病毒的遺傳分析0

1、病毒的遺傳分析病毒的遺傳分析0病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)，既不屬于原核生病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)，既不屬于原核生物，也不屬于真核生物。物，也不屬于真核生物。 病毒結(jié)構(gòu)十分簡單，僅含病毒結(jié)構(gòu)十分簡單，僅含DNADNA或或RNARNA和和一個蛋白質(zhì)外殼，沒有合成蛋白質(zhì)外一個蛋白質(zhì)外殼，沒有合成蛋白質(zhì)外殼所必須的核糖體。所以，病毒必須殼所必須的核糖體。所以，病毒必須感染活細胞，改變和利用活細胞的代感染活細胞，改變和利用活細胞的代謝合成機器，才能合成新的病毒后代。謝合成機器，才能合成新的病毒后代。結(jié)構(gòu)簡單：蛋白質(zhì)外殼、核酸、某些碳水化合物、脂肪等。多樣性的原因：外殼的蛋白質(zhì)種類、染色體類型和

2、結(jié)構(gòu)。表8-1 病毒的基因組結(jié)構(gòu)噬菌體的繁殖噬菌體的繁殖 （一）（一）烈性噬菌體的感染周期烈性噬菌體的感染周期 （二）（二）溫和性噬菌體的感染周期溫和性噬菌體的感染周期 1 1 溶源周期：溶源周期： 原噬菌體原噬菌體: : 溶源性細菌溶源性細菌: : 溶源性細菌的特點溶源性細菌的特點: : 2 2 裂解周期：裂解周期： 溶源性細菌溶源性細菌自發(fā)或經(jīng)誘發(fā)自發(fā)或經(jīng)誘發(fā)裂解細菌裂解細菌 釋放釋放 子噬菌體。子噬菌體。圖8-2T4噬菌體的生活周期圖8-3 噬菌體的生活周期( (一一) )快速溶菌突變型（快速溶菌突變型（r r）由于基因突變能快速復(fù)制，并裂解細菌的噬菌體類型。由于基因突變能快速復(fù)制，并裂

3、解細菌的噬菌體類型。 r+r+野生型，野生型，rr突變型。突變型。 r+ r+小噬菌斑，小噬菌斑，rr大噬菌斑且邊緣清晰。大噬菌斑且邊緣清晰。 ( (二二) )宿主范圍突變型（宿主范圍突變型（h h） h h能感染野生型細菌和突變型細菌。野生型噬菌體用能感染野生型細菌和突變型細菌。野生型噬菌體用h+h+表表示，只能侵染野生型菌株。示，只能侵染野生型菌株。 例如：例如： T2T2噬菌體噬菌體 野生型（野生型（ h+ h+ ）感染感染B B 突變型（突變型（h h）感染感染B B，和，和B/2B/2。 若將若將B B和和B/2B/2同時混合培養(yǎng)在平板上，用同時混合培養(yǎng)在平板上，用h+h+和和h h

4、的的T2T2噬菌噬菌體感染，體感染，hh噬菌斑透明的，噬菌斑透明的， h+h+噬菌班半透明的。噬菌班半透明的。( (三三) ) 條件致死突變型條件致死突變型 1 1 溫度敏感突變型溫度敏感突變型 2 2 抑制因子敏感突變（抑制因子敏感突變（sussus） 噬菌體噬菌體 細菌細菌 正?；蛘；?sus+ su-sus+ su- 突變基因突變基因 sus su+sus su+ （1 1）抑制因子敏感突變的概念：）抑制因子敏感突變的概念：例如：噬菌體例如：噬菌體mRNAmRNA基因基因 細菌細菌tRNAtRNA基因反密碼子基因反密碼子 正常正常 突變突變 突變突變 正常正常基因：基因：5TA5T

