病原課件五章遺傳變異PPT課件

1、病原課件五章遺傳病原課件五章遺傳變異變異遺傳（遺傳（heredity） 指子代與親代相似性。指子代與親代相似性。 遺傳使病原生物保持種屬特性遺傳使病原生物保持種屬特性變異（變異（variation） 是子代與親代之間是子代與親代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差異。的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差異。 變異使生物得以進(jìn)化。變異使生物得以進(jìn)化。第五章第五章 遺傳與變異遺傳與變異遺傳型變異遺傳型變異基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變， 新獲得的性狀能穩(wěn)定地新獲得的性狀能穩(wěn)定地傳給子代，不可逆轉(zhuǎn)傳給子代，不可逆轉(zhuǎn).非遺傳型變異非遺傳型變異受環(huán)境影響受環(huán)境影響，不能穩(wěn)定地，不能穩(wěn)定地傳給子代，可恢復(fù)原來的傳給子代，可恢復(fù)原來

2、的性狀，性狀，又稱為又稱為表表型變異型變異.如如細(xì)菌的細(xì)菌的L型型.特性：特性：1.1.具有自我復(fù)制的能力具有自我復(fù)制的能力2.2.編碼產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些新的表型編碼產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些新的表型; ; 3.3.可自行丟失與消除可自行丟失與消除- -非細(xì)菌生命必須非細(xì)菌生命必須; ;4.4.可通過可通過接合接合, ,轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式轉(zhuǎn)移等方式轉(zhuǎn)移; ;5.5.質(zhì)粒有相容性和不相容性；質(zhì)粒有相容性和不相容性；（二)質(zhì)粒質(zhì)粒 Plasmid是細(xì)菌染色體以外的遺傳物質(zhì), 雙股環(huán)狀DNA，能自我復(fù)制，賦予細(xì)菌某些表型醫(yī)學(xué)上重要的質(zhì)粒F質(zhì)粒質(zhì)粒有致育性,編碼性菌毛(fertility plasmid)

3、 R質(zhì)粒質(zhì)粒編碼對(duì)抗生素耐藥性.（resistance plasmid )Vi質(zhì)粒質(zhì)粒編碼毒力因子 (Virulence plasmid)Col質(zhì)粒質(zhì)粒 編碼產(chǎn)生大腸菌素(colicinogenic plasmid)轉(zhuǎn)位因子轉(zhuǎn)位因子trasposable element：（三）其他遺傳物質(zhì)（三）其他遺傳物質(zhì)存在于細(xì)菌染色體或質(zhì)粒存在于細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA分子上的一段特異的分子上的一段特異的具有轉(zhuǎn)位特性的核苷酸序列具有轉(zhuǎn)位特性的核苷酸序列插入序列插入序列(insertion sequence,Is):轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子transposon,Tn,800-1400bp,僅編碼轉(zhuǎn)座酶.2000-2500

4、bp，帶有轉(zhuǎn)座基因和耐藥基因2005.7.25消息消息復(fù)旦大學(xué)發(fā)育生物研究所創(chuàng)立了復(fù)旦大學(xué)發(fā)育生物研究所創(chuàng)立了哺乳動(dòng)物轉(zhuǎn)座因子哺乳動(dòng)物轉(zhuǎn)座因子系統(tǒng)系統(tǒng)飛蛾的飛蛾的PB轉(zhuǎn)座因子在小鼠中高效表達(dá)轉(zhuǎn)座因子在小鼠中高效表達(dá)。論文。論文發(fā)表于發(fā)表于細(xì)胞細(xì)胞雜志，第一作者為三年級(jí)研究生雜志，第一作者為三年級(jí)研究生.轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座 噬菌體噬菌體或稱前噬菌體或稱前噬菌體野生型野生型Wild type-未發(fā)生突變的菌株未發(fā)生突變的菌株; 突變型突變型Mutant -發(fā)生突變的菌株發(fā)生突變的菌株三、細(xì)菌變異的機(jī)制(一) 基因突變突變突變:Mutation細(xì)菌的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生突然細(xì)菌的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生突然而穩(wěn)定的變化而

