版第一章病毒.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 非细胞结构的超微生物,病毒,内容提示,病毒是纳米级的超微微生物，专性寄生，致病。病毒的结构有蛋白质、或,DNA,、或,RNA,，少数有类脂质和多糖。要用与之相适应的活体，或组织，或噬菌体的宿主培养。,土壤、空气、水、污水和固体废物均有病毒，可用物理、化学和生物的方法处理灭活。,虽然病毒有害，但它的专一性可用于农业防治病虫害。可以将它灭活用于医疗。,第一节 病毒的一般特征及其分类,第二节 病毒的形态和结构,第三节 病毒的繁殖,第四节,病毒的测定与培养,第五节 病毒对物理、化学因素、抗生素的抵抗力及在污水处理过程的去除效果,第六节 病毒的危害、对策与应用,二、病毒的分类,1.,根据专性宿主分类,动物病毒,植物病毒,细菌病毒,(,噬菌体,),放线菌病毒,(,噬放线菌体,),藻类病毒,(,噬藻体,),真菌病毒,(,噬真菌体,),2.,按核酸分类,DNA,病毒,多数是双链,DNA,，细小病毒组的成员是单链,DNA,。,RNA,病毒,多数是单链,RNA,，呼肠孤病毒组的成员是双链,RNA,。,单链,DNA,和单链,RNA,又有正链和负链之分。,病毒的一般概念,SARS,病毒,(Virus),病毒的一般概念,病毒的一般概念,三、亚病毒,类病毒,拟病毒,朊病毒,自,1971,年以来，在病毒学研究中又陆续发现一些比病毒更小、结构更简单的感染性因子，并于,1983,年将它们归类为亚病毒（,subvirus,），包括,类病毒（,viroid,）、,拟病毒,(Virusoids),、,朊病毒（,prion,）,卫星病毒（,satellite virus,）、,卫星,RNA,（,satellite RNA,）。,（一）类病毒,(Viroid),类病毒是能感染某些植物并致病,单链闭合环状的裸露,RNA,分子,，,分子量为,1.0105Da,，约为病毒分子量的,1/10,左右。,类病毒,(Viroid),马铃薯纺锤块茎病的病原体,长,50nm,棒状,RNA,分子,Virus and Viroid Diseases of Potato,（二）拟病毒,(Virusoids),为包裹在植物病毒衣壳内的单链环状,RNA,分子,.,如：,绒毛烟斑驳病毒（,VTMoV,）。,辅助病毒,RNA-1;,拟病毒,RNA-2;,二者单独接种,都不能感染和复制,合在一起才可以感染和复制,.,借助宿主细胞内依赖于,RNA,的,RNA,聚合酶以滚环方式进行复制,.,（三）朊病毒,(Prion),概念：,是一类能侵染动物的并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性的疏水蛋白质,亦称蛋白质感染因子,(prion protein,PrP),或蛋白质感染颗粒,.,没有检测到核酸存在,可引起中枢神经系统退化性紊乱疾病，如,:,老年痴呆症；,类风湿关节炎,羊瘙痒症,(Scrapie);,致死性家族失眠症,;,疯牛病等,.,PrP,c,已被克隆,空间结构由,a,_,螺旋构成,朊病毒可由,a_,螺旋,(PrPc),变成,_,折叠,(PrPsc),PrPsc,为致病型蛋白粒子,PrPsc,在神经细胞内沉积,细胞破裂,组织出现无数空洞,-,状如筛子称为海绵状脑病,朊病毒的三维结构,PrP,sc,克病最初病例养殖场主,克病潜伏期可达数十年,克病可通过血液传染,海绵状脑病,羊 肉 干 粉,疯牛病,牛,PrP,c,PrP,sc,？,病羊肉,病牛肉,人,不致病,克雅氏病,PrP,c,第二节,病毒的形态和结构,一、病毒的形态和大小,（一）病毒的形态,动物病毒的形态：球形、卵圆形、砖形等。,植物病毒的形态：杆状、丝状和球状。,噬菌体的形态：蝌蚪状和丝状,(,图,1-1),。,病毒的形态,:,病毒的形态结构,（二）病毒的大小,动物病毒：,痘病毒最大：高,宽,长度：,100200300 nm,，,口蹄疫病毒最小：直径：,22 nm,。