第3章-病毒和亚病毒2.ppt

,Click to edit Master title style,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,植物感染病毒后的主要症状,植物病毒增殖过程,植物病毒病的控制,（二）植物病毒,p77,1,、植物病毒大多为,ssRNA,病毒，基本形态为杆状、丝状和球状（二十面体），一般无包膜。植物病毒对宿主的专一性通常较差。,2,、,植物病毒的增殖过程与噬菌体相似，但在具体细节中有许多差别。,（,1,）一般无特殊吸附结构，故只能以被动方式侵入，例如可借昆虫（蚜虫、叶蝉、飞虱等）刺吸式口器刺破织物表面侵入，借植物的天然创口或人工嫁接时的创口而侵入等。,（,2,）在植物组织中，可借细胞间连丝而实现病毒粒的扩散和传播。,（,3,）,与噬菌体不同的是，植物病毒必须在侵入宿主细胞后，才脱去衣壳即脱壳。,3,、病毒粒的装配,:,（,1,）,TMV,等杆状病毒，先初装成许多双层盘，然后因,RNA,嵌入和,pH,值降低等因素而变成双圈螺旋，最后再由它聚合成完整的杆状病毒。,（,2,）球状病毒靠一种非专一的离子相互作用而进行的自体装配体系来完成的。其核酸能催化蛋白亚基的聚合和装配，并决定其准确地二十面体的对称的球状外形。,黄豆黄萎病毒,花叶、黄化或红化等症状,植株发生矮化，丛枝或畸形等,形成枯斑或坏死等症状,植物感染病毒后的主要症状,植物 黄 矮 病,借昆虫刺吸式口器进入,“侵入”方式,通过伤口进入 再通过胞间连丝或输导组织迅速向,其它部位扩散引起普遍感染。,嫁接,烟草花叶病毒,1,、人类的传染病约有,70%-80%,是由病毒引起的。在人类恶性肿瘤中，约有,15%,是由于病毒的感染而诱发的。,畜禽病毒病，许多是人畜共患病,2,、种类很多：,dsDNA,、,ssDNA,、,dsRNA,、,ssRNA,，有包膜、无包膜,3,、增殖过程：,（,1,）吸附：大多数动物病毒无吸附结构的分化。少数病毒如流感病毒在其包膜表面长有柱状或蘑菇状的刺突，可吸附在宿主细胞表面的粘蛋白受体上，腺病毒则可通过五邻体上的刺突行使吸附功能。,（,2,）侵入：吸附之后，病毒粒可通过,胞饮,：吸附的病毒被细胞膜包围，在细胞质内形成吞噬泡，将整个病毒粒子包入寄主细胞内，如痘类病毒；,包膜融入细胞膜,：包膜病毒上的刺突与寄主细胞上受体结合，促进了病毒 包膜与细胞膜的融合，核衣壳释放到细胞质内，如流感病毒；,特异受体的转移等作用。,侵入细胞中，接着就发生脱壳,、核酸复制和衣壳蛋白的生物合成，再通过装配、成熟和释放，就形成大量有侵染力的子代病毒。,病毒感染的防治,接种疫苗,生物制剂,中药预防,干扰素等,流感病毒,流感病毒,4,、,AIDS,：获得性免疫缺陷综合症，,80,年代初开始在全球流行，“世纪瘟疫”、“黄色妖魔”,HIV,：,人类免疫缺陷病毒,艾滋病数字,近几十年来,3000,多万人受感染而死,全球感染者累计已达,5000,万,新感染者中儿童和青少年居多，全球,1999,年儿童新感染者为,560,万,“重灾区”为女性，感染者人数超过男性,个别南部非洲国家有,1/4,的人口感染,全球每分钟有,11,人感染,目前非洲每天为此举行,5500,个葬礼,我国感染者,60%,为吸毒者注射毒品时感染病毒，其次为性行为传播和母婴关系传播,80,年代流行的,AIDS(acquired immune deficiency syndrome),，病原体为人类免疫缺损病毒,(HIV,，,human immnodeficiency virus),。