最新上海交通大学环境微生物微生物的变异
2022年上海交通大学生物科学专业《微生物学》期末试卷A(有答案)
2022年上海交通大学生物科学专业《微生物学》期末试卷A(有答案）一、填空题1、用孔雀绿和复红作细菌芽孢染色时，可使菌体呈______色，使芽孢呈______色。
2、烟草花叶病毒简称______，外形______状，外层衣壳粒以______时，针方向螺旋状排列成______，具有______功能；核心为______链______。
3、至今采用严格厌氧菌进行大规模发酵的产品只有______一种，其产生菌是______。
4、在液体培养基中，放线菌常以______的方式繁殖，工业上的______ 就是利用这一方式进行增殖的。
5、酵母菌的无性孢子有______、______和______等数种。
6、被誉为微生物学奠基人的是______世纪、______国的______；而细菌学的奠基人则为______国的______。
7、许多因素会影响加压蒸气灭菌的效果，主要有：① ______，② ______，③ ______，④______，以及⑤ ______等。
8、微生物寄生于其他微生物的例子如______、______；微生物寄生于植物的例子如______；微生物寄生于动物的例子如______。
9、当细菌处于一种氨基酸全面匮乏的“氨基酸饥饿”状态时，细菌会采取一种应急反应以求生存，实施这一应急反应的信号，大量合成两种物质，它们是：______和______。
10、体液免疫分子主要包括______、______和______；而______和______分别是非特异免疫和特异免疫的主要体液成分。
二、判断题11、苏云金芽孢杆菌的杀虫机制主要是靠其芽孢和伴胞晶体。
（）12、在EMB培养基中，伊红美蓝的作用是促进大肠杆菌的生长。
（）13、硫细菌、铁细菌和硝化细菌等化能自养菌不能通过Calvin循环进行CO2的固定。
（）14、噬菌体因为是细菌的病毒，所以不可以通过细菌滤器。
（）15、在真菌中，高尔基体并不是普遍存在的细胞器。
微生物的变异原理及应用
微生物的变异原理及应用1. 引言微生物变异是指微生物在自然界或实验条件下经过长期的演化过程中，产生了与亲代微生物有明显遗传差异的后代微生物。
微生物的变异一直是微生物学研究的重要领域，对于理解微生物的遗传变异机制以及应用于实际生产具有重要意义。
2. 微生物变异的原理微生物的变异是由于其基因发生了突变所导致的。
微生物的遗传信息存储在其DNA分子中，当DNA发生突变时，这些变异基因就会在后代中得以保留和传递。
微生物的突变可以分为两种类型：自然突变和诱变突变。
2.1 自然突变自然突变是指在微生物的自然生长过程中产生的突变。
这些突变通常是由DNA 复制错误、化学修饰、或者DNA损伤修复过程中发生的。
自然突变是微生物进化的基础，也是微生物遗传变异的主要来源之一。
2.2 诱变突变诱变突变是指通过人工手段诱导微生物基因发生突变。
这种突变方法可以通过化学物质、物理因素或者基因工程技术来实现。
诱变突变可以加速微生物的遗传变异进程，从而产生更多的变异体，为微生物的应用提供新的可能性。
3. 微生物变异的应用微生物变异的应用广泛涉及到农业、食品工业、药物研发以及环境修复等领域。
下面列举了几个常见的应用案例：3.1 作物育种通过微生物变异技术可以对作物进行改良育种，以获得具有抗病虫害、耐逆性和高产性的新品种。
例如，通过诱变突变可以筛选到抗除草剂的小麦品种，从而降低农药使用量，减少对环境的污染。
3.2 食品发酵工业微生物的变异在食品发酵工业中具有重要的应用价值。
通过对工业菌株进行诱变突变，可以提高其代谢能力和产酶能力，从而提高发酵过程的效率和产量。
例如，诱变突变后的酿酒酵母可以产生更多的酒精，提高酒的酿造效率。
3.3 药物研发微生物变异在药物研发中也起到了重要的作用。
通过诱变突变，可以获得抗生素产生菌株或者高效酶制剂的产生菌株。
这些变异菌株可以用于生产药物原料或者制备酶制剂，为药物研发和生产提供了新的资源。
3.4 环境修复微生物变异技术在环境修复领域也有着广泛的应用前景。
微生物的遗传变异与进化
微生物的遗传变异与进化微生物是地球上最古老和最丰富的生物群体之一，其繁衍和演化过程受到遗传变异的影响。
遗传变异是指微生物种群中的基因和基因组的改变，这种改变是微生物进化的基础，使其能够适应不同的环境和生存条件。
本文将探讨微生物的遗传变异和进化机制以及其对人类健康和环境的影响。
一、微生物的遗传变异机制1. 突变和基因重组：突变是指基因序列发生突然和不可逆的改变，包括点突变、插入突变和缺失突变等。
基因重组则是指基因间的DNA 重组，可以通过基因重排、基因转座和DNA互换等方式发生。
这些突变和重组事件是微生物遗传变异的主要机制。
2. 水平基因转移：水平基因转移是指微生物之间的DNA交换，这种交换可以发生在不同物种和不同亚群之间。
通过水平基因转移，微生物可以获得新的基因和基因组片段，从而增加遗传多样性。
