第五章 病毒的遗传分析
学习要点,
1 噬菌体的突变型及基因重组的特点；
2 噬菌体的互补测验与顺反子测定；
3 用两点测交与三点测交测定噬菌体交换值 ;
4 ?噬菌体基因组结构特点；
5 原噬菌体对细菌基因重组的影响 (合子诱导 ） ;
6 噬菌体的线状染色体与环状连锁图 。
第一节 噬菌体的繁殖和突变型
一 噬菌体的繁殖
（一） 烈性噬菌体的感染周期
（二） 温和性噬菌体的感染周期
1 溶源周期：
原噬菌体,
溶源性细菌,
溶源性细菌的特点,
2 裂解周期：
溶源性细菌 ?自发或经诱发 ?裂解细菌
↓ 释放
子噬菌体。
二 噬菌体的突变型
(一 )快速溶菌突变型（ r）
(二 )宿主范围突变型（ h）
(三 ) 条件致死突变型
1 温度敏感突变型
2 抑制因子敏感突变（ sus）
噬菌体 细菌
正常基因 sus+ su-
突变基因 sus su+
（ 1）抑制因子敏感突变的概念：
例如：噬菌体 mRNA基因 细菌 tRNA基因反密码子
正常 突变 突变 正常
基因,5`TAC 3`?5`TAG 3` 3`ATC 5`?3`ATG 5`
? ? ? ?
mRNA 5`UAC 3` 5`UAG 3` 3`AUC 5` 3`AUG 5`
? ?
表型：酪氨酸 终止 5`UAG 3`
?酪 氨酸 ?酪 氨酸
3`AUC 5`
?酪 氨酸
表 5-2携带不同专一性抑制基因宿主中 sus突变噬菌体的表现
噬菌体基因型 宿主菌基因型su- su+amb su+och su+op
野生型
sus amber
sus ochre
sus opal
+ + + +
- + + -
- - + -
- - - +
（ 2）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现
琥珀型（ amber） UAG
赭石型（ ocher） UAA
乳白型（ opal） UGA
（二）无义突变与无义抑制突变
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。
无义抑制突变,指能抑制无义突变表现的突变。
表 5-3 5种琥珀抑制基因的性质
琥珀型抑 插入的 合成的蛋白质 赭石型抑
制基因 氨基酸 占野生型 % 制基因
su1+ 丝氨酸 28 -
su2+ 谷氨酰胺 14 -
su3+ 酪氨酸 55 -
su4+ 酪氨酸 16 +
su5+ 赖氨酸 5 +
第二节 噬菌体突变型的互补试验
一 ?X174条件致死突变型的互补测验
(一 ) ?X174 DNA结构复制 图 5-1
(二 ) ?X174的突变型与互补测验
1 互补测验原理
在限制条件下, 能长出噬菌斑：
说明,两个突变型能发生功能互补, 是两个基因 。
在限制条件下，不能长出噬菌斑：
说明,两个突变型不能发生功能互补，是同一基因。
2 互补测验及结果
P124 表 5-4 ?X174突变的互补测验结果
顺反子 突 变 型
A am8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28,
B am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11,
C och6
D am10,amH81,
E am3,am6,am27,
F am87,am88,am89,amH57,op6,op9,tsh6,ts41D
G am9,am32,ts,ts79
H amN1,am23,am80,am90,ts4
二 T4突变型的互补试验
第三节 噬菌体突变的重组试验
一 T2突变型及特性 细 菌
Ｂ B/2
快速溶菌突变型,r 大噬菌斑；
野生型,r+ 小噬菌斑；
T2宿主范围野生型, h + - 半透明
T2宿主范围突变型, h- + + 透明
二 T2突变型的两点试验
(一 ) 噬菌体杂交
h-r+ X h+r-
Ecoli B
?
