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1、,第三章 病毒和亚病毒,第一节 病毒 第二节 亚病毒,*,概述,1892年俄国植物病理学家伊万若夫斯基D.Ivanovsky 首次发现了烟草花叶病的病原，认为它是能通过细菌滤器的“细菌毒素”或极小的“细菌”。1898年荷兰学者M.W.Beijerinck 独立进行了烟草花叶病病原的研究，首次提出其病原是一种“传染性的活性液体”命为名“病毒”。1935年美国的Stanley首次从烟草花叶病病叶中提纯了病毒结晶并証实该结晶具有致病力,*,概述,1971年Diener发现了一种只含小分子而不含蛋白质类病毒年发现了拟病毒年发现了朊病毒,第一节 病毒一、病毒的概念,病毒是一类个体微小、结构简单、专性活细
2、胞寄生的非细胞大分子微生物。1995年报告了4000余种病毒，归划为49个病毒科,*,第一节 病毒一、病毒的概念,病毒特点：*个体极其微小:可通过细菌过滤器,必须在电镜下察*没有细胞结构:核酸（DNA或RNA）和蛋白质*专性寄生:*繁殖方式简单:以复制方式增殖*对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感*在离体条件下,能以无生命的生物大分子状态长期存在，并可保持其感染活性*有些病毒的核酸能整合到宿主基因组中，诱发感染,第一节 病毒二、病毒的形态与大小,用nm 表示，大小差异较大 小的病毒，菜豆畸矮病毒，大小仅为nm，植物的双粒病毒直径18-20nm，口蹄疫病毒21nm 大的病毒，动物的痘病毒大小3004
3、50170260 nm，最大的副粘病毒达nm,1病毒的大小：,第一节 病毒二、病毒的形态与大小,2病毒的形态 基本形态：球形颗粒、杆状颗粒、复杂形状颗粒 球形病毒、卵球形病毒-动物病毒（腺病毒）杆状病毒或丝状-植物病毒（烟草花叶病毒）蝌蚪形病毒-细菌病毒（大肠杆菌偶数噬菌体）,各种动物病毒,各种植物病毒,各种噬菌体,第一节 病毒三病毒的化学组成,基本化学组成为核酸和蛋白质，有包膜的病毒还有脂类和糖类。,第一节 病毒三病毒的化学组成,1、病毒的核酸：核酸是病毒的遗传物质，控制着遗传变异、增殖和对宿主的感染性等 一种病毒只含有一种核酸 ssDNA、dsDNA、ssRNA、dsRNA 类型。核酸有的
4、线状，有的环状,第一节 病毒三病毒的化学组成,植物病毒-大部分是单链RNA，如TMV；少数为DNA(ds ss)动物病毒-有些是DNA，有些是RNA(ds ss)噬菌体-大部分是双链DNA,少数含单链DNA或单链RNA（ds ss）藻类病毒-双链DNA 昆虫病毒-多数含DNA,少数含RNA不同病毒的核酸含量差别较大，5%-50%,第一节 病毒三病毒的化学组成,2、病毒的蛋白质 分为结构蛋白和非结构蛋白 结构蛋白：有感染性的病毒所必需 非结构蛋白：病毒复制所需的蛋白 一些简单病毒仅由一种或几种蛋白质构成，一些复杂的可多达2030余种。,第一节 病毒三病毒的化学组成,蛋白质的功能 主要是构成病毒粒
5、子的外壳，保护病毒核酸；决定病毒感染的特异性，与宿主特异亲和；具有抗原性，能刺激集体产生相应的抗体。,第一节 病毒三病毒的化学组成,病毒的其他成分 包膜：包被在病毒核壳体外（含脂类、糖类等）病毒的脂类存在于包膜中，来源于宿主细胞，50-60%为磷脂，余下为胆固醇，构成脂双层结构糖类多以糖蛋白或糖脂形式存在包膜表层。,有关病毒结构的几个基本概念 病毒粒子 衣壳 衣壳粒 核衣壳 包膜（囊膜）和刺突,病毒的构造 病毒粒的基本成分是核酸和蛋白质。其中核酸位于病毒粒的中心，称为核心或基因组，蛋白质包围在核心周围，形成衣壳。核心和衣壳合称核衣壳，它是任何病毒都具有的基本结构。一些病毒，其核衣壳外还覆盖着一
