1、遺傳：親代與子代相似
2、變異：親代與子代或者子代不同個體之間不完全相同。
遺傳決定了物種的延續(xù)，變異有利于物種的進(jìn)化。
核酸傳遞遺傳信息的基礎(chǔ)在于其堿基的排列順序，病毒核酸復(fù)制時能夠產(chǎn)生完全等同于原核酸的新的核酸分子，從而保持遺傳的穩(wěn)定性。
病毒的突變機(jī)率較高，決定了病毒遺傳的變異性。
遺傳和變異是對立的統(tǒng)一體，遺傳使物種得以延續(xù)，變異則使物種不斷進(jìn)化。
流感病毒的抗原性會因為核酸的復(fù)制、裝配等各種因素而發(fā)生變化，有了這些變化，流感病毒就可以有效地逃避宿主的免疫清除。
病毒的突變
病毒的突變(Mutation)：基因組中核酸的組成或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。
點突變（狹義突變）:少數(shù)幾對堿基的缺失、插入或置換。
大段染色體的缺失、重復(fù)、移位和倒位等較大范圍內(nèi)可遺傳結(jié)構(gòu)的改變（廣義突變）。
突變體：攜帶突變的生物個體或群體、株系。
突變基因：包含突變位點的基因。
基本概念
病毒株(strain)： 同一種病毒的不同分離株或不同來源的病毒系
病毒型別(type)： 同種病毒的不同血清型別
病毒野生型( Wildtype): 從自然宿主中新分離出的, 或者是實驗室采用的
病毒突變體(mutant)：與野生病毒株的不同表型的變異株,已清楚其機(jī)理
病毒變異體(variant)：與野生病毒株的不同表型的變異株, 并不清楚其機(jī)理
病毒準(zhǔn)株(quasispecies):在一個宿主體內(nèi)，子代病毒出現(xiàn)了與原始感染株不一致，該變異個體稱為病毒準(zhǔn)株。
自發(fā)突變和誘發(fā)突變
病毒變異除自發(fā)、誘發(fā)突變外，還可能因混合感染引起的遺傳重組。
病毒的變異主要源于其基因組的突變和重組。
1.自發(fā)突變：在無任何已知誘變劑的條件下產(chǎn)生的突變。
DNA病毒和RNA病毒的自發(fā)突變有明顯區(qū)別:
DNA：有一整套完整的DNA復(fù)制、核對、修正系統(tǒng)
RNA：不能自動修復(fù)（RNA復(fù)制酶中缺少校正閱讀活性）病毒復(fù)制比自發(fā)突變快得多，野生型種群處統(tǒng)治地位
突變效率：DNA 10-8～10-11
RNA 10-3～10-6
2.誘發(fā)突變：野生型病毒在各種理化因子存在的條件下提高突變力的措施 (適當(dāng)?shù)膭┝?、獲得單一突變的突變體)
根據(jù)誘發(fā)突變的本質(zhì)和途徑分為：
?體外誘變劑(靜態(tài))
通過一些化學(xué)物質(zhì)對核苷酸進(jìn)行化學(xué)修飾 → 堿基配對發(fā)生改變 → （a.轉(zhuǎn)換 b.顛換）
亞硝酸、羥胺、烷化劑等
?體內(nèi)誘變劑(動態(tài))
a.堿基類似物：通過互變異構(gòu)效應(yīng)造成堿基的轉(zhuǎn)換和顛換
b.插入劑：吖啶類染料插入到核酸分子之間，引起堿基堆積畸變，在下一步復(fù)制時造成核酸移碼（堿基增加或缺失）→ 移碼突變
這兩種物質(zhì)所引起的核酸的變異，都需要病毒細(xì)胞處于代謝活性狀態(tài)，此時核酸處于復(fù)制階段，對處于靜止?fàn)顟B(tài)的病毒無作用。
?紫外線：對生物體的損害主要是形成嘧啶二聚體
↗鏈間形成的嘧啶二聚體能破壞雙鏈的拆分
↘鏈內(nèi)形成的嘧啶二聚體導(dǎo)致堿基配對的錯誤
DNA：嘧啶二聚體被切除、修復(fù)，但堿基配對時錯誤結(jié)合發(fā)生突變；
RNA：UV誘變的機(jī)制不明。
病毒突變體的類型
根據(jù)突變效應(yīng)分為：同義突變、錯義突變、無義突變和移碼突變。
原序列 5′-AUG CCU UCA AGA UGU GGG
Met Pro Ser Arg Cys Gly
（1）同義突變 5′- AUG CCU UCA AGA UGU GGA
Met Pro Ser Arg Cys Gly
（2）錯義突變 5′- AUG CCU UCA GGA UGU GGA（又稱為誤義突變）
Met Pro Ser Gly Cys Gly
（3）無義突變 5′- AUG CCU UCA AGA UGA GGA
