遺傳學(xué)戴灼華第二版第六章病毒的遺傳分析配套課件

第六章病毒和噬菌體的遺傳分析6/24/20231制作周防震第一節(jié)噬菌體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與基因組一、噬菌體的結(jié)構(gòu)和生活周期二、噬菌體的基因重組一、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)

桿狀、球形、多面體等，由一個蛋白質(zhì)外殼和其中包含的核酸（圖）組成。

尾針尾板尾鞘核心頸頭DNA尾絲6/24/20233制作周防震T2噬菌體頭部：六角形的頭部內(nèi)含雙鏈DNA

尾部：中空的針狀結(jié)構(gòu)及外鞘末端為基板：尾絲及尾針組成尾絲：起附著作用尾鞘：通過收縮將DNA注入宿主細(xì)胞噬菌體6/24/20234制作周防震二、病毒的基因組

●特點

只有一個染色體，實際上是DNA或RNA，不含組蛋白，是由蛋白質(zhì)外殼及其包被的核酸所組成的顆粒，本身無細(xì)胞器，所以必須浸染到細(xì)胞中才能生活。

●類型

多樣化:dsDNA,ssDNA,+DNA,-DNA;

dsRNA,ssRNA,+RNA,-RNA

形態(tài)：環(huán)形（共價閉合、開環(huán)）、線性（單一、分段）

●分類

動物病毒、植物病毒、細(xì)菌病毒病毒6/24/20236制作周防震細(xì)菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性

1.繁殖快,世代短,細(xì)菌20分鐘，病毒成百個/h。

2.易管理和化學(xué)分析,一個試管可裝很多;繁殖快易于獲得大量物質(zhì)用于分析。

3.遺傳物質(zhì)簡單,只含裸露DNA或RNA,所以適用基因結(jié)構(gòu)和功能研究。

6/24/20237制作周防震第二節(jié)、噬菌體的增殖與突變型一、噬菌體的增殖

1、烈性噬菌體的增殖

大腸桿菌的T噬菌體（T1→T7）

噬菌體DNA→大腸桿菌→合成噬菌體DNA和蛋白質(zhì)→組裝許多新的子噬菌體→使細(xì)菌裂解→釋放出數(shù)百個子噬菌體（圖10-19）

噬菌體6/24/20238制作周防震2、溫和性噬菌體的增殖侵入后不使細(xì)菌裂解，如：和P1噬菌體。噬菌體侵入后DNA整合到細(xì)菌染色體上；P1噬菌體DNA獨立存在于細(xì)胞質(zhì)中。

共同點：DNA不大量復(fù)制也不大量轉(zhuǎn)錄和翻譯↓U.V.溫度改變烈性噬菌體，使細(xì)菌裂解相關(guān)概念

溶原性細(xì)菌、原噬菌體

噬菌體二、噬菌體的突變型1、條件致死突變型

溫度敏感突變型、抑制因子敏感突變型（突變抑制）2、噬菌斑形態(tài)突變型

噬菌斑形態(tài)的大小、邊緣清楚或模糊3、宿主范圍突變型

噬菌體6/24/202311制作周防震噬菌斑形態(tài)：大小、邊緣清楚或模糊舉例：正常的T噬菌體r+：噬菌斑小而邊緣模糊

T噬菌體突變體r：產(chǎn)生約大兩倍的邊緣清楚的噬菌斑（快速溶菌）宿主范圍：能感染和裂解的菌株種類（不同）舉例：

T2噬菌體野生型h+：只侵染B菌株，不能B/2株*

T2噬菌體的突變體h：可侵染B株及B/2株*

*B/2株是大腸桿菌B株的突變體，它對T2噬菌體有抗性。這種突變體叫宿主范圍突變體。

噬菌體6/24/202312制作周防震

第三節(jié)噬菌體突變型的重組測驗

一、Benzer的重組測驗與基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)分析

T4噬菌體有一種快速溶菌突變型，產(chǎn)生大而邊緣清楚的噬菌斑，而野生型噬菌斑小而邊緣模糊。Benzer對一組快速溶菌突變型進(jìn)行了詳盡的研究，并提出順反子、重組子、突變子的概念。噬菌體6/24/202313制作周防震重組測驗重組測驗

