病毒的傳分析課件

1、1 Chapter 5 病毒的遺傳分析 Genetic Analysis of Virus 2 病毒病毒(virus)既不同于原核生物，也不居于真既不同于原核生物，也不居于真 核生物，因?yàn)樗鼈儧]有一般的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。在病核生物，因?yàn)樗鼈儧]有一般的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。在病 毒中沒有合成蛋白質(zhì)外殼所必需的核糖體，所毒中沒有合成蛋白質(zhì)外殼所必需的核糖體，所 以只能寄生在動(dòng)物、植物和細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)繁殖，以只能寄生在動(dòng)物、植物和細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)繁殖， 它能使宿主細(xì)胞的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)而合成它自身新的病它能使宿主細(xì)胞的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)而合成它自身新的病 毒物質(zhì)。盡管病毒能形成晶體，自身不能進(jìn)行毒物質(zhì)。盡管病毒能形成晶體，自身不能進(jìn)行 代謝等，但

2、仍將病毒視為生物，因?yàn)樗鼈兡軌虼x等，但仍將病毒視為生物，因?yàn)樗鼈兡軌?繁殖。繁殖。 病毒離開宿主細(xì)胞雖然不能繁殖，但仍可以病毒離開宿主細(xì)胞雖然不能繁殖，但仍可以 存活。根據(jù)宿主細(xì)胞的不同而將病毒分為動(dòng)物存活。根據(jù)宿主細(xì)胞的不同而將病毒分為動(dòng)物 病毒、植物病毒和細(xì)菌茵病毒病毒、植物病毒和細(xì)菌茵病毒3種。細(xì)菌病毒又種。細(xì)菌病毒又 稱噬茵體稱噬茵體(phage)。 3 Tail Tail Fibers Base Plate Head/Capsid Contractile Sheath 根據(jù)宿主不同，可以分為：根據(jù)宿主不同，可以分為： 動(dòng)物病毒動(dòng)物病毒 植物病毒植物病毒 細(xì)菌病毒細(xì)菌病毒-噬菌體噬菌

3、體 （bacteriophage, phage) 4 5 SARS病毒顆粒電鏡照片 冠狀病毒 6 SARS病毒為單鏈（+）RNA病毒，全長(zhǎng)29.725kb,具有11個(gè)ORF （Open Reading Frames），分別編碼：依賴于RNA的RNA聚合酶、 4種結(jié)構(gòu)蛋白（S，E，M，N蛋白）、5種未知蛋白（圖5）。與其它 宿主來源冠狀病毒的序列比較，進(jìn)化分析，呈一單獨(dú)的分支。病毒 在增殖過程中雖沒有逆轉(zhuǎn)錄過程，但RNA聚合酶沒有矯正機(jī)制，變 異較大，SARS的變種很多。 7 Phage T4 研究最為廣泛的是研究最為廣泛的是T T噬菌體：噬菌體： 8 Viruses - non-living

4、particles -reproduce only within a host Virus has protein coat + nucleic acid core - ssDNA, dsDNA, ssRNA, dsRNA - may be linear or circular molecule Viral genome integrated into host genome or separate 病毒的一般特性：病毒的一般特性： 9 病毒在遺傳學(xué)研究中的優(yōu)越性病毒在遺傳學(xué)研究中的優(yōu)越性 : : 1 1、繁殖快繁殖快, , 世代短世代短。 病毒一小時(shí)可繁殖百個(gè)。病毒一小時(shí)可繁殖百個(gè)。 2 2

5、、易于培養(yǎng)化學(xué)分析易于培養(yǎng)化學(xué)分析。 一個(gè)試管可裝很多一個(gè)試管可裝很多; ; 易于獲得大易于獲得大 的數(shù)量用于分析。的數(shù)量用于分析。 3 3、遺傳物質(zhì)簡(jiǎn)單遺傳物質(zhì)簡(jiǎn)單, , 只含裸露只含裸露DNADNA或或RNARNA。適用基因結(jié)構(gòu)和。適用基因結(jié)構(gòu)和 功能研究。功能研究。 4 4、便于研究基因突變便于研究基因突變。 5 5、便于研究基因的作用便于研究基因的作用。 6 6、可用作研究高等生物的簡(jiǎn)單模型可用作研究高等生物的簡(jiǎn)單模型。 10 第一節(jié)第一節(jié) 噬菌體的繁殖和突變型噬菌體的繁殖和突變型 一、一、 1. 噬菌體的形態(tài)噬菌體的形態(tài) （1）20面體，無尾面體，無尾 PM-2 （2）20面體，有尾

