第4章 病毒的遺傳分析

第四章

病毒的遺傳分析

第一節(jié)噬菌體的繁殖和突變型第二節(jié)噬菌體突變的重組實(shí)驗(yàn)第三節(jié)噬菌體突變的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)第四節(jié)噬菌體的缺失作圖2023/9/221第四章病毒的遺傳分析第一節(jié)噬菌體的繁殖和突變型一、噬菌體的一般結(jié)構(gòu)二、噬菌體的繁殖三、噬菌體的突變型2023/9/222一、噬菌體的一般結(jié)構(gòu)TailTailFibersBasePlateHead/CapsidContractileSheathTailTailTailFibersBasePlateBasePlateHead/CapsidHead/CapsidContractileSheathContractileSheath2023/9/223一、噬菌體的一般結(jié)構(gòu)…2頸2023/9/224二、噬菌體的繁殖1．烈性噬菌體（virulentphages）2023/9/225二、噬菌體的繁殖2．溫和型噬菌體（temperatephage）(1)裂解途徑：和烈性噬菌體相同(2)溶源途徑：溶源周期經(jīng)誘導(dǎo)進(jìn)入裂解周期

2023/9/226二、噬菌體的繁殖2．溫和型噬菌體：具有裂解和溶源兩種途徑

2023/9/227二、噬菌體的繁殖2．溫和型噬菌體

具有裂解和溶源兩種途徑2023/9/228二、噬菌體的繁殖3．溶源性：帶有某種噬菌體，但并不立即導(dǎo)致溶菌的現(xiàn)象稱為溶源性具有溶源性的細(xì)菌稱為溶源性細(xì)菌（lysogenicbacteria）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(prophage)帶有原噬菌體的細(xì)菌稱溶源性細(xì)菌(lysogenicbacterium)

失去原噬菌體的細(xì)菌為非溶源性細(xì)菌(non-lysogenicbacterium)2023/9/229二、噬菌體的繁殖3．溶源性：溶源性細(xì)菌有兩個(gè)重要特性:(1)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：

自發(fā):萬分之一；紫外線或絲裂霉素:90%。2023/9/2210三、噬菌體的突變型

1、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)(2)快速溶菌突變體r（rapid

lysis）

形成大的噬菌斑2mm，

邊緣清晰。(3)溶菌阻礙現(xiàn)象

(4)鑒別：噬菌斑大小2023/9/2211三、噬菌體的突變型2、寄主范圍突變體(1)野生型h+:能感染野生型的大腸桿菌Ttos，（sensitive）

但不能感染Ttor，（resistant）(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)清亮噬菌斑野生型噬菌體h+野生型細(xì)菌Ttos（敏感型）寄主范圍突變體h抗噬菌體突變體Ttor侵染突變2023/9/2212三、噬菌體的突變型3、條件致死突變體在某些條件下，這些突變型是致死的，而在另一些條件下仍可進(jìn)行繁殖限制條件(restrictivecondition)

許可條件(permissivecondition)

在許可條件下繁殖突變型，在限制條件下研究突變基因在發(fā)育過程中的效應(yīng)2023/9/2213三、噬菌體的突變型

…3、條件致死突變體（1）“溫度敏感”突變(temperaturesensitivemutation)

①熱敏感突變型(heatsensitivemutants，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

②冷敏感突變型(coldsensitivemutation，cs)：在較低溫度下就是致死的原因：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“限制溫度”下不穩(wěn)定而喪失活性2023/9/2214三、噬菌體的突變型

…3、條件致死突變體（2）抑制因子敏感突變(suppressor-sensitivemutation,

sus)

實(shí)質(zhì)：正常的密碼子變成了終止密碼子，因而翻譯提前終止，不能形成完整肽鏈屬于無義突變（nonsence

mautation）帶有sus突變的噬菌體在感染帶有抑制基因(suppressor,su＋)(許可條件)的宿主菌時(shí)能產(chǎn)生子代，但在感染沒有抑制基因(su－)(限制條件)的宿主菌時(shí)不能產(chǎn)生子代注意：sus突變與“宿主范圍突變”的區(qū)別2023/9/2215三、噬菌體的突變型

