病原课件五章遗传变异PPT课件

1、病原课件五章遗传病原课件五章遗传变异变异遗传（遗传（heredity） 指子代与亲代相似性。指子代与亲代相似性。 遗传使病原生物保持种属特性遗传使病原生物保持种属特性变异（变异（variation） 是子代与亲代之间是子代与亲代之间的生物学性状出现的差异。的生物学性状出现的差异。 变异使生物得以进化。变异使生物得以进化。第五章第五章 遗传与变异遗传与变异遗传型变异遗传型变异基因结构发生改变基因结构发生改变， 新获得的性状能稳定地新获得的性状能稳定地传给子代，不可逆转传给子代，不可逆转.非遗传型变异非遗传型变异受环境影响受环境影响，不能稳定地，不能稳定地传给子代，可恢复原来的传给子代，可恢复原来

2、的性状，性状，又称为又称为表表型变异型变异.如如细菌的细菌的L型型.特性：特性：1.1.具有自我复制的能力具有自我复制的能力2.2.编码产物赋予细菌某些新的表型编码产物赋予细菌某些新的表型; ; 3.3.可自行丢失与消除可自行丢失与消除- -非细菌生命必须非细菌生命必须; ;4.4.可通过可通过接合接合, ,转化或转导转化或转导等方式转移等方式转移; ;5.5.质粒有相容性和不相容性；质粒有相容性和不相容性；（二)质粒质粒 Plasmid是细菌染色体以外的遗传物质, 双股环状DNA，能自我复制，赋予细菌某些表型医学上重要的质粒F质粒质粒有致育性,编码性菌毛(fertility plasmid)

3、 R质粒质粒编码对抗生素耐药性.（resistance plasmid )Vi质粒质粒编码毒力因子 (Virulence plasmid)Col质粒质粒 编码产生大肠菌素(colicinogenic plasmid)转位因子转位因子trasposable element：（三）其他遗传物质（三）其他遗传物质存在于细菌染色体或质粒存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段特异的分子上的一段特异的具有转位特性的核苷酸序列具有转位特性的核苷酸序列插入序列插入序列(insertion sequence,Is):转座子转座子transposon,Tn,800-1400bp,仅编码转座酶.2000-2500

4、bp，带有转座基因和耐药基因2005.7.25消息消息复旦大学发育生物研究所创立了复旦大学发育生物研究所创立了哺乳动物转座因子哺乳动物转座因子系统系统飞蛾的飞蛾的PB转座因子在小鼠中高效表达转座因子在小鼠中高效表达。论文。论文发表于发表于细胞细胞杂志，第一作者为三年级研究生杂志，第一作者为三年级研究生.转座转座 噬菌体噬菌体或称前噬菌体或称前噬菌体野生型野生型Wild type-未发生突变的菌株未发生突变的菌株; 突变型突变型Mutant -发生突变的菌株发生突变的菌株三、细菌变异的机制(一) 基因突变突变突变:Mutation细菌的遗传物质结构发生突然细菌的遗传物质结构发生突然而稳定的变化而

5、稳定的变化.包括包括 基因突变基因突变 染色体畸变染色体畸变 1)1)突变是随机发生，自然突变率低突变是随机发生，自然突变率低, , 为为1010-6-6-10-10-9-9。 2) 2) 药物起选择耐药株作用。药物起选择耐药株作用。 3)3)能遗传能遗传, ,有相对稳定性。有相对稳定性。 4)4)可发生回复突变。可发生回复突变。 突变株突变株(mutant)(mutant) 野生型野生型(wild type)(wild type)。1、基因突变的规律是:以耐药性基因突变为例以耐药性基因突变为例:影印培养试验影印培养试验 抗菌药物起到选择耐药株，抗菌药物起到选择耐药株，淘汰敏感株作用。淘汰敏感

6、株作用。2 2、突变的机制、突变的机制诱发突变诱发突变 induce mutation :induce mutation :人工使用诱变剂人工使用诱变剂mutagen mutagen 引起的基因突变引起的基因突变. . 碱基置换碱基置换 转换转换G A C T; G A C T; 颠换颠换G T ,or A C.G T ,or A C.(2) (2) 移码突变移码突变: : 一对或少数几对核苷酸的一对或少数几对核苷酸的增加或增加或缺失缺失导致密码意义发生错误导致密码意义发生错误. .自发突变自发突变spontaneous mutation ,DNAspontaneous mutation ,D

