大三遗传学第八章 病毒的遗传分析

a-b- a+b+ 重组合
8.3.1 Benzer的重组测验与基因的精细结构分析
1）噬菌体杂交实验
r47r+ × r+r104
B
B 亲组合：r47r+、r+r104 重组合：r+r+、r47r104 K（ ）
r +r +
2） 重组值的计算
重组噬菌斑数 重组率 100% 噬菌斑总数 2 r rⅡ+噬菌斑数 噬菌斑数 100% 噬菌斑总数 2 大肠杆菌K（）菌株上噬菌斑数 100% 大肠杆菌B菌株上噬菌斑总数
进受体细胞后, λ噬菌体立即从供体染色体上脱
落下来自主繁殖,最终使受体细胞裂解,释放出游 d+ c+ λ 离的噬菌体。
b+ a+ 原点
8.6.3 原噬菌体的整合与切除 ⑴ 原噬菌体的整合与正常切除
⑵ 原噬菌体的异常切除
整合态
⑶ 温和性噬菌体的互补试验与作图
某些d gal品系与图谱左臂顺反子中典型sus突变之间重组
杂交组合 h+ r h+ra-×h-ra+ h+rb-×h-rb+ h+rc-×h-rc+
-
噬菌斑基因型的% h-r + 42.0 56.0 59.0 h+ r + 12.0 5.9 0.7 h-r
-
重组值
34.0 32.0 39.0
12.0 6.0 0.9
24% 12.3% 1.6%
则：ra、rb、 rc与 h之间的顺序：
ra 24 h rb 12.3 h rc 1.6 h
4个基因可能的排列： ra ra ra ra rb rb rc rc h h h h rc rc rb rb
再做杂交:
rcrb+ × rc+rb
结果表明: rc——rb的重组值＞rb——h 所以，h应位于rb 及rc之间，
即：rc——h——rb。
8.4.3 T4条件致死突变型的互补试验
8-11
8.4.4 基因内互补
实质：同一基因内两个不同位点的突变使原来
相同的多肽链转变成两条分别在不同位点发生 编译的多肽链，而后将这两条多肽构成双重杂 合子，表现出不同程度的的酶活性的恢复。 P200（图8-12）
8.5 噬菌体T4rⅡ 的缺失突变与作图
① 噬菌斑形态突变型
野生型r+：小而边缘模糊的噬菌斑。
原因：有两个以上的噬菌体侵染一个细菌时，
出现溶菌阻碍现象，混有裂解和未裂解的细胞。
突变型r：大而边缘清晰的噬菌斑。 原因：无溶菌阻碍现象。
鉴别：噬菌斑大小。
② 寄主范围突变型 表8-4 T4野生型和突变型的区别
类 型
不同大肠杆菌菌斑平板上表型
E.coli B E.coli K() 小噬菌斑 S 小噬菌斑
SUS噬菌体
根据在带有专一性抑制基因的宿主中的非致死性： Ⅰ 琥珀突变（amb): UAG；Ⅱ 赭石突变(och):UAA Ⅲ 乳白突变(op): UGA 表8-2 不同宿主菌中sus突变噬菌体的表型
噬菌体基因型 野生型 sus amber su+ -
宿主菌基因型 su+amb su+och su+op
② P1噬菌体
P1噬菌体并不整 合到细菌的染色
体上，而是独立
地存在于细菌细 胞质内。
8.2.2 噬菌体的突变型
（1）条件致死突变型 ① 温度敏感突变型:实质是氨基酸的替换，蛋 白质失去活性。 ② 抑制因子敏感突变（sus）：实质是原来正常 的密码子变成了终止密码子，因而翻译提前终止， 不能形成完整肽链而产生有活性的蛋白质。 宿主 su-：不产生子代(限制条件） su+：产生子代（许可条件）
7）互补测验结论
如果两个隐性突变发生在同一个基因内的 两个不同位点上，在反式状态下不能互补，顺 式状态下表现互补。 若两个突变分别发生在两个相邻的基因内，
在反式状态下表现为互补，顺式状态下也表现
为互补。
8.4.2 X174条件致死突变型的互补测验 1）互补测验原理
在限制条件下，能长出噬菌斑：
说明：两个突变型能发生功能互补，是两
3467
3729
520
474 853 965 162 172
∨
∨ ∨ ∨
∨
∨
合计
10342 12.9 20.8 27.1
m 12.9
r
20.8
tu
8.4 噬菌体突变型的互补测验