5、AC 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 終止終止 5UA5UAG G 3 3 酪酪氨酸氨酸 酪酪氨酸氨酸33AUAUC C 5 5 酪酪氨酸氨酸噬菌體基因型噬菌體基因型 宿主菌基因型宿主菌基因型susu- - su su+ +amb suamb su+ +och suoch su+ +opop野生型野生型sus ambersus ambersus ochresus ochr

6、esus opalsus opal + + + + + + + + - + + - + + - - - - + - - - + - - - - + - - - +（2 2）噬菌體的抑制因子敏感突變型類型及表現(xiàn)）噬菌體的抑制因子敏感突變型類型及表現(xiàn) 琥珀型（琥珀型（amberamber）UAGUAG 赭石型（赭石型（ocherocher）UAAUAA 乳白型（乳白型（opalopal） UGAUGA 無義突變：無義突變：指一個為氨基酸編碼的密碼變?yōu)榻K止密碼的突變。指一個為氨基酸編碼的密碼變?yōu)榻K止密碼的突變。 無義抑制突變：無義抑制突變：指能抑制無義突變表現(xiàn)的突變。指能抑制無義突變表現(xiàn)的突變。 表

7、表5-3 55-3 5種琥珀抑制基因的性質(zhì)種琥珀抑制基因的性質(zhì)琥珀型抑琥珀型抑 插入的插入的 合成的蛋白質(zhì)合成的蛋白質(zhì) 赭石型抑赭石型抑 制基因制基因 氨基酸氨基酸 占野生型占野生型% % 制基因制基因 su su1 1+ + 絲氨酸絲氨酸 2828 - - su su2 2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺 1414 - - su su3 3+ + 酪氨酸酪氨酸 5555 - - su su4 4+ + 酪氨酸酪氨酸 1616 + + su su5 5+ + 賴氨酸賴氨酸 5 5 + + T T2 2突變型及特性突變型及特性 細細 菌菌 B/2B/2 快速溶菌突變型：快速溶菌突變型：r r 大噬菌斑；

8、大噬菌斑； 野生型：野生型：r+ r+ 小噬菌斑；小噬菌斑； T T2 2宿主范圍野生型宿主范圍野生型: h + - : h + - 半透明半透明 T T2 2宿主范圍突變型宿主范圍突變型: h- + + : h- + + 透明透明雙重感染雙重感染（混合感染、復(fù)感染）：是指用兩種噬（混合感染、復(fù)感染）：是指用兩種噬菌體同時感染某一菌株。菌體同時感染某一菌株。 例如：例如：噬菌體噬菌體：hrhr+ +即即能感染能感染B B和和B/2B/2菌株產(chǎn)生噬菌株產(chǎn)生噬菌斑小而邊緣模糊，即透明、小噬菌斑。菌斑小而邊緣模糊，即透明、小噬菌斑。 噬菌體噬菌體：h h+ +r r能能感染感染B B株株，產(chǎn)生約大兩

9、倍，產(chǎn)生約大兩倍的邊緣清楚的噬菌斑，即為半透明、大的噬菌斑。的邊緣清楚的噬菌斑，即為半透明、大的噬菌斑。 用用hrhr+ +和和h h+ +r r兩種噬菌體同時感染兩種噬菌體同時感染B B株，進行雙重株，進行雙重感染。感染。 在雙重感染（相當(dāng)在雙重感染（相當(dāng)hrhr+ + h h+ +r r）的過程中，）的過程中，hr+hr+和和h h+ +r r相互作用（即基因可以發(fā)生交換），所以相互作用（即基因可以發(fā)生交換），所以在其子代中可以得到在其子代中可以得到hrhr和和h h+ +r r+ +的重組體和的重組體和hrhr+ +及及h h+ +r4r4種噬菌體。種噬菌體。( (一一) ) 噬菌體雜交

