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1、第八章 病毒和噬菌体的遗传分析 第一节 病毒的形态结构与基因组 第二节 噬菌体的增殖与突变型 第三节 噬菌体体变体的重组测验、互补测验 第四节 噬菌体的基因组与位点专一性重组,第一节 噬菌体的形态结构与基因组 一、噬菌体的结构和生活周期 二、噬菌体的基因重组,2019/4/28,制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1),3,一、病毒的形态结构 杆状、球形、多面体等，由一个蛋白质外壳和其中包含的核酸（图）组成。,尾丝,2019/4/28,制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1),4,T2噬菌体 头部：六角形的头部内含双链DNA 尾部：中空的针状结构及外鞘 末端为基板：尾丝及尾
2、针组成 尾丝：起附着作用 尾鞘：通过收缩将DNA注入宿主细胞,噬菌体,2019/4/28,制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1),5,二、病毒的基因组 特点 只有一个染色体，实际上是DNA或RNA，不含组蛋白，是由蛋白质外壳及其包被的核酸所组成的颗粒，本身无细胞器，所以必须浸染到细胞中才能生活。 类型 多样化:dsDNA,ssDNA,+DNA,-DNA; dsRNA,ssRNA,+RNA,-RNA 形态：环形（共价闭合、开环）、线性（单一、分段） 分类 动物病毒、植物病毒、细菌病毒（称为噬菌体（phage）。,病毒,尾针,尾丝,尾板,尾鞘,核心,颈,头,DNA,2019/4/28,
3、制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1),6,细菌和病毒在遗传研究中的优越性 1. 繁殖快, 世代短, 细菌20分钟，病毒成百个/h。 2. 易管理和化学分析, 一个试管可装很多;繁殖快易于获得大量物质用于分析。 3. 遗传物质简单, 只含裸露DNA或RNA,所以适用基因结构和功能研究。,第二节、噬菌体的增殖与突变型 一、噬菌体的增殖 1、烈性噬菌体的增殖 大肠杆菌的T噬菌体（T1T7） 噬菌体DNA大肠杆菌合成噬菌体DNA和蛋白质组装许多新的子噬菌体使细菌裂解释放出数百个子噬菌体（图10-19）,噬菌体,2、温和性噬菌体的增殖 侵入后不使细菌裂解，如：和P1噬菌体。 噬菌体侵入后D
4、NA整合到细菌染色体上；P1噬菌体 DNA独立存在于细胞质中。 共同点：DNA不大量复制也不大量转录和翻译 U.V. 温度改变 烈性噬菌体，使细菌裂解 相关概念 溶原性细菌、原噬菌体,噬菌体,噬菌体,二、噬菌体的突变型 1、条件致死突变型 温度敏感突变型、抑制因子敏感突变型（突变抑制） 2、噬菌斑形态突变型 噬菌斑形态的大小、边缘清楚或模糊 3、宿主范围突变型,噬菌体,2019/4/28,制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1),12,噬菌斑形态：大小、边缘清楚或模糊 举例： 正常的T噬菌体r+：噬菌斑小而边缘模糊 T噬菌体突变体r：产生约大两倍的边缘清楚的 噬菌斑（快速溶菌） 宿主
5、范围：能感染和裂解的菌株种类（不同） 举例： T2噬菌体野生型h+：只侵染B菌株，不能B/2株* T2噬菌体的突变体h：可侵染B株及B/2株* *B/2株是大肠杆菌B株的突变体，它对T2噬 菌体有抗性。 这种突变体叫宿主范围突变体。,噬菌体,2019/4/28,制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1),13,第三节 噬菌体突变型的重组测验 一、T2突变型的两点测交与作图 性状：快速溶菌突变、宿主范围突变 快速溶菌突变： 正常的T噬菌体r+：噬菌斑小而边缘模糊 快速溶菌突变体r：产生约大两倍的边缘清楚的噬菌斑 宿主范围突变： T2噬菌体野生型h+：只侵染B菌株，不能B/2株* T2噬菌
