微生物遗传
绪论
独立分离定律：在生物体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
自由组合定律：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成队的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
基因是在染色体上呈线性排列的遗传单位，它不仅是决定性状的功能单位，也是一个突变单位和交换单位。
连锁和交换定律：遗传过程中，染色体可以自由组合，而排在一条染色体上的基因是不能自由组合的，即为“连锁”；同源染色体的断离与重新结合，能够产生了基因的“互相交换”。
现代基因概念
DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA序列（除部分病毒RNA）, 即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核苷酸序列，还包括为保证转录所必需的调控序列。
基因组：携带生物体全部遗传信息的核酸量。
从分子水平来说，基因有3个基本特性:
（1）基因可自体复制
（2）基因决定性状
（3）基因突变
基因的功能类别
（1）蛋白质基因：其最终产物为蛋白质
（2）结构基因（structure gene）：编码酶和结构蛋白的基因。结构基因的突变可导致特定蛋白质（或酶）一级结构的改变或影响蛋白质（或酶）量
的改变。
（3）调节基因（regulator gene）：指某些可调节控制结构基因表达的基因。
调控基因的突变可以影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质（或酶）量的改变
（4）RNA基因：其最终产物是tRNA和rRNA
（3）不转录的基因：不产生任何产物，对基因表达起调节控制作用
启动基因（启动子，启动区）：转录时RNA多聚酶与DNA结合的部位。
操纵基因：位于结构基因（一个或多个）的前端，与阻遏蛋白或激活蛋白结合，控制结构基因活动的DNA区段。是操纵结构基因的基因。
基因的几种特殊形式
（1）重复基因：
指在基因组中有多份拷贝的基因，往往是生命活动中最基本、最重要的基因。（2）重叠基因：
指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列为两个或两个以上基因的组成部分。
（3）断裂基因
指基因的编码序列在DNA分子上是不连续排列的，而是被不编码的序列所隔开。编码的序列称为外显子，对应于mRNA序列的区域，是一个基因表达为多肽链
的部分。不编码的间隔序列称为内含子，内含子只转录，在前mRNA（pre—mRNA）时被剪切掉。大多数真核生物的基因为不连续基因（interrupted或discontinuous gene）或断裂基因（split gene）。
（4）跳跃基因(jumping gene)
指可在DNA分子间进行转移的DNA片段。也称为转座遗传因子（transposable genetic element），转座元件或转座基因（transposable element，TE），可动基因(mobile gene)。
（5）假基因
即与正常功能基因顺序基本相同却不具有控制蛋白质合成的功能的基因。在真核生物中是很普遍存在，形成的主要原因是碱基对缺失或插入以致不能正常编码。细菌概述
(1). 细菌的细胞：细菌是原核生物（prokaryotes)，无细胞核，不进行减数和有丝分裂，而是简单地复制和一分为二。
(2). 细菌的染色体：细菌为单倍体，其染色体为环形双链DNA分子，不形成核小体结构。
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；
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；
古生菌的基因组在结构上类似于细菌。但是信息传递系统(复制、转录和翻译)则与细菌不同而类似于真核生物。
操纵子（operon）：
功能相关的几个基因前后相连，再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。
2、真核微生物（啤酒酵母）的基因组
1）典型的真核染色体结构；
2）没有明显的操纵子结构；
啤酒酵母基因组大小为13.5×106bp，分布在16条染色体中。
3）有间隔区（即非编码区）和内含子序列；
4）重复序列多；
质粒（plasmid）：
一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。
转座因子（transposable element）：
位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列，广泛分布于原核和真核细胞中。
质粒和转座因子是细胞中除染色体以外的另外二类遗传因子
质粒的分子结构
通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒；质粒分子的大小范围从1kb左右到1000kb；（细菌质粒多在10kb以内）
质粒的检测
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；
对于实验室常用菌，可用质粒所带的某些特点，
质粒的主要类型
致育因子（Fertility factor，F因子）
抗性因子（Resistance factor，R因子）
产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）
毒性质粒（virulence plasmid）
代谢质粒（Metabolic plasmid）
隐秘质粒（cryptic plasmid）
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。
（conjugation）时具体介绍
2、抗性因子（Resistance factor，R因子）
包括抗药性和抗重金属二大类，简称R质粒。
抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。
3、产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）
细菌素结构基因、涉及细菌素运输及发挥作用（processing）的蛋白质的基因、赋予宿主对该细菌素具有“免疫力”的相关产物的基因一般都位于质粒或转座子上，因此，细菌素可以杀死同种但不携带该质粒的菌株。
4、毒性质粒（virulence plasmid）
许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的，这些质粒具有编码毒素的基因，其产物对宿主（动物、植物）造成伤害。
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。
6、隐秘质粒（cryptic plasmid）
