遺傳學第五章病毒與原核生物的遺傳學分析

第五章病毒與原核生物的遺傳學分析當前1頁，總共129頁。當前2頁，總共129頁。優(yōu)點：生活周期短單倍體，無顯隱性關系研究方法簡單靈敏度高當前3頁，總共129頁。第一節(jié)細菌和病毒研究的遺傳學意義當前4頁，總共129頁。當前5頁，總共129頁。當前6頁，總共129頁。當前7頁，總共129頁。當前8頁，總共129頁。當前9頁，總共129頁。當前10頁，總共129頁。當前11頁，總共129頁。當前12頁，總共129頁。第二節(jié)

噬菌體（病毒）的遺傳學分析當前13頁，總共129頁。當前14頁，總共129頁。當前15頁，總共129頁。當前16頁，總共129頁。當前17頁，總共129頁。當前18頁，總共129頁。當前19頁，總共129頁。當前20頁，總共129頁。當前21頁，總共129頁。當前22頁，總共129頁。當前23頁，總共129頁。當前24頁，總共129頁。當前25頁，總共129頁。當前26頁，總共129頁。當前27頁，總共129頁。當前28頁，總共129頁。二、噬菌體雜交與基因定位噬菌體的雜交方法：混合感染（復感染、雙重感染）重組合重組頻率=x100%

重組合+親組合例：

1955年Kaiser的λ噬菌體實驗

+++xsmico1雜交

s：小噬菌斑，mi：微小噬菌斑，co1：中央渾濁小點的噬菌斑。當前29頁，總共129頁。

類型數(shù)目合計百分比s-co1co1-mis-mi+++sco1mi975724189990.8s+++co1mi3032622.9√√sco1+++mi61511125.3√

√s+mi+co1+513180.86

√

√

合計20913.766.168.2當前30頁，總共129頁。作圖：

3.766.16sco1mi8.2+2x0.86=9.92當前31頁，總共129頁。第三節(jié)細菌的遺傳分析當前32頁，總共129頁。當前33頁，總共129頁。1928年Griffith的實驗當前34頁，總共129頁。1928年Griffith發(fā)現(xiàn)肺炎雙球菌的轉化現(xiàn)象。1944年Avery證實轉化因子是DNA。轉化（transformation)：外源DNA通過細胞吸收過程進入細胞，并使其發(fā)生遺傳改變的過程。當前35頁，總共129頁。感受態(tài)（competence)：細胞具有吸收外源DNA能力的生理狀態(tài)。

有些細菌在生長過程中會自發(fā)地產生感受態(tài)，如肺炎雙球菌，枯草桿菌等；有些細菌不會自發(fā)地產生感受態(tài)，必需經特殊處理才可產生感受態(tài)，如大腸桿菌。當前36頁，總共129頁。當前37頁，總共129頁。當前38頁，總共129頁。當前39頁，總共129頁。當前40頁，總共129頁。當前41頁，總共129頁。遺傳轉化的機理當前42頁，總共129頁。

利用轉化進行基因定位遺傳轉化的轉化因子一般在10000~20000bp之間，因此當兩個基因連鎖（注意：這里的連鎖與真核生物的連鎖不完全一樣）,他們被同時轉化（共轉化）的頻率要遠高于不連鎖的基因利用共轉化的特點，可以對連鎖的基因進行基因定位。例：Nester利用枯草桿菌trp2+his2+tyr1+DNA為供體，對trp2-his2-tyr1-進行轉化。當前43頁，總共129頁。利用轉化進行基因定位實驗（例子）：

