噬菌体的遗传分析

噬菌体的遗传分析第1页，共36页，2023年，2月20日，星期四一、噬菌体的感染周期感染周期：是指噬菌体从吸附细菌到子代噬菌体从宿主细菌细胞中放出来的过程。第2页，共36页，2023年，2月20日，星期四第3页，共36页，2023年，2月20日，星期四第4页，共36页，2023年，2月20日，星期四1、烈性噬菌体的感染周期大肠杆菌T4－噬菌体：由头、尾两部分组成，外：蛋白质外壳＋内部：DNA分子。侵染过程：T4－噬菌体DNA上约有160个基因，已定位的有70多个基因，装配成完整的噬菌体的全部信息也都在此DNA上。T4－噬菌体的基因的表达：第5页，共36页，2023年，2月20日，星期四T4噬菌体的侵染过程第6页，共36页，2023年，2月20日，星期四T4－噬菌体的基因的表达：①早前期基因表达—多为调节基因，启动自身基因表达，而抑制大肠杆菌细胞的DNA合成。②晚前期基因表达—是与DNA复制有关的基因。其产物是：核酸酶：降解大肠杆菌的DNA，为自己DNA合成提供游离的核苷酸；DNA复制有关的酶：大量合成新T4－DNA。③晚期基因表达—是控制形态发生过程的基因；编码噬菌体结构蛋白的基因。其产物是大部分直接参与外壳的建成和少数具有酶的作用。④包装完成后，由噬菌体裂解基因表达，产生裂解酶。消化宿主细胞壁。第7页，共36页，2023年，2月20日，星期四2、温和噬菌体的感染周期－噬菌体：宿主是大肠杆菌第8页，共36页，2023年，2月20日，星期四原噬菌体噬菌体DNA大肠杆菌DNA整合溶源性细菌溶源周期第9页，共36页，2023年，2月20日，星期四－噬菌体基因的表达：①先是早期基因和部分晚期基因的表达

产物——阻遏蛋白。

作用——调节或抑制自身其它基因的表达。②噬菌体的整个基因组整合到宿主染色体的特定区域，噬菌体的大部分基因处于失活状态，随宿主染色体一起复制。第10页，共36页，2023年，2月20日，星期四溶源性细菌具有2个重要特性：免疫性：由于溶源性细菌产生一种阻遏蛋白（I）。这种阻遏蛋白不但可抑制原噬菌体DNA复制。也可抑制再度感染的同类噬菌体DNA的复制。故能抵抗同类噬菌体的超感染。可诱导性：原噬菌体的自发诱导，每一代可能有1/10000溶源性细菌被裂解，释放出大量噬菌体（裂解周期）。第11页，共36页，2023年，2月20日，星期四裂解非溶源性细菌裂解周期第12页，共36页，2023年，2月20日，星期四用紫外线或化学物质（丝裂霉素C）诱导，90％溶源细菌进入裂解周期。第13页，共36页，2023年，2月20日，星期四温和噬菌体象这种在感染周期中具有裂解和溶源两种途经的噬菌体称为温和噬菌体。第14页，共36页，2023年，2月20日，星期四温和噬菌体的溶菌周期和溶源周期第15页，共36页，2023年，2月20日，星期四第16页，共36页，2023年，2月20日，星期四二、噬菌体的突变型及其互补测验噬菌体的突变型噬菌体的互补测验烈性噬菌体的同源重组温和噬菌体的同源重组噬菌体的非同源重组第17页，共36页，2023年，2月20日，星期四1、噬菌体的突变型噬菌斑形态突变型——快速溶菌突变型寄主范围突变体条件致死突变型第18页，共36页，2023年，2月20日，星期四1）噬菌斑形态突变型——快速溶菌突变型

