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1、项目八 病毒和亚病毒,概述 病毒的形态结构和功能 病毒的繁殖 理化因素的影响 知识拓展,1892：俄国伊万诺夫斯基首次发现烟草花叶病毒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。,概 述,每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展,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，并因此获得诺贝尔奖。 1952：Hershey和Chase证实噬菌体的遗传物质仅仅是DNA,开创了病毒分子生物学。 197
2、1后：陆续发现了各种亚病毒类病毒、朊病毒和拟病毒。,形体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，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 在宿主的活细胞内营专性寄生 在离体条件下，以无生命的化学大分子状态存在，并可形成结晶 对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感,一、病毒的特点,病毒是一种比较原始的、有生命特征的、能自我复制和专性寄生细胞内的非细胞生物。,病毒的定义：,二、宿主范围（分布）,几乎所有的
3、生物都可以感染相应的病毒。根据宿主可以分三类： 动物病毒 植物病毒 细菌病毒（或称噬菌体）,三、病毒的分类与命名,病毒的分类原则,1963年 国际微生物命名委员会病毒分会根据安德鲁斯提出的分类建 议提出了新的8项分类原则： 核酸的类型、结构和分子量； 病毒粒子的形状和大小； 病毒粒子的结构； 病毒粒子对乙醚、氯仿等脂溶剂的敏感性； 血清学性质和抗原关系； 病毒在细胞培养上的繁殖特性； 对除脂溶剂以外的理化因子的敏感性； 流行病学的特征。,病毒的命名规则 国际病毒分类委员会（ICTV）,分类单元：目（order） 成套病毒目（Nidovirales） 科（family） 冠状病毒科（Corona
4、viridae） 属（genus） 冠状病毒属（Coronavirus） 种（species） SARS coronavirus,http:/ 生物谷病毒分类系统,病毒的分类系统,dsDNA病毒 ssDNA病毒 dsRNA病毒 +ssRNA病毒 -ssRNA病毒 逆转录病毒 亚病毒因子,2001年第7次报告：3目，66科（包括2个类病毒科）、9亚科和244属4000多种,第二节 病毒的形态和结构,病毒的大小 病毒的形态 病毒的构造 病毒的化学组成,一、病毒的大小,绝大多数病毒能通过细菌滤器 须用电镜才能观察到其具体形态和大小,测定大小的单位是纳米（109)，多数病毒的直径在100nm以下（10
5、200nm）,绝大多数病毒能通过细菌滤器 须用电镜才能观察到其具体形态和大小,葡萄球菌 (1000nm）,牛痘病毒 300250nm,A,B,C,D,E,F,G,立克次体 450nm,衣原体 390nm,A、大肠杆菌噬菌体 ( 65 95nm ),B、腺病毒 (70nm ),C、脊髓灰质炎病毒 (30nm ),D、乙脑病毒 ( 40nm ),E、蛋白分子 (10nm ),F、流感病毒 ( 100nm ),G、烟草花叶病毒,二、病毒的形态,球形颗粒 杆状颗粒 复杂形状颗粒,电镜,人、动物和真菌病毒多呈球状（腺病毒），少数为枪弹状或砖状 植物病毒和昆虫病毒多线状和杆状（TMV)，少数为球状,细菌病
6、毒称噬菌体，部分为蝌蚪状（T偶数噬菌体），部分为线状或球状,三、病毒粒子的结构,病毒粒（病毒体，virion）：成熟的具有侵袭力的病毒颗粒,病毒粒子的模式构造,核心：核酸 基因组genome 决定病毒遗传、变异 和复制 壳粒capsomere 衣壳capsid 保护、介导、抗原性 包膜envelope，包膜子粒peplomere（刺突spike） 保 护、介导、抗原性,病毒的对称体制,螺旋对称-烟草花叶病毒(TMV) 二十面体对称-腺病毒 复合对称-T偶数噬菌体,病毒粒的对称性,三类典型形态的病毒见下图,螺旋对称病毒 衣壳粒和核酸呈螺旋对称形排列, 典型代表：烟草花叶病毒粒子。,衣壳粒,病毒R
7、NA,二十面体病毒 典型代表：腺病毒,具有20个面，30条边和12个顶角。核衣壳由不同数量的衣壳粒按一定方式排列成对称体。腺病毒粒子共由252个球形的衣壳粒排列成一个具有廿面的对称体，线状dsDNA。,复合对称病毒它们的结构都具有比较复杂的对称类型。它具有20面体对称的头部又具螺旋对称的尾部。典型代表：痘病毒、弹状病毒以及些噬菌体,四、化学组成,核酸：一种病毒只含一种核酸 ;核酸有单链和双链之分;不同病毒的核酸含量差别较大。 蛋白质：是病毒的主要组成成分。其功能是构成病毒粒子外壳，决定病毒感染的特异性、亲合力及病毒的抗原性，此外也是病毒酶的成分。 其他：较复杂的病毒还含有脂类和多糖,1.病毒的
8、核酸,一种病毒只含有一种核酸（DNA或RNA）。 植物病毒绝大多数含DNA;少数含RNA； 动物病毒一部分含DNA，一部分含RNA； 细菌病毒普遍含DNA，含RNA的极少。 病毒的核酸类型极为多样化： 病毒的DNA与RNA均有单链和双链：,dsDNA ssDNA ssRNA dsRNA,线状 环状,+ssDNA -ssDNA +ssRNA -ssRNA,注：将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定位正链，将碱基序列与mRNA互补的核酸单链定位负链,2.病毒的蛋白质,病毒蛋白质,结构蛋白(structural protein),非结构蛋白(non-structural protein),构成一个完整
