《语文遗传变异》PPT课件.ppt

微生物的遗传与进化 细菌的遗传变异 n细菌的遗传：指亲代细菌与子代细菌的相似性 ，它使细菌的性状保持相对稳定，是各种细菌存 在的根据。 n细菌的变异：指亲代与子代以及子代细菌之间 的不相似性，细菌得以发展进化。 第一节 细菌遗传的物质基础 一.基因组（genome） 位于核体，是遗传的主要物质基础 。由两条环状双螺旋DNA长链组成， 含细菌的遗传基因，控制细菌的遗传 与变异。 二.质粒（plasmid） 细菌染色体外的遗传物质，编码细 菌各种重要的生物学性状。 1.致育质粒或F质粒（fertility plasmid） 编码性菌毛的质粒 2.毒力质粒或Vi质粒（virulence plasmid） 编码细菌各种毒力因子 3. 耐药质粒或R质粒（resistance plasmid） 细菌对抗菌药物或重金属盐类的抗性 4. 细菌素质粒 控制细菌产生菌素 (一）质粒的种类 1.质粒可以自身复制 2.质粒编码细菌各种重要的生物学性状 3.质粒可以自行丢失或经人工处理而消除 4.质粒的转移不仅可发生在同种、同属的细菌之间， 甚至还可在不同种属的细菌间进行 5.具有相容性和不相容性 （二）特点 毒力岛：指病原菌的某个或某些毒力基因群 ，分子结构与功能有别于细菌染色体，但位于 细菌染色体之内 。 三、毒力岛（pathogenicity island, PAI） 第二节 基因突变 基因突变：指生物细胞遗传物质DNA分子结构突 然发生了稳定的可遗传的变化。它是 生物进化的个重要因素。 1.染色体畸变 ：染色体的一大段发生了变化。 2.点突变 ：相应基因上的DNA链中一个或少数 几个核苷酸对的改变 。 一、类型 （一）按发生改变的范围大小 1.自发突变 ：自然发生的突变，突变率很低。 2.人工诱变 ：应用诱变因素的影响下而发生的突变， 其突变率常高于自然突变。 （二）按细菌基因突变条件不同 1.菌落形态变异 SR变异 2.抗原变异 编码细菌的抗原结构包括菌体抗原、鞭毛抗原、荚膜 抗原等的基因发生突变时，引起细菌抗原性变异 3.抗性变异 是对某种化学药物或致死物理因子抗性的变异 4.营养型变异 主要引起营养缺陷型变异 （三）按突变产生的生物学影响 (一) 物理方法 温度及各种射线（紫外线、激光等非电离辐射和 射线、射线、射线、快中子等电离辐射）。 （二）化学方法 化学诱变剂， 有5溴脱氧尿苷、5氟脱氧苷、2氨 基嘌呤、8氮鸟嘌呤 等。 二、诱发细菌变异的方法 （三）生物学方法 1.增强毒力 (1)连续通过易感动物，可使毒力增强 (2)被温和噬菌体感染，可增强毒力 2.减弱毒力 (1)自发减弱的现象 （2）长期传代培养致弱 (3)病原菌通过非易感动物、鸡胚等方法 第三节 基因的转移与重组 外源性的遗传物质由供体菌进入受体菌 细胞内的过程称为基因转移（gene transfer)；转移的基因与受体菌DNA整合 在一起称为重组(recombination)。细菌 基因转移和重组的主要方式有转化、转导、 接合等。 转化：供体菌游离的DNA片段直接进入受 体菌，使受体菌获得新的性状。 一、转化(transformation) 实 验: 研究肺炎球菌时发现。 v加S菌DNA v加S菌DNA及DNA酶以 外的酶 v加S菌的DNA和DNA酶 v加S菌的RNA v加S菌的蛋白质 v加S菌的荚膜多糖 活R菌 长出S菌 只有R菌 1944年Avery从热死S型S. pneumoniae中提纯了可能作 为转化因子的各种成分，在离体条件下进行了转化试验： 只有S型细菌的DNA才能将S. Pneumoniae的R型转化为S型 。且DNA纯度越高，转化效率也越高。 注：受体菌必须处于感受态才能转化 感受态 ：细胞生活周期中的一种特殊的生理状态。 转化过程 二、转导（transduction） 转导：以温和噬菌体为媒介，把供体菌的DNA小片段 携带到受体菌中，通过交换与整合，使受体菌获得供体菌 的部分遗传性状 。 两种类型：普遍性转导和局限性转导。 1.普遍性转导：被装入的DNA片段可以是供体 菌染色体上的任何部分。 局限性转导 ：为 噬菌体所介导的 供体菌染色体上 个别特定基因的 转导 。 2.局限性转导 溶源转换 ：指 温和噬菌体感染其 寄主后，噬菌体基 因整合于寄主基因 组中，寄主的性状 发生变异。 溶源转换 1.溶源转换中噬菌体离开宿主细胞时，不携带宿 主任何基因，而局限性转导的噬菌体转导时，则 与宿主可能发生特定的基因交换。 2.溶源转换中的噬菌体均为正常温和噬菌体，而 局限性转导的噬菌体为缺陷性转导。 局限性转导与溶源转换的区别 接合：是两个完整的细菌细胞通过性菌毛直接接触，由 供体细菌将质粒DNA转移给受体细菌的过程。 