病毒的遗传变异PPT讲稿
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病毒的遗传和变异及进化
cross reactivation multiple infection reactivation
cross reactivation (marker rescue)
active virus and a related (different genetic markers) inactivate virus
2、the significance of virus genetics research 1、theoretical significance ➢ gene structure and function ➢ the origin and evolution of Virus
2、practical significance ➢ Virus disease ➢ biological control
section three: the recombination of virus
I. overview
avian flu virus Influenza virus
Sars Coronavirus : mammalian virus and bird virus recombination
HIV-1: came from two type of SIV
II. Classical theory of recombination
general recombination
(5)病毒的分类、遗传和变异
1．活病毒间的重组
例如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。
2．灭活病毒间的重组
2、病毒的形状和大小 病毒体的形状是杆状、球 状、二十面体、子弹状、砖形还是蝌蚪状等；病 毒体的长度和宽度、病毒体的直径。
3、病毒的形态结构 包括壳体的对称型、立体对 称、螺旋对称或复合对称；有无囊膜；二十面体 壳体的壳粒数目和直径、螺旋壳体的直径。 4、病毒体对乙醚、氯仿等脂溶剂的敏感性 5、血清学性质和抗原关系。 6、流行病学特点 包括病毒属的宿主范围；传 播方式和媒介种类；临床病理学特征。
二、病毒的重组 病毒重组机制
当两种有亲缘关系的不同病毒感染同一宿主 细胞时，它们的遗传物质发生交换，结果产生不 同于亲代的可遗传的子代，称为基因重组 （Genetic recombination）。 病毒重组时，来自两个或多个病毒颗粒的遗 传物质重配于子代重组体病毒中，病毒重组体含 有来自两个或多个亲代病毒基因的核酸序列，出 现与亲代病毒不同的基因型和表型。
国际病毒分类委员会第七次报告（1999年），病毒 的分类学已经出版。将所有已知的病毒，根据核酸 的类型分为：
病毒的遗传与变异
病毒的遗传与变异
病毒的遗传与变异
病毒的遗传能保持物种的相对稳定，维系生物界的平衡；而病毒的变异可导致新品种出现，孕育生物界的进化。病毒是一类极为简单的分子生物，核酸是遗传的物质基础，核酸复制的忠实性使病毒具有稳定的遗传表现。但由于病毒没有细胞结构，其遗传物质极易受外界环境及细胞内分子环境的影响而发生改变，病毒与其它生物相比，其遗传具有更大的变异性。
病毒的变异主要源于其基因组的突变和重组。病毒突变一般分为自发突变和诱导突变。自发突变是在没有任何已知诱变剂的条件下，病毒子代产生高比例的突变体，最后导致表型变异。诱导突变则是利用不同的物理或化学诱变剂处理病毒，提高病毒群体突变率，诱导病毒子代出现特定的突变类型。DNA病毒和RNA病毒在突变频率上有较大的差别。病毒突变类型可从多层次、不同水平进行分类，但目前作为研究工具的突变体类型主要有无效突变体、温度敏感突变体、蚀斑突变体、宿主范围突变体、抗药性突变体、抗原突变体、回复突变体等。
病毒重组一般通过分子内重组、拷贝选择和基因重配三种机制完成。分子内重组需要核酸分子的断裂及其它核酸分子的再连接，拷贝选择不涉及核酸分子的共价键断裂，基因重配则是具分段基因组病毒之间核酸片段交换，基因组各片段在子代病毒中随机分配。病毒重组机制不同，其重组频率有很大差别，且RNA分段基因组病毒同型不同株病毒间的重组经重组重配机制进行，其重组率可高达50%。通过病毒重组，可构建表达特定外源基因的重组病毒，可使灭活病毒经交叉感染或复感染得以复活，这在病毒的研究和利用上都具有重要意义。
病毒的遗传与变异
恢复.
18
• 1.4. 病毒突变类型
• 突变发生的基因调控区分: • 组成型突变、启动子上升、下降、抗阻遏、抗
反馈五类. • 突变带来的表型改变分: • 形态突变体:是指造成宿主细胞形态改变的突变
体
• 条件致死突变体:是指在某一条件下具有致死效 应而在另一条件下没有致死效应的突变体，例如： 温度敏感突变体（ts）
• 病毒的变异主要源于： • 1）基因组的突变 • 2）基因组的重组
3
• 本章内容：
•
1.病毒的突变
•
2.病毒的重组
•
3.影响病毒表型的病毒间相互作用
•
4.哺乳动物病毒表达载体
4
1.病毒的突变
• 1.1.突变及有关的概念 • 突变:病毒遗传物质-核酸的组成或结构发生
改变. • 突变体:携带突变的生物个体或群体或株系. • 突变基因:包含突变位点的基因.