5、穩(wěn)定的變化.包括包括 基因突變基因突變 染色體畸變?nèi)旧w畸變 1)1)突變是隨機(jī)發(fā)生，自然突變率低突變是隨機(jī)發(fā)生，自然突變率低, , 為為1010-6-6-10-10-9-9。 2) 2) 藥物起選擇耐藥株作用。藥物起選擇耐藥株作用。 3)3)能遺傳能遺傳, ,有相對(duì)穩(wěn)定性。有相對(duì)穩(wěn)定性。 4)4)可發(fā)生回復(fù)突變?？砂l(fā)生回復(fù)突變。 突變株突變株(mutant)(mutant) 野生型野生型(wild type)(wild type)。1、基因突變的規(guī)律是:以耐藥性基因突變?yōu)槔阅退幮曰蛲蛔優(yōu)槔?影印培養(yǎng)試驗(yàn)影印培養(yǎng)試驗(yàn) 抗菌藥物起到選擇耐藥株，抗菌藥物起到選擇耐藥株，淘汰敏感株作用。淘汰敏感

6、株作用。2 2、突變的機(jī)制、突變的機(jī)制誘發(fā)突變誘發(fā)突變 induce mutation :induce mutation :人工使用誘變劑人工使用誘變劑mutagen mutagen 引起的基因突變引起的基因突變. . 堿基置換堿基置換 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換G A C T; G A C T; 顛換顛換G T ,or A C.G T ,or A C.(2) (2) 移碼突變移碼突變: : 一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)核苷酸的一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)核苷酸的增加或增加或缺失缺失導(dǎo)致密碼意義發(fā)生錯(cuò)誤導(dǎo)致密碼意義發(fā)生錯(cuò)誤. .自發(fā)突變自發(fā)突變spontaneous mutation ,DNAspontaneous mutation ,D

7、NA分子本身分子本身不經(jīng)任何處理而自然發(fā)生的不經(jīng)任何處理而自然發(fā)生的. .如如DNADNA構(gòu)型的變構(gòu)型的變化化. .二、基因的轉(zhuǎn)移與重組 基因轉(zhuǎn)移基因轉(zhuǎn)移（gene transfer）遺傳物質(zhì)由供體菌遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入受體菌的過程。轉(zhuǎn)入受體菌的過程。基因重組基因重組（recombination）細(xì)菌基因轉(zhuǎn)移細(xì)菌基因轉(zhuǎn)移的方式有：的方式有： 轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合、溶原性轉(zhuǎn)換和溶原性轉(zhuǎn)換和細(xì)胞融合等。細(xì)胞融合等。轉(zhuǎn)移的基因轉(zhuǎn)移的基因與受體菌與受體菌DNA整合稱整合稱 轉(zhuǎn)化（transformationtransformation） 受體菌直接攝取供受體菌直接攝取供體菌游離的體菌游離

8、的DNADNA片段并整合在自己片段并整合在自己的基因組中的基因組中, ,從而從而獲得新的遺傳性狀。獲得新的遺傳性狀。2.轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction )是以噬菌體是以噬菌體為載體為載體, ,將將供體菌供體菌DNADNA轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到受體菌到受體菌的過程。的過程。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo) 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo) 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo) 流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo) 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)-與phage的裂解周期有關(guān) Complet transductionAbotive transduction局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)restricted transduction： 某些某些溫和噬菌體溫和噬菌體的的DNA僅能整合僅能整

9、合到細(xì)菌染色體的到細(xì)菌染色體的特定位點(diǎn)特定位點(diǎn)，故僅故僅能轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌染能轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌染色體上特定基色體上特定基因因 。如。如E.coli k12噬菌體。噬菌體。3.溶原性轉(zhuǎn)換溶原性轉(zhuǎn)換溶原性轉(zhuǎn)換溶原性轉(zhuǎn)換( lycogenic conversion) ( lycogenic conversion) 是宿主菌染色體獲得了噬菌體是宿主菌染色體獲得了噬菌體DNADNA片段片段, ,成成為為溶原性細(xì)菌溶原性細(xì)菌而獲得新的生物學(xué)性狀。而獲得新的生物學(xué)性狀。如如白喉棒狀桿菌感染白喉棒狀桿菌感染-棒狀噬菌體而獲得棒狀噬菌體而獲得產(chǎn)毒能力產(chǎn)毒能力 。噬菌體4. 接合(conjugation) 供體菌通過性菌毛將