Nester利用枯草桿菌trp2+his2+tyr1+DNA為供體，對trp2-his2-tyr1-進行轉化當前44頁，總共129頁。當前45頁，總共129頁。當前46頁，總共129頁。當前47頁，總共129頁。當前48頁，總共129頁。當前49頁，總共129頁。當前50頁，總共129頁。當前51頁，總共129頁。當前52頁，總共129頁。當前53頁，總共129頁。當前54頁，總共129頁。當前55頁，總共129頁。當前56頁，總共129頁。當前57頁，總共129頁。當前58頁，總共129頁。Hfr菌株當F因子重組在宿主細胞染色體上時，F(xiàn)因子仍然可以發(fā)生轉移，此時的轉移可推動宿主基因的轉移，因此這種菌株稱為高頻重組菌株（highfrequenceofrecombination,Hfr)F因子推動染色體的轉移是以F因子的一端開始，沿F因子所處位置的相反方向進行轉移，F(xiàn)因子最后才轉移。所以染色體在F因子的推動下發(fā)生的轉移具有一定的方向和順序。當前59頁，總共129頁。當前60頁，總共129頁。當前61頁，總共129頁。當前62頁，總共129頁。1954年利用Hfr菌株的染色體轉移特征（方向性和順序性），進行了E.coli染色體的基因定位。

Hfr:thr+leu+AzsT1slac+gal+strs（供體）F-:thr-leu-AzrT1rlac-gal-strr（受體）讓兩種細胞混合，37℃水浴一定時間后取樣，組織搗碎機中斷雜交，而后涂布在含Str的基本培養(yǎng)基上，考察供體基因在受體細胞出現(xiàn)的時間及順序（基因轉移的時間及順序）。當前63頁，總共129頁。當前64頁，總共129頁。當前65頁，總共129頁。當前66頁，總共129頁。當前67頁，總共129頁。當前68頁，總共129頁。當前69頁，總共129頁。E.coli的染色體圖E.coli的基因定位主要以中斷雜交的方法進行的，所以E.coli的染色體圖是以分鐘作單位的。當前70頁，總共129頁。當前71頁，總共129頁。當前72頁，總共129頁。非中斷雜交與基因定位（重組作圖）利用F因子可以推動染色體到受體細胞中的特點，將要考察的基因全部轉移到受體細胞中，然后考察各種基因型出現(xiàn)的頻率，根據(jù)重組值計算公式計算重組值，進行作圖。為保證要考察的基因全部轉移到受體細胞中，選擇性標記必需處于轉移的末斷。細菌基因重組的特征：與真核生物相比，原核生物的基因重組有兩個特征，一是必需發(fā)生偶數(shù)次交換，細菌細胞才可存活；二是由于染色體不完整或選擇培養(yǎng)的關系，野生的重組子才可存活，所以相反的重組子不出現(xiàn)。當前73頁，總共129頁。當前74頁，總共129頁。當前75頁，總共129頁。F’因子與性導附加體：具能游離于染色體外而獨立存在，又可重組于染色體上的遺傳因子稱為附加體。F因子是一種附加體。當F因子從染色體上切離時，可能發(fā)生不準確切離而帶有宿主的部分基因，這種游離的F因子稱為F’因子。F’因子的轉移可以導致F’因子上宿主基因的轉移。當前76頁，總共129頁。當前77頁，總共129頁。當前78頁，總共129頁。當前79頁，總共129頁。當前80頁，總共129頁。當前81頁，總共129頁。當前82頁，總共129頁。當前83頁，總共129頁。當前84頁，總共129頁。１９５２年，Lederberg&Zinder在進行Ｕ型管實驗時發(fā)現(xiàn)。轉導（transduction):利用噬菌體（病毒）為媒介，將一個細胞（供體）的遺傳物質轉移到另一個細胞（受體）中去的過程。當前85頁，總共129頁。當前86頁，總共129頁。當前87頁，總共129頁。當前88頁，總共129頁。當前89頁，總共129頁。一般性（普遍性）轉導指供體細胞所有基因具有同等機會被進行轉導的過程。通常能夠進行普遍性轉導的噬菌體是烈性噬菌體，他們感染細菌細胞后，在細胞內復制，最后導致細胞裂解。在裂解過程中，供體細胞ＤＮＡ降解。噬菌體包裝時可能以很低的頻率發(fā)生錯誤而將供體細胞ＤＮＡ誤為噬菌體自身ＤＮＡ進行包裝。當這個噬菌體感染另一個細胞（受體），從而將供體ＤＮＡ轉移到受體細胞中，完成轉導過程。當前90頁，總共129頁。利用轉導現(xiàn)象可以進行基因定位:噬菌體包裝供體ＤＮＡ時，要求ＤＮＡ片段的大小必須與噬菌體ＤＮＡ大小相當，才可進行包裝。因此當兩個基因連鎖時，這兩個基因被同時轉導（共轉導、并發(fā)轉導）的可能性比不連鎖基因大得多。因此利用共轉導頻率的大小可以進行基因定位。

