遺傳學(xué)第五章病毒與原核生物的遺傳學(xué)分析

第五章病毒與原核生物的遺傳學(xué)分析優(yōu)點(diǎn)：生活周期短單倍體，無(wú)顯隱性關(guān)系研究方法簡(jiǎn)單靈敏度高第一節(jié)細(xì)菌和病毒研究的遺傳學(xué)意義第二節(jié)

噬菌體（病毒）的遺傳學(xué)分析二、噬菌體雜交與基因定位噬菌體的雜交方法：混合感染（復(fù)感染、雙重感染）重組合重組頻率=x100%

重組合+親組合例：

1955年Kaiser的λ噬菌體實(shí)驗(yàn)

+++xsmico1雜交

s：小噬菌斑，mi：微小噬菌斑，co1：中央渾濁小點(diǎn)的噬菌斑。

類(lèi)型數(shù)目合計(jì)百分比s-co1co1-mis-mi+++sco1mi975724189990.8s+++co1mi3032622.9√√sco1+++mi61511125.3√

√s+mi+co1+513180.86

√

√

合計(jì)20913.766.168.2作圖：

3.766.16sco1mi8.2+2x0.86=9.92第三節(jié)細(xì)菌的遺傳分析1928年Griffith的實(shí)驗(yàn)1928年Griffith發(fā)現(xiàn)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。1944年Avery證實(shí)轉(zhuǎn)化因子是DNA。轉(zhuǎn)化（transformation)：外源DNA通過(guò)細(xì)胞吸收過(guò)程進(jìn)入細(xì)胞，并使其發(fā)生遺傳改變的過(guò)程。感受態(tài)（competence)：細(xì)胞具有吸收外源DNA能力的生理狀態(tài)。

有些細(xì)菌在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生感受態(tài)，如肺炎雙球菌，枯草桿菌等；有些細(xì)菌不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生感受態(tài)，必需經(jīng)特殊處理才可產(chǎn)生感受態(tài)，如大腸桿菌。遺傳轉(zhuǎn)化的機(jī)理

利用轉(zhuǎn)化進(jìn)行基因定位遺傳轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化因子一般在10000~20000bp之間，因此當(dāng)兩個(gè)基因連鎖（注意：這里的連鎖與真核生物的連鎖不完全一樣）,他們被同時(shí)轉(zhuǎn)化（共轉(zhuǎn)化）的頻率要遠(yuǎn)高于不連鎖的基因利用共轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，可以對(duì)連鎖的基因進(jìn)行基因定位。例：Nester利用枯草桿菌trp2+his2+tyr1+DNA為供體，對(duì)trp2-his2-tyr1-進(jìn)行轉(zhuǎn)化。利用轉(zhuǎn)化進(jìn)行基因定位實(shí)驗(yàn)（例子）：

Nester利用枯草桿菌trp2+his2+tyr1+DNA為供體，對(duì)trp2-his2-tyr1-進(jìn)行轉(zhuǎn)化Hfr菌株當(dāng)F因子重組在宿主細(xì)胞染色體上時(shí)，F(xiàn)因子仍然可以發(fā)生轉(zhuǎn)移，此時(shí)的轉(zhuǎn)移可推動(dòng)宿主基因的轉(zhuǎn)移，因此這種菌株稱(chēng)為高頻重組菌株（highfrequenceofrecombination,Hfr)F因子推動(dòng)染色體的轉(zhuǎn)移是以F因子的一端開(kāi)始，沿F因子所處位置的相反方向進(jìn)行轉(zhuǎn)移，F(xiàn)因子最后才轉(zhuǎn)移。所以染色體在F因子的推動(dòng)下發(fā)生的轉(zhuǎn)移具有一定的方向和順序。1954年利用Hfr菌株的染色體轉(zhuǎn)移特征（方向性和順序性），進(jìn)行了E.coli染色體的基因定位。

