第五章 遗传与变异.ppt

第五章第五章细菌的遗传和变异细菌的遗传和变异概述 遗传（heredity）子代对亲代的模仿性和继承性 变异（variation）子代对亲代模仿性的差异           类型        • 遗传型变异：又称基因型变异        • 非遗传性变异：又称表型变异•遗传性变异（基因型变异）遗传性变异（基因型变异）•非遗传性变异（表型变异）非遗传性变异（表型变异）遗传性变异遗传性变异非遗传性变异非遗传性变异基因改变基因改变+-遗传遗传+-可逆性可逆性-+外界环境外界环境-+变异幅度变异幅度个别细胞个别细胞群体群体遗传物质类型核染色体核外染色体真核生物 细胞器 原核生物 质粒遗传物质在微生物细胞内的存在部位和方式染色单体染色单体着丝点着丝点人类的染色体组蛋白染色质链染色体DNA分子DNA以一长串复杂的线圈形式堆积成染色体，DNA各线圈缠绕在若干组蛋白束上形成一“串珠”结构这些线圈构成一个染色质链然后染色质折叠成许多环，卷曲成一个染色体染色体染色体基因基因Ⅱ基因基因ⅠDNA基因是一段基因是一段DNA/RNA基因是什么？基因决定生物体的生、长、病、老死等一切生命现象 基因是生命的密码。

基因记录和传递遗传信息基因控制基因控制Pr因而控制性状因而控制性状G A TC T AG A UDNAmRNA天天冬冬氨酸氨酸 一、细菌的变异现象•形态结构变异形态结构变异：：L型；特殊结构的变异型；特殊结构的变异                              （荚膜、芽胞、鞭毛（荚膜、芽胞、鞭毛—H-O变异）变异）•抗原性变异抗原性变异：：O和和H抗原的变异抗原的变异•菌落的变异菌落的变异：：S-R变异变异•毒力变异毒力变异：毒力增强和减弱：毒力增强和减弱•耐药性变异耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药：细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药                            多重耐药菌株多重耐药菌株•其它：其它：营养缺陷突变、条件致死性突变、营养缺陷突变、条件致死性突变、               发酵阴性突变发酵阴性突变一　细菌的变异现象v细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，生长过程中受外界环境的影响也可发生变异如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌L型v细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变异）也可发生变异。

形态结构的变异形态结构变异•                 3-6%食盐食盐鼠疫耶氏菌鼠疫耶氏菌                 多形态性多形态性                 陈旧培基物陈旧培基物•                       青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶正常形态细菌正常形态细菌                              L型变异型变异                              抗体或补体抗体或补体              (部分或完全失去胞壁部分或完全失去胞壁)L型细菌典型的油煎蛋样菌落•特殊结构的变异特殊结构的变异                42-43℃℃炭疽杆菌炭疽杆菌                失去形成芽胞能力失去形成芽胞能力, 毒性降低毒性降低                  10-20天天                              变形杆菌变形杆菌       0.1%石炭酸石炭酸   迁徙生长（迁徙生长（H））                点状生长、单个菌落（点状生长、单个菌落（O））鞭毛变异H-O 变异薄膜无薄膜细菌的变异现象Ø细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙(rough,R)型两种。