x=(1-d/L)3

或d=L(1-3√x

)

x:兩基因的共轉導頻率；d:兩基因間的物理距離，單位與Ｌ相同。

L:轉導ＤＮＡ的平均長度，即轉導噬菌體ＤＮＡ大小。當前91頁，總共129頁。例：轉導噬菌體P1,基因組大小為８０kb。供體：E.colisupC+trpA+pyrF+受體：E.colisupC-trpA-pyrF-以supC為選擇性標記結果：1.supC+trpA+pyrF+

３６

2.supC+trpA+pyrF-

１１４

3.supC+trpA-pyrF+

０

4.supC+trpA-pyrF-453順序：根據(jù)3知３基因的順序為supC

trpA

pyrF當前92頁，總共129頁。距離：supC－trpA共轉導類型是１和２，頻率是０.２５，距離為２９.6kb。

supC－pyrF共轉導類型是１和3，頻率是０.０６，距離為４８.7kb。根據(jù)E.coli染色體全長３.０x１０６bp推算，每分鐘ＤＮＡ長度約３０kb。因此上述距離分別為１分鐘和１.6分鐘。

supC1.0trpA0.6pyrF當前93頁，總共129頁。當前94頁，總共129頁。當前95頁，總共129頁。當前96頁，總共129頁。當前97頁，總共129頁。當前98頁，總共129頁。局限性（特異性、特殊性）轉導

指轉導噬菌體幾乎只轉導特定的少數(shù)幾個基因的現(xiàn)象。局限性轉導一般由溫和噬菌體介導。如λ噬菌體只轉導gal基因及bio基因。局限性轉導的頻率較高，可達１０-３，而普遍性轉導的頻率一般為１０-5～10-7當前99頁，總共129頁。當前100頁，總共129頁。當前101頁，總共129頁。當前102頁，總共129頁。第一節(jié)基因的概念一基因的概念及其發(fā)展

（一）遺傳因子由1866年孟德爾提出

(二）染色體是基因載體由1910年Morgan證實

1926Morgan發(fā)表《基因論》

一個基因一個酶1941Beadle,Tatum提出（三）DNA是遺傳物質

1944年,Avery證明遺傳學GENETICS當前103頁，總共129頁。第一節(jié)基因的概念一基因的概念及其發(fā)展

（一）遺傳因子由1866年孟德爾提出

(二）染色體是基因載體由1910年Morgan證實

1926Morgan發(fā)表《基因論》

一個基因一個酶1941Beadle,Tatum提出（三）DNA是遺傳物質

1944年,Avery證明遺傳學GENETICS當前104頁，總共129頁。（四）基因是一段有功能的DNA序列

DNA雙螺旋模型1953年Watson和Crick提出遺傳中心法則1957年Crick提出順反互補試驗1957年Benzer提出：順反子三聯(lián)遺傳密碼的破譯Nirenberg等1961-67年：70年代：可移動基因的證實、隔裂基因和重疊基因的發(fā)現(xiàn)等。近代基因的概念：基因是一段有功能的DNA序列，是一個遺傳功能單位，其內部存在有許多的重組子和突變子。突變子：指改變后可以產生突變型表型的最小單位。

重組子：不能由重組分開的基本單位。（五）操縱子模型：1961年FJacob和Monod提出,這一學說闡明了基因調控在乳糖利用中所起的作用。遺傳學GENETICS當前105頁，總共129頁。(六)跳躍基因和斷裂基因的發(fā)現(xiàn)基因組：對于一個二倍體高等生物而言，能維持配子或配子體正常功能的最低數(shù)目的一套染色體就稱為一個基因組。

B.McClintock最早提出可跳動基因的觀點.轉座子:可以從一條染色體跳到另一條染色體上的DNA片段.

