细菌和病毒的遗传.
遗传学复习附答案（朱军）
遗传学复习附答案（朱军）名词解释：第⼀章绪论1.遗传学（genetics）：2.遗传（heredity）：3.变异（variation）：是指后代个体发⽣了变化，与其亲代不相同的⽅⾯。
4.表型（phenotype）：⽣物体所表现出来的所有形态特征、⽣理特征和⾏为特征称为表型。
5.基因型（genotype）：个体能够遗传的、决定各种性状发育的所有基因称为基因型。
第⼆章遗传的细胞学基础6.⽣殖（reproduction）：⽣物繁衍后代的过程。
7.有性⽣殖（sexual reproduction）：通过产⽣两性配⼦和两性配⼦的结合⽽产⽣后代的⽣殖⽅式称为有性⽣殖。
8.同源染⾊体（homologous chromosome）：⽣物的染⾊体在体细胞内通常是成对存在的，即形态、结构、功能相似的染⾊体都有2条，它们成为同源染⾊体。
9.⾮同源染⾊体（non-homologous chromosome）：形态、结构和功能彼此不同的染⾊体互称为⾮同源染⾊体。
10.授粉（pollination）：当精细胞形成以后，花粉从花药中释放出来传递到雌蕊柱头上的过程叫授粉。
11.双受精（double fertilization）：被⼦⾷物授粉后，花粉在柱头上萌发，长出花粉管并到达胚囊。
2个精⼦从花粉管中释放出来，其中⼀个与卵细胞结合产⽣合⼦，以后发育为种⼦胚，另⼀个与2个极核结合产⽣胚乳原细胞，以后发育为胚乳，这⼀过程称为双受精。
107. 常染⾊体（autosome）：在⼆倍体⽣物的体细胞中，染⾊体是成对存在的，绝⼤部分同源染⾊体的形态结构是同型的，称为常染⾊体。
99. 等位基因（alleies）：位于同源染⾊体相等的位置上，决定⼀个单位性状的遗传及其相对差异的⼀对基因。
116. 核型（karyotype）：每⼀⽣物的染⾊体数⽬、⼤⼩及其形态特征都是特异的，这种特定的染⾊体组成称为染⾊体组型或核型。
117. 核型分析（karyotype analysis）：按照染⾊体的数⽬、⼤⼩和着丝粒位置、臂⽐、次缢痕、随体等形态特征，对⽣物河内的染⾊体进⾏配对、分组、归类、编号和进⾏分析的过程称为染⾊体组型分析或核型分析。
遗传第七章题
第七章细菌和病毒的遗传(一) 名词解释：原养型：如果一种细菌能在基本培养基上生长，也就是它能合成它所需要的各种有机化合物，如氨基酸、维生素及脂类，这种细菌称为原养型。
转化(transformation)：指细菌细胞（或其他生物）将周围的供体DNA，摄入到体内，并整合到自己染色体组的过程。
转导：以噬菌体为媒介，把一个细菌的基因导入另一个细菌的过程。
即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，通过感染转移到另一受体菌中。
性导(sexduction)：细菌细胞在接合时，携带的外源DNA整合到细菌染色体上的过程。
接合(coniugation)：指遗传物质从供体—“雄性”转移到受体—“雌性”的过程。
Hfr菌株：高频重组菌株，F因子通过配对交换，整合到细菌染色体上。
共转导（并发转导）(cotransduction)：两个基因一起被转导的现象称。
普遍性转导：能够转导细菌染色体上的任何基因。
局限转导：由温和噬菌体（λ、）进行的转导称为特殊转导或限制性转导。
以λ噬菌体的转导，可被转导的只是λ噬菌体在细菌染色体上插入位点两侧的基因。
att位点：噬菌体和细菌染色体上彼此附着结合的位点，通过噬菌体与细菌的重组，噬菌体便在这些位点处同细菌染色体整合或由此离开细菌染色体。
原噬菌体(prophage)：某些温和噬菌体侵染细菌后，其DNA整合到宿主细菌染色体中。
处于整合状态的噬菌体DNA称为～～。
溶原性细菌：含有原噬菌体的细胞，也称溶原体。
F＋菌株：带有F因子的菌株作供体，提供遗传物质。
