病毒的遗传分析.ppt

病毒的遗传分析病毒的遗传分析 病毒的形态结构与基因组病毒的形态结构与基因组病毒的形态结构病毒的形态结构病毒没有细胞结构，既不属于原核生病毒没有细胞结构，既不属于原核生物，也不属于真核生物物，也不属于真核生物 病毒结构十分简单，仅含病毒结构十分简单，仅含DNA或或RNA和一个蛋白质外壳，没有合成蛋白质和一个蛋白质外壳，没有合成蛋白质外壳所必须的核糖体所以，病毒必外壳所必须的核糖体所以，病毒必须感染活细胞，改变和利用活细胞的须感染活细胞，改变和利用活细胞的代谢合成机器，才能合成新的病毒后代谢合成机器，才能合成新的病毒后代结构简单：　蛋白质外壳、核酸、某些碳水化合物、脂肪等多样性的原因：外壳的蛋白质种类、染色体类型和结构表8-1 　病毒的基因组结构噬菌体的繁殖噬菌体的繁殖 （一）（一）烈性噬菌体的感染周期烈性噬菌体的感染周期 （二）（二）温和性噬菌体的感染周期温和性噬菌体的感染周期 1 1 溶源周期：溶源周期： 原噬菌体原噬菌体: : 溶源性细菌溶源性细菌: : 溶源性细菌的特点溶源性细菌的特点: : 2 2 裂解周期：裂解周期： 溶源性细菌溶源性细菌自发或经诱发自发或经诱发裂解细菌裂解细菌 ↓ ↓释放释放 子噬菌体。

子噬菌体图8-2　T4噬菌体的生活周期图8-3　λ 噬菌体的生活周期二二 噬菌体的突变型噬菌体的突变型( (一一) )快速溶菌突变型（快速溶菌突变型（r r））由于基因突变能快速复制，并裂解细菌的噬菌体类型由于基因突变能快速复制，并裂解细菌的噬菌体类型 r+—r+—野生型，野生型，r—r—突变型 r+— r+—小噬菌斑，小噬菌斑，r—r—大噬菌斑且边缘清晰大噬菌斑且边缘清晰 ( (二二) )宿主范围突变型（宿主范围突变型（h h）） h h能感染野生型细菌和突变型细菌野生型噬菌体用能感染野生型细菌和突变型细菌野生型噬菌体用h+h+表表示，只能侵染野生型菌株示，只能侵染野生型菌株 例如：例如： T2T2噬菌体噬菌体 野生型（野生型（ h+ h+ ））——感染感染B B 突变型（突变型（h h））——感染感染B B，和，和B/2B/2 若将若将B B和和B/2B/2同时混合培养在平板上，用同时混合培养在平板上，用h+h+和和h h的的T2T2噬菌噬菌体感染，体感染，h—h—噬菌斑透明的，噬菌斑透明的， h+—h+—噬菌班半透明的。

噬菌班半透明的( (三三) ) 条件致死突变型条件致死突变型 1 1 温度敏感突变型温度敏感突变型 2 2 抑制因子敏感突变（抑制因子敏感突变（sussus）） 噬菌体噬菌体 细菌细菌 正常基因正常基因 sus+ su-sus+ su- 突变基因突变基因 sus su+sus su+ （（1 1）抑制因子敏感突变的概念：）抑制因子敏感突变的概念：例如：噬菌体例如：噬菌体mRNAmRNA基因基因 细菌细菌tRNAtRNA基因反密码子基因反密码子 正常正常 突变突变 突变突变 正常正常基因：基因：5`TA5`TAC C 3` 3`5`TA5`TAG G 3` 3` 3` 3`ATATC C 5` 5`3`3`ATATG G 5` 5`        mRNA 5`UAmRNA 5`UAC C 3` 5`UA 3` 5`UAG G 3` 3` 3` 3`AUAUC C 5` 3` 5` 3`AUAUG G 5` 5`    表型：酪氨酸表型：酪氨酸 终止终止 5`UA5`UAG G 3` 3` 酪酪氨酸氨酸 酪酪氨酸氨酸3`3`AUAUC C 5` 5`  酪酪氨酸氨酸表表表表5-25-25-25-2携带不同专一性抑制基因宿主中携带不同专一性抑制基因宿主中携带不同专一性抑制基因宿主中携带不同专一性抑制基因宿主中sussussussus突变噬菌体的表现突变噬菌体的表现突变噬菌体的表现突变噬菌体的表现噬菌体基因型噬菌体基因型 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 ochresus opalsus opal + + + + + + + + - + + - + + - - - - + - - - + - - - - + - - - +（（2 2）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现 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）无义突变与无义抑制突变（二）无义突变与无义抑制突变（二）无义突变与无义抑制突变（二）无义突变与无义抑制突变无义突变：无义突变：指一个为氨基酸编码的密码变为终止密码的突变。

