武漢大學(xué)遺傳學(xué)第8章病毒的遺傳分析

第8章

病毒的遺傳分析本章重點:以噬菌體為材料1、

分析基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)2

、基因定位與遺傳作圖病毒（virus）既不屬于原核生物，也不屬于真核生物，屬非細(xì)胞型生命形態(tài)，又稱為分子生物。其一般特點是：個體極?。航橛?0～300

nm之間,能夠通過細(xì)菌濾器；無細(xì)胞結(jié)構(gòu)：僅含一種類型的核酸（或DNA或RNA），其主要成分是蛋白質(zhì)和核酸；

沒有完整的酶系和蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，離體條件下，以無生命的化學(xué)大分子狀態(tài)存在，可形成結(jié)晶，不能進(jìn)行獨立的代謝活動；嚴(yán)格的活細(xì)胞內(nèi)寄生，以復(fù)制的方式增殖；對抗生素不敏感，但對干擾素敏感通常按宿主類型病毒分為：1.

噬菌體（bacteriophage

或phage）:細(xì)菌病毒、真菌病毒及藻類病毒2.

植物病毒(plant

virus

):

感染高等植物、藻類等真核生物的病毒3.

動物病毒：昆蟲病毒和脊椎動物病毒8.1

8.1.1病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)與基因組

病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)

病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)只能借助電子顯微鏡才可以觀察到。成熟的具有侵染力的病毒個體稱為病毒粒子（毒粒）

，病毒粒子是一種包括核酸和結(jié)構(gòu)蛋白或被膜的一個完整的病毒顆粒，其體積大小相差懸殊，絕大多數(shù)直徑在10～

300

nm之間。其形態(tài)多種多樣，但基本形態(tài)有桿狀，如煙草花葉病毒（tobacco

mosaic

virus，TMV）呈直桿狀,腺病毒（adenovirus）呈球形蝌,

蚪狀為大部分噬菌體的典型形態(tài)，如λ噬菌體和T偶數(shù)噬菌體均為蝌蚪形（圖8－1）

。

基本結(jié)構(gòu)核心

+

衣殼（核衣殼）核心:

DNA或RNA衣殼由許多蛋白質(zhì)亞單位衣殼體以對稱的形式，規(guī)則排列而成。有的病毒在核衣殼外還有囊膜、包膜、被膜、外膜等結(jié)構(gòu)，膜的表面還有突起：刺突、囊膜粒等。8.1.2病毒的基因組

已知病毒基因組的結(jié)構(gòu)類型多種多樣，根據(jù)病毒基因組的結(jié)構(gòu)、以及其轉(zhuǎn)錄mRNA、指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成與病毒復(fù)制表達(dá)的特點，基本上可以將其分成6種類型：

雙鏈（ds）DNA病毒基因組

單鏈

(ss)

DNA病毒基因組正鏈

(+)負(fù)鏈

(-)RNA病毒基因組RNA病毒基因組雙鏈

(ds)

RNA病毒基因組反轉(zhuǎn)錄病毒基因組

不同病毒的核酸含量差別較大，通常在1%

～

50%

。但對每種病毒粒子而言，核酸的長度是一定的，一般由5～500

kb組成。最大的病毒基因組有幾百個基因最小的病毒如M

S2噬菌體僅有3個基因

病毒基因組編碼的基因一般有：侵染功能所需的基因，如侵染中的酶；基因組復(fù)制所需的基因，如聚合酶基因；病毒體形成的基因，如衣殼蛋白基因；破壞宿主細(xì)胞的基因，如溶菌酶基因；有些病毒生活周期中任何特殊方面所需的基因，如λ

噬菌體基因組與宿主基因組之間的位點專一性重組所需的基因等。反轉(zhuǎn)錄酶病毒外殼蛋白反轉(zhuǎn)錄病毒的生活史

蛋白水解酶反轉(zhuǎn)錄病毒基因組的結(jié)構(gòu)與功能及轉(zhuǎn)錄8.2噬菌體的增殖與突變型8.2.1噬菌體的增殖

（1）

烈性噬菌體（virulent

phage）的增殖:感染宿主細(xì)胞后就進(jìn)入裂解反應(yīng)，使宿主細(xì)胞裂解。

整個過程包括：

吸附

侵入

脫殼

生物合成

裝配和釋放其感染周期有兩種途徑：即裂解途徑和溶源途徑，分別稱為裂解周期（lytic

cycle）和溶源周期（lysogenic

cycle）（2）

溫和噬菌體的增殖8.2.2噬菌體的突變型（1）

條件致死突變型在某些條件下，導(dǎo)致某些突變型致死。那么這些條件就稱為限制條件，而在另一些條件下仍可進(jìn)行增殖，從而得以擴增進(jìn)行研究，所以這些條件稱為許可條件。①

