第八章 病毒的遺傳分析

1、第八章第八章 病毒的遺傳分析病毒的遺傳分析 病毒（virus）既不屬于原核生物，也不屬于真核生物，因為它沒有一般的細胞結構，它只能寄生在動物、植物和細菌的細胞內進行繁殖，它能使宿主細胞的機構轉而合成它自身新的病毒物質。 根據(jù)宿主細胞的不同可將病毒分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒三類。細菌病毒又稱為噬菌體（bacteriophage，phage）。后來發(fā)現(xiàn)真菌及藻類都有病毒，這些病毒也稱為噬菌體。第一節(jié)第一節(jié) 病毒的形態(tài)結構病毒的形態(tài)結構 病毒的結構十分簡單，由蛋白質外殼病毒的結構十分簡單，由蛋白質外殼和核酸組成，大多數(shù)的核酸為和核酸組成，大多數(shù)的核酸為DNA（包括許多細菌病毒和動物病毒），（包

2、括許多細菌病毒和動物病毒），有些病毒，主要是植物病毒的核酸為有些病毒，主要是植物病毒的核酸為RNA。病毒的形狀有球狀、桿狀，或。病毒的形狀有球狀、桿狀，或由由“頭部頭部”和和“尾部尾部”組成。組成。第二節(jié) 噬菌體的增殖和突變型1)噬菌體可以快速擴增，因此縮短研究周期2)在幾毫升營養(yǎng)液中就可得到龐大的噬菌體群體，可能從中觀察到極為罕見的遺傳學現(xiàn)象3)許多噬菌體基因組小，是一個復制子，就有可能詳細的研究整個基因組結構和功能4)各種不同類型的突變體，可進行突變實驗，而且便于篩選噬菌體在遺傳實驗中應用廣泛的原因：噬菌體在遺傳實驗中應用廣泛的原因：一、噬菌體的繁殖 根據(jù)噬菌體與宿主的關系可分為：1)烈性

3、噬菌體（virulent phages），這種噬菌體感染宿主細胞后就進入裂解反應，使宿主細胞裂解。 2)溫和噬菌體（temperate phages），這種噬菌體感染宿主細胞后具有裂解和溶源兩種發(fā)育途徑。1. 烈性噬菌體的感染周期尾部吸附到菌壁上尾部吸附到菌壁上注入注入DNA早期基因表早期基因表達達晚前期基因表達晚前期基因表達晚期基因表達晚期基因表達包裝包裝裂解細菌裂解細菌釋放大量噬菌體。釋放大量噬菌體。2.溫和噬菌體的感染周期有裂解周期和溶源周期兩種。有裂解周期和溶源周期兩種。1.裂解周期裂解周期(litic cycle) ：與烈性噬菌體相：與烈性噬菌體相同。同。2.溶源周期溶源周期(lys

4、ogentic bacterium) ：感染宿：感染宿主主粘性末端互補粘性末端互補早期基因和部早期基因和部分晚期基因表達分晚期基因表達整合到宿主染色整合到宿主染色體體隨宿主復制并傳遞給子代隨宿主復制并傳遞給子代。二、噬菌體的突變型1.條件致死突變型 就是在某些條件下，這些突變型是致死的，那么這些條件就稱為限制條件，而在另一些條件下仍可進行繁殖，從而得以擴增進行研究，所以這些條件為許可條件。 兩大類條件致死突變：1)“溫度敏感”突變（temperature sensitive mutation）2)“抑制因子敏感”突變（supporessor -sensitive mutation ,sus）

5、2.無義突變與無義抑制基因 如果編碼多肽鏈中的某一密碼子突變?yōu)榻K止密碼子，多肽鏈的如果編碼多肽鏈中的某一密碼子突變?yōu)榻K止密碼子，多肽鏈的合成到此便會中斷，從而使多肽鏈變短而失去活性，這種突變合成到此便會中斷，從而使多肽鏈變短而失去活性，這種突變稱為無義突變。各種無義突變都是條件致死突變，因為有相應稱為無義突變。各種無義突變都是條件致死突變，因為有相應的無義抑制基因。的無義抑制基因。 第三節(jié) 噬菌體突變的重組實驗 一、T2突變型的兩點測交二、T4突變型的三點測交 三個基因的染色體圖 三、 X174突變型的兩點和三點測交大的一類是第一次交換所得，小的一類是第二次交換所得第四節(jié)第四節(jié) 噬菌體突變型的

6、互補實驗噬菌體突變型的互補實驗重組測驗重組測驗是以遺傳圖距的方式確定基因的空間關系；是以遺傳圖距的方式確定基因的空間關系；互補測驗互補測驗（complementation）則是用來確定突變基）則是用來確定突變基因的功能關系。因的功能關系。如果被雙重感染的細菌中產生兩種親代基因型的子代如果被雙重感染的細菌中產生兩種親代基因型的子代噬菌體，那么就必然是一個突變補償了另一個突變所噬菌體，那么就必然是一個突變補償了另一個突變所不具有的功能，這兩個突變就稱為不具有的功能，這兩個突變就稱為彼此互補彼此互補。如果雙重感染的細菌不產生子代噬菌體，那么這兩種如果雙重感染的細菌不產生子代噬菌體，那么這兩種突變一定