二、微生物的遗传进化1. 选择压力与适应性进化：选择压力是指外界环境对微生物的选择作用。
在特定环境条件下，不同的微生物表现出不同的适应性，适应性较高的个体会更容易幸存和繁衍。
这种适应性进化使得微生物群体在进化过程中慢慢适应并优化其生存策略。
2. 快速复制与漂变：许多微生物具有非常短的生命周期和高速的繁殖能力，这使得它们在短时间内积累大量的变异。
这种快速复制和大规模变异的能力称为漂变，为微生物的进化提供了可塑性。
三、微生物的遗传变异与人类健康1. 耐药性的产生：微生物遗传变异是引起抗生素耐药性产生的主要原因之一。
在抗生素使用过程中，微生物遗传变异使得一部分微生物获得了抗生素的抵抗能力，这导致了抗生素的治疗效果下降，对人类健康带来了威胁。
2. 病原性的演化：微生物的遗传变异还可以导致病原微生物的演化和新的疾病的出现。
例如，流感病毒的遗传变异使得它能够绕过人体的免疫系统，导致新的流感病毒亚型的出现，给人类健康带来了挑战。
四、微生物的遗传变异与环境1. 生态位的占据：微生物的遗传变异使得微生物群体在不同的生态位中占据不同的地位。
上海交通大学-环境微生物-微生物的基因重组
转导的遗传物质
供体菌染色体DNA 任何部位或质粒
完全转导或流产转导
噬菌体DNA及供体菌 DNA的特定部位
受体菌获得供体菌DNA 特定部位的遗传特性 转导频率较普遍转导增 加1000倍(10-4)
转导的后果
转导频率
受体菌的10-7
普遍性转导
转化过程
TRANSFORMATION direct uptake of biologically active DNA fragments
细菌转化
以反向遗传学 的角度来确定 未知基因的功 能。
基因变异使基 因功能的丧失， 应用于重组 DNA技术和细 胞内同源重组。
反向遗传学
反向遗传学是相对于经典遗传学而言的。 经典遗传学是从生物的性状、表型到遗传物质来研究 生命的发生与发展规律。 反向遗传学则是在获得生物体基因组全部序列的基础 上，通过对靶基因进行必要的加工和修饰，如定点突变、 基因插入/缺失、基因置换等，再按组成顺序构建含生物 体必需元件的修饰基因组，让其装配出具有生命活性的 个体，研究生物体基因组的结构与功能，以及这些修饰 可能对生物体的表型、性状有何种影响等方面的内容。
Genetic Recombination
一、原核微生物的基因重组
1. 转化 (Transformation)
2. 转导 (Transduction)
3. 接合 (Conjugation)
4. 原生质体融合 (Cytoplasmic fusion )
5. 溶源性转换 (Lysogenic conversion)
细菌的多重营养缺陷型杂交
实验
接合现象的发现和证实
微生物的遗传变异与育种答案解析
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。
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原养型（野生型） 缺陷性（变异型）
＋ －
苏氨酸原养型 thr+、亮氨酸原养型 leu+ 苏氨酸缺陷性 thr-、亮氨酸缺陷性 leu-
敏感株 (Sensitive) 耐性株 (Resistant)
S R
T1噬菌体敏感株 T1S、链霉素敏感株 strS T1噬菌体耐性株 T1R、链霉素耐性株 strR
影响翻译的一种无义突变
赖氨酸
终止因子
tRNA的抑癌基因的无义突变→错义突变的机制
形态结构的变异
环境的影响也可发生变异。如：炭疽芽孢
杆菌含微量青霉素培养基上，发生形态变异。
细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎双球菌）、芽胞（炭
疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变异）也可发生
二、突变类型
依据表型改变分为 1. 形态突变型：发生细胞形态变化或引起菌落形态改变 的突变型。 2. 生化突变型：一类发生代谢途径变异但无明显形态变 化的突变型。 3. 致死突变型：造成个体死亡或生活力下降的突变型 （半致死突变型）。 4. 条件致死突变型：在某一条件下具致死效应，而在另 一条件下无致死效应的突变型。如某些突变体的大肠 杆菌在40℃时不能生长，而在37 ℃则可以生长。
三、基因突变的特点
1. 不对应性 突变的性状与引起突变的原因间无直接的对应关系。
例如细菌在有青霉素的环境下，出现了抗青霉素的突变
体，经变量试验、涂布试验和影印试验等典型遗传学实 验证明，这类性状都可通过自发的和其他任何诱变因子 诱发而得，青霉素等因素仅是起了淘汰原有非突变型 （敏感性）个体的作用。
耐药性变异
耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的 变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即 多重耐药性。
2020年上海交通大学微生物学617考研初试真题