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。
质粒的主要类型
高拷贝数(high copy number)质粒松弛型质粒(relaxed plasmid
（每个宿主细胞中可以有10-100个拷贝）
低拷贝数(low copy number)质粒严谨型质粒(stringent plasmid)
（每个宿主细胞中可以有1-4个拷贝）
窄宿主范围质粒(narrow host range plasmid)只能在一种特定的宿主细胞中复制
广宿主范围质粒(broad host range plasmid)（可以在许多种细菌中复制）
质粒的不亲和性
在同一个大肠杆菌细胞，一般不能同时含有两种不同的。也称为质粒的不相容性。是指在没有选择压力的情况下，两种亲源关系密切的不同质粒，不能够在同一个寄主细胞系中稳定地共存的现象。质粒的不亲合性分子基础，主要是由于它们在复制功能之间的相互干扰造成的
转座子的定义
能将自身插入基因组新位置的DNA序列。
转座子的转座特点
（1）基因组内移动；
（2）不依赖于供体与受体间的序列关系；
（3）一般仅移动转座子序列本身。
转座子的分类
简单转座子（插入序列）Simple transposon （insertion sequence）作为一个整体进行转座
复合转座子(Composite transposon)
插入序列的结构特征
（1）含短的末端反向重复序列;
（2）含编码转座酶的基因;
（3）靶位点存在5-9 bp 的短正向重复序列。
复合转座子的结构特征
(1)中间区域含编码转座酶以外的标记基因；
(2)两端具有插入序列；
(3)两末端是反向重复序列；
(4)靶位点存在短正向重复序列。
复合转座子的转座特点
可以作为一个整体进行转座；
含有的一个或两个IS元件也可
进行单独转座。
转座机制
所有转座子的共同机制：
在靶DNA上造成交错切口，转座子与突出的末端相连，填补缺口。
转座类型
据转座子的移动机制，可分为：
复制型转座（replicative transposition）
非复制型转座（nonreplicative transposition）
保守型转座（conservative transposition）
转座引起的遗传学效应
（1）引起插入突变
（2）产生新的基因
（3）引起生物进化
（4）引起染色体畸变
注：转座引起DNA重排（Rearrangement)
?转座子多个拷贝之间的同源重组引起宿主DNA的重排；
?转座子重复序列间的同源重组导致精确或不精确切除
营养缺陷型（auco troph）：因丧失合成某些生活必需物质的能力，不能在基本培养基上生长的，突变型菌株。营养缺陷型auxotroph 指微生物等不能在无机盐类和碳源组成的合成培养基中增殖，必须补充一种或一种以上的营养物质才能生长。
营养缺陷型菌株
从自然界分离到的微生物在其发生突变前的原始菌株，成为野生型菌株。营养缺陷性菌株是野生型菌株经过人工诱变或自发突变失去合成某种成长因子的能力，只能在完成培养基或补充了相应的生长因子的基本培养基中才能正常生长的变异菌株。
获得
营养缺陷型是一种生化突变株，它的出现是由基因突变引起的。遗传信息的载体是一系列为酶蛋白编码的核酸系列，如果核酸系列中某碱基发生突变，由该基因所控制的酶合成受阻，该菌株也因此不能合成某种营养因子，使正常代谢失去平衡。
营养缺陷型菌株的筛选一般包括诱发突变、后培养、淘汰野生型、检出缺陷型和鉴别缺陷型、生产能力测试等主要步骤。
在筛选营养缺陷型突变株的工作中，常用三种培养基：一是基本培养基，它是仅能满足微生物野生型菌株生长要求的培养基。第二种是完全培养基，它是能满足某微生物所有营养缺陷型菌株营养要求的天然或半合成培养基。第三种是补充培养基，凡是只能满足某种营养缺陷型生长需要的合成培养基么就称为补充培养基。
1.用于诱发营养缺陷型的诱变剂有亚硝基胍,紫外线,亚硝酸等,其中亚硝基胍的诱发突变率极高,一般可达10%以上,另外,随着诱变剂量的提高突变频率也追加.
2.在诱变之后存活的菌体中,存活的营养缺陷型菌株的数量很少,而野生型细胞却大量存在,所以常采用抗生素法和菌丝过滤法来筛选营养缺陷型菌株.
3.经过第二步,野生型的细胞和营养缺陷型细胞数量比例发生很大变化,但是终究
还是混合体,要设法把缺陷型菌株从群体分离检出,可用点植对照法,影印法,夹层法,限量补充培养法来分离.
4.缺陷型菌株的鉴定,实际是测定营养缺陷型菌株所需的生长因子种类.鉴定的方法可分为两大类:一种方法是在一个平皿中加入一种营养物质以测定多株缺陷型菌株(10-50)对该生长因子的需求情况.第二种方法是在同一个平皿上测定一种缺陷型菌株对许多生长因子的需求情况,成为生长谱法.
应用
在理论研究中，营养缺陷型不仅被广泛应用于阐明微生物代谢途径上，而且在遗传学的研究中具有特殊的地位。在转化、转导、原生质体融合、质粒和转座因子等遗传学研究中，营养缺陷型是常用的标菌种。此外，营养缺陷型菌株还是研究基因的结构与功能常用的材料。在生产实践中，营养缺陷型可以用来切断代谢途径，以积累中间代谢产物；也可以阻断某一分支代谢途径，从而积累具有共同前体的另一分支代谢产物；营养缺陷型还能解除代谢的反馈调节机制，以积累合成代谢中某一末端产物或者中间产物；也可将营养缺陷型菌株作为生产菌株杂交、重组育种的遗传标记。营养缺陷型菌株广泛应用于核苷酸及氨基酸等产品的生产。
1、阻断代谢途径，积累中间代谢产物
2、阻断分支代谢，改变代谢方向，积累另一终端代谢产物
3、解除反馈抑制，积累代谢产物
4、利用渗漏缺陷型进行代谢调控育种
微生物的遗传与变异
微生物的遗传与变异 遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。 遗传性：指世代间子代和亲代相似的现象； 变异性：是子代与子代之间及子代与亲代之间的差异。遗传性保证了种的存在和延续；而变异性则推动了种的进化和发展。 遗传型（基因型）：某一生物个体所含有全部遗传因子即基因的总和。它是一种内在潜力，只有在适当的环境条件下，通过自身的发代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。 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，是遗传型在合适环境下的具体体现。 变异：指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。 饰变：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。如粘质沙雷氏菌，在25℃培养时，可产生深红色的灵杆菌素，这是一种饰变，但当在37℃培养时，则不产生色素，再在25℃下培养时，又恢复产生色素的能力。 微生物在遗传学中的地位： ?个体微小，结构简单； ?营养体一般都是单倍体； ?易培养； ?繁殖快； ?易于累积不同的中间代谢物； ?菌落形态可见性与多样性； ?环境条件对微生物群体中每个个体的直接性与一致性； ?易于形成营养缺陷型； ?存在多种处于进化过程中的原始有性生殖过程。 对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物学和生物工程学的发展，而且还为育种工作提提供了丰富的理论基础，促使育种工作向着不自觉到自觉，从低效到高效，从随机到定向，从近缘杂交到远缘杂交等方向发展。 第一节遗传变异的物质基础 遗传变异有无物质基础以及何种物质可承担遗传变异功能的问题，是生物学中的一个重大理论问题。对此有着不同的猜测。直到1944年后，利用微生物这一实验对象进行了三个著名的实验，才以确凿的事实证实了核酸尤其是DNA才是遗传变异的真正物质基础。 一、证明核酸是遗传物质的三个经典实验 （一）转化实验 ?发现者：英国人Griffith于1928年首次发现这一现象。 ?研究对象：肺炎链球菌S型和R型 ?过程：
