《化学反应方向》PPT课件.ppt

第五章第五章 遗传与变异遗传与变异遗传遗传(heredity)：使细菌的性状保持相对稳定，使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其菌种得以保存。且代代相传，使其菌种得以保存。变异变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异。异。细菌的变异细菌的变异 遗传性变异遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，：是细菌的基因结构发生了改变，故又称故又称 基因型变异。基因型变异。常发生于个别的细菌，不受常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。的新性状可稳定地遗传给后代。非遗传性变异：非遗传性变异：细菌在一定的环境条件影响下细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变，称为产生的变异，其基因结构未改变，称为表型变异表型变异。易受到环境因素的影响，凡在此环境因素作用下易受到环境因素的影响，凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异，而且当环境中的影响因的所有细菌都出现变异，而且当环境中的影响因素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传。遗传。第一节第一节 遗传与变异原理遗传与变异原理DNA的结构与功能的结构与功能o结构结构两条互相平行而方向相反的多核苷酸链两条互相平行而方向相反的多核苷酸链o功能功能储存、复制和传递遗传信息储存、复制和传递遗传信息o复制复制半保留复制半保留复制o特点特点复制中易发生错误复制中易发生错误基因突变基因突变o蛋白合成蛋白合成分子生物学中心法则（分子生物学中心法则（DNA-RNA-蛋白质）蛋白质）基因与基因的转录基因与基因的转录 结构基因结构基因编码结构蛋白质编码结构蛋白质o基因结构基因结构 非结构基因非结构基因编码功能蛋白质编码功能蛋白质o基因转录基因转录遗传信息的遗传信息的 翻译翻译第二节第二节 细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异一、细菌的变异现象一、细菌的变异现象形态结构的变异形态结构的变异毒力变异毒力变异耐药性变异耐药性变异菌落变异菌落变异抗原性变异抗原性变异v细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，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。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如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌性、细菌L型。型。v细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）、芽细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变变异）也可发生变异。异）也可发生变异。形态结构的变异形态结构的变异毒力增强：毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当感染了喉部，不致病；当感染了-棒状噬菌体后变成棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。起白喉。毒力减弱：毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传代有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细菌的毒力减弱或消失。卡介苗培养，可使细菌的毒力减弱或消失。卡介苗(BCG)是强毒的牛结核分枝杆菌在含有胆汁的是强毒的牛结核分枝杆菌在含有胆汁的甘油、马铃薯培养基上，经过甘油、马铃薯培养基上，经过13年，连续传年，连续传230代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。性的变异株。毒力变异毒力变异v耐药性变异：耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为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。抗菌药物，即多重耐药性。