9、的、形态成熟的病毒颗粒所必需的蛋白质。包括壳体蛋白、包膜蛋白和存在于病毒体中的酶等。,由病毒基因组所编码的,但并不结合于病毒颗粒中的蛋白质,如复制酶和装配酶等。,3.其他成分,一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白质两种成分外，还含有脂类、多糖等其他成分。 病毒中的脂类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。,第三节 病毒的复制,病毒在活细胞内，以其基因为模板，在酶的作用下，分别合成病毒基因及蛋白质，再组装成完整的病毒颗粒，这种方式称为复制（replication)。 从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制和病
10、毒蛋白合成，至释放出子代病毒的全过程，称为一个复制周期。 病毒的复制周期主要包括吸附和穿入、脱壳、生物合成、组装和释放四个连续步骤。,复制周期,（一）吸附(adsorption) 分两个阶段： 静电吸附：病毒体与细胞接触，进行静电结合。非特异性、可逆。 真正的吸附：病毒体表面位点（蛋白质结构）与宿主细胞膜上相应的受体结合。是决定病毒感染的真正开始。,裸露病毒的吸附,囊膜病毒的吸附,（二）侵入(penetration) 病毒体吸附在宿主细胞膜上后，可通过数种穿入方式进入细胞：,1.无囊膜的病毒 一般经过细胞膜吞入，称为病毒胞饮,如腺病毒、小RNA病毒等,病毒胞饮,2. 有囊膜的病毒 囊膜与宿主细
11、胞膜融合，病毒的核衣壳直接 进入细胞浆内 病毒胞饮: 细胞膜吞入,(1) 膜融合后进入,(2) 病毒胞饮,（三）生物合成(biosynthesis),病毒基因组一旦从衣壳中释放后，就利用宿主细胞提供的低分子物质合成大量的病毒核酸和结构蛋白。 早期，病毒复制合成所必需的复制酶和一些抑制蛋白 生物合成阶段，病毒处于隐蔽期 根据病毒基因组如何转录成mRNA、如何指令合成蛋白质，病毒的生物合成过程可基本归为6大类：双股DNA病毒、单股DNA病毒、单正股RNA病毒、单负股RNA病毒、逆转录病毒和双股RNA病毒。,（四） 装配,病毒核酸与衣壳装配在一起，形成病毒子。绝大多数DNA病毒均在细胞核内组装，RN
12、A病毒和痘病毒在细胞浆内组装。,绝大多数无囊膜病毒释放，一次同步，破坏宿主细胞膜，细胞迅速死亡。 绝大多数有囊膜病毒以出芽方式释出时包上细胞核膜或细胞膜而成为成熟病毒。逐个释出，非一次同步，细胞死亡缓慢。,（五）裂解释放,举例： 烈性噬菌体与温和噬菌体,烈性噬菌体:是指噬菌体感染宿主细胞后,能在宿主细胞内增殖,产生大量子代噬菌体并引起细菌的裂解. 温和噬菌体:是指噬菌体感染宿主细胞后,不立即引起细菌的裂解。,烈性噬菌体增殖图示, 吸附(adsorption),噬菌体对宿主细胞的吸附具高度的特异性。,吸附的机理：尾丝尖端与受体发生共价结合。,影响吸附的因素：噬菌体数量；阳离子浓度；温度；辅助因子
13、（色AA、生物素）等。, 侵入(penetration),头部的核酸通过 中空的尾髓压入 细胞内，而蛋白质 外壳则留在细胞外。 尾鞘的收缩性可 明显提高噬菌体 核酸注入的速率。, 增殖 (replication),包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。 增殖是通过噬菌体基因表达实现的。 核酸的复制与病毒蛋白质的合成是分开进行的。,装配： 主要步骤有： DNA分子的缩合通过衣壳包裹DNA而形成头部尾丝及尾部的其它部件独立装配完成头部与尾部相结合最后装上尾丝，至此，一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成。,被感染细胞裂解，成熟的子代噬菌体转移到外界。开始新的生活史。, 裂解（释放）,烈性噬菌体生活
14、周期,温和噬菌体-溶源性,温和噬菌体生活周期,前（原）噬菌体:整合在宿主染色体上的噬菌体的核酸。 溶源性细菌：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。,可恢复成非溶源性细菌（复愈），或变成烈性噬菌体,每一噬菌体除了能使宿主细菌裂解死亡外，还有一些噬菌体感染细菌后，并不使细胞死亡，称为溶原性噬菌体，这些噬菌体感染细菌后，将其自身的基因组整合进宿主细胞的基因组，此时，这种宿主细菌称为溶原性细菌。溶原性细菌内存在的整套噬菌体DNA基因组称为原噬菌体(prophage)，溶原性细菌不会产生许多子噬菌体颗粒，也不会裂解；但当条件改变使溶原周期终止时，宿主细胞就会因原噬菌体的增
15、殖而裂解死亡，释放出许多子代噬菌体颗粒。,温和噬菌体生活史 总结,噬菌体的危害和应用,噬菌体的危害： 主要是引起发酵中的噬菌体污染 例：丙酮、丁醇发酵中的噬菌体污染 抗生素发酵中的噬菌体污染 食品工业上的噬菌体污染 防治： 控制活菌排放 选育抗性生产菌株 生产中轮换使用菌种 药物防治例如用金霉素、四环素等。,噬菌体的应用： 1.作为分子生物学研究的工具。 2.用于鉴定未知菌。 3.用于临床治疗传染病 。 4.检验植物病原菌。 5.测定辐射剂量。,第四节 理化因素对病毒的影响,引起蛋白质、核酸等大分子变性的因素 物理因素：温度、pH、辐射 化学因素：脂溶剂、氧化（消毒）剂、其他,1、温度,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55-601030min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）。,2、PH,大多数病毒在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。,3 、氧化剂,多数病毒对氧化剂敏感，常用H2O2、K2MO4、漂白