…3、條件致死突變體sus突變分為三類表5—2sus突變噬菌體與攜帶不同專一性抑制基因宿主的關(guān)系

噬菌體基因型無義突變類型宿主基因型su-su+ambsu+ochsu+op野生型＋＋＋＋琥珀突變(amber,amb)UAG－＋＋－赭石突變(ochre,och)UAA－－＋－乳白突變(opal,op)UGA－－－＋2023/9/2216三、噬菌體的突變型

…3、條件致死突變體無義抑制基因（su＋）實(shí)質(zhì)：tRNA基因發(fā)生了突變

舉例：琥珀型抑制基因‘su3＋’

tRNATry

酪氨酰tRNA反密碼子AUGtRNATry

AUC密碼子UAC(U)UAG2023/9/2217第二節(jié)噬菌體突變型的重組實(shí)驗(yàn)

一、T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交二、T4突變型的三點(diǎn)測(cè)交三、ΦX174突變型的二點(diǎn)、三點(diǎn)測(cè)交四、烈性噬菌體的遺傳體制五、S.Benzer重組測(cè)驗(yàn)2023/9/2218一、T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交子代噬菌體噬菌體清亮、小菌斑混濁、大菌斑Ttosh-r+h+r-Ttos＋Twor混合培養(yǎng)基2023/9/2219一、T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交[實(shí)例]不同的快速溶菌突變型，在表型上也不相同，記作ra，rb，rc。確定4個(gè)基因ra，rb，rc，h的連鎖圖。用不同快速溶菌突變型rxh+與宿主范圍突變型r+h-雜交，結(jié)果見表:雜交組合每

種

基

因

型

的%重

組

值rh+r+hr+h+rhrａh+×r+h34.042.012.012.024/100=24%rbh+×r+h32.056.05.96.412.3/100.3=12.3%rch+×r+h39.059.00.70.91.6/99.6=1.6%2023/9/2220一、T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交[實(shí)例]

根據(jù)每一雜交作一連鎖圖：

4個(gè)基因的連鎖關(guān)系有4種可能

：

圖示hhrc

rb

hra

hra

rb

rc

hra

rb

rc

hra

rb

rc

hra

rb

rc

2023/9/2221一、T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交[實(shí)例]進(jìn)行rcrb+×rc+rb,把得到的重組值與rb—h比較,知rc－rb>rb－h(huán)，所以排列順序

rc－h(huán)－rbrchrarb2023/9/2222二、T4突變型的三點(diǎn)測(cè)交突變型：小噬菌斑(m)、快速溶菌(r)、渾濁溶菌班(tu)類型基因型噬菌斑數(shù)百分?jǐn)?shù)（％）重組值計(jì)算（％）基因型類型m－rr－tum－tu親本類型mrtu346733.569.6＋＋＋372936.1單交換型＋rtu4744.69.69.69.6m

＋＋5205.0單交換型mr

＋8538.217.517.517.5＋＋tu9659.3雙交換型m＋

tu1621.63.33.33.3＋r

＋1721.7合計(jì)1034210010012.920.827.1表5—5T4的mrtu×＋＋＋三點(diǎn)測(cè)交結(jié)果2023/9/2223三、S.Benzer重組測(cè)驗(yàn)1955年，美國(guó)的S.Benzer(本澤)，

研究T4噬菌體突變型：快速溶菌（rapidlysis）突變型，rⅡ產(chǎn)生大而邊緣清楚的噬菌斑野生型噬菌體，rⅡ＋

噬菌斑小而邊緣模糊，鑒別：2023/9/2224五、S.Benzer重組測(cè)驗(yàn)T4的突變型rⅡ和野生型rⅡ+在不同菌株上的噬菌斑

類型不同大腸桿菌菌斑平板上的表型BK(λ)S野生型rII+小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑rII大噬菌斑無噬菌斑（致死）小噬菌斑2023/9/2225rⅡ區(qū)中有3000多個(gè)突變型，

