第五章 病毒的遗传与变异
第五章细菌基因重组及遗传分析
第一节 转化（Transformation）
转化：是指受体细胞在特定生理条件下吸收外源DNA分子或 片段，并能表达外源DNA性状的过程。转化现象的发现和转 化因子的证实对促进现代分子生物学的诞生和发展产生了巨 大的推动作用。 转化是导致细菌基因重组的主要途径之一，转化现象在自然 环境中普遍存在于许多细菌中，包括一些革兰氏阳性菌和阴 性菌，只是转化频率很低。
转化的两个例子： ①.用两个带有不同抗性的肺炎双球菌群体混合, 可以发现带有双抗性的细菌。 细菌裂解 DNA残留 其它细菌摄取转化
②.枯草杆菌活细胞表面分泌DNA，可被其它细 胞摄取。
通过化学和非常规培养等方法处理受体细胞，不仅可以提高 转化频率，也可使遗传转化发生在自然条件难以转化或不能 转化的微生物中。 在实验室条件下，通常用CaCl2 、cAMP、低温培养、PEG 介导及电脉冲等方法转化细菌或其它微生物。细菌转化的过 程大体可分为三个阶段： 感受态的出现 DNA的吸附和进入 DNA的整合
如果a和b是连锁的，当DNA浓度降低时，ab共转化频率 的下降和a或b的转化频率的下降相同。假如a和b不连锁， ab共转化频率的下降将远远超过a或b的转化频率。
因为在较低浓度范围内，转化频率和转化DNA的浓度成 正比关系，如果两个基因在同一DNA分子上，那么浓度降 低10倍时，两个基因同时转化的概率也将减少10倍。 如果两个基因不在同一DNA分子上，DNA浓度下降时， 两个基因同时转化的概率将减少100倍，而不是10倍。
例外---流感嗜血菌（G-）
转化小体
转化的双链DNA （30-50kb）结 合到膜受体上
双链DNA被转 化小体摄取
然而，不同的细菌摄取DNA 的方式也不尽相同。在流感 嗜血菌中，其感受态细胞形成 一种结合双链DNA的膜结构， 称为转化小体 （transformasome）。该 小体吸附DNA后，与细胞的 内外膜相融合而转入细胞内 侧。进入细胞质前，再将双 链变成单链DNA。
食品微生物 第5章 微生物遗传变异与菌种选育第二节
携带供体部分遗传物质（DNA片段）的噬菌体称为 转导噬菌体。
普遍性转导
细菌转导的二种类型：
特异性转导
1、普遍性转导（generalized transduction）
通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段 DNA进行误包，而将其遗传性状传递给受体菌的现象，称普遍 性转导。 (1) 意外的发现
保藏期 3-6 月
1-2 年 1-10 年 5-15 年
菌种保藏机构
ATCC采用的菌种保藏法：
（ American Type Culture Collection ，美国典型菌种保藏中心）
冷冻干燥保藏法 液氮保藏法 CCCCM采用的菌种保藏法：
（ China Committee for Culture Collections of Microorganism， 中国微生物菌种保藏委员会）
转化（transformation）
转化：受体细胞直接吸收供体细胞的DNA片段, 并与其染色 体同源片段进行遗传物质交换，使受体细胞获得新的遗传性 状的现象。
转化因子
吸附吸收
受体细胞 高1000倍 感受态
整合
转化子
(2) 转化过程
供体(strR)
ds DNA
感受态受体(strS) 酶解与吸收单链
将遗传性状不同的两种菌（种内、间、属间）融合 为一个新细胞的技术。
五、基因工程技术用于工业菌种改良
基因工程技术：基因操作、基因克隆、DNA重组。将含 目的基因DNA片段经体外操作与载体连接，转入一个受 体细胞并使之扩增、表达的过程。
•目的基因 •载体选择 •体外重组 •导入细胞 •筛选 •鉴定
分离、合成、逆转为cDNA、PCR扩增等 质粒、噬菌体、病毒
病毒的进化与变异
病毒的进化与变异病毒是微型生物体，也是一种最简单的生物体，它的进化与变异有很多特点和规律。
本文将从病毒的结构特点、生物学特征、基因组变异、进化途径、对人类的影响等方面进行探讨，并对疫情防控、生物医学研究等领域的相关意义进行分析。
一、病毒的结构特点病毒是由一小段核酸包裹在蛋白质外壳中而组成的微生物，它的核酸可以是DNA或RNA，外层的蛋白质壳也被称为病毒衣壳，它们起着保护和传递病毒遗传信息的作用。
病毒在环境中是一个非常不稳定的物种，也无法进行自我复制，只有通过侵入细胞才能进行复制。
二、病毒的生物学特征病毒是人类及其他生物的重要致病源之一，它们能够感染细菌、动物、植物、甚至真菌等多种生物，导致严重的疾病和死亡。
