1、2000年中国科学院硕士普通遗传学真题试卷及答案与解析 一、简答题 1 遗传学的发展是与模式生物的应用分不开的，如孟德尔的豌豆试验、摩尔根的果蝇试验。试举出另外二种模式生物，说明它们在推动遗传学发展中的作用。遗传学的创新与试验材料的创新有什么关系 ? 2 在最近利用 RFLP标记建立的不同物种的连锁图中发现，近缘物种的 RFLP标记排列次序往往是一致的，这种现象称之为共线性。但这种共线性会被倒位打断，如6个 RFLP标记在番茄的一条染色体上的排列次序为 A B C D E F G，而在同为茄科的马铃薯上的排列 次序为 。这说明在这二个物种进化分歧时出现了 C D E F的倒位。请回答以下二个问
2、题： 1为什么用 RFLP标记可以研究近缘物种连锁图的共线性关系 ? 2你觉得倒位与物种进化有关吗 ?为什么 ? 3 请比较人类和玉米的遗传分析方法的异同 ?你觉得林木的遗传学特征是接近于玉米还是人类 ?请具体说明。 4 在自然群体中存在着丰富的遗传变异，如何量化和表征自然群体中的遗传变异 ?如何分析和测定自然群体中的遗传变异 ?在人类的群体中哪些因素会影响基因频率的变异 ?请衡量涉及人类的基因工程技术 (如基因治疗 )和体细胞克隆技术 对人类社会的利弊。 5 酵母基因组全序列的测定业已完成，结果发现根据序列确定的相邻基因间的物理距离 (千碱基对， kb)与连锁图上的相应基因间的遗传图距 (厘
3、摩， cM)不成比例，如A、 B、 C、 D四个基因的物理距离为 而遗传图距为 。请问这种现象是正常的，还是不正常的 ?可否设计更精确的遗传分析实验解决这一矛盾 ?如何解决 ?并说明理由。 6 请说明 噬菌体的遗传特征，为什么可将 噬菌体改造成为基因工程的载体 ?如何改造 ? 2000年中国科学院硕士普通遗传学真题试卷答案与解析 一、简答题 1 【正确答案】 细菌 和病毒也是遗传学中的模式生物，它们在遗传研究中的优越性及在推动遗传学发展中的作用可以归纳为： (1)繁殖世代所需时间短。每个世代以分钟或小时计算。如病毒每 1小时可繁殖成百，大肠杆菌每 20分钟可繁殖一代。 (2)易于管理和进行化学
4、分析。用一支试管可以储存数以百万计的细菌和病毒，操作管理方便，可大量节省空间和培养工作所需的人力、物力、财力。在基因作用的研究上常需要对代谢产物或基因本身进行化学分析，而细菌代谢旺盛，繁殖又快，可在短期累积大量产物，为化学分析提供了条件。 (3)遗传物质比较简单。细菌和病毒的遗传物质 包括一个位于细胞质内裸露的 DNA分子 (病毒有时是 RNA分子 )，它与真核生物不同，没有组蛋白及其他蛋白质的结合。因为缺乏适当的名词，现仍称之为染色体。这类染色体更适宜用作基因结构和功能的研究以及基因工程的操作。关于基因精细结构的研究，首先需要得到一个基因内部大量不同位点 (site)的突变型，然后通过重组决
5、定它们的顺序。由于这些突变可能以突变子 (muton)为单位，它们之间距离很近，所以必须观察极大量的子代，才能看到少数的重组体。只有用细菌和病毒作材料才能满足这个要求。 (4)便于研究基因的突变。细菌和病毒属于 单倍体，所有突变都能立即表现出来，不像真核二倍体生物那样，有显性掩盖隐性的问题。此外，基因的突变频率很低，必须有大量的个体才能看到一个突变型。如一个培养皿有几百个菌落，而突变率一般小于 10-5，因此，至少需要上百个培养皿才能看到一个突变型。如果观察的是抗四环素突变型，只要在培养基上加入四环素，则敏感的野生型细菌不能形成菌落，只有发生抗性突变的细菌才能长出菌落。因此，用此法不难从若干亿
6、个个体中选出个别突变。 (5)便于研究基因的作用。细菌可以生活在基本培养基上，易于获得营养缺陷型，也易于测知各种营养缺陷型所需 要的物质，是研究基因作用的好材料。 (6)可用作研究高等生物的简单模型。高等生物体内机制复杂，难于着手进行复杂的遗传学研究，如基因表达的调控问题等。而细菌和病毒的结构简单，较易分析研究，可以从微生物的研究中得到模型，以便从中获得启发，从而开展高等生物的遗传研究。 正因为细菌和病毒具有以上优越性， 1944年 Avery等人用肺炎链球菌证实了遗传物质是 DNA。 1952年Hershey等用噬菌体侵染细菌的实验进一步证实了基因就是 DNA，极大地推动了分子遗传学的发展。