10、噬菌體雜交 h-r+ X h+r-h-r+ X h+r- Ecoli BEcoli B 表現(xiàn)型表現(xiàn)型 基因型基因型透明透明, ,小小 h-r+ h-r+ 親組合親組合半透明半透明, ,大大 h+r- h+r- 親組合親組合 透明透明, ,大大 h-r- h-r- 重組合重組合半透明半透明, ,小小 h+r+ h+r+ 重組合重組合 ( (二二) ) 噬菌體重組值的計算噬菌體重組值的計算 重組噬菌斑重組噬菌斑數(shù)數(shù)重組值重組值 = = 總噬菌斑數(shù)總噬菌斑數(shù)EcoliEcoli：B + B/2B + B/2100%100%圖8-7T2的h+r-與h- r+ 之間雜交重組后的4種噬菌斑形態(tài)表8-5 h

11、 rx h rx 噬菌斑數(shù)目及重組值（ rx 代表不同的r 基因）表表5-5 T45-5 T4的的 m r tu x + + + m r tu x + + + 三點試驗結(jié)果三點試驗結(jié)果 類類 型型 噬菌斑數(shù)噬菌斑數(shù) % % 重組頻率重組頻率% % m-r r-tu m-tu m-r r-tu m-tu親本類型親本類型 m r tu 3467 m r tu 3467 + + + 3279 + + + 3279單交換型單交換型 m + + 520m + + 520 + r tu 474 + r tu 474單交換型單交換型 m r + 853m r + 853 + + tu 965 + + tu

12、965雙交換型雙交換型 m + tu 162m + tu 162 + r + 172 + r + 172 合合 計計 103421034269.6%69.6%9.6% 9.6% 17.5% 17.5% 3.3% 3.3% 作圖作圖： m m 12.912.9 r r 20.8 20.8 tu tu 27.127.112.912.920.820.8( (一一) ) X X174174的兩點測交的兩點測交 兩個琥珀突變型間雜交兩個琥珀突變型間雜交 amA x amBamA x amB su+su+su+: amAsu+: amA、amB su-amB su-基因型：基因型：amA- amB+ am

13、A+ amB- amA+ amB+ amA- amB+ amA+ amB- amA+ amB+ amA+ amB+ amA- amB- amA+ amB+ amA- amB- A A+ +B B+ + X 2X 2 amA-amB amA-amB間重組值：間重組值： X 100% su+:amA su+:amA、amBamB總數(shù)總數(shù)兩個不同抑制因子敏感突變型間的雜交兩個不同抑制因子敏感突變型間的雜交 sus amber x sus opalsus amber x sus opal 限制條件：限制條件：su+ambersu+amber、opal su-opal su- 基因型：基因型：amb-o

14、pal+ amb+opal- amberamb-opal+ amb+opal- amber+ +opalopal+ + amb+opal+ amb-opal- amb+opal+ amb-opal- su+ambersu+amber；su+opalsu+opal1010-6-6 10 10-2-2 表表5-6 5-6 174174突變型之間雜交觀察到的雙因子重組率突變型之間雜交觀察到的雙因子重組率1 1 確定三個基因的順序的前提條件確定三個基因的順序的前提條件 只有兩種可能順序的條件下進行；只有兩種可能順序的條件下進行； 例如：要確定例如：要確定amAamA、amBamB、tsCtsC三基因的

15、順序三基因的順序 已知：已知：amAamA與與amBamB較近，較近，amAamA和和amBamB離離tsCtsC都較遠；都較遠； 三個基因順序有：三個基因順序有： 或：或：amA amB tsC amA amB tsC 或：或：tsC amA amBtsC amA amB 不存在：不存在：amA tsC amB amA tsC amB 確定三個基因的順序確定三個基因的順序原理原理: : 雜交：雜交：amA + tsC X + amB +amA + tsC X + amB + amA + tsCamA + tsC + amB + + amB + 如果基因順序是如果基因順序是: : amA am