16
从引起突变的遗传信息的意义改变来分: • 同义突变:没有改变产物氨基酸序列密码子变化. • 错义突变:碱基序列-改变-产物氨基酸序列密码子改变. • 无义突变:碱基-改变-产物氨基酸密码子变为终止密码
子,翻译终止，生成该蛋白质的氨基末端片段产物。
17
1.4. 病毒突变类型
• 从突变效应(背离或回到)野生型来分: • 正向突变:改变了野生型性状. • 回复突变:失去的野生型性状二次突变后得到
18
• 1.4. 病毒突变类型
• 突变发生的基因调控区分: • 组成型突变、启动子上升、下降、抗阻遏、抗
反馈五类. • 突变带来的表型改变分: • 形态突变体:是指造成宿主细胞形态改变的突变
体
• 条件致死突变体:是指在某一条件下具有致死效 应而在另一条件下没有致死效应的突变体，例如： 温度敏感突变体（ts）
• 病毒的变异主要源于： • 1）基因组的突变 • 2）基因组的重组
3
• 本章内容：
•
1.病毒的突变
•
2.病毒的重组
•
3.影响病毒表型的病毒间相互作用
•
4.哺乳动物病毒表达载体
4
1.病毒的突变
• 1.1.突变及有关的概念 • 突变:病毒遗传物质-核酸的组成或结构发生
改变. • 突变体:携带突变的生物个体或群体或株系. • 突变基因:包含突变位点的基因.
16
从引起突变的遗传信息的意义改变来分: • 同义突变:没有改变产物氨基酸序列密码子变化. • 错义突变:碱基序列-改变-产物氨基酸序列密码子改变. • 无义突变:碱基-改变-产物氨基酸密码子变为终止密码
子,翻译终止，生成该蛋白质的氨基末端片段产物。
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1.4. 病毒突变类型
• 从突变效应(背离或回到)野生型来分: • 正向突变:改变了野生型性状. • 回复突变:失去的野生型性状二次突变后得到
08病毒的遗传与变异
北京大学医学部
Peking University Health Science Center
P109
病毒遗传变异病毒的遗传与变异
zouqinghua@
Medical Microbiology Excellent Curriculum
精品课程
医学微生物学4一猪生九仔连母十个样
4.猪生九仔，连母十个样。遗传的中心法则
转录翻译
复制
DNA mRNA Protein
逆转录
（半保留不连续复制）
¾有线形、环形、分节段与不分节段
之分。¾有极性差异。
¾某些有遗传信息逆向转录。
¾连续传代培养时，有些子代病毒能够在敏感细胞中产生在大小、颜色或外形上不同于亲代病毒的蚀斑，这种子代病毒称为蚀斑突变株；
+分子内重组分子间重组
Virus A
yp
Phenotype mixing Virus A Virus A Virus B Virus B POLYPOIDY
A virus
或
A virus
动物病毒学课件第五章病毒的遗传与变异2013310
Leporipoxvirus
Shop fibroma virus
East USA, rabbit Attenuated, 10-14d recovery
Myxoma virus
Rabbit Virulent, 98% lethality
active
Hot inactivated
Rabbit
RNA polymerase
（一）概念
指构成病毒遗传物质的核酸分子 发生碱基对的增添、缺失或改变， 而引起的基因结构的改变。
狭义突变：一对或少数几对碱基的缺失、插 入或置换 广义突变：基因的缺失、重复、移位和倒位
（二）突变的类型
可遗传性变异
1.按引起突变的原因分
➢自发突变(Spontaneous)：病毒在无任何已知
的诱变剂存在的条件下所发生的突变。
由于灭活病毒之间发生重组，产生有感染性的重组子代 病毒。称为复感染复活 (多数感染复活现象）。
亲代1 亲代2 子代 ABC ABC ABC
（四）重组在兽医学研究中的应用
• 构建重组病毒：获得弱毒株或标记毒株用于 疫苗生产
TK wild type PRV
TK wt PRV
TK mutant PRV
TK mutant PRV
二、基因重组 Recombination
可遗传性变异
由于两个或两个以上的病毒颗粒共同感染 同一细胞时所发生的遗传物质的交换。
病毒的遗传与变异
