1、病毒的遺傳分析 病毒的形態結構與基因組病毒的形態結構病毒沒有細胞結構，既不屬于原核生病毒沒有細胞結構，既不屬于原核生物，也不屬于真核生物。物，也不屬于真核生物。 病毒結構十分簡單，僅含病毒結構十分簡單，僅含DNA或或RNA和一個蛋白質外殼，沒有合成和一個蛋白質外殼，沒有合成蛋白質外殼所必須的核糖體。所以，蛋白質外殼所必須的核糖體。所以，病毒必須感染活細胞，改變和利用活病毒必須感染活細胞，改變和利用活細胞的代謝合成機器，才能合成新的細胞的代謝合成機器，才能合成新的病毒后代。病毒后代。結構簡單： 蛋白質外殼、核酸、某些碳水化合物、脂肪等。多樣性的原因：外殼的蛋白質種類、染色體類型和結構。表8-1

2、病毒的基因組結構噬菌體的繁殖 （一）烈性噬菌體的感染周期 （二）溫和性噬菌體的感染周期 1 1 溶源周期： 原噬菌體: : 溶源性細菌: : 溶源性細菌的特點: : 2 2 裂解周期： 溶源性細菌自發或經誘發裂解細菌 釋放 子噬菌體。圖8-2T4噬菌體的生活周期圖8-3 噬菌體的生活周期二 噬菌體的突變型( (一) )快速溶菌突變型（r r）由于基因突變能快速復制，并裂解細菌的噬菌體類型。 r+r+野生型，rr突變型。 r+ r+小噬菌斑，rr大噬菌斑且邊緣清晰。 ( (二) )宿主范圍突變型（h h） h h能感染野生型細菌和突變型細菌。野生型噬菌體用h+h+表示，只能侵染野生型菌株。 例如

3、： T2T2噬菌體 野生型（ h+ h+ ）感染B B 突變型（h h）感染B B，和B/2B/2。 若將B B和B/2B/2同時混合培養在平板上，用h+h+和h h的T2T2噬菌體感染，hh噬菌斑透明的， h+h+噬菌班半透明的。( (三) ) 條件致死突變型 1 1 溫度敏感突變型 2 2 抑制因子敏感突變（sussus） 噬菌體 細菌 正常基因 sus+ su-sus+ su- 突變基因 sus su+sus su+ （1 1）抑制因子敏感突變的概念：例如：噬菌體mRNAmRNA基因 細菌tRNAtRNA基因反密碼子 正常 突變 突變 正常基因：5TA5TAC C 3 35TA5TAG

4、G 3 3 3 3ATATC C 5 533ATATG G 55 mRNA 5UAmRNA 5UAC C 3 5UA 3 5UAG G 3 3 3 3AUAUC C 5 3 5 3AUAUG G 55 表型：酪氨酸 終止 5UA5UAG G 3 3 酪氨酸 酪氨酸33AUAUC C 5 5 酪氨酸表5-25-2攜帶不同專一性抑制基因宿主中sussus突變噬菌體的表現噬菌體基因型噬菌體基因型 宿主菌基因型宿主菌基因型susu- - su su+ +amb suamb su+ +och suoch su+ +opop野生型野生型sus ambersus ambersus ochresus ochr

5、esus opalsus opal + + + + + + + + - + + - + + - - - - + - - - + - - - - + - - - +（2 2）噬菌體的抑制因子敏感突變型類型及表現）噬菌體的抑制因子敏感突變型類型及表現 琥珀型（琥珀型（amberamber）UAGUAG 赭石型（赭石型（ocherocher）UAAUAA 乳白型（乳白型（opalopal） UGAUGA （二）無義突變與無義抑制突變無義突變：指一個為氨基酸編碼的密碼變為終止密碼的突變。 無義抑制突變：指能抑制無義突變表現的突變。 表表5-3 55-3 5種琥珀抑制基因的性質種琥珀抑制基因的性質琥珀型

