HfrP4X 11 94 73 2 38 77 62 HfrKL98 67 50 29 58 94 33 18 HfrRa-2 70 87 8 79 43 4 19 gal+ thr+ xyl+ lac+ his+ ilu+ arg+ 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。
答:根据上表结果可知各基因位点在不同菌株中的排列顺序: 菌株 HfrP4X HfrKL98 HfrRa-2 供体位点 lac+ arg+ ilu+ gal+ xyl+ xyl+ his+ ilu+ arg+ arg+ thr+ his+ xyl+ lac+ gal+ ilu+ gal+ lac+ thr+ his+ thr+ 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?
答:(1)一般重组类型占比例比亲本类型少,当检查b+c+时,大部分都是a-d-,因此a-b-c+d-基因型为受体菌。
(2)本实验说明了F因子插入位点位于b c 之前,而离ad较远。
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?
答:这个原始大肠杆菌是溶原性的。
因为:当溶原性的大肠杆菌放入含λ噬菌体的培养基中时,由于大肠杆菌本身存在抗超数感染性质,因此不裂解;另外λ噬菌体是温和性噬菌体,侵染大肠杆菌之后,进入溶原状态,并不马上走裂解途径。
13.Hfr met+ 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- 编辑版word
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?
答:(1)因为met+最后进入受体,易于检测出。 (2)基因次序是thi+ pur+ met+。 (3)重组单位的图距是: (4)在三个位点间发生双交换才有可能发生met+ thi+ pur-的个体,由
于中断杂交的时间短或者所筛选的群体小,未能发现该个体。
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 1 2 3 选择的标记基因 ara+ ilvH+ ara+ilvH+ 未选择的标记基因 60%leu+ 1%ilvH+ 5%ara+ 0%leu+ 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。
答:⑴. 三个基因间的连锁顺序:由实验1可知,ara基因距leu基因近,而距ilvH基因远;由实验2可知,ilvH基因距ara基因近,而距leu基因远;由实验3进一步验证,ilvH基因与ara基因间,无leu基因。因此三个基因的连锁顺序为:
⑵. 这个转导片段的大小:ilvH基因与ara基因间的并发转导中有1~5%,与leu基因间未发生过转导,因此,这个转导片段的大小是从ilvH位点到ara和leu位点之间。
15.肺炎双球菌中基因型为strS mtl -(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- 4.3 2.8 strSmtl+ 0.40 0.85 strRmtl+ 0.17 0.0066 strRmtl- StrR mtl-+strSmtl- 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?
答:⑴. strRmtl+的比例很小,说明这两个位点的相距较远。因为,DNA转化只能以小片段
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的形式进入受体,距离远的两个基因同时位于同一个片段的机会小,并发转化的机会也小。 ⑵. 两基因位于不同的片段上,并发转化的概率是两个位点单个转化的概率的乘积,因此产生strRmtl+基因型的个体更少,且明显少于共存于同一染色体上的两个位点的共转化。
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 trpC+ pyrF- trpA- trpC+ pyrF+ trpA- trpC+ pyrF- trpA+ trpC+ pyrF+ trpA+ 后代数目 274 279 2 46 试问:(1)这3个基因的次序是什么? 答:⑴. 这3个基因的次序:
由上表可知,后代数目最少的基因型为trpC+ pyrF- trpA+,因为三个基因位点中,只有发生了双交换的频率是最少的,可以推断基因顺序为:trpC trpA pyrF;
17.大肠杆菌Hfr gal+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?
答:根据题意可推断,Hfr菌株A是高频同源重组菌株,F因子插入的位置是位于gal+lac+之间,且gal+基因靠近于F因子转移的起点,lac+基因则相反,因此A向转移gal+比较早而且频率高,但是转移lac+迟而且效率低。由于细菌染色体很长,一般容易中断,很难转移完整的一个F因子,因此,菌株B的gal+重组体仍为F-。
从菌株A的变体菌株C,可推断为,由于lac+基因靠近F因子的另一端,F因子环出时错误地包装了lac+基因而未包裹gal+基因,因此,C×B的杂交中,B菌株的lac+重组体一般是F+。菌株C向B转移lac+早,而且频率高,但不转移gal+。
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。
答: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,那么这些细胞肯定是Hfr类型,假定F'因子带有A、B、C、D四个区域,转移切口(O)发生在C和D之间,mal+基因位于A与B之间,则(a)型细胞产生最大的可能是:F'mal+整合在细胞染色体上,位置恰好相邻于mal-基因,而mal+基因紧挨着转移切口位点,而mal-基因则相反,具体见下图。
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(b)型细胞产生最大的可能是:F'mal+先与细胞染色体上的mal-基因发生同源重组,产生F'mal-因子,该因子再与主染色体发生整合,位置同(a),具体过程见下图。
第八章 基因表达与调控
1. 经典遗传学和分子遗传学关于基因的概念有何不同?