7、 1965年法国科学家 Jacob和 Monod用大肠杆 菌为试验材料研究乳糖代谢的调控，提出并证实了操纵子作用调节细菌代谢的分子机制，他们的这一学说对分子遗传学的发展起了极其重要的指导作用。可见试验材料创新促进了遗传学的发展。 2 【正确答案】 1用 RFLP标记之所以可以研究近缘物种连锁图的共线性点，是因为在分子水平上，同一位点的不同等位基因有着不同的 DNA序列，这种差异能以限制性内切核酸酶酶切片段长度的多态性 (RFLP)表现出来。这种 DNA的多态性也可能具有表型效应，但许多 DNA的多态性并没有任何典型的形态学表现。用DNA印迹法，很容易鉴定出这种 DNA序 列差异而导致的多态性，
8、从而得出大量的多态性标记位点。 一般情况下， RFLP与同功酶标记位点一样，是按孟德尔式共显性标记遗传的。在用 RFLP标记定位时，并不需要知道有关性状的任何生化性质，也不必分离特定的基因，只要有单一顺序的标记即可。由于能够得到大量的这种 DNA顺序标记，所以对不同物种 cDNA来说，利用其他位点与 RFLP位点的连锁分析，最终可以得出整个基因组的基因连锁图谱。 2染色体倒位是生物染色体结构改变的重要方式，也是推动物种形成的因素之一。在自然界的昆虫群体中，特别是在果蝇属及尖眼蕈蚊属 的自然群体中，曾发现大量的倒位存在，主要是臂内倒位。在鸭跖草属植物中，几乎很少个体没有倒位的。 常常有多个倒位出
9、现在同一种群的果蝇中，形成遗传多态现象 (polymorphism)。但这些倒位的分布次数随生态环境的不同而不断发生变化。例如，曾在果蝇 (D. pseudoobscuria)的同一个自然群体中发现 8个倒位，但它们的相对频率随地区和季节的不同而不同。在美国内华达山区的低海拔区，未倒位的标准型 (ST)频率较高，一种称作矢头倒位 (AR)的类型频率较低。但到高海拔区，则情况恰恰相反。另一种倒位称作 CH的，出现频率不受海拔高度的影响。 ST类型不管在任何海拔高度下，其频率变化都与温度相关。在温暖环境下频率较高，在冷凉环境下频率较低，而 CH型则相反。这种情形可以在实验室中得到验证。从一个 D.
10、 pseudoobsuna群体中取一个样本，具有 11%的 ST和 89%的 CH。在 25 下培养， 5个月时检查，ST型增加了 3倍。到 9个月时，群体达到平衡， ST型增加到 70%，而 CH型下降到 30%。同样的试验在 16 温度下进行， 9个月时检查， ST和 CH频率与原始群体未发生明显变化。 杂合倒位体与纯合体相比，具有较强的适应能 力和选择上的优越性。例如，根据幼虫的生活力、发育速度、产卵量、寿命长短等指标来计算各种染色体组合在25 温度下的适合度 (fitness)，假定 ST/GH为 1.0，那么 ST/ST为 0.89，而 CH/CH仅为 0.41。 果蝇属除 D. p
11、seudoobsuna之外，由倒位引起的遗传多态现象在其他种如 D. persimilis、 D. mebulosa和 D. busckii中也普遍存在。在 D. willistoni群体中，曾经发现了 50个倒位，分布在从美国的佛罗里达至阿根廷的广大区域。在其中心区 巴西中部，平 均每只果蝇具有 9个倒位。 自然界物种的形成需要一定的自然隔离作用。由于染色体倒位段的存在，可以抑制交换的发生。倒位段的单交换组合常因缺失、重复而不能传递下去，这样就能使倒位段上的基因得到完整的保留，起到自然隔离的作用。一般而言，自然选择常对一段基因组团发生作用而不是对个别基因表现显著影响。倒位段内的基因组团经过后
