第七章噬菌體分析與基因結構

第七章

噬菌體與基因的精細結構分析第一節(jié)噬菌體的遺傳重組分析第二節(jié)基因在染色體上的排列第三節(jié)基因精細結構分析第一節(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.ColiB，噬菌斑半透明突變型（h）：侵染E.ColiB和B/2，噬菌斑透明

hr+h+r↘

↙E.ColiB↓釋放噬菌斑↓感染E.coliB＋

E.ColiB/2出現(xiàn)的4種噬菌斑

噬菌斑類型推導基因型透明，小半透明，大半透明，小透明，大hr+h+rh+r+hrhr+、h+r

：親本類型h+

r+、hr

：重組合類型

透明，小半透明，大雙重感染：兩種噬菌體同時感染某一菌株h+r+h-r+h+r-h-r-二、噬菌體的基因重組

重組值計算：重組噬菌斑數(shù)重組頻率=*100%

總噬菌斑數(shù)

(h+r++h-r-)=*100%

(h+r-+h-r++h+r++h-r)三、噬菌體T4

rII

突變型作圖

Benzer分析了3000多個T4rII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？

（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?；旌细腥緍II’突變體rII’’突變體E.colik()互補作用無互補作用細胞裂解釋放細胞不裂解無子出子代噬菌體代噬菌體釋放Benzer’smapoftherIIregiongeneratedfromcrossesof60differentmutantT4strains.（2）缺失作圖點突變（pointmutation)：核苷酸對發(fā)生了改變?nèi)笔蛔儯╠eletionmutation):缺失了相鄰的許多核苷酸對。二者的區(qū)別點突變：單個位點；可以回復突變，與基因內(nèi)其它位點突變重組恢復野生型缺失突變：多個位點；不能回復突變；不與另一基因組內(nèi)缺失區(qū)的點突變之間重組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)。待測突變型與已知缺失突變系列（

A–D）雜交待測突變ABCD雜交結果r+r+nor+nor+未知突變點所在區(qū)域(c)abcde缺失突變系列Benzer把rII區(qū)劃分為47個片段優(yōu)點：較重組作圖雜交次數(shù)少。同時，精確度較高。第二節(jié)基因精細結構分析一、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建立基因學說。提出了“三位一體”的基因概念基因的經(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

結構單位：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)生特定的表型效應基因概念的發(fā)展1944年Avery：遺傳物質(zhì)是DNA。1944年Beadle：一個基因一個酶學說。發(fā)展一基因一多肽學說1953年Wateon和Crick：DNA雙螺旋模型。基因是具有一定遺傳效應的DNA片段。

基因概念的發(fā)展1955年，Benzer的順反子學說?；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。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＋

Arg2?（突變型）Arg1－

Arg2＋（突變型）×二、順反效應與互補Arg1－＋Arg2?＋Arg1－＋Arg2?＋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相同（野生型），表明這兩個基因為非等位基因。Arg1－＋Arg2?＋Arg1－＋Arg2?＋野生型野生型2、反式不互補曲霉菌多種腺嘌呤營養(yǎng)缺陷型。如ad16、ad8ad16＋×＋ad8缺陷型：99.86％ad16＋/＋ad8（異核體）不互補→等位基因交換→非同一位置野生型：0.14％ad?ad－ad8?ad16－？Arg1－＋Arg2?＋Arg1－＋Arg2?＋ad16－＋ad2?＋ad16－＋ad8?＋突變型野生型野生型野生型反式順式兩種情況比較？應將ad16和ad8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。Arg1－＋Arg2?＋Arg1－＋Arg2?＋野生型野生型突變型野生型反式順式ad16－＋ad8?＋ad16－＋ad2?＋ad16－＋ad2?＋野生型有缺陷基因型ad16－＋ad8?＋產(chǎn)物表型順式反式有缺陷有缺陷正常突變型基因內(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。ad16－＋ad8?＋ad16－＋ad2?＋ad16－＋ad8?＋ad8?＋ad16－＋ad16－＋ad2?＋ad16－＋＋＋ad16－ad8－ad8?＋ad16－＋ad8?＋1、412341、32、42、3突變野生突變野生突變反式順式0.14％野生型的形成三、基因的精細作圖噬菌體T4

rII

突變型遺傳圖研究表明rII突變型分成兩組（功能群）：A組和B組。A組B組rIIA

是一個獨立的功能單位。rIIA

的任意兩個突變型無互補作用AB反式不互補A組B組rIIB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rIIA和rIIB是兩個獨立的功能單位——兩個順反子（cistron）----rIIA

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反式互補順反子（cistron）順反子：在反式構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。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，在這一遺傳區(qū)域中的突變位點之間沒有互補作用?；パa試驗可以確定同一表型效應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?；蚴且粋€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)間稱為重組子（recon）

順反位置效應示意圖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構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

BABAB

A

B+–++突變位點四、基因的現(xiàn)代概念基因：一個基因相當于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）。一個順反子等同于一個基因，可以分成很多突變子和重組子。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?！ぁぁぁぁCTTTGTTTTACTAA··········CGAAACAAAATGATT·····＋·····GCTTTTTTTTACTAA··········CGAAAAAAAATGATT·····－·····GCTTTGTAT

TACTAA··········CGAAACATA

ATGATT·····－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?！裎稽c（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）等位基因。

順反子假說（Theoryofcistron）

Cistron

是基因的同義詞在一個順反子內(nèi)，有若干個突變單位突變子(muton)在一個順反子內(nèi)，有若干個交換單位交換子（recon）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基因內(nèi)可以較低頻率發(fā)生基因內(nèi)的重組，交換

pseudoalleles

是基因內(nèi)的突變體

mut1Xmut2

W.t

是基因內(nèi)發(fā)生交換的結果

cistron

概念的提出是對經(jīng)典的基因概念的動搖是對pseudoalleles概念的修正threeinoneoneinone等位基因（Allele,Allomorph）概念的發(fā)展PseudoalleleDNA多型性檢測技術的發(fā)展(RFLP,RAPD)

Allele

同一座位存在的兩個以上不同狀態(tài)的基因,其總和稱之為復等位基因（multiplealleles）（A,a1,a2..）

全同等位基因

(homo