10、遺傳物質(zhì)傳遞給受體菌。 接合條件 供體菌有供體菌有F質(zhì)粒和可傳遞的遺質(zhì)粒和可傳遞的遺傳物質(zhì)如傳物質(zhì)如R質(zhì)粒。質(zhì)粒。F質(zhì)粒存在方式質(zhì)粒存在方式游離形式存在游離形式存在結(jié)合形式存在結(jié)合形式存在游離形式游離形式F質(zhì)質(zhì)粒轉(zhuǎn)移粒轉(zhuǎn)移F+F-F+F-F+F+HFrF-HFr + F-F質(zhì)粒轉(zhuǎn)移復(fù)制原點(diǎn)高頻重組菌株高頻重組菌株（High frequency recombinant ， HFr ）F質(zhì)粒整合整合在細(xì)菌的染色體上，整合后的細(xì)菌能以高效率轉(zhuǎn)移染色體上的基因,故名.HFrF-F質(zhì)粒整合的F質(zhì)粒可從染色體脫離F質(zhì)粒正常脫離F質(zhì)粒脫離偏差，形成F.F R質(zhì)粒質(zhì)粒（Resistance plasmid）結(jié)

11、合性結(jié)合性R質(zhì)粒質(zhì)粒耐藥性傳遞子（RTF） 編碼性菌毛。 耐藥決定子-賦予細(xì)菌耐藥性非結(jié)合性非結(jié)合性R質(zhì)粒質(zhì)粒僅有耐藥決定子 ，不能以接合方式轉(zhuǎn)移5.原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合 protoplast Fusion三、三、遺傳變異的意義遺傳變異的意義his-his-待測物質(zhì)1.用于疾病預(yù)防用于疾病預(yù)防,診斷和診斷和治療治療2.用于測定致癌物用于測定致癌物質(zhì)質(zhì) ,Ames試驗(yàn)試驗(yàn) 3.用于流行病學(xué)調(diào)查用于流行病學(xué)調(diào)查 質(zhì)粒指紋圖譜質(zhì)粒指紋圖譜 4.用于基因工程用于基因工程鼠傷寒沙門菌his- 第二節(jié)第二節(jié) 病毒的遺傳與變異病毒的遺傳與變異 一一. 基因突變基因突變 ：由于堿基的置換、缺失或插入而引起

12、的改變。較常見的突變株溫度敏感突變株溫度敏感突變株(temprature sensitive mutent, ts株株 )1條件致死性突變株指在某種條件下能增殖，而在另一種條件下則與原株不同，不能增殖的病毒株。如 機(jī)理： 基因突變導(dǎo)致編碼的蛋白質(zhì)或酶在較高溫度下失活。 ts株來源于點(diǎn)突變，易發(fā)生回復(fù)突變，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行溫度誘變，加強(qiáng)疫苗的穩(wěn)定性。野生株野生株 2840 能生長，能生長，有毒性，有抗原性。有毒性，有抗原性。 ts株株 37 -40 不生長。 28 -35 生長， 無毒性，有抗原性。無毒性，有抗原性。意義：可用意義：可用ts株生產(chǎn)疫苗。株生產(chǎn)疫苗。2、缺陷型干擾突變株缺陷型干擾突變株

13、defective inhibition mutant,DIM 由于核酸缺失突變，基因較正常病毒明顯縮核酸缺失突變，基因較正常病毒明顯縮短，導(dǎo)致病毒不能單獨(dú)復(fù)制的病毒。如短，導(dǎo)致病毒不能單獨(dú)復(fù)制的病毒。如HDV。 influenza virus 以高感染復(fù)數(shù)傳代時(shí)可出現(xiàn)以高感染復(fù)數(shù)傳代時(shí)可出現(xiàn)DIM?？蓽p弱原病毒的毒性，并與一些慢性病的發(fā)病可減弱原病毒的毒性，并與一些慢性病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。機(jī)制有關(guān)。 二二. 基因重組基因重組genetic recombination 兩種病毒兩種病毒同時(shí)感染同一種細(xì)胞感染同一種細(xì)胞時(shí)，有時(shí)可發(fā)生基因的交換，稱基因重組。產(chǎn)生的子代稱重組重組體。體。1不分階段基因

