微生物生理学习题汇总

微生物生理学习题汇总

微生物生理学习题1

.1…6是通过筛选获得的6株对某种氨基酸（F）营养缺陷型脉孢霉突变菌株，A…E五种不同的有机化合物，它们可能是氨基酸F合成代谢中的中间产物。下表是进行补充养料获得的突变菌株的生长结果，+表示在基础培养基中添加某种有机物突变菌株能够生长，-表示突变菌株不能生长。请根据表中结果推断氨基酸F的合成途径及各突变菌株发生突变的位点。

BECDAF

.粗糙脉孢菌有两个缬氨酸营养缺陷型val1和val2，菌株val1的培养液中有物质B积累，val2的培养液中有物质A积累。菌株val1能在含有缬氨酸或val2生长过的培养液中生长。菌株val2能在含有缬氨酸的培养液中生长，但不能在val1生长过的培养液中生长。说明基因val1，val2以及物质A，B和缬氨酸的关系。

B Val1 →A Val2 →缬氨酸

.已经证明T4噬菌体rII型快速溶菌突变由两个顺反子rIIA和rIIB 控制。现有一T4噬菌体，在rIIB中有一个点突变F。此突变噬菌体与突变噬菌体1，2，3混合感染大肠杆菌K时，能够出现rII型噬菌斑，但是和突变噬菌体4则不能出现噬菌斑。如何解释这一现象。

A+

B−

A−

B+

A+

A−

B+

B−

B+

A−

A−

B+

6. 1…10是10个表型相同的突变型.下表结果说明1…10分属于几个基因(+表示有互补作用,-表示无互补作用)

7. 沙门氏菌从谷氨酸合成脯氨酸的途径如下图:

说明下列部分二倍体菌株哪一个为谷氨酸营养缺陷型。

.总结原核生物基因结构，染色体和基因组的一般特点。重点！！！！

基因结构

.基因结构特点：a.包括编码区和非编码区

.编码区指起始密码子到终止密码子的一段核苷酸序列，原核不含内含子，几个功能基因串联组成一个转录单位。

.非编码区包括编码区上游调控区和下游终止子，上游调控区包括启动子和调控顺式作用元件以及RBS，下游终止子分为依赖于不依赖ρ因子的终止子

染色体：

.原核生物遗传物质处在细胞内相对集中的区域，一般称为拟核，无核膜包裹。

.原核生物的遗传物质是DNA，也称为染色体。

.多数以双链、共价闭合、环状形式存在。

.原核生物染色体以裸露DNA分子形式存在，其中DNA占80％以上，其余为RNA和蛋白质。

.染色体中的蛋白质有些参于DNA的折叠，有些与DNA复制、重组及转录过程。

基因组：

1.基因排列的连续性

2.以单基因为主的操纵子和双向基因表达

3.基因组的重复序列少而短

4.非编码区主要是调控序列

9. 解释下列概念：顺反子，重叠基因，断裂基因，移动基因和假基因

顺反子：一个不同突变之间没有互补作用的功能的区称之为顺反子。一个顺反子就是一个功能水平上的基因。

重叠基因：一个基因的核苷酸与另一个基因的核苷酸之间存在着一定程度的重叠。

断裂基因：基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，为不编码序列所隔开，编码序列为外显子，不编码序列为内含子。