病毒感染的过程一般包括五个步骤：侵入宿主细胞、病毒RNA和DNA解离、病毒复制RNA与DNA、组装新病毒粒子和释放新病毒粒子等。
三、基因组变异病毒的基因组变异是病毒进化过程中最为重要的方面之一，这种变异常常是通过突变和重新组合来实现的。
从病毒的复制过程来看，病毒并没有机会修复其遗传信息，因此病毒进化更趋于随机性，并且往往在病毒传播范围内发生迅速的变异。
这个过程常常被称为病毒的演化。
四、进化途径病毒的进化途径包括直系进化、并行进化和平行进化等几种。
直系进化是指病毒不断地分裂繁殖，并且逐渐产生新的病毒型。
并行进化通常指的是一个病毒型侵入不同的宿主细胞，并在不同宿主间产生变异。
平行进化则是指许多不同的病毒型在不同的环境下发生突变。
五、病毒对人类的影响病毒是对人类健康造成最大影响的病原微生物之一。
病毒的进化与变异会导致新病毒种的形成，这些新病毒种会引起新的疾病、人类流行病等问题。
同时，由于人口生存条件的改善、环境的改变等原因，病毒传播的范围和速度也不断扩大。
比如，新冠病毒是一种新的病毒种，它的出现导致了全球大流行病的爆发，严重影响了人类的生活和经济发展。
六、疫情防控和生物医学研究的意义病毒进化与变异对疫情防控和生物医学研究都有重要的意义。
遗传学习题
1．名词解释
遗传学种质遗传变异
2．遗传学是遵循什么思想在发展的，为什么
3．遗传学研究的内容是什么？
4．遗传学发展有几块重要的里程碑？
5．你如何评价魏斯曼的种质学说？
6．为什么说遗传学是生命科学的基础学科和带头学科？
7．你怎么理解遗传、发育、进化在基因水平上的统一？
8．遗传学的应用前景如何？
上图中，A到E代表酶；它们相应的基因可以用同一字母来表示，假设这些基因是非连锁的。
假设野生型的基因是显性，并且有编码酶的功能，隐性基因表示缺乏这种功以。若已知F2的表型及其比率如下，试推断杂交的亲本的基因型是怎样的组合方式。
a.9紫色:3绿色:4蓝色
b.9紫色:3红色:3蓝色:1白色
c.13紫色:3蓝色
+ v y 305
b + + 275
b + y 128
+ v + 112
+ + y 74
b v + 66
+ + + 22
b v y 18
计算基因的图距和作染色体图。
9．假设果蝇中有3对等位基因：xx+，yy+，zz+。每一个非野生型的等位基因对野生型的相应基因均为隐性。雌性3杂合子与野生型的雄性杂交，后代按雌配子的基因型分类统计如下：
b.他们的头两个孩子为品尝者的概率有多大？
2．甲和乙准备要一个孩子，但甲的哥哥有半乳糖血症（一种常染色体隐性遗传疾病），而且乙的外祖母也有此病。乙的姐姐的3个孩子都未患此病。那么甲和乙的第一个孩子患半乳糖血症的概率有多大？
3．下面的系谱图是关于一种很多见但较为温和的皮肤遗传病。
a.这种疾病是显性遗传还是隐性遗传？说明理由。
人教版高中生物必修二同步课件基因突变和基因重组 课件
实例2 细胞的癌变
问题1：从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？ 原癌基因和抑癌基因突变，多个基因突变问题2：健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因么？ 存在问题3：癌细胞与正常细胞相比有哪些明显特点？能够无限增殖，形态结构发生显著变化，细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移……
基因突变与基因重组的比较
据细胞分裂图判断是基因突变还是基因重组
基因突变
若该个体基因型为AAB-，则为基因突变若该个体基因型为AaB-，则可能为基因突变或基因重组
基因突变
癌胚抗原甲胎蛋白
治疗：手术切除、放疗、化疗预防：坚持健康的生活方式， 远离致癌因子 合理的膳食和作息，愉快的情绪， 不吸烟、不酗酒。
病理切片的显微观察、CT、核磁共振以及癌基因检测等。
①物理因素：X射线，激光等②化学因素：亚硝酸、碱基类似物等③生物因素：病毒、某些细菌等
二、基因重组
在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
基因重组的类型：
二、基因重组
A A a a
B B b b
C C c c
根据概念，哪些基因可以发生重新组合？伴随哪些过程重新组合？
在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
基因重组的类型：
①交叉互换型
原癌基因和抑癌基因发生突变。
癌细胞
原癌基因
抑癌基因
突变或过量表达
失去抑制作用
致癌因子
