普通遗传学(第五章)

1、第五章第五章 病毒的遗传分析病毒的遗传分析 学习要点学习要点: : 1 1 噬菌体的突变型及基因重组的特点噬菌体的突变型及基因重组的特点 2 2 噬菌体的互补测验与顺反子测定噬菌体的互补测验与顺反子测定 3 3 用两点测交与三点测交测定噬菌体交换值用两点测交与三点测交测定噬菌体交换值 4 4 噬菌体基因组结构特点噬菌体基因组结构特点 5 5 原噬菌体对细菌基因重组的影响原噬菌体对细菌基因重组的影响( (合子诱导）合子诱导） 6 6 噬菌体的线状染色体与环状连锁图。噬菌体的线状染色体与环状连锁图。第一节第一节 噬菌体的繁殖和突变型噬菌体的繁殖和突变型概述概述 病毒分类病毒分类p119p119一一

2、 噬菌体的繁殖噬菌体的繁殖 （一）（一）烈性噬菌体的感染周期烈性噬菌体的感染周期 （二）（二）温和性噬菌体的感染周期温和性噬菌体的感染周期 1 1 溶源周期：溶源周期： 原噬菌体原噬菌体: : 溶源性细菌溶源性细菌: : 溶源性细菌的特点溶源性细菌的特点: : 2 2 裂解周期：裂解周期： 溶源性细菌溶源性细菌自发或经诱发自发或经诱发裂解细菌裂解细菌释放子噬菌体释放子噬菌体二二 噬菌体的突变型噬菌体的突变型( (一一) )快速溶菌突变型（快速溶菌突变型（r r） ( (二二) )宿主范围突变型（宿主范围突变型（h h） ( (三三) ) 条件致死突变型条件致死突变型 1 1 温度敏感突变型温度

3、敏感突变型 2 2 抑制因子敏感突变（抑制因子敏感突变（sussus） 噬菌体噬菌体 细菌细菌 正常基因正常基因 sus+ su- (sus+ su- (不具备不具备) ) 突变基因突变基因 sus- su+ (sus- su+ (具备具备) )（1 1）抑制因子敏感突变的概念：）抑制因子敏感突变的概念：如：噬菌体蛋白基因如：噬菌体蛋白基因 细菌细菌tRNAtRNA基因反密码子基因反密码子 正常正常 突变突变 突变突变 正常正常基因：基因：5TA5TAC C 3 35TA5TAG G 3 3 3 3ATATC C 5 533ATATG G 5 5 mRNA 5UAmRNA 5UAC C 3 5

4、UA 3 5UAG G 3 3 3 3AUAUC C 5 3 5 3AUAUG G 5 5 表型：表型：酪氨酸酪氨酸 终止终止 5UA5UAG G 3 3 酪酪氨酸氨酸 酪酪氨酸氨酸33AUAUC C 5 5 酪酪氨酸氨酸表表5-25-2携带不同专一性抑制基因宿主中携带不同专一性抑制基因宿主中sussus突变噬菌体的表现突变噬菌体的表现噬菌体基因型噬菌体基因型 宿主菌基因型宿主菌基因型susu- - su su+ +amb suamb su+ +och suoch su+ +opop野生型野生型sus ambersus ambersus ochersus ochersus opalsus op

5、al + + + + + + + + - + + - + + ! - - - - + - - - + - - - - + - - - +（2 2）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现 琥珀型（琥珀型（amberamber）UAGUAG 赭石型（赭石型（ocherocher）UAAUAA 乳白型（乳白型（opalopal） UGAUGA （二）无义突变与无义抑制突变（二）无义突变与无义抑制突变无义突变无义突变sus-sus-：为氨基酸编码的密码变为终止密码的突变。为氨基酸编码的密码变为终止密码的突变。 无义抑制突变无义抑制突变su+su+：能抑制无义突变表现

6、的突变。能抑制无义突变表现的突变。 表表5-3 55-3 5种琥珀抑制基因的性质种琥珀抑制基因的性质琥珀型抑琥珀型抑 插入的插入的 合成的蛋白质合成的蛋白质 赭石型抑赭石型抑 制基因制基因 氨基酸氨基酸 占野生型占野生型% % 制基因制基因 su su1 1+ + 丝氨酸丝氨酸 2828 - - su su2 2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺 1414 - - su su3 3+ + 酪氨酸酪氨酸 5555 - - su su4 4+ + 酪氨酸酪氨酸 1616 + + su su5 5+ + 赖氨酸赖氨酸 5 5 + +第二节第二节 噬菌体突变型的互补试验噬菌体突变型的互补试验( (一一) ) X