(二) 是非题：在大肠杆菌中，“部分二倍体”中发生单数交换，能产生重组体。
（-）由于F因子可以以不同的方向整合到环状染色体的不同位置上，从而在结合过程中产生不同的转移原点和转移方向。
（+）受体细菌可以在任何时候接受外来的大于800bp的双链DNA分子。
（-）在中断杂交试验中，越早进入F-细胞的基因距离F+因子的致育基因越远。
（+）在接合过程中，Hfr菌株的基因是按一定的线性顺序依次进入F-菌株的，距离转移原点愈近的基因，愈早进入F-细胞。
10细菌和病毒的遗传-性导、转导
如果研究三因子转导(three-factor transduction)，只需分析一个实 验的结果就可以推出三个基因的次序。
普遍性转导
例如：供体基因型a+b+c+，受体的基因型为a- b- c- 。 供体用P1噬菌体感染，P1的后代再用来感染受体细胞，
然后把受体细胞接种在选择培养基上。
如果通过中断杂交已知三个基因中的一个如a不在中 间，就可对a+进行选择，即在对a+进行选择的选择培 养基上，把可以生长的a+细胞选出来。然后，再把被 选择的受体细胞重复接种在其他对b+或c+进行选择的 选择培养基上，检查a+细胞是否同时具有b+和c+。
突变子和重组子都是一个核苷酸对或者碱基对(bp)。所
以基因内每个碱基均可能发生突变，任意两个碱基间均能 发生交换重组
噬菌体突变型的互补试验
属于同一基因(功能单位)还是两个基因突变产生的呢
p59
对于两个独立起源的、表型相似的隐性突变，如何判定是 在二倍体生物中，可以建立双突变杂合体。双突变体杂合 体有两种形式：顺式(cis)和反式(trans)
普遍性转导
最少的一类转导体应当代表最难于转导的情况，
这种转导体是同时发生交换次数最多的一类。
这种转导子的基因排列应为两边是供体基因，而
中间为受体基因。
假定由实验得到的最少的转导体类别为a+b+c- ，
那么就可以确定，这三个基因的正确次序应当是 acb或bca，而不是abc。
普遍性转导
如λ的DNA，既可以以自主的状态存在，也可以整合在细菌染色 体中。这种有两种状态的遗传因子叫做附加体(episome)。
细菌和病毒的遗传学分析
用不同的Hfr菌株进行中断杂交实验所作出的大肠杆菌基因连锁图，其基因向F-细胞转移的顺序大不相同。
重组作图
01
当转移时间间隔在两分钟之内， 如已知lac与ade紧密连锁，距离约为1分钟，中断杂交作图就不可靠，须用传统的重组作图(recombination mapping)
01
不用亲本类型 两对基因间的交换频率，必须在形成部分二倍体的条件下，计算重组率。 部分二倍体如果不发生重组，无法鉴别。 接合重组不产生相反的重组类型
低频重组与高频重组
高频重组(High frequence recombination, Hfr)
F因子整合到了细菌染色体上，与F-细胞接合后将供体染色体的一部分或全部传递给F-受体，当供体和受体的等位基因带有不同的遗传标记时，可观察到它们之间发生重组，频率可达到10-2以上，称为高频重组品系（菌株）
杂合DNA复制后，形成一个亲代类型的DNA和一个重组类型的DNA并导致转化细胞的形成与表达。
转化的进程
4 共转化与遗传图谱绘制
共转化：供体的一条DNA片段上的两个基因同时转换的现象。 利用共同转化绘制细菌连锁遗传图谱的基本原理： 相邻基因发生共同转化的概率与两者的距离间成正向关系，基因间距离越近，发生共同转化的频率越高，反之越低。 因此可能通过测定两基因共同转化的频率来指示基因间的相对距离。
数理与生物工程学院
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遗 传 学
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第七章细菌和病毒的遗传学分析
目录
1
