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劉慶昌版《遺傳學》答案補充

3.質粒R100攜帶有抗聯霉素基因(strR)。攜帶有R100的大腸桿菌F+菌株通過接合將R100轉移到F-菌株中。試設計一個實驗驗證R100是否真正被轉移了。

4.利用噬菌體,你怎樣將不能利用半乳糖的大腸桿菌(gal-)轉變成能利用半乳糖的大腸桿菌(gal+)?

答:由于在能利用半乳糖的大腸桿菌中λ噬菌體與半乳糖基因( gal + )緊密連鎖,因此,當此供體菌受紫外線照射后產生裂解反應,噬菌體被誘發釋放,以一定的比例形成帶有半乳糖基因的轉導噬菌體。當這種轉導噬菌體與不能利用半乳糖的大腸桿菌混合接觸時,帶有供體菌 gal + 基因的轉導噬菌體能以一定的頻率整合到受體菌上,從而使不能利用半乳糖的 gal ˉ 受體菌轉變成了能利用半乳糖的 gal + 細菌。

5.在大腸桿菌接合實驗中,假如Hfr菌株對鏈霉素敏感,能發酵甘露醇,F-菌株抗聯霉素,不能發生甘露醇。試問將它們接合后,應先培養在有鏈霉素還是無鏈霉素的培養基上?為什么?

答:先培養在有鏈霉素的培養基上。因為在含鏈霉素的培養基上,供體均被殺死,留下來的只有F-菌和重組體,然后再從中選擇重組體。

6.在接合實驗中,Hfr菌株應帶有一個敏感的位點(如azis或strs),這樣,在發生接合后可用選擇培養基消除Hfr供體。試問這個位點距離Hfr染色體的轉移起點(O)應該遠還是近,為什么?

答:這個位點距離Hfr染色體的轉移起點(O)應該是遠。

因為如這個敏感位點距轉移起點(O)近情況下,Hfr菌株的基因從原點處開始進入受體菌,使得敏感位點較早地重組進受體菌中,在中斷雜交后,除去Hfr菌株的同時也除去了重組有敏感位點的重組個體,這樣就無法檢測敏感位點之后的基因重組距離了。

7.對兩對基因的噬菌體雜交所測定的重組頻率如下: a-b+×a+b- 3.0 % a-c+×a+c- 2.0% b-c+×b+c- 1.5% 試問:

(1) a、b、c三個突變在連鎖圖上的次序如何?為什么它們之間的距離不是累加的? (2) 假定三因子雜交,ab+c×a+bc+,你預期哪兩種類型的重組體頻率最低? (3)計算從(2)所假定的三因子雜交中出現的各種重組類型的頻率。

解:噬菌體雜交能夠在寄主中形成完整的二倍染色體,可以完全配對,所以噬菌體雜交中的基因重組與高等生物的遺傳重組的分析方法完全相同。本題相當于三個兩點測驗結果。

(1)3個相互連鎖的基因a,b,c,重組頻率越高,基因之間的距離越遠,比較它們兩兩重組頻率可知:a與b之間的遺傳距離最大,c則是位于ab之間。由于兩點測驗忽略了雙交換,所以它們之間的距離不是累加的。

(2)ab+c×a+bc+是三點測驗,雙交換型重組型的頻率最低,由于c位于ab之間,所以ab+c+和a+b c應該最少。

(3)首先對照兩點測驗結果推算雙交換值:對于acb+×a+c+b產生的6種重組型為:單交換I 單交換II 雙交換a c+b a cb ac+b+a+c b+a+c+b+a+cb 當對ac進行兩點測驗時:則a c+b,a+c b+,ac+b+,a+cb都是重組類型,所以兩點測驗與三點測驗的結果相同; 同樣對cb進行兩點測驗時:a cb、a+c+b+、ac+b+、a+cb都是重組類型,與兩點測驗與三點測驗的結果相同;對ab進行兩點測驗時:只包括了a c+b、a+c b+、a cb、a+c+b+四種重組類型,而雙交換ac+b+和a+cb卻不是重組型。已知ac重組值=2.0%,cb重組值=1.5%,根據三點測驗,ab之間的重組值應該=2.0 %+1.5 %=3.5 %,它與兩點測驗所得非3.0 %相差兩個雙交換值,即2×雙交換值=0.5%雙交換值為0.25%。然后,計算各種重組類型的頻率:雙交換型:ac+b+=a+cb=0.25%2=0.125 %單交換I型:a c+b=a+c b+=(2%-0.25%)2=0.875%單交換II型:a cb=a+c+b+=(1.5%-0.25)2=0.625% 8.噬菌體三基因雜交產生以下種類和數目的后代: +++ 235 pqr 270 Pq+ 62 p++ 7 +q+ 40 p+r 48

+qr 4 ++r 60 共:726 試問:(1)這一雜交中親本噬菌體的基因型是什么? (2)基因次序如何?