医学考研辅导班：2020年上海交通大学微生物学617考研初试真题
一，（5*3)
autotroph，catabolite repression , Denitrification, transposon, nucleocapsid
二，(6”10)
六个拉丁文翻译成中文
何为芽孢，结构，耐热机制
何为生长曲线，分哪几部分
比较接合，转导，转化，原生质体融合
比较支原体，衣原体，立克次氏体
简述乳糖发酵的类型和过程以及产物
耐药性菌株产生的原因
共生有哪几种类型，举例说明
简述同义突变，无义突变，错义突变
真病毒的结构和特点
三，（15*5)
简述免疫应答类型以及对应的细胞种类
简述微生物在物质循环中作用
简述微生物基因表达调控方式
微生物初级代谢次级代谢的关系，特点，应用
如何得到来自植物的高产抗肿瘤药物的工程菌株
新祥旭考研官网/。
微生物的遗传变异
微生物的遗传变异[内容提要]细菌遗传变异的物质基础主要是基因组。
质粒作为自我复制单位，控制细菌的某些次要性状，如抗性等，质粒可以转移、也可以丢失的特点得到高度重视。
转座因子因具有可移动性，成为研究细菌遗传变异的有用工具。
毒力岛是从基因水平认识细菌毒力因子的新概念。
基因突变是细菌最重要的变异，可用化学或物理的方法人为造成。
转化、转导、接合是细菌个体间交换遗传物的天然方式，对细菌的变异具有重要意义，还可以采用原生质体融合及转染等人工方法达到相似的目的。
掌握细菌遗传变异的规律，有利于动物传染病的诊断和预防，并可推动基因工程技术的进步。
细菌与其他生物一样，通过遗传（heredity）与变异（variation）生存与发展。
所谓细菌的遗传，系指亲代细菌与子代细菌的相似性，它使细菌的性状保持相对稳定，是各种细菌存在的根据。
所谓细菌的变异，指亲代与子代以及子代细菌之间的不相似性，细菌得以发展进化。
第一节细菌遗传的物质基础一、基因组（genome）细菌的基因组位于核体，是遗传的主要物质基础。
核体又称染色体（chromosome）是由环状双螺旋两条DNA长链组成，含细菌的遗传基因，控制细菌的遗传与变异。
每条DNA单链的骨架由磷酸和脱氧核糖组成，支链含有四种碱基，即两种嘌呤：腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），两种嘧啶：胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
细菌染色体DNA以半保留方式进行复制。
新形成的DNA双链分子与亲代的完全相同，所携带的遗传信息也与亲代的完全相同。
倘若在DNA复制中，子代DNA发生改变，便会出现变异。
二、质粒（plasmid）质粒是细菌染色体外的遗传物质，多为环状双螺旋DNA分子，可为一种或若干种。
质粒可以自身复制，随宿主菌分裂传到子代菌体。
质粒是自行复制单位，有多个拷贝者，称为松弛型复制；有的需随染色体一起复制，仅一个拷贝者，称为严紧型复制（stringent replication）。
前者称为松弛型质粒，后者称为严紧型质粒。
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经严密的科学实验证明：突变的性状与引起突变的 原因间无直接的对应关系。如：在紫外线诱变下可以 出现抗紫外线菌株，通过自发或其它诱发因素也可以 获得同样的抗紫外线菌株；紫外线诱发的突变菌株也 有不抗紫外线的，也可以是抗青霉素的，或是出现其 它任何变异性状的突变。
点突变的类型（以酪氨酸的密码子为例）
无义突变
同义突变 错义突变
DNA ↓
RNA ↓ aa
TAC → TAA, TAG
↓
↓↓
UAC UAA UAG
↓
↓↓
酪 终止 终止
TAC → TAT
↓
↓
UAC UAU
↓
↓
酪酪
TAC → TCC
↓
↓
UAC UCC
↓
↓
酪
丝
影响翻译的一种无义突变
赖氨酸
终止因子
tRNA的抑癌基因的无义突变→错义突变的机制
耐药性变异
❖ 耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的 变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即 多重耐药性。
❖ 从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增 长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的 困难，并成为当今医学上的重要问题。
菌落变异
➢ 细菌的菌落主要有光滑 (smooth, S) 型和粗糙 (rough, R) 型两种。S型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工 培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干燥、边缘不整 齐，称S-R变异。
形态结构的变异