指一个为氨基酸编码的密码变为终止密码的突变 无义抑制突变：无义抑制突变：指能抑制无义突变表现的突变指能抑制无义突变表现的突变 表表5-3 55-3 5种琥珀抑制基因的性质种琥珀抑制基因的性质琥珀型抑琥珀型抑 插入的插入的 合成的蛋白质合成的蛋白质 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+ + 丝氨酸丝氨酸 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+ + 赖氨酸赖氨酸 5 5 + +噬菌体突变的重组试验噬菌体突变的重组试验 T T2 2突变型及特性突变型及特性 细细 菌菌 ＢＢ B/2B/2 快速溶菌突变型：快速溶菌突变型：r r 大噬菌斑；大噬菌斑； 野生型：野生型：r+ r+ 小噬菌斑；小噬菌斑； T T2 2宿主范围野生型宿主范围野生型: h + - : h + - 半透明半透明 T T2 2宿主范围突变型宿主范围突变型: h- + + : h- + + 透明透明双重感染双重感染（混合感染、复感染）：是指用两种噬（混合感染、复感染）：是指用两种噬菌体同时感染某一菌株。

菌体同时感染某一菌株 例如：例如：噬菌体噬菌体ⅠⅠ：：hrhr+ +即即能感染能感染B B和和B/2B/2菌株产生噬菌株产生噬菌斑小而边缘模糊，即透明、小噬菌斑菌斑小而边缘模糊，即透明、小噬菌斑 噬菌体噬菌体ⅡⅡ：：h h+ +r r能能感染感染B B株株，产生约大两倍，产生约大两倍的边缘清楚的噬菌斑，即为半透明、大的噬菌斑的边缘清楚的噬菌斑，即为半透明、大的噬菌斑 用用hrhr+ +和和h h+ +r r两种噬菌体同时感染两种噬菌体同时感染B B株，进行双重株，进行双重感染 在双重感染（相当在双重感染（相当hrhr+ + ×h ×h+ +r r）的过程中，）的过程中，hr+hr+和和h h+ +r r相互作用（即基因可以发生交换），所以相互作用（即基因可以发生交换），所以在其子代中可以得到在其子代中可以得到hrhr和和h h+ +r r+ +的重组体和的重组体和hrhr+ +及及h h+ +r4r4种噬菌体种噬菌体 T T2 2突变型的两点试验突变型的两点试验( (一一) ) 噬菌体杂交噬菌体杂交 h-r+ X h+r-h-r+ X h+r- Ecoli BEcoli B   表现型表现型 基因型基因型透明透明, ,小小 h-r+ h-r+ 亲组合亲组合半透明半透明, ,大大 h+r- h+r- 亲组合亲组合 透明透明, ,大大 h-r- h-r- 重组合重组合半透明半透明, ,小小 h+r+ h+r+ 重组合重组合    (二二)  噬菌体重组值的计算噬菌体重组值的计算￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿重组噬菌斑重组噬菌斑数数重组值重组值￿ ￿=                 总噬菌斑数总噬菌斑数EcoliEcoli：：B + B/2B + B/2ＸＸ100%100%图8-7　T2的h+r-与h- r+ 之间杂交重组后的4种噬菌斑形态表8-5 　h＋ rx－ × h－ rx＋ 噬菌斑数目及重组值（ rx－ 代表不同的r－ 基因） T4T4突变型的三点试验突变型的三点试验表表5-5 T45-5 T4的的 m r tu x + + + m r tu x + + + 三点试验结果三点试验结果 类类 型型 噬菌斑数噬菌斑数 % % 重组频率重组频率% % m-r r-tu m-tu m-r r-tu m-tu亲本类型亲本类型 m r tu 3467 m r tu 3467 + + + 3279 + + + 3279单交换型单交换型 m + + 520m + + 520 + r tu 474 + r tu 474单交换型单交换型 m r + 853m r + 853 + + tu 965 + + tu 965双交换型双交换型 m + tu 162m + tu 162 + r + 172 + r + 172 合合 计计 103421034269.6%69.6%9.6% 9.6% ∨ ∨∨ ∨17.5% 