第七章噬菌体分析与基因结构

第七章

噬菌体与基因的精细结构分析第一节噬菌体的遗传重组分析第二节基因在染色体上的排列第三节基因精细结构分析第一节噬菌体的遗传重组分析一、噬菌体的表型与突变型（T2噬菌体）形态：野生型（r+）：噬菌斑小(约1mm)，边缘模糊突变型（r）：噬菌斑大(2mm以上)，边缘清晰宿主范围：野生型（h+）：侵染E.ColiB，噬菌斑半透明突变型（h）：侵染E.ColiB和B/2，噬菌斑透明

hr+h+r↘

↙E.ColiB↓释放噬菌斑↓感染E.coliB＋

E.ColiB/2出现的4种噬菌斑

噬菌斑类型推导基因型透明，小半透明，大半透明，小透明，大hr+h+rh+r+hrhr+、h+r

：亲本类型h+

r+、hr

：重组合类型

透明，小半透明，大双重感染：两种噬菌体同时感染某一菌株h+r+h-r+h+r-h-r-二、噬菌体的基因重组

重组值计算：重组噬菌斑数重组频率=*100%

总噬菌斑数

(h+r++h-r-)=*100%

(h+r-+h-r++h+r++h-r)三、噬菌体T4

rII

突变型作图

Benzer分析了3000多个T4rII突变型，都具有相同的表型，这些突变是是属于一个基因还是多个基因？

（1）重组作图利用重组法进行重组测验，计算各种突变型的重组值。混合感染rII’突变体rII’’突变体E.colik()互补作用无互补作用细胞裂解释放细胞不裂解无子出子代噬菌体代噬菌体释放Benzer’smapoftherIIregiongeneratedfromcrossesof60differentmutantT4strains.（2）缺失作图点突变（pointmutation)：核苷酸对发生了改变缺失突变（deletionmutation):缺失了相邻的许多核苷酸对。二者的区别点突变：单个位点；可以回复突变，与基因内其它位点突变重组恢复野生型缺失突变：多个位点；不能回复突变；不与另一基因组内缺失区的点突变之间重组缺失作图原理将待测的突变型与已知的系列缺失突变型进行杂交，观测重组结果。1、凡是能和某一缺失突变型进行重组的，突变位点不在缺失范围内；2、凡是不能和某一缺失突变型进行重组的，突变位点位于缺失范围内。待测突变型与已知缺失突变系列（

A–D）杂交待测突变ABCD杂交结果r+r+nor+nor+未知突变点所在区域(c)abcde缺失突变系列Benzer把rII区划分为47个片段优点：较重组作图杂交次数少。同时，精确度较高。第二节基因精细结构分析一、基因的经典概念及发展1865年

Mendel：遗传因子1903年

Sutton

和Boveri：遗传因子位于染色体上

1909年Johanssen：基因1910年—40年代,Morgan建立基因学说。提出了“三位一体”的基因概念基因的经典概念

1、

染色体是基因的载体

2、基因在染色上呈直线排列

3、

基因的“三位一体”概念

结构单位：交换只能发生在基因之间

突变单位：整体突变，成为等位基因

功能单位：产生特定的表型效应基因概念的发展1944年Avery：遗传物质是DNA。1944年Beadle：一个基因一个酶学说。发展一基因一多肽学说1953年Wateon和Crick：DNA双螺旋模型。基因是具有一定遗传效应的DNA片段。

基因概念的发展1955年，Benzer的顺反子学说。基因是一个作用单位，但基因是可分的。60年代，Jacod

和Monod：操纵子模型,基因在功能上是有差别的。断裂基因，重叠基因，跳跃基因，假基因等的发现进一步丰富了基因的内容。1、反式互补控制同一性状的两个连锁基因。Arg1、Arg2

Arg1＋

Arg2‑/Arg1－

Arg2＋异核体（野生型）

Arg1＋

Arg2‑（突变型）Arg1－

Arg2＋（突变型）×二、顺反效应与互补Arg1－＋Arg2‑＋Arg1－＋Arg2‑＋反式（trans)：两个突变座位分属同源染色体的两个染色体顺式（cis)：两个突变座位位于同一条染色体。