癌症的发生并不是单一基因突变的结果，而是多个基因突变的累计效应。
一、基因突变
实例2 细胞的癌变
癌变的原因（内因）：
调节细胞的生长和增殖
抑制细胞的生长和增殖，或促进细胞凋亡
(新教材)统编人教版高中生物必修2第五章第1节《基因突变和基因重组》优质说课稿
(新教材）统编人教版高中生物必修2第五章第1节《基因突变和基因重组》优质说课稿今天我说课的内容是统编人教版高中生物必修二第五章第1节《基因突变和基因重组》。
第五章讲述基因突变及其他变异。
什么是基因突变?基因突变是怎样发生的?基因突变对生物的生存是有利的还是有害的?除基因突变外，染色体的数目和结构会不会发生改变呢?人类的遗传病是怎样产生的?又该怎样检测和预防呢?通过本章学习，会明白这一系列问题的答案。
同时本章也使学生认识到遗传造就生命延续的根基，变异激起进化的层层涟漪。
研究遗传变异的分子机制，为人类健康增添新的助力。
本章内容包括三节:第1节《基因突变和基因重组》、第2节《染色体变异》和第3节《人类遗传病》。
本节课在前一章的基础上，阐明基因突变和基因重组，承载着实现本章教学目标的任务。
为了更好地实现教学目标，下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科素养、教学重难点、学情分析、教学方法、教学准备、教学过程等环节进行说课。
一、说课程标准。
普通高中生物课程标准（2017版2020年修订）“内容要求”:“3.2 有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能。
3.3.1 概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变。
3.3.3 描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变。
3.3.4 阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和交叉互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异”。
二、教材分析。
本节教材内容主要包括“基因突变的含义、原因、意义及基因突变导致的细胞癌变”和“基因重组”两部分内容构成。
基困突变的原因是什么?细胞癌变的原因是什么?基因突变和基因重组有哪些重要意义?本节课将聚焦这一系列问题。
教材先举例、让学生思考讨论来阐释基因突变的含义。
接下来教材以“思考•讨论”的形式让学生探究细胞癌变与基因突变有什么关系。
细菌的遗传与变异
三、转 导（Transduction）
以噬菌体为载体，将供体菌的一 段DNA片段转移给受体菌，使其获得 新的性状。
根据转导基因片段的范围，可分为两种：
普遍性转导：
可转移供体菌DNA的任何片段。
局限性转导：
只转移前噬菌体插入部位邻近的供体菌DNA片段
1）普 遍 性 转 导
噬菌体的溶菌周期发生装配错误，误将 供体菌DNA装入噬菌体内成为一个转导噬菌 体，再以正常方式感染另一宿主菌。
F′质粒：
Hfr菌中的F质粒可以从细菌染色体上 切离下来，终止其Hfr状态，切离时可能 带有染色体上临近的基因，这种质粒称为 F′质粒。
2）R质粒的接合
R质粒由耐药传递因子（RTF）和耐药（r） 决定子两部分组成，这两部分可单独，也可结 合在一起，只有结合在一起才能发生质粒的接 合性传递。
RTF的功能与F质粒相似，因此可介导类似 F质粒的接合过程；r决定子能编码对抗菌药物 的耐药性。
2、温 和 噬 菌 体
1）概 念：
前噬菌体： 整合在宿主菌染色体上的噬菌体基因组。
溶原性细菌：带有前噬菌体基因组的细菌 。 溶原状态：
噬菌体基因随溶原性细菌的分裂而传给子代 的状态。
2）溶原性周期和溶菌性周期
温和噬菌体感染宿主菌后所建立的溶原 状态可中断，前噬菌体可自发或在一定理化 因素诱导下从宿主菌染色体切离下来，重新 复制新的子代噬菌体，最终裂解细菌。
（5）质粒的相容性与不相容性
3、几种常见质粒：
F质粒 R质粒 Col质粒
fertility factor
性菌毛有关
resistance plasmid 与耐药性有关
Col plasmid
编码大肠菌素
Vi质粒 virulence plasmid 与细菌毒力有关
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。
郑州市高中生物必修二第五章基因突变及其他变异全部重要知识点
