第三节噬菌体的遗传分析

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1、 普遍性转导
当转导颗粒将内含物注入受体细胞后， 受体细胞就变成了部分二倍体。导入的基 因通过重组，再整合到受体细胞的染色体 上。
由于这一类噬菌体能够转移细菌染色体 的任何部位，因而被称为普遍性转导。
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1、 普遍性转导
• 两个基因被包装在一个转导颗粒中转导， 称为共转导（cotransduction）。
• 转导分为两种：普遍性转导和特异性转导。
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1、 普遍性转导
• E．Coli可以通过细胞与细胞的接合而交换 遗传物质，那么，鼠伤寒沙门氏菌是否也 有同样的现象存在呢？ 用沙门氏菌的两个突变株杂交，一个是 phe—try—tyr—,另一个是met—his—。两菌 株分别培养时，没有发现野生菌落。将两 菌株在基本培养基上混合培养时，大约10— 5个细胞可以得到一个原养型菌落。这似乎 与E.coli的重组没有什么不同。
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二、噬菌体的基因重组
• 根据表7-6中的结果，可得四种可能的连 锁图（见图7-23）
• 要确定到底是那一种，还缺条件。若知道 r的b和排列rc顺之序间。的距离，就可以推知rb、rc和h
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二、噬菌体的基因重组
• 为此，需作rb+rc × rb rc+ 。结果rb与 rc之间的距离大于rb与h之间的距离，可 知h应位于rb与rc之间，即rbhrc。
T偶列噬菌体感染细菌时，尾丝附着在 E.coli表面时，通过尾鞘的收缩将DNA经中空 的尾部注入宿主细胞。DNA进入宿主细胞以后， 随即破坏宿主的遗传物质，并借助宿主细胞的 代谢系统，转而合成大量的噬菌体DNA 和蛋白 质，组装成许多许多新的小噬菌体。最后使宿 主细胞裂解（lysis），一下子释放出数百个 子代噬菌体，
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二、噬菌体的基因重组
• 两个基因型不同的噬菌体同时感染一个宿 主细胞，叫做混合感染（mixed infection） 或双重感染（double infection）。
• 共同生存在同一个宿主细胞中的两个噬菌 体的DNA也可以发生交换，产生基因重组。
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二、噬菌体的基因重组
• 比如，一个噬菌体的基因型是a＋b-，另一个噬 菌体的基因型是a-b＋，同时感染同一个宿主细 胞，宿主细胞裂解以后，可能释放出基因型为 a＋b＋和a-b-的重组体来。
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二、噬菌体的基因重组
• h－和h＋均能感染B株。用基因型为r＋ h－ 和r－ h＋的两种T2 噬菌体同时感染E.coli B株。这种现象称为双重感染（double infection）。 将双重感染后释放出来的子代噬菌体 接种在同时长有B株和B/2株的培养皿内， 记录噬菌斑的数目和形态。
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1 λ噬菌体
• λ噬菌体侵入细菌后，细菌并不裂解，λ噬 菌体的DNA附着于E.coli染色体的gal和bio 位点之间的att位点上（attachment site）， 并通过交换而整合到细菌染色体上。整合 以后，就能阻止其它λ噬菌体的超数感染 （superinfection）。整合在寄主染色体中 的噬菌体称为原噬菌体（prophage）。
以后发现这种过滤因子就是噬菌体 P这2一2 。实P验22虽是然一没种有沙证门明氏沙菌门的氏噬菌菌中体有。接 合现象存在，但是却发现了噬菌体介导 的基因转移过程——转导。
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1、 普遍性转导
•P22感染细菌细胞时，细菌染色体断裂成许多 小片段。在形成子代噬菌体颗粒时，偶尔会产 生错误，把细菌染色体的片段组合到头部。因 为决定噬菌体感染能力的是外壳蛋白，并不是 外壳所包裹的遗传物质。所以，这种假噬菌体 照样可以吸附到细菌上，并注入其内含物（遗 传物质）。这种内含物并不是噬菌体的遗传物 质，而是细菌DNA的一部分，当然对受体细菌 是无害的。这种假噬菌体称为转导颗粒 （transducing particle）。
研究最深入的噬菌体突变体是T2 噬菌体的r－
（rapid lysis速溶性）突变体。一个正常的T2 噬菌体产生的噬菌斑小而边缘模糊，记为r＋，
突变体r－产生的噬菌斑大而边缘清晰。
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二、噬菌体的基因重组
• 正常的T2 噬菌体能感染E.coli B株。 突变型E.coli B株能抗T2的感染，记为 B/2株，T2 噬菌体的突变型h－又能克 服B/2株的抗性，既能侵染B株又能侵 染B/2株，形成透明的噬菌斑。正常T2 噬菌体记为h＋，只能侵染B株，形成 半透明的噬菌斑。
