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1、考试安排 考试题型1 名词解释2 填空题3 判断正误4 选择题5 简答题6 论述题 考试时间 2012 12 214 00 15 30考试地点 三教A101 A102教室 病毒与人类健康 串讲 2012年11月22日 农业微生物学国家重点实验室 1 1898伊万诺夫斯基和贝杰林克通过他们创造性工作发现了烟草花叶病毒 从而开创了病毒学独立发展的历程 2 狂犬病 最早记载的动物病毒病3 1884年法国巴斯德Pasteur首次研制狂犬病疫苗4 病毒学发展经历了4个阶段 经验阶段 病毒的发现 机体水平研究阶段 细胞水平研究阶段 分子水平研究阶段 一 病毒的发现与研究历史 二 病毒的分类与命名 一 动物
2、病毒的命名现状1 种的命名1 大多用其所引起疾病的名称 后加 病毒 两字脊髓灰质炎病毒 猪瘟病毒 流感病毒2 在病名前加上最初发现该病毒的地名日本乙型脑炎病毒 东方型马脑炎病毒3 直接用地名称呼病毒新城疫病毒 Newcastlediseasevirus 4 用人名称呼马立克氏病病毒 Marek sdiseasevirus 二 病毒的命名 二 国际上通用的人的流感病毒命名方法型 分离地点 分离序号 分离时间 年代 血凝素和神经氨酸酶序号 e gA Hongkong 1 68 H3N2 A 京科 1 56 H1N1 H hemagglutinin血凝素N neuraminidase神经氨酸酶 三
3、病毒的分类依据 1 病毒的形态学特征2 理化学特性3 核酸的类型 结构及相对分子量4 蛋白质肥大 肥胖星型胶质细胞5 脂质 糖类含量和特性6 在细胞培养中的生长特性7 抗原性8 生物学特性 病毒 virus 的定义病毒是由蛋白质和核酸组成的最小的生命形态 寄生于动物 植物或细菌的细胞中 只能在宿主细胞内才能复制的微生物 四 病毒的结构 1 基本结构病毒的基本结构是核衣壳 由病毒核心和衣壳两部分组成 A 病毒核心病毒核心主要由病毒的基因组核酸构成 部分病毒核心除了核酸外还可能有少量蛋白质和核酸结合在一起 如病毒核酸聚合酶 转录酶 B 衣壳病毒的衣壳是指包裹或镶嵌在病毒核酸外面的蛋白质结构 又叫蛋
4、白衣壳 辅助结构 A 囊膜 囊膜是包裹在病毒核衣壳外面的脂蛋白膜 其主要成分为脂类 蛋白质和多糖 囊膜具有维持病毒完整 感染性的功能 和病毒入侵细胞密切相关 通常是病毒的中和抗原 B 刺突 刺突是有些囊膜病毒其囊膜表面结构规则 呈辐射状排列有序的钉状突起物 在病毒与宿主的吸附过程中与宿主细胞表面的受体结合 介导病毒入侵细胞的过程 1 病毒极其微小2 病毒结构简单3 病毒只有一种遗传物质4 病毒不能独立生长繁殖5 病毒以复制方式增殖6 纯化的病毒可以被结晶7 病毒对抗生素具有抵抗作用 病毒的基本特征 核心 core 由病毒核酸及其结合蛋白组成 并被壳体包围着的病毒体的中心部分 核衣壳 nucle
5、ocapsid 病毒核心与衣壳的总称 囊膜 envelope 覆盖在病毒核衣壳外的脂蛋白膜 其组成成分主要来自宿主细胞 是病毒的核衣壳在感染细胞内穿越核膜或在感染细胞表面 出芽 时由细胞膜获得 纤突 spike 或突起 peplomer 病毒囊膜表面的糖蛋白突起 五 病毒体的结构组成 病毒的三种壳体结构1 二十面体对称 icosahedralsymmetry 2 螺旋对称 helicalsymmetry 3 复合对称壳体 complexsymmetry 基本化学组成 核酸 蛋白质其它组成成分 脂类 碳水化合物 聚胺类化合物等 1 病毒的核酸同一种病毒碱基组成是恒定的 同科 属 的病毒核酸 含量
