知識(shí)點(diǎn)1病毒-遼寧省資源共享課

1、第三章病毒和亞病毒Chapter 3 virus and subvirus,化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 卜寧,Chemistry and Life Science College,第三章 病毒和亞病毒,第一節(jié) 病毒,第二節(jié) 亞病毒,一、病毒概述 二、病毒的大小與形態(tài) 三、病毒的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成 四、幾種類(lèi)型的病毒,一、類(lèi)病毒 二、擬病毒 三、朊病毒,,,第一節(jié) 病毒,一、病毒概述,1.病毒的發(fā)現(xiàn),1892：俄國(guó) 伊萬(wàn)諾夫

2、斯基 首次發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒的感染因子能通過(guò)細(xì)菌過(guò)濾器。1898：荷蘭 貝哲林克 證實(shí)該致病因子可以被乙醇從懸液中沉淀下來(lái)而不失去其感染性但用培養(yǎng)細(xì)菌的方法培養(yǎng)不出來(lái)；給這樣的病原體起名叫virus。1935：美國(guó) 斯坦萊 從煙草花葉病病葉中提取出了病毒結(jié)晶，又證實(shí)了結(jié)晶中含核酸和蛋白質(zhì)兩種成分，而只有核酸具感染和復(fù)制能力，并因此而或諾貝爾獎(jiǎng)。1952：Hershey和Chase證實(shí)噬菌體的遺傳物質(zhì)僅僅是DNA,開(kāi)創(chuàng)了病毒

3、分子生物學(xué)。1971后：陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了各種亞病毒——類(lèi)病毒、朊病毒和擬病毒。,1500BC，古埃及石刻浮雕,1619年，荷蘭郁金香靜物畫(huà),流感病毒體內(nèi)有一種內(nèi)在的分子鐘，能夠控制病毒發(fā)動(dòng)感染攻擊的時(shí)間2013.3.23,2.病毒的定義和特點(diǎn),第一節(jié) 病毒,一、病毒概述,Virus: 是一類(lèi)體形非常微小、只含有一種類(lèi)型核酸的、嚴(yán)格活細(xì)胞內(nèi)寄生的、以復(fù)制方式增殖的非細(xì)胞型微生物。,個(gè)體極?。弘婄R觀(guān)察無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)：離體時(shí)，是無(wú)生命的化學(xué)大分子

4、，可結(jié)晶，具侵染活力。專(zhuān)性寄生：在活細(xì)胞內(nèi)寄生，離開(kāi)宿主細(xì)胞不具備任何生命特征。增殖方式：借助宿主細(xì)胞，通過(guò)核酸的復(fù)制和核酸蛋白裝配的形式進(jìn)行增殖。抵抗力：對(duì)各種化學(xué)藥劑和抗菌素不敏感（可能對(duì)干擾素敏感）。,3.病毒的宿主范圍,第一節(jié) 病毒,一、病毒概述,幾乎所有的生物都可以 感染相應(yīng)的病毒。 動(dòng)物病毒 植物病毒 細(xì)菌病毒（或稱(chēng)噬菌體）,人類(lèi)傳染病中，約70~80%屬于病毒病，每一種植物至少有一種病毒引起的病害。引起

5、人類(lèi)疾病的病毒相當(dāng)多，如肝炎，狂犬病，愛(ài)滋病，風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等，也有多種病毒可以致癌。,病毒性疾病特點(diǎn),涉及面廣：傳染病中75%由病毒引起 傳染性強(qiáng)、傳播迅速：如流感病毒 病死率高：如狂犬病病毒 后遺癥嚴(yán)重：如脊灰病毒 持續(xù)感染：如乙肝病毒 引起腫瘤：如愛(ài)滋病毒 致畸性：如風(fēng)疹病毒 特效藥少，對(duì)抗生素不敏感 預(yù)防是重點(diǎn),測(cè)量單位 ：納米（nm） 150nm 大型病毒（最大300 nm）,

6、二、病毒的大小與形態(tài),1.病毒的大小,2.病毒的個(gè)體形態(tài),甲型H1N1病毒,艾滋病病毒,禽流感病毒,SARS病毒,天花病毒,脊灰病毒,包涵體：某些感染病毒的宿主內(nèi)，出現(xiàn)光鏡可見(jiàn)的大小、形態(tài)和數(shù)量不等的小體。噬菌斑：把適量噬菌體倒在充滿(mǎn)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)瓊脂表面，培養(yǎng)一定時(shí)間后噬菌體裂解細(xì)菌后留下的空斑。空斑、病斑：動(dòng)物單層細(xì)胞培養(yǎng)病毒后留下的，類(lèi)似于噬菌斑?？莅撸翰《咀饔糜谥参锪粝碌木植繅乃啦糠?。,(2)病毒的群體形態(tài),病毒粒子(viri