溫度敏感突變（temperature

sensitive

mutation，ts

）

，野生型噬菌體能在很大的溫度變化范圍內(nèi)感染宿主并進(jìn)行繁殖，而熱敏感突變型（heatsensitive

mutant，hs

）

，通常在30℃

（許可條件）感染宿主進(jìn)行繁殖，但在40～42℃

（限制條件）就是致死的，不能形成噬菌斑；而冷敏感突變型（cold

sensitive

mutant，cs）在較低溫度下就致死。②

抑制因子敏感突變（suppressor

sensitive

mutation，sus

），sus突變的實質(zhì)是原來正常的密碼子變成了終止密碼子，因而翻譯提前終止，不能形成完整肽鏈而產(chǎn)生有活性的蛋白質(zhì)。帶有sus突變的噬菌體在感染一種帶有抑制基因（suppressor，su＋）（許可條件）的宿主菌時能產(chǎn)生子代，但在感染另一種沒有抑制基因（su－）（限制條件）的宿主菌時，不能產(chǎn)生子代。野生型噬菌體在這兩種宿主中都能產(chǎn)生子代。根據(jù)在帶有專一性抑制基因的宿主中的非致死性，可以將sus突變分為3類：琥珀突變（

amber，amb）、赭石突變（ochre，och）和乳白突變（

opal，op），它們相應(yīng)的密碼子為UAG、UAA

和UGA終止密碼子不編碼任何氨基酸，稱為無義密碼子（

nonsensecodon）

，是蛋白質(zhì)合成的終止信號。這些密碼子是琥珀型（ambe

r

）UAG、赭石型（

ochre）

UAA

和乳白型（

opa

l

）UGA。如果編碼多肽鏈中某一氨基酸的密碼子突變?yōu)榻K止密碼子，多肽鏈合成到此便會中斷，從而使多肽鏈變短而失去活性。這種突變稱為無義突變（

nonsense

mutation）

。各種無義突變都是條件致死突變，因為有相應(yīng)的無義抑制基因（

su＋

）

。這些sus突變型之所以在帶有相應(yīng)的抑制基因宿主中可產(chǎn)生后代，是因為翻譯過程中，在終止密碼子處插入一個特定的氨基酸，防止在終止密碼子位置上提前終止。如琥珀突變就有許多種抑制基因，各插入某個氨基酸以防止提前終止（表8

-3）

。攜帶su＋

突變型的菌株實質(zhì)是tRNA基因發(fā)生了突變，例如表8－

3中的琥珀型抑制基因su3＋在UAG密碼子上插入了一個酪氨酸，這是因為tRNATyr基因的反密碼子的一個突變，

tRNATyr正常的反密碼子是GUA，它按擺動規(guī)則譯讀酪氨酸密碼子UAuc。su3＋

菌株的tRNATyr含有反密碼子CUG，它識讀琥珀型密碼子UAG，并插入酪氨酸而防止終止。即使抑制基因可在相應(yīng)的終止密碼子處插入一個特定的氨基酸而防止提前終止，但合成蛋白質(zhì)的量也只有相應(yīng)野生型的5%

～

55%（表8－

3）（2）

噬菌斑形態(tài)和宿主范圍的突變型①

噬菌斑形態(tài)突變型這類突變往往是致死的，受控制的基因大都位于基因組中狹窄的特定的區(qū)段里，而噬菌體大多數(shù)基因都涉及生命過程不可缺少的功能。但突變后有的是由于侵染宿主細(xì)胞后溶菌速度的快慢而形成大小不同的噬菌斑（

plaque）

。另一些則是由于被感染細(xì)菌全部或是部分被殺死而形成清晰或混濁的噬菌斑。②

宿主范圍的突變型噬菌體感染細(xì)菌時，首先吸附于細(xì)胞表面的專一受體上，這是由受體的基因控制的，如果受體發(fā)生改變，有可能使噬菌體不能附著，從而該噬菌體的宿主范圍就縮小，另外,噬菌體突變也可以擴大寄生范圍。盡管這些突變通常是致死的，不能形成噬菌斑，但有些突變在限制的宿主中是致死的，而在許可的宿主中則可形成噬菌斑。因而宿主范圍的突變型其本質(zhì)也是條件致死突變型之一。8.3.1

