第七章噬菌体分析与基因结构

1、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. Coli B，噬菌斑半透明 突变型（h）：侵染 E. Coli B 和B/2，噬菌斑透明,h r+ h+ r E. Coli B 释放 噬菌斑 感染 E. coli B E. Coli B/2,出现的4种噬菌斑,h r+、h +r ：亲本类型 h+ r+、h r

2、 ：重组合类型,双重感染：两种噬菌体同时感染某一菌株,二、噬菌体的基因重组,重组值计算：,三、噬菌体T4 rII 突变型作图,Benzer分析了3000多个T4 rII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 .coli k(),Benzers map of the rII region generated from crosses of 60 different mutant T4 strains.,（2）缺失作图,点突变（point mutation)：核苷

3、酸对发生了改变 缺失突变（deletion mutation):缺失了相邻的许多核苷酸对。,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,A B C D,杂交结果,r+ r+ no r+ no r+,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：

4、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

5、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、Arg2,二、顺反效应与互补,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。,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。,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ad 16、ad 8,

6、ad 16 ad 8,缺陷型：99.86,不互补 等位基因,交换 非同一位置,野生型：0.14,？,ad16,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 ad 8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。,野生型,野生型,突变型,野生型,反式,顺式,野生型,有缺陷,基因型,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。,1、4,1 2 3 4,1、3,2、4,2、3,突变,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

7、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,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,A组 B组,r IIA 和 r IIB是两个独立的功能单位 两个顺反子（ cistron）-r IIA 和 rIIB 。,A组任一个突变型与B组的任一个突变型均能互补,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

8、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

9、和结构上的可分割性,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。,座位（locus）与位点（site）的区别,座位（locus）：基因在染色体上所处

10、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（Theory of cistron）,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,pseudo alleles 是基因内的突变体,cistron 概念的提出是对经典的基因概念的动摇 是对pseudo alleles概念的修正,等位基因（Allele, Allomorph）概念的发展,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（multiple alleles）（A, a1, a2.）,site,Gene locus,ATTCGGAGCT,ATTCAGAGCT (mut2),ATTCAGAGCT,ATTCGGAGCT (mut1),全同等位基因 在同一基因座位(locus)中，同一突变位点（site）向不同方向发