Hfr:thr+leu+AzsT1slac+gal+strs（供體）F-:thr-leu-AzrT1rlac-gal-strr（受體）讓兩種細(xì)胞混合，37℃水浴一定時(shí)間后取樣，組織搗碎機(jī)中斷雜交，而后涂布在含Str的基本培養(yǎng)基上，考察供體基因在受體細(xì)胞出現(xiàn)的時(shí)間及順序（基因轉(zhuǎn)移的時(shí)間及順序）。E.coli的染色體圖E.coli的基因定位主要以中斷雜交的方法進(jìn)行的，所以E.coli的染色體圖是以分鐘作單位的。非中斷雜交與基因定位（重組作圖）利用F因子可以推動(dòng)染色體到受體細(xì)胞中的特點(diǎn)，將要考察的基因全部轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，然后考察各種基因型出現(xiàn)的頻率，根據(jù)重組值計(jì)算公式計(jì)算重組值，進(jìn)行作圖。為保證要考察的基因全部轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，選擇性標(biāo)記必需處于轉(zhuǎn)移的末斷。細(xì)菌基因重組的特征：與真核生物相比，原核生物的基因重組有兩個(gè)特征，一是必需發(fā)生偶數(shù)次交換，細(xì)菌細(xì)胞才可存活；二是由于染色體不完整或選擇培養(yǎng)的關(guān)系，野生的重組子才可存活，所以相反的重組子不出現(xiàn)。F’因子與性導(dǎo)附加體：具能游離于染色體外而獨(dú)立存在，又可重組于染色體上的遺傳因子稱(chēng)為附加體。F因子是一種附加體。當(dāng)F因子從染色體上切離時(shí)，可能發(fā)生不準(zhǔn)確切離而帶有宿主的部分基因，這種游離的F因子稱(chēng)為F’因子。F’因子的轉(zhuǎn)移可以導(dǎo)致F’因子上宿主基因的轉(zhuǎn)移。１９５２年，Lederberg&Zinder在進(jìn)行Ｕ型管實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)。轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction):利用噬菌體（病毒）為媒介，將一個(gè)細(xì)胞（供體）的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞（受體）中去的過(guò)程。一般性（普遍性）轉(zhuǎn)導(dǎo)指供體細(xì)胞所有基因具有同等機(jī)會(huì)被進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)的過(guò)程。通常能夠進(jìn)行普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的噬菌體是烈性噬菌體，他們感染細(xì)菌細(xì)胞后，在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制，最后導(dǎo)致細(xì)胞裂解。在裂解過(guò)程中，供體細(xì)胞ＤＮＡ降解。噬菌體包裝時(shí)可能以很低的頻率發(fā)生錯(cuò)誤而將供體細(xì)胞ＤＮＡ誤為噬菌體自身ＤＮＡ進(jìn)行包裝。當(dāng)這個(gè)噬菌體感染另一個(gè)細(xì)胞（受體），從而將供體ＤＮＡ轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，完成轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。利用轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象可以進(jìn)行基因定位:噬菌體包裝供體ＤＮＡ?xí)r，要求ＤＮＡ片段的大小必須與噬菌體ＤＮＡ大小相當(dāng)，才可進(jìn)行包裝。因此當(dāng)兩個(gè)基因連鎖時(shí)，這兩個(gè)基因被同時(shí)轉(zhuǎn)導(dǎo)（共轉(zhuǎn)導(dǎo)、并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)）的可能性比不連鎖基因大得多。因此利用共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率的大小可以進(jìn)行基因定位。

x=(1-d/L)3

或d=L(1-3√x

)

x:兩基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率；d:兩基因間的物理距離，單位與Ｌ相同。

L:轉(zhuǎn)導(dǎo)ＤＮＡ的平均長(zhǎng)度，即轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體ＤＮＡ大小。例：轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體P1,基因組大小為８０kb。供體：E.colisupC+trpA+pyrF+受體：E.colisupC-trpA-pyrF-以supC為選擇性標(biāo)記結(jié)果：1.supC+trpA+pyrF+