6、面體，有尾 SPO1 （3）絲狀）絲狀 M13 11 2. 幾種噬菌體的染色體特點(diǎn)幾種噬菌體的染色體特點(diǎn) 噬菌體噬菌體宿主宿主核酸核酸染色體染色體染色體長(zhǎng)度染色體長(zhǎng)度 （ m） T-evenE.coli雙鏈雙鏈DNA線環(huán)線環(huán)60 T7E.coli雙鏈雙鏈DNA線狀線狀12 E.coli雙鏈雙鏈DNA線狀線狀16 p22沙門氏菌沙門氏菌 雙鏈雙鏈DNA線狀線狀14 x174E.coli單鏈單鏈DNA環(huán)狀環(huán)狀1.8 Q E.coli單鏈單鏈DNA線狀線狀1.4 12 13 3. T4 噬菌噬菌 體的結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu) 14 15 二、噬菌體的生活周期二、噬菌體的生活周期 1. 噬菌體吸附到宿主細(xì)胞上噬菌

7、體吸附到宿主細(xì)胞上 2. 尾絲鞘收縮，中軸刺穿宿主細(xì)胞尾絲鞘收縮，中軸刺穿宿主細(xì)胞 3. 頭部的頭部的DNA被送入宿主細(xì)胞被送入宿主細(xì)胞 4. 在數(shù)分鐘內(nèi)，所有的細(xì)菌核酸和蛋白質(zhì)在數(shù)分鐘內(nèi)，所有的細(xì)菌核酸和蛋白質(zhì) 合成都被抑制。合成都被抑制。 16 5. 噬菌體大分子合成，細(xì)菌的核酸被降解。噬菌體大分子合成，細(xì)菌的核酸被降解。 17 （1） 噬菌體噬菌體DNA復(fù)制。復(fù)制。 （2） 噬菌體外殼蛋白合成。噬菌體外殼蛋白合成。 18 (1) DNA被包到頭部被包到頭部 (2) (2) 組裝尾部組裝尾部 (3) (3) 裝上尾絲裝上尾絲 6. 噬菌體組裝噬菌體組裝 19 約約200個(gè)噬菌體導(dǎo)致細(xì)菌被噬

8、菌體基因個(gè)噬菌體導(dǎo)致細(xì)菌被噬菌體基因 編碼的溶菌酶（編碼的溶菌酶（lysozyme)溶解。溶解。 7. 宿主細(xì)胞破裂宿主細(xì)胞破裂 20 二、噬菌體的繁殖 1951年，年，J. Lederberg 的妻子的妻子Esther lederberg 證明了證明了Lederberg和和 Tatum使用的使用的K12 E.coli 中含有原噬菌體，并命中含有原噬菌體，并命 名為名為 。 10年后終于搞清了溶年后終于搞清了溶 源化的實(shí)質(zhì)。源化的實(shí)質(zhì)。 21 二、噬菌體的繁殖 1烈性噬菌體烈性噬菌體 （virulent phages） 概念：概念：感染細(xì)菌后立 即在菌體內(nèi)復(fù)制和合 成蛋白質(zhì)外殼，重新 組裝成噬

9、菌體顆粒， 并導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞解體， 釋放出噬菌體。 繁殖：繁殖：吸附在特異的 受體上酶細(xì)胞壁 形成微孔注入核酸 停止細(xì)菌的代謝 合成phage的成分 裂解，釋放。 22 烈性噬菌體溶菌烈性噬菌體溶菌 23 2. 溫和噬菌體（溫和噬菌體（temperate phage） 溫和噬菌體感染細(xì)菌后，將自己的溫和噬菌體感染細(xì)菌后，將自己的DNA整合到細(xì)菌整合到細(xì)菌 的染色體的染色體DNA中，形成原噬菌體（中，形成原噬菌體（prophage)，這一，這一 過程稱為溶源化（過程稱為溶源化（lysogenization)。 整合到細(xì)菌染色體的噬菌體整合到細(xì)菌染色體的噬菌體DNA隨細(xì)菌的隨細(xì)菌的 染色體復(fù)制而復(fù)制

10、。染色體復(fù)制而復(fù)制。 經(jīng)過若干世代后才從寄主的染色體上脫離經(jīng)過若干世代后才從寄主的染色體上脫離 下來復(fù)制和合成噬菌體蛋白，組裝成新的下來復(fù)制和合成噬菌體蛋白，組裝成新的 噬菌體，并導(dǎo)致菌體細(xì)胞裂解。噬菌體，并導(dǎo)致菌體細(xì)胞裂解。 24 溫和型噬菌體溫和型噬菌體 （temperate phage）： 具有裂解和溶源 兩種途徑 ： (1)裂解途徑：裂解途徑：和 烈性噬菌體相同 25 溫和噬菌體溶源溫和噬菌體溶源 26 (2)溶源途徑：溶源途徑： 溶源周期經(jīng)誘 導(dǎo)進(jìn)入裂解周 期。 27 噬噬 菌菌 體體 的的 生生 活活 史史 28 噬菌體：噬菌體侵入后，細(xì)菌不裂解,附在E.coli 染色體上的gal

