5细菌和噬菌体的遗传分析.docx
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5细菌和噬菌体的遗传分析
细菌和噬菌体的遗传分析
[习题]1
一、填空题
1、F’因子是从_________细胞中不准确地切除_________时产生的。
2、F因子和温和噬菌体因为都可以__________________________________________，称为_________。
3．Hfr×F—时，为使Hfr不被选择，要使它带有__________基因，而且这个基因应位于染色体的______。
4．Hfr（λ）×F—，可使F—发生______，而Hfr×F—（λ）能产生_____，这种现象叫________。
5、原噬菌体是由温和噬菌体经______________________整合到细菌染色体形成的，这与Hfr菌株形成过程相同。
6、F’因子是从_________细胞中不准确地切除_________时产生的。
所以F’因子除了含F因子的基因外，还有部分_______的基因。
7、在Benzer的顺反测验中，当T4rIIA×T4rIIB侵染E．coliK12时，可产生______反应，再涂布到E．coliB上时，出现_________。
8、单向的同源重组常在原核生物中发生。
如____________和___________。
9、大肠杆菌F+菌株与F-菌株结合，最后F+菌株变成了________,F-菌株变成了________。
二、解释下列名词：
F-菌株、F+菌株、Hfr菌株、F因子、F'因子、烈性噬菌体、温和性噬菌体、溶原性细菌、部分二倍体。
三、选择题
1、某些细菌能通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段，并将此外源DNA片段通过重组参入到自己染色体组的过程，称为（）。
a.接合b.性导c.转导d.转化
2、让Hfrarg-leu+azisstrr与F-arg+leu-azirstrs混合培养，使其发生接合。
想增多F-重组型arg+leu+azir的出现，下面哪—种培养基将完成这个选择（）。
a.具有链霉素的基本培养基
b.具有叠氮化钠的基本培养基：
c.具有亮氨酸和叠氮化钠的基木培养基；
d.具有链霉素，没有精氨酸和亮氨酸的完全培养基。
3、一个品系的生物以一定的频率吸收了来自另一品系生物的遗传物质，从而获得了后一品系的某些遗传性状的现象，这叫：
（）
a．转导作用b．接合作用c．性导作用d.转化作用
4以下哪一类型的细菌遗传交换，必需以直接的细胞与细胞的接触为前提？
（）
A）转化B）接合C）转导D）以上所有E）以上均不是
5一株精氨酸营养缺陷型的E.coli被转化进一个携带有精氨酸合成基因的野生型质粒。
那么此菌株在补充有arg和不含有arg的2种最低营养培养平板上的生长情况如何？
（）
A）只在补充了arg的平板上生长B）只在缺乏arg的平板上生长
C）两种平板均生长D）两种平板均不生长
6负责E.coli接合媒介的质粒是哪一种因子？
（）。
A）FB）RC）CD）P
7通过中断杂交实验的测定，E.coli的染色体组的大小是：
（）
A）100个基因B）100毫米C）100分钟D）100微米E）100纳米
8T4噬菌体的生活周期是：
（）
A）只有裂解周期B）只有溶源周期
C）同时具有裂解和溶源周期D）都不具有裂解周期和溶源周期
9以下哪一种噬菌体属于温和噬菌体？
（）
A）T4噬菌体B）λ噬菌体C）T3噬菌体D）T17噬菌体E）P22噬菌体
10、以下哪种类型的细菌能够在不含有氨基酸的限制性培养基上形成菌落？
（）
A）野生型B）营养缺陷型C）光合自养型D）自养型E）以上均不是
四、问答题
2．为什么说细菌和病毒是研究遗传学的好材料？
3．试比较大肠杆菌和玉米的染色体组。
4．对两个基因的噬菌体杂交所测定的重组频率如下：
a-b+×a+b-
3.0%
a-c+×a+c-
2.0%
b-c+×b+c-
1.5%
试问:
（1）a、b、c3个突变在连锁图上的次序如何？
为什么它们之间的距离不是累加的？
（2）假定三因子杂交，ab+c×a+bc+，你预期哪种类型的重组体频率最低？
（3）计算从⑵所假定的三因子杂交中出现的各种重组类型的频率。
5．噬菌体三基因杂交产生以下种类和数目的后代：
+++
235
pqr
270
pq+
62
p++
7
+q+
40
p+r
48
+qr