8.4.1 互补测验与顺反子 １）互补测验：根据基因的功能确定两个基因是 否等位的测验方法． ２）互补作用：两个突变型细胞的两条同源染色 体同处在一个杂合子时，野生型基因补偿突变基 因的缺陷而使表型恢复正常。否则，两种突变型 一定具有相同的功能损伤。
co1 + + mi + mi co1 +
双交换型 s + 合计
s 3.83 co1 6.21 8.32+2×0.86=10.04
mi
8.3.4 T4噬菌体的突变型的三点测交作图
类型 数目 重组率
亲本类型 单Leabharlann Baidu换 Ⅰ
单交换 Ⅱ 双交换型
m r tu + + + m + + + r tu
m r + + + tu m + tu + r +
菌体，即在限制条件下突变型能否生长。
T4噬菌体的rⅡ区3000多个突变可分为rⅡA和
rⅡB两个互补群。
1
y
2
+ 3 +
+ 4
6） 顺反子、突变子、重组子 1 顺反子（cistron）：不同的突变型之间没 有互补的功能区，即一个功能水平上的基因。 2 突变子（recon) :顺反子内部能发生突变的 最小单位． 3 重组子（muton ）：顺反子内部出现重组的 最小区间．
8.5.1 缺失作图原理 ⑴ 缺失突变的特点 ① 多碱基对的缺失； ② 具不可逆性； ③ 有部分相同缺失的突变型间不能通过重组 恢复野生型表型。
⑵ 缺失作图的原理 凡是能重组且产生野生型的，点突变一定 不在缺失区内； 凡是不能重组且不产生野生型的，点突变 一定在缺失区内。
8.5.2 缺失作图的方法 ⑴ 将待测点突变（X）型先与几个最大的缺失
野生型 小噬菌斑
rI
rⅡ rⅢ
大噬菌斑
大噬菌斑
大噬菌斑
大噬菌斑 无噬菌斑（致死） 小噬菌斑 小噬菌斑 大噬菌斑 大噬菌斑
8.3 噬菌体突变型的重组测验
混合感染：两个基因型不同的细胞同时感染一个
宿主细胞，也叫双重感染。共同生存在同一个宿
主细胞中的两个噬菌体DNA可以发生交换，产生基 因重组。 a+b-×a-b+ ↓ a+b- a-b+ 亲组合
8 病毒的遗传分析
主要内容: 1 噬菌体的突变型及基因重组的特点； * 2 噬菌体的重组测验与互补测验；
* 3 噬菌体T4rⅡ的缺失作图；
4 噬菌体基因组与位点专一性重组； 5 噬菌体的线状染色体与环状连锁图。
8.1 病毒的形态结构与基因组
8.1.1 病毒的形态结构 病毒:一种不具备细胞结构的生物体，只有寄 生在宿主细胞中才能生存。其基本结构包含核 酸和外壳蛋白。有些病毒的外壳外还有一层脂 质或脂蛋白组成的包膜，有的包膜表面还有蛋 白质或糖蛋白突出的结构刺突。
复制所需基因：O、P
裂解、释放所需基因：S、R基因 附着区：att 专一性重组：int、xis
噬菌斑形 成非必需 基因
溶源化所需：CI、CII、CIII
重组必需：exo、rex
8.6.2 λ原噬菌体与合子诱导
合子诱导： Hfr(λ)× F-的杂交中，供体菌带有 λ噬菌体,受体菌对λ噬菌体敏感,染色体从供体 向受体转移时,当带有λ噬菌体的染色体部位转移
2的细胞表面能阻止T2噬菌体对它的吸附。 h+同时感染品系1和品系2，产生半
透明的噬菌斑。
（2）T2噬菌体的杂交
h+ r－ × h－ r+ 基因型 h-r+ 亲组合 E. coli 1 h+r- 亲组合 h-r- 重组合 h+r+ 重组合 表现型 透明,小 半透明,大 透明,大 半透明,小
E.coli 1 和 2
(3)重组值的计算
重组噬菌斑数 重组值 噬菌斑总数 （h r ) ( h r ) 100% 噬菌斑总数
要测定不同速溶突变体ra-、rb-、rc-之
间的距离，可以分别进行h+ra-×h-ra+、
h+rb-×h-rb+、h+rc-×h-rc+重组实验。
h+rx-×h-rx+ 噬菌斑数目及重组值
3) 反式构型：两个突变分别位于两条同源染色
体上的基因组合。 4) 顺式构型：两个突变位于同一染色体上的基
因组合。
－ ＋ － ＋
－ ＋ ＋ －
顺式
反式
5) 互补测验与重组测验的区别： 重组测验中检测的是重组类型的产生，以遗传 图距的方式确定基因的空间关系；
互补测验中检测的是具有亲代基因型的子代噬
个基因。