6、体的突变体h：可侵染B株及B/2株* *B/2株是大肠杆菌B株的突变体，它对T2噬菌体有抗性。,噬菌体,2019/4/28,制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1),14,二、T2突变型的两点测交与作图 1、双重感染（double infection） 亲本：hr+ （宿主范围突变）：即能感染B和B/2菌株产生噬菌斑小而边缘模糊。 亲本：h+r （快速溶菌突变）：r能感染B株，产生约大两倍的边缘清楚的噬菌斑。 将两个亲本hr+和h+r同时感染B菌株；,噬菌体,用hr+和h+r两种噬菌体同时感染B菌株，称为双重感染（复感染）。在双重感染的过程中，hr+和h+r相互作用（即基因可以发生交
7、换），所以在其子代中可以得到hr和h+r+的重组体,因此子代噬菌体有四种基因型： hr+、h+r （亲本型） hr、h+r+ （重组型） 双重感染作用相当于hr+h+r的杂交,噬菌体,2、重组值的测定 杂交子代噬菌体基因型的测定 方法：收集双重感染后释放的子代的噬菌体，将其接种在同时长有B及B/2株培养上，观察、记录噬菌斑的形态。 亲本型 h+r：半透明，大 hr+：透明，小 重组型 hr：透明，大 h+r+：半透明，小,噬菌体,噬菌体,计算 重组值=重组噬菌斑数/总噬菌斑数100% =(h+r+hr)/(h+r+hr+h+r+hr) 100% 举例： a. 求出重组型 表10-2 用rxh+
8、r+h所得的四种噬菌斑数及算得的重组 值（rx代表不同的r基因）,每 种 基 因 型 的 %,杂交组合,重 组 值,rah+r+h rbh+r+h rch+r+h,rh+ r+h r+h+ rh,34.0 32.0 39.0,42.0 56.0 59.0,12.0 5.9 0.7,12.0 6.4 0.9,24/100=24% 12.3/100.3=12.3% 1.6/99.6=1.6%,*：ra、rb、rc分别代表不同速溶菌突变型（它们表现型不同， 所以是不同基因）,噬菌体,b. 写出ra、rb、rc与h三个连锁图,24,ra,h,12.3,rb,h,1.6,噬菌体,c. 基因顺序排列,ra
9、,rb,rc,h,rb,rc,h,ra,rb,rc,h,ra,rb,rc,h,ra,噬菌体,d. 确定基因顺序 a)确定rb、rc和h rcrb+r+crb 重组型=13.9 说明h位于rb及rc之间, 所以顺序为rc-h-rb 至于ra在h哪一边，是靠近rb还是rc，由于T2噬体的基因是环状的，所以列须再进一步确实，即为,h,rc,rb,ra,噬菌体,2019/4/28,制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1),22,二、T4突变型的三点测交与作图 品系1：小噬菌斑(m)，快速溶菌(r)，浑浊溶菌斑(tu) 品系2：野生型,噬菌体,2019/4/28,制作 刘向东 俞淑红 Copy
10、right(1.1),23,三、Benzer的重组测验与基因的精细结构分析 T4噬菌体有一种快速溶菌突变型，产生大而边缘清楚的噬菌斑，而野生型噬菌斑小儿边缘模糊。Benzer对一组快速溶菌突变型进行了详尽的研究，并提出顺反子、重组子、突变子的概念。,噬菌体,重组测验,重组测验 B K() T4噬菌体：野生型 小噬菌斑 小噬菌斑 r 大噬菌斑 无噬菌斑 Benzer将两个r 不同突变型如r47+和+r104双重感染B菌株，收集子代噬菌体，再分别感染B菌株和K()菌株； 在B菌株的细胞中，r47+、+r104、 r47 r104和 + +都能生长，形成噬菌斑； 在K()菌株的细胞中，只有野生型+