表现型 基因型
透明,小 h-r+ 亲组合
半透明,大 h+r- 亲组合
透明,大 h-r- 重组合
半透明,小 h+r+ 重组合
(二 ) 噬菌体重组值的计算
重组噬菌斑数
重组值 =
总噬菌斑数Ecoli,B + B/2
Ｘ 100%
三 T4突变型的三点试验
表 5-5 T4的 m r tu x + + + 三点试验结果
类 型 噬菌斑数 % 重组频率 %
m-r r-tu m-tu
亲本类型 m r tu 3467
+ + + 3279
单交换型 m + + 520
+ r tu 474
单交换型 m r + 853
+ + tu 965
双交换型 m + tu 162
+ r + 172
合 计 10342
69.6%
9.6% ∨ ∨
17.5% ∨ ∨
3.3% ∨ ∨
作图, m ?12.9? r ? 20.8 ? tu
27.112.9 20.8
三 ?X174突变型的两点和三点测交 P127
(一 ) ?X174的两点测交 —— 两个琥珀突变型间杂交
amA x amB
?
su+
su+,amA,amB su-
基因型,amA- amB+ amA+ amB- amA+ amB+
amA+ amB+ amA- amB-
A+B+ X 2
amA-amB间重组值,X 100%
su+:amA,amB总数
两个不同抑制因子敏感突变型间的杂交
sus amber x sus opal
?
限制条件,su+amber,opal su-
基因型,amb-opal+ amb+opal- amber+opal+
amb+opal+ amb-opal-
su+amber； su+opal
10-6 10-2
P128 表 5-6 ?174突变型之间杂交观察到的双因子重组率
(二 )?X174的三点测交
1 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；
例如：要确定 amA,amB,tsC三基因的顺序
已知,amA与 amB较近, amA和 amB离 tsC都较远；
三个基因顺序有：
或,amA amB tsC
或,tsC amA amB
不存在,amA tsC amB
2 确定三个基因的顺序 原理,
杂交,amA + tsC X + amB +
?
amA + tsC
+ amB +
?
P127 图 5-4
如果基因顺序是, amA amB tsC
实验结果应是, + + tsC为大类,+++为小类
图 5-4 (正交顺序 I或反交顺序 I)
如果基因顺序是, tsC amA amB
实验结果应是, + + + 为大类,tsC + + 为小类
图 5-4 (正交顺序 II或反交顺序 II)
四 噬菌体基因重组的特点 P130
第四节 ?噬菌体基因组与原噬菌体
一 ?噬菌体的基因组,由 49000bp构成
1 基因分类 头部基因,7个（必需基因：相邻）
尾部基因,11个（必需基因：相邻）
噬菌斑形成必需的基因 复制所需基因,O,P
裂解、释放所需基因,S,R
基因 正调控基因,N,Q
附着区,att；
专一性重组所必需,int,xis
噬菌斑形成非必需的基因 溶源化所需,CI,CII,CIII
重组所必需,exo,red
2 ?噬菌体基因组的结构特点,
二 ?原噬菌体与合子诱导
1 ?原噬菌体,
2 合子诱导,Hfr(λ )X F-→ 受体菌裂解 (λ 进入 F-后 )
b+
原点
λ
d+ c+
a+
3 合子诱导与整合部位的确定
三 原噬菌体的插入与切除
1 原噬菌体的插入与正常切除 P135 图 5-7
2 原噬菌体的异常切除 P135 图 5-8
（ 1） 转导噬菌体：指带有细菌基因的噬菌体。
（ 2） ?d 转导噬菌体的特点：
3 温和性性噬菌体的互补试验与作图
(1)与众多已知位点的点突变作互补试验, 确定缺失区域 P136
(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
整合态
某些 ?d gal品系与 ?图谱左臂顺反子中典型 sus突变之间重组
?dgal1 ?dgal2 ?dgal3 ?dgal4 ?dgal5
?susA - + + + +
?susB - - + + +
?susE - - - + +
?susG - - - - +
?susH - - - - -
?susM - - - - -
attP
?dgal1
?dgal2