移动基因：可以从染色体或质粒DNA上的一个位置转移到另一位置的遗传元件。也叫转座子。

假基因：与功能型基因高度同源，但是由于各种突变，而不能编码蛋白产物的DNA片段。

习题2

.孟德尔通过豌豆杂交试验得到了哪些遗传规律？对基因（遗传因子）有怎样的认识？

.分离定律：在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，并且各自分配到不同的配子中去。

.独立分离与自由组合：决定两对相对性状的两对遗传因子在F1杂合子中互不混淆，各自保持其独立性

a.性状是由遗传因子控制的，相对性状是由细胞中相对遗传因子控制

（遗传因子控制细胞的发育）

b.遗传因子在体细胞中成对存在，一个来自父本，一个来自母本。

c.孟德尔的遗传因子（基因）的概念并不代表物质实体，是一种与细胞

的任何可见形态结构毫无关系的抽象单位。

.摩尔根对果蝇的遗传研究得到了哪些结论？对经典遗传学发展有何重要的意义？

.基因在染色体上；

.在同一染色体上的基因存在着重组和连锁现象；

.在同一染色体上两基因之间的距离越远，重组的频率越高，而连锁的频率越低。

意义：发展了基因的概念，把基因与染色体的平行关系阐述清楚，为日后的基因定位奠定理论基础。

.“一个基因就是一个顺反子”理论的提出对基因概念有哪些重要修正？

1.基因是染色体上的一个特定区段。

2.基因在染色体上是按线性顺序排列的。

3.它既是一个功能单位，同时也是重组单位和突变单位。

4.基因是不可分割、三位一体的最小单位

.“一个基因一个酶”的实质是什么？

基因是通过控制酶促反应，控制生理功能，进而决定遗传性状。

习题3

.解释下列名词：基因突变，点突变和染色体畸变。

基因突变：是指生物体遗传物质发生了稳定的可遗传的变化。包括点突变和染色体畸变。

点突变：一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，即涉及一对或几对碱基的缺失、插入或置换。

染色体畸变：涉及大段染色体的缺失、重复和到位等。

.某一野生型和3个突变型的某一多肽的氨基酸序列是

…Ala-Pro-Trp-Ser-Glu-Lys-Cys-His…野生型

…Ala-Pro-Trp-Arg-Glu-Lys-Cys-His…突变型1

…Ala-Pro 突变型2

…Ala-Pro-Gly-Val-Lys-Asn-Ala-Met…突变型3

说明突变型1，2，3的本质。

.错义突变

2.无义突变

3.移码突变

.下列碱基替换哪些是转换？哪些是颠换？

.AT→TA；（2）AT→GC；（3）GC→TA

.颠换

.转换

.颠换

.有一个发生缺失一个氨基酸突变的蛋白，请问基因序列中缺失了几个核苷酸？

3个。因为3个核苷酸编码一个氨基酸

.分离到一个突变菌株，研究发现此突变不能发生回复突变。请问这一突变的本质是什么？

染色体畸变

.什么原因造成温度敏感突变菌株对温度敏感？

.由于基因突变，使得生物体在某一条件具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变体。

.造成这种突变的原因是基因突变使得蛋白质的空间结构对温度敏感，即在低温时能维持正常的空间结构，而到高温时空间结构被破坏，蛋白失活。

.请说明引起缺失，倒位，重复和插入突变的原因。

.缺失：造成缺失突变的机制是DNA分子上两区段间发生了同源重组，使得两区段间的DNA片断丢失。

.倒位：造成倒位突变的机制是DNA分子上两区段间发生了反向同源重组

.重复:造成重复突变的机制是两个DNA分子间发生了同源重组，使得基因拷贝增加。

.插入：转座子的转座是引起插入突变的主要原因。

.请说明下列符号所表示的意义。重点

His－和His+；hisG＋，hisG和如hisG-251；∆hisG，∆hisDG和∆（hisD-rfb）；hisG::Tn10和hisG2148（Oc）；str r和str s。

自身不能够合成组氨酸的菌株的表现型为：His－

自身能够合成组氨酸的菌株的表现型为：His+

参与组氨酸合成的基因型（其中之一），表示野生型基因：hisG＋，指编码ATP磷酸核糖转移酶的DNA序列

参与组氨酸合成的基因型（其中之一）突变了的基因：hisG ，

合成组氨酸的其中一个基因G的一个突变基因（等位基因251）：hisG-251；

缺失组氨酸合成所需的一个基因G：∆hisG，

缺失组氨酸合成所需的基因（不只一个基因）：∆hisDG，

跨越一个以上操纵子的缺失,由hisD延伸至gnd并进入rfb的缺失：∆（hisD-rfb）；

一个特定的在hisG基因中的Tn10插入，命名为hisG::Tn10

一个在hisG基因中的赭石突变：hisG2148（Oc），

链霉素抗性基因：strr。

链霉素敏感基因：strs。

.有一株大肠杆菌色氨酸营养突变株，经检测发现在编码色氨酸合成酶A亚基的基因中发生了一个无义突变（TAA）。但是在研究该菌株的特性时，得到一株回复突变株，经检测A亚基基因中的无义突变仍然存在。请根据学过的知识解释出现上述现象的原因。