S型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐经人工培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干燥、边缘不整齐，称S-R变异ØS-R变异常见于肠道杆菌，是由于失去LPS的特异性寡糖重复单位而引起的Ø变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其它性状也发生了变化ØS型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性强，如结核分枝杆菌菌落变异S型菌落型菌落R型菌落型菌落S(smooth)菌落R(rough)菌落S-R变异 结核杆菌的干燥型菌落结核杆菌的干燥型菌落毒力变异毒力增强：白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌溶原性细菌溶原性细菌溶原性细菌溶原性细菌产生白喉毒素产生白喉毒素产生白喉毒素产生白喉毒素毒力减弱：有毒力的有毒力的有毒力的有毒力的牛型牛型牛型牛型TBTB13年年230代代含胆汁、甘油、含胆汁、甘油、马铃薯的培养基马铃薯的培养基卡介苗卡介苗卡介苗卡介苗(BCG)(BCG)细菌的变异现象v耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性v               含链霉素培基痢疾杆菌                             依链株                    长期培养v从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题 耐药性变异细菌的变异现象其它：其它：营养缺陷突变：细菌由原来能合成某种营养物质的原养型营养缺陷突变：细菌由原来能合成某种营养物质的原养型 突变为不能合成该物质的营养缺陷型突变为不能合成该物质的营养缺陷型 如如his-缺陷型缺陷型条件致死性突变：突变的菌株在某种特定条件下不能存活，条件致死性突变：突变的菌株在某种特定条件下不能存活， 而在另一适当条件下可正常生长，如温度敏而在另一适当条件下可正常生长，如温度敏 感突变株（感突变株（Temperature-sensitive mutant, ts株）株）发酵阴性突变：突变后由于某种酶的缺陷失去发酵某种糖发酵阴性突变：突变后由于某种酶的缺陷失去发酵某种糖 的能力的能力二　与细菌变异相关的物质1.染色体染色体2.质粒质粒3.噬菌体噬菌体4.转座子转座子5.整合子整合子•双股闭合环状，按一定构型反复回旋形成松散的网状结构，附着在横隔中介体或胞膜上，储存细菌的遗传信息，是细菌生命必不可少的成分1. 细菌染色体(bacterial chromosome)无组蛋白，无核膜，基因结构连续无组蛋白，无核膜，基因结构连续ØØdsDNAdsDNA，，无无组组蛋蛋白白，，相相对对较较小小（（3.23.2～～5×105×106 6   bpbp），一个复制起始位点；），一个复制起始位点；ØØ复制快：复制快：10105 5   bpbp/min/minØØ无内含子，为连续基因无内含子，为连续基因，不编码的，不编码的DNADNA少；少；ØØ重叠基因少；重叠基因少；ØØ结构基因多是单拷贝（编码结构基因多是单拷贝（编码rRNArRNA的的rDNArDNA除外）；除外）；ØØ单倍体：突变后更易表现单倍体：突变后更易表现；；ØØ功功能能相相关关的的几几个个结结构构基基因因组组成成操操纵纵子子，，转转录录一一条条mRNAmRNA，再分别合成各自的蛋白质。

再分别合成各自的蛋白质细菌染色体的特征DNA bursts from this treated bacterial cell大肠杆菌基因组4288个基因，4.7×106bp遗传信息的连续性功能相关的结构基因组成操纵子基因的重复序列少而短操纵子操纵子RP O结构基因结构基因 启动基因启动基因 操纵基因操纵基因调节调节基因基因原核原核生物基因调控系统生物基因调控系统•操纵子（operon）：原核生物中几个功能相关的结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的协同单位（DNA序列）一个操纵子 = 编码序列（2-6）+启动序列+操纵序列 +(其他调节序列)•乳糖操纵子的发现：×细菌以葡萄糖为能量来源×葡萄糖充分时： 与葡萄糖代谢有关的酶基因---表达 与其他糖代谢有关的酶基因---关闭×葡萄糖耗尽时，乳糖存在（培养基）： 与乳糖代谢有关的酶基因 ---表达 与葡萄糖代谢有关的酶基因---关闭IPOZYA 控制位点控制位点控制位点控制位点 结构基因结构基因结构基因结构基因DNADNA阻阻阻阻遏遏遏遏蛋蛋蛋蛋白白白白启启启启动动动动子子子子操操操操纵纵纵纵基基基基因因因因β β半半半半乳乳乳乳糖糖糖糖苷苷苷苷酶酶酶酶通通通通透透透透酶酶酶酶乙乙乙乙酰酰酰酰基基基基转转转转移移移移酶酶酶酶乳糖操纵子（lactose opron） 结构RNARNARNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶结合位点结合位点结合位点结合位点调控基因调控基因调控基因调控基因2. 2.质粒质粒（plasmid）细菌染色体外的遗传物质，闭合环状双股DNA分子，决定细菌的某些遗传性状，但不是细菌必不可少的成分。