Benzer的重組測驗與基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)析

(1)

噬菌體的雜交和重組慨念野生型噬菌體突變型

用兩種突變型噬菌體感染同一宿主細(xì)菌，叫混合感染（mixed

infection）或雙感染（doubleinfection）→進(jìn)入裂解周期→兩個噬菌體偶然地發(fā)生交換→它們的后裔可以出現(xiàn)重組子。

因此可以進(jìn)行染色體作圖分析。8.3噬菌體突變型的重組測驗(2)基因的精細(xì)作圖——基因內(nèi)重組（Intragenic

recombination)基本原理如圖所示:雖然基因內(nèi)重組能夠發(fā)生，但實驗很難做，因為在兩個相同基因內(nèi)的兩個突變間的距離非常短，在這樣一個極其小的區(qū)域，產(chǎn)生重組染色體的可能性僅1×10－5。真核生物如果蠅、植物這樣低的頻率是無法從實驗上得到的。rⅡ突變型品系，在E.coli中的不同表型提供了一個實驗系統(tǒng)，可以檢測到1×10－6的重組子。1955年

Benzer

：細(xì)菌噬菌體遺傳區(qū)的精細(xì)結(jié)構(gòu)1、分離兩個不同的（非互補的）rⅡ噬菌體突變子2、共感染E.coli

B，形成噬菌體的新群體，E.coli

B細(xì)胞逐漸裂解。3、收集裂解液，和E.coli

K菌株混合后倒在固體平板上4、取一些噬菌體→稀釋到10－8，感染E.coli

B，也取一些噬菌體→稀釋到10－3，感染E.coli

K12

(λ)5、涂布細(xì)胞，觀察噬菌斑的數(shù)目Benzer利用T4的兩個rⅡ

不同突變型如r47＋

和＋

r104在許可條件下進(jìn)行雙重感染，即r47和r104同時侵染大腸桿菌B菌株，形成噬菌斑后收集溶菌液，將此溶菌液等分兩份，一份再接種大腸桿菌B菌株，在大腸桿菌B菌株的細(xì)胞中r47

＋、＋

r104

、r47

r104

、＋

＋

都能生長，故在此平板上可統(tǒng)計噬菌體總數(shù)；另一份溶液接種于大腸桿菌K（λ）菌株中倒平板，在這里，只有＋

＋

重組子才能生長（圖8-4）

，由于rⅡ

雙重突變的交互重組子r47

r104不能生長，所以無法檢出，但是它的頻率和＋

＋

相等，因此估算重組子數(shù)要將＋

＋數(shù)乘以2，代入公式：2×rII

重組噬菌體數(shù)因此可用以下公式計算相鄰不同位點的遺傳距離：

+總噬菌體數(shù)Rf

=2×在E.coliK(λ)上生長的噬菌斑數(shù)

在E.coliB上生長的噬菌斑數(shù)Rf

=

由于在E.coli

B平板感染后得到的噬菌斑數(shù)為群體總數(shù)，在E.coli

K12

(λ)的噬菌斑為基因內(nèi)重組所得到的野生型的噬菌體數(shù)，所以以上公式可以表示為：r

47r47r47++r104r47

+r47

+

+r106

+

r102精細(xì)作圖B菌株K菌株裂解液裂解液裂解液裂解液abcd這一測定方法稱為重組測驗（

recombination

test

）

，它是以遺傳圖的方式確定突變子之間的空間關(guān)系（圖8--

5）。根據(jù)公式重組頻率＝2（11×103）/

6.6×109

＝3.3×10－6

＝0.0000033

（一百萬分之3.3）

作圖顯示r+重組子最低頻率，在rⅡ突變子中帶有的異點等位突變是0.01%，最小的圖距0.01%來對兩個標(biāo)記間的分子距離——以堿基對表示的距離——做一個粗略地估計。可檢測到兩個rⅡ

