噬菌體的遺傳分析

關(guān)于噬菌體的遺傳分析第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三一、噬菌體的感染周期感染周期：是指噬菌體從吸附細(xì)菌到子代噬菌體從宿主細(xì)菌細(xì)胞中放出來的過程。第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1、烈性噬菌體的感染周期大腸桿菌T4－噬菌體：由頭、尾兩部分組成，外：蛋白質(zhì)外殼＋內(nèi)部：DNA分子。侵染過程：T4－噬菌體DNA上約有160個(gè)基因，已定位的有70多個(gè)基因，裝配成完整的噬菌體的全部信息也都在此DNA上。T4－噬菌體的基因的表達(dá)：第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三T4噬菌體的侵染過程第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三T4－噬菌體的基因的表達(dá)：①早前期基因表達(dá)—多為調(diào)節(jié)基因，啟動(dòng)自身基因表達(dá)，而抑制大腸桿菌細(xì)胞的DNA合成。②晚前期基因表達(dá)—是與DNA復(fù)制有關(guān)的基因。其產(chǎn)物是：核酸酶：降解大腸桿菌的DNA，為自己DNA合成提供游離的核苷酸；DNA復(fù)制有關(guān)的酶：大量合成新T4－DNA。③晚期基因表達(dá)—是控制形態(tài)發(fā)生過程的基因；編碼噬菌體結(jié)構(gòu)蛋白的基因。其產(chǎn)物是大部分直接參與外殼的建成和少數(shù)具有酶的作用。④包裝完成后，由噬菌體裂解基因表達(dá)，產(chǎn)生裂解酶。消化宿主細(xì)胞壁。第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三2、溫和噬菌體的感染周期－噬菌體：宿主是大腸桿菌第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三原噬菌體噬菌體DNA大腸桿菌DNA整合溶源性細(xì)菌溶源周期第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三－噬菌體基因的表達(dá)：①先是早期基因和部分晚期基因的表達(dá)

產(chǎn)物——阻遏蛋白。

作用——調(diào)節(jié)或抑制自身其它基因的表達(dá)。②噬菌體的整個(gè)基因組整合到宿主染色體的特定區(qū)域，噬菌體的大部分基因處于失活狀態(tài)，隨宿主染色體一起復(fù)制。第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三溶源性細(xì)菌具有2個(gè)重要特性：免疫性：由于溶源性細(xì)菌產(chǎn)生一種阻遏蛋白（I）。這種阻遏蛋白不但可抑制原噬菌體DNA復(fù)制。也可抑制再度感染的同類噬菌體DNA的復(fù)制。故能抵抗同類噬菌體的超感染?？烧T導(dǎo)性：原噬菌體的自發(fā)誘導(dǎo)，每一代可能有1/10000溶源性細(xì)菌被裂解，釋放出大量噬菌體（裂解周期）。第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三裂解非溶源性細(xì)菌裂解周期第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三用紫外線或化學(xué)物質(zhì)（絲裂霉素C）誘導(dǎo)，90％溶源細(xì)菌進(jìn)入裂解周期。第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三溫和噬菌體象這種在感染周期中具有裂解和溶源兩種途經(jīng)的噬菌體稱為溫和噬菌體。第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三溫和噬菌體的溶菌周期和溶源周期第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三二、噬菌體的突變型及其互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)噬菌體的突變型噬菌體的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)烈性噬菌體的同源重組溫和噬菌體的同源重組噬菌體的非同源重組第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1、噬菌體的突變型噬菌斑形態(tài)突變型——快速溶菌突變型寄主范圍突變體條件致死突變型第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1）噬菌斑形態(tài)突變型——快速溶菌突變型

