噬菌体分析与基因结构
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C 干建平 黄冈师范学院遗传学
基因概念的发展
• 1955年，Benzer的顺反子学说。基因是一 个作用单位，但基因是可分的 。
• 60年代，Jacod 和 Monod：操纵子模型,基 因在功能上是有差别的。
• 断裂基因，重叠基因，跳跃基因，假基因 等的发现进一步丰富了基因的内容。
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
rII’突变体
混合感染
rII’’突变体
E .coli k()
互补作用 细胞裂解释放 出子代噬菌体
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
无互补作用 细胞不裂解无子 代噬菌体释放
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
Benzer’s map of the rII region generated from crosses of 60 different mutant T4 strains.
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
（2）缺失作图
点突变（point mutation)：核苷酸对发生了改变 缺失突变（deletion mutation):缺失了相邻的许多
核苷酸对。
二
点突变：
者
单个位点；
的
区
可以回复突变，
别
与基因内其它位点突变
重组恢复野生型
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
缺失突变： 多个位点； 不能回复突变；
第一节 噬菌体的遗传重组分析
一、噬菌体的表型与突变型（T2噬菌体） 形态 ：
野生型（r+）：噬菌斑小(约1mm)，边缘模糊 突变型（r）：噬菌斑大(2mm以上)，边缘清晰 宿主范围： 野生型（h+）：侵染 E. Coli B，噬菌斑半透明 突变型（h）：侵染 E. Coli B 和B/2，噬菌斑透明
二、顺反效应与互补
1、反式互补
控制同一性状的两个连锁基因。Arg1、Arg2
Arg1＋ Arg2- × Arg1－ Arg2＋
（突变型）
（突变型）
Arg1＋ Arg2- / Arg1－ Arg2＋ 异核体（野生型）
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
反式（trans)： 两个突变座位分属同源 染色体的两个染色体
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
三、噬菌体T4 rII 突变型作图
Benzer分析了3000多个T4 rII突变型， 都具有相同的表型，这些突变是是属于一 个基因还是多个基因 ？
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
（1）重组作图
• 利用重组法进行重组测验，计算各种突变型的重 组值。
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
Arg1－ ＋
顺式（cis)： 两个突变座位位于 同一条染色体。
Arg1－ Arg2-
＋
Arg2-
野生型
＋
＋
野生型
互补（complementation）：不同对的两个基因在功能 上可以弥补对方的缺陷，这两个突变型称为互补。
反式与顺式的表型效应相同（野生型），表明 这两个基因为非等位基因。
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
结构单位：交换只能发生在基因之间 突变单位：整体突变，成为等位基因 功能单位：产生特定的表型效应
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
基因概念的发展
• 1944年 Avery：遗传物质是DNA。 • 1944年 Beadle：一个基因一个酶学说。
发展一基因一多肽学说 • 1953年 Wateon和Crick：DNA双螺旋模型。 • 基因是具有一定遗传效应的DNA片段。
ad8-
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
两
反式
种
Arg1－ ＋
情
况
＋
Arg2-
比
野生型
较
ad16－
＋
＋
ad2-
？ 突变型
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
顺式
Arg1－ Arg2-
＋
＋
野生型
ad16－ ad8-
＋
＋
野生型
• 应将 ad16和 ad 8看作是一个基因内的两个位点， 基因是一个作用单位，只有保持基因的完整，才 具有正常的功能。
h r+、h +r ：亲本类型 h+ r+、h r ：重组合类型
双重感染：两种噬菌体同时感染某一菌株
h+ r+ h- r+ h+ rh- r-
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
二、噬菌体的基因重组
重组值计算：
重组噬菌斑数
重组频率 =
* 100%
总噬菌斑数
(h+r+ + h-r-)
=
* 100%
(h+r- + h-r+ + h+r+ + h-r)