17.5% ∨ ∨∨ ∨3.3% 3.3% ∨ ∨∨ ∨作图作图：： m m 12.912.9 r r  20.8 20.8  tu tu  27.127.112.912.920.820.8  X174X174突变型的两点和三点测交突变型的两点和三点测交 ( (一一) )  X X174174的两点测交的两点测交 ——两个琥珀突变型间杂交两个琥珀突变型间杂交 amA x amBamA x amB  su+su+su+: amAsu+: amA、、amB su-amB su-基因型：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间重组值：间重组值： X 100% su+:amA su+:amA、、amBamB总数总数两个不同抑制因子敏感突变型间的杂交两个不同抑制因子敏感突变型间的杂交 sus amber x sus opalsus amber x sus opal  限制条件：限制条件：su+ambersu+amber、、opal su- opal su-  基因型：基因型：amb-opal+ amb+opal- 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突变型之间杂交观察到的双因子重组率突变型之间杂交观察到的双因子重组率  X174X174的三点测交的三点测交1 1 确定三个基因的顺序的前提条件确定三个基因的顺序的前提条件 只有两种可能顺序的条件下进行；只有两种可能顺序的条件下进行； 例如：要确定例如：要确定amAamA、、amBamB、、tsCtsC三基因的顺序三基因的顺序 已知：已知：amAamA与与amBamB较近，较近，amAamA和和amBamB离离tsCtsC都较远；都较远； 三个基因顺序有：三个基因顺序有： 或：或：amA amB tsC amA amB tsC 或：或：tsC amA amBtsC amA amB 不存在：不存在：amA tsC amB amA tsC amB  确定三个基因的顺序确定三个基因的顺序原理原理: : 杂交：杂交：amA + tsC X + amB +amA + tsC X + amB +   amA + tsCamA + tsC + amB + + amB +                                       如果基因顺序是如果基因顺序是: : amA amB tsCamA amB tsC 实验结果应是实验结果应是: + + tsC: + + tsC为大类，为大类，++++++为小类为小类 图图5-4 (5-4 (正交顺序正交顺序I I或反交顺序或反交顺序I) I) 如果基因顺序是如果基因顺序是: : tsC amA amB tsC amA amB 实验结果应是实验结果应是: + + + : + + + 为大类，为大类， tsC + + tsC + + 为小类为小类 图图5-4 (5-4 (正交顺序正交顺序IIII或反交顺序或反交顺序II) II) 互补试验互补试验 rIIArIIA+ +B X rIIABB X rIIAB+ + 一一 互补试验的概念和原理互补试验的概念和原理 1   互补试验的概念互补试验的概念: rII ArII A+ + B B rII A B rII A B+ + EcoliK(EcoliK( ) ) EcoliK(EcoliK( ) )rII ArII A+ + B BrII A BrII A B+ + 2 2 互补试验的原理互补试验的原理 表型表型 有无功能互补有无功能互补 结论结论 反式反式: A: A+ + B B A B A B+ + 反式反式: : A A+ + B B A B A B+ + 3  互补试验方法互补试验方法——斑点测试法斑点测试法4 4 互补试验的意义互补试验的意义突变型突变型 －－ 属同一顺反子属同一顺反子野生型野生型 ＋＋ 属不同顺反子属不同顺反子二二 顺反子（基因）顺反子（基因）2 2 顺反试验：顺反试验：指将两个拟突变分别处于顺式和反式，指将两个拟突变分别处于顺式和反式， 根据其表型确定两个突变是否是同一基因的试验。

