第四章--病毒-virus.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,*,第四章 病毒,virus,第一节 概述,一、病毒学的发展,二、病毒的特点及定义,病毒是只含一种核酸（,DNA,或,RNA,），专性活细胞内寄生，只能依靠宿主细胞的代谢系统完成核酸复制和蛋白质合成，经装配增殖，胞外以大分子状态存在的非细胞型微生物。,三、病毒的分类与命名,非细胞生物，区别及特征：,1,、形体极其微小，可滤过，电镜可见；,2,、无细胞结构，分子生物，由核酸和蛋白组成，且一种病毒仅含一种类型核酸；,3,、专性活细胞内寄生，有宿主专一性，无独立代谢酶系，依赖宿主复制自身；,4,、具感染性,5,、细胞外以大分子状态存在，,6,、对抗生素不敏感，对干扰素敏感。,真病毒,非细胞生物,类病毒,亚病毒 拟病毒,朊病毒,病毒定义：病毒是含一种核酸（,DNA,或,RNA,），专性活细胞内寄生，只能依靠宿主的代谢系统完成核酸和蛋白质合成，经装配后增殖，又能在细胞外以大分子状态存在的非细胞微生物。,第二节 病毒的形态结构与化学组成,一、病毒的大小与形态,大小：在,20,200nm,左右。,形态：球状、杆状、丝状、蝌蚪状等二、病毒结构,(,一,),病毒的基本结构,毒粒：成熟的、结构完整的、具有侵染能力的 病毒颗粒。,核心核酸核衣壳 衣壳衣壳粒（蛋白质）包膜 （类脂或脂蛋白）,3,、病毒粒子的对称体制：,螺旋对称（,TMV,）：廿面体对称（腺病毒）：复合对称（,T4,噬菌体）：,TMV,：,病毒粒子全长,300nm,，直径,15nm,，由,2 130,个壳粒组成,130,个螺旋。,4,、病毒粒子的结构类型,裸露螺旋毒粒,螺旋对称,有包膜螺旋毒粒,裸露廿面体毒粒,廿面体对称,有包膜廿面体毒粒,三、病毒的化学组成,1,、病毒的核酸,（,1,）、核酸类型,DNA,或,RNA,（,2,）、核酸的结构特征,+,链：病毒的,ssRNA,可以作为,mRNA,直接进行翻译，则为链。,链：病毒,ssRNA,核苷酸序列与,mRNA,序列互补则，定为链。,双意,RNA,：,RNA,部分为，部分为；,分段基因组：病毒的核酸由数段不同的核酸分子组成。,（,3,）、功能,病毒遗传物质，可复制，会突变,2,、病毒的蛋白质,结构蛋白：成熟的、具有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质。包括：壳体蛋白、表面蛋白和存在于毒粒中的酶。,非结构蛋白：由病毒的基因组编码的、在病毒复制过程中产生的，并具有一定功能的蛋白质。不存在于毒粒中。,（,1,）壳体蛋白：是构成病毒壳体结构的蛋白质，由一条或多条肽链折叠形成的蛋白质亚基；是构成壳体的最小单位。,功能：构成病毒壳体、保护核酸；赋予病毒表面抗原；使病毒感染具特异性。,（,2,）包膜蛋白：构成病毒包膜的蛋白。,包膜糖蛋白：吸附蛋白，介导病毒进入；主要抗原,内膜蛋白：维持病毒结构,（,3,）毒粒酶：参与病毒感染、复制的酶,参与病毒侵入、释放的酶,:,T,4,噬菌体的溶菌酶；,流感病毒的神经氨酸酶（,NA,）,血凝素（,HA,）,参与病毒大分子合成的酶：逆转录酶,病毒蛋白质的作用,:,结构功能：构成外壳，保护病毒免受核酸酶及其它因子破坏；,吸附：决定感染特异性；,参与病毒大分子合成：,破坏宿主细胞膜与细胞壁：,3,、病毒的脂类,来源于细胞脂类化合物，,成分：磷脂、胆固醇,构成病毒包膜的脂质双层结构。