v从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的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疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题。问题。耐药性变异耐药性变异细菌的菌落主要有细菌的菌落主要有光滑光滑(smooth,S)型型和和粗糙粗糙(rough,R)型两种。型两种。S型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工培养多次传代后菌落表面粗糙、干燥、边缘不整齐，培养多次传代后菌落表面粗糙、干燥、边缘不整齐，称称SR变异。变异。SR变异常见于肠道杆菌，是由于失去变异常见于肠道杆菌，是由于失去LPS的特异性的特异性寡糖重复单位而引起的。寡糖重复单位而引起的。变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其它性状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。也发生了变化。S型菌的致病性强，但有少数型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性强，如结型菌的致病性强，如结核分枝杆菌。核分枝杆菌。菌落变异菌落变异麦康凯培养基上的伤寒杆菌菌落麦康凯培养基上的伤寒杆菌菌落 结核杆菌的干燥型菌落结核杆菌的干燥型菌落抗原性变异抗原性变异H抗原、抗原、O抗原变异抗原变异二二 细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础染色体染色体染色体外的遗传物质（质粒、噬菌体）染色体外的遗传物质（质粒、噬菌体）转位因子转位因子（一（一）染色体）染色体（chromosome）n一条环状双螺旋一条环状双螺旋DNA长链，按一定构型长链，按一定构型反复回旋形成松散的网状结构；反复回旋形成松散的网状结构；n缺乏组蛋白，无核膜包裹；缺乏组蛋白，无核膜包裹；n约含有约含有5000个基因；个基因；n双向复制，全过程约双向复制，全过程约20min。v质粒质粒(plasmid)：是细菌染色体以外是细菌染色体以外的遗传物质，是环的遗传物质，是环状闭合的双链状闭合的双链DNA。（二）（二）质粒质粒质粒具有自我复制的能力。质粒具有自我复制的能力。质粒质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。些性状特征。质粒可自行丢失与消除。质粒可自行丢失与消除。质粒的转移性。质粒的转移性。质粒可分为相容性与不相容性两种。质粒可分为相容性与不相容性两种。质粒质粒DNA的特征的特征质粒的分类：质粒的分类：n根据质粒能否通过细菌的接合作用进行传递根据质粒能否通过细菌的接合作用进行传递 1接合性质粒接合性质粒 2非接合性质粒非接合性质粒n根据质粒在细菌内拷贝数多少根据质粒在细菌内拷贝数多少 1严紧型质粒严紧型质粒 2松弛型质粒松弛型质粒n根据相容性根据相容性 1相容性相容性几种质粒同时共存于同一菌体内几种质粒同时共存于同一菌体内 2不相容性不相容性不能同时共存不能同时共存 可借此对质粒进行分组、分群可借此对质粒进行分组、分群n根据所编码的生物学性状根据所编码的生物学性状质粒基因可编码多种重要的生物学性状：质粒基因可编码多种重要的生物学性状：n致育质粒（致育质粒（fertility plasmid、F质粒）质粒）编码性菌毛，编码性菌毛，介导细菌之间的接合传递；介导细菌之间的接合传递；n耐药性质粒（耐药性质粒（resistance plasmid、R质粒）质粒）编码编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类，一细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类，一是接合性耐药质粒（是接合性耐药质粒（R质粒），另一是非接合耐药性质质粒），另一是非接合耐药性质粒（粒（r质粒质粒)；n毒力质粒（毒力质粒（Vi质粒）质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因编码与该菌致病性有关的毒力因子；子；n细菌素质粒细菌素质粒 编码细菌产生细菌素；编码细菌产生细菌素；n代谢质粒代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。编码产生相关的代谢酶。噬菌体噬菌体(bacteriophage,phage)：是感染细菌、真菌、是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。放线菌或螺旋体等微生物的病毒。