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第六章 噬菌体的遗传分析

第六章 噬菌体的遗传分析. 噬菌体的感染周期 噬菌体的突变型及其互补测验 烈性噬菌体的同源重组 温和噬菌体的同源重组  噬菌体的非同源重组. 一、噬菌体的感染周期. 感染周期 ：是指噬菌体从吸附细菌到子代噬菌体从宿主细菌细胞中放出来的过程。. 1 、烈性噬菌体的感染周期. 大肠杆菌 T4 －噬菌体：由头、尾两部分组成，外：蛋白质外壳＋内部： DNA 分子。 侵染过程： T4 －噬菌体 DNA 上约有 160 个基因，已定位的有 70 多个基因，装配成完整的噬菌体的全部信息也都在此 DNA 上。 T4 －噬菌体的基因的表达：. T4 噬菌体的侵染过程.

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第六章 噬菌体的遗传分析

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Presentation Transcript

  1. 第六章 噬菌体的遗传分析 • 噬菌体的感染周期 • 噬菌体的突变型及其互补测验 • 烈性噬菌体的同源重组 • 温和噬菌体的同源重组 • 噬菌体的非同源重组

  2. 一、噬菌体的感染周期 • 感染周期：是指噬菌体从吸附细菌到子代噬菌体从宿主细菌细胞中放出来的过程。

  3. 1、烈性噬菌体的感染周期 • 大肠杆菌T4－噬菌体：由头、尾两部分组成，外：蛋白质外壳＋内部：DNA分子。 • 侵染过程： • T4－噬菌体DNA上约有160个基因，已定位的有70多个基因，装配成完整的噬菌体的全部信息也都在此DNA上。 • T4－噬菌体的基因的表达：

  4. T4噬菌体的侵染过程

  5. T4－噬菌体的基因的表达： • ①早前期基因表达—多为调节基因，启动自身基因表达，而抑制大肠杆菌细胞的DNA合成。 • ②晚前期基因表达—是与DNA复制有关的基因。其产物是：核酸酶：降解大肠杆菌的DNA，为自己DNA合成提供游离的核苷酸；DNA复制有关的酶：大量合成新T4－DNA。 • ③晚期基因表达—是控制形态发生过程的基因；编码噬菌体结构蛋白的基因。其产物是大部分直接参与外壳的建成和少数具有酶的作用。 • ④包装完成后，由噬菌体裂解基因表达，产生裂解酶。消化宿主细胞壁。

  6. 2、温和噬菌体的感染周期 • －噬菌体：宿主是大肠杆菌

  7. 溶源周期 噬菌体DNA 大肠杆菌DNA 整合 原噬菌体 溶源性细菌

  8. －噬菌体基因的表达： • ①先是早期基因和部分晚期基因的表达 产物——阻遏蛋白。 作用——调节或抑制自身其它基因的表达。 • ②噬菌体的整个基因组整合到宿主染色体的特定区域，噬菌体的大部分基因处于失活状态，随宿主染色体一起复制。

  9. 溶源性细菌具有2个重要特性： • 免疫性：由于溶源性细菌产生一种阻遏蛋白（ I ）。这种阻遏蛋白不但可抑制原噬菌体DNA复制。也可抑制再度感染的同类噬菌体DNA的复制。故能抵抗同类噬菌体的超感染。 • 可诱导性：原噬菌体的自发诱导，每一代可能有1/10000溶源性细菌被裂解，释放出大量噬菌体（裂解周期）。

  10. 裂解周期 裂解 非溶源性细菌

  11. 用紫外线或化学物质（丝裂霉素C）诱导，90％溶源细菌进入裂解周期。用紫外线或化学物质（丝裂霉素C）诱导，90％溶源细菌进入裂解周期。

  12. 温和噬菌体 • 象这种在感染周期中具有裂解和溶源两种途经的噬菌体称为温和噬菌体 。

  13. 温和噬菌体的溶菌周期和溶源周期

  14. 二、噬菌体的突变型及其互补测验 • 噬菌体的突变型 • 噬菌体的互补测验 • 烈性噬菌体的同源重组 • 温和噬菌体的同源重组 • 噬菌体的非同源重组

  15. 1、噬菌体的突变型 • 噬菌斑形态突变型——快速溶菌突变型 • 寄主范围突变体 • 条件致死突变型

  16. 1）噬菌斑形态突变型——快速溶菌突变型 野生型噬菌体：形成嗜菌斑小、边缘模糊、中心清晰。 快速溶菌突变型：形成的嗜菌斑大、边缘清晰、中心清晰。

  17. 2）寄主范围突变体 • 大肠杆菌抗噬菌体突变型：其细胞壁上由于没有野生型噬菌体赖以附着的接受点而表现出抗性。 • 寄主范围突变体：其吸附器和野生型的有某些精细的差别，所以又能吸附在抗—噬菌体细菌的细胞壁上，侵染并使它们裂解。

  18. 3）条件致死突变型 • 噬菌体大部分基因的功能是复制和产生子代噬菌体所必需的，这些基因的突变是致死的，不能形成噬菌斑， • 有些致死突变型在限制条件下是致死的，而在许可条件，可形成噬菌斑，这种突变称为条件致死突变。

