遗传学第五章病毒与原核生物的遗传学分析

第五章病毒与原核生物的遗传学分析优点：生活周期短单倍体，无显隐性关系研究方法简单灵敏度高第一节细菌和病毒研究的遗传学意义第二节

噬菌体（病毒）的遗传学分析二、噬菌体杂交与基因定位噬菌体的杂交方法：混合感染（复感染、双重感染）重组合重组频率=x100%

重组合+亲组合例：

1955年Kaiser的λ噬菌体实验

+++xsmico1杂交

s：小噬菌斑，mi：微小噬菌斑，co1：中央浑浊小点的噬菌斑。

类型数目合计百分比s-co1co1-mis-mi+++sco1mi975724189990.8s+++co1mi3032622.9√√sco1+++mi61511125.3√

√s+mi+co1+513180.86

√

√

合计20913.766.168.2作图：

3.766.16sco1mi8.2+2x0.86=9.92第三节细菌的遗传分析1928年Griffith的实验1928年Griffith发现肺炎双球菌的转化现象。1944年Avery证实转化因子是DNA。转化（transformation)：外源DNA通过细胞吸收过程进入细胞，并使其发生遗传改变的过程。感受态（competence)：细胞具有吸收外源DNA能力的生理状态。

有些细菌在生长过程中会自发地产生感受态，如肺炎双球菌，枯草杆菌等；有些细菌不会自发地产生感受态，必需经特殊处理才可产生感受态，如大肠杆菌。遗传转化的机理

利用转化进行基因定位遗传转化的转化因子一般在10000~20000bp之间，因此当两个基因连锁（注意：这里的连锁与真核生物的连锁不完全一样）,他们被同时转化（共转化）的频率要远高于不连锁的基因利用共转化的特点，可以对连锁的基因进行基因定位。例：Nester利用枯草杆菌trp2+his2+tyr1+DNA为供体，对trp2-his2-tyr1-进行转化。利用转化进行基因定位实验（例子）：

Nester利用枯草杆菌trp2+his2+tyr1+DNA为供体，对trp2-his2-tyr1-进行转化Hfr菌株当F因子重组在宿主细胞染色体上时，F因子仍然可以发生转移，此时的转移可推动宿主基因的转移，因此这种菌株称为高频重组菌株（highfrequenceofrecombination,Hfr)F因子推动染色体的转移是以F因子的一端开始，沿F因子所处位置的相反方向进行转移，F因子最后才转移。所以染色体在F因子的推动下发生的转移具有一定的方向和顺序。1954年利用Hfr菌株的染色体转移特征（方向性和顺序性），进行了E.coli染色体的基因定位。

Hfr:thr+leu+AzsT1slac+gal+strs（供体）F-:thr-leu-AzrT1rlac-gal-strr（受体）让两种细胞混合，37℃水浴一定时间后取样，组织捣碎机中断杂交，而后涂布在含Str的基本培养基上，考察供体基因在受体细胞出现的时间及顺序（基因转移的时间及顺序）。E.coli的染色体图E.coli的基因定位主要以中断杂交的方法进行的，所以E.coli的染色体图是以分钟作单位的。非中断杂交与基因定位（重组作图）利用F因子可以推动染色体到受体细胞中的特点，将要考察的基因全部转移到受体细胞中，然后考察各种基因型出现的频率，根据重组值计算公式计算重组值，进行作图。为保证要考察的基因全部转移到受体细胞中，选择性标记必需处于转移的末断。细菌基因重组的特征：与真核生物相比，原核生物的基因重组有两个特征，一是必需发生偶数次交换，细菌细胞才可存活；二是由于染色体不完整或选择培养的关系，野生的重组子才可存活，所以相反的重组子不出现。F’因子与性导附加体：具能游离于染色体外而独立存在，又可重组于染色体上的遗传因子称为附加体。F因子是一种附加体。当F因子从染色体上切离时，可能发生不准确切离而带有宿主的部分基因，这种游离的F因子称为F’因子。F’因子的转移可以导致F’因子上宿主基因的转移。１９５２年，Lederberg&Zinder在进行Ｕ型管实验时发现。转导（transduction):利用噬菌体（病毒）为媒介，将一个细胞（供体）的遗传物质转移到另一个细胞（受体）中去的过程。一般性（普遍性）转导指供体细胞所有基因具有同等机会被进行转导的过程。通常能够进行普遍性转导的噬菌体是烈性噬菌体，他们感染细菌细胞后，在细胞内复制，最后导致细胞裂解。在裂解过程中，供体细胞ＤＮＡ降解。噬菌体包装时可能以很低的频率发生错误而将供体细胞ＤＮＡ误为噬菌体自身ＤＮＡ进行包装。当这个噬菌体感染另一个细胞（受体），从而将供体ＤＮＡ转移到受体细胞中，完成转导过程。利用转导现象可以进行基因定位:噬菌体包装供体ＤＮＡ时，要求ＤＮＡ片段的大小必须与噬菌体ＤＮＡ大小相当，才可进行包装。因此当两个基因连锁时，这两个基因被同时转导（共转导、并发转导）的可能性比不连锁基因大得多。因此利用共转导频率的大小可以进行基因定位。

x=(1-d/L)3

或d=L(1-3√x

)

x:两基因的共转导频率；d:两基因间的物理距离，单位与Ｌ相同。

L:转导ＤＮＡ的平均长度，即转导噬菌体ＤＮＡ大小。例：转导噬菌体P1,基因组大小为８０kb。供体：E.colisupC+trpA+pyrF+受体：E.colisupC-trpA-pyrF-以supC为选择性标记结果：1.supC+trpA+pyrF+