微生物遗传
第8章微生物遗传 查看答案 习题 填空题 1．______是第一个发现转化现象的。并将引起转化的遗传物质称为_______。 2．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。 3．Alfred D.Hershey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______。 4．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。 5．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______。6．近年来对微生物基因组序列的测定表明，能进行独立生活的最小基因组是一种______，只含473个基因。 7．大肠杆菌基因组为______的DNA分子，在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体形式存在于细胞中，该小体被称为______。 8．大肠杆菌基因组的主要特点是：遗传信息的______，功能相关的结构基因组成______，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。 9．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______。 10．詹氏甲烷球菌全基因组序列分析结果完全证实了1977年由______等人提出的______。 因此有人称之为“里程碑”的研究成果。 11．詹氏甲烷球菌只有40％左右的基因与其他二界生物有同源性，其中有的类似于______，有的则类似于______，有的就是两者融合。 12．质粒通常以共价闭合环状的超螺旋双链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。 13．______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，大肠菌素是一种细菌蛋白，只杀死近缘且不含______质粒的菌株，而宿主不受其产生的细菌素的影响。 14．用一定浓度的吖啶橙染料或其他能干扰质粒复制而对染色体复制影响较小的理化因子处理细胞，可_______ 。 15．原核生物中的转座因子有3种类型：_______、_______和_______。 16．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。 17．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，需采用_______的方法进行分离。18．两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。 19．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。 20．根据感受态建立方式，可以分为_______转化和_______转化，前者感受态的出现是细胞一定生长阶段的生理特性；后者则是通过人为诱导的方法，使细胞具有摄取DNA的能力，或人为地将DNA导人细胞内。 21．大多数酵母菌株含有一种称之为_______的质粒，它们是封闭环状的双链DNA分子，周长约6Kb，以高拷贝数存在于酵母细胞中，每个单倍体基因组含60-100个拷贝，约占酵母细胞总DNA的30％。 22．线粒体的核糖体在大小上类似于原核生物的核糖体，线粒体与细菌之间的近缘关系，支
微生物遗传学习题及答案(第二章)
遗传的物质基础 1、解词 多组分基因组（segmented genome）：在一些RNA病毒中，RNA分子的容量有限，如果要增加遗传信息量，则需将病毒的基因组分段保存在2个或多个RNA片段中，以在病毒粒子中形成2个或多个RNA分子，此类病毒中的这些遗传物质称为多组分基因组。 多分体：在不同病毒粒子中含有不同的RNA片段，只有几种含有基因组中不同RNA 片段的病毒粒子同时存在时才能表现有效的侵染，在某些植物RNA病毒中存在这种多分体现象。 类病毒：一种小分子单链环状RNA分子，无蛋白质外壳保护，结构和化学组成比普通病毒简单，不需要辅助病毒便可侵入敏感的宿主细胞内进行自我复制，并使宿主致病或死亡。 朊病毒（Protein infection,Prion）：一类侵染动物并在寄主细胞内复制的小分子无免疫性的疏水蛋白质，这类蛋白质能与寄主脑组织中的核酸相互作用，使脑组织海绵状损伤，引起动物的亚急性海绵样脑病。 重叠基因：具有部分公用核苷酸序列的基因，即同一段DNA携带了两种或两种以上不同蛋白质的编码信息。重叠的部分可在调控区或结构基因区，常见于病毒和噬菌体基因组中。 串珠结构：60bp的间隔线状DNA双链作为连接丝，将许多核小体串联起来并盘绕形成的染色质纤维细丝，呈念珠状，即为染色质的串珠结构。 核小体（nucleosome）：由H2A、H2B、H3、H4四种组蛋白各以两个分子组成的八聚体核心和一分子组蛋白H1以及大约200bp的DNA缠绕而组成，直径一般为10nm。2、问题 Ⅰ、简述病毒、原核生物和真核生物遗传物质的特点。 病毒：核酸类型有DNA和RNA之分；核酸分子有单链和双链之分；空间结构有开放型和闭合型之分；基因组有多组份型和单组份型；有多分体现象；能够指导蛋白质合成；能够产生可遗传变异。 原核生物：原核微生物遗传物质分子量较病毒大而比真核微生物小，DNA与微量的组蛋白相结合，形成超螺旋脚手架结构；某些细菌只有一条环状双链DNA，某些拥有两个环状DNA，有些则一条环状、一条线状DNA；能够指导蛋白质合成；能够产生可遗传变异；一般情况下，一个细菌细胞只有一套基因组，其DNA含量在细胞间期十分稳定；能够自我复制，使亲子代之间保持连续性；基因组在DNA上一般是连续排列。 真核生物：真核微生物遗传物质主要存在于细胞核，细胞核有核膜包裹，核内存在多条线状dsDNA；DNA和组蛋白组成核小体，线状DNA双链缠绕在核小体上形成串珠状染色质；每一染色体只含有一条线状双链DNA；分子结构相对稳定，能够自我复制，使亲子代之间保持连续性；能够指导蛋白质合成；能够产生可遗传变异；基因组含有大量的重复序列。 Ⅱ、原核生物和真核生物染色体外遗传物质。 答：染色体外遗传物质是细胞的非固定成分，也能影响细胞的代谢活动，但它们不是细胞生存必不可少的组成部分，包括附加体和共生体。含有DNA的细胞质颗粒，即附加体，既能以完全自主的状态存在，也能组入到染色体上，成为染色体的一部分。进入细胞，与细胞建立起特殊的共生关系的一类物质即共生体。 原核生物的染色体外遗传物质：附加体如R质粒（抗性因子，使E. coli.抗一定浓度的抗菌素）、F因子（决定性别，有F因子的E. coli.为雄性------供体）等；共生体如