11、+重组子能够生长，并形成噬菌斑,r 47 r47 r47 + + r104 精细作图 r47 + + r106 r47 + + r102 B菌株 K菌株,重组测验,重组频率计算： 将收集到的子代噬菌体稀释106倍后可以平均在B菌株平板形成一个噬菌斑；将收集到的子代噬菌体稀释2102倍后可以平均在K()菌株平板形成一个噬菌斑。 根据以下公式计算r47+和+r104之间的重组值,重组测验,按照Benzer测定重组值的方法，理论上可以检 测到两个突变之间重组率为0.0002%，但是，实际上 所观察到的最小重组率为0.02%。 重组子（recom）：也称交换子，基因内不能由交换 （或重组）分开的最小遗
12、传单位。,重组测验,按照Benzer测定重组值的方法，理论上可以检 测到两个突变之间重组率为0.0002%，但是，实际上 所观察到的最小重组率为0.02%。 重组子（recom）：也称交换子，基因内不能由交换 （或重组）分开的最小遗传单位。,重组测验,按照Benzer测定重组值的方法，理论上可以检 测到两个突变之间重组率为0.0002%，但是，实际上 所观察到的最小重组率为0.02%。 重组子（recom）：也称交换子，基因内不能由交换 （或重组）分开的最小遗传单位。,重组测验,第四节 噬菌体突变型的互补测验 一、互补测验与顺贩子 r区中有2000多个突变体，它们都有相同的表型。 Benzer
13、将不同的突变个体两两成对去感染K()菌株，观察能否形成噬菌斑，既两个突变体之间是否能够发生功能互补：,2019/4/28,制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1),31,Benzer注意到： 1、 r突变型可以分为A、B两组，将A组的一个突变型和B组的一个突变型共同感染K()菌株，可以形成噬菌斑，两个突变体之间能够发生互补；A组内的两个突变型，或B组内的两个突变型不能互补。 2、所有A组的突变型在r区域的一边，所有B组的突变型在r区域的另一边。,噬菌体,Benzer 顺反子概念和基因内重组 Discovery of Recombination Within the Gene,Benz
14、er 以T4噬菌体为材料进行了研究工作 ，提出基因是一个“顺反子”这个术语,重组测验,一、互补测验与顺贩子 如果能够形成噬菌斑，说明两个突变体属于两个不同的基因突变，可以产生功能互补。 如果不能形成噬菌斑，说明两个突变体属于同一个基因的突变，不能产生功能互补。,重组测验,结果发现： 1、r区中的2000多个突变体可分成rA和 rB两个互补群。将A组的一个突变型和B组的一个突变型共同感染K()菌株，可以形成噬菌斑，两个突变体之间能够发生互补；A组内的两个突变型，或B组内的两个突变型不能互补。 2、所有的rA突变型在r区的一边，所有的rB突变型在r区的另一边。,重组测验,按照Benzer测定重组值
15、的方法，理论上可以检 测到两个突变之间重组率为0.0002%，但是，实际上 所观察到的最小重组率为0.02%。 重组子（recom）：也称交换子，基因内不能由交换 （或重组）分开的最小遗传单位。,重组测验,顺反子（cistron） Benzer的互补测验两个突变体，在互补测验中，两个隐性突变如果表现出互补效应，则证明这两个突变体分别属于不同的基因突变；如果不表现出互补效应，则证明这两个突变体属于同一个基因内的相同或不同位点的突变。 Benzer就将这样一个不同突变之间没有互补的功能区称为顺反子（cistron）。 顺反子：利用互补测验所确定的遗传功能单位。,r106 r51 + + r106 + + r51 顺反测验 r47 106 + + r47 + + r106 K菌株 B菌株,重组测验,顺反子：利用互补测验所确定的遗传功能单位。 突变子（muton）：基因内改变后可以产生突变表型的最小单位。 因为r区中的2000多个突变体，经过重