突變之間重組率為0.000

2%（

2×

1／106＝

2×

10－

6）

。但實際上所觀察的最小重組率為0.02%

，即0.02個圖距單位，還沒有發(fā)現(xiàn)小于這個數(shù)值的重組率（圖8-

6）以前用來計算重組的方法是計算基因與基因之間的距離，而Benzer的方法可以用來測算一個基因內(nèi)部不同位點的距離，它的精確度可達(dá)到十萬分之一，也就是0.001個圖距單位，故稱作基因的精細(xì)作圖例：

噬菌體T4＝1500

map

units

(1.8×105bp)如果兩個rⅡ突變子產(chǎn)生0.01%

r+突變子，則意味突變是由0.02圖單位所分開。占整個T4

Genome:

0.02/1500

=

1.3×10－5T4

phage

有：

1.8×105bp所觀察到的最小重組距離：（1.3×10－5）×（

1.8×105

）＝2.4

bp

這意味Benzer’s結(jié)果已顯示遺傳重組可能出現(xiàn)在2個堿基對順序的距離內(nèi)，后來由其他人的實驗已做出結(jié)論性的說明，重組可出現(xiàn)在影響DNA中鄰近堿基對的突變之間。也就是說：遺傳實驗已經(jīng)說明堿基對既是

突變單位

（unit

of

mutation）也是

重組單位

（unite

of

recombination）(3)

基因的基本概念

經(jīng)典遺傳學(xué)基因概念：基因是一個基本的結(jié)構(gòu)單位，基因內(nèi)不發(fā)生重組；基因是一個基本的突變單位，基因內(nèi)部沒有更小的突變發(fā)生；基因是一個基本的功能單位，它決定著一個特定的表型性狀。即：基因是一個重組、突變和功能三位一體的單位。

現(xiàn)

代

遺

傳

學(xué)

基

因

概

念

：

Gene

(Cistron)

is

thesegment

of

DNA

involved

in

producing

a

polypeptideChain；

it

includes

regions

proceeding

and

following

thecoding

region

(leader

and

trailer)

as

well

as

interveningsequences

(introns)

between

individual

coding

segments(exons)。基因內(nèi)部可以發(fā)生重組，基因內(nèi)部可以發(fā)生更小的突變一些基因可被轉(zhuǎn)錄但不被翻譯，如rRNA，tRNA等；一些既被轉(zhuǎn)錄也被翻譯,如Structural

gene等。8.3.2T2

突變型的兩點測交與作圖

1940年

Alfred

Hershey

&

R.Rotman

發(fā)現(xiàn)

T2品系噬菌體兩個特定性狀：噬菌斑的形態(tài)（r－或r+）

宿

主

范

圍

（h－或h+）

一個T2品系:

基因型

h+r—

另一個T2品系

:

基因型

h－

r+

r－：噬菌斑形態(tài)突變型，快速溶菌，產(chǎn)生大的有明顯界限的噬菌斑

r+：噬菌斑形態(tài)為野生型，緩慢溶解產(chǎn)生界限不清的小噬菌斑

h+：能夠溶裂

E.coli

B品系，不能溶解E.coli

B/2品系h－：宿主范圍突變型，既能溶裂E.coli

B品系也能溶裂

E.coli

B/2品系

讓h+r－和h－

r+共感染E.coli

B即h+r－

×

h－

r+

得到

h+r－、

h－

r+、

h－

r－、

h+r+、

h－

r－

（圖8－7）分別統(tǒng)計各種噬菌斑的數(shù)目，由此計算出重組值，去掉%

，作為圖距進(jìn)行作圖。

不同速溶性噬菌體的突變在表型上不同，可分別寫成ra－

、rb－

、rc－

等，用h＋

rx－

×

h－

rx＋

獲得的試驗結(jié)果如下：每一雜交得一連鎖圖

:rarb24.0

12.3

rc

1.6

h

hh三種不同的重組值，表示三個r基因的座位是不同的，所以有4種可能的連鎖圖：rarbrchrcrbrararbh

h

rcrahrcrb我們?nèi)绾芜x出正確的排列？首先只考慮

rb，rc和h

rc-h-rb

h-rc-rb要進(jìn)行rcrb+×rc+rb的雜交，得到的重組值與rb-h間的距離進(jìn)行比

較，若rc-rb＞12.3=rb-h，則h位于中間，即排列順序為rc-h-rb。剩下的是ra在h的哪一邊？這需做廣泛的遺傳學(xué)作用，答案是ra-rc-h-rb和rc-h-rb-ra都正確，因為T2噬菌體的連鎖圖也是環(huán)狀的？8.3.3λ