12、来逐渐发生而累积的随机突变，将与原来段内的基因组有很大的差异。倒位段的长度也十分重要，如果太长，有可能因双交换作用而产生基因重组，打破自然隔离。而如果太短，又没有足够的空间来积累自发突变，因而 难于对自然选择起明显反应。所以自然选择往往只保留那些长短适中的倒位。 当种族间的遗传差异逐渐增加以后，不同种族间可能发生的杂交往往会产生杂种优势，这对自然选择和物种保存都是有利的。 尽管臂间倒位在自群体中比臂内倒位要少得多，但小型的臂间倒位在某些动物如黑鼠 (R. attus rattus)、褐鼠 (R. norvegicus)以及蚱蜢中还是存在的。它们也构成了这些生物的遗传多态现象。在真菌中的红色链孢
13、霉，也曾经发现 3个臂间倒位存在。 3 【正确答案】 对玉米进行基因连锁分析的方法主要是两点测验 和三点测验。两点测验就是首先通过一次杂交和一次用隐性亲本测交来确定两对基因是否连锁，然后再根据其交换值来确定它们在同一染色体上的位置。例如为了确定 Aa、 Bb和Cc三对基因在染色体上的相对位置，采用两点测验的具体方法是：通过一次杂交和一次测交求出 Aa和 Bb两对基因的重组率 (交换值 )，根据重组率来确定它们是否连锁遗传；再通过一次杂交和一次测交，求出 Bb和 Cc两对基因的重组率，根据重组率来确定它们是否是连锁的；又通过同样方法和步骤来确定 Aa和 Cc两对基因是否连锁遗传，倘若通过这三次试
14、验，确认 Aa和 Bb是连锁遗传的 ， Bb和 Cc也是连锁遗传的，就说明这三对基因都是连锁遗传的，于是可以根据三个重组率(交换值 )的大小，进一步确定这三对基因在染色体上的位置。 三点测验是通过一次杂交和一次用隐性亲本测交，同时确定三对基因在染色体上的位置。采用三点测验可以达到两个目的：一是纠正两点测验的缺点，使估计的交换值更加准确；二是通过一次试验同时确定三对连锁基因的位置。利用三点测验来确定连锁的三个基因在染色体的顺序时，首先要在 F2中找出双交换类型 (即个体数最少的 )，然后以亲本类型 (即个体数量多的 )为对照，在双交换中居中的基因就是三个 连锁基因中的中间基因，它们的排列顺序就被
15、确定下来。 虽然一般生物的连锁分析方法也可移用到人类，但人类的家庭人员少、世代长、又不能按实验设计进行婚配，所以人类基因定位难度较大，尽管是这样，但有时可得到合适的家系，利用家系分析法计算重组率。 例如一方亲体是双杂合体，而且连锁相 (linkage phase)知道，或者是 AB/ab(相偶， coupling，两显性基因在同一染色体上 )，或者是 Ab/aB(相斥， repulsion，两显性基因分别位于一对同源染色体上 )，另一方亲体为双隐性，这样的婚配就相当于动 植物的测交试验，所以也有可能确定连锁关系，并得出重组率。 有时把家系分析和细胞学观察结合起来，还可发现某一性状的遗传与某一畸
16、变染色体的传递有平行关系，由此把决定这一性状的基因定位在某一染色体的某一区域，作成细胞学图 (cytological map)。例如有一家系中，红细胞型酸性磷酸酯酶1(acid phosphatase 1)活性的缺乏与 2号染色体短臂的微小相关联，从而把酸性磷酸酯酶 1基因 (ACP 1)定位在 2号染色体短臂的远端。 这几年来发展了一种新技术，可以绕过减数分裂过程，应用细胞培养方法 ，研究体细胞融合、突变、分离以及连锁和交换等，也就是用体细胞遗传学 (somatic cell genetics，或简称 cell genetics)方法，把基因定位在染色体上，作成细胞学图。 如果把人体细胞和营
17、养缺陷型的小鼠细胞 (或仓鼠细胞等 )混合培养，再加上促融因子 紫外线灭活的仙台病毒或 PEG，那么两种细胞就有可能融合。融合细胞中有两个核，是异核体 (heterokaryon)。异核体的两个核融合，形成杂种细胞。如果所用的小鼠细胞是营养缺陷型，那么要使这种细胞能够生长，非得在培养基上添加某种营养物不 可。可是我们可通过细胞融合技术，把小鼠细胞和人体细胞融合，形成杂种细胞。杂种细胞含有小鼠染色体和人体染色体，小鼠的营养缺陷可由人体染色体上的有关基因的作用来补偿，所以培养基上不添加某种营养物质，杂种细胞也可保持下去。这种细胞往往有整套的小鼠染色体和丢失后保留下来的少许人体染色体，其中当然含有能