野生型噬菌體：形成嗜菌斑小、邊緣模糊、中心清晰?？焖偃芫蛔冃停盒纬傻氖染叽蟆⑦吘壡逦?、中心清晰。第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三2）寄主范圍突變體大腸桿菌抗噬菌體突變型：其細(xì)胞壁上由于沒有野生型噬菌體賴以附著的接受點(diǎn)而表現(xiàn)出抗性。寄主范圍突變體：其吸附器和野生型的有某些精細(xì)的差別，所以又能吸附在抗—噬菌體細(xì)菌的細(xì)胞壁上，侵染并使它們裂解。第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三3）條件致死突變型噬菌體大部分基因的功能是復(fù)制和產(chǎn)生子代噬菌體所必需的，這些基因的突變是致死的，不能形成噬菌斑，有些致死突變型在限制條件下是致死的，而在許可條件，可形成噬菌斑，這種突變稱為條件致死突變。第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三2、噬菌體的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)的原理互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)的方法互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)的結(jié)果第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1）互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)的原理互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)：是確定突變的功能關(guān)系。T4的rⅡ區(qū)：有3000多個(gè)突變型，所有的rⅡ突變都導(dǎo)致喪失合成一種或幾種蛋白質(zhì)的能力，這種蛋白質(zhì)是在大腸桿菌k（）中復(fù)制發(fā)育所必須的。它們有相同的表現(xiàn)型：這些突變型在大腸桿菌k（）細(xì)胞是致死的，但可在大腸桿菌B菌株的細(xì)胞中增殖。第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三這些突變是否都影響同一種遺傳功能呢？即rⅡ中這3000多個(gè)突變型是屬于一個(gè)基因還是屬于幾個(gè)基因？

第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)原理就是用不同的rⅡ突變型成對(duì)組合去感染大腸桿菌k（）菌株。如果被雙重感染的細(xì)菌中產(chǎn)生兩種親代基因型的子代噬菌斑（也有少量重組型的噬菌斑），那么就必然是一個(gè)突變型補(bǔ)償了一個(gè)突變型所不具有的功能，這兩個(gè)突變型就稱為彼此互補(bǔ)。如果雙重感染的細(xì)菌不產(chǎn)生子代噬菌體，則這兩種突變型一定有一個(gè)相同功能受到損傷。第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三實(shí)驗(yàn)第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三2）互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)的方法斑點(diǎn)測(cè)試法（spottest）：用一種rⅡ突變型以去感染大腸桿菌k（）菌株。噬菌體和細(xì)菌在溫?zé)岬沫傊谢旌希坎荚跔I(yíng)養(yǎng)平板上，瓊脂凝固后，在平板上所劃出的一定位置上再加一滴含有另一種rⅡ突變型的培養(yǎng)基，在這一滴培養(yǎng)基的范圍內(nèi)，一些細(xì)菌就會(huì)被兩種噬菌體所感染。如在這范圍內(nèi)形成噬菌斑，就證明這兩種突變型互補(bǔ)，反之就不能互補(bǔ)。第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三突變噬菌體之間的互補(bǔ)作用第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三3）互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)的結(jié)果結(jié)果發(fā)現(xiàn)：rⅡ突變型可分成rⅡA和rⅡB兩個(gè)互補(bǔ)群凡是屬于rⅡA互補(bǔ)群的突變不能互補(bǔ)，同理屬于rⅡB互補(bǔ)群的突變也不能互補(bǔ)，只有rⅡA的突變和rⅡB的突變可以互補(bǔ)，即雙重感染大腸桿菌k（）菌株后可產(chǎn)生子代。第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三三、重組實(shí)驗(yàn)

T2－噬菌體：

r＋型：生長(zhǎng)緩慢，噬菌斑小，邊緣模糊。

r－型：快速生長(zhǎng)，噬菌斑大，邊緣清晰

h＋型：只能感染Ttos（

對(duì)T2－phage敏感的野生型大腸桿菌），不能感染Ttor（對(duì)T2－phage具抗性的突變型大腸桿菌）。

h－型：能感染Ttos，也能感染Ttor

Ttos簡(jiǎn)稱品系1，Ttor簡(jiǎn)稱品系2。第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三噬菌體的混合感染E.coliBh-r+h+r-第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三h-r＋

×

h＋r

品系1＋品系2的混合培養(yǎng)物子代噬菌體第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三h-r+×

h+r-中出現(xiàn)的4種噬菌斑表型推導(dǎo)的基因型透明，小h-r+半透明，大h+r-半透明，小h+r+透明，大h-r-第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三四種嗜菌斑第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三重組率的計(jì)算100%重組率＝重組型噬菌斑數(shù)總噬菌斑數(shù)