噬菌體的基因重組與作圖

Kaiser

1955年最早進(jìn)行了λ

噬菌體的重組作圖試驗。他用紫外線照射處理得到5個λ

噬菌體的突變系：

s

系產(chǎn)生小噬菌斑

mi系產(chǎn)生微小噬菌斑

c

系產(chǎn)生完全清亮的噬菌斑

co1

系產(chǎn)生除中央一個環(huán)之外其余部分都清亮的噬菌斑

co2

系產(chǎn)生比co1

更濃密的中央環(huán)噬菌斑。

Kaiser用s

co1

m

i×

＋

＋

＋

雜,

交所得后代有8種類型。病毒是單倍體，與二倍體生物不同，親本組合與重組交換的組合可直接從后代中反映出來。8個類型中數(shù)目最少的兩種類型就是雙交換的結(jié)果，頻率最高的兩種是親本類型，其余的為單交換類型。結(jié)果及分析作圖可歸納于表8－6。從雙交換的類型可知，這3個基因的次序就是s－

co1－mis與co1

的圖距應(yīng)為3.83

cM

；

co1與mi之間則為6.21

cM

；因為有雙交換的存在，s與mi之間的圖距則為8.32＋

2×

0.86＝

10.043個基因的遺傳圖:8.3.4T4

突變型的三點測交與作圖

采用三點測交的方法，在噬菌體中同樣可進(jìn)行基因定位。用T4噬菌體的兩個品系感染E.coli

。

一個品系:m

r

tu

（小噬菌斑、快速溶菌

渾濁溶菌斑）突變型。另一個品系對這3個性狀都是野生型（＋＋＋）的。三點測交結(jié)果見表8－7：根據(jù)上述結(jié)果，可繪出這3個基因的染色體圖：三點測交所得8種噬菌斑都可觀察到，單倍體的病毒、親本型與重組型可直接從后代中表現(xiàn)出。雖然將真核生物中兩點測交和三點測交的基本原理和方法應(yīng)用于噬菌體雜交，但是兩者在雜交機制上是完全不同的：

①噬菌體在雜交中，每個親代對子代所提供的遺傳貢獻(xiàn)取決于感染細(xì)菌時每種親代噬菌體的相對數(shù)量。如基因型A與基因型B的親代比＝10：1，則產(chǎn)生重組子代的數(shù)量A型常多于B型子代數(shù)。

②

噬菌體的基因重組發(fā)生在噬菌體的DNA復(fù)制以后，因此從單個混合感染的細(xì)菌中可以得到親代噬菌體和重組噬菌體；③

噬菌體不同基因型之間可以發(fā)生多次交換④

在噬菌體中基因重組率可以隨著宿主細(xì)胞裂解時間的延長而增加因此噬菌體雜交時，應(yīng)該注意：①

控制每種親代噬菌體基因型的投放量。②

控制允許發(fā)生復(fù)制和重組的時間。只有控制這兩個因素并在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行雜交所,

得重組率才能用于繪制近似的遺傳圖8.4

互補測驗與順反子所謂互補作用是指二個突變型染色體同處在一個細(xì)胞中，由于相對的野生型基因的互相補償而使表型正?；淖饔?。進(jìn)行互補測驗（complementation

tests）必須是二個突變型染色體同處在一個細(xì)胞中（二倍體或部分二倍體合子），而且它們之間不發(fā)生重組或者只發(fā)生忽略不計的極少重組，否則將不能判斷表型正?；侵亟M的結(jié)果還是互補的結(jié)果。為了界定基因的功能單位，必須進(jìn)行互補測驗。1957年Benzer以大腸桿菌T4噬菌體為材料，通過互補實驗，在DNA分子水平上，研究快速溶菌突變型rⅡ的基因精細(xì)結(jié)構(gòu)。Benzer的互補試驗：