6、抑琥珀型抑 插入的插入的 合成的蛋白質合成的蛋白質 赭石型抑赭石型抑 制基因制基因 氨基酸氨基酸 占野生型占野生型% % 制基因制基因 su su1 1+ + 絲氨酸絲氨酸 2828 - - su su2 2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺 1414 - - su su3 3+ + 酪氨酸酪氨酸 5555 - - su su4 4+ + 酪氨酸酪氨酸 1616 + + su su5 5+ + 賴氨酸賴氨酸 5 5 + +噬菌體突變的重組試驗 T T2 2突變型及特性 細 菌 B/2B/2 快速溶菌突變型：r r 大噬菌斑； 野生型：r+ r+ 小噬菌斑； T T2 2宿主范圍野生型: h + - :

7、h + - 半透明 T T2 2宿主范圍突變型: h- + + : h- + + 透明雙重感染（混合感染、復感染）：是指用兩種噬菌體同時感染某一菌株。 例如：噬菌體：hrhr+ +即能感染B B和B/2B/2菌株產生噬菌斑小而邊緣模糊，即透明、小噬菌斑。 噬菌體：h h+ +r r能感染B B株，產生約大兩倍的邊緣清楚的噬菌斑，即為半透明、大的噬菌斑。 用hrhr+ +和h h+ +r r兩種噬菌體同時感染B B株，進行雙重感染。 在雙重感染（相當hrhr+ + h h+ +r r）的過程中，hr+hr+和h h+ +r r相互作用（即基因可以發生交換），所以在其子代中可以得到hrhr和h h

8、+ +r r+ +的重組體和hrhr+ +及h h+ +r4r4種噬菌體。 T T2 2突變型的兩點試驗( (一) ) 噬菌體雜交 h-r+ X h+r-h-r+ X h+r- Ecoli BEcoli B 表現型 基因型透明, ,小 h-r+ h-r+ 親組合半透明, ,大 h+r- h+r- 親組合 透明, ,大 h-r- h-r- 重組合半透明, ,小 h+r+ h+r+ 重組合 (二) 噬菌體重組值的計算 重組噬菌斑數重組值 = 總噬菌斑數EcoliEcoli：B + B/2B + B/2100%100%圖8-7T2的h+r-與h- r+ 之間雜交重組后的4種噬菌斑形態表8-5 h r

9、x h rx 噬菌斑數目及重組值（ rx 代表不同的r 基因） T4T4突變型的三點試驗表表5-5 T45-5 T4的的 m r tu x + + + m r tu x + + + 三點試驗結果三點試驗結果 類類 型型 噬菌斑數噬菌斑數 % % 重組頻率重組頻率% % m-r r-tu m-tu m-r r-tu m-tu親本類型親本類型 m r tu 3467 m r tu 3467 + + + 3279 + + + 3279單交換型單交換型 m + + 520m + + 520 + r tu 474 + r tu 474單交換型單交換型 m r + 853m r + 853 + + tu

10、965 + + tu 965雙交換型雙交換型 m + tu 162m + tu 162 + r + 172 + r + 172 合合 計計 103421034269.6%69.6%9.6% 9.6% 17.5% 17.5% 3.3% 3.3% 作圖作圖： m m 12.912.9 r r 20.8 20.8 tu tu 27.127.112.912.920.820.8 X174X174突變型的兩點和三點測交 ( (一) ) X X174174的兩點測交 兩個琥珀突變型間雜交 amA x amBamA x amB su+su+su+: amAsu+: amA、amB su-amB su-基因型：

11、基因型：amA- amB+ amA+ amB- amA+ amB+ amA- amB+ amA+ amB- amA+ amB+ amA+ amB+ amA- amB- amA+ amB+ amA- amB- A A+ +B B+ + X 2X 2 amA-amB amA-amB間重組值：間重組值： X 100% su+:amA su+:amA、amBamB總數總數兩個不同抑制因子敏感突變型間的雜交 sus amber x sus opalsus amber x sus opal 限制條件：su+ambersu+amber、opal su-opal su- 基因型：amb-opal+ amb+o

12、pal- amberamb-opal+ amb+opal- amber+ +opalopal+ + amb+opal+ amb-opal- amb+opal+ amb-opal- su+ambersu+amber；su+opalsu+opal1010-6-6 10 10-2-2 表表5-6 5-6 174174突變型之間雜交觀察到的雙因子重組率突變型之間雜交觀察到的雙因子重組率 X174X174的三點測交1 1 確定三個基因的順序的前提條件 只有兩種可能順序的條件下進行； 例如：要確定amAamA、amBamB、tsCtsC三基因的順序 已知：amAamA與amBamB較近，amAamA和am