6、层含蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜，称为“包膜”。病毒的对称机制 病毒从形态上看是对称的，病毒的对称形式有三种，即：螺旋对称，二十面体对称，和复合对称。,第一节 病毒四、病毒粒子的不同结构,1、二十面体对称病毒-腺病毒 腺病毒252个衣壳粒，排成二十面体结构，核酸位于中心（线状dsDNA）多瘤病毒72个衣壳粒；脊髓灰质炎病毒32个衣壳粒。,腺病毒,第一节 病毒四、病毒粒子的不同结构,2、螺旋对称病毒-烟草花叶病毒（TMV）病毒表面的衣壳粒逆时针方向有规律地螺旋对称排列，形成一中空柱，核酸（ssRNA）位于衣壳内侧螺旋状沟内。由95%衣壳蛋白和5%单链RNA组成 TMV给烟草带来极大的危害,烟草花叶
7、,烟草花叶病毒,感染烟草,感染兰花,第一节 病毒四、病毒粒子的不同结构,3、复合对称病毒-T4噬菌体 蝌蚪形：头部、颈部、尾部三部分 头部为20面体对称结构（dsDNA）尾部为螺旋对称结构（由尾鞘、尾髓、基板、刺突、尾丝）头尾相连处有一呈六角形盘状的颈环，其上有根颈须，颈环和颈须称颈部,T4噬菌体,-噬菌体,第一节 病毒五病毒的群体特征,1包含体 某些病毒感染宿主细胞后，在宿主细胞中出现的显微镜可见的小体。有的在细胞质（狂犬病毒）有的在细胞核（疱疹病毒）有的在细胞核、细胞质都有（麻疹病毒）,第一节 病毒五病毒的群体特征,2 噬菌斑 少量烈性噬菌体与大量敏感细胞混合后，涂布在培养基平板上，一定温
8、度下培养10-20h后，可见到嗜菌的透明小圆斑，为噬菌斑，直径1-3mm左右-负菌落,3、空斑和病斑 以单层动物细胞受动物病毒侵染产生的透明斑为空斑。肿瘤病毒感染单层动物细胞，产生细胞剧增。称为病斑 4、枯斑 植物叶片上的植物病毒群体为枯斑。,噬菌体侵染大肠杆菌,噬菌斑,噬放线菌斑,病毒的分类,病毒分类的指标包括：基因组核酸、衣壳（capsid）的形状、是否有包膜（envelope）。病毒能够将遗传信息储存在六种不同类型的核酸中，然后转录为 病毒 mRNA(see Fig.2F)，再结合到宿主细胞核糖体（ribosome）上翻译成病毒蛋白质（viral proteins）。,病毒的核酸类型,病
9、毒,单链,双链,单链,双链,线状,环状,线状,环状,（线状）,（线状）,六、噬菌体（bacteriophage,phage）的一般介绍,噬菌体：是原核生物的病毒，包括噬细菌体、噬放线菌体、噬蓝细菌体噬真菌体：是真核生物的病毒噬菌体的形态：有种基本形态包括蝌蚪状（dsDNA）、球状（ssDNA、ssRNA）、丝状（ssDNA）。1987年电镜观察过2850种噬菌体，,其中2700种有尾。,七、病毒的繁殖,以噬菌体为例，了解病毒的繁殖：无个体生长过程，只是基本成分的组合：核酸复制+蛋白质合成-装配为病毒粒子。,七、病毒的繁殖（一）噬菌体的繁殖,1、繁殖过程 吸附-侵入-增殖（复制+合成）-装配-裂
10、解（释放）烈性噬菌体：凡在短时间内能完成（2060min）完成吸附、侵入、增殖、装配，导致细胞裂解的噬菌体为烈性噬菌体；温和性噬菌体：有些噬菌体进入寄主细胞后，并不进行复制和裂解细胞，而是将它们的整合在染色体上并随着寄主细胞的生长繁殖而传下去，一般不引起寄主细胞裂解,病毒的核酸类型,）,DNA,RNA,单链,双链（线状）,环状,线状,病毒,线状,环状,双链,（线状）,单链,尾丝与宿主特异结合，时间很短 宿主表面有多个吸附位点，如感染复数m.o.i30，不同噬菌体吸附的位点不同，如脂多糖、脂蛋白、磷壁酸、鞭毛等，吸附可以受外界条件的影响，如阳离子、辅助因子、pH、温度等。,1.噬菌体的繁殖过程（