加强疫苗研发与生产合作
与国际疫苗生产企业合作，加强疫苗研发、生产 和分发等方面的协作，确保全球范围内公平、有 效地获取和使用疫苗。
感谢您的观看
THANKS
抗原性变异
病毒表面抗原结构的改变 ，导致病毒逃避宿主免疫 系统的识别和攻击。
病毒变异机制
错误复制
病毒在复制过程中，由于酶的错 误或基因组的不稳定性，导致碱
基的错误配对和复制。
基因重组机制
病毒在感染宿主细胞时，可能发生 不同病毒株之间的基因交换或重组 ，产生新的病毒基因组合。
宿主免疫压力
宿主免疫系统对病毒的攻击和清除 作用，促使病毒发生变异以逃避免 疫应答。
分段基因组
病毒核酸由多个片段组成 ，如流感病毒、轮状病毒 等。
病毒基因表达与调控
立即早期基因表达
病毒感染细胞后，立即表达的基因，主要参与病毒基因组的复制和转 录调控。
早期基因表达
在病毒DNA复制开始前表达的基因，编码与病毒DNA复制相关的蛋 白质。
晚期基因表达
在病毒DNA复制完成后表达的基因，编码病毒的结构蛋白和功能蛋白 。
03
病毒遗传变异与疾病关系
病毒遗传变异导致疾病发生
基因突变
病毒基因组在复制过程中发生随 机突变，可能导致病毒毒力、传 播能力等发生变化，进而引发疾
病。
基因重组
不同病毒株之间发生基因交换， 产生新的病毒株，具有更强的适
与国际疫苗生产企业合作，加强疫苗研发、生产 和分发等方面的协作，确保全球范围内公平、有 效地获取和使用疫苗。
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THANKS
抗原性变异
病毒表面抗原结构的改变 ，导致病毒逃避宿主免疫 系统的识别和攻击。
病毒变异机制
错误复制
病毒在复制过程中，由于酶的错 误或基因组的不稳定性，导致碱
基的错误配对和复制。
基因重组机制
病毒在感染宿主细胞时，可能发生 不同病毒株之间的基因交换或重组 ，产生新的病毒基因组合。
宿主免疫压力
宿主免疫系统对病毒的攻击和清除 作用，促使病毒发生变异以逃避免 疫应答。
分段基因组
病毒核酸由多个片段组成 ，如流感病毒、轮状病毒 等。
病毒基因表达与调控
立即早期基因表达
病毒感染细胞后，立即表达的基因，主要参与病毒基因组的复制和转 录调控。
早期基因表达
在病毒DNA复制开始前表达的基因，编码与病毒DNA复制相关的蛋 白质。
晚期基因表达
在病毒DNA复制完成后表达的基因，编码病毒的结构蛋白和功能蛋白 。
03
病毒遗传变异与疾病关系
病毒遗传变异导致疾病发生
基因突变
病毒基因组在复制过程中发生随 机突变，可能导致病毒毒力、传 播能力等发生变化，进而引发疾
病。
基因重组
不同病毒株之间发生基因交换， 产生新的病毒株，具有更强的适
《医学微生物学》教学课件：15-病毒概论 病毒的复制、进化和变异
《医学病毒学概论》
病毒的复制、进化和变异
谢幼华
复旦大学基础医学院
分子病毒学教育部卫计委重点实验室
/
医学院治道楼403室
yhxie@
病毒的复制
z病毒的复制(增殖)：病毒感染宿主细胞，利用细胞提供的能量和物质，进行生物合成，产生大量子代病毒的过程能量和物质进行生物合成产生大量子代病毒的过程
z病毒复制和增殖机制的核心：病毒与宿主细胞的相互作用
z病毒复制增殖机制的研究
¾为抗病毒药物研发提供靶点
¾揭示宿主细胞生命活动过程的分子机制
容纳细胞和非容纳细胞
z容纳细胞（permissive cell）
permissive cell
¾病毒能够感染、复制和增殖（增殖性感染）
z非容纳细胞（nonpermissive cell）
¾病毒不能感染或即使病毒进入细胞，但无法完成复制病毒不能感染或即使病毒进入细胞但无法完成复制
和增殖（顿挫感染）
病毒的复制周期
附着、融合和穿入Attachment, fusion,
penetration 装配、成熟和释放Assembly, maturation
& release
进入
entry
复制周期
Replication cycle 脱壳基因组复制Genome
Uncoating
replication
生物合成
(转录翻译)
Biosynthesis
病毒的一步生长曲线
Block Biology of Microorganisms 2014
Baltimore 病毒分类
ssDNA
II
dsDNA
partial (+)ssRNA-RT