一种基因间的抑制基因突变是tRNA基因突变。主要对无义突变起作用由于某些tRNA基因的突变，形成带有不同于正常反密码子的tRNA。

这些反密码子能识别终止密码子，可他却带有氨基酸。这些突变的tRNA 能把某些氨基酸放在终止密码子的位置上，从而使蛋白合成继续进行。

.何为基因抑制？有哪些机制可能引起基因抑制？

一个突变型在另一突变基因同时存在的情况下，如果后者使前者的表型恢复正常，则后一基因称为前一基因的抑制基因。而这种基因间的相互作用称为基因抑制。

基因内抑制：置换抑制，移码抑制。

基因间抑制：被抑制的基因并不发生另一改变，抑制基因通过代谢作用的补偿，功能上的替代或是通过翻译过程中的校正作用而使表型恢复正常。如突变型tRNA，核糖体突变型，代谢补偿或功能替代。

.大肠杆菌组氨酸操纵子中有关基因的排列次序为hisGDCBHAFI，今得到一株大肠杆菌组氨酸营养缺陷型菌株，该菌株是在hisG基因中发生了一个无义突变。分析该操纵子中其他基因的表达发现，hisG的下游基因的表达均下降了。请根据学过的知识解释发生上述现象的可能机理。

一个操纵子上游基因的无义突变和插入突变均能引起转录极性。极性是转录提前终止的结果，即转录极性，上述现象是转录极现象，机制为：

1、原核生物的转录和翻译是偶联的，即转录和翻译紧密相连，不能够

完成翻译就会很快导致转录终止。

2、正在转录的RNA聚合酶在每个结构基因内的某些位点会暂停，等待

核糖体把mRNA翻译为蛋白，同时使RNA聚合酶从暂停点释放，继续转录。

3、如果蛋白质翻译变慢或阻断，转录终止因子Rho蛋白，装载到未翻

译的mRNA上，且沿着mRNA移动，当遇到RNA聚合酶时，催化RNA聚合酶/DNA/mRNA三元复合物解离，即转录在某个暂停点终止。

无义突变在基因中引入了终止密码，导致翻译提前终止，从mRNA上解离下来，使得Rho因子有机会与mRNA结合，当RNA聚合酶到达暂停点时，转录暂停，同时由于Rho因子的作用，RNA聚合酶从DNA 上脱离，结果造成后续基因的表达降低或减少。

习题5

.由于研究的需要，需要得到一株对链霉素有抗性的大肠杆菌。请根据学过的知识，设计一实验筛选链霉素抗性的大长杆菌。

克隆出链霉素抗性基因，将其插入适当的载体中，然后通过转化或者转导的方法入大肠杆菌中，然后在含有质粒或噬菌体的抗性选择基因的平板上进行转化或转导子的选择，然后再在含有链霉素的筛选平板中用适当的方法筛选出含有链霉素抗性基因的重组子。最后挑取阳性克隆的单菌落进行富集培养。

.基因诱变遵循的原则是什么？

a.择简便有效的诱变剂；

b.处理单细胞或单孢子悬液，使每个细胞均匀接促诱变剂并防止长出不

纯菌落；

c.选用最适剂量的诱变剂；

d.计或采用高效筛选方案或方法。

.如何快速地利用化学诱变剂获得微生物的突变？

①平板上涂布出发菌株

②在其上分区并放置诱变剂颗粒或沾有诱变剂溶液的小滤纸片

③保温培养

④诱变剂周围有一透明的制菌圈，在制菌圈的边缘存在有若干突变株

的菌落

.根据要求筛选所需突变菌株。

.如何利用Tn10或Tn5随机突变大肠杆菌？

Tn10

1.递送载体感染抑制大肠杆菌菌株，制备噬菌体裂解物。

2.新制备的噬菌体裂解物感染非抑制大肠杆菌受体菌，40 ℃培养。

3.添加IPTG，诱导转座酶表达。

4.筛选抗性菌株，获得随机突变体库。

5.设计合适的方法，获得目的突变体。

Tn5

1.人工体外构建携带Tn5转座酶识别的转座位点的抗性基因盒；

2.独立表达纯化Tn5转座酶；

3.体外使转座酶与抗性基因盒结合；

4.电激转化受体菌，根据抗性筛选转化子。

.简述质量粒拯救获得目的基因的原理。重点人工体外构建携带Tn5转座酶识别位点、抗药性基因盒和R6Kγori复制位点区的DNA片段。其它，操作方法与“转座体法”一样。得到突变菌株后，可以很快确定突变基因的部分序列。