,猿免疫缺损病毒,(SIV,，,simian immnodeficiency virus),人类免疫缺损病毒,(HIV,，,human immnodeficiency virus),艾滋病,(AIDS,，,acquired immune deficiency syndrome),艾滋病病毒起源：一是认为这是美国政府的一个生物武器试验；二是认为,HIV,病毒来源于科学家们早期在非洲对脊髓灰质炎疫苗的试验。,HIV,病毒呈球形,内含病毒,RNA,分子和酶（逆转录酶、整合酶、蛋白酶）,病毒外层囊膜系双层脂质蛋白膜,HIV,培养特性,HIV,动物感染范围窄，仅黑猩猩和长臂猿,将,HIV,滤液或感染,HIV,的黑猩猩血液输给正常黑猩猩都感染成功,但无论黑猩猩或长臂猿感染后都不发生疾病,HIV,的抵抗力,HIV,对热敏感。,5630min,灭活，但在室温保存,7,天，仍保持活性。,对紫外线、,射线有较强抵抗力,HIV,传染源和传播途径,途径,性传播：,通过男性同性恋之间及异性间的性接触感染,血液传播,:,通过输血、血液制品或没有消毒好的注射器传播,母婴传播,:,包括经胎盘、产道和哺乳方式,HIV,致病机制,HIV,选择性地侵犯带有,CD4,分子的细胞，主要有,T4,淋巴细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞等。,细胞表面,CD4,分子是,HIV,受体，通过,HIV,囊膜蛋白,gp120,与细胞膜上,CD4,结合后由,gp41,介导使病毒穿入易感细胞内，造成细胞破坏,爱滋病人由于免疫功能严重缺损，常合并严重的机会感染，常见的有细胞、原虫、真菌、病毒，最后导致无法控制而死亡，另一些病例可发生,Kaposis,肉瘤或恶性淋巴瘤。,此外，感染单核巨噬细胞中,HIV,呈低度增殖，不引起病变，但损害其免疫功能，可将病毒传播全身，引起间质肺炎和亚急性脑炎。,HIV,感染人体后，往往经历很长潜伏期（,3,5,年或更长至,8,年）才发病，表明,HIV,在感染机体中，以潜伏或低水平的慢性感染方式持续存在。,当,HIV,潜伏细胞受到某些因素刺激，使潜伏的,HIV,激活大量增殖而致病，多数患者于,1-3,年内死亡。,（四）昆虫病毒,p79,核型多角体病毒(,nuclear polyhedrosis virus,NPV),质型多角体病毒(,cytoplasmic polyhedrosis virus,CPV),颗粒体病毒(,granulosis virus,GV),昆虫病毒,农林业上常见的鳞翅目害虫的病原体。,多角体,：多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下成多角形的包涵体，称为多角体。,直径一般为,3m,（,0.5-10m,），成分为碱溶性结晶蛋白，其内包裹着数目不等的病毒粒。多角体可在细胞核或细胞质内形成,功能：保护病毒粒免受外界不良环境的破坏。,昆虫病毒,-,核型多角体病毒,（,NPV,，,Nuclear Polyhedrosis Virus,）,一类在昆虫细胞核内增殖、具有蛋白质包涵体的杆状病毒,杀虫过程一般经过以下过程：,病毒粒子,进入宿主的中肠上皮细胞,进入体腔,吸附各种细胞,大量增殖、重复感染,宿主生理机能紊乱,组织破坏,死亡,昆虫病毒,-,质型多角体病毒,（,CPV,，,Cytoplasmic Polyhedrosis Virus,）,一类在昆虫细胞质内增殖、具有蛋白质包涵体球状病毒,研究得最多的是家蚕的,CPV,CPV,的感染途径：,先通过昆虫的口腔进入其消化道，以后由于胃液呈碱性，把多角体蛋白溶解并释放出病毒粒子，然后侵入中肠上皮细胞，在细胞内进行复制,昆虫病毒,-,颗粒体病毒,（,GV,，,Granulosis Virus,）,一类具有蛋白质包涵体、每个包涵体内一般仅含一个病毒粒子的昆虫杆状病毒,核酸类型,dsDNA,被,GV,感染后，一般表现出食欲减退、体弱无力、行动迟缓、腹部肿胀变色，虫体表皮易破，流出液呈腥臭、混浊、乳白色脓状等症状,收集病毒,昆虫病毒生产过程,饲养昆虫,病毒感染,斜纹夜蛾病毒杀虫剂及甜菜夜蛾病毒杀虫剂：一种核型多角体病毒（,NPV）,第二节 亚病毒因子,概述：,最简单的生命形式是称之为亚病毒的一类小分子，这些生物分子不具有真病毒的形态结构，能利用非自身编码的酶系统进行复制，有侵染性，并可在宿主中引起症状。