16、B tsCamA amB tsC 實驗結(jié)果應(yīng)是實驗結(jié)果應(yīng)是: + + tsC: + + tsC為大類，為大類，+為小類為小類 圖圖5-4 (5-4 (正交順序正交順序I I或反交順序或反交順序I) I) 如果基因順序是如果基因順序是: : tsC amA amB tsC amA amB 實驗結(jié)果應(yīng)是實驗結(jié)果應(yīng)是: + + + : + + + 為大類，為大類， tsC + + tsC + + 為小類為小類 圖圖5-4 (5-4 (正交順序正交順序IIII或反交順序或反交順序II) II) rIIArIIA+ +B X rIIABB X rIIAB+ + 一一 互補試驗的概念和原理互補試驗的概念和

17、原理 1 互補試驗的概念互補試驗的概念: 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 互補試驗的原理互補試驗的原理 表型表型 有無功能互補有無功能互補 結(jié)論結(jié)論 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 互補試驗方法互補試驗方法斑點測試法斑點測試法4 4 互補試驗的意義互補試驗的意義突變型突變型 屬同一順反子屬同一順反子野生型野生型 屬

18、不同順反子屬不同順反子2 2 順反試驗：順反試驗：指將兩個擬突變分別處于順式和反式，指將兩個擬突變分別處于順式和反式， 根據(jù)其表型確定兩個突變是否是同一基因的試驗。根據(jù)其表型確定兩個突變是否是同一基因的試驗。 3 3 判斷方法判斷方法: : 順式順式 反式反式 分析結(jié)論：兩突變分析結(jié)論：兩突變 + +/- - + -/- + + +/- - + -/- + 表現(xiàn)型表現(xiàn)型 野生型野生型 野生型野生型 屬于兩個順反子屬于兩個順反子 表現(xiàn)型表現(xiàn)型 野生型野生型 突變型突變型 屬于同一順反子屬于同一順反子1 1 順反子的概念順反子的概念遺傳學(xué)GENETICS X X174174條件致死突變型的互補測驗

19、條件致死突變型的互補測驗 1 1 X X174 DNA174 DNA結(jié)構(gòu)復(fù)制結(jié)構(gòu)復(fù)制 2 2 X X174174的突變型與互補測驗的突變型與互補測驗 1 1 互補測驗原理互補測驗原理 在限制條件下，能長出噬菌斑：在限制條件下，能長出噬菌斑： 說明：說明：兩個突變型能發(fā)生功能互補，是兩個基兩個突變型能發(fā)生功能互補，是兩個基因。因。 在限制條件下，不能長出噬菌斑：在限制條件下，不能長出噬菌斑： 說明：說明：兩個突變型不能發(fā)生功能互補，是同一兩個突變型不能發(fā)生功能互補，是同一基因?；?。 P124 P124 表表5-4 5-4 X174X174突變的互補測驗結(jié)果突變的互補測驗結(jié)果 順反子順反子 突突

20、 變變 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 F

21、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 基因內(nèi)互補的機理基因內(nèi)互補的機理基因間互補基因間互補基因內(nèi)互補基因內(nèi)互補發(fā)生機率發(fā)生機率普遍存在普遍存在只少數(shù)能發(fā)生只少數(shù)能發(fā)生缺失突變?nèi)笔蛔兡馨l(fā)生互補能發(fā)生互補不能發(fā)生不能發(fā)生酶活性酶活性同野生型同野生型明顯低于野生型（僅明顯低于野生型（僅25%）2 2 基因內(nèi)互補與基因間互補的區(qū)別基因內(nèi)互補與基因間互補的區(qū)別一一 缺失的特