?dgal3
?dgal4
?dgal5
A B E G H M
第五节 环状排列与末端重复
一 线状 DNA具有环状遗传图
1 噬菌体 DNA结构特点：具末端重复 （ 末端冗余 ）
末端冗余,指 DNA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 。
2 末端重复的实验证据 图 5-11
3 基因呈环状排列的实验证据 P138 图 5-12
二 环状排列与末端重复的形成
1 基因的环状排列 图 5-13（ A）
2 末端重复杂合子的形成 图 5-13（ B）
学习要点,
1 噬菌体的突变型及基因重组的特点；
2 噬菌体的互补测验与顺反子测定；
3 用两点测交与三点测交测定噬菌体交换值 ;
4 ?噬菌体基因组结构特点；
5 原噬菌体对细菌基因重组的影响 (合子诱导 ） ;
6 噬菌体的线状染色体与环状连锁图 。
第一节 噬菌体的繁殖和突变型
一 噬菌体的繁殖
（一） 烈性噬菌体的感染周期
（二） 温和性噬菌体的感染周期
1 溶源周期：
原噬菌体,
溶源性细菌,
溶源性细菌的特点,
2 裂解周期：
溶源性细菌 ?自发或经诱发 ?裂解细菌
↓ 释放
子噬菌体。
二 噬菌体的突变型
(一 )快速溶菌突变型（ r）
(二 )宿主范围突变型（ h）
(三 ) 条件致死突变型
1 温度敏感突变型
2 抑制因子敏感突变（ sus）
噬菌体 细菌
正常基因 sus+ su-
突变基因 sus su+
（ 1）抑制因子敏感突变的概念：
例如：噬菌体 mRNA基因 细菌 tRNA基因反密码子
正常 突变 突变 正常
基因,5`TAC 3`?5`TAG 3` 3`ATC 5`?3`ATG 5`
? ? ? ?
mRNA 5`UAC 3` 5`UAG 3` 3`AUC 5` 3`AUG 5`
? ?
表型：酪氨酸 终止 5`UAG 3`
?酪 氨酸 ?酪 氨酸
3`AUC 5`
?酪 氨酸
表 5-2携带不同专一性抑制基因宿主中 sus突变噬菌体的表现
噬菌体基因型 宿主菌基因型su- su+amb su+och su+op
野生型
sus amber
sus ochre
sus opal
+ + + +
- + + -
- - + -
- - - +
（ 2）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现
琥珀型（ amber） UAG
赭石型（ ocher） UAA
乳白型（ opal） UGA
（二）无义突变与无义抑制突变
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。
无义抑制突变,指能抑制无义突变表现的突变。
表 5-3 5种琥珀抑制基因的性质
琥珀型抑 插入的 合成的蛋白质 赭石型抑
制基因 氨基酸 占野生型 % 制基因
su1+ 丝氨酸 28 -
su2+ 谷氨酰胺 14 -
su3+ 酪氨酸 55 -
su4+ 酪氨酸 16 +
su5+ 赖氨酸 5 +
第二节 噬菌体突变型的互补试验
一 ?X174条件致死突变型的互补测验
(一 ) ?X174 DNA结构复制 图 5-1
(二 ) ?X174的突变型与互补测验
1 互补测验原理
在限制条件下, 能长出噬菌斑：
说明,两个突变型能发生功能互补, 是两个基因 。
在限制条件下，不能长出噬菌斑：
说明,两个突变型不能发生功能互补，是同一基因。
2 互补测验及结果
P124 表 5-4 ?X174突变的互补测验结果
顺反子 突 变 型
A am8,am18,am30,am33,am35,am50,am86,tsl28,
B am14,am16,och5,ts9,tsl16,och1,och8,och11,
C och6
D am10,amH81,
E am3,am6,am27,
F am87,am88,am89,amH57,op6,op9,tsh6,ts41D
G am9,am32,ts,ts79
H amN1,am23,am80,am90,ts4
二 T4突变型的互补试验
第三节 噬菌体突变的重组试验
一 T2突变型及特性 细 菌
Ｂ B/2
快速溶菌突变型,r 大噬菌斑；
野生型,r+ 小噬菌斑；
T2宿主范围野生型, h + - 半透明
T2宿主范围突变型, h- + + 透明
二 T2突变型的两点试验
(一 ) 噬菌体杂交
h-r+ X h+r-
Ecoli B
?