11、和bio位點(diǎn)間的att座位上,通過交換 整合到細(xì)菌染色體，并能阻止其它噬菌體的超 數(shù)感染。 29 P1噬菌體：不整合到細(xì)菌的染色體上，而是獨(dú)立存 在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。 原噬菌體：整合到宿主基因組中的噬菌體。僅少 數(shù)基因活動(dòng)，表達(dá)出阻礙物關(guān)閉其它基因。原噬菌體 經(jīng)誘導(dǎo)可轉(zhuǎn)變?yōu)榱倚允删w 裂解途徑。 30 P1和噬菌體的生活周期特性 31 3、溶源性：、溶源性： 有些細(xì)菌帶有某種噬菌體，但并不立即導(dǎo)致溶 菌，這種現(xiàn)象稱為溶源性溶源性，具有溶源性的細(xì)菌稱為 溶源性細(xì)菌溶源性細(xì)菌（lysogenic bacteria），受溫和噬菌體感 染的細(xì)菌，幾乎都成為溶源菌。在細(xì)菌中處于潛伏 狀態(tài)的噬菌體稱為原噬菌體原

12、噬菌體（prophage）或原病毒原病毒 （provirus），帶有原噬菌體的細(xì)菌稱溶源性細(xì)菌溶源性細(xì)菌 （lysogenic bacterium），失去原噬菌體的細(xì)菌和為 非溶源性細(xì)菌非溶源性細(xì)菌（nonlysogenic bacterium）。 溶源性細(xì)菌有兩個(gè)重要特性: (1)免疫性：免疫性： 原噬菌體產(chǎn)生一種陰遏蛋白，抑制同類噬菌體 DNA的復(fù)制，因而能抵抗同類噬菌體的超感染。 (2)可誘導(dǎo)性：可誘導(dǎo)性： 自發(fā)萬(wàn)分之一； 紫外線或絲裂霉素90%。 32 三、噬菌體的突變型 噬菌斑噬菌斑（plaque）：由于噬菌體的侵染，使細(xì)菌細(xì)胞 裂解，有菌落上出現(xiàn)的一些園形而清亮的小洞。 1、快速溶

13、菌突變體、快速溶菌突變體 (1)野生型r+形成小的噬菌斑1mm，周邊有朦朧的光環(huán)。 原因原因 ：有兩個(gè)以上的噬菌體侵染一個(gè)細(xì)菌時(shí)，出現(xiàn)溶菌溶菌 阻礙現(xiàn)象阻礙現(xiàn)象，混有裂解和未裂解的細(xì)胞。 (2)快速溶菌突變體r（rapid lysis）形成大的噬菌斑2mm， 邊緣清晰。 原因：原因：無溶菌阻礙現(xiàn)象。 (3)鑒別：噬菌斑大小。 33 2、寄主范圍突變體、寄主范圍突變體 (1)野生型h+ 能感染野 生型的大腸桿菌Ttos， 但不能感染Ttor (2)突變型h 對(duì)Ttos 和 Ttor都能感染。 (3)鑒別 ：混合Ttor 和 Ttos ，野生型h+出現(xiàn)混 濁噬菌斑，突變型出現(xiàn) 清亮噬菌斑。 (4)

14、噬菌體與細(xì)菌的關(guān) 系侵染與抗性。 部分溶菌 34 3、條件致死突變體、條件致死突變體 所謂條件致死突變型條件致死突變型，就是在某些條件下， 這些突變型是致死的，那么這些條件就稱為限制限制 條件條件(restrictive condition)；而在另一些條件下 仍可進(jìn)行繁殖，從而得以擴(kuò)增進(jìn)行研究，所以這 些條件稱為許可條件許可條件(permissive condition)。 常用的有兩大類條件致死突變： （1）“溫度敏感溫度敏感”突變突變(temperature sensitive mutation) （2）“抑制因子敏感抑制因子敏感”突變突變(suppressor-sensitive mu

15、tation, sus) 35 （1）“溫度敏感溫度敏感”突變突變(temperature sensitive mutation)： 野生型噬茵體能在很大的溫度范圍內(nèi)感染宿主并進(jìn)行 繁殖。 熱敏感突變型熱敏感突變型(heat sensitive mutants，ts)：通 常在30(許可條件)感染宿主進(jìn)行繁殖，但在40一 42(限制條件)條件下就是致死的，不能形成噬菌 斑； 冷敏感突變型冷敏感突變型(cold sensitive mutation，cs)：在 較低溫度下就是致死的。 原因：溫度敏感性幾乎總是一種突變的結(jié)果，基因突變后所編 碼的蛋白質(zhì)中有一個(gè)氨基酸的替換，而這種蛋白質(zhì)在“限制溫