３６

2.supC+trpA+pyrF-

１１４

3.supC+trpA-pyrF+

０

4.supC+trpA-pyrF-453順序：根據(jù)3知３基因的順序?yàn)閟upC

trpA

pyrF距離：supC－trpA共轉(zhuǎn)導(dǎo)類(lèi)型是１和２，頻率是０.２５，距離為２９.6kb。

supC－pyrF共轉(zhuǎn)導(dǎo)類(lèi)型是１和3，頻率是０.０６，距離為４８.7kb。根據(jù)E.coli染色體全長(zhǎng)３.０x１０６bp推算，每分鐘ＤＮＡ長(zhǎng)度約３０kb。因此上述距離分別為１分鐘和１.6分鐘。

supC1.0trpA0.6pyrF局限性（特異性、特殊性）轉(zhuǎn)導(dǎo)

指轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體幾乎只轉(zhuǎn)導(dǎo)特定的少數(shù)幾個(gè)基因的現(xiàn)象。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)一般由溫和噬菌體介導(dǎo)。如λ噬菌體只轉(zhuǎn)導(dǎo)gal基因及bio基因。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率較高，可達(dá)１０-３，而普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率一般為１０-5～10-7第一節(jié)基因的概念一基因的概念及其發(fā)展

（一）遺傳因子由1866年孟德?tīng)柼岢?/p>

(二）染色體是基因載體由1910年Morgan證實(shí)

1926Morgan發(fā)表《基因論》

一個(gè)基因一個(gè)酶1941Beadle,Tatum提出（三）DNA是遺傳物質(zhì)

1944年,Avery證明遺傳學(xué)GENETICS第一節(jié)基因的概念一基因的概念及其發(fā)展

（一）遺傳因子由1866年孟德?tīng)柼岢?/p>

(二）染色體是基因載體由1910年Morgan證實(shí)

1926Morgan發(fā)表《基因論》

一個(gè)基因一個(gè)酶1941Beadle,Tatum提出（三）DNA是遺傳物質(zhì)

1944年,Avery證明遺傳學(xué)GENETICS（四）基因是一段有功能的DNA序列

DNA雙螺旋模型1953年Watson和Crick提出遺傳中心法則1957年Crick提出順?lè)椿パa(bǔ)試驗(yàn)1957年Benzer提出：順?lè)醋尤?lián)遺傳密碼的破譯Nirenberg等1961-67年：70年代：可移動(dòng)基因的證實(shí)、隔裂基因和重疊基因的發(fā)現(xiàn)等。近代基因的概念：基因是一段有功能的DNA序列，是一個(gè)遺傳功能單位，其內(nèi)部存在有許多的重組子和突變子。突變子：指改變后可以產(chǎn)生突變型表型的最小單位。

重組子：不能由重組分開(kāi)的基本單位。（五）操縱子模型：1961年FJacob和Monod提出,這一學(xué)說(shuō)闡明了基因調(diào)控在乳糖利用中所起的作用。遺傳學(xué)GENETICS(六)跳躍基因和斷裂基因的發(fā)現(xiàn)基因組：對(duì)于一個(gè)二倍體高等生物而言，能維持配子或配子體正常功能的最低數(shù)目的一套染色體就稱(chēng)為一個(gè)基因組。

B.McClintock最早提出可跳動(dòng)基因的觀點(diǎn).轉(zhuǎn)座子:可以從一條染色體跳到另一條染色體上的DNA片段.

