微生物遗传学试卷(附解析)-生物工程-生物技术-制药工程-天津科技大学-01.doc

2007 -2008 学年第 一 学期本科试卷 学 院: 专 业: 学号: 姓名: 装订线 学院课程名称:微生物遗传学(A）题号一二三四五六七八总成绩得分得分一、名词解释（共12分，每小题2分）1. ORF2. 假基因3反义RNA4. 营养缺陷型 5. 噬菌斑6. 前噬菌体得分二、判断题（共10分，每小题1分）1.紫外诱变时是将菌悬液放在培养皿中，并置于灯管下30cm处的电磁搅拌器上。一般处理时要先打开紫外灯预热20min，然后再开启搅拌器。 （ ） 2.从土壤中分离菌种时首先要进行采样。采样时是从地表下10-15cm的土壤中用无菌小铲、纸袋取土样即可。 （ ） 3.无菌的生理盐水可用于稀释制备好的噬菌体裂解液。 （ ） 4.烈性噬菌体是指噬菌体在繁殖过程中会引起宿主细胞的裂解。 （ ） 5.携带/d噬菌体的大肠杆菌，称为双重溶源性菌株。该菌株同时被完整噬菌体和缺陷噬菌体(d)侵染。双重溶源性菌株一般用于低频转导。 （ ） 6细菌的转座因子可分为4类：插入序列、转座子、接合型转座子、某些温和性噬菌体(如Mu、D108)。 （ ）7所有质粒都是独立于染色体外、能进行自我复制的遗传因子。 （ ）8SD序列存在于核糖体结合位点中，一般为5个核苷酸组成的富含G和A的短小序列。 （ ）9第一个被测序的原核微生物：大肠杆菌；第一个被测序的真核微生物：毕赤酵母。 （ ）10终止子位于一个基因或一个操纵子的末端，提供转录停止信号的DNA区段。终止子不能被转录成mRNA。 （ ）得分三、填空题（共20分，每小题0.5分）1紫外线具有 和 双重效应。随着紫外线照射时间的增加，杀菌率和突变率随之 。但当照射时间延长到某一程度时，继续延长照射时间，其杀菌率 ，突变率 。2利用枯草芽孢杆菌的芽孢具有较强的 能力和枯草芽孢杆菌产生 的特性，设计实验筛选高产酶活的菌株。根据 可以初步确定酶活力，其比值越大，酶活力越 。3经UV诱变后获得的营养缺陷型常包括 、 、核酸三大类营养物质。如果要对缺陷株的具体营养要素化学组成进行确定，通常需采用 测定。4噬菌体的效价测定通常采用 计数单位体积样品形成的 。其中底层是含2%琼脂的底层培养基，上层是向素琼脂中加入浓度较高的 和一定体积的 。5微生物细胞经紫外线照射后，菌液要在黑暗或者黄光下进行操作，主要目的是 。紫外线照射细胞后的存活率计算公式为 。6在制备营养缺陷型遗传标记的实验中，为了避免表型延迟要进行 ，而在二倍氮源基本培养基中加入青霉素，其目的是 。7证明DNA是遗传物质基础的实验是 和 。证明RNA是遗传物质基础的实验是 。以上这三个实验证明了遗传物质是核酸。8用 酶和 酶进行部分处理可消除掉拟核骨架。当骨架消除后，超卷曲的DNA大分子有所展开，但仍维持比自由DNA分子紧凑的结构。利用这个方法可证明细菌拟核骨架的组成。9每个基因用斜体小写的三个字母来表示，这三个字母取自表示该基因特性的一个或一组英文单词的前三个字母。突变型基因的表示方法是在基因符号的右上角加“ ”，如亮氨酸缺陷型用 来表示。抗药性基因是在基因符号的右上角加“ ”，加“ ”表示敏感；D(lac,pro)表示乳糖发酵基因到脯氨酸基因这一段染色体发生了 。10 基因组学是研究基因和基因组的结构、各种遗传元件的序列特征、基因组作图和基因定位； 基因组学是研究基因不同序列结构的不同功能、基因表达的调控、基因与环境，基因与蛋白，基因与基因之间的相互作用。11细菌插入序列的结构特点：两端含有 （IR）；含有 (transposnase, TnP)基因，启动子位于IR中，终止子位于另一IR之前或之内；转座时需要 ，转座后该序列重复成为DR；IS可独立存在，也常常作为其它转座子的一部分。