特性特性 • 编码细菌的某些编码细菌的某些遗传性状遗传性状   • 具不依赖染色体的自我复制能力（具不依赖染色体的自我复制能力（严紧型严紧型/松弛型）松弛型）   • 可自行丢失和消除可自行丢失和消除   • 可在细菌之间相互可在细菌之间相互转移转移   • 具有具有相容性和不相容性相容性和不相容性 致育性质粒/ F质粒(fertility plasmid) : 编码性菌毛   耐药性质粒：编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性，   分接合性耐药质粒（R质粒， resistance plasmid ）和非接   合性耐药质粒（噬菌体传递噬菌体传递）  细菌素质粒(bacteriocin Plasmid) ：编码各种细菌素，编码各种细菌素，如   大肠杆菌的Col 质粒，编码大肠菌素  毒力质粒/Vi质粒(virulence plasmid) ：编码与致病性有关   的毒力因子如如ST质粒、质粒、LT质粒质粒  代谢质粒(Metabolic plasmids) ：编码编码产生与代谢有关的酶 质粒的种类质粒的种类种   类英文名称拷贝数与染色体复制相关性紧密型质粒stringent低，1~2个同   步松弛型质粒relaxed 高，10~500个不相关质粒(plasmid)可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移•接合性质粒接合性质粒  带与接合传递相关的基因，带与接合传递相关的基因，     较大，较大，40~100kbp，如，如F质粒。

质粒•非接合性质粒非接合性质粒  不能通过接合传递，较小，不能通过接合传递，较小，＜＜15kbp，，可通过与之共存的接合性质粒可通过与之共存的接合性质粒     的诱动或噬菌体转导传递的诱动或噬菌体转导传递质粒(plasmid)•不相容性不相容性(incompatibility)：：两种结构两种结构相似密切相关的质粒不能稳定共存于一相似密切相关的质粒不能稳定共存于一个宿主菌的现象个宿主菌的现象•相容性：几种不同的质粒同时共存于一相容性：几种不同的质粒同时共存于一个菌细胞内的现象个菌细胞内的现象质粒(plasmid)3.噬菌体(Bacteriophages或phage )•噬菌体噬菌体：：感染细菌、真菌、放线菌和螺旋感染细菌、真菌、放线菌和螺旋体等微生物的病毒，只能在活的宿主菌内体等微生物的病毒，只能在活的宿主菌内复制增殖复制增殖•噬菌体遗传物质可在其感染的宿主菌之间噬菌体遗传物质可在其感染的宿主菌之间和宿主菌与噬菌体间传递，且赋予宿主菌和宿主菌与噬菌体间传递，且赋予宿主菌某些性状某些性状•噬菌体具有病毒的特性噬菌体具有病毒的特性噬菌体(Bacteriophages)•噬菌体感染细菌有两个结果：噬菌体感染细菌有两个结果：•噬菌体在宿主菌内增殖后使宿主菌裂解，释放噬菌体在宿主菌内增殖后使宿主菌裂解，释放的噬菌体再感染其他敏感细胞。

