病毒遗传分析3课时.ppt

第八章 病毒的遗传分析,一、病毒及其基因组 0.2课时二、phage增殖与突变型 0.4课时三、重组测验与作图 0.4课时四、互补测验与作图 1.4课时五、专一性转导重组 0.6课时,目 录,一、病毒及其基因组(virus and its genome),病毒(virus)体内无核糖体、翻译及能量转换系统，也没有完整的细胞结构。所以，称病毒为非原核(prokarytes)、非真核生物(eukarytes)的分子生物。但它为遗传物质证实、三联密码破译、基因概念发展、基因表达调控和基因工程发展作出巨大贡献。动物、植物和微生物病毒中，将细菌、真菌及藻类中的病毒往往称为噬菌体(phage)。,（一）病毒及噬菌体(virus and phage)P184,（三）病毒的种类P185,一、病毒及其基因组(virus and its genome),1、按遗传物质性质分类(遗传和基因工程学角度)DNA类(单、双链，正、反义链)；RNA 类(单、双链)2、按寄生关系分类(遗传、免疫和病毒学角度)烈性(virulent)噬菌体；温和(temperate)噬菌体3、按形态分类(临床诊断和医学角度)蝌蚪、环、线、卵、丝状等 如下噬菌体中T、TMV、在基因工程中应用最多,1.烈性噬菌体(virulent phage)P186,二、噬菌体增殖与突变型,(一)phage繁殖与侵染,2.温和噬菌体(temperate phage),二、噬菌体增殖与突变型,(一)phage繁殖与侵染,3.溶源菌特性 P188,免疫性 整合到细菌染色体上的噬菌体称原噬菌体(prophage)，被侵染的细菌称溶源菌。噬菌体侵染的细菌不会再被同种噬菌体侵染的特性称免疫性。如入侵后，其阻遏蛋白抑制自身复制和近源菌侵染。可诱导性 溶源菌自发或诱导产生0.01%的细菌被裂解，称溶源菌可诱导性。噬菌体整入细菌基因组内称溶源，噬菌体侵入寄主被破坏称裂解。能溶源和裂解的噬菌体为温和型，是基因工程载体。,二、噬菌体增殖与突变型,(一)phage繁殖与侵染,（二）噬菌体突变类型,二、噬菌体增殖与突变型,1.条件致死突变(phage condition lathal),热温敏突变(temperature sensitive mutation ts)30下存活，40-42致死。可进行基因定位。X174 ts与wt30培养10h再42下培养10h，菌斑表型有什么不同？,噬菌体氨基酸密码突变成终止密码，称无义突变。UAC(酪)UAG无义突变，称琥珀(amber)突变，记为am；UAC(酪)UAA无义突变，称赭石(ocher)突变，记为och；UGC(半)UGA无义突变，称乳白(opal)突变，记为op。,2.无义突变(nonsense mutation)P190,（二）噬菌体突变类型,抑制无义突变表达的反密码子称无义突变抑制因子，有该因子的寄主为Su+。如细菌tRNA反密码子ATC突变成AUC时，am突变噬菌体能生存。没有无义突变抑制因子的寄主，记为Su-。,二、噬菌体增殖与突变型,2.无义突变抑制因子(suppressor-nonsense mutation Su+)证实,（二）噬菌体突变类型,无义突变抑制因子与无义突变之间有严格的对应关系。如su+am寄主只能抑制am突变表达，su+op寄主只能抑制op无义突变表达，但su+och寄主能抑制amb和och无义突变表达(表1)。如：琥珀型无义突变寄主因反密码子摇摆性能接上丝、酪、谷酰氨酸3种氨基酸，选得Su+1、Su+2和Su+3等3种寄主，其蛋白质合成量分别为野生型14%-55%(表2)。,二、噬菌体增殖与突变型,（二）噬菌体突变类型,3.形态突变,二、噬菌体增殖与突变型,速溶性突变r-溶解寄主快呈大斑，r+呈小斑广寄主突变h-能浸染E.coliB1和B2，h+仅侵染E.coliB1，E.coliB1+B2培养基上h-呈透明斑，h+呈半透明斑提问：h+r-基因型菌斑形态是什么？h-r-，h+r+基因型的菌斑形态怎样？T4噬菌体r区突变后寄主范围变窄，由野生型E.ColiB、K菌株寄生变为E.ColiB寄生，问r47能否在E.ColiK株上生长。,（二）噬菌体突变类型,4.缺失突变,二、噬菌体增殖与突变型,尾部缺失突变27 仅有头部和丝盘能生存，但无侵染力头部缺失突变23 仅有躯干和丝盘能生存，但无侵染力 突变体23与27混合后，因功能互补能形成有侵染力的个体,1、杂交重组法测定基因距离,（一）T2phage两点基因作图 P193,三、重组测验与作图,（二）T4phage 3 点基因作图P195,三、重组测验与作图,（三）T4噬菌体重组测验(recombination test)P191,三、重组测验与作图,（三）T4噬菌体重组测验(recombination test),三、重组测验与作图,Benzer用双重感染法测定3000多个突变体两两间的遗传距离。即测定了3000多个突变基因间的重组率，绘图如下。,Benzer将T4phage r区3000多个突变体两两成对，直接感染E.coli K株上(不允许基因交换)，测定突变基因遗传功能,称互补测验。,r102与r47成对感染K,有菌斑.遗传功能互补,为不同的顺反子,（一）T4噬菌体互补测验(complementation test)P196,四、互补测验与作图,（一）T4phage互补测验,2.互补测验与基因功能研究P200,四、互补测验与作图,突变体23：有基盘无头部突变体27：有头部无基盘 分别感染细菌均无菌斑，混合感染细菌有菌斑说明什么？