３６

2.supC+trpA+pyrF-

１１４

3.supC+trpA-pyrF+

０

4.supC+trpA-pyrF-453顺序：根据3知３基因的顺序为supC

trpA

pyrF距离：supC－trpA共转导类型是１和２，频率是０.２５，距离为２９.6kb。

supC－pyrF共转导类型是１和3，频率是０.０６，距离为４８.7kb。根据E.coli染色体全长３.０x１０６bp推算，每分钟ＤＮＡ长度约３０kb。因此上述距离分别为１分钟和１.6分钟。

supC1.0trpA0.6pyrF局限性（特异性、特殊性）转导

指转导噬菌体几乎只转导特定的少数几个基因的现象。局限性转导一般由温和噬菌体介导。如λ噬菌体只转导gal基因及bio基因。局限性转导的频率较高，可达１０-３，而普遍性转导的频率一般为１０-5～10-7第一节基因的概念一基因的概念及其发展

（一）遗传因子由1866年孟德尔提出

(二）染色体是基因载体由1910年Morgan证实

1926Morgan发表《基因论》

一个基因一个酶1941Beadle,Tatum提出（三）DNA是遗传物质

1944年,Avery证明遗传学GENETICS第一节基因的概念一基因的概念及其发展

（一）遗传因子由1866年孟德尔提出

(二）染色体是基因载体由1910年Morgan证实

1926Morgan发表《基因论》

一个基因一个酶1941Beadle,Tatum提出（三）DNA是遗传物质

1944年,Avery证明遗传学GENETICS（四）基因是一段有功能的DNA序列

DNA双螺旋模型1953年Watson和Crick提出遗传中心法则1957年Crick提出顺反互补试验1957年Benzer提出：顺反子三联遗传密码的破译Nirenberg等1961-67年：70年代：可移动基因的证实、隔裂基因和重叠基因的发现等。近代基因的概念：基因是一段有功能的DNA序列，是一个遗传功能单位，其内部存在有许多的重组子和突变子。突变子：指改变后可以产生突变型表型的最小单位。

重组子：不能由重组分开的基本单位。（五）操纵子模型：1961年FJacob和Monod提出,这一学说阐明了基因调控在乳糖利用中所起的作用。遗传学GENETICS(六)跳跃基因和断裂基因的发现基因组：对于一个二倍体高等生物而言，能维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体就称为一个基因组。

B.McClintock最早提出可跳动基因的观点.转座子:可以从一条染色体跳到另一条染色体上的DNA片段.

断裂基因:基因中DNA序列不连续,其中被一些不编码序列所隔开.遗传学GENETICS二基因的类别用其相互关系

（一）结构基因：指为蛋白质氨基酸编码的基因。

（二）rRNA基因和tRNA基因：只转录、不翻译的基因。

（三）启动子和操纵子基因：不转录、不翻译，与相关物结合，对转录起调控作用的基因。三基因和ＤＮＡ

DNA(1)

染色体蛋白质(1.5-2.5)组蛋白(1)RNA(0.05)非组蛋白(0.5-1.5)基因大小：500-6000bp;遗传学GENETICS遗传学GENETICS第二节重组测验一拟等位基因拟等位基因：例如：果蝇眼色：红色：+

杏红色：Wa

白色：W

其它色

P

杏红眼♀X

白眼♂

Wa/Wa

W/Y

F1

杏红眼

F2

杏红眼白眼红眼

1/1000可能原因：A：基因突变

B：基因内重组因为基因自然突变率很低（10-6）因此，基因突变被排除遗传学GENETICS

P杏红眼♀X白眼♂

Wa+

+WWa+Y↓F1

杏红♂X杏红眼♀

Wa+

Wa+

Y+W↓♁F2

杏红眼杏红杏红白眼

红眼

Wa+

Wa+

Wa+

W

+Wa++WYY

基因内重组

++

WaW

配子++

++

WaW

WaW

Wa+

或

Y或Wa+Y比较：F1

杏红♀基因型红眼♀基因型

Wa+

反式WaW

顺式

+W+

+→遗传学GENETICS由于排列方式不同而表型不同的现象称为顺反位置效应.拟等位基因:将紧密连锁基因的功能性等位基因,但不是结构性的等位基因称为拟等位基因.遗传学GENETICS二噬菌体突变型１噬菌体形态变型2

宿主范围突变型:3

条件致死突变型：表4-1野生型与几种突变型的区别类型不同大肠杆菌平板上噬菌斑表型BK()S野生型小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑

rI大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑

rII大噬菌斑无噬菌斑（致死）小噬菌斑rIII大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑遗传学GENETICS

1噬菌体杂交实验

r47r+Xr+r104

B10-610-2

BK()亲组合：r47r+、r+r10，r+r+

重组合：r+r+、r47r104，共525共370

2重组值的计算

重组值＝重组噬菌斑数X100％总噬菌斑数三Benzer的重组测验＝0.0141％＝在K()上生长的噬菌斑数X2X100％在B上生长的噬菌斑数＝370X102X2X100％

525X106遗传学GENETICS遗传学GENETICS遗传学GENETICS第三节互补试验rIIA+BXrIIAB+

一互补试验的概念和原理

1互补试验的概念:

rIIA+BrIIAB+

EcoliK()EcoliK()rIIA+BrIIAB+遗传学GENETICS

2互补试验的原理

表型有无功能互补结论反式:A+BAB+反式:

A+BAB+

3互补试验方法——斑点测试法4互补试验的意义突变型－属同一顺反子野生型＋属不同顺反子遗传学GENETICS遗传学GENETICS二顺反子（基因）2顺反试验：指将两个拟突变分别处于顺式和反式，根据其表型确定两个突变是否是同一基因的试验。