18、补偿小鼠营养缺陷的那个染色体。通过不同的选择技术，再加上机遇性的变化，可以形成各种杂种细胞系，含有不同数目和不同号码的人体染色体。 我们有不同的杂种细胞系，每个细胞系中除了小鼠染色体外，还有少数人的染色体。我们检 验这些细胞系，把某一标记基因的在或不在与每一细胞中人的某一染色体的在或不在联系起来，从而推断某一基因是在某号染色体上。 在不同的杂种细胞系中，例如基因 1和 3或一起出现，或共同不见，所以我们可以下结论说，这两基因是连锁的。还有，基因 1和 3的在或不在直接跟第 2染色体的在或不在有关，所以我们可以认为这两基因是同线的，都在第 2染色体上。 用这种方法，已有相当数目的基因被定位于特定
19、的染色体上。可是还不能像连锁群那样，把基因的顺序和基因间的距离都推算出来。这还有待于其他技术，例如某一染色体缺少了小小的一段， 某个标记基因就不存在了，这样我们就知道这个基因就在缺失了的这一段上。例如上面提过的酸性磷酸酯酶基因 ACP1就是通过体细胞杂交技术和染色体微小缺失方法而被进一步正确地定位于 2号染色体短臂 2带 3区(2p23)的。 从这个意义上说，林木的遗传学特征是接近于玉米的，因为虽然林木的生长周期较长，但林木的有性生殖过程及其他特征如繁殖子代较多、杂交容易控制等更接近于玉米，所以作者认为林木的遗传特征应更接近于玉米。 4 【正确答案】 自然界的遗传变异是用基因频率和基因型频率来
20、量化和表征的。在孟德尔的杂交试验之后，遗 传学中提出了基因型和表现型的概念。基因型是基因的一种组合，而表现型则是基因型与环境影响共同作用的结果。因此，任何一个群体都是由它所包含的各种基因型所组成的。在一个群体内不同基因型所占的比例，就是基因型频率 (genotypic frequency)。 基因型是每代在受精过程中由父母所具有的基因组成的，它的频率是从杂交后 F2所占表现型比例推测而来，是一个理论概念。在一群体内不同基因所占比例，即为基因频率 (gene frequency)。它是由基因型频率推算而来的，所以，它也 是一个理论值。基因频率是决定一个群体性质的基本因素。当环境条件或遗传结构不变
21、时，基因频率也就不会改变。 例如，一对等位基因 A、 a是从亲代 AA及 aa个体传递而来，在杂交中二者相结合构成 F1，它的基因型就是 Aa。杂种个体在减数分裂时，基因 A和 a分离，构成 F2的不同个体(AA、 Aa或 aa)。从亲代到 F1、 F2，各个个体的基因型发生了改变，但基因 A和 a在每代中，只是复制自己，一代一代地传递下去，并没有改变 (除非发生了突变 )，这就是孟德尔群体的基本特征。 今设一对同源染色体某一位点上有一对基因 A及a， A的频率为 p， a的频率为 q，则 p+q=1。由这一对基因构成三种不同的基因型AA、 Aa及 aa，其个体数分别为 D、 H及 R。设由这
22、三种基因型个体构成的群体共有总个数 N，则 D+H+R=N N个体共有 2N个基因，其中 A有 2D+H， a有H+2尺 ，因此，基因 A及 a的频率分别为： p=(2D+H)/2N=(D+ H)/N (1) q=(H+2R)/2N=(H+ R)/N 如果用基因型频率来计算时，即设 D=D/N， H=H/N，R=R/N，则基因频率 p和 q可改写为 p=D+ H (2) q= H+R 例如假设由一对基因A、 a构成的群体，它们的三种基因型可从表现型区别出来，它们的个体数是： AA(D) Aa(H) aa(R) 总数 (N) 2 12 26 40 按 (1)式可以求出， 基因 A的频率：p=(2