22、點缺失的特點 1 1 多核苷酸對的缺失；多核苷酸對的缺失； 2 2 具不可逆性；具不可逆性； 3 3 有部分相同缺失突變型間不能通過重組恢復(fù)有部分相同缺失突變型間不能通過重組恢復(fù) 野生型表型。野生型表型。二二 缺失作圖的優(yōu)點：簡便、精確缺失作圖的優(yōu)點：簡便、精確三三 缺失作圖的條件：具有缺失品系缺失作圖的條件：具有缺失品系四四 缺失作圖的原理缺失作圖的原理 原理：凡是能重組的，點突變一定不在缺失區(qū)內(nèi)；原理：凡是能重組的，點突變一定不在缺失區(qū)內(nèi)； 凡是不能重組的，點突變一定在缺失區(qū)內(nèi)。凡是不能重組的，點突變一定在缺失區(qū)內(nèi)。步驟：步驟： 1 1 將待測點突變（將待測點突變（X X）先與幾個最大的缺

23、失先與幾個最大的缺失突變體分別雜交，從中找出最小不重組和最大可突變體分別雜交，從中找出最小不重組和最大可重組重組 缺失突變；缺失突變； 2 2 從最小不重組區(qū)（從最小不重組區(qū)（PB242PB242）中減去與之重疊的）中減去與之重疊的最大重組區(qū)（最大重組區(qū)（A105A105）= =點突變的位置（點突變的位置（A5A5區(qū)內(nèi)）。區(qū)內(nèi)）。 3 3 將點突變與將點突變與A5A5區(qū)內(nèi)的幾個缺失突變體分別雜區(qū)內(nèi)的幾個缺失突變體分別雜交根據(jù)結(jié)果確定：點突變就在交根據(jù)結(jié)果確定：點突變就在A5A5區(qū)內(nèi)的區(qū)內(nèi)的c2c2區(qū)內(nèi)。區(qū)內(nèi)。C C2 2 噬菌體的基因組：噬菌體的基因組：由由49000bp49000bp構(gòu)成構(gòu)成

24、 1 1 基因分類基因分類 頭部基因：頭部基因： 7 7個（必需基因：相鄰）個（必需基因：相鄰） 尾部基因：尾部基因： 1111個（必需基因：相鄰）個（必需基因：相鄰） 噬菌斑形成必需的基因噬菌斑形成必需的基因 復(fù)制所需基因：復(fù)制所需基因：O O、P P 裂解、釋放所需基因：裂解、釋放所需基因：S S、R R基因基因 正調(diào)控基因：正調(diào)控基因：N N、Q Q 附著區(qū)：附著區(qū)：attatt； 專一性重組所必需：專一性重組所必需：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 重組所必需：重組所必需：exoe

25、xo、red red 噬菌體基因組的結(jié)構(gòu)特點噬菌體基因組的結(jié)構(gòu)特點: : 二二 原噬菌體與合子誘導(dǎo)原噬菌體與合子誘導(dǎo) 1 1 原噬菌體原噬菌體： 2 2 合子誘導(dǎo)：合子誘導(dǎo)： Hfr()X FHfr()X F- -受體菌裂解受體菌裂解(進入進入F-F-后后) )b+b+原點原點d+ c+d+ c+a+a+ 合子誘導(dǎo)與整合部位的確定合子誘導(dǎo)與整合部位的確定1 1 原噬菌體的插入與正常切除原噬菌體的插入與正常切除 2 2 原噬菌體的異常切除原噬菌體的異常切除 （1 1）轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體：指帶有細菌基因的噬菌體。轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體：指帶有細菌基因的噬菌體。 （2 2） d d 轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的特點：轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的特點：

26、3 3 溫和性性噬菌體的互補試驗與作圖溫和性性噬菌體的互補試驗與作圖 (1)(1)與眾多已知位點的點突變作互補試驗，確定缺失區(qū)域與眾多已知位點的點突變作互補試驗，確定缺失區(qū)域 P136P136(2)(2)用眾多已知缺失區(qū)域的缺失品系對點突變進行缺失作圖用眾多已知缺失區(qū)域的缺失品系對點突變進行缺失作圖整合態(tài)整合態(tài)某些某些 d gald gal品系與品系與 圖譜左臂順反子中典型圖譜左臂順反子中典型sussus突變之間重組突變之間重組 dgaldgal1 1 dgaldgal2 2 dgaldgal3 3 dgaldgal4 4 dgaldgal5 5 susA - + + + +susA - +