互补（complementation）：不同对的两个基因在功能上可以弥补对方的缺陷，这两个突变型称为互补。野生型野生型反式与顺式的表型效应相同（野生型），表明这两个基因为非等位基因。Arg1－＋Arg2‑＋Arg1－＋Arg2‑＋野生型野生型2、反式不互补曲霉菌多种腺嘌呤营养缺陷型。如ad16、ad8ad16＋×＋ad8缺陷型：99.86％ad16＋/＋ad8（异核体）不互补→等位基因交换→非同一位置野生型：0.14％ad‑ad－ad8‑ad16－？Arg1－＋Arg2‑＋Arg1－＋Arg2‑＋ad16－＋ad2‑＋ad16－＋ad8‑＋突变型野生型野生型野生型反式顺式两种情况比较？应将ad16和ad8看作是一个基因内的两个位点，基因是一个作用单位，只有保持基因的完整，才具有正常的功能。Arg1－＋Arg2‑＋Arg1－＋Arg2‑＋野生型野生型突变型野生型反式顺式ad16－＋ad8‑＋ad16－＋ad2‑＋ad16－＋ad2‑＋野生型有缺陷基因型ad16－＋ad8‑＋产物表型顺式反式有缺陷有缺陷正常突变型基因内的不同位点上可以发生突变，基因内的不同位点间可以发生重组。ad16－＋ad8‑＋ad16－＋ad2‑＋ad16－＋ad8‑＋ad8‑＋ad16－＋ad16－＋ad2‑＋ad16－＋＋＋ad16－ad8－ad8‑＋ad16－＋ad8‑＋1、412341、32、42、3突变野生突变野生突变反式顺式0.14％野生型的形成三、基因的精细作图噬菌体T4

rII

突变型遗传图研究表明rII突变型分成两组（功能群）：A组和B组。A组B组rIIA

是一个独立的功能单位。rIIA

的任意两个突变型无互补作用AB反式不互补A组B组rIIB是一个独立的功能单位。rIIB

的任意两个突变型无互补作用AB反式不互补A组B组rIIA和rIIB是两个独立的功能单位——两个顺反子（cistron）----rIIA

和rIIB

。A组任一个突变型与B组的任一个突变型均能互补AB反式互补顺反子（cistron）顺反子：在反式构型中不能互补的各个突变型在染色体上所占的一个区域。是一个必须保持完整才具有正常生理功能的遗传物质的最小单位。一个顺反子就是一个功能水平上的基因。顺反子中的各种突变位点称为突变子（Muton）

一个顺反子是一段遗传区域，在这一遗传区域中的突变位点之间没有互补作用。互补试验可以确定同一表型效应的两个突变型是等位的，还是非等位的。同一顺反子的两个突变型是否为同一位点（site）突变，可通过重组作图来判断，如有重组，则两突变型处于不同位点，如测不出重组值，就确定为同一位点。基因是一个作用单位（顺反子），基因内部可以产生不同的突变，形成不同的突变型，同一基因内可以进行重组。

基因内出现重组的最小区间称为重组子（recon）

顺反位置效应示意图不同基因间的突变型，顺式、反式都互补同一基因内不同位点的突变型，顺式互补；反式不互补

顺反子具有功能上的完整性和结构上的可分割性顺式试验反式试验在同一顺反子中在不同顺反子中A

BABAB

A

B+–++突变位点四、基因的现代概念基因：一个基因相当于DNA分子上的一定区段，它携带有特定的遗传信息，这类遗传信息或者被翻译成多肽链(指mRNA)、或者被转录为RNA、或者对其他基因的活动起调控作用(启动基因，操纵基因等）。一个顺反子等同于一个基因，可以分成很多突变子和重组子。突变子（Muton）

：基因内改变后可以产生突变型表型的最小单位。一个突变子可以小到只是一个核糖核酸对。重组子（recon）

：基因内发生重组的最小区间。即基因内不能由重组分开的基本单位。一个重组子可只包含一个核糖核酸对。·····GCTTTGTTTTACTAA··········CGAAACAAAATGATT·····＋·····GCTTTTTTTTACTAA··········CGAAAAAAAATGATT·····－·····GCTTTGTAT

TACTAA··········CGAAACATA

ATGATT·····－座位（locus）与位点（site）的区别

●座位（locus）：基因在染色体上所处的位置。一个基因座位包括很多个核苷酸对。●位点（site）：在DNA（基因）的核苷酸序列中的一个核苷酸对，一个基因内不同位点的改变可以形成（复）等位基因。

顺反子假说（Theoryofcistron）

Cistron

是基因的同义词在一个顺反子内，有若干个突变单位突变子(muton)在一个顺反子内，有若干个交换单位交换子（recon）基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的最小的遗传单位基因内可以较低频率发生基因内的重组，交换

pseudoalleles

是基因内的突变体

mut1Xmut2

W.t

是基因内发生交换的结果

cistron

概念的提出是对经典的基因概念的动摇是对pseudoalleles概念的修正threeinoneoneinone等位基因（Allele,Allomorph）概念的发展PseudoalleleDNA多型性检测技术的发展(RFLP,RAPD)

Allele

同一座位存在的两个以上不同状态的基因,其总和称之为复等位基因（multiplealleles）（A,a1,a2..）

全同等位基因

(homo