噬菌体的特点：噬菌体的特点：具有一定形态具有一定形态 蝌蚪形等蝌蚪形等 严格寄生性和特异性严格寄生性和特异性 具有病毒的特性，个体微小、无具有病毒的特性，个体微小、无细胞结构、具有高度的特异性及专性细胞内寄生性细胞结构、具有高度的特异性及专性细胞内寄生性分布广泛分布广泛 凡是有细菌的场所，就可能有相应的噬菌体凡是有细菌的场所，就可能有相应的噬菌体的存在。的存在。（三）（三）噬菌体噬菌体形态与结构形态与结构 噬菌体很小，在光镜下看不见，需用电镜观噬菌体很小，在光镜下看不见，需用电镜观察。不同的噬菌体在电镜下有三种形态：察。不同的噬菌体在电镜下有三种形态：蝌蝌蚪形蚪形、微球形微球形和和丝形丝形。大多数噬菌体呈蝌蚪。大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成形，由头部和尾部两部分组成。蝌蚪形噬菌体结构模式图蝌蚪形噬菌体结构模式图结构及化学组成：结构及化学组成：抗原性：抗原性：噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生特异性噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生特异性 抗体。抗体。抵抗力：抵抗力：噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗 力比一般细菌的繁殖体强，力比一般细菌的繁殖体强，75 30min灭活。灭活。噬菌体能耐受低温和冰冻，但对紫外线和噬菌体能耐受低温和冰冻，但对紫外线和X射射 线敏感。线敏感。噬菌体噬菌体头部头部尾部：蛋白质尾部：蛋白质 与细菌（受体）接触的部位与细菌（受体）接触的部位核心：核酸（核心：核酸（DNA或或RNA）蛋白衣壳：蛋白质呈蛋白衣壳：蛋白质呈20面体面体噬菌体感染细菌有两种结果：噬菌体感染细菌有两种结果：毒性噬菌体毒性噬菌体 能在宿主细胞内复制能在宿主细胞内复制 增殖，产生许多增殖，产生许多 (virulent phage)：子代噬菌体，并最终裂解细菌，建立子代噬菌体，并最终裂解细菌，建立 溶菌周期。溶菌周期。温和噬菌体温和噬菌体 噬菌体基因与宿主染色体整合，成为前噬菌体基因与宿主染色体整合，成为前(temperate phage)：噬菌体，细菌变成溶原性菌，不产噬菌体，细菌变成溶原性菌，不产 生子代噬菌体，但噬菌体生子代噬菌体，但噬菌体DNA能能 随细菌随细菌DNA复制，并随细菌的分复制，并随细菌的分 裂而传代，建立溶原状态。裂而传代，建立溶原状态。噬菌体与细菌相互关系噬菌体与细菌相互关系v毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包括：吸附、穿入、生物增殖，增殖过程包括：吸附、穿入、生物合成、成熟和释放。合成、成熟和释放。v噬菌体的复制周期或溶菌周期：噬菌体的复制周期或溶菌周期：从噬菌从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。程。毒性噬菌体毒性噬菌体吸附吸附吸附是噬菌体与菌体表面吸附是噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合的过受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主菌表面受体体蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性。分子结构的互补性。毒性噬菌体的复制周期毒性噬菌体的复制周期溶菌性周期溶菌性周期液体培养基液体培养基 噬菌现象可使浑浊菌液变得澄清。噬菌现象可使浑浊菌液变得澄清。固体培养基固体培养基 若用适量的噬菌体和宿主菌液混合后若用适量的噬菌体和宿主菌液混合后接种培养，培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。接种培养，培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。一一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成，个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成，称为噬斑称为噬斑(plaque),不同噬菌体噬斑的形态与大小不不同噬菌体噬斑的形态与大小不尽相同。尽相同。噬菌现象噬菌现象噬斑噬斑荧光假单胞菌荧光假单胞菌 若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬斑计数，可测定一定若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬斑计数，可测定一定体积内的体积内的噬斑形成单位噬斑形成单位(plaque forming units,pfu)数目，即数目，即噬菌体的数目。