6、相近 不同科属者有所不同 核酸的 含量是病毒鉴定的一个指标 病毒的核酸含量 核酸的分子量占病毒颗粒重量的百分比 病毒核酸的类型 DNA RNA 六 病毒体的化学组成 2 病毒蛋白质的功能构成病毒衣壳和囊膜的重要成分保护病毒核酸参与病毒的吸附与侵入过程 决定病毒对宿主和组织的嗜性构成病毒的表面抗原构成病毒的血凝素构成病毒的酶类 七 理化因子对病毒的作用 物理因子和化学因子保护作用 有益于病毒的生存诱变作用 造成病毒某些生物学特性的改变灭活作用 使病毒活性丧失 1 温度 喜冷怕热 作用机制 使病毒蛋白质 特别是病毒的表面蛋白质变性 核酸对热的抵抗力较强 影响因素 蛋白质 钙 镁 蛋白酶 核酸酶温度
7、的剧烈变化 尤其是反复冻融常可使许多病毒很快灭活 1 物理因子 2 电离辐射机制 电离辐射中的X射线和 射线作用于其它物质后产生次级电子 次级电子再通过直接和间接作用 作用于病毒核酸 DNA或RNA 而使病毒失活 单链病毒对电离辐射的灭活作用比双链病毒敏感约10倍 3 紫外线 主要作用于核酸 机制 使嘧啶碱基之间形成二聚体DNA TT CT CCRNA UU核酸链断裂分子内或分子间交联核酸和蛋白质之间的交联核酸不能复制和转录 从而导致病毒的灭活 但病毒蛋白质的免疫原性仍保持 4 超声波 20kHz的声波 主要以强烈振荡作用对病毒 其它微生物以及细胞呈现杀灭或破坏作用 病毒学中的应用 破碎细胞
8、释放病毒粒子 2 化学因子 化学灭活剂化学保护剂 1 化学灭活剂酶类蛋白变性剂氧化剂酸 碱其它化学试剂 福尔马林和亚硝酸等 酶类核酸酶破坏核酸磷脂酶破坏囊膜磷脂蛋白酶 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶 胃蛋白酶 木瓜蛋白酶等pH大多数病毒pH6 8稳定pH9 0迅速灭活 脂溶剂乙醚 氯仿 丙酮 灭活有囊膜病毒氟里昂 正丁烷 抽提脂质和蛋白质 常用于病毒提纯 机制 与腺嘌呤 鸟嘌呤和胞嘧啶或蛋白质的胺基作用 病毒的核酸和蛋白质都有破坏作用 但首先是作用于病毒的核酸用于灭活病毒生产疫苗的甲醛浓度 0 05 0 2 甲醛和戊二醛 戊二醛对病毒的作用与甲醛相似 但灭活作用更强 常用于实验室污染器材消毒 机制 烷
9、化剂上的活性烷基使蛋白质分子上游离的 COOH NH2 SH OH和核酸分子中的N发生烷基化作用 使病毒的蛋白质和核酸结构改变 功能丧失 从而被灭活 种类 环氧乙烷 环氧丙烷 溴化甲烷 丙内酯 乙酰乙烯亚胺等病毒学中的应用 气体消毒剂灭活病毒 制备疫苗 烷化剂 石炭酸阳离子去污剂 SDS 去氧胆酸钠非离子去污剂 吐温 20 吐温 80 NP 40 蛋白质变性剂 石炭酸剥离病毒粒子的蛋白质衣壳吐温和去氧胆酸钠破坏病毒的囊膜 但可保存病毒粒子原来的蛋白结构和抗原性 SDS剥离病毒粒子的蛋白质衣壳使蛋白质降解为多肽溶解病毒囊膜NP 40裂解病毒蛋白质 能够减轻病毒保存过程中其他理化学因子对病毒的损伤
10、 从而保持病毒的感染性 抗原性等生物活性的物质 甘油 在50 的甘油盐水 病毒可存活达几十天 几个月至几年 牛瘟病毒例外 二甲基亚砜DMSO 减少冷冻过程中微小冰晶的形成 2 保护剂 八 病毒的保存 病毒的短期保存 直接置 30 冰箱中保存或悬浮于50 甘油盐水中 再置 30 冰箱中保存 快速低温冻存于病毒悬液内加入灭活的动物血清或其他蛋白质保护剂 最好再加一些DMSO 5 10 并迅速置 70 或 196 含病毒的组织材料可以直接低温冰冻保存 如先侵入50 甘油生理盐水中 再行低温保存效果更好 病毒的长期保存 九 病毒的培养和增殖 1 常规分离与鉴定三大培养方法 动物接种 鸡胚接种 组织培养
11、2 细胞的种类传代细胞 异倍体细胞 由于遗传突变或者在理化学物质和致瘤病毒的作用下 组织培养细胞中出现的恶性病变细胞 癌变细胞 这种病变细胞具有很高的增殖势能 而且几乎可以无限地传代 病毒感染的三个基本条件 1 影响病毒感染的病毒因素有以下几个 1 病毒感染力的强弱 2 病毒的量 要形成病毒感染必须具有一定的数量具有感染能力的病毒 2 感染途径 3 宿主 1 宿主细胞表面是否存在病毒受体 病毒复制增殖首先需要和敏感的宿主细胞结合 才能完成进入细胞 脱壳 转录 翻译 装配和成熟释放等复制过程 2 宿主的免疫状态 如果宿主已经作了疫苗接种 或者曾经感染过该病毒 体内已经具有针对该病毒的高滴度的中和