7、on):成熟的（結(jié)構(gòu)完整）、具有侵染力的單個(gè)病毒，又稱(chēng)病毒顆粒。,,三、病毒的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成,1.病毒的結(jié)構(gòu),（1）病毒粒子的基本結(jié)構(gòu),(a)螺旋對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),(b)二十面體對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),（2）病毒粒子的對(duì)稱(chēng)體制,(c)復(fù)合對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),核酸(nucleic acid)蛋白質(zhì)(protein)質(zhì)脂和糖類(lèi)(lipid and saccharide),2.病毒的化學(xué)組成,簡(jiǎn)單病毒:只含核酸和蛋白質(zhì)復(fù)雜病毒:脂質(zhì)、碳水化合物、多糖（糖脂、糖蛋白）

8、、有機(jī)陽(yáng)離子化合物如胺、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子（鐵、鈣、鎂、銅、鋁離子等） (1)病毒核酸：每一種病毒只含單一類(lèi)型的核酸。病毒核酸儲(chǔ)存著病毒的遺傳信息， 控制著病毒的遺傳、變異和增殖，以及對(duì)寄主的感染性等。dsDNA，ssDNA，dsRNA ，ss RNA (2)病毒蛋白質(zhì)：占95%左右，主要作用：     ①構(gòu)成病毒粒子外殼，保護(hù)核酸；

9、    ②具有識(shí)別能力     ④構(gòu)成病毒組成中的酶。 (3)病毒其他物質(zhì)：如脂質(zhì)，碳水化合物，多糖，以及有機(jī)陽(yáng)離子化合物如胺，無(wú)機(jī)陽(yáng)離子等。,四、幾種類(lèi)型的病毒,定義：感染細(xì)菌和放線(xiàn)菌的病毒,(一）原核生物病毒--噬菌體（Bacteriophage）

10、,,,,,★T-系噬菌體——T-系噬菌體是研究的最廣泛而又深入的細(xì)菌噬菌體，按發(fā)現(xiàn)的先后順序進(jìn)行從T1---T7編號(hào)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)其中偶數(shù)者的形態(tài)都相同（蝌蚪形收縮性長(zhǎng)尾），故統(tǒng)稱(chēng)T偶數(shù)噬菌體。,1. 主要形態(tài),Bateriaphage pantomorphia（source from Richard ）,2. 噬菌體的生活周期,噬菌體的類(lèi)型,烈性噬菌體（virulent phage）——感染細(xì)胞后,能在寄主細(xì)胞內(nèi)增殖，產(chǎn)生大量子代噬菌體并

11、引起細(xì)菌裂解的噬菌體。,溫和噬菌體（temperate phrage）——噬菌體感染細(xì)胞后，將其核酸整合（插入）到宿主的核DNA上，并且可以隨宿主DNA的復(fù)制而進(jìn)行同步復(fù)制，在一般情況下，不引起寄主細(xì)胞裂解的噬菌體。但在外界條件刺激下可以產(chǎn)生裂解作用。,噬菌體的增殖：噬菌體在細(xì)胞內(nèi)由噬菌體基因組引導(dǎo)合成噬菌體核酸、蛋白質(zhì)及其它病毒結(jié)構(gòu)成分，在宿主細(xì)胞質(zhì)內(nèi)或核內(nèi)裝配成熟，釋放到細(xì)胞外的過(guò)程。,增 殖 周 期,1.吸附（adsorption

12、)：標(biāo)志病毒感染的開(kāi)始。2.侵入、脫殼（penetration，uncoating)：病毒進(jìn)入到細(xì)胞，標(biāo)志病毒進(jìn)入隱蔽期的開(kāi)始。3.生物合成（biosynthesis)：核酸的復(fù)制，蛋白質(zhì)的合成。4.組裝（assemble）：裝配成完整病毒顆粒。5.成熟釋放（mature and release)：病毒釋放至細(xì)胞外。,（1）吸附 （adsorption）：感染的第一步和關(guān)鍵,噬菌體的吸附器官+受體細(xì)胞的特殊位點(diǎn)吸附特異性過(guò)程

