第四章基因的本质

第四章基因的本质 安徽大学生命科学学院教师查向东

第一节基因的精细结构 Fine Structure Benzer互补试验噬菌体T4感染E. coli，引起溶菌。野生型r+ 快速溶菌突变型rⅡ 突变型rⅡ（比野生型r+）形成大而边缘清晰的噬菌斑，但不再能在K菌株上形成噬菌斑。

一、烈性噬菌体(pp152-153)

搜集到不同的rⅡ，分别进行成对杂交。实验经过：a. 把 X 突变株系与 Y突变株系对E. coli的B菌进行复感染, 形成噬菌斑。收集斑上的子代噬菌体，得溶菌液。b. 把溶菌液接种在B菌株上。如：把溶菌液稀释106倍，取0.1ml涂布于B菌固体培养基上，生成噬菌斑数为525，则原来溶菌液中噬菌体浓度应为个/ml。c. 将溶菌液稀释100倍，取0.1ml接种到E. coli K株上，得370个噬菌斑，则原溶菌液中野生型浓度为个/ml。

根据野生型所占的比例，以及综合其它复感染实验结果，子代噬菌体中的野生型应该是重组子。两突变位点间的重组率为（分子中考虑到对应的双突变重组子）：根据野生型所占的比例，以及综合其它复感染实验结果，子代噬菌体中的野生型应该是重组子。两突变位点间的重组率为（分子中考虑到对应的双突变重组子）：

通过一系列两点测验，Benzer在rⅡ区查明了308个不同的位置，确定了它们之间的重组率。通过一系列两点测验，Benzer在rⅡ区查明了308个不同的位置，确定了它们之间的重组率。通过复感染B菌株的重组试验鉴定了rII 内的不同突变位点(site)。

Benzer还发现: 根据互补性，可以把rⅡ突变型分成rⅡA和rⅡB两组， (i) 一组中的任何突变型可以与另一组中的任意突变互补，即当同时侵染E. coli K时，能生长和裂解（它们中的任何一个单独不能在K上生长）。(ii)同一组内不能互补，组内两个不同的突变型不能弥补对方的功能（通常含义是指所编码蛋白质的功能）缺陷。通过复感染K菌株的互补试验将rII划分成两个功能区。

Benzer称rⅡA和rⅡB是两个不同的顺反子cistron。

从连锁图知道，所有rⅡA突变型都在rⅡ区的一端，所有rⅡB都在rⅡ区的另一端。故功能上的区分与空间的位置是吻合的。从连锁图知道，所有rⅡA突变型都在rⅡ区的一端，所有rⅡB都在rⅡ区的另一端。故功能上的区分与空间的位置是吻合的。不同顺反子，相同顺反子，反式排列可互补反式排列不可互补

重组测验与互补测验是确定突变型之间关系性质的两个方法重组测验与互补测验是确定突变型之间关系性质的两个方法 • 重组测验——以遗传图距的方式确定突变的空间关系（排列位置） • 互补测验——确定突变的功能关系。

不同基因间的突变型，不管顺式、反式，均互补；同一基因的不同位点的突变，则顺式构型表现互补，反式则不能互补 。一个顺反子就是一个功能水平上的基因，常用该词作为基因同义词。

由互补试验引出三个概念：顺反子cistron：表示一个作用单位或功能单位， 符合通常所指的基因, 一个顺反子可以分成很多突变子和重组子。重组子recon：基因内不能由重组分开的遗传单位。可以只包含一对核苷酸。突变子muton：基因突变时，产生突变的最小单位，可以小到只是一个核苷酸对。

所以把功能单位定义为顺反子(cistron), 引入了一个新的基因概念。首先，经典遗传学中，基因是一个突变的单位。但实际上，同一基因的各个位置都可以发生结构改变；第二，经典遗传学认为基因是重组单位，交换只能发生在基因之间；实际上，同一基因的不同突变型之间，可以在基因内发生重组。

第三，经典遗传学虽然认为基因是一个作用单位，但常常是根据表型来划分的。但对于基因功能的分析进一步划分了基因的界限。只要证明两基因具有不同的生理功能，不必知道它们在染色体上的位置，就知道它们是非等位的。对于基因等位性的判断不来自基因位置的测定而是来自功能的测定，这种等位性称为功能等位性。第三，经典遗传学虽然认为基因是一个作用单位，但常常是根据表型来划分的。但对于基因功能的分析进一步划分了基因的界限。只要证明两基因具有不同的生理功能，不必知道它们在染色体上的位置，就知道它们是非等位的。对于基因等位性的判断不来自基因位置的测定而是来自功能的测定，这种等位性称为功能等位性。

重组测验与互补测验是确定突变型之间关系性质的两个方法 重组测验——以遗传图距的方式确定突变的空间关系（排列位置）互补测验——确定突变的功能关系。不同基因间的突变型，不管顺式、反式，均互补；同一基因的不同位点的突变，则顺式构型表现互补，反式则不能互补。一个顺反子就是一个功能水平上的基因，常用该词作为基因同义词。

区分：1.重组与互补. 互补是侵染K菌株时，确立裂解的条件。重组是复感染成功后的遗传交换，须在后代中才能被鉴定。 2.互养与互补微生物通过培养基相互提供养料而生长的现象称为互养。例如两个营缺属于不同的代谢途径，它们可以互相供给彼此所不能合成的物质，而使两者都能生长。两个能表现互养现象的突变型可以认为是两个不同的突变型，有关的两个基因是非等位的，分属两个功能单位或两个顺反子。而互补是在同一细胞内进行的。

T4 rⅡ区共发现2400个自然突变，在 308个不同位置，其中每一个位置的突变机率都不同。有许多位置只发生1-2 次突变，有一个r17发生了共517次。 • “热点”hot spot：高频突变位置（位点) site. • 5-BU诱发的rⅡ表现出一些热点。 • 某一诱变剂对一种特殊的碱基序列的 “识别”，比对另一些序列更为敏感。

附：缺失作图 原理 • 点突变和缺失突变 • 点突变是单个位点突变，缺失突变是多个位点突变 • 点突变可以回复，缺失突变不能 • 点突变可以与其他点突变发生重组，缺失突变不能与缺失区的其他点突变互补 • 建立一组重叠缺失突变型，用欲测定的突变与其分别进行重组测验

缺失作图—步骤 1.将缺失型和待测突变混合与E.coliB菌株培养; 2.取1滴溶菌液加在E.coli K(λ)菌株平板上； 3.有噬菌斑表明发生重组。

缺失作图-结果 • rII突变区划分为47个片段（p107图） • 与7个缺失大片段突变型杂交，确定大范围 • 进一步与有关的缺失小片段杂交，确定小范围 • 进一步杂交确定具体的位置。

第四章 基因的本质