①用兩個不同的rⅡ突變型rⅡA和rⅡB同時感染（共感染）E.coli

K12

(λ)，結(jié)果可以互相彌補對方的缺陷，共同在菌體內(nèi)增殖，引起溶菌，釋放原來的兩個突變型。

②用rⅡA中的兩個突變型，共感染或用rⅡB中的兩個突變型共感染E.coli

K12

（λ）菌株，都不能互補，不產(chǎn)生溶菌現(xiàn)象

Benzer將rII

突變型r51、r47和r106分別感染寄主細(xì)菌E.coli

K12(λ)菌株，不能形成噬菌斑，因為它們都不能復(fù)制，沒有噬菌體從被感染的Ｋ菌株釋放出來。而將r51和r106對K菌株混合感染后，無論是順式排列還是反式排列在指示菌E.coliB菌株中都能產(chǎn)生噬菌斑。而將r47和r106混合感染K菌株，只有在順式排列的情況下，在指示菌E.coli

B中才出現(xiàn)噬菌斑，而在其反式排列中不形成噬菌斑

。B菌株

株r106

r51+

+r106

+

r47

+r47

r106+

++r106K菌株+

r51

順反測驗B菌裂解液

裂解液裂解液裂解液

順式排列的效應(yīng)不同于反式排列的效應(yīng)的現(xiàn)象被稱為順反位置效應(yīng)。Benzer通過該實驗首先提出具有順反效應(yīng)的突變型，屬于同一個順反子。在這里r51和r106無論是順式排列還是反式排列在Ｋ菌株內(nèi)都能生存，説明這兩個突變型一定可以在功能上互補，那么這兩個突變位點不在同一個順反子中；而r47和r106只有在順式排列的情況下才能互補，而在反式排列的情況下不能互補，説明這兩個突變位點一定在同一個順反子中?；パa測驗又稱為順反測驗（cis-trans

test），所用的兩個突變?nèi)绻謩e位于兩條染色體上，這種組合方式稱為反式排列，如果兩個突變同時位于一條染色體上，則稱為順式排列。

結(jié)論：當(dāng)兩個突變型的順式排列互補表現(xiàn)為野生型，反式排列不互補表型為突變型，這兩個突變位點（sites）它們應(yīng)屬于同一基因（同一順反子）。當(dāng)兩個突變型順式、反式排列都表現(xiàn)為野生型，即沒有位置效應(yīng)時，它們應(yīng)屬于不同的功能基因，位于不同的座位（非等位）上。彼此不能互補的突變肯定影響相同的功能單位；彼此能夠互補的突變必定影響不同的功能單位。

Benzer將這樣一個不同突變之間沒有互補的功能區(qū)稱為順反子（cistron），即遺傳的功能單位就是一個順反子。A

cistron

is

a

genetic

region

within

which

there

is

normally

nocomplementation

between

mutations.

The

cistron

is

equivalent

to

the

gene.圖8－10

8.4.2

8.4.38.4.4Φ

X174

條件致死突變的互補測驗（P198－199）自學(xué)T4

條件致死突變型的互補測驗

(p199)自學(xué)

基因內(nèi)互補

一般情況下同一順反子內(nèi)兩個突變是不能互補的，但是也有一些例外，這種例外發(fā)生于同一基因內(nèi)兩個不同位點突變致使兩條原來相同的多肽轉(zhuǎn)變成兩條分別在不同位點上發(fā)生變異的多肽鏈，而后將這兩條多肽構(gòu)成雙重雜合子，這兩者配合起來，有可能表現(xiàn)出不同程度酶活性部位的恢復(fù)，這種現(xiàn)象稱為基因內(nèi)互補（intragenic/intracistronic

complementation），又稱等位（基因）互補（

allelies

complementation）

(8－11)編碼多肽的基因

→

多肽體蛋白

稀少情況下，出現(xiàn)基因內(nèi)互補:突變的蛋白質(zhì)的每個單體是沒有活性的，但是，當(dāng)這些單體結(jié)合在一起時，形成有活性的，功能上的多聚體。

在同一基因內(nèi)兩個不同位點的以反式排列所形成的雜合體中可以形成兩種不同的肽鏈，一種在一個位置上有毛病，另一種在另一位置上有毛病。這樣兩種肽鏈聚合成的酶有時便可能部分具有活性或完全具有活性。這表明，一個突變肽鏈的非突變片段的氨基酸順序有可能補償另一個不同的突變肽鏈的突變片段的氨基酸順序?；騼?nèi)的互補與基因間的互補的主要區(qū)別：①