Met Pro Ser Arg
（4）移碼突變 5′-AUG CCU UCA AGU GUG GG
Met Pro Ser Ser Val
Gly：甘氨酸。Arg：精氨酸。Ser：蘇氨酸。Val：纈氨酸
根據(jù)突變效應(yīng)背離或返回到野生型方向上來講：
① 正向突變：改變了野生型性狀的突變
② 回復(fù)突變
根據(jù)突變引起的遺傳信息的意義改變：
① 同義突變（氨基酸序列沒變）
② 錯義突變（氨基酸序列改變） 沉默突變
↗滲漏突變
↘中性突變
③ 無義突變 （氨基酸密碼子變?yōu)榻K止密碼子）
根據(jù)突變所帶來的表型分：
① 形態(tài)突變體（宿主細(xì)胞形態(tài)改變）
② 致死突變體 （流產(chǎn)感染）
③ 條件致死突變體（溫度敏感突變體←錯義突變）
④ 生化突變體（營養(yǎng)缺陷型突變體、抗藥性突變體、抗原突變體）：代謝途徑變異
病毒變異現(xiàn)象
4.1毒力變異:
“毒力”表示毒株或毒型間病原性的差異，具體表現(xiàn)為所能感染的動物、組織和細(xì)胞范圍及其引起的癥狀、死亡率和病變的程度不同。分為強(qiáng)毒株和弱毒株，后者可制成弱毒活病毒疫苗（脊髓灰質(zhì)炎疫苗）、由異種動物引用過來的毒株（牛痘病毒等）。
4.2抗原變異：病毒變異表現(xiàn)為表面抗原的變異。
如：流感病毒 (血凝素和神經(jīng)胺酸酶的變異)
通常所謂的病毒“型”，實質(zhì)上是病毒抗原性差別的表現(xiàn)。它們主要是用補體結(jié)合反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、紅細(xì)胞凝集抑制反應(yīng)以及中和試驗等血清學(xué)方法鑒別出來的；
病毒各個型之間往往不能相互免疫，或者缺乏足夠的交叉保護(hù)力。如：流感病毒、口蹄疫病毒
4.3培養(yǎng)性狀的變異
病毒的所謂“培養(yǎng)性狀”，主要是指其在培養(yǎng)細(xì)胞上形成的蝕斑的形態(tài)和性質(zhì)(病毒引起的細(xì)胞病變的特征)
(1)蝕斑的大小：決定于病毒的彌散和吸附率以及病毒復(fù)制、成熟、釋放的速度和在細(xì)胞內(nèi)外的死亡率等。
蝕斑大小的變異與病毒對乙醚的敏感性之間存在著一定聯(lián)系。對乙醚不敏感的病毒比對乙醚敏感的病毒更易發(fā)生此類變異。
蝕斑大小與病毒的毒力呈現(xiàn)一定的平行關(guān)系。(相對的)
(2)蝕斑的色澤：主要決定于蝕斑及其周緣的細(xì)胞的死亡與溶崩情況。（透明、混濁、有色）
(3)蝕斑的形狀：與病毒的彌散率及其導(dǎo)致的細(xì)胞病變率有關(guān)（圓或不規(guī)則、邊緣清晰或彌散）
蝕斑性狀的改變，常被視作病毒變異的一個重要指標(biāo)，而蝕斑選種就成為挑選病毒變異株的一個重要方法。
某些可能是暫時的、非遺傳的蝕斑變異。
4.4對溫度的感受性變異
應(yīng)用適當(dāng)?shù)募訜崽幚砘虻蜏嘏嘤姆椒?，?？捎稍局曛蟹蛛x獲得耐熱株。
溫度敏感性突變株（即ts-變異株）：
ts-變異株可自然發(fā)生，幾乎可從所有動物病毒中分離獲得（只能在允許溫度而不能在非允許溫度中增殖）
4.5對化學(xué)藥劑的感受性變異
將鹽酸胍、5’溴脫氧尿核苷、鹽酸金剛烷胺等病毒滅活劑或誘變劑添加于已經(jīng)接種病毒的細(xì)胞培養(yǎng)物內(nèi)，多次反復(fù)繼代后，常可分離出抗甚至依賴該藥劑的變異株。
在培養(yǎng)脊髓灰質(zhì)炎病毒的HeLa細(xì)胞的培養(yǎng)液內(nèi)加入鹽酸胍，獲得了耐藥性毒株。
應(yīng)用類似方法甚至選育得到一株依賴胍的脊髓灰質(zhì)炎病毒變異株，這類變異株不再能在無胍的細(xì)胞培養(yǎng)物內(nèi)增殖。
病毒化療藥物增多，耐藥現(xiàn)象需給予充分注意和研究解決
4.6營養(yǎng)變異：指病毒對某種營養(yǎng)物質(zhì)的反應(yīng)發(fā)生變異。
脊髓灰質(zhì)炎病毒在猴腎細(xì)胞內(nèi)增殖時，必須有胱氨酸存在才能形成蝕斑。應(yīng)用培養(yǎng)液內(nèi)不含胱氨酸的細(xì)胞培養(yǎng)這種病毒，迅速選育得到不需胱氨酸甚至可被胱氨酸抑制的變異株.
