一章病毒virus教学讲义

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1、1,第一章 病毒（virus）,2,病毒是一种非细胞型的微生物。19世纪末，人类已经分离出许多传染病的病源菌，但是对某些疾病如口蹄疫、烟草花叶病却一直无法获得它的病原菌。 1892：俄国 伊万诺夫斯基 首次发现烟草花叶病的感染因子能通过细菌过滤器。 1898：荷兰 贝哲林克 证实该致病因子可以被乙醇从悬液中沉淀下来而不失去其感染性，但用培养细菌的方法培养不出来；给这样的病原体起名叫virus。,3,1935：美国 斯坛莱 从烟草花叶病病叶中提取出了病毒结晶，又证实了结晶中含核酸和蛋白质两种成分，而只有核酸具感染和复制能力，并因此而获诺贝尔奖。 1952：Hershey和Chase证实噬菌体的遗

2、传物质仅仅是DNA，开创了病毒分子生物学。 1971后：陆续发现了各种亚病毒类病毒、朊病毒、和拟病毒。,4,第一节 病毒的一般特征及分类,一、定义和特点：是一类比较原始的、有生命特征的、能够自我复制和严格活细胞内寄生的非细胞生物类群。,非细胞型+专性寄生+微生物病毒,5,形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察，一般都可通过细菌滤器； 没有细胞构造：无细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核以及各种细胞器，在宿主体外无生命特征，故也称分子生物； 其主要成分仅是核酸和蛋白质两种； 每一种病毒只含有一种核酸，不是DNA就是RNA； 既无产能酶系也无蛋白质合成系统； 在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白

3、装配的形式进行增殖，不存在个体生长和二均等分裂等细胞繁殖方式；,7,第二节 病毒的形态和结构,一、病毒的大小和形态,形状 球形、卵圆形、砖形、多面体形、杆形、,单位：纳米（nm）， 大小：差别很大， 电镜观察 ： 大的200 nm 小的10nm,8,弹状病毒 ，如狂犬病,胞疹病毒,腺病毒，上呼吸道感染,副粘病毒，腮腺炎,9,10,昆虫多面体病毒,11,噬菌体-细菌病毒,12,二、病毒的化学组成、结构,蛋白质衣鞘,核酸,棘,（某些病毒有）囊膜,经典病毒 （包膜+）蛋白质衣壳+核酸+极少量(或没有)酶蛋白,13,逆转录酶蛋白,其主要成分仅是核酸和蛋白质两种，某些病毒含有类脂和多糖。,14,1、蛋白

4、质衣壳,病毒蛋白质衣壳的衣壳粒排列具有高度对称性。螺旋对称与二十面体对称是病毒两种基本的对称类型。此外，兼有螺旋对称和二十面体对称的称为复合对称。螺旋对称、二十面体对称与复合对称分别相当于杆状、球形和蝌蚪状这3种形态的病毒。,15,病毒蛋白质作用：构成病毒结构、增殖过程、病毒的侵染 （1）结构功能 衣壳蛋白包在病毒核酸外面构成病毒的基本结构核衣壳保护着病毒核酸免遭破坏; （2）吸附 牢固附着在宿主细胞表面的受体上； （3）破坏宿主细胞膜与细胞壁 如噬菌体的溶菌酶与流感病毒的神经氨酸酶；,16,2病毒核酸：一种病毒只含一种核酸（DNA或RNA）。 植物病毒：绝大多数含RNA，少数含DNA。 动物

5、病毒：一部分含DNA，一部分含RNA。 细菌病毒：则普遍含DNA，含RNA的为数极少。 真菌病毒：绝大多数含RNA，是否有含DNA的真菌病毒还不清楚。,3其他成分,一些比较复杂的病毒（如包膜病毒）除了含有核酸与蛋白质两种主要成分外，还有脂质和糖类等其他成分。病毒中的脂质主要以脂质双分子层的形式存在于病毒的包膜中。病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在于包膜的表面，决定着病毒的抗原性。,烟草花叶病毒,17,一、病毒的繁殖：以大肠杆菌T偶数噬菌体为例：,烈性噬菌体的繁殖过程一般分为四个阶段：即吸附、侵入、复制、装配和释放。,第三节 病毒的繁殖,18,吸附：噬菌体和宿主细胞上的特异性吸附部位进行特异性

6、结合，噬菌体以尾丝牢固吸附在受体上后，靠刺突“钉”在细胞表面上。 侵入：核酸注入细胞的过程。噬菌体尾部所含酶类物质可使细胞壁产生一些小孔，然后尾鞘收缩，尾髓刺入细胞壁，并将核酸注入细胞内，蛋白质外壳留在细胞外。 复制 ：包括核酸的复制和蛋白质合成。噬菌体核酸进入宿主细胞后，会控制宿主细胞的合成系统，然后以噬菌体核酸中的指令合成噬菌体所需的核酸和蛋白质。,19,装配,20,释放：,.swf,21,噬菌斑p21: 概念：将敏感细菌培养在营养琼脂中，在平板表面形成布满宿主细胞的菌苔,接种噬菌体后可以形成肉眼能看到的一个个透明的不长菌的小圆斑，称为噬菌斑。(每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的。),