2
二 细菌的接合与染色体作图
1.接合现象的发现
细菌的接合首先是莱德伯格（ Lederberg ）和塔特姆（ Tatum ）在1946大肠杆菌杂交试验中发现的。
第六章 细菌和病毒的遗传作图
第15页，共134页。
温和噬菌体(temperate phages)的 感染周期：
λ和P1噬菌体 溶源途径Lysogenic Cycle： 裂解途径Lytic Cycle
l
16
第16页，共134页。
Temperate Bacteriophage Lifecycle
• 能够溶源化细菌的噬菌体称为温和噬菌体
第1页，共134页。
第6章 细菌及其病毒的遗传作图
第一节 噬菌体遗传分析 第二节 细菌的转化 第三节 细菌的接合
第四节 细菌的性导
第五节 转导
2
第2页，共134页。
第一节 噬菌体遗传分析
一、噬菌体的繁殖 二、噬菌体的突变型 三、噬菌体的基因重组 四、T2的环形遗传图
3
第3页，共134页。
复习1：病毒的一般特性和类型
• 最大的病毒： 牛痘苗病毒——直径超过250nm
• 最小的病毒 脊髓灰质炎病毒——28nm
• 直径 病毒：细菌：真菌 = 1：10：100
5
第5页，共134页。
病毒粒子的模式构造
图6-1
6
第6页，共134页。
复习2：噬菌体的一般特性
• 病毒可根据宿主(动物、植物、细菌)或遗传物 质(DNA或RNA)来分类。
二、转化过程
1.供体(donor)DNA与受体(receptor)细胞 结合(binding)——吸附
– 结合发生在受体细胞特定部位； – 供体DNA片段为双链； – 结合过程是一个可逆过程。
42
第42页，共134页。
感受态与感受态因子
二、转化过程
感受态指细菌能够从周围环境中吸收DNA分子进行 转化的生理状态。
31
2021年中国农业科学院蔬菜花卉所339农业知识综合一考研核心题库之遗传学论..
特别说明本书根据历年考研大纲要求并结合历年考研真题对该题型进行了整理编写，涵盖了这一考研科目该题型常考试题及重点试题并给出了参考答案，针对性强，考研复习首选资料。
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一、2021年中国农业科学院蔬菜花卉所339农业知识综合一考研核心题库之遗传学论述题精编1．细菌和病毒的遗传物质的传递方式与真核生物有何不同？【答案】细菌缺乏明确的核膜和线粒体等细胞器，也不能进行典型的有丝分裂和减数分裂，因此它的染色体传递和重组方式与真核生物不尽相同。
病毒是比细菌更为简单的生物，它们也是只有一条染色体，即单倍体。
有些病毒的染色体是DNA，另外一些病毒的染色体是RNA。
所以病毒主要是由蛋白质外壳及其包被的核酸所组成的颗粒。
由于病毒缺乏代谢和分裂所必要的细胞质和细胞器，所以它们必须侵染细胞并接管宿主细胞的代谢机器，以提供本身所需要的一切物质。
他们必须生活在细胞内。
真核生物的有性过程特征在于形成配子时的减数分裂。
遗传物质的交换、分离和独立分配的机制都是通过减数分裂实现的。
虽然细菌和病毒不具备真核生物配子进行融合的过程，但它们的遗传物质也必须从一个细胞传递到另一个细胞，并且也能形成重组体。
细菌和病毒的遗传性导转导
（二）F΄因子
F因子的整合与环出图
F因子整合到宿主细 菌染色体的过程是 可逆的。
正常、精确
（二）F΄因
子
P224
lac
F 非正常 环出 Hfr
la F′lac c F
图10-25 F′因子的形成
阿代尔伯格和伯恩斯(Adelberg，E. 和 Burns，S.，1959)称这种携带有某些细 菌染色体基因的F因子为F′因子。
四、转导
(transduction)
P224
（一）概念：以噬菌体为媒介所进行的细菌遗传物质
重组的过程。