建立的噬菌体再感染其他敏感细胞建立溶菌性周溶菌性周期期－－－－毒性噬菌体•噬菌体感染细菌后不增殖，其核酸整合到细菌噬菌体感染细菌后不增殖，其核酸整合到细菌染色体上，随细菌染色体的复制而复制，并随染色体上，随细菌染色体的复制而复制，并随细菌分裂而分配至子代细菌的染色体中，建立细菌分裂而分配至子代细菌的染色体中，建立溶原性周期溶原性周期－－－－温和噬菌体4.转座因子(transposable element)•转座因子转座因子：是一类在细菌的染色体、质粒：是一类在细菌的染色体、质粒或噬菌体之间自行移动的遗传成分，是基或噬菌体之间自行移动的遗传成分，是基因组中一段特异的具有转位特性的独立的因组中一段特异的具有转位特性的独立的DNA序列序列•转座转座(transposition)•  内源性转座子内源性转座子           插入突变插入突变•  外源性转座子外源性转座子            基因转移和重组基因转移和重组•转座子分类：转座子分类：    插入序列插入序列(insertion S, IS)     转座子转座子(Tn)或复合转座子或复合转座子(complex Tn)转座子(transposon)1.插入序列插入序列(IS)：：最简单的或序列较短的最简单的或序列较短的转座子，长度转座子，长度≤2kbp，，仅携带自身转座仅携带自身转座所需酶的基因。

存在于多种细菌的染色所需酶的基因存在于多种细菌的染色体或质粒中体或质粒中2.转座子转座子(Tn)或复合转座子或复合转座子(complex Tn) ：＞：＞2kbp，，除携带与转座有关的基因外，除携带与转座有关的基因外，还携带其他特殊功能的基因复合转座还携带其他特殊功能的基因复合转座子是由一个编码功能基因的中心序列及子是由一个编码功能基因的中心序列及两侧臂购成的两侧臂购成的Tn转座子(transposon)•Tn携带的耐药性基因在细菌的染色体和质携带的耐药性基因在细菌的染色体和质粒间或质粒之间转移，导致耐药性基因的粒间或质粒之间转移，导致耐药性基因的传播是自然界中细菌耐药性产生的重要原传播是自然界中细菌耐药性产生的重要原因之一转座子转座示意图flashflash转座子的类型转座子转座子携带耐药或毒素基因携带耐药或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3AP（（氨苄青霉素）氨苄青霉素）Tn4AP、、SM（（链霉素）、链霉素）、Su（（磺胺）磺胺）Tn5Km（（卡那霉素）卡那霉素）Tn6KmTn7TMP（（甲氧苄氨嘧啶）、甲氧苄氨嘧啶）、SMTn9Cm（（氯霉素）氯霉素）Tn10Tc（（四环素）四环素）tn551Em（（红霉素）红霉素）Tn971EmTn1681大肠埃希菌（肠毒素基因）大肠埃希菌（肠毒素基因）The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1983"for her discovery of mobile genetic elements"Barbara McClintock(1902-1992) 5.整合子（integron，In）：l定位于细菌染色体、质粒或转座子上l基本结构：两端为保守末端，中间为可变区，含一个或多个基因盒l整合子含有3个功能元件：重组位点；整合酶基因；启动子l通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播三　细菌变异的机制两种类型两种类型   • 基因突变（基因突变（gene mutation））  • 基因转移（基因转移（gene transfer））与基因重组与基因重组（（gene recombination）） (一)基因突变： 细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变 按突变的范围分：点突变和染色体畸变 按突变的发生机理分：碱基置换和移码突变 按突变的原因分：自发突变和诱发突变 基因突变的规律 • 突变率 • 随机突变和不定向选择 • 回复突变：突变株恢复野生型的性状回复突变和抑制突变（回复突变和抑制突变（reverse mutation , suppressor mutation））回复突变并没有纠正正向突变的回复突变并没有纠正正向突变的DNA序列，而只是序列，而只是抑制了正向突变的效应，故称抑制突变，以区别真抑制了正向突变的效应，故称抑制突变，以区别真正的原位回复突变到野生株。