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(3)基因之間的圖距如何?

解:這是一個三點測驗的分析題,正如上題指出:可以完全按照高等植物的三點測驗分析方法進行:由于噬菌體是單倍體,所以單倍體各種基因型個體及其比例相當于高等生物配子的基因型及其比例。

(1)雜交后代個體最多的基因型分別是+++(235)和pqr(270)所以親本的噬菌體基因型分別是+++和pqr。 (2)本型比較可知p位于qr之間。

9.供體菌株為Hfr arg- leu+ aziS strS,受體菌株F- arg+ leu- aziRstrS。為了檢出和收集重組體F- arg+leu+aziR,應用下列哪一種培養基可以完成這一任務,為什么其他的培養基不可以?

(1)基本培養基加鏈霉素

(2)基本培養基加疊氮化鈉和亮氨酸 (3)基本培養基加疊氮化鈉

(4)在選擇培養基中不加精氨酸和亮氨酸,加鏈霉素 (5)基本培養基加鏈霉素和疊氮化鈉. 解:用排除法。

(1) 基本培養基加鏈霉素:不可以,因為供體受體都有strS基因,培養基加入鏈霉素,供體、受體、重組體都被殺死。

(2) 基本培養基加疊氮化鈉和亮氨酸:不可以,加入亮氨酸檢出的重組體中既有arg+ leu+ azR也有arg+ leu- aziR.

(3) 基本培養基加疊氮化鈉:可以

(4)在選擇培養基中不加精氨酸和亮氨酸,加鏈霉素:不可以,理由同(1) (5)基本培養基加鏈霉素和疊氮化鈉:不可以理由同(1)

10.大腸桿菌三個Hfr菌株利用中斷交配技術,分別與營養缺陷型F-菌株交配,獲得下表結果:

試利用上述資料建立一個大腸桿菌染色體圖,包括以分鐘表示的圖距。并標出各Hfr菌株F因子的插入位點及轉移方向。

解:首先,根據表格做出各個Hfr菌株的直線連鎖圖:

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然后,整合直線連鎖圖做環形連鎖圖:從直線連鎖圖可以看出,三個不同的Hfr菌株接合做圖,所得到的基因之間的遺傳距離是一致的。從HfrP4X和HfrP4Kl98兩個菌系的做圖結果即可得知這7個基因是環形連鎖的,而且可以得知lac和thr之間的距離為8。HfrRa-2的做圖結果證實了上述結論。因此,該細菌的染色體全長=9+27+24+11+4+17+8=100分鐘。根據基因之間的距離可以整合得到如下環狀連鎖圖。

11.Hfr met+ thi+ pur+×F- met- thi- pur- 雜交。中斷雜交試驗表明,met- 最后進入受體,所以只在含thi和pur的培養基上選擇met+接合后體。檢驗這些接合后體存在的thi+和pur+,發現各基因型個體數如下: met+ thi+ pur+ 280 met+ t hi+ pur- 0 met+ thi- pur+ 6 met+ thi- pur- 52 試問:

(1) 選擇培養基中為什么不考慮met? (2) 基因次序是什么? (3) 重組單位的圖距有多大?

(4) 這里為什么不出現基因型met+thi+pur–的個體?

答:(1)由于met距離原點最遠,因此選擇培養基這不考慮met,這樣選擇的重組體全部是met+,也就是保證了包含三個基因的染色體長度已經全部進入受體細胞中,這樣所有的基因都可以經過交換而發生重組。

根據重組做圖法,可以分別計算met-thi以及met-pur之間的重組值:

因此:

(2)基因的次序為thi- pur- met

(3)met與pur間的距離為 15.38 met與thi間的距離為17.16 pur與thi間的距離為17.16-15.38=1.78

(4)由于pur位于met和thi之間,要獲得met+ thi+ pur–需要兩個雙交換同時發生,這種頻率極小,故本

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題中由于群體較小沒有出現。

12.大腸桿菌中三個位點ara、leu和ilvH是在1/2分鐘的圖距內,為了確定三者之間的正確順序及圖距,用轉導噬菌體P1侵染原養型菌株ara+ leu+ilvH+,然后使裂解物侵染營養缺陷型菌株ara- leu- livH- ,對每個有選擇標記基因進行實驗,確定其未選擇標記基因的頻率,獲下表結果:

根據上表三個實驗結果,試說明:(1)三個基因間的連鎖順序如何?(2)這個轉導片段的大小。

13.大腸桿菌Hfr gal+ lac+(A)與F- gal- lac- (B)雜交,A向B轉移gal+比較早而且頻率高,但是轉移lac+遲而且效率低。菌株B的gal+重組體仍舊是F- 。從菌株A可以分離出一個變體叫做菌株C,菌株C向B轉移lac+早而且頻率高,但不轉移gal+。在C×B的雜交中,B菌株的lac+重組體一般是F+。問菌株C的性質是什么? 答:由于C×B可以發生基因重組,故C只能是F-或者Hfr,題中指出重組體是F+,因為一般來說Hfr很難把整條染色體轉移到受體中,因此不能將完整的F因子轉移到受體中,所以只能是F-菌株。由于C只轉移lac不轉移gal,所以該F-因子包含了lac基因及其附近的染色體片斷。

14.用不同的Hfr菌株進行一系列的中斷雜交試驗,得到下列基因連鎖圖。 (1)AJFC (2)DHEB (3)IBEH (4)JFCI (5)AGDH 試描繪該細菌的環狀染色體圖。 第十一章 細胞質遺傳

1、什么叫細胞質遺傳?它有哪些特點?試舉例說明之。

答:細胞質遺傳指由細胞質內的遺傳物質即細胞質基因所決定的遺傳現象和規律,又稱非染色體遺傳、非孟德爾遺傳、染色體外遺傳、核外遺傳、母體遺傳。

細胞質遺傳的特點:⑴. 遺傳方式是非孟德爾式的;雜交后一般不表現一定比例的分離。⑵. 正交和反交的遺傳表現不同;F1通常只表現母體的性狀,故又稱母性遺傳。⑶. 通過連續回交能將母本的核基因幾乎全部置換掉,但母本的細胞質基因及其所控制的性狀仍不消失。⑷. 由附加體或共生體決定的性狀,其表現往往類似病毒的轉導或感染。 舉例:羅茲(Rhoades M. M.)報道玉米的第7染色體上有一個控制白色條紋的基因(ij),純合的ijij植株葉片表現為白色和綠色相間的條紋。以這種條紋株與正常綠色進行正反雜交,并將F1自交其結果如下:當以綠色株為母本時,F1全部表現正常綠色與非綠色為一對基因的差別,純合隱性(ijij)個體表現白化或條紋,但以條紋株為母本時,F1卻出現正常綠色、條紋和白化三類植株,并且沒有一定的比例,如果將F1的條紋株與正常綠色株回交,后代仍然出現比例不定的三類植株,繼續用正常綠色株做父本與條紋株回交,直至ij基因被全部取代,仍然沒有發現父本對這個性狀的影響,可見是葉綠體變異之后的細胞質遺傳方式。

2、何謂母性影響?試舉例說明它與母性遺傳的區別。

答:由于母本基因型的影響,使子代表現母本性狀的現象叫做母性影響,又叫前定作用。

母性影響所表現的遺傳現象與母性遺傳十分相似,但并不是由于細胞質基因組所決定的,而是由于核基因的產物在卵細胞中積累所決定的,故不屬于母性遺傳的范疇。

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舉例:如椎實螺外殼的旋轉方向有左旋和右旋,這對相對性狀是母性影響。把這兩種椎實螺進行正反交,F1外殼的旋轉方向都與各自的母體相似,成為右旋或為左旋,但其F2卻都有全部為右旋,到F3世代才出現右旋和左旋的分離。這是由一對基因差別決定的,右旋(S+)對左旋(S)為顯性,某個體的表現型并不由本身的基因型直接決定,而是由母體卵細胞的狀態所決定,母本卵細胞的狀態又由母本的基因型所決定。F1的基因型(S+S)決定了F2均為右旋,而F2的三種基因型決定了F3的二種類型的分離,其中S+S+和S+S的后代為右旋,SS后代為左旋。

3、如果正反交試驗獲得的F1表現不同,這可能是由于 ⑴. 性連鎖;⑵. 細胞質遺傳;⑶. 母性影響。你如何用試驗方法確定它屬于哪一種情況?