,亚病毒,类病毒：只含具侵染性的,RNA,组分,拟病毒：只含有不具侵染性的,RNA,朊病毒：只含蛋白质,卫星病毒：与真病毒伴生的缺陷病毒,卫星,RNA,：只含与侵染无关的,RNA,组分,亚病毒,（,p79,）,：,凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中之一的分 子病原体，称为亚病毒,一 、类病毒,类病毒,：一类只含,RNA,一种成分、专性寄生在活细胞内的分子病原体。,目前只在植物体中发现。所含的核酸为裸露的环状,ssRNA,，但形成的二级结构却像一段末端封闭的短,dsRNA,分子，通常由,246-375,个核苷酸分子组成，相对分子质量很小，还不足以编码一个蛋白质分子。,典型的类病毒是,PSTD,类病毒（,PSTV,）,是由,T.O.Diener,于,1971,年发现的。,PSTD,：马铃薯纺锤块茎病,一、类病毒（,Viroid）,是一类只含,RNA,一种成分、专性寄生在活细胞内的分子病原体。,马铃薯纺锤块茎病的病原体,长50,nm,棒状,RNA,分子,二、拟病毒,拟病毒,：又称类类病毒，壳内病毒或病毒卫星，指一类包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒。,拟病毒极其微小，一般仅有裸露的,RNA,或,DNA,所组成，被拟病毒“寄生”的真病毒又称,辅助病毒,，拟病毒则成了它的,卫星（卫星病毒）。,拟病毒的复制必需依赖辅助病毒的协助。同时，拟病毒也可干扰辅助病毒的复制和减轻其对宿主的危害。（生物防治）,拟病毒由澳大利亚人,Randles,首次在绒毛烟的斑驳病毒（,VTMoV,）中分离到（,1981,）。,VTMoV,是一种直径为,30nm,的二十面体病毒，在其核心中除含有大分子线状,ssRNA,（,RNA-1,）外，还含有环状,ssRNA,（,RNA-2,）及其线状形式（,RNA-3,），后两者即为拟病毒。实验证明，只有当,RNA-1,（辅助病毒）与,RNA-2,或,RNA-3,（拟病毒）合在一起时才能感染宿主。,目前已在许多植物病毒中发现了拟病毒。近年来，在动物病毒中也发现了拟病毒。丁型肝炎病毒，其实就是一种拟病毒（含,ssRNA,），它的“宿主”即辅助病毒是乙型肝炎病毒（,HBV,）。,五、朊病毒（,prion,）,p82,又称“普列昂”或蛋白质侵染因子(,prion,原是,protein infection,的缩写)。,是一类不含核酸的传染性蛋白质分子，因能引起宿主体内现成同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而可使宿主致病。,据目前所知，朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。,朊病毒由美国学者,S.B.Prusiner,（普鲁西纳）于,1982,年经过八年研究羊瘙痒病发现。（于,1997,年获得了诺贝尔奖）,羊瘙痒病,羊瘙痒病朊病毒蛋白“,PrP,Sc,”,牛海绵状脑病（疯牛病）,-“PrP,BSE,”,，来自于羊瘙痒病，羊的肉骨粉饲牛。,人的克,雅氏病,（一种早老性痴呆病，病原同疯牛病）；库鲁病（一种震颤病）；,G-S,综合症等。,朊病毒是一类小型蛋白质颗粒，约由,250,个氨基酸组成，大小仅为最小病毒的,1%,。