哪一个菌株是供体？.从这个试验可以得到什么结论？答：(1) 一般重组类型占比例比亲本类型少，当检查b+c+时，大局部都是 a_d_,因此a-b-c+d-基因型为受体菌。(2)本试验说明白F因子插入位点位于b c之前，而离ad较远。12 .假设把一个大肠杆菌放在含入的培育基上它并不
17、裂解，你是否认为这 个大肠杆菌是溶原性的?答：这个原始大肠杆菌是溶原性的。由于：当溶原性的大肠杆菌放入含入噬菌体的培育基中时，由于大肠杆菌本 身存在抗超数感染性质，因此不裂解；另外入噬菌体是温存性噬菌体，侵染大肠 杆菌之后，进入溶原状态，并不马上走裂解途径。13 . Hfr met+ thi+ pur+XF- met- thi- pur-杂交。中断杂交试验说明， met+最终进入受体。所以只在含thi和pur的培育基上选择met+接合后重组体。 检验这些接合后体存在的thi+和pur+,觉察各基因型个体数如下：met+ thi+ pur+ 280met+ thi+ pur-0met+ thi-
18、 pur+ 6met+ thi- pur-52试问：(1)选择培育基中为什么不考虑met?(2)基因次序是什么？(3)重组单位的图距有多大？(4)这里为什么不消灭基因型met+ thi+ pur-的个体？答：(1由于met+最终进入受体，易于检测出。(2)基因次序是 thi+ pur+ met+o(3)重组单位的图距是：(4)在三个位点间发生双交换才有可能发生met+ thi+ pur-的个体， 由于中断杂交的时间短或者所筛选的群体小，未能觉察该个体。14 .大肠杆菌中3个位点ara leu和ilvH是在l/2min的图距内，为了确 定三者之间的正确挨次及图距，用转导噬菌体P1侵染原养型菌株
19、ara+leu+ilvH+,然后使裂解物侵染养分缺陷型菌株ara-leu-ilvH-,对每个有 选择标记基因进展试验，确定其未选择标记基因的频率，获下表结果：试验选择的标记基因未选择的标记基因1ara+60%leu+ l%ilvH+2ilvH+5%ara+ 0%leu+3ara+ilvH+0%leu+依据上表3个试验结果，试说明：门三个基因间的连锁挨次如何？ （2）这个转导片段的大小。答：.三个基因间的连锁挨次：由试验1可知，ara基因距leu基因近， 而距ilvH基因远；由试验2可知，ilvH基因距ara基因近，而距leu基因远； 由试验3进一步验证，ilvH基因与ara基因间，无leu基因
20、。因此三个基因的 连锁挨次为：（2）.这个转导片段的大小：ilvH基因与ara基因间的并发转导中有广5%, 与leu基因间未发生过转导，因此，这个转导片段的大小是从ilvH位点到ara 和leu位点之间。15.肺炎双球菌中基因型为strS mtl - （mtl +为发酵甘露醇（mannitol） 的基因，mtl -不能发酵甘露醇的细菌在一个试验中由具有strRmtl +的DNA 进展转化，在另一个试验中由具有strRmtl -的以及具有strSmtl+的两种DNA 混合物进展转化，其结果如下：供体DNA转化产生的基因型的百分数strRmtl-strSmtl+strRmtl +strRmtl-4
21、. 30. 400. 17StrR mtl- + strSmtl-2.80. 850. 0066试问：（1）上表中第一横行所列结果说明白什么？为什么？（2）上表中其次横行所列结果说明白什么？为什么？答:.strRmtl+的比例很小,说明这两个位点的相距较远。由于,DNA转化只能以小片段的形式进入受体，距离远的两个基因同时位于同一个片段的时机 小，并发转化的时机也小。(2).两基因位于不同的片段上，并发转化的概率是两个位点单个转化的概率 的乘积，因此产生strRmtl+基因型的个体更少，且明显少于共存于同一染色体 上的两个位点的共转化。16.在普遍性转导中，供体大肠杆菌细胞的基因型是官pC+py
22、rF-trpA-,受 体细胞的基因型是trpC-pyrF+trpA+o由Pl噬菌体媒介转导，对trpC+进展选择， 用选择的细胞进一步检查其它基因的转导状况，得到以下的结果：基因型后代数目1trpC+ pyrF- trpA-274trpC+ pyrF+ trpA-279trpC+ pyrF- trpA+2trpC+ pyrF+ trpA+46I试问：(1)这3个基因的次序是什么？(2) TrpC和pyrF以及trpC和仃pA的合转导频率是多少？(3)假定P1染色体长为10mm,这些基因之间的物理距离是多少？答：.这3个基因的次序：由上表可知，后代数目最少的基因型为trpC+ pyrF- trpA+,由于三个基因 位点中，只有发生了双交换的频率是最少的，可以推断基因挨次为：trpC trpA pyrF；(2). TrpC和pyrF以及trpC和trpA的合转导频率：TrpC和pyrF的合转导频率是：trpC和trpA的合转导频率是：.假定P1染色体长为10mm,这些基因之间的物理距离：TrpC和pyrF的物理距离是：trpC和trpA的物理距离是：