7、 X174 DNA174 DNA结构结构复制复制 图图5-15-1( (二二) ) X X174174的突变型与互补测验的突变型与互补测验1 1、顺反测验原理、顺反测验原理 利用利用互补测验互补测验确定顺式排列或反式时能否发生确定顺式排列或反式时能否发生功能互补功能互补, ,顺式排列能发生功能互补顺式排列能发生功能互补且且反式排列反式排列也能也能互补，属两个顺反子（两个基因）。顺式排互补，属两个顺反子（两个基因）。顺式排列能发生功能互补列能发生功能互补且且反式排列反式排列不能不能互补，是属一互补，是属一个顺反子（一个基因）个顺反子（一个基因）A A群群B B群互补测验图解群互补测验图解1)1)

8、 群内为什么不能互补群内为什么不能互补（产生噬菌体）？（产生噬菌体）？2)2) 互补测验的概念：互补测验的概念：3)3) 简单的感染验证突变体简单的感染验证突变体互补功能（互补测验的互补功能（互补测验的方法）：方法）：斑点测试法斑点测试法2 2 顺反顺反测验及结果测验及结果 P124P124 表表5-4 5-4 X174X174突变的互补测验结果突变的互补测验结果 顺反子顺反子 突突 变变 型型 A A am8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28, am8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28, B B am14,am16,

9、och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11, am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11, C C och6 och6 D D am10,amH81, am10,amH81, E E am3,am6,am27, am3,am6,am27, F F am87,am88,am89, amH57,op6, op9,tsh6,ts41D am87,am88,am89, amH57,op6, op9,tsh6,ts41D G G am9,am32,ts,ts79 am9,am32,ts,ts79 H H amN1,am23,am80,am90,ts

10、4amN1,am23,am80,am90,ts4二、二、 T4T4突变型的体外互补试验突变型的体外互补试验P125P125不但要明白体外可以互不但要明白体外可以互补，还要明白这补，还要明白这同体内同体内互补测验一样互补测验一样，同样表，同样表明明2727和和2323属于不同的顺属于不同的顺反子即反子即两个基因两个基因第三节第三节 噬菌体突变的重组试验噬菌体突变的重组试验一、一、 T T2 2突变型及特性突变型及特性 细细 菌菌 1 2 1+2快速溶菌突变型：快速溶菌突变型：r 大噬菌斑大噬菌斑 . .野生型：野生型：r+ 小噬菌斑小噬菌斑 . .T2宿主范围野生型宿主范围野生型: h + -

11、半透明半透明T2宿主范围突变型宿主范围突变型: h- + + 透明透明二二 T T2 2突变型的两点试验突变型的两点试验( (一一) ) 噬菌体杂交噬菌体杂交 h-r+ h-r+ h+r- h+r- E Ecoli coli 1 1 表现型表现型 基因型基因型透明透明, ,小小 h-r+ h-r+ 亲组合亲组合半透明半透明, ,大大 h+r- h+r- 亲组合亲组合 透明透明, ,大大 h-r- h-r- 重组合重组合半透明半透明, ,小小 h+r+ h+r+ 重组合重组合 ( (二二) ) 噬菌体重组值的计算噬菌体重组值的计算 重组噬菌斑数重组噬菌斑数重组值重组值 = = 总噬菌斑数总噬菌斑

12、数E Ecolicoli：1+21+2 100%100%三三 T4T4突变型的三点试验突变型的三点试验表表5-5 T45-5 T4的的 m r tum r tu + + + + + 三点试验结果三点试验结果 类类 型型 噬菌斑数噬菌斑数 % % 重组频率重组频率% % m-r r-tu m-tu m-r r-tu m-tu亲本类型亲本类型 m r tu 3467 m r tu 3467 + + + 3279 + + + 3279单交换型单交换型 m + + 520m + + 520 + r tu 474 + r tu 474单交换型单交换型 m r + 853m r + 853 + + tu

13、965 + + tu 965双交换型双交换型 m + tu 162m + tu 162 + r + 172 + r + 172 合合 计计 103421034269.6%69.6%9.6% 9.6% 17.5% 17.5% 3.3% 3.3% 作图作图： m m 12.912.9 r r 20.8 20.8 tu tu 27.127.112.912.920.820.8三、三、 X174X174突变型的两点和三点测交突变型的两点和三点测交 P127P127( (一一) ) X174X174的两点测交的两点测交 两个琥珀突变型间杂交两个琥珀突变型间杂交 amA amA amB amB su+(am