噬菌体的数目。温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体前噬菌体(prophage)带有前噬菌体基因组的细菌称为带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌溶原性细菌特征：特征：1.正常分裂，并将前噬菌体传给子代细菌（溶原状态）正常分裂，并将前噬菌体传给子代细菌（溶原状态）2.前噬菌体能抑制细菌内的相应毒性噬菌体的生物合成，使前噬菌体能抑制细菌内的相应毒性噬菌体的生物合成，使细菌免遭裂解细菌免遭裂解3.某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，称为溶某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，称为溶原性转换原性转换(lysogenic conversion)。4.溶原状态终止溶原状态终止 前噬菌体丢失或脱离宿主菌基因组而进入前噬菌体丢失或脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期溶菌周期 温和噬菌体温和噬菌体细菌的鉴定与分型细菌的鉴定与分型 噬菌体与宿主菌的关系具有高度特噬菌体与宿主菌的关系具有高度特异性，即一种噬菌体只能裂解一种和它相应的细菌，故异性，即一种噬菌体只能裂解一种和它相应的细菌，故可用于未知细菌的鉴定和分型。可用于未知细菌的鉴定和分型。分子生物学研究的重要工具分子生物学研究的重要工具 噬菌体基因数量少，结噬菌体基因数量少，结构比细菌和高等细胞简单得多，且易获得大量的突变体。构比细菌和高等细胞简单得多，且易获得大量的突变体。细菌感染的诊断与治疗细菌感染的诊断与治疗 但由于噬菌体过于专一，限但由于噬菌体过于专一，限制了噬菌体在临床上的广泛应用。制了噬菌体在临床上的广泛应用。噬菌体的应用噬菌体的应用转位因子（转位因子（transposable element)：是一类在细菌染色体、质粒或噬菌体之间可自是一类在细菌染色体、质粒或噬菌体之间可自行移动的一段特异的具有转位特性的核苷酸序行移动的一段特异的具有转位特性的核苷酸序列片段，又称移动基因。列片段，又称移动基因。造成结果：造成结果：改变原有核苷酸序列改变原有核苷酸序列 影响插入点附近基因的表达影响插入点附近基因的表达 本身所携带的一定的基因序列表达，以上本身所携带的一定的基因序列表达，以上三种结果并不是一定引起细菌变异。三种结果并不是一定引起细菌变异。（四）（四）转位因子转位因子转位因子有三类转位因子有三类：插入序列插入序列(insertion sequence,IS)：最小，不最小，不超过超过2kb,是只携带与转座功能有关的基因，而不带任是只携带与转座功能有关的基因，而不带任何有使细菌表现性状的基因的转位因子。何有使细菌表现性状的基因的转位因子。转座子转座子(transposon,Tn)：长度一般超过长度一般超过2kb，是一类除携带与转位有关的基因外还携带其他基因是一类除携带与转位有关的基因外还携带其他基因（如耐药性、毒素基因等）的转位因子。（如耐药性、毒素基因等）的转位因子。转座噬菌体或前噬菌体：转座噬菌体或前噬菌体：前噬菌体有时也具有前噬菌体有时也具有转位功能，成为溶原菌的一种基因，编码某些产物，转位功能，成为溶原菌的一种基因，编码某些产物，改变细菌某些性状，如白喉毒素、肉毒毒素的产生。改变细菌某些性状，如白喉毒素、肉毒毒素的产生。遗传性变异：遗传性变异：是由基因结构发生改变所致，是由基因结构发生改变所致，主要通过基因突变、基因的转移与重组来实现。主要通过基因突变、基因的转移与重组来实现。非遗传性变异：非遗传性变异：是细菌在环境因素等影响下是细菌在环境因素等影响下出现的变化，这种变化不是因基因结构的变化出现的变化，这种变化不是因基因结构的变化而产生的。而产生的。三三 细菌变异的机制细菌变异的机制突变突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。异。发生发生 表现型表现型（一）（一）.