1、8 病毒的遗传分析病毒的遗传分析bacteriophage噬菌体噬菌体plaque噬菌斑噬菌斑cis-trans test顺反实验、互补实验顺反实验、互补实验intasome整合体整合体v病毒的形态结构与基因组病毒的形态结构与基因组v噬菌体的增值与突变型噬菌体的增值与突变型v噬菌体突变型的噬菌体突变型的重组检测重组检测v噬菌体突变型的噬菌体突变型的互补检测互补检测v噬菌体噬菌体T4 rII的的缺失突变与作图缺失突变与作图v噬菌体基因组与噬菌体基因组与位点专一性重组位点专一性重组v环状排列与末端重复环状排列与末端重复病毒的形态结构与基因组病毒的形态结构与基因组不同病毒的不同病毒的结构模式图结构模
2、式图电镜下的电镜下的病毒形态病毒形态病毒的核酸结构和基因组病毒的核酸结构和基因组Papilloma 乳瘤病毒乳瘤病毒Poxvirus 痘病毒痘病毒 Togavirus 囊膜病毒囊膜病毒Poliovirus 脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒 foot-and-mouth disease virus 口蹄疫病毒口蹄疫病毒 Hepatitis virus 肝炎病毒肝炎病毒 Herpes virus 疱疹病毒疱疹病毒烈性噬菌体的增殖烈性噬菌体的增殖以以T4T4为代表的为代表的烈性噬菌体增殖烈性噬菌体增殖噬菌体的增殖与突变型噬菌体的增殖与突变型温和噬菌体的增殖温和噬菌体的增殖以以 噬菌体噬菌体为代表的温和为
3、代表的温和噬菌体增殖噬菌体增殖噬菌体的突变型噬菌体的突变型1.条件致死突变型条件致死突变型:(1)温度敏感突变：温度敏感突变：如如hs/cs（热敏热敏/冷敏致死突变冷敏致死突变）(2)抑制因子敏感突变抑制因子敏感突变(suppressor-sensitive mutation,sus):原理：原理：带抑制基因（带抑制基因（su+）的许可菌株）的许可菌株tRNA反密码子的突变恰能纠反密码子的突变恰能纠正噬菌体的终止突变。如正噬菌体的终止突变。如UGA是正常的是正常的Try反密码子，突变成反密码子，突变成CUG以后能将相应的琥珀型终止突变以后能将相应的琥珀型终止突变UAG识读为识读为酪氨酸酪氨酸2
4、.噬菌斑形态和宿主范围突变型噬菌斑形态和宿主范围突变型:1）通常噬菌斑形态突变致死，突变后溶菌速度的快慢发生改变而形成）通常噬菌斑形态突变致死，突变后溶菌速度的快慢发生改变而形成大小不同的噬菌斑。大小不同的噬菌斑。烈性烈性噬菌体形成噬菌体形成清晰噬菌斑清晰噬菌斑，温和温和噬菌体形成噬菌体形成混浊噬菌斑混浊噬菌斑2)宿主范围由噬菌体吸附、宿主受体及相关基因突变决定宿主范围由噬菌体吸附、宿主受体及相关基因突变决定 以以T4烈性噬菌体为例烈性噬菌体为例 r+：侵染：侵染B、K()和和S三种宿主菌均形成三种宿主菌均形成小噬菌斑小噬菌斑 rII：在在B中中快速溶菌快速溶菌(rapid lysis)形成形
5、成大噬菌斑大噬菌斑，在，在K()中中致死致死（无（无噬菌斑），在噬菌斑），在S中形成中形成小噬菌斑小噬菌斑噬菌体突变型的重组检测噬菌体突变型的重组检测Benzer的重组测验与基因的精细结构分析的重组测验与基因的精细结构分析噬菌体遗传的噬菌体遗传的研究方法研究方法：通过处理营养期细菌或者游离噬：通过处理营养期细菌或者游离噬菌体菌体获得突变株获得突变株将将不同突变型不同突变型噬菌体进行噬菌体进行双重感染双重感染，再根据突变型和重组，再根据突变型和重组型是否形成噬菌斑及噬菌斑形态等不同，进行重组子鉴别型是否形成噬菌斑及噬菌斑形态等不同，进行重组子鉴别与重组率计算与重组率计算T2突变型的两点测交与作图
6、突变型的两点测交与作图r+：小菌落，：小菌落，r-：大菌落：大菌落h+：B品系，品系，h-：A和和B（h+r-）突变型）突变型:只感染只感染B品系菌、透明大品系菌、透明大噬菌斑噬菌斑（h-r+）突变型：）突变型：能感染能感染A和和B品系菌、半透品系菌、半透明小噬菌斑明小噬菌斑h+r+重组型：重组型：只能感染只能感染B品系菌、半透品系菌、半透明小噬菌斑明小噬菌斑h-r-重组子：重组子：能感染能感染A和和B品系菌、透明品系菌、透明大噬菌斑大噬菌斑不同的不同的r r基因与基因与h h基因间距离确定基因间距离确定通过比较通过比较h h与与r r基因间的重组值，越小距离越近。基因间的重组值，越小距离越近
7、。根据四种不同形态噬菌斑计数，根据四种不同形态噬菌斑计数，计算出计算出h与与ra、rb和和rc分别是分别是24、12.3和和1.6，由此确定出这些基因，由此确定出这些基因在在T2噬菌体环形基因组中的相对噬菌体环形基因组中的相对连锁图。（连锁图。（P193）噬菌体的基因重组与作图噬菌体的基因重组与作图与与T4T4突变体三点测验突变体三点测验双交换重双交换重组率低组率低重组测验：以遗传图距的方式重组测验：以遗传图距的方式确定基确定基因间位置因间位置/空间关系空间关系互补测验：互补测验：用来确定突变基因的功能关用来确定突变基因的功能关系，也称为系，也称为顺反测验顺反测验，一般是不同，一般是不同基因基