11、1）、吸附,（1）、吸附,每一个敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量称为感染复数（m.o.i）,m.o.i一般可达到250-360，超大m.o.i可引起自外裂解,T4噬菌体从吸附到侵入只需15秒，吸附引起构象变化，将核酸注入宿主细胞内，而蛋白质外壳留在细胞外，如果两种以上侵入，只有一种得以增殖。,（2）、侵入,（3）、增殖,T4噬菌体的dsDNA，早期转录-早期蛋白 酶（RNA）次早期转录-次早期蛋白 酶（DNA）晚期转录-晚期蛋白（结构蛋白等）,（4）装配、裂解、释放,各个部件自行装配 T4噬菌体需要30种蛋白参与 水解酶水解细胞膜、细胞壁-裂解-释放子代噬菌体 大肠杆菌T系列15-25min
12、 裂解量：平均每一宿主细胞裂解后产生的子代噬菌体数T2位150个，T4为100个,2、噬菌体的效价测定（噬菌体个数/ml）,噬菌体的效价：每mL试样中所含有的侵染性的噬菌体粒子数,0.1,0.2,噬菌体稀释液,敏感宿主菌液,双层平板检测噬菌斑,底层平板,上层平板,噬菌体+宿主,3、噬菌体的一步生长曲线,少量病毒（噬菌体）与敏感细胞接触，病毒吸附后，高倍稀释，继续培养，定时取样测定培养物中的病毒效价，以感染时间为横坐标，病毒效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线，即一步生长曲线,一步生长曲线：,潜伏期：释放子代病毒粒子所需的最短时间，（噬菌体以分钟计，动物病毒、植物病毒以小时或天计），大肠杆菌
13、约25min裂解期：裂解量：每个受染细胞所释放产生的子代病毒数 目，几十到万个。裂解量=平稳期的平均噬菌斑数/潜伏期的平均噬菌斑数,七、病毒的繁殖（二）、温和噬菌体和溶源菌,（）温和性噬菌体：当噬菌体DNA进入细胞后，在宿主与病毒的相互作用下，病毒DNA整合到宿主的DNA上，同宿主DNA 同步复制，但不合成自己的蛋白质壳体，因此宿主细胞不分裂而能继续生长繁殖，这种噬菌体为温和性噬菌体。如入噬菌体就是大肠杆菌的温和性噬菌体，用E.coliK12（入）表示这种现象称溶源性即温和噬菌体侵入宿主细胞后所产生的某些特性。,噬菌体的溶源性原（前）噬菌体：温和噬菌体中处于整合状态的核酸。（2）溶源菌：指在核
14、染色体组上整合有前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂解的细菌（或其他微生物）。特点：A 自发裂解 B 诱发裂解 C 免疫性 D 复愈 E 溶源转变 F溶源性病毒周期,七、病毒的繁殖（二）、温和噬菌体和溶源菌,整合的DNA 为前噬菌体，或原噬菌体，原噬菌体一旦脱离宿主DNA就开始复制，引起宿主裂解（10-5）。含有原噬菌体的宿主细胞称为溶源菌，溶源菌所特有的性质为溶源性。,1、溶源性表现如下：,溶源性产生烈性噬菌体的潜在能力：10-210-5 具有同源噬菌体感染的免疫性（CI 抑制蛋白产生）溶源菌在外界理化因子诱导下，可发生高频率的裂解 宿主细胞有时能产生新的生理特性，如溶源性白喉杆菌产生白喉毒素,