4
++r
60
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？
6．试比较转化、接合、转导、性导在细菌遗传物质传递上的异同。
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菌株混合培养，形成a+b+、ab的重组类型，试说明将采用哪种方式来确定这种重组是转化、转导还是接合的结果。
8．在接合实验中，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养基消除Hfr供体。
试问这个位点距离Hfr染色体的转移起点（O）应该远还是近，为什么？
9.供体菌株为Hfrarg-leu+aziSstrS，受体菌株F-arg+leu-aziRstrS。
为检出和收集重组体F-arg+leu+aziR，应用下列哪一种培养基可以完成这一任务，为什么其它的培养基不可以？
⑴.基本培养基加链霉素，⑵.基本培养基加叠氮化钠和亮氨酸，⑶.基本培养基加叠氮化钠，⑷.选择培养基中不加精氨酸和亮氨酸，加链霉素，⑸.基本培养基加链霉素和叠氮化钠。
10．大肠杆菌3个Hfr菌株利用中断交配技术，分别与营养缺陷型F-菌株交配，获得下表结果：
供体位点
进入时间（min）
HfrP4X
HfrKL98
HfrRa-2
gal+
11
67
70
thr+
94
50
87
xyl+
73
29
8
lac+
2
58
79
his+
38
94
43
ilu+
77
33
4
arg+
62
18
19
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。
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-。
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，大部分都是a-d-。
试问：
⑴.哪一个菌株是供体？
⑵.从这个实验可以得到什么结论？
12．如果把一个大肠杆菌放在含λ的培养基上它并不裂解，你是否认为这个大肠杆菌是溶原性的？
13．Hfrmet+thi+pur+×F-met-thi-pur-杂交。
中断杂交试验表明，met+最后进入受体。
所以只在含thi和pur的培养基上选择met+接合后重组体。
检验这些接合后体存在的thi+和pur+，发现各基因型个体数如下：
met+thi+pur+
280
met+thi+pur-
0
met+thi-pur+
6
met+thi-pur-
52
试问：
（1）选择培养基中为什么不考虑met?
（2）基因次序是什么？
（3）重组单位的图距有多大？
（4）这里为什么不出现基因型met+thi+pur-的个体？
14．大肠杆菌中3个位点ara、leu和ilvH是在1/2min的图距内，为了确定三者之间的正确顺序及图距，用转导噬菌体P1侵染原养型菌株ara+leu+ilvH+，然后使裂解物侵染营养缺陷型菌株ara-leu-ilvH-，对每个有选择标记基因进行实验，确定其未选择标记基因的频率，获下表结果：
实验
选择的标记基因
未选择的标记基因
1
ara+
60%leu+1%ilvH+
2
ilvH+
5%ara+0%leu+
3
ara+ilvH+
0%leu+
根据上表3个实验结果，试说明：
（1）三个基因间的连锁顺序如何？
（2）这个转导片段的大小。
15．肺炎双球菌中基因型为strSmtl-（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进行转化，在另一个试验中由具有strRmtl-的以及具有strSmtl+的两种DNA混合物进行转化，其结果如下：
供体DNA
转化产生的基因型的百分数
strRmtl-
strSmtl+
strRmtl＋
strRmtl-
4.3
0.40
0.17
StrRmtl-＋strSmtl-
2.8
0.85
0.0066
试问：
（1）上表中第一横行所列结果说明了什么？
为什么？
（2）上表中第二横行所列结果说明了什么？
为什么？
16．在普遍性转导中，供体大肠杆菌细胞的基因型是trpC+pyrF-trpA-，受体细胞的基因型是trpC-pyrF+trpA+。
由P1噬菌体媒介转导，对trpC+进行选择，用选择的细胞进一步检查其它基因的转导情况，得到以下的结果：
基因型
后代数目