（二）转导现象的发现 黎德伯格（Lederberg）和津德（Zinder）在1952年首 先在鼠伤寒沙门氏菌（Salmenella typhimurium）中 发现转导现象。
四、转导
(transduction)
U型管实验结果的解释： 转导噬菌体---转导
溶源性细菌 （温和噬菌体P22）
（四）转导的类型
图--噬菌体转导
图a、普遍性转导
图b、特殊性转导 /局限性转导
普遍性转导过程图
转导细菌染色体组的任何不同部分
转导体
转导噬菌体 部分二倍体
普导遍性转
由此形成的具有重组遗传结构的细菌细胞叫转导体 transductant。
普遍性转 导
例如：供体基因型a+b+c+，受体的基因型为a- b- c- 。
供体用P1噬菌体感染，P1的后代再用来感染受体细胞， 然后把受体细胞接种在选择培养基上。
如果通过中断杂交已知三个基因中的一个如a不在中间， 就可对a+进行选择，即在对a+进行选择的选择培养基上， 把可以生长的a+细胞选出来。然后，再把被选择的受体 细胞重复接种在其他对b+或c+进行选择的选择培养基上， 检查a+细胞是否同时具有b+和c+。
细菌及病毒的遗传分析h
trp2+ his2+ tyr1+转化trp2- his2- tyr1- 实验 trp2 34 his2 13 tyr1
Hfr菌株在切除F因子时发生错误切除，分离出一个携带F因子和部分宿主染色体基因的遗传因子，这种带有宿主染色体基因的F因子称为F΄因子。
T2噬菌体的基因重组
将两种不同的T2突变体进行杂交，对其杂交子代进行重组分析 杂交方法： 将Ttor和Ttos两种大肠杆菌细胞混合 同时接种高浓度的T2噬菌体的h-r+和h+r-两种突变体，保证绝大多数细菌都被一个以上噬菌体感染 两种不同的噬菌体DNA可能在宿主细胞内进行重组，从而产生非亲本型子代h+r+和h-r-。 亲本型 重组型
F因子在杂交中的行为——接合过程
（三）中断杂交实验作图
中断杂交实验作图
1分钟≈20%的重组值
二、转化
转化(transformation)：指某些细菌(或其它生物)能通过其细胞膜摄取周围介质中的DNA片段，并将此外源DNA片段整合到自己染色体组中的过程。 （一）转化的过程 非感受态细胞 外源DNA被洗掉了 转化因子 感受态细胞 外源DNA仍与细胞结合 整合 吸收 整合 供体单链DNA进入受体细胞后与受体染色体的某一部分联会，并进一步置换受体的对应染色体区段的过程。
第十章 细菌及病毒的遗传分析(2h)
1
第一节 细菌和病毒遗传研究的意义
2
第二节 噬菌体的基因重组
3
第三节 细菌基因重组
4
本章要求
5
思考题
繁殖世代所需时间短；
易于管理和进行化学分析；
便于研究基因的作用；
便于研究基因的突变；
遗传物质较简单，便于用作研究基因结构、功能及调控机制的材料。
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thr leu azi
ton
lac
ga
F
O
8
8.5
9
11
18
25 min
根据中断杂交实验作出的大肠杆菌连锁图
用不同的 Hfr 菌株进行中断杂交实验，基因转移的原点 子和细菌染色体都是环状的
(O)和转移的方向不同，说明 F 因
如果两个基因间的转移时间小于 2 min ，用中断杂交法所得的图距不太可靠，应采用传统
为此作： rb+rc- × rb -rc+
↓ 重组值约 14%
可知 h 应位于 r b及 rc 之间，又因为 T2 噬菌体的连锁图是环状的，故：
h rc
rb ra
三、细菌的遗传分析
一个细菌 DNA 与另一个细菌 DNA 的交换重组可以通过四种方式实现： 导、转导
转化、接合、性
1、转化 转化： 某些细菌 (或其他生物 )通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段， 片段通过重组整合到自己染色体组的过程
用转导颗粒
P1 再侵染带