16、度”下不穩(wěn)定而喪失活性。 36 （2）“抑制因子敏感抑制因子敏感”突變突變(suppressor-sensitive mutation, sus)： 實(shí)質(zhì)是原來正常的密碼子變成了終止密碼子，因 而翻譯提前終止，不能形成完整肽鏈而產(chǎn)生有活性 的蛋白質(zhì)，屬于無義突變無義突變（nonsence mautation）。 帶有sus突變的噬菌體在感染一種帶有抑制基因抑制基因 (suppressor, su)(許可條件)的宿主菌時(shí)能產(chǎn)生子代， 但在感染另一種沒有抑制基因(su)(限制條件)的宿 主菌時(shí)，不能產(chǎn)生子代。野生型噬菌體在這兩種宿 主中都能產(chǎn)生子代。 sus突變不像“宿主范圍突變”那樣影響噬菌體

17、對(duì)宿主的吸附，這種突變的噬菌體能正常地吸附、 注入自身的DNA，殺死宿主細(xì)胞，但不產(chǎn)生子代。 37 （1 1）抑制因子敏感突變的概念：）抑制因子敏感突變的概念： 例如：噬菌體例如：噬菌體mRNAmRNA基因基因 細(xì)菌細(xì)菌tRNAtRNA基因反密碼子基因反密碼子 正常正常 突變突變 突變突變 正常正常 基因：基因：5TA5TAC C 3 35TA5TAG G 3 3 3 3ATATC C 5 533ATATG G 5 5 mRNA 5UAmRNA 5UAC C 3 5UA 3 5UAG G 3 3 3 3AUAUC C 5 3 5 3AUAUG G 5 5 表型：酪氨酸表型：酪氨酸 終止終止 5

18、UA5UAG G 3 3 酪酪氨酸氨酸 酪酪氨酸氨酸 33AUAUC C 5 5 酪酪氨酸氨酸 38 表表5-25-2攜帶不同專一性抑制基因宿主中攜帶不同專一性抑制基因宿主中sussus突變噬菌體的表現(xiàn)突變噬菌體的表現(xiàn) 噬菌體基因型噬菌體基因型 宿主菌基因型宿主菌基因型 susu- - su su+ +amb suamb su+ +och suoch su+ +opop 野生型野生型 sus ambersus amber sus ochresus ochre sus opalsus opal + + + + + + + + - + + - + + - - - - + - - - + - - -

19、 - + - - - + （2 2）噬菌體的抑制因子敏感突變型類型及表現(xiàn)）噬菌體的抑制因子敏感突變型類型及表現(xiàn) 琥珀型（琥珀型（amberamber）UAGUAG 赭石型（赭石型（ocherocher）UAAUAA 乳白型（乳白型（opalopal） UGAUGA 39 sus突變分為三類； 無義抑制基因無義抑制基因（su）實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：tRNA基因發(fā)生了突變，例如琥珀 型抑制基因su3在UAG密碼于上插入了一個(gè)酪氨酸，這是 因?yàn)閠RNA加基因的反密碼子的一個(gè)突變，tRNATry，正常的反密 碼于是GUA，它按擺動(dòng)規(guī)則譯讀酪氨酸密碼子UAU(C)。su3 菌株的tRNATry含有反密碼子CUA，它

20、識(shí)讀琥珀型密碼子UAG，并 插入酪氨酸而防止終止。 40 （二）無義突變與無義抑制突變（二）無義突變與無義抑制突變 無義突變：無義突變：指一個(gè)為氨基酸編碼的密碼變?yōu)榻K止密碼的突變。指一個(gè)為氨基酸編碼的密碼變?yōu)榻K止密碼的突變。 無義抑制突變：無義抑制突變：指能抑制無義突變表現(xiàn)的突變。指能抑制無義突變表現(xiàn)的突變。 表表5-3 55-3 5種琥珀抑制基因的性質(zhì)種琥珀抑制基因的性質(zhì) 琥珀型抑琥珀型抑 插入的插入的 合成的蛋白質(zhì)合成的蛋白質(zhì) 赭石型抑赭石型抑 制基因制基因 氨基酸氨基酸 占野生型占野生型% % 制基因制基因 su su1 1+ + 絲氨酸 絲氨酸 2828 - - su su2 2+ +