trpC+pyrF-trpA-
274
trpC+pyrF+trpA-
279
trpC+pyrF-trpA+
2
trpC+pyrF+trpA+
46
试问：
（1）这3个基因的次序是什么？
（2）TrpC和pyrF以及trpC和trpA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？
17．大肠杆菌Hfrgal+lac+（A）与F-gal-lac-（B）杂交，A向B转移gal+比较早而且频率高，但是转移lac+迟而且效率低。
菌株B的gal+重组体仍旧是F-。
从菌株A可以分离出一个变体叫做菌株C，菌株C向B转移lac+早而且频率高，但不转移gal+。
在C×B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？
18．在大肠杆菌中发现了一个带有麦芽糖酶基因（mal）的F'因子。
将F'mal+引入F-mal-菌株。
这样所产生的细胞多数能转移F'mal+到F-细胞中，偶然有些细胞可以从mal-基因开始把整个细菌染色体转移到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，表明（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。
19、E．coliK12中两个菌珠：
甲（A+B+C—D—E—）和乙（A—B—C+D+E+）在完全培养基中混合培养后形成一定频率（10-7）的原养型菌落而且稳定遗传，如何解释？
其它可能性又如何排除？
习题二
一、名词解释
1、菌落2、噬菌体3、中断杂交技术4、重组作图5、性导
6、F′因子（F′质粒）7、F′菌株8、双重感染（混合感染、复感染）
9、溶源性细菌10、原噬菌体11、合子诱导12、转导
13、共转导（并发转导）14、流产转导15、附加体16、转导噬菌体
二、填空
1、一个噬菌斑通常含有（）个噬菌体。
一个噬菌斑是由（）个噬菌体引起的，所以，一个噬菌斑中的噬菌体在遗传上是均一的，相当于一个（）。
2、（）侵染细菌后，并不使细菌很快裂解，而是存活或潜伏较长的时期。
而是在（）的条件下才使细菌裂解。
如有（）刺激，就可使原来（）改变成（），使细菌裂解。
3、F因子的结构是由（）（）（）（）组成。
4、Hfr细菌又称（），其细菌含有（）因子，并且（）因子通过交换整合到（）上，在细菌杂交中相当于（）性。
三、选择填空
1、下列（）因子属于附加体。
AF因子Bcol因子CR因子D分解因子
2、F+与F-杂交，F因子通过（）进入F-。
A接触B接合管C性伞毛D复制
3、F+与F-杂交，F因子通过（）复制方式进行复制。
A半保留复制Bδ型复制C滚环式复制Dθ型复制
4、hr+即能感染B和B/2菌株产生（）的噬菌斑。
A半透明，大B透明，大C半透明，小D透明，小
5、F因子与细菌主染色体交换整合时，F因子IS与主染色体的IS配对，由于主染色体的IS有（），使主染色体具有了极性。
A1个B2个C5个D多个
三、问答题
1、局限性转导与普遍性转导的异同点？
2、质粒的性质有哪些？
3、说明Hfr与F′、Hfr与F+之间的关系？
四、计算题
1、用T4噬菌体的2个毒株感染大肠杆菌,其中一个毒株为小菌落（m）,速溶性（r）,混浊噬菌斑（tu）,另一毒株的这3个标记基因都是野生型.将感染后的裂解产物涂布到细菌平板上并进行分类.在10342个噬菌斑中,各类基因型及其数目如下:
mrtu3467m++520
+++3729+rtu474
mr+853+r+172
m+tu162+++965
（1）确定m和r以及r和tu之间的连锁距离.
（2）这3个基因的连锁顺序如何?
（3）计算并发系数,这个数字说明了说明?
2、有4个大肠杆菌的Hfr菌株按一下顺序转移其标记基因:
菌株基因转移顺序
1MZXWC
2LANCW
3ALBRU
4ZMURB
上述所以有Hfr菌株都衍生于同一F+菌株。
这些基因在原始F+菌株的环状染色体上排列顺序如何?
3、在以P1噬菌体进行普遍性转导系统中,供体菌株的基因型为pur+,nad+,pdx-,受体为pur-,nad-,pdx+.转导后,首先选择供体等位基因pur+,然后针对其他等位基因对其中50个pur+转导子进行筛选,其结果如下:
问
（1）.pur和nad基因的并发转导频率是多少?
（2）pur和pdx的并发转导频率是多少?
（3）在其他2个座位中哪一个距pur最近?