leu -
-
thr
s
azi
E.coli
将受体细菌特定培养：培养在一种可选择 上
噬菌体性状
噬菌斑形态：正常 r+：小、边缘模糊 突变 r-：大、边缘清楚
宿主范围：感染和裂解的菌株不同
正常 h+： B 株 突变 h-： B 株
或 B/2 株
由于 h–和 h+均能感染
B 株，用
T2 的两亲本
h
–+
r
和
h
+
r
–同时感染
B 株，称为双重感染
h-r+ × h+r ↓B 株
h-r+ h+r- h-r- h+r+ ↓
(1) 世代周期短。大肠杆菌每 20 分钟可繁殖一代，病毒每小时可繁殖数百个后代 (2) 易于管理和进行化学分析 (3) 遗传物质简单，便于研究基因的结构和功能 (4) 便于研究基因的突变和重组 (5) 可用作研究高等生物的简单模型 (6) 便于进行遗传操作
4、细菌和病毒的拟有性过程 细菌获取外源遗传物质的四种方式： 转化 (transformation) 接合 (conjugation) 性导 (sexduction) 转导 (transduction)
800bp，枯草杆菌最
（ 2）转化过程 ① 结合 ② 穿入 ③ 联会 ④ 整合，整合或 DNA 重组对同源 DNA 具有特异性
2、和基因重组作图 当两个基因紧密连锁时，它们就有较多的机会包括在同一个
受体染色体中。因此，紧密连锁的基因可以通过转化进行作图。如：
trp2+
his
+ 2
tyr 1+×
trp2
受体细胞常常只接受部分的供体染色体， 这些染色体称为供体外基因子， 而受体的完整染 色体则称为受体内基因子，这样的细菌称为部分二倍体或部分合子、半合子
（ 3）中断杂交试验及染色体作图 为了证明接合时遗传物质从供体到受体细胞的转移是直线式进行的， Jacob 设计了一个著名的中断杂交试验
Hfr ： thr+leu+lac +gal+azistonsstrs
并将此外源 DNA
转化首先是 Griffith(1928) 在肺炎双球菌中发现的 杀死 SⅢ片段
RⅡ→→→→→→→→→ SⅢ
Avery(1944) 等研究证实，转化因子是 DNA 。这个极其重要的发现，不仅证实遗传物质是 DNA ，而且表明转化是细菌交换基因的方式之一
1、转化机制 （ 1）供体 DNA 与受体细胞间最初相互作用 影响因素包括： ① 转化片段大小 :肺炎双球菌的成功转化，转化 DNA 片段至少要有 少需要 16000bp ② 转化片段形态 :转化片段必须是双链 ③ 转化片段浓度：每个细胞摄取的 DNA 分子数不超过 10 个 ④ 受体细胞生理状态 :感受态
研究细菌遗传的方法 --平板培养： 细菌菌落的表现型：
原养型（野生型）
突变型
形态性状：菌落形状、颜色、大小
生理特性：营养缺陷型 抗性 -抗药或抗感染
为了测定所发生的突变， Lederberg 设计了影印培养法
2、病毒的特点及种类 病毒没有细胞结构，既不属于原核生物，也不属于真核生物。
病毒结构十分简单，仅含
-
- - - - R RR
F ： thr leu lac gal azi ton str
每隔一定时间取样，放在食物搅拌器内搅拌
1957 年 Wollman 和
培养在含 str 的完全培养基上， Hfr 被杀死 用影印培养法测试形成的 F-菌落的基因型，确定每个基因转入 F-的顺序（时间） 根据基因转入 F-的时间，进行细菌染色体作图
his2
tyr 1
↓
重组型数 Trp 2-his 2 重组值 = ---------------------------- × 100%
亲型数 +重组型数
DNA 片段中，并同时整合到
Trp 2-his 2 → Trp 2-tyr 1 → His 2-tyr 1 →
0.34 0.40 0.13
trp2
his2
tyr 1
∣←── 34─→ ∣←─── 13──∣
∣←───── 40──────→ ∣