.基因定位突变的一般原理。如何鉴定目的基因已经被敲除？

对已知的基因进⾏行敲除、插入、缺失和替换或进⾏行基因融合的遗传操作，主要⾏用于研究已知基因的生理功能。

.简述利用大肠杆菌λ噬菌体Red重组系统进行基因敲除的原理。.基于λ噬菌体的Red重组系统，可有效利用线性DNA片段作为靶分子，对大肠杆菌染色体DNA进行基因敲除、替换、单碱基突变及体内克隆等修饰。

.质粒pKD20 or pKD46中exo、bet和gam基因都受阿拉伯糖启动子的调控，因此能用L-阿拉伯糖诱导重组酶基因的表达。而且质粒的温度敏感型复制子使其很容易从细菌中去除。

3)通过设计特定的引物，利用同源序列间的相似性和λ噬菌体Red重组

系统进行重组，从而替换掉靶序列中的目的基因。

.请设计基因敲除大肠杆菌lacZ基因方案。

.获得LazZ的基因序列

.用kan抗性基因序列替代lazZ序列

.在基因组kan上下游分别设计引物

.kan序列为模板扩增

.酶切消化，组装到同源重组载体

.转化大肠杆菌，筛选

.简述利用反义RNA构建突变菌株的原理。

通过特定的方法和技术，以目的基因的相关序列为模板，设计编码目的基因序列转录后的RNA的反义RNA的DNA序列，通过适当的载体转入受体菌后，从而在受体菌内转录得到特定的反义RNA，使其可以与目的基因序列转录后得到的RNA进行结合，得到双链RNA，从而阻止其翻译，而阻断特定生理代谢过程，最终得到突变菌株的技术过程。

.在利用物理、化学或生物法进行微生物突变后，如何进行突变体的富集？各种方法的原理是什么？

富集：淘汰野生型菌株，使缺陷型得以浓缩以便检出。

原理：青霉素只能杀死生长繁殖的细菌，不能杀死停止分裂的细菌。

5-溴脱氧尿苷浓缩法：原理：在DNA复制时，5-溴脱氧尿苷替代胸腺嘧啶脱氧核苷掺入DNA分子中，但是携带5-溴脱氧尿苷的DNA对紫外线十分敏感。不生长的细胞，DNA不复制，5-溴脱氧尿苷也不能掺入DNA，在接触紫外线时能够存活下来。

同位素自杀浓缩法：经同位素（如3H，35S和32P）标记的细菌细胞，在处于生长状态时，同位素发生衰变，产生β-射线，能将处于生长状态

的细菌杀死，而突变菌株不能将吸收同位素，且在一定条件下不能生长，从而免于死亡。

差别杀菌法：菌丝过滤法，高温法。通过菌丝的特点不同和根据细菌对温度的敏感程度不同而进行富集

.什么是麦康凯琼脂培养基和四氮唑培养基？它们有何功用？

麦康凯

蛋白胨，中性红（细菌染色剂），结晶紫（抑制革兰氏阳性细菌），胆盐（抑制革兰氏阳性细菌，同时参与pH依赖的颜色变化）和某种碳水化合物。

利用碳水化合物的细菌在这种培养基上形成红色菌落，在发酵力强的细菌菌落周围有胆盐沉淀；不能够利用碳水化合物的细菌形成无色菌落。

可用于糖类代谢的研究。

四氮唑培养基

以营养琼脂为基础，添加氯化三苯四氮唑(TTC)。氧化型TTC是水溶性的，无色；还原型TTC是水不溶性的，暗红色。TTC能够被有代谢活性的细菌还原；低pH值可抑制还原型TTC的产生。可利用碳水化合物的细菌，产生酸，故TTC可以将利用和不利用碳水化合物的细菌区别开来，即利用碳水化合物的细菌形成无色菌落，而不利用的菌落形成红色。

.举例说明“正向选择培养法”在筛选细菌基因突变株中的应用.

.何为“影印技术”？如何应用该技术筛选大肠杆菌谷氨酸营养突变菌株？

.为了研究大肠杆菌DNA合成机制，需要筛选DNA合成的突变菌株。请设计试验筛选大肠杆菌DNA合成突变菌株。

选择适当的诱变剂--- 30℃诱变大肠杆菌---- 30℃培养诱变后的菌体（使野生菌株和突变菌株均得到生长）---42℃富集：使用3H标记的