基因型
菌落数
pur+pdx+
3
nad+pdx-
10
nad-pdx+
24
nad-pdx-
13
[考研真题解析]
例题1：
酵母菌的中性小菌落的线粒体DNA有缺陷，但决定线粒体的核基因是正常的。
分离性型小菌落的线粒体DNA是正常的，但带有一个决定线粒体有缺陷的隐性核基因。
将这样的中性小菌落和分离型小菌落杂交。
问：
二倍体F1表型是什么？
由二倍体细胞产生的子囊孢子发育成的单倍体世代的表型如何？
（浙江大学2000年考研试题10分）
知识要点：
1．酵母菌是单细胞子囊菌，它的生活周期中具有形态上相同的
单倍体和二倍体世代交替。
成熟的二倍体营养细胞可以进行出芽生
殖。
但在某些环境条件下，二倍体细胞会进行减数分裂，形成单倍性
的四个子囊孢子，子囊孢子释放出来后长大形成单倍体成体细胞。
2．酵母菌二倍体细胞的形成是由两个单倍性的子囊孢子相互结
合形成，双方提供等量的核物质和细胞质。
正常的核基因、正常的细胞质基因是显性
3．酵母菌的小菌落类型分为分离性小菌落、中性小菌落、抑制
性小菌落。
分离性小菌落是由于核基因发生了突变，表现为经典的孟德尔式遗传，与野生型大菌落杂交形成的二倍体细胞为正常的，二倍体细胞减数分裂形成的4个子囊孢子1/2发育成大菌落，1/2发育成小菌落；中性小菌落是由于细胞质中的线粒体上的基因发生了突变，大多数中性小菌落都是没有mtDNA，与野生型大菌落杂交形成的二倍体细胞为正常的，但此二倍体细胞减数分裂形成的4个子囊孢子全部发育成为大菌落；抑制性小菌落是许多突变型的表现，是由于核基因的突变或者是由于mtDNA的突变，或者两方面因素都存在。
抑制性小菌落可以在二倍体中表现出来，完全抑制性的可以把二倍体细胞全部转变成小菌落的，也可以把由此产生的四个子囊孢子都转变成小菌落的。
解题思路：
1．根据知识要点1知道此二倍体F1是生活周期中的一个时期根据知识要点2知道此杂交产生的二倍体F1细胞质中有正常线粒体也有不正常线粒体，细胞核中有突变基因也有正常基因，因此，此二倍体F1的表现型为正常大菌落。
2．根据知识要点3知道此二倍体F1减数分裂形成的四个子囊孢子的细胞质中有正常细胞质也有不正常细胞质，但是，有2个子囊孢子的核基因是突变的，有2个子囊孢子的核基因是正常的，因此，产生的4个子囊孢子的表现型为2正常大菌落，2小菌落。
标准答案：
二倍体F1表型是正常大菌落。
由二倍体细胞产生的子囊孢子发育成的单倍体世代的表型是2大菌落：
2小菌落。
解题捷径：
分离型小菌落、中性小菌落，只要核中有不正常基因，不管细胞质中有否正常基因，其表型都为小菌落。
当核中有正常基因时，质中有正常基因其表型为大菌落，质中没有正常基因其表型为小菌落。
例题2：
给你一条长300核苷酸的RNA,你怎样判断它是tRNA、rRNA还是mRNA？
来源于真核生物或是来源于细菌？
（中科院遗传所2000年考研试题10分）
知识要点：
1．无论真核生物、原核生物的tRNA的长度均为70—90个核苷酸、原核生物的5SrRNA为120个核苷酸、16SrRNA为1540个、23SrRNA为2900个；真核生物的5SrRNA为120个、5.8SrRNA为160个、18SrRNA为1900个、28SrRNA为4700个。
2．原核生物是边转录边翻译蛋白质，mRNA边降解，mRNA片段不容易得到。
真核生物是转录后mRNA要经过加工，通过核孔转移到细胞质中才进行翻译活动，真核生物的mRNA容易得到。
解题思路：
1.根据知识要点1可知此300个核苷酸的RNA为mRNA。
2.根据知识要点2可以推知此mRNA为真核生物的。
标准答案：
根据tRNA、rRNA、的长度判断此RNA只能为mRNA。
来源于真核生物。
解题捷径：
记住tRNA、rRNA的大概长度和原核生物的mRNA不易获得。
例题3：
细菌中断杂交实验，Hfr基因型为MNOP，F-mnop。
试验Ⅰ之结果，基因传递次序为M，P，N，O；试验Ⅱ为M，O，N，P；试验Ⅲ为P，M，O，N。
据以上结果，绘出细菌染色体示意图。
标明上述基因。
另外绘制3个细菌染色体图，分别标明上述三个试验的F因子的插入位置和方向。
（中国农业大学1995年考研试题10分）
