第七章噬菌體分析與基因結(jié)構(gòu)

1、C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)第七章第七章 噬菌體與基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)分析噬菌體與基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)分析第一節(jié)第一節(jié) 噬菌體的遺傳重組分析噬菌體的遺傳重組分析第二節(jié)第二節(jié) 基因在染色體上的排列基因在染色體上的排列 第三節(jié)第三節(jié) 基因精細(xì)結(jié)構(gòu)分析基因精細(xì)結(jié)構(gòu)分析C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)第一節(jié) 噬菌體的遺傳重組分析一、噬菌體的表型與突變型（T2噬菌體）形態(tài) ： 野生型（r+）：噬菌斑小(約1mm)，邊緣模糊 突變型（r）：噬菌斑大(2mm以上)，邊緣清晰 宿主范圍： 野生型（h+）：侵染 E. Coli B，噬菌斑半透明 突變型（h）：侵染 E. Coli B 和B/2，噬菌斑透明 C 干建平 黃岡

2、師范學(xué)院遺傳學(xué)h r+ h+ r E. Coli B 釋放噬菌斑 感染E. coli B E. Coli B/2出現(xiàn)的4種噬菌斑 噬菌斑類型推導(dǎo)基因型透明，小半透明，大半透明，小透明，大h r+h+ rh+ r+h rh r+、h +r ：親本類型h+ r+、h r ：重組合類型 透明，小透明，小半透明，大半透明，大雙重感染：雙重感染：兩種噬菌體同時感染某一菌株兩種噬菌體同時感染某一菌株C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)h+ r+h- r+h+ r-h- r-C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)二、噬菌體的基因重組 重組值計算：重組值計算： 重組噬菌斑數(shù)重組頻率 = * 100% 總噬菌斑數(shù) ( (h+

3、r+ + h-r-h+r+ + h-r-) ) = * 100% (h+r- + h-r+ + h+r+ + h-r)(h+r- + h-r+ + h+r+ + h-r)C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)三、噬菌體T4 rII 突變型作圖 Benzer分析了3000多個T4 rII突變型，都具有相同的表型，這些突變是是屬于一個基因還是多個基因 ？ C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)（1）重組作圖 利用重組法進行重組測驗，計算各種突變型的重組值。C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)混合感染rII突變體rII突變體 E .coli k()互補作用 無互補作用細(xì)胞裂解釋放 細(xì)胞不裂解無子出子代噬菌體 代噬菌體釋放

4、C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)Benzers map of the rII region generated from crosses of 60 different mutant T4 strains.C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)（2）缺失作圖點突變（點突變（point mutation)：核苷酸對發(fā)生了改變：核苷酸對發(fā)生了改變?nèi)笔蛔儯ㄈ笔蛔儯╠eletion mutation):缺失了相鄰的許多缺失了相鄰的許多核苷酸對。核苷酸對。二者的區(qū)別點突變：單個位點；可以回復(fù)突變，與基因內(nèi)其它位點突變重組恢復(fù)野生型缺失突變：多個位點；不能回復(fù)突變；不與另一基因組內(nèi)

5、缺失區(qū)的點突變之間重組C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)缺失作圖原理 將待測的突變型與已知的系列缺失突變型進行雜交，觀測重組結(jié)果。 1、凡是能和某一缺失突變型進行重組的，突變位點不在缺失范圍內(nèi)； 2、凡是不能和某一缺失突變型進行重組的，突變位點位于缺失范圍內(nèi)。C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)待測突變型與已知缺失突變系列（ A D）雜交r+r+no r+no r缺失突變系列C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)Benzer把把rII區(qū)劃分為區(qū)劃分為47個片段個片段C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)優(yōu)點：較重組作圖雜交次數(shù)少。 同時，精確度較高。C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)第二節(jié) 基因精細(xì)結(jié)構(gòu)分析一、一、 基因的

6、經(jīng)典概念及發(fā)展基因的經(jīng)典概念及發(fā)展1865年 Mendel：遺傳因子1903年 Sutton 和 Boveri：遺傳因子位于染色體上 1909年 Johanssen：基因1910年40年代, Morgan 建立基因?qū)W說。提出了 “三位一體”的基因概念C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)基因的經(jīng)典概念 1、 染色體是基因的載體 2、基因在染色上呈直線排列 3、 基因的 “三位一體” 概念 結(jié)構(gòu)單位：交換只能發(fā)生在基因之間 突變單位：整體突變，成為等位基因 功能單位：產(chǎn)生特定的表型效應(yīng)C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)基因概念的發(fā)展基因概念的發(fā)展 1944年 Avery：遺傳物質(zhì)是DNA。 1944年 Be