,4,、病毒的糖类,多存在于包膜中，,第三节 病毒的增殖,一、病毒的复制过程,五个阶段：吸附、侵入、增殖、成熟、释放。,（一）、吸附,吸附：是病毒表面蛋白与细胞受体特异性结合，使病毒附着于细胞表面，是启动病毒感染的第一阶段。,吸附蛋白：无包膜病毒为核衣壳组成成分。,细胞受体：细胞正常生长代谢必需成分。,吸附过程：空间结构互补,T4,尾丝脂多糖,狂犬病毒乙酰胆碱,（二）、侵入与脱壳,病毒的内化过程。,T,系偶数噬菌体使头部,DNA,通过尾管注入至细胞中，外壳留在胞外。,动物病毒侵入的主要方式,:,胞饮作用,、融和、移位,植物,病毒侵入的主要方式,:,伤口,、昆虫,脱壳,：,痘病毒：衣壳宿主降解,核心蛋白脱壳酶降解,（三）、大分子合成,包括,DNA,复制和蛋白质合成。,1.,核酸的复制与转录,DNA,动物病毒,（,1,）,dsDNA,：,复制：,+,DNA,病毒编码,DNA,聚合酶,+,DNA,转录：,+,DNA mRNA,（,2,）,+DNA,：,复制：,+DNA,+,DNA,+,DNA,DNA +DAN,mRNA,RNA,病毒,（,3,）,RNA,：,转录：,RNA,mRNA,复制：,RNA,依赖于,RNA,的,RNA,聚合酶,RNA,RNA,RNA,（,4,）,RNA,（自带转录酶）,转录：,RNA mRNA,复制：,RNA,RNA,RNA,（,5,）,+,RNA,（呼肠呼病毒）：,转录：,核心中,RNA,病毒携带转录酶,mRNA,（,RNA,）,复制：,RNA,核心蛋白 前核心,前核心中,RNA,RNA,RNA,特点：,a,、旧,RNA,未被使用,b,、子代,RNA,是,RNA,的模板,c,、子代,RNA,RNA,（,6,）,RNA,病毒（逆转录病毒）,RNA,依赖,RNADNA,聚合酶,RNA/DNA,杂合分子,RNA/DNA,逆转录酶（,RNaseH,）,DNA,DNA,逆转录酶（,DNA,聚合酶）,DNA,DNA,环化并整合到宿主染色体上；,整合态,DNA,宿主,RNA,聚合酶,II,RNA,2.,病毒蛋白质的生物合成,双链,DNA,噬菌体三阶段转录：,早期转录：发生在病毒,DNA,复制以前的转录。所转录的基因称早期基因。编码的蛋白称早期蛋白。,参与病毒核酸复制,早期蛋白功能 调节病毒基因组表达,改变或抑制宿主细胞大分子,合成,晚期转录：病毒核酸复制开始或复制后 进行的转录。,晚期基因,晚期蛋白：结构蛋白,时系性：病毒早期基因的表达,病毒基因组的复制,病毒晚期基因的表达,（四）、装配：在病毒感染的细胞内，新合成的毒粒结构组分，以一定的方式结合，组装成完整的病毒颗粒。,（,5,）、释放：,成熟的病毒颗粒以一定途径释放到细胞外，复制周期结束。,无包膜病毒,衣壳粒 前壳体 核酸 核衣壳,细胞裂解释放,有包膜病毒,前壳体 核衣壳 包膜 出芽释放,二、一步生长曲线,将适度的病毒接种于高浓度敏感细胞培养物，以抗病毒血清处理细胞培养物，建立同步感染，以感染时间为横坐标，病毒效价为纵坐标，绘制的病毒特征曲线，称为一步生长曲线,(one-step growth curve),。,一步生长曲线：,潜伏期、裂解期和平稳期,潜伏期：将噬菌体核酸注入寄主细胞开始到第一个成熟的噬菌体粒子装配前的这段时间称为潜伏期,(latent period),。,裂解期：宿主迅速裂解、溶液中噬菌体粒子急剧增多的时期。,平稳期：感染后的宿主细胞全部裂解，溶液中噬菌体效价达到最高点的时期。