郑州市高中生物必修二第五章基因突变及其他变异全部重要知识点单选题1、基因型为AaBbDd的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化如图所示。
叙述正确的是( )A．三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中B．该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子C．B(b)与D(d)间发生重组，遵循基因自由组合定律D．非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异答案：BA、等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期，即初级精母细胞中，A错误；B、由于AbD位于一条染色体上，则aBd位于另一条同源染色体上，由于染色体上B和b所在非姐妹染色单体上发生了交叉互换，所以最终产生的精子基因型为AbD、ABD、aBd、aBd四种精子，B正确；C、B（b）与D（d）位于一对同源染色体上，不遵循基因自由组合定律，C错误；D、同源染色体的非姐妹染色单体发生交换属于基因重组，D错误。
故选B。
小提示：本题主要考查减数分裂、遗传规律以及生物变异的相关知识，要求学生理解基因分离和自由组合发生的时期。
2、现有一种6号三体玉米，该玉米体细胞的6号染色体及其产生的配子类型如图所示（A为抗病基因。
a为感病基因），已知染色体数异常的雄配子不能参与受精，雌配子能参与受精。
下列说法正确的是（）A．该玉米植株形成的上述4种类型的雌配子数量比例为1：1：1：1B．配子②和④不可能由同一个初级精母细胞分裂形成C．该三体抗病玉米自交，于代感病植株约占1/6D．以该二体抗病水稻作父本，与抗病水稻（Aa）杂交子代中抗病植株占2/3答案：D解析：染色体变异是指染色体结构和数目的改变。
染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型；染色体数目的变异有染色体组成倍增加或减少和染色体个别数目的增加或减少。
A、基因型为Aaa的三体植株产生的配子种类及比例为Aa：aa：A：a=2：1：1：2，A错误；B、配子②为A，配子④为a，基因型Aaa的三体玉米在减数分裂时，三条染色体的两条随机配对与分离，有一条随机地向细胞两极移动，根据减数分裂可分析知道Aaa的细胞进行减数分裂形成的4个配子情况有：2Aa和2a；2A和2aa；不考虑交叉互换，不可能同时产生配子②和④。
病毒的变异名词解释病原
病毒的变异名词解释病原病毒的变异：名词解释与病原病毒，作为一种微生物，是一类无生命特征的微小病原体。
当我们提到病毒时，常常会想到传染疾病。
而在病毒的进化过程中，它们不断发生变异，这种变异对于疾病的传播和治疗都具有重要的意义。
本文将对病毒的变异进行名词解释，并简要谈论病毒变异对疾病发生的影响。
病毒的变异是指在病毒的基因组中，由于复制过程中的错误或环境压力的作用，病毒的遗传信息发生突变，导致后代病毒在一定程度上与原始病毒不同。
病毒的变异通常涉及到病毒的基因组，这是病毒生命周期的关键组成部分。
当基因组发生变异后，病毒的形态、生物学特性、传染能力和致病性等方面都可能受到影响。
病毒的变异通常可以分为两种类型：点突变和基因重排。
点突变是指病毒基因组中的一个或多个碱基发生改变，导致新的遗传信息产生。
这种变异类型最常见，也是病毒进化的主要驱动力之一。
基因重排，又称基因重组，是指病毒基因组中的某些片段发生重组，形成新的遗传组合。
这种变异类型在一些复杂病毒中比较常见，例如艾滋病病毒。
病毒的变异对疾病的发生和传播具有重要影响。
一方面，病毒的变异可能导致病毒获得新的传染途径或增加传染能力。
例如，寨卡病毒通过变异获得侵袭胎盘的能力，增加了对孕妇以及胎儿的危害。
另一方面，病毒的变异可能导致疫苗或抗病毒药物的失效。
疫苗和抗病毒药物通常是针对病毒特定的表面蛋白或酶进行设计的，而这些目标蛋白往往是病毒变异最为频繁的部分。
病毒的变异可能导致这些目标蛋白的结构或功能改变，使得疫苗或药物对其失去作用。
病毒的变异是病原体产生巨大多样性的重要原因之一。
病毒变异使得不同的病毒株产生，这些株可能在致病性、传播途径或宿主特异性上存在差异。
例如，流感病毒的变异使得不同类型的流感病毒出现，而它们的流行和严重程度也可能有所不同。
这对于疾病的预防和控制提出了新的挑战。
为了应对病毒的变异，科学家通常需要持续监测病毒株的演化，并更新疫苗和药物的设计。
在病毒变异的背后，我们也可以看到生命的多样性和适应性。