第六章噬菌體的遺傳分析

1、第六章 噬菌體的遺傳分析 噬菌體的感染周期 噬菌體的突變型及其互補(bǔ)測驗(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 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。 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)： T4噬菌體的侵染過程 T4噬菌體的基因的表達(dá)： 早前期基因表達(dá)多為調(diào)節(jié)基因，啟動自身基因表 達(dá)，而抑制大腸桿菌細(xì)胞

2、的DNA合成。 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T4DNA。 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。 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。 2、溫和噬菌體的感染周期 噬菌體：宿主是大腸桿菌 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 噬菌體基因的表達(dá)： 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)。

3、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。 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。 可誘導(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）。 裂 解 非溶源性細(xì)菌 裂解周期 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。 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 。 溫

4、和噬菌體的溶菌周期和溶源周 期 二、噬菌體的突變型及其互補(bǔ)測驗(yàn) v噬菌體的突變型 v噬菌體的互補(bǔ)測驗(yàn) v烈性噬菌體的同源重組 v溫和噬菌體的同源重組 v噬菌體的非同源重組 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 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。 快速溶菌突變型：形成的嗜菌斑大、邊緣清晰、 中心清晰。 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

5、上，侵染并使它們裂解。 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。 2、噬菌體的互補(bǔ)測驗(yàn) 互補(bǔ)測驗(yàn)的原理 互補(bǔ)測驗(yàn)的方法 互補(bǔ)測驗(yàn)的結(jié)果 1）互補(bǔ)測驗(yàn)的原理 互補(bǔ)測驗(yàn)：是確定突變的功能關(guān)系。 T4的r區(qū)：有3000多個(gè)突變型，所有的r 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

6、。 這些突變是否都影響同一種遺傳功能呢？ 即r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？ 互補(bǔ)測驗(yàn)原理 就是用不同的r突變型成對組合去感染大腸 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。 實(shí)驗(yàn) 2）互補(bǔ)測驗(yàn)的方法 斑點(diǎn)測試法（spot test）：用一種r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?，涂布在營養(yǎng)平板上，瓊 脂凝固后，在

7、平板上所劃出的一定位置上再加 一滴含有另一種r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)。 突變噬菌體之間的互補(bǔ)作用 3）互補(bǔ)測驗(yàn)的結(jié)果 結(jié)果發(fā)現(xiàn)：r突變型可分成rA和rB兩個(gè) 互補(bǔ)群 凡是屬于rA互補(bǔ)群的突變不能互補(bǔ)，同理屬 于rB互補(bǔ)群的突變也不能互補(bǔ)，只有rA的 突變和rB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 。 三、重組實(shí)驗(yàn) T2噬菌體： r型：生長緩慢，噬菌斑小，邊緣模糊。 r型：快速生長，噬菌斑大，邊緣清晰 h型：只能感染Ttos （ 對T2phage敏感的 野生型大腸桿菌），不能感染Ttor（對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簡稱品系1，Ttor簡稱品系2。 噬菌體的混合感染 E.coliB h-r+h+r- h -rhr 品系1品系2 的混合培養(yǎng)物 子代 噬菌體 h-r+ h+r-中出現(xiàn)的4種噬菌斑 表型推導(dǎo)的