12质粒纯化检测方法主要包括 法 、 法和电镜观察法等。13操纵子的结构一般包括4部分： 、 、 和终止子。得分四、简答题（共34分）1简述噬菌体和宿主间的溶源性关系。以及噬菌体UV诱发裂解实验中，缓冲液中镁离子的作用和在获得噬菌体裂解液时加入氯仿处理的目的。（5分）2碱变性法提取质粒的主要步骤？（6分）3接合型转座子的特点主要包括哪些？（5分）4转座因子的遗传学效应有哪些？（6分）5什么是细菌的应急反应？应急反应的调控机理？（6分）6同源重组与位点特异性重组的主要区别有哪些？（6分）得分五、实验设计题（共24分）1简述利用紫外诱变的方法制备枯草芽胞杆菌核酸营养缺陷型突变遗传标记的实验过程。（15分）2设计从土壤中筛选能产生淀粉酶的地衣芽孢杆菌的实验过程。（9分）试卷解析一、名词解释（共12分，每小题2分）1. ORF：所谓的编码区，就是开放阅读框架(ORF)：是在DNA链上，从起始密码子开始到终止密码子为止的一个连续编码序列。2. 假基因：是与功能性基因密切相关的DNA序列，但由于缺失、插入和无义突变失去阅读框架而不能编码蛋白质产物。3反义RNA：具有能与另一靶RNA互补结合的一段RNA序列，参与调节基因表达，这种调节性的RNA被称为反义RNA。4营养缺陷型：野生型菌株由于基因突变，致使细胞合成途径出现某些缺陷，丧失合成某些物质的能力，必须在基本培养基中外源补加该营养物质，才能正常生长的一类突变株。5噬菌斑：是噬菌体侵染敏感细胞后，释放子代噬菌体，通过琼脂扩散到四周细胞继续侵染引起细胞裂解而形成的空斑。6前噬菌体：潜伏于宿主体内而不具有破坏性的噬菌体基因组称为前噬菌体。得分二、判断题（共10分，每小题1分）1. 紫外诱变时是将菌悬液放在培养皿中，并置于灯管下30cm处的电磁搅拌器上。一般处理时要先打开紫外灯预热20min，然后再开启搅拌器。 （）2.从土壤中分离菌种时首先要进行采样。采样时是从地表下10-15cm的土壤中用无菌小铲、纸袋取土样即可。 （） 3. 无菌的生理盐水可用于稀释制备好的噬菌体裂解液。 （） 4. 烈性噬菌体是指噬菌体在繁殖过程中会引起宿主细胞的裂解。 () 5. 携带/d噬菌体的大肠杆菌，称为双重溶源性菌株。该菌株同时被完整噬菌体和缺陷噬菌体(d)侵染。双重溶源性菌株一般用于低频转导。 （） 6细菌的转座因子可分为4类：插入序列、转座子、接合型转座子、某些温和性噬菌体(如Mu、D108)。 （）7所有质粒都是独立于染色体外、能进行自我复制的遗传因子。 （）8SD序列存在于核糖体结合位点中，一般为5个核苷酸组成的富含G和A的短小序列。 （）9第一个被测序的原核微生物：大肠杆菌；第一个被测序的真核微生物：毕赤酵母。 （）10终止子位于一个基因或一个操纵子的末端，提供转录停止信号的DNA区段。终止子不能被转录成mRNA。 （）得分三、填空题（共20分，每小题0.5分）1外线具有 杀菌 和 诱变 双重效应。随着紫外线照射时间的增加，杀菌率和突变率随之 提高 。但当照射时间延长到某一程度时，继续延长照射时间，其杀菌率 增加 ，突变率 下降 。2利用枯草芽孢杆菌的芽孢具有较强的 抗高温 能力和枯草芽孢杆菌产生 蛋白酶和淀粉酶 的特性，设计实验筛选高产酶活的菌株。根据 透明圈直径(H)和菌落直径(C)之比值(H/C) 可以初步确定酶活力，其比值越大，酶活力越 高 。3经UV诱变后获得的营养缺陷型常包括 氨基酸、 维生素、核酸三大类营养物质。如果要对缺陷株的具体营养要素化学组成进行确定，通常需采用 生长谱法 测定。4噬菌体的效价测定通常采用 双层平板法 计数单位体积样品形成的 噬菌斑数量 。