三、接合（conjugation） 接合过程: 以F质粒接合为例 转化、转导、接合三种方式其本质都是遗传物 质从供体细胞向受体细胞转移，但DNA转移方 式不同：转化是通过受体菌的细胞膜；接合是 通过细菌性菌毛；转导是通过噬菌体。 细菌转移方式的比较 病毒的遗传与进化 第一节 突变 第二节 重组与重配 第一节 突变 突变（mutation） 在病毒复制产生的数以亿计的子代病 毒颗粒中，可能出现的错误。 突变类型 基因组变异 表型的变异 一、基因组变异 1.点突变（point mutation） 单个核苷酸改变 2.缺失插入突变 (1)小段核苷酸缺失插入 (2)大段核苷酸缺失插入 位点变异 缺损型干扰(defective interfering,DI)突变株（DI颗粒） 自身不能复制,只有在亲本野生株作为辅助 病毒存在时才能复制,但又干扰亲本病毒的 复制,导致后者数量减少。是一种缺失突变 的产物。 DI突变株特点 1. 含正常的衣壳蛋白质 2. 只含有正常基因组的一部分 3. 只能在正常同源病毒同时存在时才能繁殖,这 时同源病毒成为辅助病毒(helper virus) 4. 特异性地干扰同源病毒的繁殖,经连续传代后 ,DI颗粒增多 二、表型变异 1. 毒力变异（virulence mutants) 2. 抗原性变异(antigen mutants) 3. 空斑变异（plaque mutants） 4. 抗体逃逸变异株（antibody escape mutants） 5. 条件致死性突变株（conditional lethal mutants） 温度突变株（温度敏感（temperature-sensitive）及冷 适应（cold-adapted）突变株 ）、宿主范围突变株（ host rang mutants） 第二节 重组与重配 一、重组（recombination) 将两个有亲缘关系但生物学性状不同的毒 株感染同一个宿主细胞，从而可发生核酸水平 上的互换，产生兼有两亲本特性的子代，称为 重组。 Recombination by break-rejoin of incompletely linked genes 二、重配(reassortment) 对于分节段的RNA病毒，通过交换 RNA节段而进行的重组称为重配。 Reassortment by independent assortment during dual infection. 随机突变 基因组节段交换 流感病毒抗原性漂移及转移示意（据Harper） 漂移 转移 转移 n源于禽类的甲型流感病毒在人体很难增殖，反之亦然 。 n二者均能在猪体内增殖，并在猪体内进行基因重配， 猪体是人流感毒株与禽流感毒株的混合器，在猪体内 流感病毒产生抗原性转移 n抗原漂移和抗原转移是病毒毒力变异的基础。 n前者主要是指发生在病毒基因中的点突变,其中以编 码HA的基因突变率最高,其次是NA。发生在不同位点 上的突变对病毒的影响是不同的:HA受体结合点上的 突变可能改变病毒宿主特异性,而发生在HA上糖基化 位点及裂解位点的 突变则可能导致病毒发生根本性变化。此外,不同于 病毒内部其他蛋白质的变异一直处于相对稳定的状态 , HA和NA基因的改变则可以随时间的延长发生积累。 抗原漂移的变异幅度较小,一般不引起暴发流行。 n后者是指,由于基因节段间的重配使病毒结构发生较 大幅度的突变而导致新的毒株或新的亚型出现。这种 不同毒株间基因节段的重配可引起病毒基因的“质变 ”,当产生对其缺乏免疫力的新毒株时,将引起新的暴 发流行。 n1983年4月在美国宾州发现低毒力的禽流感H5N2 ，致死率低于10%，它与当时美国东部从野鸟分 离的H5N2基因很相似 n同年10月，H5N2毒株的致死率突然上升至80%。 n将4月及10月的两毒株比较，发现毒力的变异是 因点突变所致，亦即发生抗原性漂移 n表现为H基因的7个核苷酸二者有差异，从而导致 H蛋白的4个氨基酸改变，有利H0的裂解及活化， 致使毒力增强 毒力变异的分子基础 nHA是否富含碱性氨基酸。HA裂解为HA1和HA2， 暴露融合肽段，通过融合进入宿主细胞。 n高致病力毒株与低致病力毒株的H裂解位点的 氨基酸序列有差异，前者为-X-X-精氨酸-X-精 氨酸/赖氨酸-精氨酸-（X为非碱性氨基酸）， 而低毒株仅有单个精氨酸，蛋白酶切割率极低 ，不易裂解。 nNA 26个氨基酸的缺失及PB2蛋白氨基酸的突变 也影响病毒的毒力。 细菌遗传变异研究的实际意义 一. 在诊断疾病上的应用 要作出正确诊断，不但要熟悉细菌的典型特性， 还要了解细菌变异的规律。 二、在预防疾病上的应用 利用病原菌的减毒变异株制备活菌苗。 三、在治疗疾病上的应用 由于耐药菌株增多，应根据药敏