,裂解量：每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数。,2,、,T4,噬菌体的裂解周期,（,1,）、吸附,T4,用尾丝吸附于,E.coli,细胞脂多糖上。,（,2,）、侵入、脱壳,T4,噬菌体尾丝收缩，尾鞘推出，并插入细胞壁核细胞膜中，尾管中溶菌酶释放，水解肽聚糖，形成孔洞。使头部,DNA,通过尾管收缩注入至细胞中，外壳留在胞外。,（,3,）、增殖,早期转录：,早期基因,多聚酶宿主,RNA,早期基因 早期蛋白,早期蛋白为更改蛋白。,次早期转录：利用早期蛋白更改后的,RNA,聚合酶产生的次早期,mRNA,转录出多种蛋白质。,1.,分解宿主,DNA,的,DNA,酶。,2,、,5,羟甲基胞嘧啶合成酶,3.,晚期,mRNA,聚合酶,晚期转录：子代病毒复制完成后进行的转录作用。新,DNA,晚期,mRNA,聚合酶,mRNA,蛋白质,壳体蛋白、溶菌酶,（,4,）、装配,（,5,）、释放,三、烈性噬菌体与温和噬菌体,(,一,),、温和噬菌体,凡侵入细胞后，与宿主细胞,DNA,同步复制，并随着宿主细胞的生长繁殖而传下去，一般情况下不引起宿主细胞裂解的噬菌体，称温和性噬菌体。,整合在宿主细胞染色体,DNA,上的温和噬菌体的基因组称为原噬菌体,(prophage),或前噬菌体,。,温和噬菌体的特点：,1,、其基因组可整合到宿主细胞染色体上；,2,、随宿主,DNA,的复制而同步复制；,3,、随宿主细胞分裂而传递到子代细胞中；,4,、宿主细胞可正常生长、繁殖；,5,、在一定情况下，整合在宿主染色体上的温和噬菌体可以脱离宿主,DNA,而自主复制、装配、释放。,溶源循环：,1,、,2,、,3,、,4,裂解循环：,5,温和性噬菌体有能编码合成一种称为阻遏体蛋白的基因,C 1,，这种阻遏体能阻止噬菌体所有有关增殖基因的表达，从而使其不能进入营养状态。,如果阻遏体的活性水平减低，不足以维持溶原状态，原噬菌体就可离开染色体进入增殖周期，并引起宿主细胞裂解，这种现象称为溶源性细菌的自发裂解，,(,二,),、溶源性细菌及其检出,（,1,）溶源性细菌,在染色体组上整合有温和噬菌体并能进行正常生长繁殖的细菌，称溶源性细菌，这种现象即为溶源性或溶源现象。,（,2,）特点,a,、,自发裂解,：低频,10,-2,10,-5,b,、,诱导裂解,：如：,uv,、环氧化物；高频,c,、,免疫性,：溶源菌不被同源噬菌体感染,d,、,复愈,：溶源菌在复制时少数个体可丧失原噬菌体而成为非溶源性细菌。,e,、,溶源转变,：少数溶源性细菌由于整合了温和噬菌体基因组而产生除免疫性以外的新表型。如：白喉杆菌,3,、温和噬菌体代表,E.coli,噬菌体,（,1,）、形态,长尾、尾鞘不能收缩,（,2,）、基因组,线状、双链,DNA,，长,50kb,，两端有,12,个核苷酸互补,4,、溶源性细菌的检出,少量溶源菌与大量敏感指示菌混合培养，形成独特的噬菌斑。,四、非增殖性感染,增殖性感染,非增殖性感染,(1),流产感染,(2),局限性感染,(3),潜伏感染,第四节 病毒学研究的基本方法,一、病毒的培养,二、病毒的鉴定,(,一,),噬菌斑,在涂有大量敏感宿主细胞的固体培养基表面，接种相应的噬菌体稀释液，经过培育，在成片的细菌菌苔上出现分散的单个的透明斑。