斷裂基因:基因中DNA序列不連續(xù),其中被一些不編碼序列所隔開(kāi).遺傳學(xué)GENETICS二基因的類(lèi)別用其相互關(guān)系

（一）結(jié)構(gòu)基因：指為蛋白質(zhì)氨基酸編碼的基因。

（二）rRNA基因和tRNA基因：只轉(zhuǎn)錄、不翻譯的基因。

（三）啟動(dòng)子和操縱子基因：不轉(zhuǎn)錄、不翻譯，與相關(guān)物結(jié)合，對(duì)轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用的基因。三基因和ＤＮＡ

DNA(1)

染色體蛋白質(zhì)(1.5-2.5)組蛋白(1)RNA(0.05)非組蛋白(0.5-1.5)基因大?。?00-6000bp;遺傳學(xué)GENETICS遺傳學(xué)GENETICS第二節(jié)重組測(cè)驗(yàn)一擬等位基因擬等位基因：例如：果蠅眼色：紅色：+

杏紅色：Wa

白色：W

其它色

P

杏紅眼♀X

白眼♂

Wa/Wa

W/Y

F1

杏紅眼

F2

杏紅眼白眼紅眼

1/1000可能原因：A：基因突變

B：基因內(nèi)重組因?yàn)榛蜃匀煌蛔兟屎艿停?0-6）因此，基因突變被排除遺傳學(xué)GENETICS

P杏紅眼♀X白眼♂

Wa+

+WWa+Y↓F1

杏紅♂X杏紅眼♀

Wa+

Wa+

Y+W↓?F2

杏紅眼杏紅杏紅白眼

紅眼

Wa+

Wa+

Wa+

W

+Wa++WYY

基因內(nèi)重組

++

WaW

配子++

++

WaW

WaW

Wa+

或

Y或Wa+Y比較：F1

杏紅♀基因型紅眼♀基因型

Wa+

反式WaW

順式

+W+

+→遺傳學(xué)GENETICS由于排列方式不同而表型不同的現(xiàn)象稱(chēng)為順?lè)次恢眯?yīng).擬等位基因:將緊密連鎖基因的功能性等位基因,但不是結(jié)構(gòu)性的等位基因稱(chēng)為擬等位基因.遺傳學(xué)GENETICS二噬菌體突變型１噬菌體形態(tài)變型2

宿主范圍突變型:3

條件致死突變型：表4-1野生型與幾種突變型的區(qū)別類(lèi)型不同大腸桿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大噬菌斑無(wú)噬菌斑（致死）小噬菌斑rIII大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑遺傳學(xué)GENETICS

1噬菌體雜交實(shí)驗(yàn)

r47r+Xr+r104

B10-610-2

BK()親組合：r47r+、r+r10，r+r+

重組合：r+r+、r47r104，共525共370

2重組值的計(jì)算

重組值＝重組噬菌斑數(shù)X100％總噬菌斑數(shù)三Benzer的重組測(cè)驗(yàn)＝0.0141％＝在K()上生長(zhǎng)的噬菌斑數(shù)X2X100％在B上生長(zhǎng)的噬菌斑數(shù)＝370X102X2X100％

525X106遺傳學(xué)GENETICS遺傳學(xué)GENETICS遺傳學(xué)GENETICS第三節(jié)互補(bǔ)試驗(yàn)rIIA+BXrIIAB+

一互補(bǔ)試驗(yàn)的概念和原理

1互補(bǔ)試驗(yàn)的概念:

rIIA+BrIIAB+

EcoliK()EcoliK()rIIA+BrIIAB+遺傳學(xué)GENETICS

2互補(bǔ)試驗(yàn)的原理

表型有無(wú)功能互補(bǔ)結(jié)論反式:A+BAB+反式:

A+BAB+

3互補(bǔ)試驗(yàn)方法——斑點(diǎn)測(cè)試法4互補(bǔ)試驗(yàn)的意義突變型－屬同一順?lè)醋右吧停珜俨煌樂(lè)醋舆z傳學(xué)GENETICS遺傳學(xué)GENETICS二順?lè)醋樱ɑ颍?順?lè)丛囼?yàn)：指將兩個(gè)擬突變分別處于順式和反式，根據(jù)其表型確定兩個(gè)突變是否是同一基因的試驗(yàn)。