答:正反雜交獲得的F1分別進行自交或近親交配,分析F1和F2性狀分離與性別的關系,如群體中性狀分離符合分離規律,但雌雄群體間性狀分離比例不同者為性連鎖;若正交F1表現與母本相同,反交不同,正交F1與其它任何親本回交仍表現為母本性狀者,并通過連續回交將母本的核基因置換掉,但該性狀仍保留在母本中,則為細胞質遺傳。若F1表現與母本相似,而自交后F2表現相同,繼續自交其F3表現分離,且符合分離規律,則為母性影響。

8、植物雄性不育主要有幾種類型?其遺傳基礎如何?

答:植物雄性不育主要有核不育性、質核不育性、質不育性三種類型:

⑴.核不育型是一種由核內染色體上基因所決定的雄性不育類型,一般受簡單的1-2對隱性基因所控制,純合體表現雄性不育。也發現由顯性雄性不育基因所控制的顯性核不育,它只能恢復不育性,但不能保持不育性。

⑵.質核不育型是由細胞質基因和核基因互作控制的不育類型,由不育的細胞質基因和相對應的核基因所決定的。當胞質不育基因S存在時,核內必須有相對應的一對(或一對以上)隱性基因rr存在時,個體才能表現不育,只有細胞質或細胞核存在可育基因時能夠表現為可育。根據不育性的敗育發生的過程可分為:孢子體不育,指花粉的育性受孢子體(植株)基因型所控制,與花粉本身所含基因無關;配子體不育,指花粉育性直接受雄配子體(花粉)本身的基因所決定。不同類型需特定的恢復基因。 ⑶.質不育型是由細胞質基因所控制的不育類型,只能保持不育性,但不能恢復育性。如IRRI運用遠緣雜交培育的雄性不育系IR66707A (Oryza perennis細胞質,1995) 和IR69700A (Oryza glumaepatula細胞質,1996)均具有異種細胞質源,其細胞質完全不同于目前所有的水稻雄性不育系。 這兩個不育系屬于細胞質型不育系,故其不育性都只能被保持而不能被恢復。

10、試比較線粒體DNA、葉綠體DNA和核DNA的異同?

答:與核DNA相比,線粒體DNA和葉綠體DNA具有某些特點,其中:線粒體DNA的特點:⑴. 線粒體DNA是裸露的雙鏈分子,一般為閉合環狀結構,但也有線性的;⑵. 線粒體DNA分子量為60×106,長度為10~30mm;⑶. 線粒體DNA與原核生物的DNA一樣,沒有重復序列;⑷. 線粒體DNA浮力密度比較低;⑸. 線粒體DNA堿基成分中G和C有含量比A和T少;⑹. 線粒體DNA兩條單鏈的密度不同, 一條稱重鏈(H鏈),另一條稱輕鏈(L鏈);⑺. 線粒體DNA單個拷貝非常小,在細胞總DNA中占的比例非常小。

葉綠體DNA的特點:⑴. 葉綠體DNA也是雙鏈分子,呈裸露的閉合環狀結構;⑵.葉綠體DNA約為150kb;⑶. 葉綠體DNA一般是多拷貝的;⑷. 葉綠體DNA浮力密度因物種而異,但與核DNA有不同程度的差異;⑸. 葉綠體DNA堿基成分因物種不同而不同,高等植物葉綠體DNA與核DNA相同,但藻類植物中的CG含量較核DNA低;⑹. 與核DNA相比,葉綠體DNA缺少5-甲基胞嘧啶。

相同之處:三者都是遺傳物質(DNA),能穩定遺傳給子代,且以半保留方式復制,表達方式一樣,也能發生突變,誘變因素相同。

11、一般認為細胞質的雄性不育基因存在于線粒體DNA上,為什么?

答:⑴.在20世紀60年代已發現玉米不育株的線粒體亞顯微結構與保持系有明顯的不同,從而推斷雄性不育性可能與線粒體的變異有關;

⑵.分子生物學上發現,玉米的4種類型的細胞質,正常可育型N和不育型T、C、S。它們的線粒體DNA分子組成有明顯的區別,而葉綠體DNA并沒有明顯的差別,且以這4種類型線粒體DNA作模板,在體外合成蛋白質,N型合成的蛋白質與其它3種均不相同,也推斷存在于線粒體的基因組中;

⑶.已完成的玉米N型和T型的mt DNA限制性內切酶圖譜表明,N型mt DNA分別含有6組和5組重復序列,但只有其中的2組是兩種mt DNA所共有的。就限制性位點的分布及Southern雜交的結果看,N型和T型所特有的堿基序列分別為70kb(N)和40kb(T),其余500kb的序列相同,且已從T型mt DNA中分離出一個專化玉米T型胞

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