BK(λ)T4噬菌體：野生型小噬菌斑小噬菌斑

rⅡ大噬菌斑無噬菌斑

Benzer將兩個rⅡ不同突變型如r47+和+r104雙重感染B菌株，收集子代噬菌體，再分別感染B菌株和K(λ)菌株；

在B菌株的細(xì)胞中，r47+、+r104、r47r104和++都能生長，形成噬菌斑；在K(λ)菌株的細(xì)胞中，只有野生型++重組子能夠生長，并形成噬菌斑

r47r47

r47++r104

精細(xì)作圖

r47++r106

r47++r102

B菌株K菌株重組測驗重組頻率計算：將收集到的子代噬菌體稀釋106倍后可以平均在B菌株平板形成一個噬菌斑；將收集到的子代噬菌體稀釋102倍后可以平均在K(λ)菌株平板形成一個噬菌斑。根據(jù)以下公式計算r47+和+r104之間的重組值

重組測驗按照Benzer測定重組值的方法，理論上可以檢測到兩個突變之間重組率為0.0002%，但是，實際上所觀察到的最小重組率為0.02%。

二、T2突變型的兩點測交與作圖

性狀：快速溶菌突變、宿主范圍突變

快速溶菌突變：正常的T噬菌體r+：噬菌斑小而邊緣模糊快速溶菌突變體r：產(chǎn)生約大兩倍的邊緣清楚的噬菌斑宿主范圍突變：

T2噬菌體野生型h+：只侵染B菌株，不能B/2株*

T2噬菌體的突變體h：可侵染B株及B/2株**B/2株是大腸桿菌B株的突變體，它對T2噬菌體有抗性。

噬菌體6/24/202318制作周防震二、T2突變型的兩點測交與作圖

1、雙重感染（doubleinfection）

親本：hr+

（宿主范圍突變）：即能感染B和B/2菌株產(chǎn)生噬菌斑小而邊緣模糊。親本：h+r

（快速溶菌突變）：r能感染B株，產(chǎn)生約大兩倍的邊緣清楚的噬菌斑。將兩個親本hr+和h+r同時感染B菌株；

噬菌體6/24/202319制作周防震用hr+和h+r兩種噬菌體同時感染B菌株，稱為雙重感染（復(fù)感染）。在雙重感染的過程中，hr+和h+r相互作用（即基因可以發(fā)生交換），所以在其子代中可以得到hr和h+r+的重組體,因此子代噬菌體有四種基因型：

hr+、h+r

（親本型）hr、h+r+

（重組型）

雙重感染作用相當(dāng)于hr+×h+r的雜交噬菌體2、重組值的測定●雜交子代噬菌體基因型的測定

方法：收集雙重感染后釋放的子代的噬菌體，將其接種在同時長有B及B/2株培養(yǎng)上，觀察、記錄噬菌斑的形態(tài)。〇親本型

h+r：半透明，大

hr+：透明，小〇重組型

hr：透明，大

h+r+：半透明，小噬菌體6/24/202321制作周防震

●計算

重組值=重組噬菌斑數(shù)/總噬菌斑數(shù)×100%=(h+r++hr)/(h+r+hr++h+r++hr)×100%

舉例：a.求出重組型表10-2用rxh+×r+h所得的四種噬菌斑數(shù)及算得的重組值（rx代表不同的r基因）每種基因型的%雜交組合重組值rah+×r+hrbh+×r+hrch+×r+hrh+r+hr+h+rh34.032.039.042.056.059.012.05.90.712.06.40.924/100=24%12.3/100.3=12.3%1.6/99.6=1.6%*：ra、rb、rc分別代表不同速溶菌突變型（它們表現(xiàn)型不同，所以是不同基因）噬菌體6/24/202322制作周防震

b.寫出ra、rb、rc與h三個連鎖圖24rah12.3rbh1.6噬菌體6/24/202323制作周防震

c.基因順序排列rarbrchrbrchrarbrchrarbrchra噬菌體6/24/202324制作周防震

d.確定基因順序

a)確定rb、rc和h

rcrb+×r+crb

↓

重組型=13.9

說明h位于rb及rc之間,所以順序為rc-h-rb

至于ra在h哪一邊，是靠近rb還是rc，由于T2噬體的基因是環(huán)狀的，所以列須再進(jìn)一步確實，即為hrcrbra噬菌體6/24/202325制作周防震三、T4突變型的三點測交與作圖品系1：小噬菌斑(m)，快速溶菌(r)，渾濁溶菌斑(tu)品系2：野生型