,植物病毒,马铃薯,Y,病毒：长度,直径：,750nm 12nm,南瓜花叶病毒最小：直径：,22nm,。,（二）病毒的大小,噬菌体,大肠杆菌噬菌体,T,、,T,、,T,：,头部长度,直径：,90 nm 60 nm,，,尾部长度,直径：,100 nm 20 nm,。,大肠杆菌噬菌体,f,：,直径为,25 nm,。,大肠杆菌噬菌体,M,13,：,丝状，长度为,600,800 nm,。,最大的病毒与最小的病毒,天花病毒,100200300nm,脊髓灰质炎病毒,口蹄疫病毒,10nm,病毒的大小和组成,图,1-1,几种病毒的形态与相对大小（大圆表示葡萄球菌细胞的相对大小）,1.,葡萄球菌噬菌体,2.,烟草花叶病毒,3.,疱疹病毒,4.,腮腺炎病毒,5.,流感病毒,6.,脊髓灰质炎病毒,7.,狂犬病毒,8.,腺病毒,9.,痘病毒,二、病毒的化学组成及结构,（一）病毒的化学组成,蛋白质,核酸,类脂质和多糖（囊膜的成分）,病毒的化学组成,核酸和蛋白质,病毒的大小和组成,核酸,(Nucleic acid),蛋白质衣壳,(Protein coat),（二）病毒的结构,病毒粒子有两种：,裸露病毒粒子（不具被膜：）,:,蛋白质衣壳,+,核酸内芯 核衣壳,具有被膜：在核衣壳外面有被膜包围所构成的病毒粒子。,衣 壳,核 酸,被 膜,刺 突,核衣壳,病毒的形态结构,图,1-2,病毒的结构,（二）病毒的结构,1.,蛋白质衣壳,n,衣壳粒（多肽链折叠而成的蛋白质亚单位）衣壳,病毒的构型,第一种,是立体对称型，主要为,20,面体,(,图,1-3,，,A),如腺病毒、疱疹病毒、脊髓灰质炎病毒、呼肠孤病毒等。图,1-4,的,SARS,病毒和图,1-5,的禽流感病毒。,第二种,为螺旋对称型，如烟草花叶病毒、狂犬病毒、流感病毒、正粘病毒。,第三种,为复合对称型，如大肠杆菌,T,系噬菌体，它的头部呈立体对称型,(20,面体,),，尾部为螺旋对称型,(,图,1-3,B),。,病毒的构型,图,1-3,病毒的对称构型,A.,立体对称型,(20,面体,)(,腺病毒,),B.,复合对称型,(T,系噬菌体,),螺旋对称的结构特征,:,病毒的形态结构,蛋白质衣壳的功能,保护病毒使其免受环境因素的影响；,决定病毒感染的特异性，使病毒与敏感细胞表面特定部位有特异亲和力，病毒可牢固地附着在敏感细胞上；,病毒蛋白质还有致病性、毒力和抗原性。,图,1-4 SARS,病毒,(,冠状病毒,),A.SARS,病毒的结构图,B.,电子显微镜下的,SARS,病毒,图,1-5 H5N1,型禽流感病毒,2.,病毒的核酸,DNA(,脱氧核糖核酸,),RNA(,核糖核酸,),动物病毒有的含,DNA,，有的含,RNA,。,植物病毒大多数含,RNA,，少数含,DNA,。,噬菌体大多数含,DNA,，少数含,RNA,。,病毒核酸的功能,决定病毒遗传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。,3.,被膜,(,囊膜,),脂类：磷脂占,50-60%,，其余为固醇。,多糖：以糖脂、糖蛋白的形式存在。有的病毒还含胺类、金属离子等。,具有被膜病毒：痘病毒、腮腺炎病毒、流感病毒等。痘病毒含糖脂和糖蛋白。,第三节 病毒的繁殖,一、病毒的繁殖过程,(,一,),吸附,(,二,),侵入,(,三,),复制,(,生物合成）与聚集（装配）,(,四,),宿主细胞裂解和成熟噬菌体粒子的释放,噬菌体的结构（以大肠杆菌,T,系偶数噬菌体为例）,头部,廿面体对称结构；,颈部,六角形薄盘状、连接头尾的结构；附颈须。,（一）吸附,（,adsorption),噬菌体特异性识别专性的细菌细胞的过程。,吸附蛋白,(,在尾丝上,),细胞受体,(,图中红前头所指的为提纯的受体）,噬菌体的增殖,1,、吸附蛋白,(virus attachment protein,在尾丝上,):,噬菌体的增殖,噬菌体的吸附点与细菌的接受点可以互补结合，这是一种不可逆的特异性反应。