第八章病毒的遗传

1、学习要点学习要点: : 1 1 噬菌体的突变型及基因重组的特点；噬菌体的突变型及基因重组的特点； 2 2 噬菌体的互补测验与顺反子测定；噬菌体的互补测验与顺反子测定； 3 3 用两点测交与三点测交测定噬菌体交换值用两点测交与三点测交测定噬菌体交换值; ; 4 4 噬菌体基因组结构特点；噬菌体基因组结构特点； 5 5 原噬菌体对细菌基因重组的影响原噬菌体对细菌基因重组的影响( (合子诱导）合子诱导）; ; 6 6 噬菌体的线状染色体与环状连锁图。噬菌体的线状染色体与环状连锁图。一一 噬菌体的繁殖噬菌体的繁殖 （一）（一）烈性噬菌体的感染周期烈性噬菌体的感染周期 （二）（二）温和性噬菌体的感染周期

2、温和性噬菌体的感染周期 1 1 溶源周期：溶源周期： 原噬菌体原噬菌体: : 溶源性细菌溶源性细菌: : 溶源性细菌的特点溶源性细菌的特点: : 2 2 裂解周期：裂解周期： 溶源性细菌溶源性细菌自发或经诱发自发或经诱发裂解细菌裂解细菌 释放释放 子噬菌体。子噬菌体。( (一一) )快速溶菌突变型（快速溶菌突变型（r r） ( (二二) )宿主范围突变型（宿主范围突变型（h h） ( (三三) ) 条件致死突变型条件致死突变型 1 1 温度敏感突变型温度敏感突变型 2 2 抑制因子敏感突变（抑制因子敏感突变（sussus） 噬菌体噬菌体 细菌细菌 正常基因正常基因 sus+ su-sus+ s

3、u- 突变基因突变基因 sus su+sus su+ （1 1）抑制因子敏感突变的概念：）抑制因子敏感突变的概念：例如：噬菌体例如：噬菌体mRNAmRNA基因基因 细菌细菌tRNAtRNA基因反密码子基因反密码子 正常正常 突变突变 突变突变 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 终止终止 5UA5UAG G 3 3 酪酪氨酸氨酸 酪酪氨酸氨

4、酸33AUAUC C 5 5 酪酪氨酸氨酸（2 2）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现 琥珀型（琥珀型（amberamber）UAGUAG 赭石型（赭石型（ocherocher）UAAUAA 乳白型（乳白型（opalopal） UGAUGA 一般而言，上述三种突变型不能在细菌中生存，但某些细菌突变株带有抑制三种突变型的基因，事实上是宿主的 tDNA 基因突变，转录出的tRNA能识别终止密码子并按第三位碱基摆动的原则，插入相应的氨基酸，故噬菌体具有终止密码子突变型能够在此类宿主中，利用宿主的抑制突变特性而正常繁殖。无义突变：无义突变：指一个为氨基酸编码的密

5、码变为终止密码的突变。指一个为氨基酸编码的密码变为终止密码的突变。 无义抑制突变：无义抑制突变：指能抑制无义突变表现的突变。指能抑制无义突变表现的突变。快速溶菌突变型：快速溶菌突变型：2 2 宿主范围突变型宿主范围突变型: :3 3 条件致死突变型：条件致死突变型： 1 1 噬菌体杂交实验噬菌体杂交实验 r r4747r r+ + X r X r+ +r r104104 B B 10 10-6-6 10 10-2-2 B K( B K( ) )亲组合：亲组合：r r4747r r+ +、r r+ +r r10104 4， r r+ +r r+ + 重组合：重组合：r r+ +r r+ +、r

6、r4747r r104104， 共共525 525 共共370370 2 2 重组值的计算重组值的计算 重组值重组值重组噬菌斑数重组噬菌斑数 X 100 X 100 总噬菌斑数总噬菌斑数三三 BenzerBenzer的重组测验的重组测验 0.01410.0141在在K(K( ) )上生长的噬菌斑数上生长的噬菌斑数X2X100X2X100 在在B B上生长的噬菌斑数上生长的噬菌斑数 370X10370X102 2 X2 X100X2 X100 525X10525X106 6rIIArIIA+ +B X rIIABB X rIIAB+ + 一一 互补试验的概念和原理互补试验的概念和原理 1 互补试

7、验的概念互补试验的概念: rII ArII A+ + B B rII A B rII A B+ + EcoliK(EcoliK( ) ) EcoliK(EcoliK( ) )rII ArII A+ + B BrII A BrII A B+ + 2 2 互补试验的原理互补试验的原理 表型表型 有无功能互补有无功能互补 结论结论 反式反式: A: A+ + B B A B A B+ + 反式反式: : A A+ + B B A B A B+ + 3 互补试验方法互补试验方法斑点测试法斑点测试法4 4 互补试验的意义互补试验的意义突变型突变型 属同一顺反子属同一顺反子野生型野生型 属不同顺反子属不同

8、顺反子2 2 顺反试验：顺反试验：指将两个拟突变分别处于顺式和反式，指将两个拟突变分别处于顺式和反式， 根据其表型确定两个突变是否是同一基因的试验。根据其表型确定两个突变是否是同一基因的试验。 3 3 判断方法判断方法: : 顺式顺式 反式反式 分析结论：两突变分析结论：两突变 + +/- - + -/- + + +/- - + -/- + 表现型表现型 野生型野生型 野生型野生型 属于两个顺反子属于两个顺反子 表现型表现型 野生型野生型 突变型突变型 属于同一顺反子属于同一顺反子1 1 顺反子的概念顺反子的概念 表8-8 X174X174突变的互补测验结果突变的互补测验结果 顺反子顺反子 突