微生物的遗传和变异
第五章微生物的遗传和变异 本章要点： 1.遗传变异的物质基础。 2.基因突变的特点和机制。 3.菌种如何选育及如何诱变育种? 4.基因重组。 5.基因工程的原理和操作步骤。 6.如何保藏菌种？ 5.1 基因对遗传性状的控制 5.1.1遗传和变异的物质基础DNA 遗传变异的物质基础曾是生物学中激烈争论的重大问题。1944年Avery等人以微生物为研究对象进行的三个经典实验有力地证实了核酸是遗传物质，基因是其信息单位，染色体是其存在形式。 一.证明核酸是遗传变异的物质基础的经典实验 1.转化实验 转化指A品系的生物吸收了来自B品系生物的遗传物质从而获得B品系的遗传性状的现象。转化现象是格里菲斯（Griffith）于1928年研究肺炎链球菌感染小白鼠的实验中发现，后经艾弗里（Avery）等于1944年证实的。 2.噬菌体感染实验 1952年，侯喜（A.D.Hershey）和蔡斯（M.Chase）为了证实噬菌体的遗传物质是DNA，用放射性同位素标记大肠杆菌T2噬菌体进行实验(图5-1)。 图5-1 噬菌体感染实验
3.植物病毒重建实验 1956年Fraenkel-Conrat等用含RNA的烟草花叶病毒进行了病毒(TMV)重建实验(图5-2)，证实了RNA是遗传物质。 图5-2 TMV重建实验 5.1.2 DNA的结构与复制 一.DNA的化学组成 DNA是一种大分子化合物，由4种核苷酸组成。每一种核苷酸又由碱基、脱氧核糖和磷酸3部分构成。4种核苷酸的差异仅在于碱基不同。在DNA中，4种碱基是；腺嘌呤 (adenine，A)、鸟嘌呤(guanine，G)、胞嘧啶(cytosine，C)和胸腺嘧啶(thymine，T)。脱氧核糖1位上的碳原子与嘌呤9位上的氮原子相连，5位上的碳原子与磷酸相连，就构成了4种不同的核苷酸。 二.DNA的双螺旋结构模型 1953年美国遗传学家沃森(James Deway Watson)和英国物理学家克里克( Francis Harry Compton Crick)根据英国晶体衍射专家维尔金斯(Maurice Hugh Frederick Wilkins)对脱氧核糖核酸的X射线衍射资料，以及碱基含量分析、键长键角资料、酸碱滴定数据等，提出了像麻花、油条一样扭在一起的DNA双螺旋结构模型（图5-3、5-4）。
微生物遗传学习题和答案(第三章)
基因突变 1、名词解释 碱基置换突变（bas substitution）：一个碱基被另外一个碱基取代而造成的突变，分为转换和颠换两种类型。 转换(transition)：是指由嘌呤置换嘌呤或嘧啶置换嘧啶。 颠换(transversion) 是指嘌呤置换嘧啶或嘧啶置换嘌呤。如碱基置换发生于编码多肽的区，则因可影响密码子而使转录、翻译遗传信息发生变化，因此可以出现一种氨基酸取代原有的某一种氨基酸。也可能出现了终止密码而使多肽链合成中断，不能形成原有的蛋白质而完全失去某种生物学活性。 移码突变（frameshift mutation）：在正常的碱基序列中插入或减少一个或多个碱基，造成突变位点下游密码子的错读，此种突变产生氨基酸顺序完全改变了的蛋白质，一般无活性。异义突变（missense mutation）：即错义突变，因碱基改变使相应氨基酸变化，进而使多肽失活或活性下降。 同义突变（samesense mutation）：突变后的密码子编码相同的氨基酸。 无义突变（nonsense mutation）：碱基改变使编码某一氨基酸的密码子变为终止密码子，使蛋白质合成中断，产生无活性的多肽。 抑制基因突变（suppressor mutation）：在DNA的不同位置上发生的第二次突变抑制了原来突变基因的表达，恢复野生型表型。 诱发突变(induced mutation)：人为施加物理化学诱变因子而导致的突变。 自发突变（spontaneous mutation）:指那些未经人工诱变处理原因不明的突变。 辐射的直接作用假说：又称为靶学说，认为细胞吸收辐射能量后，发生诸如激发、电离、弹性碰撞等多种原发性物理过程，辐射的量子击中染色体，整个过程就好像子弹击中靶子一样，导致发生直接的不同程度的原始损伤，细胞的修复系统对各类损伤进行修复，产生重排，最终导致基因突变或者染色体畸变。 辐射的间接作用假说：认为生物细胞中的分子经辐射作用先产生各种自由基，特别是细胞中存在的大量水分子在辐射作用下产生大量的过氧化氢，这些自由基团进一步与细胞内遗传物质反应，通过一系列生物化学反应造成染色体损伤。 互变异构（tautomerism）：一个分子中，原子的相对位置和原子间化学键显著不同的两种异构体之间处于平衡状态的现象。这时分子可以根据不同反应条件，以这两种异构体中的任意一种形式参与反应。DNA分子自身的运动，可通过互变异构，在自然状态下以极低的频率发生突变。 环出效应：在自然状态下，DNA分子偶尔会因个别碱基对的局部解离和错误退火而导致环状突出，引起缺失或者重复突变，是一种由于DNA结构的瞬时可逆性变化引起的自发突变过程。重组修复（recombinant repair）： 光复活修复(photoreaction)：细胞内的光复活酶识别因紫外线照射而在DNA上形成的胸腺嘧啶二聚体T-T，利用光量子所提供的能量将二聚体内的环丁酰环打开而完成的修复作用。SOS反应(SOS response）：一种在无模板DNA情况下合成酶的诱导修复，是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急措施。 转座子（transposon）：又称易位子，是位于染色体或质粒上的一段特殊、可移动的DNA序列，除含有与转座有关的基因和末端反向或顺向重复序列外，中间还带有一个或几个结构基因，如抗药性基因和转座酶基因等。 抗药因子：生物在有阻碍其生长发育的药物的环境中，为使生存和生长发育得以进行下去，通过与细菌的抗药性有关的基因的变异，而获得抗药性的遗传因子。
微生物遗传学复习总结