,2,、细胞受体,(cellular recepter unit):,G,+,细胞壁上的肽聚糖、磷壁酸，,G,细胞壁上的,LPS,以及鞭毛、荚膜、菌毛上均有噬菌体吸附的位点。,左：,E.coli,phage,吸附在,E.coli,上右：腺病毒吸附在鸡红细胞上,（二）侵入,（,penetraction):,核酸注入细胞的过程。,噬菌体的增殖,尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生一小孔，然后尾鞘收缩，将头部的核酸通过中空的尾髓压入细胞内，而蛋白质外壳则留在细胞外。,（三）复制（,replication,),与合成,：,核酸复制和蛋白质合成期，表现为时序性。此时，细胞表面不见噬菌体,故又称为,隐蔽期。,（四）装配,:,噬菌体的增殖,（五,),宿主细胞裂解和噬菌体粒子的释放,噬菌体的增殖,1,）裂解：多以裂解细胞的方式释放。,2,）分泌：丝状噬菌体,fd,等少数噬菌体穿出细胞，细胞并不裂解。,图,1-6,噬菌体吸附、侵入宿主菌内复制（合成）、,聚集与释放全过程,T-,偶噬菌体感染大肠杆菌的扫描电镜,噬菌体,大肠杆菌,T4,噬菌体感染大肠杆菌的电镜照片,大肠杆菌,噬菌体,二、噬菌体的溶原性,(,lysogeny,),1.,毒,(,烈,),性噬菌体：侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解,(,图,1-7,A),的噬菌体。,2.,温和噬菌体：侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主的核酸同步复制，宿主细胞不裂解而继续生长,(,图,1-7,B),，,不引起宿主细胞裂解的噬菌体,。,溶原细胞：含有温和噬菌体核酸的宿主细胞。,前噬菌体（原噬菌体）：在溶原细胞内的温和噬菌体核酸,二、噬菌体的溶原性,(,lysogeny,),溶原性,(,lysogeny,),，是遗传特性，原噬菌体随宿主细胞分裂传给子代细胞，子代细胞也成为溶原细胞。,在溶原性细菌内的原噬菌体没有感染力，它脱离溶原性细菌的染色体后可恢复复制能力，并引起宿主细菌裂解而释放出成熟的毒性噬菌体，这是溶原性发生变异所致。,图,1-7,细菌受噬菌体感染后的两种反应,A.,裂解反应,B.,溶原性反应,溶原性噬菌体的命名,在敏感菌株的名称后面加一个括号，在括号内写上溶原性噬菌体,。,大肠杆菌溶原性噬菌体的全称为,Escherichia coli,K,(,),，,Escherichia,是大肠杆菌的属名，,coli,是大肠杆菌的种名，,K,是大肠杆菌的株名，括号内的,代表溶原性噬菌体。,第四节,病毒的测定与培养,一、病毒的测定,（一）病毒颗粒计数法,（二）间接计数法,（三）病毒感染效价测定法,一、病毒的测定,（一）病毒颗粒计数法,用电子显微镜直接计数。用于已知形态病毒的浓缩样品的计数。,测定方法,：与,已知浓度的乳胶小颗粒均匀混合，计数。病毒的浓度可由样品中两种颗粒的比例和乳胶颗粒浓度计算得出。,（二）间接计数法,血细胞凝集试验（,hemagglutination assay,）计数,测定方法,：,系列,10,倍稀释的病毒样品,+,红细胞，再观察结果。以能引起血细胞凝集的,最高稀释倍数,（或稀释倍数的倒数）为病毒的效价。,（三）病毒感染效价测定法,病毒感染效价测定法与病毒培养方法基本相同。,二、病毒的培养特征,（一）病毒在液体培养基中的培养特征,敏感细菌接种在液体培养基，繁殖 培养基浑浊。,接种噬菌体 菌体裂解，原来浑浊的细菌悬液变成透明的裂解溶液,(,图,1-8),。,图,1-8,噬菌体在液体培养基中的内的培养特征,A.,被噬菌体感染之前培养液浑浊,B.,被噬菌体感染之后培养液变清,（二）病毒在固体培养基上的培养特征,噬菌斑：,敏感细菌 菌落，,接种噬菌体悬液（稀释适度的）,点性感染，,反复的感染过程，宿主细菌菌落就一个个地被裂解成一个个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。