8、因间间互补，偶有一些多聚肽酶的基因可发互补，偶有一些多聚肽酶的基因可发生生基因内互补。基因内互补。常用斑点测试法测验常用斑点测试法测验顺式顺式/反式：反式：顺式为不同基因或序列彼此顺式为不同基因或序列彼此位于同一条染色体上，反式则位于不同位于同一条染色体上，反式则位于不同染色体上染色体上条件致死：条件致死：如温度敏感及其他影响噬菌如温度敏感及其他影响噬菌体增殖基因突变体增殖基因突变噬菌体突变型的互补检测噬菌体突变型的互补检测互补测验：互补测验：如果被双重感染的细菌中如果被双重感染的细菌中产生两种亲代基因型的子产生两种亲代基因型的子代噬菌体，那么就必然是代噬菌体，那么就必然是一个突变补偿了另一个
9、突一个突变补偿了另一个突变所不具有的功能，这两变所不具有的功能，这两个突变就称为彼此互补。个突变就称为彼此互补。如果双重感染的细菌不产如果双重感染的细菌不产生子代噬菌体，那么这两生子代噬菌体，那么这两种突变一定有一个相同功种突变一定有一个相同功能受到损伤。能受到损伤。rA和和 rB是两个独立是两个独立的功能单位，分别具有不的功能单位，分别具有不同的功能，是互补的同的功能，是互补的X174条件致死突变的互补测验条件致死突变的互补测验T4条件致死突变型的互补测验条件致死突变型的互补测验鉴别点突变和突变的主要依据鉴别点突变和突变的主要依据1）点突变可发生回复突变（可逆）2）在缺失片段内不发生重组缺失
10、作图原理与方法缺失作图原理与方法1）利用多组重叠缺失型突变与待测（如致死）突变发生重组，有恢复突变的说明未知位点的突变不在与之重组的缺失部位2）先与大缺失型重组，定位在大范围内后再与小缺失型重组噬菌体噬菌体T4 rII的缺失突变与作图的缺失突变与作图缺失作图方法缺失作图方法试验试验：如：如0.5ml Ecoli.B培养物培养物1滴缺失型噬滴缺失型噬菌体菌体1滴待测滴待测r突变体，几分钟后，取突变体，几分钟后，取1滴滴菌液在灭活纸条上，铺在菌液在灭活纸条上，铺在Ecoli k()平板上培平板上培养养结果结果：有噬菌斑：表明发生了重组，判断突变不在有噬菌斑：表明发生了重组，判断突变不在缺失区；缺失
11、区；无噬菌斑：表明未发生重组，判断突变在缺无噬菌斑：表明未发生重组，判断突变在缺失区。失区。噬菌体基因组与位点专一性重组噬菌体基因组与位点专一性重组原噬菌体与合子诱导原噬菌体与合子诱导原噬菌体是溶源性的决定者，位于染色体的特定原噬菌体是溶源性的决定者，位于染色体的特定位置上位置上合子诱导（合子诱导（zygotic induction）：当：当Hfr品系和品系和F-（不含（不含l）的品系接合时，溶源化状的噬菌体从）的品系接合时，溶源化状的噬菌体从供体一旦进入受体，由于不受到供体一旦进入受体，由于不受到CI蛋白的抑制而蛋白的抑制而迅速进入裂解周期，使受体迅速破裂，释放大量迅速进入裂解周期，使受体迅
12、速破裂，释放大量噬菌体，此现象称合子诱导。噬菌体，此现象称合子诱导。噬菌体的整合与切割噬菌体的整合与切割噬菌体基因组噬菌体基因组int基因编码的基因编码的整合酶整合酶催化，催化，Xis及宿主及宿主菌基因组编码的菌基因组编码的整合宿主因子整合宿主因子(IHF)参与，参与，噬菌体附噬菌体附着位点着位点attP与大肠杆菌染色体上的与大肠杆菌染色体上的attB之间发生位点专之间发生位点专一性重组，其同源重组的一性重组，其同源重组的靶位点靶位点长长1415 bp整合状态的整合状态的原原噬菌体切割需要识别整合序列噬菌体切割需要识别整合序列两翼序列两翼序列attL和和attR噬菌体的遗传分析可通过噬菌体的遗
13、传分析可通过Hfr/溶源菌溶源菌与与F-杂交杂交中断转中断转移移进行进行int 结合位点 IHF结合位点 Xis结合位点PHX噬菌体的整合与切割噬菌体的整合与切割T2和和T4噬菌体基因组噬菌体基因组线性线性状态状态为主为主，其两个，其两个末末端端有占总基因组有占总基因组0.53%的的重复重复序列，末端重复序列，末端重复序列的主要功能是通过同源重组，形成基因组序列的主要功能是通过同源重组，形成基因组串串联体联体，以缠线方式将基因组串联体装入子代噬菌，以缠线方式将基因组串联体装入子代噬菌体头部，装满后体头部，装满后随机切断随机切断结果：不同的噬菌体基因组线性结果：不同的噬菌体基因组线性始末端不同始末端不同，但，但总顺序总顺序一致，类似不同开口部位的同一个环一致，类似不同开口部位的同一个环环状排列与末端重复环状排列与末端重复本章思考题本章思考题