微生物遗传学复习总结 基因突变的类型 形态突变型；细胞形态改变；菌落形态改变 生化突变型：营养缺陷型；抗性突变型（抗药物、抗噬菌体）；条件致死突变型（温度敏感突变型）等。 基因突变的特点：随机性（波动实验、涂布实验、影印实验）、独立性（交叉抗性：对两种抗生素同时由敏感变为抗性，如大肠杆菌中抗四环素的突变株往往也抗金霉素。）、稳定性、可逆性、稀有性（10-9-10-5）、诱变剂可提高突变率。 突变率: 每一个细胞在每一个世代中发生突变的机率，也是突变在每 个细胞生存的单位生物学时间内发生的概率。 突变频度: 突变频度常用来表明一定数目的野生型细胞中出现的突变型的数目，因此突变频度没有涉及世代这一生物学时间单位。 化学诱变剂 ①碱基类似物引起的诱变 5-溴尿嘧啶：5-BU分子结构与T非常相似，溴原子取代T第5位的甲基。 诱发突变原理：Br改变分子在酮式和烯醇式之间平衡，使5-BU 更易出现烯醇式结构，形成5-BU≡G, 5-BU上溴原子的作用被邻 近的基团效应所抵消，使得A=BU转变为G≡BU的倾向减弱，所以 突变中GC→AT多于AT→GC。 ②改变DNA结构的诱变剂 亚硝酸：氧化脱氨基作用, 把氨基转变为酮基，使C→U 、A →H ，造成U·A 和H·C碱基错配，诱发GC→AT及AT→GC的变化。 羟胺：专一地作用C ，使之转变为能与A配对的形式专一性地引起GC→AT突变。 甲基磺酸乙酯EMS（烷化剂的一种）：当其烷基加到G 和T 的与氢键相结合的氧原子后，将会引起G 和T 的错配，引起AT→GC和GC→AT的转换。EMS 是能使DNA的许多位点发生烷化，强烈的诱变剂。 ③DNA移码突变的化合物（丫啶类化合物、溴化乙锭、烷化剂） 移码突变：由于DNA分子中一对或少数几对核苷酸的增加或缺失 造成的突变。 丫啶类化合物：分子多数是扁平的，能够插入到DNA的碱基对之间，是有效的移码诱变剂。这类化合物分子结构上的特点为，当与DNA接触时，能够逐渐插入到DNA链的两个碱基对之间，使原来相邻的碱基对彼此分开，当带有这类化合物的DNA复制时，很容易插入1个或2个碱基，引起移码突变。 物理诱变剂 ①电离辐射：χ射线和γ射线、a射线、β射线、快中子、离子注入、宇宙射线 ②非电离辐射：红外线、紫外线 辐射损伤DNA机理 直接作用假说/靶学说：细胞吸收辐射能量后，发生诸如激发、电离、弹性碰撞等多种原发性物理过程，辐射的量子击中染色体，导致发生直接的原始损伤，整个过程就好象子弹击中靶子一样。 间接作用假说：生物细胞中的分子经辐射作用先产生各种自由基，这些自由基团再进一步与细胞内含物反应并通过一系列生物化学变化造成染色体损伤。 紫外线(UV)诱变的分子机理：UV对生物的损伤主要直接作用于DNA而引起遗传物质的改变。UV可引起DNA链的断裂、DNA分子双链的交联、胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用等多种损伤，但诱导形成胸腺嘧啶二聚体是主要的损伤。同一条链上相邻的胸腺嘧啶之间的二聚体会阻碍碱基的正常配对，影响T与A的配对，DNA 复制到此位置时就会突然终止或在新链上出现错误的碱基，而引起突变。紫外线的穿透力也很弱，UV波长范围为136—390nm，其中200—300nm范围对诱变有效。254nm的UV最易被嘌呤和嘧啶碱基所吸收，因而诱变效果最强。 生物诱变剂
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CATCATCA T，什么类型的突变可使其突变为：CTCATCAT A.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CATCATCA T，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DNA B. 可含有噬菌体和细菌DNA C. 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. AGGCAA B. CTTTGA C. GUAAAU D. 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：
8微生物的遗传
第七章 微生物的遗传 第一节、遗传的物质基础 第二节、微生物基因组结构 第三节、 质粒 第四节、 基因突变 第五节、基因重组 第六节、微生物育种 第一节 遗传变异的物质基础 三个经典实验 P204 1、 经典转化试验 1928年英国细菌学家F·Griffith 肺炎球菌 Avery 的试验 分别用降解蛋白质、荚膜多糖、 RNA 或DNA 的酶，作用于S 型细胞抽提物，再和活的R 菌混合，在离体的条件下观察转化实验。 2、 2、T2噬菌体的感染试验 3、 3、烟草花叶病毒的重建试验 朊病毒的思考 具侵染性并在宿主细胞内复制的蛋白质颗粒 基因和基因组 P207 基因是负载遗传信息的功能单位 基因组就是存在于细胞或病毒中的所有基因 许多非编码序列具有重要的功能 因此目前基因组指所有的DNA 序列（结构基因、调控序列和功能尚不清楚的DNA 序列） 最小的基因组 P207 ? 总的来说，微生物的基因组都很小。 ? 最小的基因组是大肠杆菌的MS2噬菌体，只有3000bp ，含三个基因。 ? 能独立生活的最小基因组是一种生殖道支原体，含473个基因 第二节、微生物基因组结构 一、大肠杆菌的基因组 P208 1、遗传信息的连续性 2、功能相关的结构基因组成操纵子结构 3、结构基因单拷贝及rRNA 基因的多拷贝 4、基因组的重复序列少而短 P207 -P208表8-1 说明基因组DNA 绝大部分是功能性的序列 不含内含子或间隔序列。遗传信息是连续的。 注意 个别细菌（鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌）和古生菌的rRNA 和tRNA 发现有内含子或间隔序列。 大肠杆菌有2584个操纵子 大肠杆菌乳糖操纵子 i 基因P O Lac Z Lac Y lac A 有乳糖时 调节蛋白亚基 调节蛋白阻遏蛋白 RNA 聚合酶 i 基因 P O Lac Z Lac Y lac A 诱导物乳糖 无活性的 阻遏蛋白 转录翻译β-半乳糖苷酶β-半乳糖苷通透酶β-半乳糖苷乙酰转移酶 mRNA 没有乳糖时 没有乳糖时都不需要，都不合成；有乳糖时，都需要都合成；需要时1：1：1，就能1：1：1，否则浪费或需要一个复杂的调节机构来调节 再如组成核糖体RNA 的16S rRNA 、 23S rRNA 、 5S rRNA 的基因串联在一起转录。 如不在同一转录物中,则有可能比例失调,影响功能,或者需要一个极其复杂的调节的系统. 结构基因单拷贝及rRNA 基因的多拷贝 一家要用的一份，多家要用的多份。 如rRNA 基因7个拷贝，便于在急需蛋白质时合成时，细胞可在短时间内有大量核糖体生成 反映了基因组经济而有效的结构。 二、啤酒酵母的基因组 P209 1997年欧、美国、加拿大和日本共96个实验室633位科学家完成了全基因组测序工作 第一个完成测序的真核生物基因组。 1、重复序列多，且具有遗传丰余 2、没有明显的操纵子结构，有间隔区或内含子 重复序列、遗传丰余 如tRNA 基因有250个拷贝，rRNA 基因有100—200个拷贝。 遗传丰余：功能不清楚的间隔区序列重复 重复序列的意义 进化的策略： 少数基因突变，其它重复基因代替 不同的环境中分别使用功能相同的或者相 似的多个基因的产物 三、詹氏甲烷球菌的基因组P210
第八章微生物的遗传变异与育种答案