噬菌體6/24/202326制作周防震重組測驗第四節(jié)噬菌體突變型的互補(bǔ)測驗一、互補(bǔ)測驗與順販子

rⅡ區(qū)中有2000多個突變體，它們都有相同的表型。

Benzer將不同的突變個體兩兩成對去感染K(λ)菌株，觀察能否形成噬菌斑，既兩個突變體之間是否能夠發(fā)生功能互補(bǔ)：

Benzer注意到：1、rⅡ突變型可以分為A、B兩組，將A組的一個突變型和B組的一個突變型共同感染K(λ)菌株，可以形成噬菌斑，兩個突變體之間能夠發(fā)生互補(bǔ)；A組內(nèi)的兩個突變型，或B組內(nèi)的兩個突變型不能互補(bǔ)。2、所有A組的突變型在rⅡ區(qū)域的一邊，所有B組的突變型在rⅡ區(qū)域的另一邊。

噬菌體6/24/202328制作周防震B(yǎng)enzer

順反子概念和基因內(nèi)重組

DiscoveryofRecombinationWithintheGene

Benzer

以T4噬菌體為材料進(jìn)行了研究工作，提出基因是一個“順反子”這個術(shù)語

rIIAmutant

rIIBmutant單獨感染E.coliK單獨感染E.coliK混合感染E.coliK能正常生長不能正常生長不能正常生長重組測驗一、互補(bǔ)測驗與順販子

如果能夠形成噬菌斑，說明兩個突變體屬于兩個不同的基因突變，可以產(chǎn)生功能互補(bǔ)。如果不能形成噬菌斑，說明兩個突變體屬于同一個基因的突變，不能產(chǎn)生功能互補(bǔ)。

重組測驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1、rⅡ區(qū)中的2000多個突變體可分成rⅡA和rⅡB兩個互補(bǔ)群。將A組的一個突變型和B組的一個突變型共同感染K(λ)菌株，可以形成噬菌斑，兩個突變體之間能夠發(fā)生互補(bǔ)；A組內(nèi)的兩個突變型，或B組內(nèi)的兩個突變型不能互補(bǔ)。2、所有的rⅡA突變型在rⅡ區(qū)的一邊，所有的rⅡB突變型在rⅡ區(qū)的另一邊。重組測驗順反子（cistron）Benzer的互補(bǔ)測驗兩個突變體，在互補(bǔ)測驗中，兩個隱性突變?nèi)绻憩F(xiàn)出互補(bǔ)效應(yīng)，則證明這兩個突變體分別屬于不同的基因突變；如果不表現(xiàn)出互補(bǔ)效應(yīng)，則證明這兩個突變體屬于同一個基因內(nèi)的相同或不同位點的突變。

Benzer就將這樣一個不同突變之間沒有互補(bǔ)的功能區(qū)稱為順反子（cistron）。順反子：利用互補(bǔ)測驗所確定的遺傳功能單位。

r106r51++r106++r51

順反測驗

r47106++

r47++r106

K菌株B菌株重組測驗順反子：利用互補(bǔ)測驗所確定的遺傳功能單位。突變子（muton）：基因內(nèi)改變后可以產(chǎn)生突變表型的最小單位。

因為rⅡ區(qū)中的2000多個突變體，經(jīng)過重組測驗發(fā)現(xiàn)它們只分布在300多個位點

重組子（recom）：也稱交換子，基因內(nèi)不能由交換（或重組）分開的最小遺傳單位。第五節(jié)噬菌體T4rⅡ的缺失突變與作圖相關(guān)概念點突變：由于基因編碼區(qū)內(nèi)堿基對的改變產(chǎn)生的突變。缺失突變：由于基因編碼區(qū)內(nèi)確實一個或多個堿基產(chǎn)生的突變。二者的區(qū)別：1、突變范圍：點