第七章噬菌體分析與基因結(jié)構(gòu)

1、第七章 噬菌體與基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)分析,第一節(jié) 噬菌體的遺傳重組分析 第二節(jié) 基因在染色體上的排列 第三節(jié) 基因精細(xì)結(jié)構(gòu)分析,第一節(jié) 噬菌體的遺傳重組分析,一、噬菌體的表型與突變型（T2噬菌體） 形態(tài) ： 野生型（r+）：噬菌斑小(約1mm)，邊緣模糊 突變型（r）：噬菌斑大(2mm以上)，邊緣清晰 宿主范圍： 野生型（h+）：侵染 E. Coli B，噬菌斑半透明 突變型（h）：侵染 E. Coli B 和B/2，噬菌斑透明,h r+ h+ r E. Coli B 釋放 噬菌斑 感染 E. coli B E. Coli B/2,出現(xiàn)的4種噬菌斑,h r+、h +r ：親本類型 h+ r+、h r

2、 ：重組合類型,雙重感染：兩種噬菌體同時感染某一菌株,二、噬菌體的基因重組,重組值計(jì)算：,三、噬菌體T4 rII 突變型作圖,Benzer分析了3000多個T4 rII突變型，都具有相同的表型，這些突變是是屬于一個基因還是多個基因 ？,（1）重組作圖,利用重組法進(jìn)行重組測驗(yàn)，計(jì)算各種突變型的重組值。,混合感染,rII突變體,rII突變體,E .coli k(),Benzers map of the rII region generated from crosses of 60 different mutant T4 strains.,（2）缺失作圖,點(diǎn)突變（point mutation)：核苷

3、酸對發(fā)生了改變 缺失突變（deletion mutation):缺失了相鄰的許多核苷酸對。,缺失作圖原理,將待測的突變型與已知的系列缺失突變型進(jìn)行雜交，觀測重組結(jié)果。,1、凡是能和某一缺失突變型進(jìn)行重組的，突變位點(diǎn)不在缺失范圍內(nèi)； 2、凡是不能和某一缺失突變型進(jìn)行重組的，突變位點(diǎn)位于缺失范圍內(nèi)。,待測突變型與已知缺失突變系列（ A D）雜交,待測突變,A B C D,雜交結(jié)果,r+ r+ no r+ no r+,缺失突變系列,Benzer把rII區(qū)劃分為47個片段,優(yōu)點(diǎn)：較重組作圖雜交次數(shù)少。 同時，精確度較高。,第二節(jié) 基因精細(xì)結(jié)構(gòu)分析,一、 基因的經(jīng)典概念及發(fā)展 1865年 Mendel：

4、遺傳因子 1903年Sutton和 Boveri：遺傳因子位于染色體上 1909年 Johanssen：基因 1910年40年代, Morgan 建立基因?qū)W說。提出了 “三位一體”的基因概念,基因的經(jīng)典概念,1、 染色體是基因的載體 2、基因在染色上呈直線排列 3、 基因的 “三位一體” 概念 結(jié)構(gòu)單位：交換只能發(fā)生在基因之間 突變單位：整體突變，成為等位基因 功能單位：產(chǎn)生特定的表型效應(yīng),基因概念的發(fā)展,1944年 Avery：遺傳物質(zhì)是DNA。 1944年 Beadle：一個基因一個酶學(xué)說。 發(fā)展一基因一多肽學(xué)說 1953年 Wateon和Crick：DNA雙螺旋模型。 基因是具有一定遺傳

5、效應(yīng)的DNA片段。,基因概念的發(fā)展,1955年，Benzer的順反子學(xué)說?；蚴且粋€作用單位，但基因是可分的 。 60年代，Jacod 和 Monod：操縱子模型,基因在功能上是有差別的。 斷裂基因，重疊基因，跳躍基因，假基因等的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步豐富了基因的內(nèi)容。,1、反式互補(bǔ) 控制同一性狀的兩個連鎖基因。Arg1、Arg2,二、順反效應(yīng)與互補(bǔ),互補(bǔ)（complementation）：不同對的兩個基因在功能上可以彌補(bǔ)對方的缺陷，這兩個突變型稱為互補(bǔ)。,反式與順式的表型效應(yīng)相同（野生型），表明這兩個基因?yàn)榉堑任换颉?野生型,野生型,2、反式不互補(bǔ),曲霉菌多種腺嘌呤營養(yǎng)缺陷型。如ad 16、ad 8,