12、抗体 那么病毒进入宿主以后 宿主的免疫系统将发挥作用 抑制病毒的复制 直至将会清除入侵的病毒 病毒感染也不可能发生 3 其它因素 宿主年龄 宿主营养状态 环境因素和社会因素也对病毒感染造成影响 病毒的增殖 病毒复制周期 以病毒基因为模板 籍DNA多聚酶或RNA多聚酶等 使细胞转为复制病毒的基因组 转录 翻译出相应的病毒蛋白 最终释放出子代病毒 病毒复制四个步骤 吸附和侵入 adsorptionandpenetration 脱壳 uncoating 生物合成 biosynthesis 组装成熟与释放 assemblyandrelease 干扰素 interferon IF 由具有正常生物功能的细
13、胞在适宜诱生剂作用下产生的一组具有多种生物学功能 抗病毒 抗肿瘤 免疫调节 维持细胞自身稳定 蛋白质 特点 干扰素不是细胞持续合成 而是细胞对强烈刺激如病毒感染的应答时一阶段分泌物 干扰素具有宿主特异性 例如鼠干扰素对人无效 反之亦然 干扰素抗病毒作用的特点 干扰素不能杀灭病毒 其抗病毒作用不是直接的 而是一种间接的作用 干扰素具有广谱的抗病毒活性 干扰素的抗病毒活性有相对的种属特异性 不同病毒对干扰素作用的敏感性不同 机制 A 与细胞表面作用 激活编码抗病毒蛋白质的细胞基因 表达产生能抑制病毒复制的抗病毒蛋白 使细胞建立起抗病毒状态 B 减轻由于病毒复制所引起的细胞损伤 从而使机体或细胞受到
14、保护 十 病毒性传染病疫苗 一 概述1 疫苗 是指注射于人体中 可以刺激机体产生针对某种传染病病原体特异的体液免疫活细胞免疫的物质 如完整的病毒 从完整病毒裂解的抗原 基因表达的病毒抗原 病毒基因等 2 疫苗的价值人类在1980年5月宣布消灭了天花 在1985年提出了下一个准备消灭消灭脊髓灰质炎的奋斗目标 疫苗广泛地使用使一些病毒性疾病 如麻疹 流行性乙型脑炎等病毒性疾病的发病率明显下降 3 现有疫苗 天花 麻疹 风疹 水痘 流行性腮腺炎 流行性感冒 腺病毒感染 乙型病毒性肝炎 甲型病毒性肝炎 脊髓灰质炎 轮状病毒感染 狂犬病 流行性乙型脑炎 森林脑炎 黄热病 流行性出血热等 二 理想疫苗的标
15、准 1 有效性疫苗能够刺激机体产生保护性体液免疫 局部分泌性IgA抗体和细胞免疫 2 方便性疫苗使用方便 便于推广应用 3 安全性 1 疫苗必须是无毒或弱毒的 对接种对象不会产生严重疾病 2 安全没有副作用 3 减毒或弱毒活疫苗应该没有返祖性突变和逆转成有毒株 4 疫苗病毒不会从免疫人群扩散到周围人群 5 不产生潜伏性感染 6 没有潜在的致癌危险 7 没有其它病原体污染 三 疫苗的种类 1 灭活疫苗是指利用完整的病毒 将其用物理或化学的方法全部杀死制成的疫苗 又称为死疫苗 2 减毒或弱毒活疫苗是指利用从自然界分离获得的 或实验室人工培育的丧失或降低对人体致病力而保留其繁殖能力和免疫原性的低毒或
16、无毒的活病毒制成的疫苗 3 组分疫苗又称为亚单位疫苗 是指利用从病毒抗原中分离提取一种或几种有免疫学特性的生物学活性物质制成的疫苗 4 基因工程疫苗是指利用现代分子生物学技术 将病毒的有保护性作用的抗原在体外大量基因表达 以这种基因表达产物制成的疫苗 5 核酸疫苗又称为DNA疫苗 基因疫苗 是指将病毒编码某些蛋白质抗原的基因 插入真核细胞表达载体中构建成能在真核细胞内表达目的基因的真核细胞表达重组载体 质粒载体或病毒载体 纯化该质粒DNA即DNA疫苗或基因疫苗 四 灭活疫苗和减毒活疫苗的比较 1 灭活疫苗的优缺点 1 灭活疫苗的优点 灭活疫苗采其用物理或化学的方法全部杀死的病毒制成 具有安全性高的优点 不会接种对象发生感染 不会从免疫人群扩散到周围人群 也不存在减毒或弱毒活疫苗潜在的返祖性突变和逆转成有毒株的可能性 即使有其它病原体污染 一般也被灭活 2 灭活疫苗的缺点 A 研制疫苗选择的病毒株 往往采用的是强毒株 如果灭活不彻底 危害巨大 B 灭活疫苗产生的免疫往往时间较短暂 因此必须加强免疫 C 灭活疫苗有成为以后野毒株造成超敏反应的温床的潜在可能性 D 灭活疫苗诱导获得的免疫有限