27、+ + + susB - - + + +susB - - + + + susE - - - + +susE - - - + + susG - - - - +susG - - - - + susH - - - - -susH - - - - - susM - - - - -susM - - - - -attPattP dgaldgal1 1 dgaldgal2 2 dgaldgal3 3 dgaldgal4 4 dgaldgal5 5A AB BE EG GH H M M一一 線狀線狀DNADNA具有環(huán)狀遺傳圖具有環(huán)狀遺傳圖 1 1 噬菌體噬菌體DNADNA結(jié)構(gòu)特點：具末端重復(fù)（末端冗余）結(jié)構(gòu)特

28、點：具末端重復(fù)（末端冗余） 末端冗余末端冗余: :指指DNADNA分子兩端核苷酸順序相同的現(xiàn)象分子兩端核苷酸順序相同的現(xiàn)象. . 致環(huán)交換：指基因在遺傳圖上呈環(huán)狀排列。致環(huán)交換：指基因在遺傳圖上呈環(huán)狀排列。 2 2 末端重復(fù)的實驗證據(jù)末端重復(fù)的實驗證據(jù) 3 3 基因呈環(huán)狀排列的實驗證據(jù)基因呈環(huán)狀排列的實驗證據(jù) 二二 環(huán)狀排列與末端重復(fù)的形成環(huán)狀排列與末端重復(fù)的形成 1 1 基因的環(huán)狀排列基因的環(huán)狀排列 2 2 末端重復(fù)雜合子的形成末端重復(fù)雜合子的形成 一一 隔裂基因：隔裂基因： 1 1 概念：概念：隔裂基因：隔裂基因：外顯子內(nèi)含子外顯子內(nèi)含子外顯子內(nèi)含子外顯子外顯子內(nèi)含子外顯子內(nèi)含子外顯子內(nèi)含

29、子外顯子成熟成熟mRNA 帽帽5 AAAA拖尾序列拖尾序列 剪接加工剪接加工 前體前體mRNAmRNA ( hnmRNA) ( hnmRNA) 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 2 Chambon2 Chambon規(guī)則（規(guī)則（GTGTAGAG規(guī)則）規(guī)則） 內(nèi)含子：內(nèi)含子：55端端 G G9090T T9090 A A8585G G858533 可能是剪接酶的識別信號。可能是剪接酶的識別信號。3 3 斷裂基因的意義斷裂基因的意義 （1 1）有利于儲存較多的遺傳信息量；）有利于儲存較多的遺傳信息量； （2 2）有利于變異與進化；）有利于變異與進化； （3 3）增加重組機率；）增加重組機率； （4 4）內(nèi)含子可能是調(diào)控裝置

30、。）內(nèi)含子可能是調(diào)控裝置。通讀基因：通讀基因：指從起始密碼指從起始密碼ATGATG開始到終止密碼開始到終止密碼為止為止, ,所核苷酸都為氨基酸編碼基因。所核苷酸都為氨基酸編碼基因。二二 重疊基因重疊基因（一）重疊基因的概念（一）重疊基因的概念 重疊基因重疊基因：是指兩個或兩個以上的基因共有：是指兩個或兩個以上的基因共有 一段一段DNADNA序列。序列。（二）重疊基因的發(fā)現(xiàn)（二）重疊基因的發(fā)現(xiàn)：19781978年，年，SangerSanger X174DNAX174DNA全長：全長：53865386核苷酸核苷酸 編碼的編碼的9 9種蛋白全長：種蛋白全長：20002000個氨基酸；個氨基酸； 3X2000 = 60003X2000 = 6000核苷酸核苷酸 1 1 大基因內(nèi)包含小基因大基因內(nèi)包含小基因： 如：如：B