根据其表型确定两个突变是否是同一基因的试验 3 3 判断方法判断方法: : 顺式顺式 反式反式 分析结论：两突变分析结论：两突变 + +/- - + -/- + + +/- - + -/- + 表现型表现型 野生型野生型 野生型野生型 属于两个顺反子属于两个顺反子 表现型表现型 野生型野生型 突变型突变型 属于同一顺反子属于同一顺反子1 1 顺反子的概念顺反子的概念遗传学GENETICS 噬菌体突变型的互补试验噬菌体突变型的互补试验  X X174174条件致死突变型的互补测验条件致死突变型的互补测验 1 1  X X174 DNA174 DNA结构复制结构复制 2 2  X X174174的突变型与互补测验的突变型与互补测验 1 1 互补测验原理互补测验原理 在限制条件下，能长出噬菌斑：在限制条件下，能长出噬菌斑： 说说明明：：两两个个突突变变型型能能发发生生功功能能互互补补，，是是两两个个基基因。

因 在限制条件下，不能长出噬菌斑：在限制条件下，不能长出噬菌斑： 说明：说明：两个突变型不能发生功能互补，是同一两个突变型不能发生功能互补，是同一基因 2 2 互补测验及结果互补测验及结果 P124 P124 表表5-4 5-4  X174X174突变的互补测验结果突变的互补测验结果 顺反子顺反子 突突 变变 型型 A am8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28,A am8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28, B am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11, B am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11, C och6 C och6 D am10,amH81, D am10,amH81, E am3,am6,am27, E am3,am6,am27, F am87,am88,am89, amH57,op6, op9,tsh6,ts41D F am87,am88,am89, amH57,op6, 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二二 T4T4突变型的互补试验突变型的互补试验三三 基因内互补基因内互补1 1 基因内互补的机理基因内互补的机理基因间互补基因间互补基因内互补基因内互补发生机率发生机率普遍存在普遍存在只少数能发生只少数能发生缺失突变缺失突变能发生互补能发生互补不能发生不能发生酶活性酶活性同野生型同野生型明显低于野生型（仅明显低于野生型（仅25%））2 2 基因内互补与基因间互补的区别基因内互补与基因间互补的区别缺失作图缺失作图一一 缺失的特点缺失的特点 1 1 多核苷酸对的缺失；多核苷酸对的缺失； 2 2 具不可逆性；具不可逆性； 3 3 有部分相同缺失突变型间不能通过重组恢复有部分相同缺失突变型间不能通过重组恢复 野生型表型。