,图,1-8,噬菌体在液体培养,基中的内的培养特征,C.,细菌菌落,D.,四个菌落被噬菌体感染成噬菌空斑,三、病毒的培养基,病毒的培养基应具备的条件：,必须是活的敏感动物或是活的敏感动物组织细胞；,能提供病毒附着的受体；,敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内,切酶，病毒进入细胞就可生长繁殖。,1.,脊椎动物病毒培养基,人胚组织细胞,人组织细胞,人肿瘤细胞,动物组织细胞,鸡、鸭胚细胞,敏感动物,2.,植物病毒的培养基,与相应的敏感植株和敏感的植物组织。,3.,噬菌体的培养基,与噬菌体相应的敏感细菌，如大肠杆菌噬菌体用大肠杆菌培养。,三、病毒的培养基,四、病毒的培养,(,一,),病毒样品的采集与制备,固体病毒样品,采得后，加液体培养基制成悬液，以,10000 r/min,离心,10 min,，去除杂质，取其上清液备用。,液体病毒样品,直接以,10000 r/min,离心,10 min,，去杂质，取其上清液备用。,空气病毒样品,采用真空泵抽取至长有宿主菌的平板上，或是将长有宿主菌的平板打开盖，在空气中暴露,30,60 min,以收集。,若样品中病毒浓度大则要适当稀释，若样品中的病毒浓度小则要浓缩。,四、病毒的培养,(,二,),动物病毒的培养,1.,动物病毒的空斑试验,(1),单层细胞的制备和培养：,切成小块，,用平衡盐溶液,(Hanks,或,Earles),洗涤数次，,加体,5,胰酶消化，将胰酶冲洗掉，吹散细胞并计数,培养：加入含牛血清的生长液，分装，保持,37,温度，培养,2,3d,即长成单层细胞，以备培养病毒用。,(2),动物病毒的接种与观察,将病毒悬液置于单层细胞的表面，经适当时间孵育，使病毒最大限度地吸附在宿主细胞上。,将软琼脂或羧甲基纤维素注入铺在单层细胞表面，经过一定时间培养，结果在单层细胞上呈现出空斑。,以出现的空斑数判断病毒数,PFU,。,2,、系列稀释终点,方法：,病毒系列稀释,细胞培养,观察细胞病理效应,病毒系列稀释,敏感动物,病变或死亡,滴度：,TCLD,50,（,50%,发生病理效应）（对于细胞培养）,ID,50,（,50%,病变）,（对于敏感动物培养）,LD,50,（,50%,死亡）（对于敏感动物培养）,(,二,),噬菌体的分离培养,双层琼脂法培养：,1.,制底层平板,倒,琼脂培养基，凝固，烘干平板上的水分。,2.,制上层平板,宿主菌,+,软琼脂培养基,(,融化并冷至,45)+0.1 mL,噬菌体样品，摇匀后全部倒入，使铺满整个琼脂平板上，凝固后，于一定温度的恒温箱中倒置培养；经培养一定时间后，取出计数。,第五节 病毒对物理、化学因素、抗生素的抵抗力及在污水处理过程中的去除效果,一、病毒对物理因素的抵抗力,（一）温度,1.,高温,病毒大多数在,55,65,范围内,5560,摄氏度时，,几或十几分钟,被灭活。,一般情况下，高温使病毒的核酸和蛋白质衣壳受损伤，蛋白质的变性作用阻碍了病毒吸附到宿主细胞上，削弱了病毒的感染力。,2.,低温,低温不灭活病毒，在,-75,保存病毒,。天花病毒在鸡胚膜中冰冻,15,年仍存活，经,冷冻真空干燥后可,保存数月至数年。,（二）光及其他辐射,1.,紫外辐射,紫外辐射具有灭活病毒的作用。其灭活的部位是病毒的核酸。,2.,可见光,日光对肠道病毒有灭活作用,3.,离子辐射,X,射线、,射线也有灭活病毒的作用。,图,1-10,紫外辐射对核酸的损伤,A.,胸腺嘧啶二聚体结构,B.,尿嘧啶水合作用,(,三,),干燥,干燥是控制环境中病毒的重要因素。在相对湿度较低时存活时间短。,二,、,病毒对化学因素的抵抗力,1.,体内灭活的化学物质有抗体和干扰素,抗体,：,病毒（抗原）侵入活的有机体后，产生一种特异蛋白质（抗体）抵抗入侵的病毒。,干扰素：,宿主抵抗入侵的病毒而产生的一种,糖蛋白,即干扰素，它进而诱导宿主产生一种抗病毒蛋白将病毒灭活，干扰素起间接作用。