DNA-RNA
I
VI
VII
dsDNA-RT
(+)III
IV
dsRNA
遗传和变异医学知识讲座
–基因动物生产的药有：人血红蛋白、人乳铁蛋白等。
遗传和变异医学知识讲座
基因工程的方法步骤
• 包括以下5个步骤
– 目的基因的获得，人工合成、PCR法、利用基因杂 交从基因文库中筛选。
– 目的基因与载体DNA片段的体外连接，形成重组 DNA分子 。基因工程载体：目的基因的扩增需要 一种能在细胞中自主复制的载体。质粒（人工改 造）、噬菌体。
• 通过核酶的基因治疗，具有酶活性的RNA分子可裂解 RNA。核酶可以切割HIV基因组RNA，并阻断其复制。 美国FDA已批准将核酶遗传倒和变异入医学细知识胞讲座 的试验。
基因治疗尚待克服的困难、潜在的风险和 应用前景
• 尚待克服的困难：进入临床实验的最大障碍是，重 组病毒载体带入的目的基因是否能发挥正常的功能 （表达）。 目的基因产生的酶太少。
• 1976年发展出来第一个安全菌株EK12，χ1776菌株，营 养缺陷突变体、细胞壁十分脆弱。
• 1977年，首家专门制造和生产医疗药品的基因工程公司 成立。
• 发展证实，危险并不象担心的。迄今尚未发现重组DNA 危险事例。
• 1979年，允许使用病毒DNA进行重组实验。
• 1984年，美国公布了新条例，有所放宽。
染色体畸变
• 染色体结构变异 ，见图
– 缺失：染色体断裂而丢失一段，造成基因丢失。
• 儿童中的猫叫综合症。患儿哭声象猫叫，两眼距离较远，智力低 下，生活力差。儿童视网膜肿瘤。13号染色体长臂上14、11区 缺失。肾脏肿瘤，11号染色体短臂上13区缺失。
遗传和变异医学知识讲座
基因工程的方法步骤
• 包括以下5个步骤
– 目的基因的获得，人工合成、PCR法、利用基因杂 交从基因文库中筛选。
– 目的基因与载体DNA片段的体外连接，形成重组 DNA分子 。基因工程载体：目的基因的扩增需要 一种能在细胞中自主复制的载体。质粒（人工改 造）、噬菌体。
• 通过核酶的基因治疗，具有酶活性的RNA分子可裂解 RNA。核酶可以切割HIV基因组RNA，并阻断其复制。 美国FDA已批准将核酶遗传倒和变异入医学细知识胞讲座 的试验。
基因治疗尚待克服的困难、潜在的风险和 应用前景
• 尚待克服的困难：进入临床实验的最大障碍是，重 组病毒载体带入的目的基因是否能发挥正常的功能 （表达）。 目的基因产生的酶太少。
• 1976年发展出来第一个安全菌株EK12，χ1776菌株，营 养缺陷突变体、细胞壁十分脆弱。
• 1977年，首家专门制造和生产医疗药品的基因工程公司 成立。
• 发展证实，危险并不象担心的。迄今尚未发现重组DNA 危险事例。
• 1979年，允许使用病毒DNA进行重组实验。
• 1984年，美国公布了新条例，有所放宽。
染色体畸变
• 染色体结构变异 ，见图
– 缺失：染色体断裂而丢失一段，造成基因丢失。
• 儿童中的猫叫综合症。患儿哭声象猫叫，两眼距离较远，智力低 下，生活力差。儿童视网膜肿瘤。13号染色体长臂上14、11区 缺失。肾脏肿瘤，11号染色体短臂上13区缺失。
病毒的遗传与变异
The characteristic of viral infection
a. A particular disease may be caused by several viruses that have a common tissue tropism取向 (preference选择). e.g., HAV, HBV, HCV, HDV, HEV, etc hepatitis. b. A particular virus may cause several different diseases or no observable引人注意的 symptoms. e.g., HSV单纯疱疹病毒-1pharyngitis咽炎, herpes labialis 唇疱疹，genital herpes生殖道疱疹, encephalitis脑炎, keratoconjunctivitis角膜结膜炎.
viruses persist in the host for long time period, several months or years or decades ，sometimes for the whole life.