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。 5.基因中碱基的置换(substitution)是典型的点突变。置换可分两类：DNA链中一个嘌呤被另一个嘌呤所置换或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换，被称为转换；而DNA链中一个嘌呤被另一个嘧啶或是一个嘧啶被另一个嘌呤所置换，被称为颠换。 6.诱变剂导致DNA序列中增添（插入）或缺失一个或少数几个核苷酸，从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框发生改变，并进一步引起转录和翻译错误的一类突变称为移码突变。 7.DNA序列通过非同源重组的方式,从染色体某一部位转移到同一染色体上另一部位或其他染色体上某一部位的现象,被称为转座.凡具有转座作用的一段DNA序列,称转座因子,包括原核生物中的插入顺序转座子和E.coli的Mu噬菌体. 8.把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光下,死亡率可明显降低,此现象称为光复活.最早是1949年有A.Kelner在灰色链霉菌中发现. 9.不依赖可见光,只通过酶切作用驱除嘧啶二聚体,随后重新合成一段正常DNA链的核甘酸修复方式被称为暗修复.已知整个修复过程涉及4种酶参与,它们是内切核酸酶,外切核酸酶,
微生物遗传学Introduction
2通过学习微生物遗传学 ?科学研究中 –感受态细胞的选择 –质粒，病毒载体的使用?基本科学问题 –细菌基因组的稳定性 –细菌如何根据外界条件变化调节自身基因表达–怎样研究基因间相互调控作用 –细菌之间是否有相互交流 –耐药性产生的原因、危害和对策 –什么是H1N1, O157:H7 –工农业上的应用 DH5α(F-，φ80dlacZ ΔM15，Δ(lacZYA-argF)U169，deoR ，recA1，endA1，hsdR17(rk-，mk+)，phoA ，supE44，λ-，thi-1，gyrA96，relA1 )
课程内容 绪论 第一章微生物的遗传物质 损伤修复 第二章DNA DNA损伤修复 第三章基因突变 第四章病毒遗传分析 第五章质粒 第六章接合转移 第七章细菌转座子 第八章基因表达调控 第九章全局调控 第十章微生物遗传学前沿和应用 3
4主要参考书 1. Molecular Genetics of Bacteria Larry Snyder, Wendy Champness 2007 2. 现代微生物遗传学 陈三凤陈三凤、、刘得虎编著 化学工业出版社2009年 3. 微生物遗传学（第三版第三版）） 盛祖嘉编著 科学出版社2007 年
5教学目标 ?基本知识 ?微生物遗传领域最前沿的进展和技术?获得知识的能力 ?实际应用 ? 独立发现、解决问题，进行科研的能力
6 教学方法 ?讲授 >80% English ? 课堂讨论，提问
考核及成绩计算 ?随堂测验 –约12次，每次5分，共60分 –题目：前一次课相关内容 本次课讲述内容概要 ?期末考试 –开卷考试 –总结本课涉及的细菌调控方式，如：蛋白与 DNA相互作用… –对课程内容及教师教学的意见和建议，10分 7
(完整版)微生物学第八章微生物遗传学
第十九授课单元 一、教学目的： 1.掌握遗传与变异的概念，了解遗传性变异与饰变的区别 2.了解遗传变异的物质基础 3.掌握质粒的定义、质粒的结构、检测方法、特性和主要类型 二、教学内容： 1.引言 遗传与变异的概念，遗传性变异与饰变的区别 2.第一节：遗传变异的物质基础 1）.转化实验 2）.噬菌体感染实验 3）.植物病毒的重建实验 3.第二节：质粒 1）.质粒的定义和特点 2）.质粒的分离和鉴定 3）.质粒的分类和典型质粒介绍 4．第三节基因突变的规律与类型 一、突变 三、教学重点、难点及处理： 重点 1.遗传变异的物质基础 3个经典实的微生物学验证实了DNA和RNA是遗传物质。 1)经典转化实验：证明DNA是遗传变异的物质基础。 2)噬菌体感染实验：证明DNA是遗传变异的物质基础。 3)植物病毒的重建实验：说明病毒蛋白质的特性为它的核酸所决定，而不是由蛋 白质所决定。证明核酸（RNA）是遗传的物质基础。 2..质粒的定义 质粒（plasmid）：一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。 附加体：指那些既可以整合到核染色体上，作为染色体的一部分而进行复制，又可以再游离出来或携带一些寄主的染色体基因游离出来，这类质粒被称为附加体。 3．质粒的分子结构 通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒；质粒分子的大小范围从1kb左右到
1000kb；（细菌质粒多在10kb以内） 4．质粒的分离 方法很多，主要介绍碱提取法，其步骤如下： ①菌体的培养和收集：一般采用丰富培养基对菌体进行培养，当细胞生长到指数期后期时，离心收集细胞。 ②溶菌：一般用溶菌酶去壁以形成原生质体或原生质球。 ③碱变性处理：在SDS等表面活性剂存在下加NaOH液使pH升至12.4，可使菌体蛋白质、染色体DNA以及质粒DNA变性。 ④质粒复性：加入pH4.8的KAc-HAc缓冲液，将提取液调至中性，由于质粒分子量小而容易复性，并稳定存在于溶液中；染色体DNA分子量太大，在复性过程中形成DNA之间的交联导致其形成更大分子的不溶性物质。 ⑤离心分离：经高速离心可以使细胞碎片和已变性的菌体蛋白及染色体DNA一起沉淀，上清液中主要是质粒DNA，经乙醇沉淀后，可获得质粒DNA。 5．质粒的检测 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；对于实验室常用菌，可用质粒所带的某些特点，如抗药性初步判断。 对于由于三种构型同时存在时造成的多带现象（提取质粒时造成或自然存在），可以进行特异性单酶切，使其成为一条带。 6．质粒的特性 位于核基因组外；cccDNA（链霉菌和酵母菌中发现了线状dsDNA质粒和RNA质粒）；自主复制； 有的质粒可整合到核染色体上；可重组（质粒与质粒间，质粒与染色体间）； 人为消除（丫叮类，UV，电离辐射，高于最适温度，利福平等） 有的质粒可在细胞间转移（F因子，R因子）； 质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；有时能赋予宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长优势 7．质粒的分类和主要类型 7.1分类 6.1.1根据质粒所编码的功能和赋予宿主的表型效来分： 致育因子（Fertility factor，F因子） 抗性质粒（Resistance factor，R因子） 产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid） 毒性质粒（virulence plasmid） 代谢质粒（Metabolic plasmid）