,2.,体外灭活的化学物质,酚,破坏衣壳蛋白,甲醛,破坏核酸,亚硝酸,破坏核酸,，碱基脱氨基作用,氨,RNA,裂解,醚类、十二烷基硫酸钠、氯仿、去氧胆酸钠,脂溶剂,，破坏脂质,被膜,乙醇,蛋白质脱水剂,强酸、强碱、,pH,：,强酸、强碱灭活病毒。,高,pH,值灭活病毒，破坏蛋白质衣壳和和核酸。,pH6.08.0,：稳定，,pH5,以下或,pH9,以上：迅速失活；,pH 11,以上 严重破坏病毒。,氯,(,或次氯酸、二氧化氯、漂白粉,),、溴、碘、臭氧,氧化剂,氯,(,或次氯酸、二氧化氯、漂白粉,),和臭氧灭活病毒的效果极好，它们对病毒蛋白质和核酸均有作用，,病毒对氯的耐受力比肠道致病菌强，甲型肝炎病毒用氯消毒需浓缩三倍，游离氯浓度维持在,1mg/L,。,三、病毒对抗生素的抵抗力,链霉菌、青霉菌产生的抗生素对大多数病毒,无灭活作用,，只有鹦鹉,-,淋巴肉芽肿病毒例外。,藻类产生的抗生物质如丙烯酸和多酚对病毒,有灭活作用,。,四、病毒在环境中的存活和在污水 处理过程中对病毒的去除效果,（一）病毒在环境中的存活,1.,水体中病毒的存活,在海水中：,在,3,5,时，肠道病毒滴度下降,99.9,所需要的时间为,40,90d,，,22,25,时，需要,2.5,9d,，,37,只需,5d,。,在湖水和河水中：,在,3,6,时，肠道病毒传染性效价损失,10,3,所需时间是,7,67d,。在,18,27,时，只需,3,10d,。,在水体淤泥中,：病毒吸附在固体颗粒上或被有机物包裹在颗粒中间，因为受到保护其存活时间会较长些。,2.,在土壤中病毒的存活时间,土壤是很好的过滤层。有净化污染物的功能。,低温时的存活时间比在高温时长。,干燥易使病毒灭活，土壤水分含量在,10,以下，病毒的数量大减。病毒在土地处理场中可存活,6,个月以上。,空气中病毒的存活时间受干燥程度、相对湿度、太阳光中的紫外辐射、温度和风速等的影响。,相对湿度,越大,病毒存活时间,越长,；相对湿度,越小,，,越干燥,，病毒存活时间,越短,。,3.,空气中病毒的存活,（二）污水处理过程中对病毒的去除效果,一级处理,:,物理过程，,去除,病毒,约,30,。,二级处理,:,生物处理方法，对污水中病毒的去除率较高，,去除,病毒率在,90%,99%,。,三级处理,:,继生物处理后的深度处理，有生物和化学及物理的处理过程。它包括絮凝、沉淀、过滤和消毒（加氯或臭氧）过程，进一步去除有机物、脱氮和除磷。,三级处理,可使病毒,滴度,常用对数值,下降,4,6,。,第六节,病毒的危害、对策与应用,一、病毒的危害与对策,引起疾病：,如水痘（禽痘）、天花、麻疹、肝炎、腮腺炎、沙眼、流感、艾滋病、狂犬病病毒、典型肺炎（,SARS,）、禽流感和人患禽流感,工业生产的损失：,如发酵工业发生噬菌体污染，导致发酵异常、倒罐，使工业生产遭到严重损失。,预防：,清洁环境、喷洒药物、消毒器物和环境，减少疾病的传播。,接种疫苗：,将病毒灭活，或减毒制备成各种流行疾病的疫苗作,抗原,，注射入人体内产生,抗体,，增强人体的免疫力，使人得以免遭病毒病。,天花疫苗,19,世纪，,Jenner,用牛痘疤物质接种人体，牛痘保护人抵抗天花，天花自,1977,年起宣布绝迹。,狂犬病疫苗,，,Pasteur,发现狂犬病病毒，并制备以预防狂犬病的疫苗。由于注射了疫苗，许多流行疾病得到控制。,预防和治理病毒病的方法和途径,二、病毒的应用,1.,制备病毒疫苗：,2.,昆虫病毒和植物病毒：,预防、治疗和控制动、植物疾病。,昆虫病毒杀虫剂具有不会污染环境，不产生抗药性。,3.,噬菌体：,应用的领域有医疗、水产养殖、禽畜养殖、农林业、环境保护等。,用于细菌鉴定和分型。,分子生物学领域的重要实验工具和最理想的材料。,用于细菌感染的治疗。用各种噬菌体的混合制剂局部外用或口服治疗因耐抗生素等而久治不愈的患者。,绿脓杆菌噬菌体,PY051,治疗绿脓杆菌感染。,金黄色葡萄球菌噬菌体,EW,治疗呼吸道疾病。,用于筛选抗癌物质和检测致癌物质。,测定辐射剂量。,检测人、动、植物病原菌。,4.,环境保护,噬菌体用于水体富营养化的控制（如蓝细菌噬菌体）,浮游球衣细菌噬菌体用于控制污泥膨胀,