Persistent infection: includes
Latent infection: Viruses persist in the host in a hiding form and there is no production of infectious viruses. Under some conditions, the latent viruses are activated and multiply to produce clinical symptoms. E.g. HSV-1 Chronic infection: After acute infection, viruses are not eliminated and there is intermittent间歇的multiplication and shedding排出 of viruses. Virus can be continuously detected; often mild, or no clinical symptoms. E.g. HBV cause chronic hepatitis B. Slow virus infection / delay infection: possess a prolonged incubation period lasting months or years after viral infection, during which no clinical symptoms appear but the infectious viruses may multiply, then chronic and progressive diseases appear and eventually develop into fatal infections. E.g., Measles virus SSPE (acute infection with rare late complication)
病毒的遗传与变异
病毒的遗传与变异
1、遗传：亲代与子代相似
2、变异：亲代与子代或者子代不同个体之间不完全相同。
遗传决定了物种的延续，变异有利于物种的进化。
核酸传递遗传信息的基础在于其碱基的排列顺序，病毒核酸复制时能够产生完全等同于原核酸的新的核酸分子，从而保持遗传的稳定性。
病毒的突变机率较高，决定了病毒遗传的变异性。
遗传和变异是对立的统一体，遗传使物种得以延续，变异则使物种不断进化。
流感病毒的抗原性会因为核酸的复制、装配等各种因素而发生变化，有了这些变化，流感病毒就可以有效地逃避宿主的免疫清除。
病毒的突变
病毒的突变(Mutation)：基因组中核酸的组成或结构发生改变。
点突变（狭义突变）:少数几对碱基的缺失、插入或置换。
大段染色体的缺失、重复、移位和倒位等较大范围内可遗传结构的改变（广义突变）。
突变体：携带突变的生物个体或群体、株系。
突变基因：包含突变位点的基因。
基本概念
病毒株(strain)：同一种病毒的不同分离株或不同来源的病毒系
病毒型别(type)：同种病毒的不同血清型别
病毒野生型( Wildtype): 从自然宿主中新分离出的, 或者是实验室
采用的
病毒突变体(mutant)：与野生病毒株的不同表型的变异株,已清楚其机理
病毒变异体(variant)：与野生病毒株的不同表型的变异株, 并不清楚其机理
病毒准株(quasispecies):在一个宿主体内，子代病毒出现了与原始感染株不一致，该变异个体称为病毒准株。
自发突变和诱发突变
病毒变异除自发、诱发突变外，还可能因混合感染引起的遗传重组。
病毒的变异主要源于其基因组的突变和重组。
医学病毒学PPT课件
诊断技术
临床诊断
根据患者的症状、体征和流行 病学资料，进行初步诊断。
实验室诊断
利用各种检测方法，如病毒分 离、抗原和抗体检测等，对病 毒进行实验室确诊。
影像学诊断
通过X线、CT、MRI等影像学 检查，观察病变部位和程度， 辅助诊断。
诊断流程
01
02
03
采集标本
根据感染部位不同，采集 相应的临床标本，如咽拭 子、血液、尿液等。
控制策略
01
02
03
04
及时隔离
一旦发现感染者，应立即采取 隔离措施，阻断病毒传播链。
流行病学调查
开展流行病学调查，追踪感染 者的接触史和活动轨迹，以便
找到潜在的传播源。
公共场所消毒
对公共场所、尤其是高频接触 的物体表面进行定期消毒，以 降低病毒存活和传播的风险。
限制聚集活动
在疫情高发期，应减少或取消 大型聚集活动，以降低病毒传
病毒基因组每天约产生 10^-5~10^-8个突变， 其中大部分为负突变（降 低生存能力的突变）。
病毒进化的规律与趋势
适应性进化