在限制条件下，不能长出噬菌斑： 说明：两个突变型不能发生功能互补，是 同一基因。
2 互补测验及结果
X174突变的互补测验结果 顺反子 突 变 型 A am8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28, B am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11, C och6 D am10,amH81, E am3,am6,am27, F am87,am88,am89, amH57,op6, op9,tsh6,ts41D G am9,am32,ts,ts79 H amN1,am23,am80,am90,ts4
8.1.2 病毒的基因组 DNA病毒和RNA病毒；
噬菌体的核酸大多为DNA；植物病毒的核酸大多
为RNA，少数为DNA；动物病毒部分是RNA ，部
分是RNA；真菌病毒的核酸大多是RNA。
RNA病毒多为单链，线状，有正、负链之分； DNA病毒多为双链，少数为单链正DNA，腺病毒 为-DNA；噬菌体多为线状双链DNA。真菌病毒都
h
rc
rb
ra
8.3.3 λ噬菌体的基因重组与作图 噬菌体的5个突变系： s：小噬菌斑；
mi：微小噬菌斑；
c：完全清亮的噬菌斑；
co1：中央具环其余部分清亮的噬菌斑；
co2：中央环更浓密其余部分清亮的噬菌斑。
野生型：浑浊噬菌斑。
表 8-6 λ噬菌体s co1 mi× + + +的杂交结果
类型 亲本类型 单交换 Ⅰ 单交换 Ⅱ + s s + s + + + co1 mi + co1 + mi 数目 975 924 30 32 61 51 5 13 2091 3.83 6.21 8.32 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ 重组率
+ + + + + -
sus ochre
sus opal
-
-
+
-
+
5种琥珀抑制基因的性质 琥珀型抑 制基因 su1+ su2+ su3+ su4+ su5+ 插入的 氨基酸 丝氨酸 谷氨酰胺 酪氨酸 酪氨酸 赖氨酸 合成的蛋白质 占野生型% 28 14 55 16 5 赭石型抑 制基因
+
+
（2）噬菌体形态和宿主范围的突变型
不是最小的突变单位和重组单位。
8.3.2 T2噬菌体的两点测交与作图
（1） T2噬菌体的突变型 T2噬菌斑形态突变型（r-）：快速溶菌 型，产生大而界限清晰的噬菌斑； T2野生型（r+）：缓慢溶菌型，产生
小而边缘模糊的噬菌斑。
T2寄主范围突变型（h-）：能感染大肠杆菌品 系1和品系2，产生透明的噬菌斑。 T2野生型（h+）：只能感染品系1，因为品系
突变体分别杂交，以确定该突变位点所属的大
范围； ⑵ 将点突变与有关的的几个小缺失突变体分 别杂交，以缩小突变位点的范围。
A5
利用T4rⅡ缺失突变型的缺失部位所构建的精细结构图
8.6 λ噬菌体的基因组与位点专一性重组 8.6.1 λ噬菌体的基因组 头部基因： 7个 尾部基因：11个 噬菌斑形 成 必需基因
是双链RNA，藻类病毒都是双链DNA。
8.2 噬菌体的增殖与突变型
8.2.1 噬菌体的繁殖 （1）烈性噬菌体的增殖 如：E.coli的T噬菌体系列（T1-T7）。 T偶列 噬菌体 头部：双链DNA分子 颈部：中空的针状结构及外鞘
尾部：由基板、尾针和尾丝组成
（2）温和噬菌体的增殖 ①λ噬菌体及其生活周期 λ噬菌体的宿主是大肠杆菌K12。噬菌体侵 入后，细菌不裂解→附着在E.coli染色体的gal 和bio位点间的attλ座位上→整合到细菌染色 体上，并能阻止其它λ噬菌体的超数感染。 超数感染：一个细菌受一个以上同种噬菌体感 染的现象。
理论上，重组率=2×10-6
实际上，重组率=0.02%。
T4噬菌体染色体1.8×105bp，1500图距单位。
0.02 1500 x 2.4bp 5 x 1.8 10
即0.02个图距单位约2bp 。 说明：基因内相邻核苷酸对的突变可发生重组，
重组子的单位可小到2bp 。
基因内部可分，基因是一个功能单位，但