7、NA分子本身分子本身不经任何处理而自然发生的不经任何处理而自然发生的. .如如DNADNA构型的变构型的变化化. .二、基因的转移与重组 基因转移基因转移（gene transfer）遗传物质由供体菌遗传物质由供体菌转入受体菌的过程。转入受体菌的过程。基因重组基因重组（recombination）细菌基因转移细菌基因转移的方式有：的方式有： 转化、转导、接合、转化、转导、接合、溶原性转换和溶原性转换和细胞融合等。细胞融合等。转移的基因转移的基因与受体菌与受体菌DNA整合称整合称 转化（transformationtransformation） 受体菌直接摄取供受体菌直接摄取供体菌游离的体菌游离

8、的DNADNA片段并整合在自己片段并整合在自己的基因组中的基因组中, ,从而从而获得新的遗传性状。获得新的遗传性状。2.转导(transduction )是以噬菌体是以噬菌体为载体为载体, ,将将供体菌供体菌DNADNA转移转移到受体菌到受体菌的过程。的过程。普遍性转导普遍性转导 局限性转导局限性转导 转导转导完全转导完全转导 流产转导流产转导 普遍性转导普遍性转导-与phage的裂解周期有关 Complet transductionAbotive transduction局限性转导局限性转导restricted transduction： 某些某些温和噬菌体温和噬菌体的的DNA仅能整合仅能整

9、合到细菌染色体的到细菌染色体的特定位点特定位点，故仅故仅能转导供体菌染能转导供体菌染色体上特定基色体上特定基因因 。如。如E.coli k12噬菌体。噬菌体。3.溶原性转换溶原性转换溶原性转换溶原性转换( lycogenic conversion) ( lycogenic conversion) 是宿主菌染色体获得了噬菌体是宿主菌染色体获得了噬菌体DNADNA片段片段, ,成成为为溶原性细菌溶原性细菌而获得新的生物学性状。而获得新的生物学性状。如如白喉棒状杆菌感染白喉棒状杆菌感染-棒状噬菌体而获得棒状噬菌体而获得产毒能力产毒能力 。噬菌体4. 接合(conjugation) 供体菌通过性菌毛将

10、遗传物质传递给受体菌。 接合条件 供体菌有供体菌有F质粒和可传递的遗质粒和可传递的遗传物质如传物质如R质粒。质粒。F质粒存在方式质粒存在方式游离形式存在游离形式存在结合形式存在结合形式存在游离形式游离形式F质质粒转移粒转移F+F-F+F-F+F+HFrF-HFr + F-F质粒转移复制原点高频重组菌株高频重组菌株（High frequency recombinant ， HFr ）F质粒整合整合在细菌的染色体上，整合后的细菌能以高效率转移染色体上的基因,故名.HFrF-F质粒整合的F质粒可从染色体脱离F质粒正常脱离F质粒脱离偏差，形成F.F R质粒质粒（Resistance plasmid）结

11、合性结合性R质粒质粒耐药性传递子（RTF） 编码性菌毛。 耐药决定子-赋予细菌耐药性非结合性非结合性R质粒质粒仅有耐药决定子 ，不能以接合方式转移5.原生质体融合原生质体融合 protoplast Fusion三、三、遗传变异的意义遗传变异的意义his-his-待测物质1.用于疾病预防用于疾病预防,诊断和诊断和治疗治疗2.用于测定致癌物用于测定致癌物质质 ,Ames试验试验 3.用于流行病学调查用于流行病学调查 质粒指纹图谱质粒指纹图谱 4.用于基因工程用于基因工程鼠伤寒沙门菌his- 第二节第二节 病毒的遗传与变异病毒的遗传与变异 一一. 基因突变基因突变 ：由于碱基的置换、缺失或插入而引起

12、的改变。较常见的突变株温度敏感突变株温度敏感突变株(temprature sensitive mutent, ts株株 )1条件致死性突变株指在某种条件下能增殖，而在另一种条件下则与原株不同，不能增殖的病毒株。如 机理： 基因突变导致编码的蛋白质或酶在较高温度下失活。 ts株来源于点突变，易发生回复突变，应进一步进行温度诱变，加强疫苗的稳定性。野生株野生株 2840 能生长，能生长，有毒性，有抗原性。有毒性，有抗原性。 ts株株 37 -40 不生长。 28 -35 生长， 无毒性，有抗原性。无毒性，有抗原性。意义：可用意义：可用ts株生产疫苗。株生产疫苗。2、缺陷型干扰突变株缺陷型干扰突变株