13、：尾絲散開(kāi)，刺突固著于特異性位點(diǎn),（2）侵入脫殼（penetration ，uncoating ）： 病毒穿過(guò)細(xì)胞膜侵入細(xì)胞，同時(shí)伴隨著脫殼。 噬菌體核酸直接注入細(xì)胞,（3）生物合成（biosynthesis）: 利用宿主細(xì)胞的代謝系統(tǒng)，依照病毒基因的指令合成大量子代病毒的核酸和蛋白質(zhì)。,（4）組裝（assemble）：噬菌體的核酸和蛋白質(zhì)按一定的順序裝配成噬菌體顆粒,（5）成熟釋放（mature and rele

14、ase)：子代噬菌體脫離寄主細(xì)胞而得以釋放,Animation of the Lytic Life Cycle of a Bacteriophage,,The lytic life cycle consists of the following steps Adsorption→Penetration→Replication→Maturation →Release,The Lytic Life Cycle of Lytic Bacter

15、iophages,3.噬菌體一步生長(zhǎng)曲線(xiàn),潛伏期：是指病毒侵入宿主細(xì)胞到病毒粒子釋放出胞外前的一段時(shí)間。 潛伏前期又稱(chēng)隱蔽期（eclipse phase），是指病毒的核酸侵入宿主細(xì)胞后至第一個(gè)病毒粒子裝配前的一段時(shí)間，此時(shí)宿主細(xì)胞內(nèi)不含有完整的、有侵染力的成熟病毒粒子。 潛伏后期，病毒粒子裝配成熟，胞內(nèi)具侵染性的成熟病毒粒子數(shù)目逐漸增，但沒(méi)有釋放出胞外。寄主細(xì)胞的裂解標(biāo)志著潛伏期的結(jié)束。 裂

16、解期：是指宿主細(xì)胞迅速裂解，溶液中病毒粒子急劇上升的一段時(shí)間。病毒沒(méi)有個(gè)體生長(zhǎng)，其宿主細(xì)胞裂解也是突發(fā)的。 平臺(tái)期：是指感染病毒的宿主細(xì)胞全部裂解，溶液中病毒效價(jià)達(dá)到最高點(diǎn)以后的時(shí)期。,噬菌體效價(jià)的測(cè)定效價(jià)（titre）：表示每毫升試樣中所含的具有侵染性的噬菌體粒子數(shù)， 又稱(chēng)噬菌斑形成單位數(shù)或感染中心數(shù)。 根據(jù)

17、測(cè)定，直徑2mm的噬菌斑，所含噬菌體粒子數(shù)達(dá)107～109個(gè)。方法：雙層平板法（two layer plating method）,雙層平板法優(yōu)點(diǎn):①加了底層培養(yǎng)基，可使原來(lái)底面不平的玻璃皿的缺陷得以彌補(bǔ)；②所形成全部噬菌體斑都接近處于同一平面上，因此不僅每一噬菌斑的大小接近、邊緣清晰，且不致發(fā)生上下噬菌斑的重疊現(xiàn)象；③因上層培養(yǎng)基中瓊脂較稀，故形成的噬菌斑較大，有利于計(jì)數(shù)。,雙層平板法 預(yù)先分別配制含2

18、%和1%瓊脂的底層培養(yǎng)基和上層培養(yǎng)基。先用前者在培養(yǎng)皿上澆一層平板，再在后者中加入較濃的對(duì)數(shù)期敏感菌和一定體積的待測(cè)噬菌體樣品，于試管中充分混勻后，立即倒在底層平板上鋪平待凝，然后保溫。一般經(jīng)十余小時(shí)后即可進(jìn)行噬菌斑計(jì)數(shù)。,4. 溶原性 溶原性（lysogeny）：溫和噬菌體與細(xì)菌共存的特性。 溶原性細(xì)胞或溶原菌（lysogen）：被溫和噬菌體侵染的細(xì)胞。 前病毒或前噬菌體（prophage）：整合到細(xì)菌細(xì)胞染色體上的病毒。,溶原