人們曾應(yīng)用在培養(yǎng)液內(nèi)添加色氨酸的方法，選育獲得一株依賴色氨酸的脊髓灰質(zhì)炎病毒變異株。
4.7重組現(xiàn)象
指兩個不同性狀的病毒株在混合感染時，由于基因組某個或某些片段的交換，形成新的基因組合而出現(xiàn)“雜交”性狀的子代病毒。
同種病毒的不同毒株之間容易發(fā)生重組，但重組也可發(fā)生于不同種和不同群病毒之間。
交叉復(fù)活作用(cross reactivation)活病毒和滅活病毒 →廣義重組
多數(shù)感染復(fù)活作用(multplicity reactivation)滅活病毒 ↗
4.8互補現(xiàn)象(complementation)
同種(株)或異種(株)許多病毒粒子在混合感染同一細(xì)胞時，可能發(fā)生干擾現(xiàn)象，即一種(株)病毒的增殖抑制或干擾另一種(株)病毒的增殖?；蛞环N(株)病毒的增殖促進(jìn)另一種(株)病毒的增殖，甚至為另一種(株)病毒增殖所必需。
4.9表型混合
混合感染時由一種病毒的核酸與另一種或另一株病毒的衣殼(和囊膜)組合而成的病毒粒子，這一現(xiàn)象稱為衣殼交換。
表型混合病毒的遺傳性能與提供核酸的病毒相同，而其抗原特性以及對細(xì)胞的吸附特性等，則與提供衣殼(和囊膜)的病毒相同。
由于只是基因產(chǎn)物——蛋白質(zhì)的混合或置換，所以表型混合的性狀也只是暫時的，不能遺傳給子代病毒。
病毒的突變率
病毒突變率在10-5～10-8之間（即每10萬至1億次復(fù)制過程中發(fā)生一次突變）。
決定病毒突變率的主要因素為復(fù)制酶的保真性，DNA聚合酶的編輯功能可切除錯配的堿基，錯配率為10-8～10-11，而RNA復(fù)制酶的錯配率為10-3～10-6。RNA復(fù)制酶的低保真性決定了RNA病毒沒有固定序列的基因組，而是相關(guān)基因組構(gòu)成的異質(zhì)性群體（準(zhǔn)種，quasispecies）。
如：HIV的突變率可達(dá)到10-3～10-4，它的基因組長約9.7Kb，因此，每一次復(fù)制基因組拷貝中就有0.97～9.7處發(fā)生突變。
病毒突變體
5.1無效突變株：完全喪失基因功能的突變體。
5.2條件致死突變株：在實驗者所規(guī)定的某些條件下不能繁殖，但在允許條件下能夠繁殖的病毒突變株。其中最主要的是：溫度敏感條件致死突變株（Temperature-sensitive conditional lethalmutant），簡稱溫度敏感突變株（ts株）。
相應(yīng)的野生型在這兩種條件下都能繁殖。其中比較有用的是溫敏突變體，在較低溫度下繁殖，但在較高溫度下不能繁殖，而相應(yīng)的野生型在這兩種溫度都能繁殖的突變體。研究表明：溫敏突變是一種誤義突變，即錯義突變。
5.3蝕斑或痘斑突變株：又稱為培養(yǎng)性狀的變異主要是指其在培養(yǎng)細(xì)胞上形成蝕斑的形態(tài)和性質(zhì)，實際上是病毒所引起的細(xì)胞病變的特征，包括蝕斑的大小、蝕斑的色澤（蝕斑是透明的還是混濁的，是有色的，還是無色的）、蝕斑的形狀（蝕斑是圓的還是不規(guī)則的）。
5.4宿主范圍突變株：與野生型相比，宿主范圍有所改變。
比較有用的是適應(yīng)新宿主的突變體，其意義是：①可通過在原宿主體內(nèi)傳代獲得弱毒株以制備疫苗。②利用細(xì)胞代替原宿主實驗動物進(jìn)行病毒培養(yǎng)的研究。特點：對原宿主毒力減弱，對新宿主的毒力逐漸增強(qiáng)
5.5抗藥性突變株：可提抗抗病毒藥物如金剛烷胺等。