据报道，其毒性很强，,1g,含朊病毒的鼠脑可感染,1,亿只小鼠。,与真病毒的主要区别是：呈淀粉样颗粒状；无免疫原性；无核酸成分；由宿主细胞内的基因编码；抗逆性强，能耐杀菌剂（甲醛）和高温（约,120-130,处理,4,小时后仍具感染性）,朊病毒的发病机制都是因存在于宿主细胞内的一些正常形式的细胞朊蛋白（,PrP,c,）发生折叠错误后变成了致病朊蛋白（,PrP,Sc,）而引起的。,早在三百年前，人类在绵羊和小山羊中首次发现了感染朊病毒病的患病动物。因患病动物的奇痒难熬，常在粗糙的树干和石头表面不停摩擦，以致身上的毛都被磨脱，而被称为,“,羊搔痒症,”,。该病广泛传播于欧洲和澳洲，潜伏期为18到26个月，患病动物兴奋、搔痒、瘫痪直至死亡。,库鲁病的研究最早。库鲁病（,Kuru,病）是20世纪上半世纪大西洋的巴布亚,新几内亚东部福雷族高地居民中的一种局部流行病，其主要症状为震颤、共济失调、脑退化痴呆，渐至完全丧失运动能力，36个月内因衰竭而死亡。,“,Kuru,”,在该部落意为,“,恐惧,”,或,“,寒颤,”,，故称该病为库鲁病，患者总数约为3万，以女性和未成年儿童居多。美国医学家盖杜赛克曾在该地区进行20年研究，探明该病的发生与当地人食用人肉的祭祀方式密切关联，并提出了预防措施。1968年停止该仪式后该病得到控制，从而拯救了一个部落的人群，盖杜赛克为此获得了1976年诺贝尔医学奖。,库鲁病、克稚氏综合症、格斯特曼综合症和致死性的家族失眠症，其病症与病理变化的主要持证与患病动物十分相似。,1996年春天英国蔓延的“疯牛病”，它不仅引起英国一场空前的经济和政治动荡，而且也波及了整个欧洲，加上法国克罗伊茨菲尔德雅各布氏症（简称克雅氏综合症，人类的一种朊病毒病）患者增多，人们很自然与食用来自英国的进口牛肉相联系，因而引起极大恐慌。,朊病毒,(prion),疯牛病,(,海绵状脑病,),一种感 染性蛋白粒子致病因子称朊病毒,PrPc,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,b_,折叠,(PrPsc),PrP,sc,为致病型蛋白粒子,PrP,sc,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,发酵周期明显延长,碳源消耗缓慢,发酵液清淡,发酵产物形成缓慢或根本不形成,噬菌体检测会发现大量噬菌斑,电镜可看到噬菌体,后果：减产,倒罐,第三节,病毒与实践,一、噬菌体与发酵工业,发酵生产时防护措施,决不使用可疑菌种,严格环境卫生,活菌液严禁排放,通气加料严控,严格执行会客制度,设备灭菌,使用抗噬菌体菌株,补救方法：,尽快提取产品,加药抑制,及时更换菌种,二、昆虫病毒用于生物防治,优点：资源丰富、致病力强、专一性强,现阶段由于其杀虫速度慢、不易大规模生产、在野外易失活和杀虫范围在等缺点，还难以普遍推广。,1,、昆虫病毒类型：,核型多角体病毒,NPV,（,nuclear polyhedronsis virus,）：,在昆虫细胞核内增殖，具有蛋白质包涵体的双链,DNA,杆状病毒。经口感染后侵入细胞核，在核内增殖并形成多角体，每个多角体含许多病毒束，每个病毒束含一个或多个病毒粒子。,发病症状：感染后食欲减退，动作迟钝身体变软、皮肤易破裂，体内组织液流出，有虫体倒挂现象。,质型多角体病毒,CPV,（,cytoplasmic polyhedronsis virus,）：,发病症状：感染后食欲不振、上吐下泄、大量失水而死，无虫体倒挂现象。,颗粒体病毒,GV,（,grannlosis virus,）,双股,DNA,包涵体圆形或椭圆形，每个包涵体内只有一个病毒粒子。,发病症状与,NPV,一致，有倒挂现象。,无包涵体病毒。病毒球形，不形成包涵体。