7、adle：一個基因一個酶學(xué)說。 發(fā)展一基因一多肽學(xué)說 1953年 Wateon和Crick：DNA雙螺旋模型。 基因是具有一定遺傳效應(yīng)的DNA片段。 C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)基因概念的發(fā)展基因概念的發(fā)展 1955年，Benzer的順反子學(xué)說?；蚴且粋€作用單位，但基因是可分的 。 60年代，Jacod 和 Monod：操縱子模型,基因在功能上是有差別的。 斷裂基因，重疊基因，跳躍基因，假基因等的發(fā)現(xiàn)進一步豐富了基因的內(nèi)容。C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)1、反式互補 控制同一性狀的兩個連鎖基因。Arg1、Arg2 Arg1 Arg2 / Arg1 Arg2異核體（野生型） Arg1 Arg

8、2 （突變型）Arg1 Arg2（突變型）二、順反效應(yīng)與互補C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)Arg1Arg2Arg1Arg2反式（trans)：兩個突變座位分屬同源染色體的兩個染色體順式（cis)：兩個突變座位位于同一條染色體。 互補（complementation）：不同對的兩個基因在功能上可以彌補對方的缺陷，這兩個突變型稱為互補。野生型野生型反式與順式的表型效應(yīng)相同（野生型），表明這兩個基因為非等位基因。C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)Arg1Arg2Arg1Arg2野生型野生型C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)2、反式不互補 曲霉菌多種腺嘌呤營養(yǎng)缺陷型。如ad 16、ad 8ad 16 ad 8

9、缺陷型：99.86ad 16 / ad 8（異核體）不互補 等位基因交換 非同一位置野生型：0.14adadad8ad16？C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)Arg1Arg2Arg1Arg2ad16ad2ad16ad8突變型野生型野生型野生型反式順式兩種情況比較？C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué) 應(yīng)將 ad16和 ad 8看作是一個基因內(nèi)的兩個位點，基因是一個作用單位，只有保持基因的完整，才具有正常的功能。C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)Arg1Arg2Arg1Arg2野生型野生型突變型野生型反式順式ad16ad8ad16ad2C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)ad16ad2野生型有缺陷基因型ad16ad

10、8產(chǎn)物表型順式反式有缺陷有缺陷正常突變型C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)基因內(nèi)的不同位點上可以發(fā)生突變，基因內(nèi)的不同位點間可以發(fā)生重組。ad16ad8ad16ad2C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)ad16ad8ad8ad16ad16ad2ad16ad16ad8ad8ad16ad81、412341、32、42、3突變野生突變野生突變反式順式0.14野生型的形成C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)三、基因的精細(xì)作圖噬菌體T4 rII 突變型遺傳圖C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)研究表明 rII突變型分成兩組（功能群）：A組和B組。A組 B組C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)rIIA 是一個獨立的功能單位。是一個獨

11、立的功能單位。rIIA 的任意兩個突變型無互補作用AB反式不互補A組 B組C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)rIIB是一個獨立的功能單位。是一個獨立的功能單位。rIIB 的任意兩個突變型無互補作用AB反式不互補A組 B組C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)r IIA 和 r IIB是兩個獨立的功能單位 兩個順反子（ cistron）-r IIA 和 rIIB 。A組任一個突變型與B組的任一個突變型均能互補AB反式互補C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)順反子順反子（ cistron）順反子順反子：在反式構(gòu)型中不能互補的各個突變型在染色體上所占的一個區(qū)域。是一個必須保持完整才具有正常生理功能的遺傳物質(zhì)的最小單位

12、。一個順反子就是一個功能水平上的基因。順反子中的各種突變位點稱為突變子（Muton） 一個順反子是一段遺傳區(qū)域，在這一遺傳一個順反子是一段遺傳區(qū)域，在這一遺傳區(qū)域中的突變位點之間沒有互補作用。區(qū)域中的突變位點之間沒有互補作用。C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué) 互補試驗可以確定同一表型效應(yīng)的兩個突變型是等位的，還是非等位的。 同一順反子的兩個突變型是否為同一位點（site）突變，可通過重組作圖來判斷，如有重組，則兩突變型處于不同位點，如測不出重組值，就確定為同一位點。 基因是一個作用單位（順反子），基因內(nèi)部可以產(chǎn)生不同的突變，形成不同的突變型，同一基因內(nèi)可以進行重組。 基因內(nèi)出現(xiàn)重組的最小區(qū)間稱為