,(,二,),饰斑和感染病灶,饰斑：感染细胞溶解,感染病灶：细胞增生,(,三,),坏死斑,(,四,),血凝现象及干扰现象,(,五,),细胞病变效应,1.,细胞融合现象,2.,包含体,宿主细胞被病毒感染后，常在细胞内形成一种光学显微镜下可见的，具有一定形态的小体称为,包含体,。,如天花病毒包涵体叫顾氏,(Guarnier),小体，狂犬病毒包涵体叫内基氏,(Negri),小体，烟草花叶病毒包涵体被称为,X,体。,三、病毒定量的几个概念,病毒效价：单位体积病毒悬液的感染单位数目。,第五节 亚病毒因子,亚病毒,(subviruses),亚病毒因子的主要异同,名称,组成成份,分子量,Da,独立感染性,类病毒,卫星病毒,卫星,RNA(,拟病毒,),朊病毒,RNA,DNA,或,RNA,蛋白质,RNA,蛋白质,约,10 5,约,10 5,约,10 5,约,10 4,+,-,-,+,一、类病毒,类病毒是一类能感染某些植物致病的单链闭合环状的,RNA,分子。,特点：,1,、,基因组小，含,246,375,个核苷酸分子,；,2,、,ss,RNA,分子，环状，无蛋白外壳,；,3,、能自我复制,；其,RNA,没有,mRNA,活性，不编码任何多肽；,4,、,RNA,分子呈棒状结构，分子中央处有一段保守区；,PSTD,类病毒,类病毒的结构图,二、卫星病毒,卫星病毒是一类基因组缺损、需要依赖辅助病毒，基因才能复制和表达，完成增殖的亚病毒。,辅助病毒：被卫星病毒及卫星,RNA“,寄生”的真病毒。,SSDNA,或,RNA,；,有衣壳蛋白,复制时必须依赖辅助病毒提供的复制酶才能进行复制，能干扰辅助病毒复制 与辅助病毒基因组比较，它们之间没有同源性。,如：丁型肝炎病毒（,HDV,）,辅助病毒,HBV,提供包膜蛋白,大肠杆菌噬菌体,P4,依赖辅助病毒,P2,提供壳体蛋白,三、,卫星,RNA,（,拟病毒,）,是一类寄生于辅助病毒体内，与辅助病毒无同源性，必须依赖于辅助病毒才能复制的,RNA,分子片段。,形态：,SS,线状,RNA,，组织内环状，线状,单独没有侵染性，必需依赖于辅助病毒才能进行侵染和复制。（其复制需要辅助病毒编码的,RNA,依赖性,RNA,聚合酶,）,其,RNA,不具有编码能力，需要利用辅助病毒的外壳蛋白，并与辅助病毒基因组,RNA,一起包裹在同一病毒粒子内。,卫星,RNA,可干扰辅助病毒的复制。,卫星,RNA,同辅助病毒基因组,RNA,比较，它们之间没有序列同源性。,三、朊病毒,美国学者,S.B.Prusiner,因发现了羊瘙痒病致病因子,朊病毒（,1982,年），而获得了,1997,年的诺贝尔生理和医学奖。,朊病毒,(Virino),亦称蛋白侵染因子,(Prion,Proteinaceous infectious agents),，是一类具有侵染性，并能在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水的蛋白质。,许多致命的哺乳动物中枢神经系统机能退 化症均与朊病毒有关,，如：,人的,库鲁病克雅氏症,(Creutzfeldt-Jakob Disease,CJD,，一种早老年痴呆病,),、致死性家族失眠症,(Fatal Familiar Insomnia,FFI),动物的羊瘙痒病,(Scrapie),、牛海绵状脑病,(Bovine Spongiform Encephalopathy,，,BSE,或称疯牛病,mad cow disease),、猫海绵状脑病,(Feline Spongifoem Encephalopathy,，,FSE),等。