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
透明，小
半透明，大
h r+
h+ r
↘
↙
E. Coli B
↓释放
ห้องสมุดไป่ตู้
噬菌斑
↓感染 E. coli B ＋ E. Coli B/2
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
出现的4种噬菌斑
噬菌斑类型 推导基因型
透明，小 半透明，大 半透明，小 透明，大
h r+ h+ r h+ r+ hr
不与另一基因组内缺失 区的点突变之间重组
缺失作图原理
• 将待测的突变型与已知的系列缺失突变型 进行杂交，观测重组结果。
1、凡是能和某一缺失突变型进行重 组的，突变位点不在缺失范围内；
2、凡是不能和某一缺失突变型进行 重组的，突变位点位于缺失范围内。
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
待测突变型与已知缺失突变系列（ A –D）杂交
一、 基因的经典概念及发展
1865年 Mendel：遗传因子 1903年 Sutton 和 Boveri：遗传因子位于染色体上 1909年 Johanssen：基因 1910年—40年代, Morgan 建立基因学说。提出了
“三位一体”的基因概念
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
基因的经典概念
1、 染色体是基因的载体 2、基因在染色上呈直线排列 3、 基因的 “三位一体” 概念
待测突变
缺A
失 突
B
变C
系
列D
a
bcd e
杂交结果
r+ r+ no r+ no r+
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
未知突变点所在区域 (c)
Benzer把rII区划分为47个片段
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
优点：较重组作图杂交次数少。 同时，精确度较高。
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第二节 基因精细结构分析
Arg1－ ＋
＋
Arg2-
野生型
Arg1－ Arg2-
＋
＋
野生型
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2、反式不互补
• 曲霉菌多种腺嘌呤营养缺陷型。如ad 16、ad 8
ad 16＋ × ＋ad 8
ad－
ad16－
ad 16＋ / ＋ad 8（异核体）
ad-
缺陷型：99.86％ 不互补 → 等位基因
野生型：0.14％ ？交换 → 非同一位置
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反式
Arg1－ ＋
基因概念的发展
• 1955年，Benzer的顺反子学说。基因是一 个作用单位，但基因是可分的 。
• 60年代，Jacod 和 Monod：操纵子模型,基 因在功能上是有差别的。
• 断裂基因，重叠基因，跳跃基因，假基因 等的发现进一步丰富了基因的内容。
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
rII’突变体
混合感染
rII’’突变体
E .coli k()
互补作用 细胞裂解释放 出子代噬菌体
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
无互补作用 细胞不裂解无子 代噬菌体释放
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
Benzer’s map of the rII region generated from crosses of 60 different mutant T4 strains.
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
（2）缺失作图
点突变（point mutation)：核苷酸对发生了改变 缺失突变（deletion mutation):缺失了相邻的许多
核苷酸对。
二
点突变：
者
单个位点；
的
区
可以回复突变，
别
与基因内其它位点突变
重组恢复野生型
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
缺失突变： 多个位点； 不能回复突变；
第一节 噬菌体的遗传重组分析
一、噬菌体的表型与突变型（T2噬菌体） 形态 ：
野生型（r+）：噬菌斑小(约1mm)，边缘模糊 突变型（r）：噬菌斑大(2mm以上)，边缘清晰 宿主范围： 野生型（h+）：侵染 E. Coli B，噬菌斑半透明 突变型（h）：侵染 E. Coli B 和B/2，噬菌斑透明
二、顺反效应与互补
1、反式互补
控制同一性状的两个连锁基因。Arg1、Arg2
Arg1＋ Arg2- × Arg1－ Arg2＋
（突变型）
（突变型）
Arg1＋ Arg2- / Arg1－ Arg2＋ 异核体（野生型）
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反式（trans)： 两个突变座位分属同源 染色体的两个染色体
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三、噬菌体T4 rII 突变型作图