其中底层是含2%琼脂的底层培养基，上层是向素琼脂中加入浓度较高的 受体菌 和一定体积的 噬菌体裂解液。5微生物细胞经紫外线照射后，菌液要在黑暗或者黄光下进行操作，主要目的是 防止光复活 。紫外线照射细胞后的存活率计算公式为 诱变后活菌数*100/ 诱变前活菌数。6 在制备营养缺陷型遗传标记的实验中，为了避免表型延迟要进行中间培养，而在二倍氮源基本培养基中加入青霉素，其目的是使 青霉素杀死野生型细胞，从而浓缩缺陷型细胞 。7证明DNA是遗传物质基础的实验是 细菌经典转化和 噬菌体的感染实验 。证明RNA是遗传物质基础的实验是 烟草花叶病毒的拆开和重建实验 。以上这三个实验证明了遗传物质是核酸。8用RNA 酶和胰蛋白 酶进行部分处理可消除掉拟核骨架。当骨架消除后，超卷曲的DNA大分子有所展开，但仍维持比自由DNA分子紧凑的结构。利用这个方法可证明拟核骨架的组成。9每个基因用斜体小写的三个字母来表示，这三个字母取自表示该基因特性的一个或一组英文单词的前三个字母。突变型基因的表示方法是在基因符号的右上角加“ ”，如亮氨酸缺陷型用 leu- 来表示。抗药性基因是在基因符号的右上角加“ r ”，加“ s ”表示敏感；D(lac,pro)表示乳糖发酵基因到脯氨酸基因这一段染色体发生了 缺失 。10结构基因组学是研究基因和基因组的结构、各种遗传元件的序列特征、基因组作图和基因定位。功能基因组学是研究基因不同序列结构的不同功能、基因表达的调控、基因与环境，基因与蛋白，基因与基因之间的相互作用。11细菌插入序列的结构特点：两端含有反向重复序列 （IR）；含有转座酶(transposnase, TnP)基因，启动子位于IR中,终止子位于另一IR之前或之内；转座时需要靶序列（target sequence），转座后靶序列重复成为DR；IS可独立存在，也常常作为其它转座子的一部分。12质粒纯化检测方法主要包括琼脂糖凝胶电泳法 、氯化铯-EB密度梯度离法和电镜观察等。13操纵子的结构一般包括4部分：启动子 、操纵基因 、结构基因 和终止子。得分四、简答题（共34分）1. 简述噬菌体和宿主间的溶源性关系。以及噬菌体UV诱发裂解实验中，缓冲液中镁离子的作用和在获得噬菌体裂解液时加入氯仿处理的目的。（5分）答：有些噬菌体在吸附和侵入宿主细胞后，其基因组并不接管和杀死宿主，而是存留在宿主细胞内整合到宿主核基因组，同宿主基因组一起复制，产生一群携带噬菌体基因的细胞，而宿主依然表现正常，可长期生长和繁殖，但这些细胞在适宜的环境条件下会产生并释放噬菌体。这种噬菌体和宿主之间的关系称为溶源性。（3分）镁离子的作用是促进裂解；（1分）获得噬菌体裂解液时加入氯仿处理的目的是使蛋白变性，使细胞碎片沉淀。（1分）2碱变性法提取质粒的主要步骤？（6分）答：碱变性法主要步骤包括：菌体的培养和收集（1分）；溶菌，一般采用溶菌酶（1分）； (3)碱变性处理，在SDS等表面活性剂存在下加NaOH溶液使pH升到12.4可使菌体蛋白和染色体DNA均不可逆的变性而与质粒分开（2分）；(4)离心分离，经高速离心可以使细胞岁片和已变性的菌体蛋白和染色体DNA一道沉淀，上清液中主要是质粒，经乙醇沉淀后，可获得质粒DNA。（2分）3接合型转座子的特点主要包括哪些？（5分）答：该类转座子的特点是：不具有反向重复序列（1分）；转座时不引起靶DNA上核苷酸序列的正向重复（1分）；转座过程为“剪-贴”机制（1分）；转移过程中形成ccc中间体，可以在同一细胞中不同DNA整合，也可通过接合在不同细胞间转移。（2分）4转座因子的遗传学效应有哪些？（6分）答：插入突变：插入结构基因，引起基因的钝化或失活，插入位点出现转座子带来的新基因。（2分）极性效应：即当转座因子插入到一个操纵子的上游基因时，不仅能破坏被插入的基因，而且也能大大降低位于远离启动子一端的基因的表达。