微生物遗传
绪论 独立分离定律：在生物体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 自由组合定律：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成队的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。 基因是在染色体上呈线性排列的遗传单位，它不仅是决定性状的功能单位，也是一个突变单位和交换单位。 连锁和交换定律：遗传过程中，染色体可以自由组合，而排在一条染色体上的基因是不能自由组合的，即为“连锁”；同源染色体的断离与重新结合，能够产生了基因的“互相交换”。 现代基因概念 DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA序列（除部分病毒RNA）, 即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核苷酸序列，还包括为保证转录所必需的调控序列。 基因组：携带生物体全部遗传信息的核酸量。 从分子水平来说，基因有3个基本特性: （1）基因可自体复制 （2）基因决定性状 （3）基因突变
基因的功能类别 （1）蛋白质基因：其最终产物为蛋白质 （2）结构基因（structure gene）：编码酶和结构蛋白的基因。结构基因的突变可导致特定蛋白质（或酶）一级结构的改变或影响蛋白质（或酶）量 的改变。 （3）调节基因（regulator gene）：指某些可调节控制结构基因表达的基因。 调控基因的突变可以影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质（或酶）量的改变 （4）RNA基因：其最终产物是tRNA和rRNA （3）不转录的基因：不产生任何产物，对基因表达起调节控制作用 启动基因（启动子，启动区）：转录时RNA多聚酶与DNA结合的部位。 操纵基因：位于结构基因（一个或多个）的前端，与阻遏蛋白或激活蛋白结合，控制结构基因活动的DNA区段。是操纵结构基因的基因。 基因的几种特殊形式 （1）重复基因： 指在基因组中有多份拷贝的基因，往往是生命活动中最基本、最重要的基因。（2）重叠基因： 指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列为两个或两个以上基因的组成部分。 （3）断裂基因 指基因的编码序列在DNA分子上是不连续排列的，而是被不编码的序列所隔开。编码的序列称为外显子，对应于mRNA序列的区域，是一个基因表达为多肽链
第8章微生物的遗传
第8章微生物的遗传 一、术语及名词 1．基因组(genome) 指存在于细胞或病毒中的所有基因，由于现在发现许多非编码序列且有重要的功能，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尚不清楚的DNA序列。 2．拟核 (nucliod) 大肠杆菌的基因组为双链环状的DNA分子，在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则的小体形式存在于细胞中，该小体称为拟核。 3．遗传丰余 (genetic redundancy) 酵母基因组全序列测定完成以后，在其基因组上还发现了许多较高同源性的DNA重复序列，称之为遗传丰余。 4．质粒(plsmid) 细胞中除染色体以外的一类遗传因子，一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。 5．转座因子(transposableelement) 也是细胞中除染色体以外的一类遗传因子，位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列，广泛分布于原核和真核细胞中。 6．质粒的不亲和性(incompatibility) 如果将一种类型的质粒通过接合或其他方式(如转化)导人某一合适的但已含另一种质粒的宿主细胞，只经少数几代后，大多数子细胞只含有其中一种质粒，那么这两种质粒便是不亲和的(incomp atible)，它们不能共存于同一细胞中。质粒的这种特性称为不亲和性(incompa tibility)。 7．消除(curing) 所谓消除是指细胞中由于质粒的复制受到抑制而染色体的复制并未明显受到影响，细胞可继续分裂的情况下发生的质粒丢失。质粒消除可自发产生，也可通过人工处理提高消除率。 8．插入突变(insertionmutation) 当各种IS、Tn等转座因子插入到某一基因中后，此基因的功能丧失，发生的突变。 9．基因突变(gene mutation) 一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，而导致的遗传变化称为基因突变(gene mutation)，其发生变化的范围很小，所以又称点突变(point mutat ion)或狭义的突变 10．同义突变(same—sense mutation) 这是指某个碱基的变化没有改变产物氨基酸序列的 密码子变化，显然，这是与密码子的简并性相关的。 11．错义突变(mis—sense mutation) 是指碱基序列的改变引起了产物氨基酸的改变。有些 错义突变严重影响到蛋白质活性甚至使之完全无活性，从而影响了表型。如果该基因是必需基因，则该突变为致死突变(1ethalmutation)。
《微生物学》主要知识点-08 第八章 微生物的遗传汇总
第八章微生物的遗传 概述：遗传（heredity or inheritance）和变异（variation）是生物体的最本质的属性之一。遗传即生物的亲代将一整套遗传因子传递给子代的行为或功能。变异指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。基因型（genotype）某一生物个体所含有的全部基因的总和。表型（phenotype）某一生物所具有的一切外表特征及内在特性的总和。饰变（modification）不涉及遗传物质结构改变而发生在转录、翻译水平上的表型变化。 8.1 遗传变异的物质基础 8.1.1 三个经典实验 1. 经典转化实验：1928年F.Griffith以Streptococcus pneumoniae为研究对象进行转化（transformation）实验。1944年O.T.Avery等人进一步研究得出DNA是遗传因子。 2.噬菌体感染实验：1952年Alfred D.Hershey和Martha Chase用32P标记病毒的DNA，用35S标记病毒的蛋白质外壳，证实了T2噬菌体的DNA是遗传物质。