14、組：由于核酸內(nèi)切酶和連接酶的作用，使兩種病毒核酸分子斷裂后交叉連接所致。2分階段基因重組分階段基因重組：每一個(gè)階段相當(dāng)于一個(gè)基因組，可以獨(dú)立復(fù)制，裝配時(shí) 兩種病毒核酸階段被隨機(jī)套入衣殼而出現(xiàn)基因重配重配reassortment 使子代產(chǎn)生重組體。如流感病毒和呼腸病毒。基因重配基因重配 3、活病毒與滅活病毒間的重組 稱交叉復(fù)活稱交叉復(fù)活crossing reactivation: 滅活病毒復(fù)活4、滅活病毒之間基因重組 稱多重復(fù)活多重復(fù)活multiplicity reactivation 感染性活病毒活病毒滅活病毒 意義： 1.解釋流感流行的病因 人流感 動(dòng)物 病毒 流感病毒 重組體 ， 有新抗原

15、， 人體缺乏免疫力而 引起流行 2利用重組株做疫苗： 如流感病毒 A0生長快， A3生長慢， 無新抗原； 有新抗原 A0 (滅活)+ A3(活) 共同培養(yǎng)交叉復(fù)活 重組株, 生長快,有新抗原，可做疫苗. 3.與腫瘤的發(fā)生有關(guān):病毒核酸與宿主細(xì)胞染色體重組細(xì)胞轉(zhuǎn)化形成腫瘤. 甲V乙V三)基因產(chǎn)物的相互作用(表型變異 )1互補(bǔ)互補(bǔ)complementation: 2、加強(qiáng)作用加強(qiáng)作用enhencement非殺傷性病毒殺傷性病毒增加復(fù)制產(chǎn)量機(jī)理 : 非殺傷病毒基因產(chǎn)物能抑制IFN產(chǎn)生殺傷性病毒大量增殖.促進(jìn)增殖3表型混合與核殼轉(zhuǎn)移表型混合與核殼轉(zhuǎn)移phenotypic mixing and tran

16、scapsidation:具有某些共同特征的病毒感染同一細(xì)胞時(shí),可出現(xiàn)衣殼或包膜的互換現(xiàn)象,或產(chǎn)生鑲嵌包膜.表型混合能改變病毒表型混合能改變病毒的宿主范圍的宿主范圍,并可影響病毒的血清學(xué)鑒定并可影響病毒的血清學(xué)鑒定. 第三節(jié) 噬菌體噬菌體bacteriophage )是侵襲細(xì)菌、真菌的病毒一、噬菌體的生物學(xué)性狀一、噬菌體的生物學(xué)性狀1.1.形態(tài)形態(tài) 多為蝌蚪形，分頭部和尾部兩部分多為蝌蚪形，分頭部和尾部兩部分2.2.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 頭部頭部- -蛋白外殼蛋白外殼+ + 核心核心(DNA(DNA或或RNA) RNA) 保護(hù)作用保護(hù)作用 遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì) 尾部尾部在感染細(xì)菌時(shí)起吸附作用。在感染細(xì)菌時(shí)起吸

17、附作用。3.3.有嚴(yán)格寄生性和高度特異性。有嚴(yán)格寄生性和高度特異性。4、抵抗力、抵抗力 較細(xì)菌強(qiáng)較細(xì)菌強(qiáng), ,耐耐70700 0c 30c 30分鐘分鐘 二 、噬菌體與細(xì)菌的關(guān)系噬菌現(xiàn)象噬菌現(xiàn)象 在液體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基混濁的混濁的菌液變透明菌液變透明; 固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基-形成噬形成噬斑斑plaque.噬斑可用于鑒別或計(jì)數(shù)噬菌體噬斑可用于鑒別或計(jì)數(shù)噬菌體.噬噬斑形成單位斑形成單位plaque forming units,PFU噬菌體感染細(xì)菌后有兩種后果噬菌體感染細(xì)菌后有兩種后果:1.-噬菌體增殖,細(xì)菌被裂解. 毒性噬菌體毒性噬菌體virulent phage.增殖周期增殖周期:吸附、穿入、生物合成、成吸附、穿入、生物合成、成熟與釋放熟與釋放4個(gè)階段。個(gè)階段。 2.溶原狀態(tài)溶原狀態(tài)(lysogeny) -噬菌體不增殖,核酸整合到細(xì)菌的染色體上,隨細(xì)菌DNA復(fù)制而復(fù)制,不產(chǎn)生子代噬菌體,不裂解細(xì)菌。溫和噬菌體溫和噬菌體temperate phage, 前噬菌體前噬菌體prophge溶原性細(xì)菌溶原性細(xì)菌lysogenic bacteria溶原性細(xì)菌