7、有一個突變一定有一個相同功能受到損傷。相同功能受到損傷。一、互補測驗一、互補測驗與順反子與順反子 凡是屬于rA的突變，相互之間不能互補； 凡是屬于rB的突變，相互之間也不能互補； rA的突變和 rB的突變之間可以互補。 說明：rA和 rB是兩個獨立的功能單位，分別具有不同的功能，但他們的功能又是互補的。對于不同基因的互補測驗中，不論是順式還是反式排列均表現(xiàn)出互補效應；但屬于同一基因的不同位點的突變，則順式構型表現(xiàn)互補，反式構型不能互補。將不同突變之間沒有互補的功能區(qū)稱為順反子順反子。一個順反子就是一個功能水平上的基因。二、二、X174條件致死突變的互補測驗條件致死突變的互補測驗三、三、T4條件

8、致死突變型的互補測驗條件致死突變型的互補測驗 四、基因內互補四、基因內互補可能是由于有些突變可能是由于有些突變所影響的多肽區(qū)域是所影響的多肽區(qū)域是作為亞基而相互作用作為亞基而相互作用的，而有些突變所影的，而有些突變所影響的多肽區(qū)域是作為響的多肽區(qū)域是作為活性表達所必需的，活性表達所必需的，但不參與亞基的作用。但不參與亞基的作用?；騼然パa和基因間互補的區(qū)別：基因內互補和基因間互補的區(qū)別：1.任何兩個不同基因間的突變總是互補的，而同任何兩個不同基因間的突變總是互補的，而同一基因內不同位點突變絕大多數(shù)是不能互補的，一基因內不同位點突變絕大多數(shù)是不能互補的，只有少數(shù)例外；只有少數(shù)例外；2.基因內兩個

9、突變能互補也只能是點突變，無缺基因內兩個突變能互補也只能是點突變，無缺失，這種突變的功能效應一定是錯義突變，絕失，這種突變的功能效應一定是錯義突變，絕不是無義突變或移碼突變。不是無義突變或移碼突變。3.基因內互補作用的酶活性往往明顯低于正常水基因內互補作用的酶活性往往明顯低于正常水平，同時所形成的蛋白質也有某種異常。平，同時所形成的蛋白質也有某種異常。第五節(jié)第五節(jié) 缺失作圖缺失作圖一、缺失作圖原理一、缺失作圖原理1.概念概念點突變：由于核苷酸對發(fā)生了改變而產生的突變。點突變：由于核苷酸對發(fā)生了改變而產生的突變。缺失突變：由于缺失了相鄰的許多核苷酸對而產生的突變。缺失突變：由于缺失了相鄰的許多核

10、苷酸對而產生的突變。2.區(qū)別區(qū)別（1）點突變是單個位點的突變，缺失突變是多位點的突變；）點突變是單個位點的突變，缺失突變是多位點的突變；（2）點突變可以發(fā)生回復突變，而缺失突變是不可逆的；）點突變可以發(fā)生回復突變，而缺失突變是不可逆的；（3）點突變與其他點突變之間可以發(fā)生重組，而缺失突變同另一）點突變與其他點突變之間可以發(fā)生重組，而缺失突變同另一個基因組內缺失區(qū)點突變之間不可能發(fā)生重組個基因組內缺失區(qū)點突變之間不可能發(fā)生重組3.原則原則：凡是能和某一缺失突變型進行重組的，它的位置一定不在：凡是能和某一缺失突變型進行重組的，它的位置一定不在缺失范圍內；凡是不能重組的，它的位置一定在缺失范圍內。缺

11、失范圍內；凡是不能重組的，它的位置一定在缺失范圍內。二、缺失作圖方法二、缺失作圖方法試驗：試驗：0.5ml Ecoli.B培養(yǎng)物培養(yǎng)物+1滴缺失型噬菌體滴缺失型噬菌體+1滴待測滴待測r突變體，幾分鐘后，取突變體，幾分鐘后，取1滴菌液滴菌液在滅活紙條上，鋪在在滅活紙條上，鋪在Ecoli k()平板上培養(yǎng)平板上培養(yǎng)結果：結果：有噬菌斑：表明發(fā)生了重組，判斷突變不在缺有噬菌斑：表明發(fā)生了重組，判斷突變不在缺失區(qū)；失區(qū)；無噬菌斑：表明未發(fā)生重組，判斷突變在缺失無噬菌斑：表明未發(fā)生重組，判斷突變在缺失區(qū)。區(qū)。第六節(jié)第六節(jié) 噬菌體的基因組與位點專一性重組噬菌體的基因組與位點專一性重組 一、噬菌體的基因組48500bp，線狀DNA主要特點：（1）功能相關的基因聚集在一起（2）結構基因及其編碼蛋白質所作用部位處在鄰接區(qū)域（3）具粘性末端二、二、原噬菌體與合子誘導原噬菌體與合子誘導原噬菌體是溶源性的決定者，位于染色體的特定原噬菌體是溶源性的決定者，位于染色體的特定位置上。位置上。合子誘導合子誘導（zygotic induction ）：當）：當Hfr品系和品系和F- （不含（不含l）的品系接合時，溶源化狀的噬菌體從）的品系接合時，溶源化狀的噬菌體從供體一旦進入受體，由于不受到供體一旦進入受體，由于不受到CI蛋白的抑制蛋白的抑制而迅速進入裂解周期，使