2、接合 接合：在原核生物中，是指遗传物质从供体
-“雄性 ”转移到受体 -“雌性 ”的过程
1946 年， Lederberg 和 Tatum 发现 E.coli 细胞之间通过接合可以交换遗传物质。他们选择 了两个不同营养缺陷型的 E.coli 菌株
× 100%
ra–h+
–+
rb h rc –h +
ra+h– → 24%
+–
rb h
→ 12.3%
rc+h– → 1.6%
分别作出 ra、 rb、 rc 与 h 的连锁图：
ra
24
h
rb 12.3
h
rc1.6 h
×
ra
rb
rc h
√
ra
rb
h rc
√
ra
rc h
rb
×
ra
h rc
rb
为了确定基因排列顺序，可先只考虑 rb、 rc 及 h 来确定是 rchrb 还是 hrcrb
的重组作图法。 lac+ade+ lac–ade–
基本培养基
lac+ ade– lac-ade+ 完全培养基 - ade
lac -ade+
重组频率 = ------------------------------lac+ade+ + lac -ade+
×100% = 22%
这两个位点间的时间单位约为 1min → 20%重组率
（ 1）F 因子
Hayes 和 Cavalli-Sforza （ 1953)发现，供体有一个性因子即致育因子 成，是染色体外的遗传物质
--F 因子，由 DNA 组
E.coli F 因子存在状态有三种类型： ① 没有 F 因子，即 F– ② 自主状态的 F 因子，即 F+
③ 整合的 F 因子，即 Hfr
一、细菌和病毒遗传研究的意义
遗传学研究从细胞水平推进到分子水平，是由于两大发展： （ 1）对基因的化学和物理结构的了解日益深入 （ 2）研究材料采用了新的生物类型 --细菌和病毒
1、细菌的特点及培养技术 所有细菌都是比较小的单细胞，大约 1 2μ m 长， 0.5μ m 宽 大肠杆菌 (E.coli )在细菌遗传 学研究中应用十分广泛 ,其染色体为一条环状的裸露 DNA 分子。其细胞里通常还具有一个或 多个小的染色体 -质粒
两个基因同在一起转导就是合转导或叫并发转导
合转导的频率愈高，表明两个基因
在染色体上的距离愈近，连锁愈密
两个基因的合转导 频率很低，就说明它们之间距离较远
因此，测定两基因的合转导频率就可以确定基因之间的次序和距离
切；相反，如果
两因子转导：通过观察两个基因的转导，计算并比较每两个基因之间的合转导频率，就可
最少的一类转导体应代表最难于转导的情况，这种转导体是同时发生交换次数最多的一
类，这种转导体的两边应为供体基因，而中间为受体基因，如为
a+b
+
c
，则正确次序就应为
abc。假定由实验得到的最少的转导体类别为
a+b+c ，则可以确定， 这 3 个基因的正确次序应当
是 acb 或 bca
利用并发转导进行细菌基因重组作图 P1 侵染带 leu+ thr+aziR E.coli
以确定三个或三个以上基因在染色体上的排列顺序
例如： a 基因和 b 基因的合转导频率很高， a 和 c 基因的合转导频率也很高，而
少或完全不在一起转导，这三个基因的次序就应为：
ห้องสมุดไป่ตู้bac
b和c很
三因子转导：只需分析一个实验的结果就可以推出
3 个基因的次序
例如：供体大肠杆菌具有基因型 a+b+c+，受体的基因型为 a b c 。
性导作用： （ 1）确定等位基因的显隐性关系 （ 2）利用并发性导进行细菌染色体作图 （ 3）性导形成的部分二倍体也可用作互补测验，确定两个突变型是同属于一个基因还是 不同基因
4、转导 转导：指以噬菌体为媒介所进行的细菌遗传物质重组的过程
（ 1）普遍性转导 转导噬菌体可以转移细菌染色体组的任何不同部分的转导
第十章 细菌和病毒的遗传
原核生物与真核生物的染色体不同，繁殖方式不同，基因重组方式不同