任何兩個不同基因間的突變總是互補的，即基因間互補是普遍存在的，而同一基因內(nèi)不同位點突變絕大多數(shù)是不能互補的，只有少數(shù)例外；②

基因內(nèi)兩個突變能互補的也只能是點突變，無缺失，這種突變的功能效應(yīng)一定是錯義突變，絕不是無義突變或移碼突變；③

基因內(nèi)互補作用的酶活性往往明顯低于正常水平，最多只有野生型酶活性的25%

，同時所形成的蛋白質(zhì)也常有某種異常，例如溫度的穩(wěn)定性或pH依賴性等。8.5

缺失作圖（Deletion

mapping）

缺失作圖就是利用一系列缺失突變型，把所要測定的突變型和這一系列缺失突變型分別進(jìn)行重組測定，凡是能和某一缺失突變型進(jìn)行重組的，它的位置一定不在缺失范圍內(nèi)，凡是不能重組的，它的位置一定在缺失范圍內(nèi)。通過與一系列的缺失突變型進(jìn)行重組的結(jié)果，可以精確確定某待測突變型（點突變）的位置。缺失和基因突變之間一個重要的區(qū)別是缺失不能回復(fù)到野生型。Benzer

發(fā)現(xiàn)rⅡ區(qū)的許多缺失之后，采用了缺失作圖（deletion

mapping）的方法，使T4

phage

rⅡ區(qū)不同突變的定位變得迅速簡便。圖8－12

Benzer的缺失作圖：

利用一組重疊缺失（overlapping

deletions）系來進(jìn)行的：帶有7個大缺失的7個品系（r1272

r1241

rJ3

rPT1

rPB242rA105

R638

）rⅡ

deletion

tester

strains測定：

一個未知位點的點突變

×

（7個重疊缺失系）

若點突變的位點在A3e片段中，則與r1272，r1241和rJ3缺失品系雜交不產(chǎn)生野生型重組體，但和其余缺失突變系雜交時產(chǎn)生野生型重組體，在J3缺失的右端到PT1缺失左端的區(qū)域內(nèi)點突變的位置可以與有關(guān)的小缺失突變系即r221，r184，r250和c33雜交來測定。A3e突變系和r1231雜交應(yīng)當(dāng)不產(chǎn)生野生型重組體，但和其他的幾個小系列產(chǎn)生。圖8－13圖8－13

只需要通過次數(shù)不多的雜交就可以把這一突變定位在A3e片段中，然后再與A3e片段中其點突變系雜交，就可以確定這一突變在A3e中的位置，用這種方法Benzer第一個確定了基因精細(xì)圖。圖8－14

此

外

，

Benzer還記載了各個位點發(fā)生突變的頻率（r+→r，和r→r+），顯然，基因中存在許多自發(fā)突變優(yōu)先發(fā)生的“熱點”（hot

spot），最明顯的熱點的突變數(shù)可達(dá)500個以上。其他許多座位往往只有一個突變。缺失作圖舉例：

1

2

31

0

0

＋2

0

0

03

＋0

0有三個缺失突變，每一個影響一個基因的不同區(qū)段，帶有1和3缺失的突變品系能重組，產(chǎn)生野生型重組體（＋），但1和3缺失的品系和缺失2品系雜交都不能產(chǎn)生野生型重組體（0）解：213

例：請根據(jù)下列實驗結(jié)果劃分出噬菌體T4的rⅡ缺失突變型a、b、c、d、e的缺失段。

a

b

c

d

e1

+

+

-

+

+2

+

+

-

-

-3

-

-

+

-

+4

+

-

+

+

+解：根據(jù)：凡能和某一缺失突變型進(jìn)行重組的，它的位置一定不在缺失的范圍

內(nèi)；凡是不能重組的，它的位置一定在缺失范圍內(nèi)，這一原理。

a與3無重組，説明缺失3包括了a所在的位置；b與3和4都無重組，説明b在缺失3和4的范圍內(nèi)，同時表明，缺失4包括缺失3中a的位置。

c與1無重組，説明其處于缺失1的范圍，但同時又與2無重組，進(jìn)而説明缺失2包括缺失1

的c位點，另有涉及d和e，而d所處的位置是缺失2和3都涉及到的，e位于缺失2中但絕未處在缺失1上。dabc

e14328.6

8.6.1λ

噬菌體的基因組與位點專一性重組λ

噬菌體的基因組8.6.2λ

原噬菌體與合子誘導(dǎo)自學(xué)8.6.38.6.4原噬菌體的整合與切除

位點專一性重組的分子機制8.6.4位點專一性重組的分子機制

在能識別特定的核苷酸