病毒在传播过程中逐渐适应宿主环境 的过程，表现为毒力增强或减弱。
协同进化
病毒与宿主之间相互影响、共同进化 的过程，如病毒抗原变异与宿主免疫 应答之间的协同进化。
定向进化
在选择压力下，病毒基因组朝着特定 方向进化的过程，如抗药性病毒的出 现。
病毒的遗传和变异课件
基因重组 genetic recombination 形成兼有两亲代病毒特性的子代病毒。
•5
•6
基因重配 genetic reassortment 通过交换RNA节段而进行的重组。
•7
2. 非遗传型变异 （基因产物的相互作用）
互补作用 表型混合
•8
病毒的表型混合与表型交换
•9
理化因素对病毒的影响
病毒变异的类型
遗传型变异 非遗传型变异
源自文库•1
病毒变异的机制
1. 遗传型变异 基因突变（gene mutation）:表现为宿主范围、 组
织亲嗜性、抗原成分、耐药性、毒力等性状改变，形成 突变株（mutant）。
•2
➢自发突变 spontaneous mutation RNA病毒 ﹥ DNA病毒
灭活（inactivation）：失去感染性；但仍可保留其免疫 原性、红细胞吸附等生物学功能。 物理因素：温度、 pH、 射线 化学因素：脂溶剂、化学消毒剂、抗生素
•10
物理因素 温度：
大多病毒耐冷不耐热，但有例外的，如HBV等 pH：
病毒在pH5.0以下或pH9.0以上迅速灭活 射线：
γ射线，χ射线，紫外线多能使病毒灭活
•11
化学因素： 氧化剂 卤素及其他化合物有灭活病毒的功能 酚类 可除去病毒衣壳蛋白 脂溶剂 可破坏有包膜的病毒 甲醛 可破坏对病毒的感染性而对抗原性影响不大
•5
•6
基因重配 genetic reassortment 通过交换RNA节段而进行的重组。
•7
2. 非遗传型变异 （基因产物的相互作用）
互补作用 表型混合
•8
病毒的表型混合与表型交换
•9
理化因素对病毒的影响
病毒变异的类型
遗传型变异 非遗传型变异
源自文库•1
病毒变异的机制
1. 遗传型变异 基因突变（gene mutation）:表现为宿主范围、 组
织亲嗜性、抗原成分、耐药性、毒力等性状改变，形成 突变株（mutant）。
•2
➢自发突变 spontaneous mutation RNA病毒 ﹥ DNA病毒
灭活（inactivation）：失去感染性；但仍可保留其免疫 原性、红细胞吸附等生物学功能。 物理因素：温度、 pH、 射线 化学因素：脂溶剂、化学消毒剂、抗生素
•10
物理因素 温度：
大多病毒耐冷不耐热，但有例外的，如HBV等 pH：
病毒在pH5.0以下或pH9.0以上迅速灭活 射线：
γ射线，χ射线，紫外线多能使病毒灭活
•11
化学因素： 氧化剂 卤素及其他化合物有灭活病毒的功能 酚类 可除去病毒衣壳蛋白 脂溶剂 可破坏有包膜的病毒 甲醛 可破坏对病毒的感染性而对抗原性影响不大
病毒学概论1ppt课件
丁型肝炎病毒与乙型肝炎病毒
• 2、干扰景象〔interference) • 两种病毒感染同一机体或细胞时，一种
病毒抑制另一种病毒增殖的景象。
• 活病毒与活病毒 • 灭活病毒与活病毒 • 同种、同型病毒之间 • 不同种、不同型之间
病毒的干扰景象
• 干扰缘由： • 细胞产生干扰素 • 缺陷性干扰颗粒
第一节 病毒的形状与构造
病毒体：有一定形状构造和感染性的 成熟的完好病毒颗粒
大小：丈量单位为纳米〔nanometer, nm 为1/1000 μm〕
形状：多数病毒为球形或近似球形 少数为杆状、丝状、弹状和砖块状 噬菌体呈蝌蚪状
病 毒 的 大 小 与 形 状 比 较 表 示 图
各种形状病毒的电镜照片
4、耐药突变株( drug-resistant mutant) 基因的改动降低了靶酶对药物的 亲和力或作用
基因重组与重配
基因重组〔gene recombination〕:
两种病毒感染同一宿主细胞 发生基因成分交换 产生具有两个亲代特征的子代病毒
核酸不分节段
A
a
Aa
Aa
B
b
b B bB
核酸分节段
复制周期—— 吸附
宿主细胞
吸附方式： 非特异性吸附---
可逆 特异性吸附--受体
复制周期——穿入
穿入方式： 吞饮---无包膜病毒 交融---有包膜病毒
• 2、干扰景象〔interference) • 两种病毒感染同一机体或细胞时，一种
病毒抑制另一种病毒增殖的景象。
• 活病毒与活病毒 • 灭活病毒与活病毒 • 同种、同型病毒之间 • 不同种、不同型之间
病毒的干扰景象
• 干扰缘由： • 细胞产生干扰素 • 缺陷性干扰颗粒
第一节 病毒的形状与构造
病毒体：有一定形状构造和感染性的 成熟的完好病毒颗粒
大小：丈量单位为纳米〔nanometer, nm 为1/1000 μm〕