15、温和性噬菌体的三种状态：游离态、原噬菌体态、营养期噬菌体,常见的温和性噬菌体 大肠杆菌噬菌体 大肠杆菌Mu-1噬菌体 大肠杆菌P1、P2噬菌体,其中大肠杆菌噬菌体研究最清楚，E.coli K12（）表示 cos位点-12个碱基对构成的粘性末端,2、溶源菌的检测（自发或诱导）,少量溶源菌与大量指示菌混合，加琼脂培养基倒平板，培养后显示出特殊噬菌斑。,指示菌菌苔,溶源菌菌落,透明的裂解圈,溶源菌独特噬菌斑,（三）植物病毒的繁殖,植物病毒种类繁多，有700余种 植物病毒大多为单链A,基本形态杆状、丝状和球状植物病毒对寄主的专一性较差 如TMV就可侵染百余种植物植物受侵染后表现三种外部症状和内部症状借
16、植物细胞间连丝扩散 植物病毒的增殖过程与噬菌体 相似，但也有区别：因无特殊吸附结构，只能被动侵入植物病毒在侵入后才脱去衣壳,豆科黄萎病毒,烟草花叶病毒,（四）动物病毒,人类的传染病7080%由病毒引起 人类的恶性肿瘤15%由病毒引起 许多病毒人兽共患 繁殖过程与噬菌体有一些差异，如侵入过程、脱壳过程,HIV病毒,流感病毒,动物病毒侵入与释放,流感病毒释放,流感病毒生活史,八、病毒与实践（一）噬菌体与发酵工业,噬菌体对发酵工业危害很大 细菌发酵、放线菌发酵感染噬菌体较多 发酵周期延长 发酵液由浑浊-变清 发酵异常、发酵液粘稠、泡沫骤增,八、病毒与实践（一）噬菌体与发酵工业,检测：检测到噬菌斑 电
17、镜下看到噬菌体 防止：严格卫生 严格活菌排放 筛选抗性菌株,八、病毒与实践（二）昆虫病毒与生物防治,利用病毒杀灭有害昆虫 前景诱人 病毒改造后作为基因工程的载体,第二节 亚病毒,只含有核酸或蛋白质一种成分的分子病原体为亚病毒包括：类病毒 拟病毒 朊病毒,类病毒是小分子量、裸露的、环状闭合的、缺乏蛋白质外壳的感染性的单链RNA分子的病原体。据报道，动物中有DNA类病毒,类病毒,类病毒,只含RNA（环状ssRNA）专性细胞寄生在活细胞内的分子病原体 1971年，马铃薯纺锤形块茎病，dsRNA），目前已发现多种侵染植物，如橘桔裂皮病、菊花矮化病、黄瓜白果病、椰子死亡病等 传播途径：机械损伤和营养繁殖
18、 有较长的潜伏期 在细胞核内由RNA到RNA直接转录不编码任何多肽,拟病毒是一类包裹在真病毒中的不具单独侵染和复制的环状单链RNA分子的病原体，其相对分子量和二级结构均与类病毒相似，又称类类病毒（RNA-2）。RNA-2与RNA-1存在依赖关系，两者必须同时存在才能感染寄主、复制核酸和产生新病毒粒子。辅助病毒：被拟病毒寄生的真病毒称辅助病毒，拟病毒则成了卫星病毒。拟病毒必须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对寄主的病害，因此，正在研究它们用于生物防治。,拟病毒（类类病毒、病毒卫星）,拟病毒分子结构：有两种一是环状，二是线状RNA3。是同种不同构型，RNA 3可能是的前体
19、拟病毒在核苷酸组成、大小、和二级结构上均与类病毒相似，而在生物学特性上却与卫星相同,拟病毒（类类病毒、病毒卫星）,拟病毒，类类病毒、病毒卫星）,侵染植物病毒（苜蓿暂时性条斑病毒）的拟病毒（绒毛烟斑驳病毒）（地下三叶草斑驳病毒）侵染动物病毒（乙肝病毒）：丁型肝炎的拟 病毒,朊病毒：是一类比病毒小，不含核酸，仅含有疏水的具侵染性并在宿主细胞内复制的小分子蛋白颗粒。年美国学者prusiner发现了羊瘙痒病致病因子朊病毒而获得了年的诺贝尔生理和医学奖,朊病毒,朊病毒,一类能侵染动物神经系统而复制的小分子蛋白质。疯牛病、羊瘙痒病、早老性痴呆。潜伏期很长。朊病毒颗粒呈杆状，不单独存在，一般呈丛状排列有极强的抗逆性。抗蛋白酶水解、耐热、抗紫外线和电离辐射 是正常细胞蛋白的改造物。借食物进入消化道，再经淋巴系统进入大脑,