5.6抗原性突變株：突變后的病毒在抗原性上與野生型表現(xiàn)出差別。如流感病毒的變異，具體表現(xiàn)為表面抗原(血凝素HA和神經(jīng)氨酸酶NA)的變異，它存在兩種變化形式：抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)移。
（1）抗原漂移：是指病毒在自然宿主內(nèi)頻繁傳代后，所出現(xiàn)的抗原性微小變化。一般認(rèn)為這是在免疫反應(yīng)的壓力下，突變體選擇的結(jié)果。
（2）抗原轉(zhuǎn)移：是指病毒抗原性突發(fā)的巨大變化。一般推測這是基因重組的結(jié)果；也有認(rèn)為這是由于量變的積累而導(dǎo)致質(zhì)變的發(fā)生 。
5.7回復(fù)突變株：突變株發(fā)生二次突變或者通過基因重組又恢復(fù)為野生性的基因型。
5.8冷適應(yīng)突變株：能在比野生型通常的復(fù)制溫度或復(fù)制的最適溫度要低的溫度下進(jìn)行復(fù)制的突變體。通過病毒長期低溫傳代培養(yǎng)獲得。
5.9毒力突變株：毒力增強(qiáng)或者減弱。
5.10營養(yǎng)突變株：是指病毒對某種營養(yǎng)物質(zhì)反應(yīng)的變異。如一種病毒必須胱氨酸的存在才能形成蝕斑，當(dāng)他們采用培養(yǎng)液中不含胱氨酸的細(xì)胞培養(yǎng)這種病毒時，可以選育得到不需胱氨酸甚至可被胱氨酸抑制的變異株。
5.11同變體（共變體）：多種表型同時改變的突變株。
病毒的如何保持病毒遺傳性狀的穩(wěn)定：
① 采用分離純化的病毒克?。禾羧蝹€噬菌斑獲得較純的病毒粒子；
② 將已純化的病毒粒子保存在嚴(yán)格的條件下；
③ 盡量地減少傳代的次數(shù)。
第六節(jié) 病毒的基因重組
當(dāng)兩種或多種有親緣關(guān)系的不同病毒感染同一宿主細(xì)胞時，它們的遺傳物質(zhì)發(fā)生交換，結(jié)果產(chǎn)生不同于親代的可遺傳的子代，稱為基因重組（Genetic recombination）。
5.1動物病毒的基因重組
特征：
具分段基因組的RNA病毒：在不同毒株間的混合感染時，重組的頻率非常高，有時甚至達(dá)到50%。
具單組分基因組的病毒：大分子物質(zhì)積聚在前體池中，一定濃度下進(jìn)行裝配過程中往往是隨即分配，因此重組頻率較低，多組分的頻率較高。
逆轉(zhuǎn)錄病毒：是一種非常特殊的病毒，只有它是二倍體，在病毒混合感染中，重組頻率特別高。
5.2植物病毒的基因重組
植物病毒混合感染：
除具有分段基因組的植物病毒與上述感染特征相似外，其他的植物病毒表現(xiàn)出不同的特征：
① 感染過程中存在相互干擾現(xiàn)象；
② 突變與重組難以區(qū)分：由于植物病毒都很少發(fā)生基因重組，頻率低，很難判斷。
5.3病毒的復(fù)活
① 活病毒間的重組：流感病毒兩個亞型之間可發(fā)生基因重組，產(chǎn)生新的雜交株，即具有一個親代的血凝素和另一親代的神經(jīng)氨酸酶。
流感每隔一、二十年會引起一次世界性大流行，可能是由于人的流感病毒與某些動物（雞、馬、豬）的流感病毒間發(fā)生基因重組所致。
② 滅活病毒間的重組（復(fù)感染復(fù)活）
用紫外線滅活的兩株同種病毒，若一同培養(yǎng)后，?？墒箿缁畹牟《緩?fù)活，產(chǎn)生出感染性病毒體，稱為復(fù)感染復(fù)活（Multiplicity reactivation）。
這是因為兩種病毒核酸上受損害的基因部位不同，由于重組合相互彌補而得到復(fù)活。因此現(xiàn)今不用紫外線滅活病毒制造疫苗，以防病毒復(fù)活的危險。