野生型噬菌体：形成嗜菌斑小、边缘模糊、中心清晰。快速溶菌突变型：形成的嗜菌斑大、边缘清晰、中心清晰。第19页，共36页，2023年，2月20日，星期四2）寄主范围突变体大肠杆菌抗噬菌体突变型：其细胞壁上由于没有野生型噬菌体赖以附着的接受点而表现出抗性。寄主范围突变体：其吸附器和野生型的有某些精细的差别，所以又能吸附在抗—噬菌体细菌的细胞壁上，侵染并使它们裂解。第20页，共36页，2023年，2月20日，星期四3）条件致死突变型噬菌体大部分基因的功能是复制和产生子代噬菌体所必需的，这些基因的突变是致死的，不能形成噬菌斑，有些致死突变型在限制条件下是致死的，而在许可条件，可形成噬菌斑，这种突变称为条件致死突变。第21页，共36页，2023年，2月20日，星期四2、噬菌体的互补测验互补测验的原理互补测验的方法互补测验的结果第22页，共36页，2023年，2月20日，星期四1）互补测验的原理互补测验：是确定突变的功能关系。T4的rⅡ区：有3000多个突变型，所有的rⅡ突变都导致丧失合成一种或几种蛋白质的能力，这种蛋白质是在大肠杆菌k（）中复制发育所必须的。它们有相同的表现型：这些突变型在大肠杆菌k（）细胞是致死的，但可在大肠杆菌B菌株的细胞中增殖。第23页，共36页，2023年，2月20日，星期四这些突变是否都影响同一种遗传功能呢？即rⅡ中这3000多个突变型是属于一个基因还是属于几个基因？

第24页，共36页，2023年，2月20日，星期四互补测验原理就是用不同的rⅡ突变型成对组合去感染大肠杆菌k（）菌株。如果被双重感染的细菌中产生两种亲代基因型的子代噬菌斑（也有少量重组型的噬菌斑），那么就必然是一个突变型补偿了一个突变型所不具有的功能，这两个突变型就称为彼此互补。如果双重感染的细菌不产生子代噬菌体，则这两种突变型一定有一个相同功能受到损伤。第25页，共36页，2023年，2月20日，星期四实验第26页，共36页，2023年，2月20日，星期四2）互补测验的方法斑点测试法（spottest）：用一种rⅡ突变型以去感染大肠杆菌k（）菌株。噬菌体和细菌在温热的琼脂中混合，涂布在营养平板上，琼脂凝固后，在平板上所划出的一定位置上再加一滴含有另一种rⅡ突变型的培养基，在这一滴培养基的范围内，一些细菌就会被两种噬菌体所感染。如在这范围内形成噬菌斑，就证明这两种突变型互补，反之就不能互补。第27页，共36页，2023年，2月20日，星期四突变噬菌体之间的互补作用第28页，共36页，2023年，2月20日，星期四3）互补测验的结果结果发现：rⅡ突变型可分成rⅡA和rⅡB两个互补群凡是属于rⅡA互补群的突变不能互补，同理属于rⅡB互补群的突变也不能互补，只有rⅡA的突变和rⅡB的突变可以互补，即双重感染大肠杆菌k（）菌株后可产生子代。第29页，共36页，2023年，2月20日，星期四三、重组实验

T2－噬菌体：

r＋型：生长缓慢，噬菌斑小，边缘模糊。

r－型：快速生长，噬菌斑大，边缘清晰

h＋型：只能感染Ttos（

对T2－phage敏感的野生型大肠杆菌），不能感染Ttor（对T2－phage具抗性的突变型大肠杆菌）。

h－型：能感染Ttos，也能感染Ttor

Ttos简称品系1，Ttor简称品系2。第30页，共36页，2023年，2月20日，星期四噬菌体的混合感染E.coliBh-r+h+r-第31页，共36页，2023年，2月20日，星期四h-r＋

×

h＋r

品系1＋品系2的混合培养物子代噬菌体第32页，共36页，2023年，2月20日，星期四h-r+×

h+r-中出现的4种噬菌斑表型推导的基因型透明，小h-r+半透明，大h+r-半透明，小h+r+透明，大h-r-第33页，共36页，2023年，2月20日，星期四四种嗜菌斑第34页，共36页，202