19、性細(xì)菌,The mode of λphage lysis and lysogenic pathway,λ噬菌體的裂解和溶原途徑,植物病毒大部分屬于ssRNA病毒，其基本形態(tài)有桿狀、絲狀和等軸對(duì)稱(chēng)的近球狀二十面體，一般沒(méi)有包膜。植物患病毒病后，主要出現(xiàn)三類(lèi)癥狀： 因葉綠體被破壞或不能合成新的葉綠素，而引起花葉、 黃化或紅化等癥狀； 植株發(fā)生矮化、叢枝或畸形等； 形成枯斑或壞死等癥狀。,（二）

20、植物病毒,（三）人和脊椎動(dòng)物病毒,在人類(lèi)、哺乳動(dòng)物、禽類(lèi)、兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)和魚(yú)類(lèi)等各種脊椎動(dòng)物中，廣泛存在著相應(yīng)的病毒。 常見(jiàn)的如流行性感冒、麻疹、腮腺炎、脊髓灰質(zhì)炎、肝炎、皰疹、流行性乙型腦炎、愛(ài)滋病以及狂犬病等。此外，據(jù)估計(jì)，在人類(lèi)的惡性腫瘤中，約有15％是由于病毒的感染而誘發(fā)的。家畜和其他哺乳動(dòng)物中的病毒病也極為普遍，如豬瘟、牛瘟、口蹄疫、馬傳染性病毒病和兔的乳頭狀瘤等。家禽中則有雞新城疫、雞瘟和雞的勞斯氏肉瘤等。,,(d)有

21、被膜病毒,病毒糖蛋白,出 芽,病毒被膜,宿主細(xì)胞膜,病毒核衣殼,艾滋病（獲得性免疫缺陷綜合癥） “超級(jí)癌癥”和“世紀(jì)殺手”,引起Acquired Immune Deficiency Syndrome，AIDS,HIV感染者和AIDS患者為傳染源,經(jīng)性接觸、血和血液制品、母嬰途徑傳播,機(jī)體不能徹底清除病毒，感染后終生帶毒,基因型,HIV-1,HIV-2,重組型,全球、我國(guó)主要流行株,主要流行于西非

22、地區(qū),黑猩猩：HIV-1自然宿主，動(dòng)物模型,HIV感染特點(diǎn)潛伏期長(zhǎng)，約3～5年，最長(zhǎng)可達(dá)20年免疫系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p傷（可直接殺傷CD4+T淋巴細(xì)胞）繼發(fā)各種機(jī)會(huì)感染 原蟲(chóng)（卡氏肺囊蟲(chóng)、弓形蟲(chóng)） 細(xì)菌（結(jié)構(gòu)桿菌、星形放線(xiàn)菌） 病毒（CMV、HSV、HBV、VZV、HHV-8等） 真菌（白色念珠菌、新型隱球菌等）伴有腫瘤形成：Kaposi肉瘤、Burkitt淋巴瘤）神經(jīng)系統(tǒng)異常：A

23、IDS癡呆綜合癥,紅絲帶是國(guó)際上用來(lái)表示對(duì)抗艾滋病的標(biāo)志,HIV感染臨床表現(xiàn),Figure 19.12a,,,急性期（原發(fā)感染后2-4周）,無(wú)癥狀潛伏期（6-8年）,AIDS期（HIV相關(guān)綜合癥：發(fā)燒、盜汗、倦怠、腹瀉、淋巴結(jié)腫大； 機(jī)會(huì)感染、惡性腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)異常）,,,,,消瘦綜合癥,1981年美國(guó)發(fā)現(xiàn)首例HIV感染者1982年美國(guó)疾病預(yù)防控制中心（CDC）命名艾滋病1984年HIV經(jīng)血制品傳入我國(guó)1985年—美籍阿根廷人在

24、西安發(fā)病，經(jīng)多方檢查確診為AIDS1986年在浙江省血友病病人中檢出HIV感染者4例1989年云南發(fā)現(xiàn)吸毒者感染HIV1994年發(fā)現(xiàn)供血者感染HIV2004年12月1日發(fā)布《中國(guó)艾滋病防治聯(lián)合評(píng)估報(bào)告》近年來(lái)艾滋病以平均每年30％至40％的速度快速增長(zhǎng)，31個(gè)省市均有分布。目前中國(guó)艾滋病病毒感染者約84萬(wàn)人，加上已經(jīng)染病死亡的24萬(wàn)人，總數(shù)應(yīng)該在100萬(wàn)人左右。至2010年，我國(guó)艾滋病病毒感染者將超過(guò)1000萬(wàn)人，全世界約1