,理化性质,（,1,）无免疫原性,（,2,）对灭活病毒的理化因子有抗性：,UV,（,3,）对核酸变性剂有抗性：核酸酶,（,4,）对蛋白质变性剂敏感：,SDS,、苯酚,（,5,）,13630min,不失活,正常的人体和动物体,基因,中有编码,PrP,的基因，其表达产物用,PrP,C,表示，相对分子量为,3335kDa,。,致病性朊病毒用,PrP,SC,表示，它具有抗蛋白酶,K,水解的能力，可特异地出现在被感染的脑组织中，呈淀粉样形式存在。,正常细胞表达的,PrP,C,与羊瘙痒病的,PrP,SC,为同分异构体，,PrP,C,与,PrP,SC,有相同的氨基酸序列，,PrP,C,有,43%,的,螺旋和,3%,的,折叠，,PrP,SC,约有,34%,的,螺旋和,43%,的,折叠。多个折叠使,PrP,SC,溶解度降低、对蛋白酶的抗性增加。,PrP C,与,PrP,SC,的分子结构模式图,PrP,C,：正常型蛋白,PrP,SC,：致病型蛋白,PrP,SC,是一种蛋白质而且不含任何核酸，它在人或动物体内又是如何进行复制，如何进行传播的呢,?,Prusiner,等提出了杂二聚机制假说,:,PrP,SC,单分子为感染物，,PrP,C,单体分子改变构象，形成,PrP,SC,单体分子，中间经过,PrP,C,-,PrP,SC,杂二聚物。,未知蛋白（,protein X,）可能调整,PrP,C,转化或维持,PrP,SC,形态的作用,二聚物解离又释放新的,PrP,SC,，因此不断,“,复制,”,下去,。,朊蛋白的构型转换,第六节 病毒与实践,一、病毒与人类健康,获得性免疫缺陷综合症（,AIDS,）与人类免疫缺陷病毒（,HIV,）,1,、,HIV,结构,球状（二十面体），有包膜,（,1,）、外膜,外膜脂类、外膜蛋白（,gp120,）、,通膜蛋白（,gp41,）,（,2,）、内膜（内膜蛋白,p17,）,（,3,）、核心蛋白,p24,（,4,）、两条,ssRNA,（氢键相连）,（,5,）、逆转录酶,2,、传播途径,血液,性,母婴,二、病毒与农业,害：植物花叶病、动物口蹄疫,益：农业害虫防治,三、噬菌体与发酵工业,害：倒罐,四、病毒在基因工程中的应用,第七节 新兴病毒（自学）,作业一：,1,、什么是微生物？它有哪些类群？有哪些特点？,2,、列文虎克、巴斯德、科赫在微生物学发展史上的杰出贡献。,3,、名词解释：鞭毛、芽孢、伴孢晶体、糖被、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、支原体、衣原体,4,、比较：原核微生物与真核微生物、原生质体与球形体、荚膜与菌胶团、静息孢子与异形孢、螺菌与螺旋体,5,、比较革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁结构，说明革兰氏染色的原理。,6,、芽孢有哪几层结构？简述其抗性机制。,作业二,1,、酵母菌细胞壁的结构特点。,2,、霉菌可形成哪几种无性孢子？又可以形成哪几种有性孢子？,3,、名词解释：病毒、毒粒、核衣壳、原噬菌体、病毒效价、噬菌斑、包含体、类病毒、卫星病毒、卫星,RNA,、朊病毒、反转录病毒,4,、比较：烈性噬菌体与温和噬菌体、增殖性感染与非增殖性感染,5,、病毒的壳体有哪几种对称类型？,6,、以噬菌体为例，说明病毒的增殖过程。,7,、什么是病毒的一步生长曲线？可分为几个时期，有何特点？,8,、溶源性细菌有哪些特点？如何检出。,