  19. 2、噬菌体的互补测验 • 互补测验的原理 • 互补测验的方法 • 互补测验的结果

  20. 1）互补测验的原理 • 互补测验：是确定突变的功能关系。 • T4的rⅡ区：有3000多个突变型，所有的rⅡ突变都导致丧失合成一种或几种蛋白质的能力，这种蛋白质是在大肠杆菌k（）中复制发育所必须的。 • 它们有相同的表现型：这些突变型在大肠杆菌k（）细胞是致死的，但可在大肠杆菌B菌株的细胞中增殖。

  21. 这些突变是否都影响同一种遗传功能呢？ 即rⅡ中这3000多个突变型是属于一个基因还是属于几个基因？

  22. 互补测验原理 • 就是用不同的rⅡ突变型成对组合去感染大肠杆菌k（）菌株。如果被双重感染的细菌中产生两种亲代基因型的子代噬菌斑（也有少量重组型的噬菌斑），那么就必然是一个突变型补偿了一个突变型所不具有的功能，这两个突变型就称为彼此互补。如果双重感染的细菌不产生子代噬菌体，则这两种突变型一定有一个相同功能受到损伤。

  23. 实验

  24. 2）互补测验的方法 • 斑点测试法（spot test）：用一种rⅡ突变型以去感染大肠杆菌k（）菌株。噬菌体和细菌在温热的琼脂中混合，涂布在营养平板上，琼脂凝固后，在平板上所划出的一定位置上再加一滴含有另一种rⅡ突变型的培养基，在这一滴培养基的范围内，一些细菌就会被两种噬菌体所感染。如在这范围内形成噬菌斑，就证明这两种突变型互补，反之就不能互补。

  25. 突变噬菌体之间的互补作用

  26. 3）互补测验的结果 • 结果发现：rⅡ突变型可分成rⅡA和rⅡB两个互补群 • 凡是属于rⅡA互补群的突变不能互补，同理属于rⅡB互补群的突变也不能互补，只有rⅡA的突变和rⅡB的突变可以互补，即双重感染大肠杆菌k（）菌株后可产生子代 。

  27. 三、烈性噬菌体的同源重组 • T2－噬菌体： r＋型：生长缓慢，噬菌斑小，边缘模糊。 r－型：快速生长，噬菌斑大，边缘清晰 h＋型：只能感染Ttos （对T2－phage敏感的野生型大肠杆菌），不能感染Ttor（对T2－phage具抗性的突变型大肠杆菌）。 h －型：能感染Ttos，也能感染Ttor Ttos简称品系1，Ttor简称品系2。

  28. 噬菌体的混合感染 h-r+ h+r- E.coliB

  29. h -r＋×h＋r 子代 噬菌体 品系1＋品系2的混合培养物

  30. h-r+ ×h+r-中出现的4种噬菌斑

  31. 四种嗜菌斑

  32. 重组率的计算 100% 重组型噬菌斑数 重组率＝ 总噬菌斑数 （h+ r+ ）+ （h- r-） 100% ＝ 总噬菌斑数

  33. 1965年，用重组分析法鉴定出T4－phage的60个不同的基因，它们在环状遗传图上的排列。

  34. 四、温和噬菌体的同源重组 • 位点专一性重组 • 噬菌体： 如进入溶源状态，则DNA将整合到宿主基因组中； 由溶源状态转为裂解生长状态，则DNA从宿主DNA上切除下来。

  35. 附着位点（attachment site 简写为att） • 大肠杆菌上的att位点：att或attB，其长度大约为25个核苷酸对，它位于bio和gal两基因之间，包含B、O、B`三个序列组分 。 • DNA上的att位点：attP，由P、O、P`三个序列组分组成，其长度为240个核苷酸对。

  36. 整合反应： BOP`—POB`（原噬菌体） POP`（噬菌体） BOB` + 温和噬菌体的同源重组

  37. 通过在attP和attB间的相互重组，环状的噬菌体DNA转换为整合的原噬菌体，原噬菌体通过attL和attR间相互重组而切除通过在attP和attB间的相互重组，环状的噬菌体DNA转换为整合的原噬菌体，原噬菌体通过attL和attR间相互重组而切除

  38. 通过位点专一重组， λ噬菌体DNA整合到大肠杆菌染色体中

  39. 在attP和attB共同的核心序列上交错切割，通过交叉复合产生相互重组体连接点在attP和attB共同的核心序列上交错切割，通过交叉复合产生相互重组体连接点

  40. 五、噬菌体的非同源重组 • 重组发生在顺序不相同的DNA分子间，如转座因子从染色体的一个区段转移到另一个区段或从一条染色体转移到另一条染色体上。

  41. Mu（mutator phage） • 由Taylor于1963年发现的一种特殊的噬菌体，它是大肠杆菌的温和噬菌体。 • Mu的特点：几乎可以插入宿主染色体任何一个位置上。而且游离Mu和已经插入的Mu基因次序是相同的。另外它的两端没有粘性末端，同时插入某基因中就引起该基因突变。 • 又叫转座噬菌体

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