21、 谷氨酰胺 谷氨酰胺 1414 - - su su3 3+ + 酪氨酸 酪氨酸 5555 - - su su4 4+ + 酪氨酸 酪氨酸 1616 + + su su5 5+ + 賴氨酸 賴氨酸 5 5 + + 41 四、噬菌斑分析（四、噬菌斑分析（The plaque assay） 1. 噬菌斑（噬菌斑（plaque） 噬菌體感染固體培養(yǎng)基上的菌苔（噬菌體感染固體培養(yǎng)基上的菌苔（lawn），）， 溶菌后形成的圓形清亮的斑。溶菌后形成的圓形清亮的斑。 42 Opaque lawn of bacteria Clear areas of plaque 43 2. 噬菌體濃度的測(cè)定方法噬菌體濃度的測(cè)

22、定方法 （1）逐步稀釋原溶菌液（）逐步稀釋原溶菌液（10-1、10-3、10-5、 10-7） （2）感染平板培養(yǎng)基上的細(xì)菌菌苔（）感染平板培養(yǎng)基上的細(xì)菌菌苔（lawn） （3）計(jì)數(shù)形成的噬菌斑）計(jì)數(shù)形成的噬菌斑 （4）計(jì)算原溶菌液中的噬菌體數(shù)目。）計(jì)算原溶菌液中的噬菌體數(shù)目。 公式：公式： 噬菌斑數(shù)噬菌斑數(shù)/mL稀釋倍數(shù)稀釋倍數(shù)原始噬菌體濃度原始噬菌體濃度= 44 23105 10ml 原始濃度：原始濃度： phages/ml 45 噬菌體感染噬菌體感染E.coli 46 第二節(jié)第二節(jié) 噬菌體突變型的重組實(shí)驗(yàn)噬菌體突變型的重組實(shí)驗(yàn) 一、一、T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交突變型的兩點(diǎn)測(cè)交 但但1010年

23、未引起重視！年未引起重視！ （1）1936年年F.M.Burnet發(fā)現(xiàn)了噬菌體能產(chǎn)發(fā)現(xiàn)了噬菌體能產(chǎn) 生突變體，形成的噬菌斑的外形與野生型生突變體，形成的噬菌斑的外形與野生型 噬菌體的噬菌斑有明顯的區(qū)別。噬菌體的噬菌斑有明顯的區(qū)別。 47 （2）Hershey和和Luria的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn) 1946年第年第11屆冷泉港會(huì)議上屆冷泉港會(huì)議上 三人獲三人獲1969年年Nobel prize（生理或醫(yī)學(xué)）（生理或醫(yī)學(xué)） 48 噬菌斑的形態(tài)：噬菌斑的形態(tài)： 宿主范圍：宿主范圍： h：噬菌體能在：噬菌體能在E.coli B和和B/2品系上生長(zhǎng)品系上生長(zhǎng) h+ +：只能在：只能在E.coli B品系上生長(zhǎng)。品系

24、上生長(zhǎng)。 （3）Hershey使用兩個(gè)表型特征使用兩個(gè)表型特征 能在能在B和和B/2混合菌苔上產(chǎn)生透明斑。混合菌苔上產(chǎn)生透明斑。 能在能在B和和B/2混合菌苔上產(chǎn)生半透明斑?；旌暇ι袭a(chǎn)生半透明斑。 r： 快速溶菌，噬菌斑大，邊緣清楚。快速溶菌，噬菌斑大，邊緣清楚。 噬菌斑小，邊緣模糊。噬菌斑小，邊緣模糊。 r+ +： 49 噬菌斑與基因型噬菌斑與基因型 B和和B/2混合菌苔混合菌苔 50 （4）、噬菌體雜交）、噬菌體雜交 . 親本噬菌體（親本噬菌體（T2）基因型）基因型 hr+ +：透明，小斑，邊緣模糊：透明，小斑，邊緣模糊 h+ +r：半透明，大斑，邊緣清楚，：半透明，大斑，邊緣清楚， 雜

25、交過程雜交過程混合感染實(shí)驗(yàn)混合感染實(shí)驗(yàn) 兩個(gè)親本噬菌體兩個(gè)親本噬菌體混合感染混合感染E.coli B和和B/2， 觀察菌苔上出現(xiàn)的噬菌斑特征。推斷噬菌觀察菌苔上出現(xiàn)的噬菌斑特征。推斷噬菌 體的基因型。體的基因型。 mixed infection experiments 51 混合感染（混合感染（mixed infection） E.coliB或或B/2 T2 phage 52 （5） 雜交結(jié)果雜交結(jié)果 在在B和和B/2混合菌苔上出現(xiàn)了混合菌苔上出現(xiàn)了4種噬菌斑。種噬菌斑。 噬菌斑表型噬菌斑表型推測(cè)基因型推測(cè)基因型 親本型親本型透明透明小小h r+ + 半透明半透明大大h+ + r 重組型重組型