它們都有相同的表型。2023/9/2226五、S.Benzer的重組測(cè)驗(yàn)Benzer把rⅡ突變型一對(duì)對(duì)地雜交，測(cè)量每對(duì)突變位點(diǎn)間的重組頻率2023/9/2227五、S.Benzer重組測(cè)驗(yàn)重組的檢出率可達(dá)1/106，理論上可測(cè)得0.002%的重組值但實(shí)際上所觀察的最小重組頻率為0.02%

2023/9/2228五、重組測(cè)驗(yàn)2023/9/2229Benzer分析了rⅡ區(qū)域大約2000個(gè)突變型知道這些突變分布在308個(gè)位點(diǎn)上。2023/9/2230第三節(jié)噬菌體突變型的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)一、Benzer的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)

二、順反子、突變子與重組子的概念

三、ΦX174條件致死突變型的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)四、T4突變型的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)2023/9/2231一、Benzer的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)1、互補(bǔ)作用：兩個(gè)突變型細(xì)胞的兩條同源染色體同處在一個(gè)雜合體細(xì)胞或局部合子時(shí)，野生型基因補(bǔ)償突變基因的缺陷而使細(xì)胞的表型恢復(fù)正常的作用。否則，兩種突變型一定具有相同功能損傷。

2023/9/2232一、Benzer的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)2、反式構(gòu)型：兩個(gè)突變分別位于兩條同源染色體上的基因組合。順式構(gòu)型：兩個(gè)突變位于同一個(gè)染色體上的基因組合。2023/9/2233一、Benzer的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)3、互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)（complementationTest）（順反位置效應(yīng)測(cè)驗(yàn)）:比較順式和反式構(gòu)型的細(xì)胞，從而判斷兩個(gè)突變是否屬于同一基因的測(cè)驗(yàn)——測(cè)驗(yàn)基因間是否互補(bǔ)。2023/9/2234一、Benzer的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)4、rⅡA和rⅡB間互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)2023/9/2235二、順反子、突變子與重組子的概念1、順反子（cistron）Benzer把在反式構(gòu)型中不能互補(bǔ)的各個(gè)突變位點(diǎn)在染色體上所占的一個(gè)區(qū)域稱為一個(gè)順反子2、突變子（muton）是指一個(gè)順反子內(nèi)部能發(fā)生突變的最小單位。

一個(gè)突變子可以小到只有一對(duì)堿基3、重組子（recon）是基因內(nèi)不能由重組分開的最小遺傳單位。

重組子的單位可以小到核苷酸對(duì)2023/9/2236二、順反子、突變子與重組子的概念如鐮形細(xì)胞貧血癥:HbS和HbA。

DNA→mRNA→

蛋白質(zhì)正常HbA:CTTGAA谷氨酸

↓鐮形HbS:CATGUA纈氨酸2023/9/2237三、T4突變型的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)T4的條件致死突變型同樣都可以用互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)法把它們歸屬子特定的順反子中。R.Ss.Edger和W.Wood還進(jìn)一步證明一些產(chǎn)生不同形態(tài)缺陷的突變型可在離體條件下互補(bǔ)

2023/9/2238三、T4突變型的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)2023/9/2239四、T4突變型的互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)2023/9/2240第四節(jié)缺失作圖一、點(diǎn)突變和缺失突變

二、缺失作圖原理

三、缺失作圖方法簡(jiǎn)介

2023/9/2241一、點(diǎn)突變和缺失突變點(diǎn)突變：由于核苷酸對(duì)的改變?nèi)笔蛔儯河捎谌笔Я讼噜彽脑S多核苷酸

區(qū)別(1)前者是單個(gè)位點(diǎn)的突變，后者是多個(gè)位點(diǎn)的丟失

(2)前者可以發(fā)生回復(fù)突變，后者是不可逆的

(3)不同點(diǎn)突變之間可以發(fā)生重組，

同一區(qū)段內(nèi)的缺失突變不能發(fā)生重組。

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