答:孟德尔把控制性状的因子称为遗传因子;约翰生提出基因(gene)这个名词,取代遗传因子;摩尔根等对果蝇、玉米等的大量遗传研究,建立了以基因和染色体为主体的经典遗传学。 经典遗传学认为:基因是一个最小的单位,不能分割;既是结构单位,又是功能单位。具体指:⑴. 基因是化学实体:以念珠状直线排列在染色体上;⑵. 交换单位:基因间能进行重组,而且是交换的最小单位。⑶. 突变单位:一个基因能突变为另一个基因。⑷. 功能单位:控制有机体的性状。
分子遗传学认为:⑴. 将基因概念落实到具体的物质上,并给予具体内容:一个基因是DNA分子上的一定区段,携带有特殊的遗传信息。⑵. 基因不是最小遗传单位,而是更复杂的遗传和变异单位:例如在一个基因区域内,仍然可以划分出若干起作用的小单位。现代遗传学上认为: ①.突变子:是在性状突变时,产生突变的最小单位。一个突变子可以小到只有一个碱基对,如移码突变。②.重组子:在性状重组时,可交换的最小单位称为重组子。一个交换子只包含一个碱基对。 ③.顺反子:表示一个作用的单位,基本上符合通常所描的基因大小或略小,包括的一段DNA与一个多链的合成相对应,即保留了基因是功能单位的解释。⑶. 分子遗传学对基因概念的新发展:结构基因:指可编码RNA或蛋白质的一段DNA序列。调控基因:指其表达产物参与调控其它基因表达的基因。重叠基因:指在同一段DNA顺序上,由于阅读框架不同或终止早晚不同,同时编码两个以上基因的现象。隔裂基因:指一个基因内部被一个或更多不翻译的编码顺序即内含子所隔裂。跳跃基因:即转座因子,指染色体组上可以转移的基因。假基因:同已知的基因相似,处于不同的位点,因缺失或突变而不能转录或翻译,是没有功能的基因。
2.有一个双突变杂合二倍体,其基因型是 + a // b + ,如果有互补作用表示什么?如果无互补作用,表示什么?
答:有互补作用:表示该表现型为野生型,a、b两突变不是等位的,是代表两个不同的基因位点。
无互补作用:表示该表现型为突变型,a、b两突变是等位的,是代表同一个基因位点的两个基因座。
3.用T4噬菌体一个特殊基因区的不同突变体研究互补作用,获得下列资料。试根据这个资料判断,本区应有几个顺反子? 1 2 3 4 5 6 编辑版word
1 2 3 4 5 6 - + - + - - + - + - + + - + - + - - + - + - + + - + - + - - - + - + - - +为互补,-为无互补;
答:从第一行可以看出,突变体1与突变体3、5、6不互补,隶属于同一个基因位点,即为同一个顺反子;而与突变体2、4不互补,不在同一个基因位点上;第三、五、六行则进一步验证了第一行的推断。
从第二、四行可以看出,突变体2、4不互补,隶属于同一个基因位点,即为同一个顺反子;而与突变体1、3、5、6互补,不在同一个基因位点上,即分属于不同的顺反子。结论: 本区共有两个顺反子,突变体1、3、5、6同属于一个顺反子;突变体2、4同属于一个顺反子。
4.举例说明基因的微细结构是如何建立的。
答:以本泽尔利用经典的噬菌体突变和重组技术,对T4噬菌体rII区基因微细结构的分析为例。
原理:r+野生型T4噬菌体:侵染E. coli B株和K12株,形成的噬菌斑小而模糊;rII突变型T4噬菌体:只能侵染B株,不能侵染K12(λ)株,形成的噬菌斑大而清楚。
利用上述特点,让两个rII突变型杂交,接种K12(λ)株选择重组体r+,计算出两个r+ 突变座位间的重组频率,具体过程见右图。 重组值计算:
rxry的数量与r+r+相同,计算时r+r+噬菌体数×2。可以获得小到0.001%,即十万分之一的重组值。利用大量rⅡ区内二点杂交的结果,绘制出rⅡ区座位间微细的遗传图:
5.举例说明基因是如何控制遗传性状表达的。
答:基因对于遗传性状表达的作用可分为直接与间接两种形式。
(1)如果基因的最后产品是结构蛋白或功能蛋白,基因的变异可以直接影响到蛋白质的特性,从而表现出不同的遗传性状。例如人的镰形红血球贫血症。红血球碟形HbA型产生两种突变体Hbs、Hbc红血球镰刀形。血红蛋白分子有四条多肽链:两条α链(141个氨基酸/条)、两条β链(146个氨基酸/条)。HbA、Hbs、Hbc氨基酸组成的差异在于β链上第6位上氨基酸,HbA第6位为谷氨酸(GAA)、Hbs第6位为缬氨酸(GUA)、Hbc第6位为赖氨酸(AAA)。 基因突变会最终影响到性状改变,产生贫血症的原因:仅由单个碱基的突变,引起氨基酸的改变,导致蛋白质性质发生变化,直接产生性状变化。由正常的碟形红血球转变为镰刀形红血球,缺氧时表现贫血症。
(2)更多的情况下,基因是通过酶的合成,间接影响生物性状的表达,例如豌豆:圆粒(RR)×皱粒(rr)产生F1圆粒(Rr),自交产生F2,1/4表现为皱粒(rr)。rr的表现型为皱粒,是
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