突变突变自发突变（自发突变（spontaneous mutation)突变率低突变率低10-1010-6诱发突变（诱发突变（induced mutation)提高提高10-610-4野生株（野生株（wild strain)没有发生突变的菌细胞没有发生突变的菌细胞突变株（突变株（mutant strain)突变后的菌细胞突变后的菌细胞突变的类型突变的类型 点突变（点突变（point mutation）只有一个碱基对的变化只有一个碱基对的变化（置换、插入、缺失）（置换、插入、缺失）多点突变（多点突变（multiple mutation）两个以上碱基对的两个以上碱基对的变化（较大范围的染色体重排、倒位、重复、缺失等）变化（较大范围的染色体重排、倒位、重复、缺失等）诱变剂诱变剂 是能显著提高突变率的各种理化因素（是能显著提高突变率的各种理化因素（UV、高温、高温、辐射及化学诱变剂）辐射及化学诱变剂）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基因突变规律基因突变规律n随机发生，不定向；随机发生，不定向；n突变与选择（以耐药突变体为例）突变与选择（以耐药突变体为例）结论：细菌基因突变产生耐药性，与抗生结论：细菌基因突变产生耐药性，与抗生素的使用无关素的使用无关 实验：影印试验实验：影印试验 说明：耐药突变株在接触药物之前出现，说明：耐药突变株在接触药物之前出现，药物的作用是选择耐药株，淘汰敏感株药物的作用是选择耐药株，淘汰敏感株n具有相对稳定性；具有相对稳定性；n可发生回复突变可发生回复突变影印试验影印试验(replica plating)突变体的分离突变体的分离n耐药性突变体耐药性突变体n营养缺陷型突变体营养缺陷型突变体n条件型突变体条件型突变体基因转移基因转移(gene transfer)：外源性的遗传物质由供体外源性的遗传物质由供体菌进入某受体菌细胞内的过程。菌进入某受体菌细胞内的过程。基因重组基因重组(recombination)：转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNA整合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性。整合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性。外源性遗传物质：外源性遗传物质：供体菌染色体供体菌染色体DNA，质粒质粒DNA及噬及噬菌体基因等。菌体基因等。细菌的基因转移和重组方式：细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶转化、接合、转导、溶原性转换、原生质体融合。原性转换、原生质体融合。（二）（二）.基因的转移与重组基因的转移与重组1.转化转化(transformation):受体菌直接摄取供体菌受体菌直接摄取供体菌游离的游离的DNA片段获得新的遗传性状的过程称为转化。片段获得新的遗传性状的过程称为转化。2.接合接合(conjugation)接合：接合：是细菌通过性菌是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给从供体菌转移给受体菌。能通过结合方受体菌。能通过结合方式转移的质粒称为接合式转移的质粒称为接合性质粒，不能通过性菌性质粒，不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒毛在细菌间转移的质粒为非接合性质粒。为非接合性质粒。F质粒的接合质粒的接合nF+即即F质粒，编码性菌毛，称雄性菌质粒，编码性菌毛，称雄性菌nHfrF质粒整合到细菌染色体上，使细菌能质粒整合到细菌染色体上，使细菌能高效地转移染色体上的基因，故称高频重组菌高效地转移染色体上的基因，故称高频重组菌nFHfr菌中的菌中的F质粒可从染色体上脱离下来，质粒可从染色体上脱离下来，并带染色体上几个邻近的基因，故称并带染色体上几个邻近的基因，故称F 三者均有性菌毛，均可发生接合。三者均有性菌毛，均可发生接合。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质粒的质粒的接合转移等有关。接合转移等有关。R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)两部分组成。两部分组成。RTF的功能与的功能与F质粒相似，可编质粒相似，可编码性菌毛的产生和通过接合转移；码性菌毛的产生和通过接合转移；R决定子能决定子能编码对抗菌药物的耐药性。编码对抗菌药物的耐药性。R质粒的接合质粒的接合转导：转导：是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新的性转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。状。根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：普遍性转导普遍性转导（转导的（转导的DNA可是供菌染色体上的可是供菌染色体上的任何部分）、任何部分）、局限性转导局限性转导（转导的（转导的DNA只限供只限供菌染色体上的特定基因）。菌染色体上的特定基因）。3.