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（一）烈性噬菌体（virulent phage）
遗传学上应用最广泛的烈性噬菌体 是大肠杆菌（E.coli）的T偶列噬菌体。 它们的结构大同小异，外貌一般呈蝌蚪 状。T偶列和T奇列有些不同，以T2的结 构最为典型 。
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（一）烈性噬菌体（virulent phage）
• P1 噬菌体感染E.coli以后，不整合到细菌 DNA上，而是独立存在于寄主细胞内。P1 DNA可以复制但不裂解宿主细胞，也不影 响宿主细胞的正常代谢，但P1 的复制可以 使宿主的子细胞中也会有P1 DNA，而且可 以多于一个拷贝。
• 受P1 噬菌体感染的细菌也可以因诱导而进 入裂解周期。
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第 二节噬菌体的遗传分析
一、噬菌体的结构 二、T2 噬菌体的基因重组与作图 三、转导
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一、噬菌体的结构
• 噬菌体(bacteriaphage or phage)是病 毒的一类，结构很简单，由一个蛋白质 外壳包裹着一些核酸组成的。
• 噬菌体分烈性噬菌体和温和性噬菌体。
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• 若两个基因共转导的频率越高，说明这两 个基因在染色体上的距离愈近，连锁关系 越密切，反之亦然。因此，利用普遍性转 导可以测定细菌基因间的连锁关系。
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2、特异性转导
• 特异性转导：噬菌体只转移细菌染色体 的特定部分。源自2020/2/2927
• 至于ra位于h的哪一边，是靠近rc还是靠 近rb？因为T2 DNA是环状的，所以两种答 案都是正确的。
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三、转导（Transduction）
• 以噬菌体为媒介，将细菌的小片段染色体 或基因从一个细菌细胞转移到另一个细菌 细胞的过程叫做转导。
• 转导是细菌遗传物质传递和交换的又一重 要方式，它与转化、转导、接合的主要不 同之处在于是以噬菌体为媒介的。
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1 λ噬菌体
• 原噬菌体通过诱导（induction）可转变为 烈性噬菌体，进入裂解周期。
• 诱导可以通过不同的方式进行，如UV照射、 温度改变、与非溶原性细菌的接合等。
• 诱导使阻遏物失活，使噬菌体的其他基因 得以表达，促使噬菌体繁殖并进入裂解周 期。
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2 P1 噬菌体
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二、噬菌体的基因重组
• 重组值＝ （重组型噬菌斑数/总噬菌斑数） ×100% ＝ （h+r+ + h－r－）/ ( h+r+ + h－r－ + h+r
－
+ h－r+)×100％ 不同速溶菌突变型的表现型不完全相同，分 别 结记 果为 见教ra、材r表b、7-rc6。。用r－xh+ × r+h－获得的试验
这样的噬菌体称为烈性噬菌体（virulent Phage）。
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（二）温和噬菌体 （temperate phage）
• 温和性噬菌体具有溶原性（lisogeny）的 生活周期。这类噬菌体侵入细菌以后，细 菌细胞并不马上裂解。
• 温和性噬菌体有两种类型： 1 λ噬菌体 2 P1 噬菌体
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1、 普遍性转导
然而将两菌株放入U型管的两臂，中 间用滤板隔开，以防止细胞接触，但可以 允许比细胞小的生物大分子通过，也获得 了野生型细胞。这说明沙门氏菌的基因重 组不是通过细胞接合，而是通过过滤因子 （filterable agent）而发生的。
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1、 普遍性转导
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1 λ噬菌体
• 超数感染：一个细菌受一个以上同种噬菌 体感染的现象。
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1 λ噬菌体
• λ噬菌体的DNA被整合以后，既不大量复制， 亦不大量转录和翻译。往往只有一两个基 因表达，表达产物作为阻遏物关闭其他基 因的表达。 被溶原性噬菌体感染了的细菌称为溶原性 细菌（lysogenic bacterium）。 当溶原性细菌分裂成两个子细胞时，λ噬菌 体DNA随细菌染色体的复制而复制，每个 细胞中有一个拷贝。