13、重組子（recon） C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)不同基因間的突變型，順式、反式都互補同一基因內(nèi)不同位點的突變型，順式互補；反式不互補 順反子具有功能上的完整性和結(jié)構(gòu)上的可分割性 順式試驗反式試驗在同一順反子中在不同順反子中A B A B A B A B+ + + 突變位點C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)四、基因的現(xiàn)代概念基因：一個基因相當(dāng)于DNA分子上的一定區(qū)段，它攜帶有特定的遺傳信息，這類遺傳信息或者被翻譯成多肽鏈(指mRNA)、或者被轉(zhuǎn)錄為RNA 、或者對其他基因的活動起調(diào)控作用 (啟動基因，操縱基因等）。C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué) 一個順反子等同于一個基因，可以分成很多突變子和重組

14、子。 突變子（Muton） ：基因內(nèi)改變后可以產(chǎn)生突變型表型的最小單位。一個突變子可以小到只是一個核糖核酸對。 重組子（recon） ：基因內(nèi)發(fā)生重組的最小區(qū)間。即基因內(nèi)不能由重組分開的基本單位。一個重組子可只包含一個核糖核酸對。C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)G C T T T GT T T T A C T A A C G A AA CA A A A T GA T TG C T T T T T T T T A C T A A C G A AA AA A A A T GA T TG C T T T G T A T T A C T A AC G A AA CA T A A T GA T TC 干建

15、平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)座位（locus）與位點（site）的區(qū)別 座位（locus）：基因在染色體上所處的位置。一個基因座位包括很多個核苷酸對。 位點（site）：在DNA（基因）的核苷酸序列中的一個核苷酸對，一個基因內(nèi)不同位點的改變可以形成（復(fù)）等位基因。 C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)順反子假說順反子假說（Theory of cistronTheory of cistron） CistronCistron 是基因的同義詞是基因的同義詞 在一個順反子內(nèi)，有若干個突變單位在一個順反子內(nèi)，有若干個突變單位 突變子突變子( (mutonmuton) ) 在一個順反子內(nèi)，有若干個交換單位在一個順反子

16、內(nèi)，有若干個交換單位 交換子（交換子（reconrecon） 基因是一個具有特定功能的，完整的，不可分割的基因是一個具有特定功能的，完整的，不可分割的 最小的遺傳單位最小的遺傳單位 基因內(nèi)可以較低頻率發(fā)生基因內(nèi)的重組，交換基因內(nèi)可以較低頻率發(fā)生基因內(nèi)的重組，交換 pseudo allelespseudo alleles 是基因內(nèi)的突變體是基因內(nèi)的突變體 mut1 X mut2mut1 X mut2 W.tW.t 是基因內(nèi)發(fā)生交換的結(jié)果是基因內(nèi)發(fā)生交換的結(jié)果 cistron cistron 概念的提出概念的提出是對經(jīng)典的基因概念的動搖是對經(jīng)典的基因概念的動搖 是對是對pseudo alleles

17、pseudo alleles概念概念的修正的修正three in one one in onethree in one one in oneC 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)等位基因等位基因（Allele, AllomorphAllele, Allomorph）概念的發(fā)展概念的發(fā)展Pseudo allelePseudo alleleDNADNA多型性檢測技術(shù)的發(fā)展多型性檢測技術(shù)的發(fā)展 ( RFLP, RAPD )( RFLP, RAPD ) AlleleAllele 同一同一座位座位存在的兩個以上存在的兩個以上不同狀態(tài)不同狀態(tài)的基因的基因, , 其總和稱其總和稱 之為復(fù)等位基因（之為復(fù)等位基因（m

18、ultiple allelesmultiple alleles）（）（A, a1, a2.A, a1, a2.） 全同等位基因全同等位基因 (homoallele)(homoallele) 非全同等位基因非全同等位基因 (heteroallele)(heteroallele) AlleleAllele 具有相對差異的具有相對差異的DNADNA區(qū)域區(qū)域 TAAAGTAAT TAAAGCAAT C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué) site site Gene locusGene locus Mut a1Mut a1 Mut a2 Mut a2W.t AW.t AMut a1Mut a1Mut a2Mut a2ATTCTGAGCTATTCGGAGCT ATTCAGAGCT ATTCGGAGCTATTCAGAGCT (mut2)(mut2) ATTCAGAGCTATTCGGAGCT (mut1)(mut1) 全同等位基因全同等位基因 在同一基因座位在同一基因座位( (locuslocus) )中，同一突變位點（中，同一突變位點（sitesite）向不同方向發(fā)生突變所形成的等位基因向不同方向發(fā)生突變所形成的等位基因( ( homoallele homoallele ) ) C 干建平 黃岡師范學(xué)院遺傳學(xué)非全同等位基因非全同等位基因；在同一基因座位（；在