形状：多数病毒为球形或近似球形 少数为杆状、丝状、弹状和砖块状 噬菌体呈蝌蚪状
病 毒 的 大 小 与 形 状 比 较 表 示 图
各种形状病毒的电镜照片
4、耐药突变株( drug-resistant mutant) 基因的改动降低了靶酶对药物的 亲和力或作用
基因重组与重配
基因重组〔gene recombination〕:
两种病毒感染同一宿主细胞 发生基因成分交换 产生具有两个亲代特征的子代病毒
核酸不分节段
A
a
Aa
Aa
B
b
b B bB
核酸分节段
复制周期—— 吸附
宿主细胞
吸附方式： 非特异性吸附---
可逆 特异性吸附--受体
复制周期——穿入
穿入方式： 吞饮---无包膜病毒 交融---有包膜病毒
病毒的遗传与变异
病毒的遗传与变异
一、病毒的遗传物质及其特点
遗传物质：DNA 或RNA 特点：
只有一种核酸，且存在形式多样； 基因数目少，结构较简单； 有外显子，基因以重叠形式存在 复制方式具有多样性；
二、基因突变
★wk.baidu.com变：病毒基因组碱基序列发生改变。 ★基因组突变的方式：
点突变；缺失突变；插入突变。
★突变类型：
表 型 混 合
TRANSCAPSIDATION
核
生物合成
壳
转
组装
移
基因突变---突变发生在基因结构内， 产生的变异株可导致特定表型的改变。
静默突变---未引起表型改变的突变。
二、基因突变
常见的、有意义的突变株有 :
条件致死性突变株 缺陷型干扰突变株（DIM） 宿主范围突变株 耐药突变株
二、基因突变
条件致死性突变株
温度敏感性突变株（ ts mutant ） 在容许性温度下可增殖，而在非容许性温度
病毒基因组突变改变了病毒的宿主范围，突变 株能够感染野生株不能感染的细胞。
➢耐药突变株
三、基因重组与重配
➢ 重组 （recombination）
两个病毒基因组间核酸序列互换、组合的过程。
➢ 重配 （reassortment）
在分节段的RNA病毒基因组之间，两个病毒株可通过 基因片断的交换使子代基因组发生突变的过程。
一、病毒的遗传物质及其特点
遗传物质：DNA 或RNA 特点：
只有一种核酸，且存在形式多样； 基因数目少，结构较简单； 有外显子，基因以重叠形式存在 复制方式具有多样性；
二、基因突变
★wk.baidu.com变：病毒基因组碱基序列发生改变。 ★基因组突变的方式：
点突变；缺失突变；插入突变。
★突变类型：
表 型 混 合
TRANSCAPSIDATION
核
生物合成
壳
转
组装
移
基因突变---突变发生在基因结构内， 产生的变异株可导致特定表型的改变。
静默突变---未引起表型改变的突变。
二、基因突变
常见的、有意义的突变株有 :
条件致死性突变株 缺陷型干扰突变株（DIM） 宿主范围突变株 耐药突变株
二、基因突变
条件致死性突变株
温度敏感性突变株（ ts mutant ） 在容许性温度下可增殖，而在非容许性温度
病毒基因组突变改变了病毒的宿主范围，突变 株能够感染野生株不能感染的细胞。
➢耐药突变株
三、基因重组与重配
➢ 重组 （recombination）
两个病毒基因组间核酸序列互换、组合的过程。
➢ 重配 （reassortment）
在分节段的RNA病毒基因组之间，两个病毒株可通过 基因片断的交换使子代基因组发生突变的过程。
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• 分子内重组：
两种密切的相关但序列不同的病毒核苷酸
病毒与病毒 病毒与细胞
Recombination by break-rejoin of incompletely linked genes
二、重配(reassortment)
• 重配 大多数情况下特指基因组分节段的RNA病
毒，砂粒病毒 双RNA病毒 布尼病毒 正黏病毒 以及呼肠孤病毒。
经过猪体混合重配再传染的过程，直接感 染人。
• 国外学者认为，在中国南部生活着密集的
人群及养殖大量的猪和鸭，彼此密切接触提 供了上述的机遇。
• 其实除华南之外，东南亚也具有类似情况，
2004年禽流感在该地区的广泛流行，似可 为佐证。
野生水禽是禽流感病毒的基因库
病毒的变异
甲型流感病毒变异的显著特点是HA和NA发生
• 重组的甲型流感在人群中三次大流行：
–1918年西班牙流感 – 1957年亚洲流感 –1968年香港流感
流感期間 Camp Funston 的緊急軍事醫院。
禽流感病毒（Avian influenza virus，
AIV）
• 1901年即分离禽流感病毒，但直到1955年才明
确它与人及哺乳动物流感的关系，20世纪70年代 开始注意在水禽广泛存在的禽流感病毒是流感病 毒的“基因库”，并对家禽业构成潜在威胁。