6、ad 16 ad 8,缺陷型：99.86,不互補(bǔ) 等位基因,交換 非同一位置,野生型：0.14,？,ad16,突變型,野生型,野生型,野生型,反式,順式,兩種情況比較,？,應(yīng)將 ad16和 ad 8看作是一個基因內(nèi)的兩個位點(diǎn)，基因是一個作用單位，只有保持基因的完整，才具有正常的功能。,野生型,野生型,突變型,野生型,反式,順式,野生型,有缺陷,基因型,產(chǎn)物,表型,順式,反式,有缺陷,有缺陷,正常,突變型,基因內(nèi)的不同位點(diǎn)上可以發(fā)生突變，基因內(nèi)的不同位點(diǎn)間可以發(fā)生重組。,1、4,1 2 3 4,1、3,2、4,2、3,突變,0.14野生型的形成,三、基因的精細(xì)作圖,噬菌體T4 rII 突變型遺傳

7、圖,研究表明,rII突變型分成兩組（功能群）：A組和B組。,A組 B組,rIIA 是一個獨(dú)立的功能單位。,rIIA 的任意兩個突變型無互補(bǔ)作用,A組 B組,rIIB是一個獨(dú)立的功能單位。,rIIB 的任意兩個突變型無互補(bǔ)作用,A組 B組,r IIA 和 r IIB是兩個獨(dú)立的功能單位 兩個順反子（ cistron）-r IIA 和 rIIB 。,A組任一個突變型與B組的任一個突變型均能互補(bǔ),順反子（ cistron）,順反子：在反式構(gòu)型中不能互補(bǔ)的各個突變型在染色體上所占的一個區(qū)域。是一個必須保持完整才具有正常生理功能的遺傳物質(zhì)的最小單位。一個順反子就是一個功能水平上的基因。,順反子中的各種突

8、變位點(diǎn)稱為突變子（Muton）,一個順反子是一段遺傳區(qū)域，在這一遺傳區(qū)域中的突變位點(diǎn)之間沒有互補(bǔ)作用。,互補(bǔ)試驗(yàn)可以確定同一表型效應(yīng)的兩個突變型是等位的，還是非等位的。 同一順反子的兩個突變型是否為同一位點(diǎn)（site）突變，可通過重組作圖來判斷，如有重組，則兩突變型處于不同位點(diǎn)，如測不出重組值，就確定為同一位點(diǎn)。 基因是一個作用單位（順反子），基因內(nèi)部可以產(chǎn)生不同的突變，形成不同的突變型，同一基因內(nèi)可以進(jìn)行重組。,基因內(nèi)出現(xiàn)重組的最小區(qū)間稱為重組子（recon）,順反位置效應(yīng)示意圖,不同基因間的突變型，順式、反式都互補(bǔ),同一基因內(nèi)不同位點(diǎn)的突變型，順式互補(bǔ)；反式不互補(bǔ),順反子具有功能上的完整性

9、和結(jié)構(gòu)上的可分割性,四、基因的現(xiàn)代概念,基因：一個基因相當(dāng)于DNA分子上的一定區(qū)段，它攜帶有特定的遺傳信息，這類遺傳信息或者被翻譯成多肽鏈(指mRNA)、或者被轉(zhuǎn)錄為RNA 、或者對其他基因的活動起調(diào)控作用 (啟動基因，操縱基因等）。,一個順反子等同于一個基因，可以分成很多突變子和重組子。 突變子（Muton） ：基因內(nèi)改變后可以產(chǎn)生突變型表型的最小單位。一個突變子可以小到只是一個核糖核酸對。 重組子（recon） ：基因內(nèi)發(fā)生重組的最小區(qū)間。即基因內(nèi)不能由重組分開的基本單位。一個重組子可只包含一個核糖核酸對。,座位（locus）與位點(diǎn)（site）的區(qū)別,座位（locus）：基因在染色體上所處

10、的位置。一個基因座位包括很多個核苷酸對。 位點(diǎn)（site）：在DNA（基因）的核苷酸序列中的一個核苷酸對，一個基因內(nèi)不同位點(diǎn)的改變可以形成（復(fù)）等位基因。,順反子假說（Theory of cistron）,Cistron 是基因的同義詞,在一個順反子內(nèi)，有若干個突變單位 突變子(muton),在一個順反子內(nèi)，有若干個交換單位 交換子（recon）,基因是一個具有特定功能的，完整的，不可分割的 最小的遺傳單位,基因內(nèi)可以較低頻率發(fā)生基因內(nèi)的重組，交換,pseudo alleles 是基因內(nèi)的突變體,cistron 概念的提出是對經(jīng)典的基因概念的動搖 是對pseudo alleles概念的修正,等位基因（Allele, Allomorph）概念的發(fā)展,Allele 同一座位存在的兩個以上不同狀態(tài)的基因, 其總和稱 之為復(fù)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，同一突變位點(diǎn)（site）向不同方向發(fā)