23、+ 12)/40=(2+6)/40=0.20 基因 a的频率： q=( 12+26)/40=(6+26)/40=0.80 同理，按 (2)式可以求出 p=0.05+ (0.30)=0.20 q=0.65+ (0.30)=0.80 2人类的 A、B、 O血型决定于三个复等位基因： IA、 IB和 i。有人曾 调查我国地区血型的组成，IA的基因频率是 0.24， Ib的基因频率 0.21， i的基因频率是 0.55，三者的总和0.24+0.21+0.55=1。 基因频率是一个相对值，是以百分率或小数表示的，没有负值，其变动范围都在 0 1之间。 3在人类的群体中，以下因素会影响基因频率的变异： (
24、1)基因突变。基因突变对群体遗传组成的改变，有两个重要的作用：首先突变本身就改变了基因频率。当基因 A突变成为 a时，群体中的 A的频率就减少了，而 a的频率则相应增加；其次突变又为选择提供了材料，如果突变与选择的方向一致，基因频率改变的 速度就更快了。基因的自然突变率往往是很低的。在人类中，突变率是根据家系中显性性状和 X连锁性状的出现来估计的，在这些家系中，祖先各代是没有这些性状的。 (2)选择。选择对基因频率的改变有很重要的作用。在自然界中一个具有生活力很低基因的个体比正常个体产生的后代就要少些，它的频率自然也会逐渐减少。在人类中，选择的作用从受精卵开始，直到性成熟、生育等过程中都在进行
25、，结果形成一定的适合度。所谓适合度是指某种基因型的个体，与其他基因型比较，对环境的相对适应适度，一般用生育率来衡量。生育率高，繁殖的后代多，这样的个体适合 度高，反之，适合度低。从选择的角度来看，一种基因作用于胚胎发育，造成流产，或作用于胚后发育以致不育，都叫做致死基因。这种基因突变最为有害，选择对它们的作用是完全的。 (3)遗传漂变。 Hardy-Weinberg定律的成立有一个最基本的前提，这就是 “在一个随机婚配的大群体中 ”。所谓大群体在理论上其成员数应该是无限大的，但实际上任何群体都是有限大的，特别是人类，在一定的地区聚居成一些小的群体，他们不与外地区人通婚，或者说他们的婚配并不是随
26、机的。这类实际上是相对近亲婚配的小群体，由于基因的交流受到限制，经常会出现 基因频率的增减现象，也就是说与理论概率不能完全一致，这种基因频率的变化叫做遗传漂变。例如在一个群体中，某一个基因的频率为 2%，那么在一个百万人口的群体中，有这一基因的为 20 000个人，假如在只有50人的小群体中，则只有一人具有这一基因，他可能由于未婚或偶然机会死去，使这一基因在这一群体中完全消失，当然基因频率也就发生了改变。 (4)迁移。个体迁移同样也是影响群体基因频率的一个因素。 人类自诞生之日起就一直受到疾病的困扰，尤其是对那些遗传疾病更是束手无策。现在基因治疗为这一难题提供了一把钥匙。基因工程技术对 人类健
27、康、延长人类寿命、提高生命质量都具有不可估量的作用，为人类开拓了一个美好的前景。但同时也带来了一系列道德、法律及伦理问题。体细胞克隆技术 (如动物克隆技术 )因为将对人类及社会伦理产生不可估量的影响而成为最具争议的现代技术。复制人类自身的研究被禁止进行，但处于医学研究目的的动物复制在小范围内被允许进行。而实际上，目前的技术还远未达到像复制人类这样的水平，对人类的研究还仅限于对基因结构及组成的研究。但是为了制止危险的发生，任何克隆技术的研究都应谨慎进行。 总之，遗传工程为我们展现了一个光明的前景，但也同时存 在一些弊端，对道德、法律及伦理造成一些冲击。如何保证使它走向正轨并服务于人类才是公众及政
28、府关注的重点。 5 【正确答案】 1这种现象是正常的，它是由于经典遗传学和分子遗传学关于基因概念的不同理解而引起的。按照经典遗传学对基因的概念，基因具有下列共性： (1)基因具有染色体的主要特性：自我复制与相对稳定性，在有丝分裂和减数分裂中有规律的进行分配。 (2)基因在染色体上占有一定位置 (基因座 )，并且是交换的最小单位，即在重组时不能再分隔的单位。 (3)基因是以一个整体进行突变的，故它又是一个突变单位。 (4)基因是一个功能单位，它控制着正在发育着的有机体的某一个或某些性状，如红花、白花等。 可以把重组单位和突变单位统称为结构单位。这样，基因既是一个结构单位，又是一个功能单位。 2分