正的原位回复突变到野生株第一次突变第一次突变正向突变正向突变突变株突变株第二次突变第二次突变回复突变回复突变表现野生株性表现野生株性状的突变株状的突变株野生株野生株影印试验影印试验(replica plating)影印平板：自发的，随机的，非诱导的药影印平板：自发的，随机的，非诱导的药 物仅起选择作用物仅起选择作用随机的、非定向的突变是在接触噬菌体之前就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用彷徨试验：彷徨试验：（二）基因转移和重组（二）基因转移和重组 细菌基因转移和重组的类型细菌基因转移和重组的类型             • 转化转化             • 接合接合             • 转导转导             • 溶原性转换溶原性转换             • 原生质体融合原生质体融合1.转化（transformation）•步骤步骤   DNA的获取的获取   重组重组受体菌直接摄取供体菌游离的受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段并整合到自己的基因组中，从片段并整合到自己的基因组中，从而获得新的遗传性状而获得新的遗传性状Ø 影响因素：l供受菌基因型： 同源性；亲缘关系近，转化率高l感受态（competence）： 生理活动过程中摄取 转化因子的最佳时期 l环境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促进转化受体细胞能接受转化的生理状态称为感受态，只有处于感受态的细菌才能接受转化因子，从出现到消失约为４０分钟(对数期的中期)感受态感受态出现原因细菌失去部分细胞壁的结果细菌在细胞表面产生某种Ｅ引起感受态的决定决定因素细胞遗传性决定和菌龄有关环腺苷酸cAMP可提高1000倍 Ca2+ 、MgMg2 2＋＋能促使细胞进入感受态感受态因子是受体细胞表面上的一种蛋白质功能使转化因子结合在受体细胞表面以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA片段转移到受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状 据转导基因片段的范围，可分为 • 普遍性转导：完全转导、流产转导 • 局限性转导2.转导（transduction）普遍性转导普遍性转导•完全转导完全转导•外源性外源性DNA片段与受体菌的染色体整合，并片段与受体菌的染色体整合，并随染色体而传代，称完全转导随染色体而传代，称完全转导 •流产转导流产转导•外源性外源性DNA片段游离在胞质中片段游离在胞质中,既不能与受体既不能与受体菌染色体整合，也不能自身复制，称为流产菌染色体整合，也不能自身复制，称为流产转导转导 普遍性转导普遍性转导( generalized transduction)局限性转导局限性转导( restricted transduction)前噬菌体从宿主菌染色体上脱离时发生偏差，浆其两侧的宿主染色体基因转移至受体菌，使受体菌遗传性状发生改变普遍性转导与局限性转导的区别区别要点区别要点普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导基因转导的发生基因转导的发生时期时期转导的遗传物质转导的遗传物质转导后果转导后果转导频率转导频率裂解期裂解期DNA任何部位任何部位和质粒和质粒完全转导和流产完全转导和流产转导转导受体菌的受体菌的10－－7溶原期溶原期DNA特定部位特定部位获得获得DNA特定特定部位的遗传特性部位的遗传特性较普遍性转导增较普遍性转导增加加1000倍倍3.溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversion)当温和噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的DNA片段，使其成为溶原状态时，而使细菌获得新的性状。

白喉4.接合接合(conjugation)两个细菌通过性菌毛相互接触，使供体菌的遗传物质转移到受体菌内，从而改变了受体菌的遗传性状 接合性质粒： 能通过接合方式转移的质粒 包括：F质粒、R质粒F质粒的结合质粒的结合lHfr（高频重组菌株）： F F质粒与染色体整合质粒与染色体整合 具有结合和转移功能具有结合和转移功能 细菌染色体转移频率高，细菌染色体转移频率高，F F质粒低质粒低 受体菌获得供体菌性状受体菌获得供体菌性状 用于绘制基因图用于绘制基因图Hfr转移细菌染色体过程转移细菌染色体过程F’F’F’F’Ø细菌的耐药性与耐药性的基因突变及细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的接质粒的接合转移等有关合转移等有关ØR质粒有耐药传递因子质粒有耐药传递因子(RTF)和耐药决定子和耐药决定子(r)两两部分组成部分组成RTF的功能与的功能与F质粒相似，可编码性质粒相似，可编码性菌毛的产生和通过接合转移；菌毛的产生和通过接合转移；R决定子能编码对决定子能编码对抗菌药物的耐药性。