,三、病毒在基因工程中的应用,噬菌体可作为原核生物基因工程的载体,动物,DNA,病毒可作为动物基因工程的载体,植物病毒可作为植物基因工程的载体,昆虫,DNA,病毒可作为真核生物基因工程的载体,载体,：在基因工程操作中，把外源目的基因导入受体细胞并使之表达的中介体，称为载体。,除原核生物中的质粒外，病毒是最好的载体。,游离于原核生物染色体外具有独立复制能力的小型共价闭合环状,DNA,分子，又称,cccDNA,。在大肠杆菌细胞中，染色体,DNA,和质粒,DNA,分别独自复制。质粒中，有些称为附加体的,DNA,能整合进染色体,DNA,，这时它的复制就和后者同步进行。,（一）噬菌体作为原核生物基因工程的载体,E.coli,的,噬菌体，是一种研究的十分详尽的含线状,dsDNA,的温和噬菌体。,由,噬菌体构建的载体：,（,1,）,凯隆载体,（,Charon,），一种用内切酶改造后所构建成的特殊,噬菌体载体。可插入小至数,kb,（千碱基对）大至,23kb,的外源,DNA,片段。,（,2,）,科斯质粒,，一种由含粘性末端的,-DNA,和质粒,DNA,组建成的重组体。优点：具有质粒载体和噬菌体载体两者的长处。其本身相对分子质量虽小（,6kb,），却可插入各种来源的相对分子质量较大（,35-53kb,）的外源,DNA,片段，但把它在体外包装成,噬菌体后，即可高效的感染其,E.coli,宿主，并进行整合、复制和表达。,（二）动物,DNA,病毒作为动物基因工程的载体,SV40,（猴病毒,40,）、人的腺病毒、牛乳头瘤病毒、痘病毒以及,RNA,病毒等,SV-DNA,是一个复制子，当侵染其宿主细胞后，既能自我复制，也能整合在宿主的染色体组上。,（三）植物,DNA,病毒作为植物基因工程的载体,花椰菜花叶病毒（,CaMV,），含,8kb,的环状,dsDNA,，存在多种限制性内切酶的切点。在其非必要基因区内插入外源,DNA,后，所形成的重组体仍具侵染性。但由于它不能与宿主和染色体组发生整合，因此还无法获得遗传性稳定的转基因病毒。,一些真核藻类的,DNA,病毒具有发展前景。,（四）昆虫,DNA,病毒作为真核生物基因工程的载体,杆状病毒（环状,dsDNA,）,作为外源因载体的优点：（,P84,）具有,cccDNA,目前，利用杆状病毒作载体已成功的获得了产生人,-,干扰素和,-,干扰素的昆虫细胞株。,病毒的可利用价值,在病毒发现之前，早在十八世纪人们就利用病毒感染引起的植物叶和花的变色，创造新的花卉品种，如荷兰的郁金香杂色花变种、日本的卫矛叶变色品种、印度的杂色锦麻和中国的“绿菊”。,二，用噬菌体防治动物的痢疾杆菌、耐药性的绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌感染，取得优于药物的治疗效果。,我国著名医学微生物学家余贺曾在1958年利用噬菌体成功地防治了绿脓杆菌对烧伤病人的感染，成为我国微生物学界的一段佳话。,三，抗霜冻噬菌体能够保护植物免受霜冻的危害。,第四，藻类病毒可清除藻对水面的污染，试验证明污染水源的藻类，施用,LPP-1,病毒后7天，藻就被全部裂解，使水质变清,。,病毒的可利用价值,五，昆虫病毒已经成功地用于防治害虫,。我国曾研究用鼠痘病毒灭鼠，试验感染的死亡率达100%,六，用于植物病害的防治,。近年来报道了用真菌病毒双链,RNA,防治板栗疫病；我国病毒学家田波等成功地用卫星,RNA,防治黄瓜花叶病毒引起的病害。,七，分子生物学和基因工程中使用的工具酶和基因工程载体来源于病毒。,禽肿瘤病毒的反转录酶、噬菌体,T4,产生的,T4 DNA,聚合酶、,T4 RNA,连接酶、,T4 DNA,连接酶和,T4,多核苷酸激酶等是基因工程进行遗传操作的重要工具酶。,病毒的可利用价值,Thank you,