Benzer分析了3000多个T4 rII突变型， 都具有相同的表型，这些突变是是属于一 个基因还是多个基因 ？
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
（1）重组作图
• 利用重组法进行重组测验，计算各种突变型的重 组值。
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
Arg1－ ＋
顺式（cis)： 两个突变座位位于 同一条染色体。
Arg1－ Arg2-
＋
Arg2-
野生型
＋
＋
野生型
互补（complementation）：不同对的两个基因在功能 上可以弥补对方的缺陷，这两个突变型称为互补。
反式与顺式的表型效应相同（野生型），表明 这两个基因为非等位基因。
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
结构单位：交换只能发生在基因之间 突变单位：整体突变，成为等位基因 功能单位：产生特定的表型效应
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
基因概念的发展
• 1944年 Avery：遗传物质是DNA。 • 1944年 Beadle：一个基因一个酶学说。
发展一基因一多肽学说 • 1953年 Wateon和Crick：DNA双螺旋模型。 • 基因是具有一定遗传效应的DNA片段。
ad8-
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
两
反式
种
Arg1－ ＋
情
况
＋
Arg2-
比
野生型
较
ad16－
＋
＋
ad2-
？ 突变型
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
顺式
Arg1－ Arg2-
＋
＋
野生型
ad16－ ad8-
＋
＋
野生型
• 应将 ad16和 ad 8看作是一个基因内的两个位点， 基因是一个作用单位，只有保持基因的完整，才 具有正常的功能。
h r+、h +r ：亲本类型 h+ r+、h r ：重组合类型
双重感染：两种噬菌体同时感染某一菌株
h+ r+ h- r+ h+ rh- r-
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
二、噬菌体的基因重组
重组值计算：
重组噬菌斑数
重组频率 =
* 100%
总噬菌斑数
(h+r+ + h-r-)
=
* 100%
(h+r- + h-r+ + h+r+ + h-r)
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
透明，小
半透明，大
h r+
h+ r
↘
↙
E. Coli B
↓释放
ห้องสมุดไป่ตู้
噬菌斑
↓感染 E. coli B ＋ E. Coli B/2
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
出现的4种噬菌斑
噬菌斑类型 推导基因型
透明，小 半透明，大 半透明，小 透明，大
h r+ h+ r h+ r+ hr
不与另一基因组内缺失 区的点突变之间重组
缺失作图原理
• 将待测的突变型与已知的系列缺失突变型 进行杂交，观测重组结果。
1、凡是能和某一缺失突变型进行重 组的，突变位点不在缺失范围内；
2、凡是不能和某一缺失突变型进行 重组的，突变位点位于缺失范围内。
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
待测突变型与已知缺失突变系列（ A –D）杂交
一、 基因的经典概念及发展
1865年 Mendel：遗传因子 1903年 Sutton 和 Boveri：遗传因子位于染色体上 1909年 Johanssen：基因 1910年—40年代, Morgan 建立基因学说。提出了
“三位一体”的基因概念
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
基因的经典概念
1、 染色体是基因的载体 2、基因在染色上呈直线排列 3、 基因的 “三位一体” 概念
待测突变
缺A
失 突
B
变C
系
列D
a
bcd e
杂交结果
r+ r+ no r+ no r+
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
未知突变点所在区域 (c)
Benzer把rII区划分为47个片段
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
优点：较重组作图杂交次数少。 同时，精确度较高。
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
第二节 基因精细结构分析
Arg1－ ＋
＋
Arg2-
野生型
Arg1－ Arg2-
＋
＋
野生型
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
2、反式不互补
• 曲霉菌多种腺嘌呤营养缺陷型。如ad 16、ad 8
ad 16＋ × ＋ad 8
ad－
ad16－
ad 16＋ / ＋ad 8（异核体）
ad-
缺陷型：99.86％ 不互补 → 等位基因
野生型：0.14％ ？交换 → 非同一位置
C 干建平 黄冈师范学院遗传学
反式
Arg1－ ＋