13、BamB離tsCtsC都較遠； 三個基因順序有： 或：amA amB tsC amA amB tsC 或：tsC amA amBtsC amA amB 不存在：amA tsC amB amA tsC amB 確定三個基因的順序原理: : 雜交：amA + tsC X + amB +amA + tsC X + amB + amA + tsCamA + tsC + amB + + amB + 如果基因順序是如果基因順序是: : amA amB tsCamA amB tsC 實驗結果應是實驗結果應是: + + tsC: + + tsC為大類，為大類，+為小類為小類 圖圖5-4 (5-4 (正交順序正

14、交順序I I或反交順序或反交順序I) I) 如果基因順序是如果基因順序是: : tsC amA amB tsC amA amB 實驗結果應是實驗結果應是: + + + : + + + 為大類，為大類， tsC + + tsC + + 為小類為小類 圖圖5-4 (5-4 (正交順序正交順序IIII或反交順序或反交順序II) II) 互補試驗 rIIArIIA+ +B X B X rIIABrIIAB+ + 一 互補試驗的概念和原理 1互補試驗的概念: rII ArII A+ + B B rII A B rII A B+ + EcoliK(EcoliK( ) ) EcoliK(EcoliK( )

15、)rII ArII A+ + B BrII A BrII A B+ + 2 2 互補試驗的原理 表型 有無功能互補 結論 反式: A: A+ + B B A B A B+ + 反式: : A A+ + B B A B A B+ + 3 互補試驗方法互補試驗方法斑點測試法斑點測試法4 4 互補試驗的意義互補試驗的意義突變型 屬同一順反子野生型 屬不同順反子二 順反子（基因）2 2 順反試驗：指將兩個擬突變分別處于順式和反式， 根據其表型確定兩個突變是否是同一基因的試驗。 3 3 判斷方法: : 順式 反式 分析結論：兩突變 + +/- - + -/- + + +/- - + -/- + 表現型

16、野生型 野生型 屬于兩個順反子 表現型 野生型 突變型 屬于同一順反子1 1 順反子的概念遺傳學GENETICS 噬菌體突變型的互補試驗 X X174174條件致死突變型的互補測驗 1 1 X X174 DNA174 DNA結構復制 2 2 X X174174的突變型與互補測驗 1 1 互補測驗原理 在限制條件下，能長出噬菌斑： 說明：兩個突變型能發生功能互補，是兩個基因。 在限制條件下，不能長出噬菌斑： 說明：兩個突變型不能發生功能互補，是同一基因。 2 2 互補測驗及結果 P124 P124 表5-4 5-4 X174X174突變的互補測驗結果 順反子 突 變 型 A A am8,am18

17、,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28,am8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28, B B am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och1am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11,1, C och6 C och6 D am10,amH81, D am10,amH81, E am3,am6,am27, E am3,am6,am27, F a m 8 7 , a m 8 8 , a m 8 9 , a m H 5 7 , o p 6 , F a m 8 7 , a

18、m 8 8 , a m 8 9 , a m H 5 7 , o p 6 , op9,tsh6,ts41D op9,tsh6,ts41D G am9,am32,ts,ts79 G am9,am32,ts,ts79 H amN1,am23,am80,am90,ts4 H amN1,am23,am80,am90,ts4二 T4T4突變型的互補試驗三 基因內互補1 1 基因內互補的機理基因內互補的機理基因間互補基因間互補基因內互補基因內互補發生機率發生機率普遍存在普遍存在只少數能發生只少數能發生缺失突變缺失突變能發生互補能發生互補不能發生不能發生酶活性酶活性同野生型同野生型明顯低于野生型（僅明顯低于野

19、生型（僅25%）2 2 基因內互補與基因間互補的區別缺失作圖一 缺失的特點 1 1 多核苷酸對的缺失； 2 2 具不可逆性； 3 3 有部分相同缺失突變型間不能通過重組恢復 野生型表型。二 缺失作圖的優點：簡便、精確三 缺失作圖的條件：具有缺失品系四 缺失作圖的原理 原理：凡是能重組的，點突變一定不在缺失區內； 凡是不能重組的，點突變一定在缺失區內。缺失作圖的方法步驟： 1 將待測點突變（X X）先與幾個最大的缺失突變體分別雜交，從中找出最小不重組和最大可重組 缺失突變； 2 2 從最小不重組區（PB242PB242）中減去與之重疊的最大重組區（A105A105）= =點突變的位置（A5A5區