14、ber)su+(amber)su+( amber) su-su+( amber) su-基因型：基因型：amA- amB+amA- amB+ amA+ amB-amA+ amB- amA+ amB+amA+ amB+ amA+ amB+amA+ amB+ amA- amB-amA- amB- A A+ +B B+ + 2su- 2su- 2 2 amA-amB amA-amB间重组值间重组值 100%100% su+:amA su+:amA、amBamB总数总数( (二二) ) X174X174的三点测交的三点测交1 1、确定三个基因的顺序的前提条件、确定三个基因的顺序的前提条件 只有两种可能

15、顺序的条件下进行；只有两种可能顺序的条件下进行； 例如：要确定例如：要确定amAamA、amBamB、tsCtsC三基因的顺序三基因的顺序 已知：已知：amAamA与与amBamB较近较近，amAamA和和amBamB离离tsCtsC都较远都较远； 三个基因顺序有：三个基因顺序有： amA amB tsC amA amB tsC 或或 tsC amA amBtsC amA amB 不存在：不存在：amA tsC amBamA tsC amB 2 2、确定三个基因的顺序原理、确定三个基因的顺序原理: : 杂交：杂交：amA + tsC amA + tsC + amB + + amB + (su+

16、AB,37(su+AB,37度度) ) su- su-宿主选择培养（宿主选择培养（3737度）度） 存活噬菌斑基因型：存活噬菌斑基因型：+ + _+ + _ P127P127 图图5-4 5-4 su-su-宿主宿主3737度、度、4242度度 + + _ + + + + _ + + +amA + tsCamA + tsC + amB + + amB +存活噬菌斑基因型：存活噬菌斑基因型：+ + _+ + _实验结果是实验结果是: + + tsC : + + tsC 为大类，为大类，+ + + + +为小类为小类基因顺序是基因顺序是: : amA amB tsCamA amB tsC实验结果应

17、是实验结果应是: + + + : + + + 为大类，为大类， tsC + + tsC + + 为小类为小类基因顺序是基因顺序是: : tsC amA amBtsC amA amB第四节第四节 噬菌体基因组与原噬菌体噬菌体基因组与原噬菌体一一 噬菌体的基因组：噬菌体的基因组：由由49000bp49000bp构成构成1 1、 基因分类基因分类 头部基因：头部基因： 7 7个（必需基因：个（必需基因：相邻相邻） 尾部基因：尾部基因： 1111个（必需基因：个（必需基因：相邻相邻） 噬菌斑形成必需的基因噬菌斑形成必需的基因 复制所需基因：复制所需基因：O O、P P 裂解、释放所需基因：裂解、释放所

18、需基因：S S、R R基因基因 正调控基因：正调控基因：N N、Q Q 附着区：附着区：attatt； 专一性重组所必需：专一性重组所必需：intint、xisxis 噬菌斑形成非必需基因噬菌斑形成非必需基因 溶源化所需：溶源化所需：CICI、CIICII、CIIICIII 重组所必需：重组所必需：exoexo、red red 二、二、 原噬菌体与合子诱导原噬菌体与合子诱导 1 1、 原噬菌体原噬菌体： 2 2、合子诱导、合子诱导： Hfr()Hfr() F F- -受体菌裂解受体菌裂解(进入进入F-)F-) Hfr() Hfr()F F因子整合、因子整合、原噬菌体原噬菌体 ，F-F-无无F

19、F b+b+原点原点d+ c+d+ c+a+a+3 3、整合部位的确定整合部位的确定三三 、原噬菌体的插入与切除、原噬菌体的插入与切除1 1、噬菌体的插入与原噬菌体正常切除噬菌体的插入与原噬菌体正常切除 P135P135图图 5-75-7 2 2、原噬菌体的异常切除原噬菌体的异常切除 P135 P135 图图5-85-8（1 1）转导噬菌体：带有细菌基因的噬菌体）转导噬菌体：带有细菌基因的噬菌体（2 2） d d 转导噬菌体的特点转导噬菌体的特点局限性转局限性转导导3 3、 dgal(dgal( 左臂缺失左臂缺失) ) 整合态整合态某些某些 dgaldgal（左臂缺失左臂缺失）品系与品系与 图谱左臂顺反子中典型图谱左臂顺反子中典型sussus突变之间重组突变之间重组 dgaldgal1 1 dgaldgal2 2 dgaldgal3 3 dgaldgal4 4 dgaldgal5 5 susA - + + + +susA - + + + + susB - - + + +susB - - + + + susE - - - + +susE - - - + + susG -