抗菌药物的耐药性R质粒的接合质粒的接合Structure of R Factors•RTF (Resistance Transfer Factor)•carries the transfer genes.Tn 9Tn 21Tn 10Tn 8RTFR determinantR determinantResistance genesTransposons类型类型类型类型 基因来源基因来源基因来源基因来源 转移方式转移方式转移方式转移方式 转化转化转化转化 供菌供菌供菌供菌 受菌摄入受菌摄入受菌摄入受菌摄入 接合接合接合接合 供菌供菌供菌供菌 通过性菌毛通过性菌毛通过性菌毛通过性菌毛转导转导转导转导 供菌供菌供菌供菌 噬菌体媒介噬菌体媒介噬菌体媒介噬菌体媒介 溶原性转换溶原性转换溶原性转换溶原性转换 噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体 前噬菌体前噬菌体前噬菌体前噬菌体原生质体融合原生质体融合(protoplast fusion)两种不同的细菌失去细胞壁成为原生质体后彼此融合第四节第四节 微生物遗传微生物遗传变异在医学上的应用变异在医学上的应用微生物遗传变异在医学上的应用v在疾病的诊断、治疗与预防中的作用。

v微生物基因组研究v在测定致癌物质中的应用v在流行病中的应用v在基因工程中的应用在疾病的诊断、治疗与预防中的应用•形态、结构、染色性、生化特性、抗原性及形态、结构、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的变异，使得诊断复杂化毒力等方面的变异，使得诊断复杂化•如金黄色葡萄球菌的耐药性菌株增加，绝大由如金黄色葡萄球菌的耐药性菌株增加，绝大由金黄色变成灰白色，血浆凝固酶阴性的葡萄球金黄色变成灰白色，血浆凝固酶阴性的葡萄球菌也成为致病菌，给诊断带来困难；伤寒沙门菌也成为致病菌，给诊断带来困难；伤寒沙门菌有菌有10%不产生鞭毛，检查无动力，无不产生鞭毛，检查无动力，无H抗体，抗体，影响正确判断影响正确判断•耐药菌株日益增多，因此以药敏实验为指导耐药菌株日益增多，因此以药敏实验为指导•减毒菌株和无毒株可制备成疫苗减毒菌株和无毒株可制备成疫苗在流行病学中的应用•分子生物学分析方法已被用于流行病学调分子生物学分析方法已被用于流行病学调查查•质粒指纹图（质粒指纹图（PEP））•对噬菌体的敏感性，对细菌素的敏感性对噬菌体的敏感性，对细菌素的敏感性在测定致癌物质中的应用•凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是致癌物质。

致癌物质 •Ames实验实验•鼠伤寒沙门菌（伤寒沙门菌（his-））——（（his+））在基因工程中的应用•基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移和重组而获得新性状的原理设计的转移和重组而获得新性状的原理设计的 •切取目的基因切取目的基因——连接到载体上连接到载体上——转移到转移到工程菌内，大量表达目的基因产物工程菌内，大量表达目的基因产物•目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、激素、rIL-2等细胞因子和乙肝疫苗等生物制等细胞因子和乙肝疫苗等生物制品品基因工程：基因工程：思考题•• 名词：质粒、转座因子、转化、转导、 溶原性转换、接合•• 细菌的遗传物质有哪些•• 质粒的特性•• 细菌基因转移和重组的方式•• 名词：噬菌体、毒性噬菌体、温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细菌•• 噬菌体的特性•• 噬菌体的溶菌过程酵母菌基因组染色体 长度Kb基因数12345678染色体 长度Kb基因数439745666107892478410929482304231738142921365732912313873345504874215714991310271310331110241622211520174第三节　病毒的遗传和变异第三节　病毒的遗传和变异病毒的遗传与变异一一.遗传型变异变异机理：基因突变和基因重组机理：基因突变和基因重组（一）基因突变（一）基因突变•1. 条件致死性突变株条件致死性突变株•2.宿主适应性突变株：例如狂犬病病毒在兔脑传代宿主适应性突变株：例如狂犬病病毒在兔脑传代培养，使之在兔脑内增殖，并由培养，使之在兔脑内增殖，并由“衔毒衔毒”变为变为“固固定毒定毒”，可制备狂犬疫苗。