29、子遗传学的发展一方面揭示了遗传密码的秘密，使基因的概念落实到具体的物质上，获得了具体的内容。另一方面，在精密的微生物遗传分析中查明，基因并不是不可分割的最小遗传单位，而是远为复杂得多的遗传和变异单位。例如，在一个基因的区域内，仍然可以划分出若干个起作用的小单位。按照现代遗传学的概念，重组、突变、功能这三个单位应该分别是： (1)突变 子 (muton)：它是性状突变时，产生突变的最小单位。一个突变子可以小到只是一个核苷酸对。 (2)重组子 (recon)：在发生性状的重组时，可交换的最小单位称为重组子。据微生物重组的精细研究证明，一个交换子只包含一对核苷酸。 (3)顺反子 (cistron)：
30、这一术语表示一个起作用的单位，基本上符合通常指的基因或略小的单位。一个顺反子所包括的一段 DNA与一个多肽链的合成相对应。平均大小为 500 1500个核苷酸。 由此可知，过去作为结构单位的基因，实际上包含大量的突变子或重组子。以往认为基因是最小的结构单位， 现已不能成立了。然而关于基因是一个功能单位的概念仍然是正确的。 3物理距离为分子遗传学关于基因概念的范畴。基因内部可能含有内含子，而遗传图距是经典遗传学关于基因概念的范畴，所以两者不一致是正常的。为了解决这一矛盾，可设计以下更精细的遗传分析实验。 (1)互补作用。假定有两个独立起源的隐性突变，它们具有类似的表型。如何判断它们是属于同一个基
31、因的突变，还是分别属于两个基因的突变 ?即如何测知它们是等位基因 ?为此，需要建立一个双突变杂合二倍体，然后测定这两个突变间有无互补作用 (complementation)。如 有互补作用，个体应表现为野生型；如无互补作用，则个体表现为突变型。这是因为如果这两个突变型来自一个基因，则两条同源染色体都只能产生突变的 mRNA，其个体表现型应是野生型。 这种根据功能确定等位基因的测验称为互补测验或顺反测验。原来，杂合的双突变体有两种不同的排列形式：顺式排列和反式排列。顺式排列是指两个突变基因座在同一条染色体上，反式排列是两个突变基因座在不同的染色体上。顺反测验就是根据顺式表现型和反式表现型来确定两
32、个突变体是否属于一个基因或顺反子。实际上，顺式排列只是作为对照，一般并不进行测试，因为它的表 现型永远是野生型。测验实质上是反式测验。如反式排列表现为野生型，说明这两个突变分别属于两个基因基因座，即非等位基因；如表现为突变型，则说明两个突变属于同一个基因的不同基因座，即等位基因。 (2)基因的微细结构。 20世纪 50年代的生化技术还无法进行 DNA的序列测定，因此本泽尔利用经典的噬菌体突变和重组技术，对 T4噬菌体 r 区基因的微细结构进行了详细分析，为研究基因的微细结构提供了范例。在噬菌体染色体的三个不同部位上有三个不同的 r突变型： r 、 r 和r 。研究最清楚的是 r 突变型。野生型
33、 T4噬菌体侵染大肠杆菌 B株和 K12()株(带有整合到大肠杆菌染色体上的 噬菌体 )，经 6 10小时形成小而边缘模糊的噬菌斑；而 r 突变型 T4噬菌体，在侵染大肠杆菌 20分钟后，即形成大而边缘清楚的噬菌斑。但是 r 突变型只能在 B株上生长，不能在 K12()上生长。就是利用这个特点，让不同的两个 r 突变型杂交，然后在 K12()株上用选择方法把重组体 r+筛选出来，从而计算出这两个 r+突变基因座间的重组频率。具体作法如下： 用大量的 r 突变体对大肠杆菌 B株成对进行双重感染 (double infection)，这里强调要同时，不能一先一后 ，否则出现排斥现象。超数感染的噬菌