26、半透明半透明小小h+ + r+ + 透明透明大大h r 53 半大半大 半小半小 透小透小 透大透大 54 （6） 重組機(jī)理重組機(jī)理 h+ +r h+ +r h+ +r h r+ + h r+ + h r+ + h+ +rh+ +r h+ +r hr+ + hr+ + h r+ + 噬菌體染色體在噬菌體染色體在 細(xì)菌體內(nèi)復(fù)制細(xì)菌體內(nèi)復(fù)制 不同的噬菌體染不同的噬菌體染 色體在細(xì)菌體內(nèi)色體在細(xì)菌體內(nèi) 交換重組交換重組 h+ +r h+ +r 55 h+ +r+ +h+ +r h+ +r hr+ + hr+ + h r h+ +r h+ +r+ + h+ +r h r+ + h r h+ +r 釋放

27、出的釋放出的4種種 子代噬菌體子代噬菌體 部分噬菌體部分噬菌體 DNA重組重組 56 （7）噬菌體重組值與基因作圖）噬菌體重組值與基因作圖 重組值的計(jì)算重組值的計(jì)算 重組噬菌體的噬菌斑數(shù)重組噬菌體的噬菌斑數(shù) 總噬菌斑數(shù)總噬菌斑數(shù) 100% 基因圖距基因圖距 用兩個(gè)基因的重組值表示基因間的遺用兩個(gè)基因的重組值表示基因間的遺 傳距離。傳距離。 （h+ +r+ + + hr） ） total plaques 100% 57 Hershey和和Rotman1949年的年的T2雜交結(jié)果雜交結(jié)果 基因型基因型噬菌斑噬菌斑百分率百分率 hr+ +4276% h+ +r34 h+ +r+ +1224% hr1

28、2 r h 24 58 （8）、）、T2噬菌體的遺傳圖噬菌體的遺傳圖 Hershey的迷惑的迷惑 a. Hershey后來分離出多種突變的后來分離出多種突變的T2 噬菌體：噬菌體： r1、r7、r13 b.詳細(xì)的雜交分析詳細(xì)的雜交分析 用用hr的不同突變體雜交，計(jì)算的不同突變體雜交，計(jì)算h與不同與不同r 之間的重組值并繪制遺傳圖。之間的重組值并繪制遺傳圖。 59 h與不同與不同r之間的重組值之間的重組值 雜交雜交 子代各種基因型的百分比子代各種基因型的百分比 h+ +r+ +hr+ +h+ +rhr重祖率重祖率% hr+ +h+ +r1 11242341224 hr+ +h+ +r7 75.9

29、56326.413 hr+ +h+ +r13 13 0.7459390.941.7 r1 h 24 r7 h 13 r13 h 1.7 60 h與不同與不同r之間的位置關(guān)系之間的位置關(guān)系 r1 h r7r13 r1 hr7 r13 r1 h r7r13 r1 hr7 r13 4種種 可能可能 61 進(jìn)一步雜交確定各進(jìn)一步雜交確定各r r之間的位置之間的位置 r13r7+ + r13+ +r7 h r13r7 排列結(jié)果排列結(jié)果 r1 h r7r13 r1 hr7 r13 或？或？ 到底是那種排列？到底是那種排列？ 62 Streisinger和和Edgar的判斷的判斷 10年后（年后（1964）

30、，），G. Streisinger和和 Edgar研究了噬菌體的很多標(biāo)記基因的雜研究了噬菌體的很多標(biāo)記基因的雜 交重組，才判斷出交重組，才判斷出T2噬菌體的遺傳圖是環(huán)噬菌體的遺傳圖是環(huán) 形的。形的。 h r1 r7 r13 63 二、T4噬菌體突變型的三點(diǎn)測(cè)交 噬菌體也能進(jìn)行三點(diǎn)測(cè)交（06A/9/4） 突變型：小噬菌斑(m)、快速溶菌、渾濁溶菌班(tu) 往 往 M 12.9 R 20.8 tu 64 三三 X174X174突變型的兩點(diǎn)和三點(diǎn)測(cè)交突變型的兩點(diǎn)和三點(diǎn)測(cè)交 P127P127 ( (一一) ) X X174174的兩點(diǎn)測(cè)交的兩點(diǎn)測(cè)交 兩個(gè)琥珀突變型間雜交兩個(gè)琥珀突變型間雜交 amA