可制备狂犬疫苗•3.蚀斑突变株：产生与野生型不同的蚀斑蚀斑突变株：产生与野生型不同的蚀斑•4.抗药性突变：抗药性突变：•5. 缺陷干扰突变株缺陷干扰突变株•条件致死性突变株条件致死性突变株：： 指病毒突变后在特定条件下能生长，而在原来条件下不能繁殖而被致死•主要有：温度敏感性突变株（温度敏感性突变株（Temperature-sensitive mutant, ts株）株），又称冷适应株，又称冷适应株，在特定温（28～35℃）下孵育则能增殖，在非特定温度（37～40℃）下孵育则不能繁殖，而野生型在两种温度均能增殖显然是由于在非特定温度下 ，突变基因所编码的蛋白缺乏其应有功能因此大多数ts株同时又是减毒株现已从许多动物病毒中分离出ts株，选择遗传稳定性良好的品系用于制备减毒活疫苗，如流感病毒及脊髓灰质炎病毒ts 株疫苗 •是得到减毒疫苗一种方法是得到减毒疫苗一种方法病毒的遗传与变异•（（二）基因重组二）基因重组•1.概念：几种不同而又有亲缘关系的病毒概念：几种不同而又有亲缘关系的病毒感染同一病毒时，发生遗传物质交换，称感染同一病毒时，发生遗传物质交换，称为基因重组为基因重组•核酸不分节（基因重组）核酸不分节（基因重组）•核酸分节（基因重配）核酸分节（基因重配）基因重组基因重组‘classic’ recombinationcommon in DNA viruses基因重配基因重配病毒的遗传与变异•活性病毒间的基因重组活性病毒间的基因重组:流感病毒两个亚型之间可基因重组，产生新的杂交株，即具有一个亲代的血凝素和另一亲代的神经氨酸酶。

这在探索自然病毒变异原理中具有重要意义流感每隔十年左右引起一次世界性大流行，可能是由于人的流感病毒与某些动物（鸡、马、猪）的流感病毒间发生基因重组所致•灭活病毒间的基因重组灭活病毒间的基因重组: 用紫外线灭活的两株同种病毒，若一同培养后，常可使灭活的病毒复活，产生出感染性病毒体，此称为多重复活（多重复活（Multiplicity reactivation）），这是因为两种病毒核酸上受损害的基因部位不同，由于重组合相互弥补而得到复活因此现今不用紫外线灭活病毒制造疫苗，以防病毒复活的危险•灭活病毒和活病毒之间的基因重组：灭活病毒和活病毒之间的基因重组：经紫外线灭活的病毒与另一近源活病毒感染同一宿主细胞时，常可使灭活的病毒复活，即交叉灭活（交叉灭活（crossing reavtivation））•病毒与宿主染色体间的重组病毒与宿主染色体间的重组:二、非遗传型非遗传型变异•1.表型混合和核壳转移：表型混合和核壳转移： 两种病毒混合感染时，由于装配的错误，有时可导致其子代病毒体 含有双方或对方衣壳颗粒或包膜蛋白成分的变异经传代后可恢复亲代表型•2.互补与加强互补与加强•   互补互补：：两种病毒通过基因产物（酶、衣壳或包膜）的相互作•                   用互补不足，致使一种或两种原来不能单独完成复制•                   周期的病毒，可以产生子代病毒•  加强：加强：指一种病毒与另一种非杀细胞病毒同时感染细胞，•                   可增加前一病毒的产量。

•                例：VSV接种前先以I型流感感染细胞，则可更多的VSV表型混合基因结构不改变基因结构不改变可能宿主范围发生变化可能宿主范围发生变化可能能够抵抗抗体的中和作用可能能够抵抗抗体的中和作用表型混合。