34、体迅速被宿主的 DNA酶所破坏，不能参加重组。形成噬菌斑后，收集溶菌液 (内含子代噬菌体 )，把它接种到 B株上，计算溶菌液中的总噬菌体数，因为两种 r 突变体 (rx、 ry)、重组体 (r+r+)和 (rxry)都可以在 B株生长。同时把溶菌液也接种到 K12()株上，计算野生型重组体 r+r+数目，因为只有 r+r+可以生长，而其余三种基因型不能生长 (包括重组体rxry)，所以在计算重组体数目时，总要乘以 2，就是因为 rxry虽然是预期的，但不能检出。 重组值的计算方法： 重组值 =2(r+r+噬菌体数 )/总噬菌体数 100% =2(在 K12()株上生长的噬菌斑数 )/在 B株上
35、生长的噬菌斑数 100% 用本法可以检出小到 0.001%，即十万分之一的重组值。根据大量的二点杂交法所得的重组值，去掉 %，即为两个突变座位间的距离。利用大量 r 区内二点杂交的结果，可绘制出 r 区基因座间微细的遗传学图。这同二倍体通过一系列二点杂交法绘制出的连锁图是相同的。 必须指出，本泽尔所用的 r 突变型可分成 A组和 B组两类，只有当一个 A组和一个 B组的突变体混合感染 K12()时，才发生溶菌现象，即互补现象。而用 两个 A组突变体或两个 B组突变体则没有溶菌现象，即不发生互补作用。 6 【正确答案】 1 噬菌体为线状双链 DNA分子，长度约为 48 502bp(简写为49kb
36、)。在 DNA分子的两端各有 12个碱基的单链互补黏性末端，当 噬菌体进入细菌细胞后，其 DNA可迅速通过黏性末端配对而成双链环状的 DNA分子。这种由黏性末端结合形成的双链区域称为 cos位点 (cohesive end site)。 噬菌体是一个温和噬菌体，其生活周期有二种不同的类型，即裂解周期和溶源性周期。在裂解周期中， 噬菌体的 DNA分子一旦 注入寄主细胞，便可借助于寄主的复制和转录系统的功能，使自身 DNA大量复制，同时合成大量的外壳蛋白，并组装成大量 (约 100个 )完整的噬菌体颗粒，最后，使宿主裂解并从细胞中释放出来。 DNA的复制早期是双向型的，即从单一的复制起点开始，同时
37、向两个相反的方向进行，形成 “”形的中间体，故又称为 “”型复制。随着复制进入晚期，复制从“”型转变成滚环复制，结果产生成串的线状 DNA分子的多聚体。在包装过程中，由 噬菌体 A基因产物在 DNA多聚体的 cosR和 cosL，位点切割，形成单位长度的带黏端的线状 DNA， 最后被包装入成熟的 噬菌体颗粒中。 在溶源周期中， 噬菌体的 DNA分子进入宿主后并不马上复制，而是在特定的位点整合到宿主染色体 DNA中，与宿主染色体形成一体，并随宿主染色体的复制而复制，随宿主的分裂繁殖传给其子代细胞。 2 DNA至少包括 61个基因，除少数例外，大多数编码基因均是按功能的相似性成簇排列。值得注意的是
38、，在 XDNA分子中从 J基因到 N基因之间，大约占DNA总长度三分之一的区段对于 噬菌体的裂解周期而言是非必需的。这一区段的缺失或在此段插入外源 DNA片段，将不影响 噬菌体的增殖。这就 是 噬菌体可作为基因工程载体的一个重要的依据。 3野生型的 噬菌体不适于直接用作基因克隆的载体。主要原因有二： DNA基因组大而且复杂，特别是其中具有许多基因克隆常用的限制酶识别位点 (如 5个BamH I位点、 6个 BgI 位点和 5个 EcoR I位点等 )； 噬菌体外壳只能接纳一定长度 (即相当于 基因组大小的 75% 105%)的 DNA分子。 DNA只能作为小片段外源 DNA分子 (即 2.5kb左右 )的克隆载体。这一克隆容量显然不能满足大多数基因克隆工作的要求，必须对野生型 DNA进行改造，扩充 DNA载 体的克隆容量。因此，改造工作包括： 除去裂解周期所必需的基因区域中的限制酶识别位点，在非必需区引入合适的限性酶位点； 引入适当的选择性标记以方便重组子的筛选； 通过在某些必需基因中引入无义突变使之成为安全载体，以利于生物学防护等。