知识要点：
1．基因单方向转移情况下，当某基因有时是第一个转移过去，有时是最后一个转移进去时，说明该生物的染色体为环状的。
（已有实验证明细菌的染色体为环状的.。
2．细菌的基因从Hfr到F-为单方向转移，离原点越近的基因转移的越早，否则转移的越晚。
3．Hfr菌株的形成是由于F因子插入到染色体DNA，F因子插入时的方向、位置是随机的。
4．细菌的基因转移时是先在F因子的原点处断开，然后原点就象火车头一样拉着其它基因进入F-细胞。
解题思路：
1．根据知识要点1说明细菌的染色体是环状的。
2．根据知识要点2可以确定基因在染色体上的位置次序。
3．根据知识要点3，4可以绘出三个Hfr菌株中F因子插入的位置和方向。
标准答案：
细菌的染色体以及几个基因的排列次序为
M
OP
N
试验Ⅰ中Hfr菌株的F因子插入位置方向
M
OP
N
试验Ⅱ中Hfr菌株的F因子插入位置方向
M
OP
N
试验Ⅲ中Hfr菌株的F因子插入位置方向
M
OP
N
为F因子
解题捷径：
关键是记住细菌的染色体为环状的，遗传物质单方向转移，F因子插入的位置、方向随机。
例题4：
两个杆菌基因a和b基因转化实验数据如下表。
根据转化分析中连锁的定义，指出这两个基因是否连锁？
如果是连锁的，二者相距多远？
实验供体DNA受体DNA重组子类型个体数
Aa+b-a-b-a+b-232
a-b+a-b+341
a+b+7
Ba+b+a-b-a+b-130
a-b+96
a+b+247
知识要点：
1．相互连锁的基因共同转化的可能性远远大于两个不连锁的基因。
2．两个实验中双转化类型比例一样时不连锁。
双转化类型比例不一样时连锁。
3．转化过程中两个基因相距越远发生交换的可能性越大。
4．两个连锁的基因ab或不连锁的基因a、b都有发生共同转化的可能，但当降低DNA浓度时，基因ab同时转化频率与单独转化时频率相等，说明连锁。
若不连锁，则ab同时下降比例远远大于单个基因转化时频率。
解题思路：
1．根据知识要点1可以知道这两个基因是连锁的，因为，在实验A中a+与b+基因是在不同的DNA片段上，可以视为不连锁。
此时，a+与b+的双转化的个体数仅有7个，比例为：
（7/232+341+7.×%=1.21%；而实验B中只有一种DNA片段，a+与b+的双转化的个体数有247个，比例为：
（247/130+96+247.×%=52.2%。
因此，两个基因是连锁的。
2．根据知识要点2，两个实验中双转化类型的比例明显不一样，所以，a+与b+是连锁的。
3．根据知识要点3可以利用实验B的数据，找出交换类型a+b-和a-b+，利用它们的数据计算两个基因间的距离。
标准答案：
这两个基因连锁。
这两个基因间相距47.78个图距单位：
既
×%=47.78%
130＋96
130＋96＋247
解题捷径：
直接比较两个实验中双转化类型的数目，判断是否连锁。
若题中给的有降低DNA浓度的条件，则可以利用知识要点4进行判断。
例题5：
用一野生型菌株提取出来的DNA转化一个不能合成丙氨酸（Ala）、脯氨酸（Pro）和精氨酸（Arg）的突变菌株。
产生不同类型的菌落，其数目如下：
1、Ala+Pro+Arg+8400
2、Ala+Pro-Arg+2100
3、Ala+Pro-Arg-840
4、Ala-Pro+Arg+420
5、Ala+Pro+Arg-1400
6、Ala-Pro-Arg+840
7、Ala-Pro+Arg-840
试问这三个基因在基因组上的排列顺序和距离？
（中国农业大学1998年、浙江大学1999年考研试题15分,16分）
知识要点：
1．两个基因相距越远，转化时发生交换的可能性越大。
2．细菌的重组特点是没有相反重组子出现。
3．双交换类型是数目最少的类型。
解题思路：
1．根据题意是用得到的Ala+Pro+Arg+DNA片段去转化Ala-Pro-Arg-菌株。
2．根据知识要点1可以根据交换类型的多少测定基因间的距离，Ala—Pro间的交换类型有类型2、3、4、7；Pro—Arg间的交换类型有类型2、5
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