❖ 细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，生长过 程中受外界环境的影响也可发生变异。如：炭疽芽孢 杆菌含微量青霉素培养基上，发生形态变异。
❖ 细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎双球菌）、芽胞（炭 疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变异）也可发生 变异。
一般形态为两端平 齐，呈竹节状排列
在含微量青霉素培 养基上，发生形态变 异，为大而均匀圆球 形，呈串珠状（与其 它芽胞杆菌的区别）
毒力变异
➢ 毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部， 不致病；当感染了β-棒状噬菌体后变成溶原性细菌， 则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。
➢ 毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传代培养， 可是细菌的毒力减弱或消失。卡介苗 (BCG) 是有毒的 牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、马铃薯培养基上，经 过13年，连续穿230代，获得的一株毒力减弱但仍保持 免疫原性的变异株。
➢ S-R变异常见于肠道杆菌，是由于失去LPS (脂多糖) 的特异性寡糖重复单位而引起的。
➢ 变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其它性状 也发生了变化。
➢ S型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性强，如结 核分枝杆菌。
三、基因突变的特点
1. 不对应性 突变的性状与引起突变的原因间无直接的对应关系。
最著名的实验有：变量试验、涂布试验、影印培养 试验。
变量实验 (fluctuation analysis) Salvador Luria and Max Delbruck (1943)
1943年，鲁里亚 (S. E. Luria) 和德尔波留克 (M. Delbruck) 首先设计。 要点：先将大肠杆菌液分成等量的两部分。一部分装在大 试管里，另一部分装在50支小试管里，将大小试管里的大 肠杆菌放在恒温箱里培养，经过24到60小时后分别接种到 固体培养基上。一只大试管分接50副培养皿，而50支小试 管，每支接一副培养皿。每皿固体培养基里有等量的噬菌 体，能生长的大肠杆菌是抗噬菌体的突变体。 结果：从一支大试管里长出来的菌落（抗噬菌体的）数量 比较一致，即使有差异，也仅仅是实验上的误差。而由50 支小试管长出来的抗噬菌体菌落，在数量上的差异较大。
例如细菌在有青霉素的环境下，出现了抗青霉素的突变 体，经变量试验、涂布试验和影印试验等典型遗传学实 验证明，这类性状都可通过自发的和其他任何诱变因子 诱发而得，青霉素等因素仅是起了淘汰原有非突变型 （敏感性）个体的作用。
基因突变的自发性和 不对应性的证明实验
在各种基因突变中，抗性突变最为常见。但在过去相 当长时间内对这种抗性产生的原因争论十分激烈。 观点一：突变是通过适应而发生的，即各种抗性是由
上海交通大学环境微生物微生 物的变异
第二节 微生物的变异
一、变异的实质——基因突变 二、突变的类型 三、基因突变的特点 四、突变的机制
原养型（野生型） ＋ 缺陷性（变异型） －
苏氨酸原养型 thr+、亮氨酸原养型 leu+ 苏氨酸缺陷性 thr-、亮氨酸缺陷性 leu-
敏感株 (Sensitive) S 耐性株 (Resistant) R
T1噬菌体敏感株 T1S、链霉素敏感株 strS T1噬菌体耐性株 T1R、链霉素耐性株 strR
根据遗传物质结构的改变分为 碱基置换，移码，DNA片段的缺失和插入
根据突变引起的遗传信息的改变分为 同义突变，错义突变和无义突变
同义突变：微生物结构基因中编码某一氨基酸的密码子发 生的位点突变。其突变的密码子与原密码子编码的氨基 酸相同，而不影响微生物的表型。 leucine CUA, CUC
同一支大试 管整体培养
将对T1噬菌体敏感的E.coli对数期 培养物稀释至103/mL，然后分两组， 各10 mL。
培养前先分成 50支小试管
同时保温24~3皿tonr细胞数相对平均
错义突变：编码某种氨基酸的密码子经碱基替换以后，变 成编码另一种氨基酸的密码子，从而使多肽链的氨基酸 种类和序列发生改变。 leucine CUA, valine GUA
无义突变：编码某一氨基酸的三联体密码经碱基替换后， 变成不编码任何氨基酸的终止密码UAA, UAG或UGA。 虽然无义突变并不引起氨基酸编码的错误，但由于终止 密码出现在一条mRNA的中间部位，就使翻译时多肽链 的终止就此终止，形成一条不完整的多肽链。