突变体13是什么基因 突变体13与27混合感染有菌班，但与 23 混合无菌班，该突变体为何基因？,（一）T4phage互补测验,3.T4phage发育遗传图谱P199,用上述方法完成了65个突变体互补测验，将这60多个条件致死突变基因联系起来揭示了T4phage的发育遗传图谱。突变40-47为早期功能基因，即头部、躯干、DNA、丝盘等基本物质控制基因。突变13等基因为头部、尾部、尾丝均有但不能装配，为装配成熟晚期功能基因。,四、互补测验与作图,（一）T4phage互补测验,4.T4phage发育基因的基因内互补P201,T4phage 65个突变体互补测验结果表明：同1亚类不同突变体之间能功能互补称基因内互补。可将其发育调控基因分成3类：头部装配基因：共16个基因内不互补基因，但20-24、31、40与 16、17、49之间有基因内功能互补。尾部装配基因：有3-11、15、18、19、25-29、51、53共20个基因。尾丝装配基因：有35-38、57、63共6个基因。将他们之间的遗传距离，绘制成T4phage发育图谱。,四、互补测验与作图,（二）X174互补测验,1、X174 噬菌体 P198,四、互补测验与作图,X174 噬菌体发现39个mutant：32个无义、7个温敏突变，见下图。成对直接感染E.coli测定功能是否互补。am8与am14成对感染E.coli有斑，互补，为两个不同的顺反子。am8与am33成对感染E.coli无斑，不互补，同一个顺反子。,（二）X174互补测验,2、X174 的顺反子,四、互补测验与作图,用上述两两成对混合接种的测验方法，测定了X174噬菌体39个突变体，发现它们分别属于8个遗传功能不同的基因，即8个不同的顺反子。如 am8,18,30,33,35,50,86,tsl28为同一个顺反子A；am8与am14,am16,och11,och5为两个不同的顺反子AB。,(三)X174互补测验与作图 补,1、利用am标记性状选择，获得A-B基因重组率,四、互补测验与作图,、Su-寄主中的菌斑必定有2种基因型,（三）X174phage三点作图,四、互补测验与作图,3、据优势菌斑种类确定中央基因,（三）X174phage三点作图,四、互补测验与作图,4、三点作图举例,amAtsC+与+amB成对感染Su+E.coli，5 106倍稀释液平板接种1ml产生88个菌斑；裂解后5107倍稀释液接种1ml 到Su-E.coli培养，30培养12h后45培养，产生13个大、7个小菌斑，求Rf(A-B)、Rf(A-tsC),=?并作图。,（三）X174phage三点作图,四、互补测验与作图,五、噬菌体专一性重组(specific recombination),1.噬菌体基因组P204,通过重组、互补测验和测序研究，证明基因组有48502bp,61个基因。其中32个重要基因可分为2类：必需类24个基因，非必需类8个基因。即：,五、噬菌体专一性重组,2.正常整合与切除P206,五、噬菌体专一性重组,3.异常剪接,phage与Ecoli附着位点中有相互识别的核心序列能联绘,五、噬菌体专一性重组,3.噬菌体整合切除机理P207,第8章 作业及复习题,一、作业：P2135.9 二、复习题（一）名词注释1.prophage2.nonsense mutation 3.suppressor-nonsense mutation plementation test 5.recombination test（二）填空1.噬菌体(a+)与(+b)杂交，在E.coli K株内产生2.7%野生型，则Rf(ab)=(）。5.噬菌体转导a,b基因共导率愈高，说明a b基因的遗传距离愈（），cM值会愈（）。2、基因内不同位点间有结构差异的基因称为拟等位基因，基因内不同位点间的排列方式被称为（）差异，顺反位置效应被称为（）差异。3、T4phage突变体成对感染E.coli B株后代再感染K株测定重组率的方法称为（），它是基因内精细结构及遗传距离研究方法，通常称为()。4、在不允许基因交换的背景下，用成对的突变体混合接种测定成对基因否遗传功能互补的实验方法称为（），成对的突变体在该遗传背景下能产生野生型说明它们（）。5、反式排列遗传功能不能互补的基因称（）基因，遗传功能能够互补的基因称为（）基因。,（三）选择填空1、a+b、ab+菌株在DavisU形管分开后有a+b+产生，加入二硝基苯后仍有a+b+产生，但加入某物种血清后不再产生野生型，则该细菌重组途径为(D)2、烈性噬菌体繁殖与侵染特点是（）a.核酸和蛋白质侵入寄主，b.噬菌体核酸插入寄主基因组内c.寄主裂解后子代释放，d.噬菌体核酸与寄主共生存3、琥珀型无义突变是指氨基酸密码子突变成如下密码子a.UAC(酪)UAA；b.UGC(半)UGA；c.UAC(酪)UAG4、基因组有48502bp、61个基因，其中32个重要基因可分为必需和非必需类基因。如下（）基因是必需基因a.附着位点基因 att；b.整合酶基因int；c.切除酶基因xis；d.溶源基因s,（四）是非题（正确题画，错误题画）1、噬菌体(a+)与(+b)杂交，野生型百分率为2.7%，则Rf(a-b)=2.7%。()2、噬菌体晚期功能基因就是指头部、尾部、尾丝装配基因，即成熟晚期功能基因。（）3、突变体两两成对直接接种到E.coli K株上，目的是在不允许基因交换情况下测定突变基因的遗传功能是否互补，称互补测验。（）（五）复习题 即作业题：P2135.9,