20、內）。 3 3 將點突變與A5A5區內的幾個缺失突變體分別雜交根據結果確定：點突變就在A5A5區內的c2c2區內。C C2 2 噬菌體基因組與原噬菌體 噬菌體的基因組：由49000bp49000bp構成 1 1 基因分類 頭部基因： 7 7個（必需基因：相鄰） 尾部基因： 1111個（必需基因：相鄰） 噬菌斑形成必需的基因 復制所需基因：O O、P P 裂解、釋放所需基因：S S、R R基因 正調控基因：N N、Q Q 附著區：attatt； 專一性重組所必需：intint、xisxis 噬菌斑形成非必需的基因 溶源化所需：CICI、CIICII、CIIICIII 重組所必需：exoexo、r

21、ed red 噬菌體基因組的結構特點: : 二 原噬菌體與合子誘導 1 1 原噬菌體： 2 2 合子誘導： Hfr()X FHfr()X F- -受體菌裂解(進入F-F-后) )b+b+原點d+ c+d+ c+a+a+ 合子誘導與整合部位的確定合子誘導與整合部位的確定三 原噬菌體的插入與切除1 1 原噬菌體的插入與正常切除 2 2 原噬菌體的異常切除 （1 1）轉導噬菌體：指帶有細菌基因的噬菌體。 （2 2） d d 轉導噬菌體的特點：3 3 溫和性性噬菌體的互補試驗與作圖 (1)(1)與眾多已知位點的點突變作互補試驗，確定缺失區域 P136P136(2)(2)用眾多已知缺失區域的缺失品系對點

22、突變進行缺失作圖整合態整合態某些某些 d gald gal品系與品系與 圖譜左臂順反子中典型圖譜左臂順反子中典型sussus突變之間重組突變之間重組 dgaldgal1 1 dgaldgal2 2 dgaldgal3 3 dgaldgal4 4 dgaldgal5 5 susA - + + + +susA - + + + + susB - - + + +susB - - + + + susE - - - + +susE - - - + + susG - - - - +susG - - - - + susH - - - - -susH - - - - - susM - - - - -susM -

23、 - - - -attPattP dgaldgal1 1 dgaldgal2 2 dgaldgal3 3 dgaldgal4 4 dgaldgal5 5A AB BE EG GH HM M第五節 環狀排列與末端重復一 線狀DNADNA具有環狀遺傳圖 1 1 噬菌體DNADNA結構特點：具末端重復（末端冗余） 末端冗余: :指DNADNA分子兩端核苷酸順序相同的現象. . 致環交換：指基因在遺傳圖上呈環狀排列。 2 2 末端重復的實驗證據 3 3 基因呈環狀排列的實驗證據 二 環狀排列與末端重復的形成 1 1 基因的環狀排列 2 2 末端重復雜合子的形成 第五節 斷裂基因與重疊基因一 隔裂基因：

24、 1 1 概念：隔裂基因：外顯子內含子外顯子內含子外顯子內含子外顯子成熟mRNA帽5AAAA拖尾序列 剪接加工 前體mRNAmRNA ( hnmRNA) ( hnmRNA) 轉錄 2 Chambon2 Chambon規則（規則（GTGTAGAG規則）規則） 內含子：內含子：55端端 G G9090T T9090 A A8585G G858533 可能是剪接酶的識別信號。可能是剪接酶的識別信號。3 3 斷裂基因的意義 （1 1）有利于儲存較多的遺傳信息量； （2 2）有利于變異與進化； （3 3）增加重組機率； （4 4）內含子可能是調控裝置。通讀基因：指從起始密碼ATGATG開始到終止密碼為止, ,所核苷酸都為氨基酸編碼基因。二 重疊基因（一）重疊基因的概念 重疊基因：是指兩個或兩個以上的基因共有 一段DNADNA序列。（二）重疊基因的發現：19781978年，SangerSanger X174DNAX174DNA全長：53865386核苷酸 編碼的9 9