13、defective inhibition mutant,DIM 由于核酸缺失突变，基因较正常病毒明显缩核酸缺失突变，基因较正常病毒明显缩短，导致病毒不能单独复制的病毒。如短，导致病毒不能单独复制的病毒。如HDV。 influenza virus 以高感染复数传代时可出现以高感染复数传代时可出现DIM。可减弱原病毒的毒性，并与一些慢性病的发病可减弱原病毒的毒性，并与一些慢性病的发病机制有关。机制有关。 二二. 基因重组基因重组genetic recombination 两种病毒两种病毒同时感染同一种细胞感染同一种细胞时，有时可发生基因的交换，称基因重组。产生的子代称重组重组体。体。1不分阶段基因

14、组：由于核酸内切酶和连接酶的作用，使两种病毒核酸分子断裂后交叉连接所致。2分阶段基因重组分阶段基因重组：每一个阶段相当于一个基因组，可以独立复制，装配时 两种病毒核酸阶段被随机套入衣壳而出现基因重配重配reassortment 使子代产生重组体。如流感病毒和呼肠病毒。基因重配基因重配 3、活病毒与灭活病毒间的重组 称交叉复活称交叉复活crossing reactivation: 灭活病毒复活4、灭活病毒之间基因重组 称多重复活多重复活multiplicity reactivation 感染性活病毒活病毒灭活病毒 意义： 1.解释流感流行的病因 人流感 动物 病毒 流感病毒 重组体 ， 有新抗原

15、， 人体缺乏免疫力而 引起流行 2利用重组株做疫苗： 如流感病毒 A0生长快， A3生长慢， 无新抗原； 有新抗原 A0 (灭活)+ A3(活) 共同培养交叉复活 重组株, 生长快,有新抗原，可做疫苗. 3.与肿瘤的发生有关:病毒核酸与宿主细胞染色体重组细胞转化形成肿瘤. 甲V乙V三)基因产物的相互作用(表型变异 )1互补互补complementation: 2、加强作用加强作用enhencement非杀伤性病毒杀伤性病毒增加复制产量机理 : 非杀伤病毒基因产物能抑制IFN产生杀伤性病毒大量增殖.促进增殖3表型混合与核壳转移表型混合与核壳转移phenotypic mixing and tran

16、scapsidation:具有某些共同特征的病毒感染同一细胞时,可出现衣壳或包膜的互换现象,或产生镶嵌包膜.表型混合能改变病毒表型混合能改变病毒的宿主范围的宿主范围,并可影响病毒的血清学鉴定并可影响病毒的血清学鉴定. 第三节 噬菌体噬菌体bacteriophage )是侵袭细菌、真菌的病毒一、噬菌体的生物学性状一、噬菌体的生物学性状1.1.形态形态 多为蝌蚪形，分头部和尾部两部分多为蝌蚪形，分头部和尾部两部分2.2.结构结构 头部头部- -蛋白外壳蛋白外壳+ + 核心核心(DNA(DNA或或RNA) RNA) 保护作用保护作用 遗传物质遗传物质 尾部尾部在感染细菌时起吸附作用。在感染细菌时起吸

17、附作用。3.3.有严格寄生性和高度特异性。有严格寄生性和高度特异性。4、抵抗力、抵抗力 较细菌强较细菌强, ,耐耐70700 0c 30c 30分钟分钟 二 、噬菌体与细菌的关系噬菌现象噬菌现象 在液体培养基在液体培养基混浊的混浊的菌液变透明菌液变透明; 固体培养基固体培养基-形成噬形成噬斑斑plaque.噬斑可用于鉴别或计数噬菌体噬斑可用于鉴别或计数噬菌体.噬噬斑形成单位斑形成单位plaque forming units,PFU噬菌体感染细菌后有两种后果噬菌体感染细菌后有两种后果:1.-噬菌体增殖,细菌被裂解. 毒性噬菌体毒性噬菌体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、成熟与释放熟与释放4个阶段。个阶段。 2.溶原状态溶原状态(lysogeny) -噬菌体不增殖,核酸整合到细菌的染色体上,随细菌DNA复制而复制,不产生子代噬菌体,不裂解细菌。温和噬菌体温和噬菌体temperate phage, 前噬菌体前噬菌体prophge溶原性细菌溶原性细菌lysogenic bacteria溶原性细菌