9、突 变变 型型 A am8,am18,am30,am33,am35,am50,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

10、F am87,am88,am89, amH57,op6, op9,tsh6,ts41D G am9,am32,ts,ts79 G am9,am32,ts,ts79 H amN1,am23,am80,am90,ts4 H amN1,am23,am80,am90,ts41 1 基因内互补的机理基因内互补的机理2 2 基因内互补与基因间互补的区别基因内互补与基因间互补的区别一一 缺失的特点缺失的特点 1 1 多多bpbp的缺失；的缺失； 2 2 具不可逆性；具不可逆性； 3 3 有部分相同缺失突变型间不能通过重组恢复有部分相同缺失突变型间不能通过重组恢复 野生型表型。野生型表型。二二 缺失作图的优点

11、：简便、精确缺失作图的优点：简便、精确三三 缺失作图的条件缺失作图的条件四四 缺失作图的原理缺失作图的原理 P P202202原理：凡是能重组的，点突变一定不在缺失区内；原理：凡是能重组的，点突变一定不在缺失区内； 凡是不能重组的，点突变一定在缺失区内。凡是不能重组的，点突变一定在缺失区内。步骤：如图步骤：如图8-158-15 1 将待测点突变（将待测点突变（X X）先与几个最大的缺失突变体先与几个最大的缺失突变体 分别杂交，从中找出最小不重组和最大可重组分别杂交，从中找出最小不重组和最大可重组 缺失突变；缺失突变； 2 2 从最小不重组区（从最小不重组区（PB242PB242）中减去与之重叠

12、的最）中减去与之重叠的最 大重组区（大重组区（A105A105）= =点突变的位置（点突变的位置（A5A5区内）。区内）。 3 3 将点突变与将点突变与A5A5区内的几个缺失突变体分别杂交区内的几个缺失突变体分别杂交 根据结果确定：点突变就在根据结果确定：点突变就在A5A5区内的区内的c2c2区内。区内。C C2 2一一 噬菌体的基因组：噬菌体的基因组：由由49000bp49000bp构成构成 1 1 基因分类基因分类 头部基因：头部基因： 7 7个（必需基因：相邻）个（必需基因：相邻） 尾部基因：尾部基因： 1111个（必需基因：相邻）个（必需基因：相邻） 噬菌斑形成必需的基因噬菌斑形成必需

13、的基因 复制所需基因：复制所需基因：O O、P P 裂解、释放所需基因：裂解、释放所需基因：S S、R R基因基因 正调控基因：正调控基因：N N、Q Q 附着区：附着区：attatt； 专一性重组所必需：专一性重组所必需：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 重组所必需：重组所必需：exoexo、red red 2 2 噬菌体基因组的结构特点噬菌体基因组的结构特点: :二二 原噬菌体与合子诱导原噬菌体与合子诱导 1 1 原噬菌体原噬菌体： 2 2 合子诱导：合子诱导： Hfr()X FHfr

14、()X F- -受体菌裂解受体菌裂解(进入进入F-F-后后) )b+b+原点原点d+ c+d+ c+a+a+3 3 合子诱导与整合部位的确定合子诱导与整合部位的确定1 1 原噬菌体的插入与正常切除原噬菌体的插入与正常切除 P P206206 图图 8 8- -1 17 7 2 2 原噬菌体的异常切除原噬菌体的异常切除 P P206206 图图8 8- -1 18 8 （1 1）转导噬菌体：指带有细菌基因的噬菌体。转导噬菌体：指带有细菌基因的噬菌体。 （2 2） d d 转导噬菌体的特点：转导噬菌体的特点：3 3 温和性噬菌体的互补试验与作图温和性噬菌体的互补试验与作图 (1)(1)与众多已知位

15、点的点突变作互补试验，确定缺失区域与众多已知位点的点突变作互补试验，确定缺失区域 (2)(2)用众多已知缺失区域的缺失品系对点突变进行缺失作图用众多已知缺失区域的缺失品系对点突变进行缺失作图整合态整合态attPattP dgaldgal1 1 dgaldgal2 2 dgaldgal3 3 dgaldgal4 4 dgaldgal5 5A AB BE EG GH H M M一、噬菌体的整合和切除一、噬菌体的整合和切除l1. -DNA对E.coli的整合： POP + BOB BOPPOB 需要整合酶(Int拓扑异构酶活性)和整合宿主因子(IHF)参与,非可逆反应。l2. -DNA从E.coli

16、的切离： BOPPOB POP + BOB 需要整合酶(Int)、整合宿主因子(IHF)和切除酶(Xis)参与,非可逆反应。A. 具有对特异性DNA强烈亲和力的Int与attP和attB位点结合；B. Int的拓扑异构酶活性，使两条双链各自断开一条单链，瞬间旋转然后交换连接，形成Holliday中间体，C. 在另两条单链之间发生同样的断裂重接，从而完成双链间的重组。 返回l1. POP:O为15bp(核心)富含A-T的非对称序列； P为-160 0的160bp序列 P为0 80的80bp序列 共240bpl2. BOB:B为-11 0序列 B为0 11序列 共23bp一一 线状线状DNADNA具有环状遗传图具有环状遗传图 11 噬菌体噬菌体DNADNA结构特点：具末端重复（末端冗余）结构特点：具末