表型的一致性，遗传的动态差异，在变异中 保持稳定。
突变
• 病毒复制过程中单个或者成段的核苷酸序列发生
替换、缺失、插入等现象。
• 缺损型干扰（defective interfering， DI）突
变株，突变的特例
缺损型干扰(defective interfering,DI)突变株
这是一种缺失突变的产物。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。
“transforming principle” demonstrated with Streptococcus pneumoniae
病毒
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节
突变 诱变 基因重组 病毒基因产物间的相互作用
• 准种：由一种母序列和来自该序列的大量突
变基因组所组成的病毒群体。
含正常的衣壳蛋白质 只含有正常基因组的一部分 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) 特异性地干扰同源病毒的繁殖,经连续传代 后,DI颗粒增多
突变率和适应性
• 迅速复制的能力 • 较高的胞内滴度 • 特定细胞受体的选择 • 慢性感染以及隐性感染 • 逃避防御机制 • 传播方式的适应
4. 从大量的细胞繁殖群体中，筛 选出获得了重组DNA分子的受体 细胞，并筛选出已经得到扩增的 目的基因。
5. 将目的基因克隆到表达载体上， 导入寄主细胞，使之在新的遗传 背景下实现功能表达，产生出人 类所需要的物质.
基因重组
• 分子内重组 • 重配
一、分子内重组
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。
诱变
• 病毒复制时前者可掺入RNA病毒的核酸，后
者可掺入DNA病毒的核酸。
• 定点诱变，在预定的序列位置上插入核苷
酸。
1.从生物有机体基因组中，分离出 带有目的基因的DNA片段。
2. 将带有目的基因的外源DNA片 段连接到能够自我复制的并具有 选择记号的载体分子上，形成重 组DNA分子。
3. 将重组DNA分子转移到适当的 受体细胞（亦称寄主细胞）并与 之一起增殖。
病毒的遗传变异课件
病毒的遗传与变异
• What is a gene?
– Stable source of information – Ability to replicate accurately – Capable of change
DNA
基因激 转录起始
活
转录后加工
RNA
mRNA降 翻译 解
• 遗传性或抗原性漂移（genetic or antigenic
drift）
• 遗传性或抗原性转移（genetic or antigenic
shift）
• 抗原性变异是HA和NA二者的遗传性或抗
原性漂移（genetic or antigenic drift） 及遗传性或抗原性转移（genetic or antigenic shift）导致的。
反之亦然
• 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
甲型流感病毒 传播的 经典模式
毒力变异的分子基础
• 漂移发生在某个亚型之内，是点突变的积
蓄，其中和表位与未突变株稍有差异。
• 转移则骤然获得一个全新的HA或NA基因，
从而产生新的亚型，可能在全世界引致新 型流感的暴发流行。
漂移 转移 转移
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）
• 源于禽类的甲型流感病毒在人体很难增殖，
• 禽流感的高致病力毒株对鸡有致病性，旧称“真
性鸡瘟”（fowl plague），现名高致病性禽流 感（Highly pathogenic avian influenza, HPAI）是OIE规定的通报疫病。
• 病毒毒力有很大差异。
• 高致病力毒株主要有H5N1和H7N7亚型的
某些毒株。
• 禽流感病毒能感染人，某些毒株甚至可不
• 两个进化相近的毒株感染同一细胞是，两者
发生了基因的交换，产生稳定或可变的重配 毒株。
Reassortment by independent assortment during dual infection
病毒进化的例证
• 粘液瘤病毒与宿主的共同进化 • 甲型流感病毒的抗原性转移以及漂移
人类的感染
Pr 翻译后加工
细菌
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。
Frederick Griffith’s Transfo源自文库mation Experiment - 1928