8 病毒的遗传分析

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噬菌体的互补测验与顺反子测定；3用两点测交与三点测交测定噬菌体交换值;4噬菌体基因组结构特点；5原噬菌体对细菌基因重组的影响(合子诱导）;6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。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T偶列噬菌体的侵染过程（如T4噬菌体）：尾丝固定于大肠杆菌，注入遗传物质→破坏寄主细胞遗传物质→合成噬菌体遗传物质和蛋白质→组装子代噬菌体→裂解细菌→释放出子代噬菌体。（2）温和噬菌体的增殖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。①λ噬菌体P1噬菌体并不整合到细菌的染色体上，而是独立地存在与细菌细胞质内。②P1噬菌体③原噬菌体整合到宿主基因组中的噬菌体。只有少数基因活动，表达出阻遏物，关闭其他基因。原噬菌体经诱导可转变为烈性噬菌体。8.2.2噬菌体的突变型（1）条件致死突变型SUS噬菌体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。①温度敏感突变型细菌su-：不产生子代su+：产生子代噬菌体基因型宿主菌基因型su-su+ambsu+ochsu+op野生型susambersusochresusopal++++-++---+----+表8-2不同宿主菌中sus突变噬菌体的表型根据在带有转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):UAAⅢ乳白突变(op):UGA5种琥珀抑制基因的性质琥珀型抑插入的合成的蛋白质赭石型抑制基因氨基酸占野生型%制基因su1+丝氨酸28-su2+谷氨酰胺14-su3+酪氨酸55-su4+酪氨酸16+su5+赖氨酸5+（2）噬菌体形态和宿主范围的突变型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8-4T4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.coliBE.coliK()S野生型小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑rI大噬菌斑大噬菌斑大噬菌斑rⅡ大噬菌斑无噬菌斑（致死）小噬菌斑rⅢ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8.3.1Benzer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+r104BBK()r+r+亲组合：r47r+、r+r104重组合：r+r+、r47r1042）重组值的计算%1002%100r2%100菌株上噬菌斑总数大肠杆菌）菌株上噬菌斑数（大肠杆菌噬菌斑总数噬菌斑数噬菌斑总数重组噬菌斑数重组率BKrⅡ+噬菌斑数T4噬菌体染色体1.8×105bp，1500图距单位，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。8.3.2T2噬菌体的两点测交与作图T2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2的细胞表面能阻止T2噬菌体对它的吸附。（1）T2噬菌体的突变型E.coli1和2（2）T2噬菌体的杂交h+r-×h-r+E.coli1基因型表现型h-r+亲组合透明,小h+r-亲组合半透明,大h-r-重组合透明,大h+r+重组合半透明,小重组噬菌斑数(h+r-)+(h-r+)重组值==×100%噬菌斑总数噬菌斑总数(3)T2噬菌体的重组值的计算杂交组合噬菌斑基因型的%重组值h+r-h-r+h+r+h-r-h+ra-×h-ra+34.042.012.012.024%h+rb-×h-rb+32.056.05.96.012.3h+rc-×h-rc+39.059.00.70.91.6%则：ra、rb、rc与h之间的顺序：ra24hrb12.3hrc1.6h4个基因可能的排列：rarbrchrarchrbrarbhrcrahrcrb8.3.3λ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8-6λ噬菌体sco1mi×+++的杂交结果类型数目重组率亲本类型+++sco1mi975924单交换Ⅰs+++co1mi30∨∨32单交换Ⅱsco1+++mi61∨∨51双交换型s+mi+co1+5∨∨13合计20913.836.218.32s3.83co16.21mi8.32+2×0.86=10.04m12.9r20.8tu类型数目重组率亲本类型mrtu+++34673729单交换Ⅰm+++rtu520∨∨474单交换Ⅱmr+++tu853∨∨965双交换型m+tu+r+162∨∨172合计1034212.920.827.18.3.4T4噬菌体的突变型的三点测交作图8.4噬菌体的突变型的互补测验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。8.4.1互补测验与顺反子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y5）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，在反式状态下只能产生突变的表现型，顺式状态下表现为野生型。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野生型，顺式状态下也表现为野生型。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．8.4.2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Aam8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28,Bam14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11,Coch6Dam10,amH81,Eam3,am6,am27,Fam87,am88,am89,amH57,op6,op9,tsh6,ts41DGam9,am32,ts,ts79HamN1,am23,am80,am90,ts48.4.3T4突变型的互补试验8-11