转导转导(transduction)普遍性转导普遍性转导(generalized transduction)局限性转导局限性转导(restricted transduction)4.溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversion)溶原性细菌因染色溶原性细菌因染色体上整合有前噬菌体上整合有前噬菌体而获得新的遗传体而获得新的遗传性状称为溶原性转性状称为溶原性转换。换。5.原生质体融合原生质体融合(protoplast fusion)G+菌形成原生质体后，在聚乙二醇菌形成原生质体后，在聚乙二醇（PEG）作用下，可使两种不同的细菌细胞）作用下，可使两种不同的细菌细胞发生融合的过程。发生融合的过程。融合后形成双倍体细胞，可短期生存，染融合后形成双倍体细胞，可短期生存，染色体重组，获得多种不同表型的重组融合体。色体重组，获得多种不同表型的重组融合体。人为实验基因转移与重组。人为实验基因转移与重组。第三节第三节 病毒的遗传和变异病毒的遗传和变异一、病毒的基因组一、病毒的基因组n病毒核酸仅含一种类型，病毒核酸仅含一种类型，DNA或或RNAn形态多样性（单一线形、双股环状）形态多样性（单一线形、双股环状）n完整性不同（完整的、分节段的）完整性不同（完整的、分节段的）n还有携带反转录酶的还有携带反转录酶的RNA病毒病毒n可突变，并决定其表型可突变，并决定其表型二、基因突变二、基因突变突变株突变株是指病毒基因碱基序列改变，导致表型性状改是指病毒基因碱基序列改变，导致表型性状改变的毒株。变的毒株。条件致死性突变株条件致死性突变株（conditional-lethal mutant）温度敏感突变株温度敏感突变株（temperature sensitive mutant,ts株株）为条件致死性突变株中应用最广泛的为条件致死性突变株中应用最广泛的缺陷型干扰突变株缺陷型干扰突变株（defective inhibition mutant，DIM）宿主范围突变株宿主范围突变株（host range mutant,hr突变株）突变株）耐药突变株耐药突变株（drug-resistant mutant）三、基因重组与重配三、基因重组与重配两种不同病毒感染同一细胞时，可发生基因交换而形成两种不同病毒感染同一细胞时，可发生基因交换而形成新性状的重组体。新性状的重组体。基因重组（基因重组（recombination）不分节段基因组病毒不分节段基因组病毒 基因重配（基因重配（reassortment）分节段基因组的病毒分节段基因组的病毒类型：类型：活病毒之间活病毒之间N0H0 +N1H1N0H1活病毒与灭活病毒之间（交叉复活）活病毒与灭活病毒之间（交叉复活）灭活病毒灭活病毒 之间（多重复活）之间（多重复活）活病毒与灭活病毒之间（交叉复活）活病毒与灭活病毒之间（交叉复活）A3株（流行株）株（流行株）新新A3抗原抗原鸡胚中增殖不良鸡胚中增殖不良A1株（非流行株）株（非流行株）旧旧A1抗原抗原鸡胚中生长良好鸡胚中生长良好鸡胚中共同培养鸡胚中共同培养重组体（理想疫苗）重组体（理想疫苗）有有A3抗原抗原鸡胚中生长良好鸡胚中生长良好UV灭活灭活四、基因整合（四、基因整合（gene integration）病毒基因组（病毒基因组（DNA病毒与逆转录病毒）与宿病毒与逆转录病毒）与宿主细胞基因组的重组过程。主细胞基因组的重组过程。整合可引起宿主细胞基因改变整合可引起宿主细胞基因改变细胞遗传性细胞遗传性改变改变细胞转化细胞转化个别可发生细胞恶化个别可发生细胞恶化肿瘤肿瘤 互补：互补：一种病毒为另一种病毒提供本身不能合成，但又是所一种病毒为另一种病毒提供本身不能合成，但又是所必需的基因产物，而使其在混合感染的细胞内得以繁殖。必需的基因产物，而使其在混合感染的细胞内得以繁殖。辅助病毒与缺陷病毒之间辅助病毒与缺陷病毒之间 活病毒与死病毒之间活病毒与死病毒之间 两个不同的缺陷病毒之间两个不同的缺陷病毒之间五、病毒基因产物的相互作用五、病毒基因产物的相互作用加强：加强：一种病毒与另一种非杀细胞病毒同时感染细胞，一种病毒与另一种非杀细胞病毒同时感染细胞，后者能增加前一种病毒复制产量的现象（极个别病毒之间）后者能增加前一种病毒复制产量的现象（极个别病毒之间）如：如：I型副流感病毒为水泡性口炎病毒的加强病毒。型副流感病毒为水泡性口炎病毒的加强病毒。+表型混合表型混合镶嵌包膜或衣壳镶嵌包膜或衣壳表型交换表型交换衣壳误配衣壳误配遗传物质不改变，而只有遗传物质不改变，而只有基因产物的交换，传代后基因产物的交换，传代后恢复亲代表型。恢复亲代表型。v在疾病的诊断、治疗与预防中的作用。在疾病的诊断、治疗与预防中的作用。v微生物基因组研究微生物基因组研究v在测定致癌物质中的应用。在测定致癌物质中的应用。v在流行病中的应用。在流行病中的应用。v在基因工程中的应用。在基因工程中的应用。第四节第四节 微生物遗传变异在医学上的应用微生物遗传变异在医学上的应用