31、x amBamA x amB su+su+ su+: amAsu+: amA、amB su-amB su- 基因型：基因型：amAamA- - amB amB+ + amA amA+ + amB amB- - amA amA+ + amB amB+ + amA amA+ + amB amB+ + amA amA- - amB amB- - A A+ +B B+ + X 2 X 2 amA-amB amA-amB間重組值：間重組值： X 100% su+:amA su+:amA、amBamB總數(shù)總數(shù) 許可條件許可條件:只有在這種只有在這種 均中才能產(chǎn)生子代均中才能產(chǎn)生子代 重組類型 65 兩個(gè)不

32、同抑制因子敏感突變型間的雜交兩個(gè)不同抑制因子敏感突變型間的雜交 sus amber x sus opalsus amber x sus opal 限制條件：限制條件：su+ambersu+amber、opal su-opal su- 基因型：基因型：amb-opal+ amb+opal- amberamb-opal+ amb+opal- amber+ +opalopal+ + amb+opal+ amb-opal- amb+opal+ amb-opal- su+ambersu+amber；su+opalsu+opal 1010-6 -6 10 10-2 -2 P128 P128 表表5-6 5

33、-6 174174突變型之間雜交觀察到的雙因子重組率突變型之間雜交觀察到的雙因子重組率 66 ( (二二) ) X174X174的三點(diǎn)測(cè)交的三點(diǎn)測(cè)交 1 1 確定三個(gè)基因的順序的前提條件確定三個(gè)基因的順序的前提條件 只有兩種可能順序的條件下進(jìn)行；只有兩種可能順序的條件下進(jìn)行； 例如：要確定例如：要確定amAamA、amBamB、tsCtsC三基因的順序三基因的順序 已知：已知：amAamA與與amBamB較近，較近，amAamA和和amBamB離離tsCtsC都較遠(yuǎn)；都較遠(yuǎn)； 三個(gè)基因順序有：三個(gè)基因順序有： 或：或：amA amB tsC amA amB tsC 或：或：tsC amA am

34、BtsC amA amB 不存在：不存在：amA tsC amB amA tsC amB 67 2 2 確定三個(gè)基因的順序確定三個(gè)基因的順序原理原理: : 雜交：雜交：amA + tsC X + amB +amA + tsC X + amB + amA + tsCamA + tsC + amB + + amB + P127 P127 圖圖5-45-4 68 如果基因順序是如果基因順序是: : amA amB tsCamA amB tsC 實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)是: + + tsC: + + tsC為大類，為大類，+為小類為小類 圖圖5-4 (5-4 (正交順序正交順序I I或反交順序或反交順序

35、I) I) 69 如果基因順序是如果基因順序是: : tsC amA amB tsC amA amB 實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)是: + + + : + + + 為大類，為大類， tsC + + tsC + + 為小類為小類 圖圖5-4 (5-4 (正交順序正交順序IIII或反交順序或反交順序II) II) 四四 噬菌體基因重組的特點(diǎn)噬菌體基因重組的特點(diǎn) P130P130 70 71 四、烈性噬菌體的遺傳體制 噬菌體在雜交中，每個(gè)親代對(duì)子代所提供的遺傳貢獻(xiàn) 取決于感染細(xì)菌時(shí)每種親代噬萄體的相對(duì)數(shù)量； 噬菌體的基因重組是發(fā)生在噬菌體的DNA復(fù)制以后， 重組型和親本型一起復(fù)制； 噬菌體不同基因型之間可

36、以發(fā)生多次交換； 在噬菌體中基因重組頻率可以隨著宿主細(xì)胞裂解時(shí)間 的延長(zhǎng)而增加，直到DNA與外完蛋白裝配成為完整的噬 菌體時(shí)，重組才停止。 因此噬菌體雜交時(shí)，應(yīng)該注意： 控制每種親代噬菌體基因型的投放量： 控制允許發(fā)生復(fù)制和重組的時(shí)間。只有控制這兩個(gè)因素 并在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行雜交所得重組頻率才能用于繪制近 似的遺傳圖。 72 第三節(jié)第三節(jié) 噬菌體突變型的互補(bǔ)試驗(yàn)噬菌體突變型的互補(bǔ)試驗(yàn) 一一 X X174174條件致死突變型的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)條件致死突變型的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn) ( (一一) ) X X174 DNA174 DNA結(jié)構(gòu)復(fù)制結(jié)構(gòu)復(fù)制 圖圖5-1 5-1 ( (二二) ) X X174174的突變型與互補(bǔ)