3.植物病毒的重建实验：1956年H.Fraenkel-Conrat用含RNA的烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV）与TMV近源的霍氏车前花叶病毒（Holmes ribgrass mosaic virus,HRV）所进行的拆分与重建实验证明，RNA也是遗传的物质基础。 8.2 微生物的基因组结构：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（haploid）；真核微生物通常是有两套基因又称二倍体（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。微生物基因组随不同类型表现出多样性。 8.2.1大肠杆菌的基因组：大肠杆菌基因组为双链环状的DNA分子。在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体（拟核，nucloid）形式存在于细胞中,其上结合有类组蛋白蛋白质和少量RNA分子，使其压缩成脚手架形的（scaffold）致密结构（大肠杆菌DNA分子长度是其菌体长度的1000倍，必须以一定的形式压缩进细胞中）。基因组全序列测定于1997年由Wisconsin大学的Blattner 等人完成。 大肠杆菌基因组结构特点：
微生物遗传学考试重点
微生物作遗传学研究材料的特点：1、不分化，结构简单2、单倍体，无需反复杂交3、能在人工培养基培养，使研究工作限于实验室4、代谢作用强，积累大量基因表达产物利于研究5、生长繁殖迅速，有利于缩短研究周期6、是单细胞营养体，供试环境对微生物作用均匀 微生物作遗传材料的优越性：1、易于筛选到营养缺陷型2、便于作为基因突变的研究材料3、便于作为基因重组的研究材料4、便于作为研究基因结构、功能、及调控机制研究材料5、通过研究微生物，可揭示一切生物共有遗传规律6、以微生物为载体，已成为高等动植物分子遗传学研究的重要手段 病毒遗传物质的特征：1、有RNA和DNA之分2、核酸分子有单双链之分3、有线状和环状之分4、可以有多个基因组5、某些病毒存在多分体现象 基因突变类型 对密码子影响：同义突变、错义突变、无义突变 对表型的影响：形态突变型、代谢突变型、营养缺陷型、抗性突变型、条件致死性 对遗传物质的影响：碱基置换、移码突变、染色体畸变 基因突变的规律：随机性、独立性、稳定性、可逆性、稀有性 突变率计算：（每个细胞每一世代概率，不同于突变频率）突变率u=（M2-M1）/(N2-N1) N1、N2代表t1、t2两时间细菌总数，M1、M2代表。。。出现抗性菌数 化学诱变剂：1、天然碱基类似物，5-溴尿嘧啶同T，2氨基嘌呤同A 2、改变DNA结构诱变剂，亚硝酸、羟胺、烷化剂 引起移码突变物质:原黄素、吖啶橙 物理诱变剂：紫外线、激光、同步辐射、X射线、γ射线、β射线、快中子、离子注入、宇宙射线 紫外线诱导形成胸腺嘧啶二聚体为主要损伤，能量集中波长，254nm的UV 生物诱变剂：插入因子、转座子、转座噬菌体 自发突变：未经人工诱变处理或原因不明的突变 证明自发突变的实验1、波动实验同一菌液分20管同一条件下培养，后分别培养。对噬菌体不敏感，菌落数相差很大2、涂布实验将培养时间不同的同一菌液分别涂布，培养时间长的对噬菌体不敏感的多3、影印培养从不含链霉素培养基培养菌落影印到另一含链霉素的培养基，结果有菌生存，证明突变与压力无关 自发突变机制：1、背景辐射和环境诱变2、微生物自身的诱变物质如过氧化氢3、互变异物：核苷酸的各种存在形式变化导致4、环出效应：复制错误5、转座遗传因子
微生物遗传学复习考题
简述题 1.串联亲和纯化方法(Tandem affinity purification , TAP) 串联亲和纯化技术是一种能快速研究体内蛋白质相互作用的新技术，经过两步特异性亲和纯化可快速得到生理条件下与靶蛋白质存在真实相互作用的蛋白质。串联亲和纯化技术特别适用于研究蛋白质在生理条件下的相互作用。该技术通过在靶蛋白质一端嵌入一个特殊的蛋白质标签不破坏靶蛋白质调控序列且靶蛋白质表达量与体内水平相当经过两步连续的亲和纯化获得接近自然条件的特定蛋白质复合体后用质谱技术或Edmn降解法进行蛋白质鉴定。与传统的研究蛋白质相互作用的技术相比，TAP技术具有周期短、假阳性结果少等优点。 2.显性失活突变(Dominant Negative Mutation) 即显性负突变 只有单个基因拷贝即可导致野生型基因产物失去活性的突变体。在信号转导领域中指本身失去转导信号功能，而且同时能使野生型蛋白也失去活性的信号转导蛋白突变体。可导致相关信号通路的组成性阻断。 3.基因敲除突变(gene knockout) 即用一个突变的基因去修饰其对应的野生基因，以观察中止原基因正常功能时的生物学变化。或指用DNA重组技术敲除宿主基因组中的某一靶基因。以小鼠为例，先将待敲除基因制成缺失突变而代之以一个选择基因(如neo )，同时再接上另一个选择基因(如tk)，然后将这一段已失去靶基因功能的DNA 插入载体，转入在体外培养的小鼠胚胎干细胞——ES细胞。通过细胞内同源重组将基因组中有功能的靶基因置换掉，也就是敲除了靶基因。只有同源重组的整合，才能把接在靶基因旁边的选择基因去掉; 非同源重组则会把失去功能的靶基因序列连同两个选择基因一起整合在ES细胞基因组里。这样，用选择培养基就可选出敲除了靶基因的胚胎干细胞克隆。将这种胚胎干细胞注入小鼠早期胚胎。由于胚胎干细胞是二倍体细胞，所以靶基因被敲除的干细胞是该基因的杂合体，即只有一个等位基因被敲除。 4.功能互补(complementation)实验 如果在某个敲除突变株细胞中导入一个外源基因后可以使得该敲除突变株恢复为野生型,则认为导入的外源基因与敲除基因是功能互补的,这个方法可以预测外源蛋白的生物学功能 5.合成遗传列阵分析(Synthetic genetic array, SGA) 6.联合致死/致病作用(synthetic lethal/sick interaction) 带有两种不同突变的细胞杂交,重组产生的后代不能存活或活力减弱的现象被称为联合致死/致病作用. 7.温度敏感突变株(temperature-sensitive mutant) 在正常培养温度下，菌体生长良好，当温度提高到一定程度时（如30℃提高到40％），停止生长，而只产酸，具有这种特性的菌株就称为温度敏感型突变株 8.酵母的生活周期(life cycle of fission yeast) 裂殖酵母的营养体主要以单倍体形式存在和生活；以裂殖方式进行无性繁殖。在特定条件下进行有性生殖。生活周期受到营养条件的调控: 在营养丰富的条件下, 细胞生长和进行有丝分裂。在营养缺乏的条件下，细胞终止在细胞周期中的G1期，进行性别上分化，不同性别的单倍体细胞交配，形成二倍体的接合子, 经减数分裂和萌发, 形成四个孢子。最有效的引导有性繁殖的方法是氮饥饿。 9. 非接合子型子囊(Azygotic asci) asci are linear, and are produced by sporulation of a diploid strain. The ascus looks like a single cell. The spores look more tightly packed. 子囊是线性的,是由一个二倍体孢子形成的。这个子囊看起来像一个单一的细胞。孢子很紧凑 10. 什么是蛋白质标签(tag),用途是什么?