斷裂基因:基因中DNA序列不連續(xù),其中被一些不編碼序列所隔開.遺傳學GENETICS當前106頁，總共129頁。二基因的類別用其相互關系

（一）結構基因：指為蛋白質氨基酸編碼的基因。

（二）rRNA基因和tRNA基因：只轉錄、不翻譯的基因。

（三）啟動子和操縱子基因：不轉錄、不翻譯，與相關物結合，對轉錄起調控作用的基因。三基因和ＤＮＡ

DNA(1)

染色體蛋白質(1.5-2.5)組蛋白(1)RNA(0.05)非組蛋白(0.5-1.5)基因大?。?00-6000bp;遺傳學GENETICS當前107頁，總共129頁。遺傳學GENETICS當前108頁，總共129頁。第二節(jié)重組測驗一擬等位基因擬等位基因：例如：果蠅眼色：紅色：+

杏紅色：Wa

白色：W

其它色

P

杏紅眼♀X

白眼♂

Wa/Wa

W/Y

F1

杏紅眼

F2

杏紅眼白眼紅眼

1/1000可能原因：A：基因突變

B：基因內重組因為基因自然突變率很低（10-6）因此，基因突變被排除遺傳學GENETICS當前109頁，總共129頁。

P杏紅眼♀X白眼♂

Wa+

+WWa+Y↓F1

杏紅♂X杏紅眼♀

Wa+

Wa+

Y+W↓?F2

杏紅眼杏紅杏紅白眼

紅眼

Wa+

Wa+

Wa+

W

+Wa++WYY

基因內重組

++

WaW

配子++

++

WaW

WaW

Wa+

或

Y或Wa+Y比較：F1

杏紅♀基因型紅眼♀基因型

Wa+

反式WaW

順式

+W+

+→遺傳學GENETICS當前110頁，總共129頁。由于排列方式不同而表型不同的現(xiàn)象稱為順反位置效應.擬等位基因:將緊密連鎖基因的功能性等位基因,但不是結構性的等位基因稱為擬等位基因.遺傳學GENETICS當前111頁，總共129頁。二噬菌體突變型１噬菌體形態(tài)變型2

宿主范圍突變型:3

條件致死突變型：表4-1野生型與幾種突變型的區(qū)別類型不同大腸桿菌平板上噬菌斑表型BK()S野生型小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑

rI大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑

rII大噬菌斑無噬菌斑（致死）小噬菌斑rIII大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑遺傳學GENETICS當前112頁，總共129頁。

1噬菌體雜交實驗

r47r+Xr+r104

B10-610-2

BK()親組合：r47r+、r+r10，r+r+

重組合：r+r+、r47r104，共525共370

2重組值的計算

重組值＝重組噬菌斑數(shù)X100％總噬菌斑數(shù)三Benzer的重組測驗＝0.0141％＝在K()上生長的噬菌斑數(shù)X2X100％在B上生長的噬菌斑數(shù)＝370X102X2X100％

525X106遺傳學GENETICS當前113頁，總共129頁。遺傳學GENETICS當前114頁，總共129頁。遺傳學GENETICS當前115頁，總共129頁。第三節(jié)互補試驗rIIA+BXrIIAB+

一互補試驗的概念和原理

1互補試驗的概念:

rIIA+BrIIAB+

EcoliK()EcoliK()rIIA+BrIIAB+遺傳學GENETICS當前116頁，總共129頁。

2互補試驗的原理

表型有無功能互補結論反式:A+BAB+反式:

A+BAB+

3互補試驗方法——斑點測試法4互補試驗的意義突變型－屬同一順反子野生型＋屬不同順反子遺傳學GENETICS當前117頁，總共129頁。遺傳學GENETICS當前118頁，總共129頁。二順反子（基因）2順反試驗：指將兩個擬突變分別處于順式和反式，根據(jù)其表型