7、噬菌斑,通常情况下，一个噬菌体通过上述五个过程能合成101000个噬菌体。细胞烈解可导致肉眼可以看到的培养物的溶解，使固体培养基产生噬菌斑或使液体培养基由浑浊变清。,22,二、温和噬菌体与溶源性细菌,温和噬菌体：噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核DNA上，并且可以随宿主DNA的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。 原噬菌体（或前噬菌体）： 即整合在宿主DNA上的噬菌体的核酸。 溶原性细菌：指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长繁殖,而不被裂解。,病毒主要是通过食物、接触、空气传播的，但也可以通过饮用水传播。,23,第四节 病毒的培养,病毒的培

8、养基： 病毒是专性寄生在活的敏感宿主细胞内才能繁殖的微生物。因此，病毒的培养基要求苛刻，专一性强，敏感细胞要具备如下条件： 1. 必须是活的敏感动物或是敏感动物组织细胞； 2. 能提供病毒附着的受体； 3. 敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内切酶，病毒进入细胞就可繁殖。,不同种类的病毒其培养基是不同的。,24,大多数敏感动物细胞感染病毒，培养能引起其显微表现的改变，即产生致细胞病变效应：例如细胞聚集成团、肿大、圆缩、脱落，细胞融合形成多核细胞，细胞内出现包涵体，乃至细胞裂解等。,在动物细胞培养物上的与噬菌斑类似的斑，称为空斑。,25,枯斑,26,第五节 病毒的抵抗力与分类,一、病毒对理

9、化因素的抵抗力 用理化因素使病毒丧失感染性的过程称灭活,27,1、对物理因素的抵抗力温度、辐射和干燥,病毒耐寒不耐热。大多数病毒可在4以下良好生存，尤其在干冰温度（70）和液氮（196）下更能长期保持其感染性。而大多数病毒于55-60 1030min灭活，100迅速灭活。有的在室温下只能存活数小时（流感、麻疹病毒），有的在自然界中可存活数日或数月（肠道病毒群、肝炎病毒）。但猪瘟Vi可耐受502h，701h，1000.51h。,（1）温度：,28,2）光及其他辐射 紫外辐射：日光中的紫外辐射或人工制造的紫外辐射具有灭活病毒的作用。灭活的部位是病毒的核酸，作用于相邻的胸腺嘧啶（T），形成二聚体引起

10、DNA结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成菌的变异或死亡紫外线消毒 可见光：在氧气和染料存在的条件下大多数动物肠道病毒对可见光敏感而被杀死，这叫光灭活作用；染料附着在核酸上，可催化光氧化作用，引起病毒灭活。 离子辐射：X射线、射线也可以灭活病毒。,29,3）干燥 干燥是控制环境中病毒的重要因素。 如在相对湿度（RH）7%时病毒能存活几周；在土壤中水分含量低于10%时，病毒会迅速灭活。,30,2、 对化学因素的抵抗力 病毒的灭活有体内灭活和体外灭活。 1）体内灭活的化学物质有抗体和干扰素。 2）体外灭活的化学物质有酚、甲醛、醚类、氯仿、氯、溴、碘、臭氧、乙醇、强酸、强碱等,a、pH：,大多数病

11、毒在pH68的范围内保持稳定。在pH9.0的环境中迅速灭活。 病毒种类不同对pH的稳定性亦不同。例如呼肠孤病毒能抗pH3.0；口蹄疫病毒在pH6.06.5及8.09.0迅速灭活，猪水泡病毒在pH2.2，24h仍具有感染性。,31,b、氧化剂：,多数病毒对氧化剂敏感，常用H2O2、K2MO4、漂白粉、碘化物等灭活病毒。酚可用于几种病毒的消毒，但不宜于脊髓灰质炎病毒。,32,亚病毒,类病毒(Viroid),拟病毒(Virusoid),朊病毒(Prion),凡是在核酸和蛋白质两种成分中，只含有其中之一的分子病原体，称为亚病毒。包括：,33,类病毒（Viroid）是一类只含有RNA一种成分、专性寄生在

12、活细胞内的分子病原体。目前只在植物体中发现。其核酸为裸露的环状RNA。通常由246375个核苷酸组成，相对分子量较小。 类病毒是1970年在马铃薯纺锤形块茎病（PETD）中发现，在许多植物病害中找到，并造成减产。,Virus and Viroid Diseases of Potato,34,拟病毒（Virusoid）又称类类病毒、壳内类病毒或病毒卫星，是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，一般仅由裸露的RNA（300400个核苷酸）或DNA组成，被拟病毒“寄生”的真病毒又称辅助病毒，拟病毒的复制必须依靠辅助病毒的协助。 拟病毒首次在1981年发现，是绒毛烟的班驳病毒VTMoV

13、。,35,3、朊病毒（Prion）1982年由美国学者S.B.Prusiner在研究羊瘙痒病时发现，由于意义重大，于1997年获得诺贝尔奖。至今已经发现与哺乳动物脑部相关的10余种疾病都是由朊病毒引起。 由于朊病毒与任何病毒有完全不同的成分和致病机制，故它的发现是20世纪生命科学包括生物化学、病原学、病理学和医学领域的一个重大事件。它是一类不含核酸的传染性蛋白分子，因能引起宿主体内现成的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。,36,疯牛病(海绵状脑病),克病潜伏期可达数十年，克病最初病例养殖场主。克病可通过血液传染,37,病毒的可利用价值,第一，在病毒发现之前，早在十八世纪人们

14、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”。,38,第二，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。,第三，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,39,第五，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%。,第六，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。,第七，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,