37、測(cè)驗(yàn)的突變型與互補(bǔ)測(cè)驗(yàn) 1 1 互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)原理互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)原理 在限制條件下，能長(zhǎng)出噬菌斑：在限制條件下，能長(zhǎng)出噬菌斑： 說明：說明：兩個(gè)突變型能發(fā)生功能互補(bǔ)，是兩個(gè)基因。兩個(gè)突變型能發(fā)生功能互補(bǔ)，是兩個(gè)基因。 在限制條件下，不能長(zhǎng)出噬菌斑：在限制條件下，不能長(zhǎng)出噬菌斑： 說明：說明：兩個(gè)突變型不能發(fā)生功能互補(bǔ)，是同一基因。兩個(gè)突變型不能發(fā)生功能互補(bǔ)，是同一基因。 73 74 2 2 互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)及結(jié)果互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)及結(jié)果 P124 P124 表表5-4 5-4 X174X174突變的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)結(jié)果突變的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)結(jié)果 順反子順反子 突突 變變 型型 A am8,am18,am30,am33,am35,am50,

38、am86,tsl28,A am8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28, B am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11, B am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11, C och6 C och6 D am10,amH81, D am10,amH81, E am3,am6,am27, E am3,am6,am27, F am87,am88,am89, amH57,op6, op9,tsh6,ts41D F am87,am88,am89, amH57,op6, op9,tsh6,ts

39、41D G am9,am32,ts,ts79 G am9,am32,ts,ts79 H amN1,am23,am80,am90,ts4 H amN1,am23,am80,am90,ts4 75 二二 T4T4突變型的互補(bǔ)試驗(yàn)突變型的互補(bǔ)試驗(yàn) 76 77 第四節(jié)第四節(jié) 噬菌體基因組與原噬菌體噬菌體基因組與原噬菌體 一一 噬菌體的基因組：噬菌體的基因組：由由49000bp49000bp構(gòu)成構(gòu)成 1 1 基因分類基因分類 頭部基因：頭部基因： 7 7個(gè)（必需基因：相鄰）個(gè)（必需基因：相鄰） 尾部基因：尾部基因： 1111個(gè)（必需基因：相鄰）個(gè)（必需基因：相鄰） 噬菌斑形成必需的基因噬菌斑形成必需的基

40、因 復(fù)制所需基因：復(fù)制所需基因：O O、P P 裂解、釋放所需基因：裂解、釋放所需基因：S S、R R 基因基因 正調(diào)控基因：正調(diào)控基因：N N、Q Q 附著區(qū)：附著區(qū)：attatt； 專一性重組所必需：專一性重組所必需：intint、xisxis 噬菌斑形成非必需的基因噬菌斑形成非必需的基因 溶源化所需：溶源化所需：CICI、CIICII、CIIICIII 重組所必需：重組所必需：exoexo、red red 78 P133 圖圖5-6 79 噬 菌 體 的 包 裝 過 程 80 噬 菌 體 的 基 因 組 81 2 2 噬菌體基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)噬菌體基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): : 二二 原噬菌體與合

41、子誘導(dǎo)原噬菌體與合子誘導(dǎo) 1 1 原噬菌體原噬菌體： 2 2 合子誘導(dǎo)：合子誘導(dǎo)： Hfr()X FHfr()X F- -受體菌裂解受體菌裂解(進(jìn)入進(jìn)入F-F-后后) ) b+b+ 原點(diǎn)原點(diǎn) d+ c+d+ c+ a+a+ 3 3 合子誘導(dǎo)與整合部位的確定合子誘導(dǎo)與整合部位的確定 82 Jacob和Wollman（1956年）發(fā)現(xiàn)了合子誘導(dǎo) （zygotic induction）現(xiàn)象，并利用合子誘導(dǎo)確定了 幾個(gè)E.coli染色體上原噬菌體的整合位點(diǎn)。他們發(fā) 現(xiàn)Hfr（）F所得到的重組子頻率要比HfrF （）或Hfr（）F（）要低得多。這是由于在 Hfr（）F的雜交中，原噬菌體進(jìn)入無阻遏物的 受體細(xì)胞質(zhì)中，進(jìn)行大量復(fù)制使受體細(xì)胞裂解，因 此不易得到重組子，此現(xiàn)象就稱為合子誘導(dǎo)?，F(xiàn)在 我們?cè)倩剡^頭來查閱一下傳遞等級(jí)作圖，中斷雜交 實(shí)驗(yàn)以及重組作圖都是采用HfrF（）就是不致 產(chǎn)生合子誘導(dǎo)的緣故。 83 第四節(jié)第四節(jié) 噬菌體基因組與原噬菌體噬菌體基因組與原噬菌體 噬菌體整個(gè)基因組如圖所示，可分為三個(gè)部分， 左臂：從A到J長(zhǎng)約20kb，其中的基因編碼構(gòu)成頭部、 尾部、尾絲對(duì)組裝完整噬菌體所需要的蛋白質(zhì)。中段： 長(zhǎng)約20kb，是DNA整合和切出，溶原生長(zhǎng)所需的序列。 右臂：長(zhǎng)約10k