野生型表型二二 缺失作图的优点：简便、精确缺失作图的优点：简便、精确三三 缺失作图的条件：具有缺失品系缺失作图的条件：具有缺失品系四四 缺失作图的原理缺失作图的原理 原理：凡是能重组的，点突变一定不在缺失区内；原理：凡是能重组的，点突变一定不在缺失区内； 凡是不能重组的，点突变一定在缺失区内凡是不能重组的，点突变一定在缺失区内缺失作图的方法缺失作图的方法步骤：步骤：   1   将待测点突变（将待测点突变（X X））先与几个最大的缺失突变先与几个最大的缺失突变体分别杂交，从中找出最小不重组和最大可重组体分别杂交，从中找出最小不重组和最大可重组 缺失突变；缺失突变； 2 2 从最小不重组区（从最小不重组区（PB242PB242）中减去与之重叠的）中减去与之重叠的最大重组区（最大重组区（A105A105））= =点突变的位置（点突变的位置（A5A5区内） 3 3 将点突变与将点突变与A5A5区内的几个缺失突变体分别杂区内的几个缺失突变体分别杂交根据结果确定：点突变就在交根据结果确定：点突变就在A5A5区内的区内的c2c2区内C C2 2 噬菌体基因组与原噬菌体噬菌体基因组与原噬菌体  噬菌体的基因组：噬菌体的基因组：由由49000bp49000bp构成构成 1 1 基因分类基因分类 头部基因：头部基因： 7 7个（必需基因：相邻）个（必需基因：相邻） 尾部基因：尾部基因： 1111个（必需基因：相邻）个（必需基因：相邻） 噬菌斑形成必需的基因噬菌斑形成必需的基因 复制所需基因：复制所需基因：O O、、P P 裂解、释放所需基因：裂解、释放所需基因：S S、、R R基因基因 正调控基因：正调控基因：N N、、Q Q 附着区：附着区：attatt；； 专一性重组所必需：专一性重组所必需：intint、、xisxis 噬菌斑形成非必需的基因噬菌斑形成非必需的基因 溶源化所需：溶源化所需：CICI、、CIICII、、CIIICIII 重组所必需：重组所必需：exoexo、、red red P133 P133 图图5-65-6  噬菌体基因组的结构特点噬菌体基因组的结构特点: : 二二  原噬菌体与合子诱导原噬菌体与合子诱导 1 1  原噬菌体原噬菌体：： 2 2 合子诱导：合子诱导： Hfr(λ)X FHfr(λ)X F- -→→受体菌裂解受体菌裂解(λ(λ进入进入F-F-后后) )b+b+原点原点λλd+ c+d+ c+a+a+ 合子诱导与整合部位的确定合子诱导与整合部位的确定三三三三 原噬菌体的插入与切除原噬菌体的插入与切除原噬菌体的插入与切除原噬菌体的插入与切除1 1 原噬菌体的插入与正常切除原噬菌体的插入与正常切除 2 2 原噬菌体的异常切除原噬菌体的异常切除 （（1 1））转导噬菌体：指带有细菌基因的噬菌体。

转导噬菌体：指带有细菌基因的噬菌体 （（2 2）） d d 转导噬菌体的特点：转导噬菌体的特点：3 3 温和性性噬菌体的互补试验与作图温和性性噬菌体的互补试验与作图 (1)(1)与众多已知位点的点突变作互补试验，确定缺失区域与众多已知位点的点突变作互补试验，确定缺失区域 P136P136(2)(2)用众多已知缺失区域的缺失品系对点突变进行缺失作图用众多已知缺失区域的缺失品系对点突变进行缺失作图整合态整合态某些某些 d gald gal品系与品系与 图谱左臂顺反子中典型图谱左臂顺反子中典型sussus突变之间重组突变之间重组  dgaldgal1 1  dgaldgal2 2  dgaldgal3 3  dgaldgal4 4  dgaldgal5 5  susA - + + + +susA - + + + +  susB - - + + +susB - - + + +  susE - - - + +susE - - - + +  susG - - - - +susG - - - - +  susH - - - - -susH - - - - -  susM - - - - -susM - - - - -attPattP dgaldgal1 1 dgaldgal2 2  dgaldgal3 3  dgaldgal4 4  dgaldgal5 5A AB BE EG GH H M M第五节第五节第五节第五节 环状排列与末端重复环状排列与末端重复环状排列与末端重复环状排列与末端重复一一 线状线状DNADNA具有环状遗传图具有环状遗传图 1 1 噬菌体噬菌体DNADNA结构特点：具末端重复（末端冗余）结构特点：具末端重复（末端冗余） 末端冗余末端冗余: :指指DNADNA分子两端核苷酸顺序相同的现象分子两端核苷酸顺序相同的现象. . 致环交换：指基因在遗传图上呈环状排列。