（2分）DNA重排(缺失、扩增和倒位)：当一个转座因子插入后由于不准确的切离带来染色体的畸变。插入区域有两个或以上转座子时，有时还会出现少数核苷酸对的缺失、重复、倒位等。（2分）5什么是细菌的应急反应？应急反应的调控机理？（6分）答：应急反应，也称为严紧反应。当细菌在不良营养条件下生长时，由于缺乏足够的氨基酸，细胞中鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸(pppGpp)的含量迅速增加，与此同时RNA合成速度也迅速减少，蛋白质合成骤然下降，使细菌处于低代谢水平和缓慢生长的状态，细菌这种为了渡过困难时期而存活下来的适应性表现称为严紧反应(stringent control)或应急反应。（3分）调控机理：(p)ppGpp与RNA Pol结合，改变酶的构型以识别不同的启动子，改变基因转录的效率，或关闭、减弱或增加（如打开一些合成aa的基因）。（2分）(p)ppGpp与启动子结合，使启动子不能与RNA Pol结合，转录被关闭。（1分）6同源重组与位点特异性重组的主要区别有哪些？（6分）答：1）同源重组后核苷酸数目不增加也不减少；而位点特异性重组中有些重组后导致受体DNA增加（整合）或减少（切离）；（1分）2）同源重组需要参与交换的DNA之间有较高的同源性和较大范围的联会。而位点特异性重组只涉及少量DNA的联会和专一性位点。（1分）3）同源重组的DNA片段的长度是不固定的，而位点特异性重组的插入部分或交换部分基本是固定的。（1分）4）两者的酶系不同。在大肠杆菌中，同源重组依赖于RecA蛋白质；位点特异性重组依赖于重组酶，如Int（整合酶）等。（1分）5）同源重组又称一般重组，几乎所有生物都发生这类重组方式（有性，准性，接合，普遍转导，转化，紫外线损伤修复）。位点特异性重组则不同，如：DNA重组到E.coli DNA的两侧特异性重组，转座因子的单点特异性重组。（2分）得分四、实验设计题（共24分）1：简述利用紫外诱变的方法制备枯草芽胞杆菌核酸营养缺陷型突变遗传标记的实验过程。（15分）答：（1）菌体前培养 取新活化的的枯草芽孢杆菌斜面菌种1环，接入完全培养基中，30振荡培养1618h。 （1分）（2）对数培养 取1ml培养液转接于另一只装有完全培养基的三角瓶中，30振荡培养68h，使细胞处于对数生长状态。（1分）（3）诱变处理 制备细胞悬浮液，于培养皿中（带磁棒），以紫外线照射一定时间。（1分）（4）中间培养 取1ml UV处理过的菌液于装有完全培养基的三角瓶中，30振荡培养过夜。（1分）（5）淘汰野生型 取10ml中间培养液，离心收集菌体，菌体用生理盐水离心洗涤，最后将菌体转入10ml无氮基本培养基中，30振荡培养68h。（1分） 将全部菌液转入10ml二倍氮源基本培养基中，30振荡培养12h，加入青霉素继续培养56h。（1分） 取10ml菌液，离心收集菌体，将菌体用生理盐水离心洗涤1次，最后将菌体充分悬浮于10ml生理盐水中。（1分）（6）营养缺陷型菌株的检出 取0.1ml菌悬液，涂布于限制培养基平板上（3皿或更多），30培养48h，野生型形成大菌落，缺陷型为小菌落。（1分） 制备完全培养基和基本培养基平皿各4皿，并在皿的背面划好方格（每皿以30个格为好）。（1分） 用牙签从限制培养基平板上逐个挑取小菌落，对应点接在基本培养基和完全培养基上（先点接MM平板，位置一定要对应）。30培养48h。将在完全培养基平板上生长，而在基本培养基平板上相应位置不生长的菌落，挑入完全培养基斜面，30培养24h，作为营养缺陷型鉴定用菌株。（2分）（7）营养缺陷型菌株的鉴定 取待测菌种斜面1环接于5ml生理盐水中，充分混匀，离