表现型 基因型
透明,小 h-r+ 亲组合
半透明,大 h+r- 亲组合
透明,大 h-r- 重组合
半透明,小 h+r+ 重组合
(二 ) 噬菌体重组值的计算
重组噬菌斑数
重组值 =
总噬菌斑数Ecoli,B + B/2
Ｘ 100%
三 T4突变型的三点试验
表 5-5 T4的 m r tu x + + + 三点试验结果
类 型 噬菌斑数 % 重组频率 %
m-r r-tu m-tu
亲本类型 m r tu 3467
+ + + 3279
单交换型 m + + 520
+ r tu 474
单交换型 m r + 853
+ + tu 965
双交换型 m + tu 162
+ r + 172
合 计 10342
69.6%
9.6% ∨ ∨
17.5% ∨ ∨
3.3% ∨ ∨
作图, m ?12.9? r ? 20.8 ? tu
27.112.9 20.8
三 ?X174突变型的两点和三点测交 P127
(一 ) ?X174的两点测交 —— 两个琥珀突变型间杂交
amA x amB
?
su+
su+,amA,amB su-
基因型,amA- amB+ amA+ amB- amA+ amB+
amA+ amB+ amA- amB-
A+B+ X 2
amA-amB间重组值,X 100%
su+:amA,amB总数
两个不同抑制因子敏感突变型间的杂交
sus amber x sus opal
?
限制条件,su+amber,opal su-
基因型,amb-opal+ amb+opal- amber+opal+
amb+opal+ amb-opal-
su+amber； su+opal
10-6 10-2
P128 表 5-6 ?174突变型之间杂交观察到的双因子重组率
(二 )?X174的三点测交
1 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；
例如：要确定 amA,amB,tsC三基因的顺序
已知,amA与 amB较近, amA和 amB离 tsC都较远；
三个基因顺序有：
或,amA amB tsC
或,tsC amA amB
不存在,amA tsC amB
2 确定三个基因的顺序 原理,
杂交,amA + tsC X + amB +
?
amA + tsC
+ amB +
?
P127 图 5-4
如果基因顺序是, amA amB tsC
实验结果应是, + + tsC为大类,+++为小类
图 5-4 (正交顺序 I或反交顺序 I)
如果基因顺序是, tsC amA amB
实验结果应是, + + + 为大类,tsC + + 为小类
图 5-4 (正交顺序 II或反交顺序 II)
四 噬菌体基因重组的特点 P130
第四节 ?噬菌体基因组与原噬菌体
一 ?噬菌体的基因组,由 49000bp构成
1 基因分类 头部基因,7个（必需基因：相邻）
尾部基因,11个（必需基因：相邻）
噬菌斑形成必需的基因 复制所需基因,O,P
裂解、释放所需基因,S,R
基因 正调控基因,N,Q
附着区,att；
专一性重组所必需,int,xis
噬菌斑形成非必需的基因 溶源化所需,CI,CII,CIII
重组所必需,exo,red
2 ?噬菌体基因组的结构特点,
二 ?原噬菌体与合子诱导
1 ?原噬菌体,
2 合子诱导,Hfr(λ )X F-→ 受体菌裂解 (λ 进入 F-后 )
b+
原点
λ
d+ c+
a+
3 合子诱导与整合部位的确定
三 原噬菌体的插入与切除
1 原噬菌体的插入与正常切除 P135 图 5-7
2 原噬菌体的异常切除 P135 图 5-8
（ 1） 转导噬菌体：指带有细菌基因的噬菌体。
（ 2） ?d 转导噬菌体的特点：
3 温和性性噬菌体的互补试验与作图
(1)与众多已知位点的点突变作互补试验, 确定缺失区域 P136
(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
整合态
某些 ?d gal品系与 ?图谱左臂顺反子中典型 sus突变之间重组
?dgal1 ?dgal2 ?dgal3 ?dgal4 ?dgal5
?susA - + + + +
?susB - - + + +
?susE - - - + +
?susG - - - - +
?susH - - - - -
?susM - - - - -
attP
?dgal1
?dgal2
?dgal3
?dgal4
?dgal5
A B E G H M
第五节 环状排列与末端重复
一 线状 DNA具有环状遗传图
1 噬菌体 DNA结构特点：具末端重复 （ 末端冗余 ）
末端冗余,指 DNA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 。
2 末端重复的实验证据 图 5-11
3 基因呈环状排列的实验证据 P138 图 5-12
二 环状排列与末端重复的形成
1 基因的环状排列 图 5-13（ A）
2 末端重复杂合子的形成 图 5-13（ B）