致环交换：指基因在遗传图上呈环状排列 2 2 末端重复的实验证据末端重复的实验证据 3 3 基因呈环状排列的实验证据基因呈环状排列的实验证据 二二 环状排列与末端重复的形成环状排列与末端重复的形成 1 1 基因的环状排列基因的环状排列 2 2 末端重复杂合子的形成末端重复杂合子的形成 第五节第五节第五节第五节 断裂基因与重叠基因断裂基因与重叠基因断裂基因与重叠基因断裂基因与重叠基因一一 隔裂基因：隔裂基因： 1 1 概念：概念：隔裂基因：隔裂基因：外显子内含子外显子内含子外显子内含子外显子外显子内含子外显子内含子外显子内含子外显子成熟成熟mRNA     帽帽5´AAAA…拖尾序列拖尾序列  剪接加工剪接加工 前体前体mRNAmRNA ( hnmRNA) ( hnmRNA)  转录转录 2 Chambon2 Chambon规则（规则（GTGT—AGAG规则）规则） 内含子：内含子：5`5`端端 G G9090T T9090———— A A8585G G85853`3` 可能是剪接酶的识别信号。

可能是剪接酶的识别信号3 3 断裂基因的意义断裂基因的意义 （（1 1）有利于储存较多的遗传信息量；）有利于储存较多的遗传信息量； （（2 2）有利于变异与进化；）有利于变异与进化； （（3 3）增加重组机率；）增加重组机率； （（4 4）内含子可能是调控装置内含子可能是调控装置通读基因：通读基因：指从起始密码指从起始密码ATGATG开始到终止密码开始到终止密码为止为止, ,所核苷酸都为氨基酸编码基因所核苷酸都为氨基酸编码基因二二 重叠基因重叠基因（一）重叠基因的概念（一）重叠基因的概念 重叠基因重叠基因：是指两个或两个以上的基因共有：是指两个或两个以上的基因共有 一段一段DNADNA序列二）重叠基因的发现（二）重叠基因的发现：：19781978年，年，SangerSanger  X174DNAX174DNA全长：全长：53865386核苷酸核苷酸 编码的编码的9 9种蛋白全长：种蛋白全长：20002000个氨基酸；个氨基酸； 3X2000 = 60003X2000 = 6000核苷酸核苷酸（三）基因重叠的方式（三）基因重叠的方式 如图如图4-94-9  1   大基因内包含小基因大基因内包含小基因：： 如：如：B基因包含在基因包含在A基因内，基因内，E基因完全包含水量在基因完全包含水量在D基因内。

基因内 2   前后两基因首尾重叠前后两基因首尾重叠：： 例例1：： 如：基因如：基因D                 终止终止  X174DNA序列：序列：5`—T—A—A—T—G—3`重叠一个碱基重叠一个碱基 基因基因J                                  起始起始 例例2：： 如：基因如：基因A                        终止终止  X174DNA序列序列5`——A—T—G—A—3` 重叠重叠4个碱基个碱基 基因基因C                      起始起始 3 3 三个基因之间重叠三个基因之间重叠 基因基因B phe B phe 终止终止 基因基因A ser Asp GluA ser Asp Glu G4 DNA G4 DNA序列序列 -T-T-C-T-G--T-T-C-T-G-A A-T-G-A-A-A--T-G-A-A-A- 基因基因K K 起始起始 ValVal4 4 反向重叠反向重叠 5 5 重叠操纵子重叠操纵子（三）基因重叠的意义及危害（三）基因重叠的意义及危害。