③ 死活病毒間的重組（交叉復(fù)活）：
一株活性病毒與另一株具有不同遺傳標(biāo)記的滅活病毒復(fù)合感染細(xì)胞，由于重組產(chǎn)生具有滅活病毒某些遺傳標(biāo)記的活性病毒體，這類病毒復(fù)活現(xiàn)象稱為交叉復(fù)活(Cross reactivation)
如：雞胚中甲型流感病毒疫苗的選育
滅活甲型流感病毒（A0或A1亞型）疫苗株
亞洲甲型（A2亞型）活流感病毒
→ →共培養(yǎng)，可產(chǎn)生具有前者特點的A2型流感病毒
影響病毒表型的病毒間相互作用
7.1表型混雜（Phenotype mixing） ：兩種病毒混合感染后，一個病毒的基因組偶爾裝入另一病毒的衣殼內(nèi)，或裝入兩個病毒成分構(gòu)成的衣殼內(nèi)，發(fā)生表型混合。這種混合是不穩(wěn)定的，傳代后可恢復(fù)其原來的特性。
7.2基因型混合（Genotype mixing）：指兩種病毒的核酸偶爾混合裝在同一病毒衣殼內(nèi)，或兩種病毒的核衣殼偶爾包在一個囊膜內(nèi)，但它們的核酸都未重新組合，所以沒有遺傳性。
7.3互補（Complementation）：指兩種病毒通過其產(chǎn)生的蛋白質(zhì)產(chǎn)物（如酶、衣殼或囊膜）相互間補助不足。如輔助病毒與缺損病毒間、兩個缺損病毒間、活病毒與死病毒間都可以互補，互補后仍產(chǎn)生原來病毒的子代。
7.4增強(qiáng)（Enhancement）：指兩種病毒混合培養(yǎng)時，一種病毒能促進(jìn)增強(qiáng)另一種病毒的產(chǎn)量，可能是因為前者壓制了產(chǎn)生干擾素所致。
7.5病毒間干擾 （Interference）： 同源干擾（homologous interference）發(fā)生在細(xì)胞中，僅在同源病毒或親緣關(guān)系密切的病毒之間發(fā)生。（缺陷干擾病毒DI）
7.6缺陷病毒：其基因組在一個或多個病毒自我復(fù)制必需基因上缺乏功能，它的復(fù)制要求其他病毒基因組提供輔助活性。
整合缺陷基因組（Intergrated defective genomes）(整合病毒)
衛(wèi)星病毒（Satellite virus）AVV、丁型肝炎病毒
依賴輔助因子的缺陷干擾病毒（Helper-dependent defective interfering virus，DI）缺陷性、干擾性、富集性
第八節(jié) 病毒基因圖的構(gòu)建方法
第九節(jié) 病毒變異的實際意義
9.1研制減毒活疫苗
ts株的研制: 由于在非特定溫度下 ，突變基因所編碼的蛋白缺乏其應(yīng)有功能，因此大多數(shù)ts株同時又是減毒株。選擇遺傳穩(wěn)定性良好的品系用于制備堿毒活疫苗。如：流感病毒和脊髓灰質(zhì)炎病毒ts 株疫苗；
宿主適應(yīng)性突變株的研制: 如狂犬病毒突變株適應(yīng)在兔腦內(nèi)增殖，由“街毒”變?yōu)椤肮潭ǘ尽?，制成疫苗?/p>
9.2應(yīng)用于基因工程（Genetic engineering）目前病毒基因工程正沿著二個方向發(fā)展：
一是將編碼病毒表面抗原的基因移植到質(zhì)粒中去，在大腸桿菌中產(chǎn)生大量表面抗原物質(zhì)，以制備疫苗或診斷用抗原。如：HBV編碼表面抗原的DNA片段在酵母菌中表達(dá)；
二是探索病毒作為基因工程載體的可能性，以便將所需要的外源基因帶入人體或生物體內(nèi)，以治療人類遺傳疾病或創(chuàng)造動物新品種的目的。 如：重組人p53腺病毒
