上篇第一章 非细胞结构的超微生物___病毒序●病毒发现 1892年,俄罗斯学者 伊万诺夫斯基 首次发现了烟草花叶病的感病因子可通过细菌滤器 1935年,美国生物化学家 斯坦莱 从烟草花叶病叶中提取出了病毒结晶●定义: Luria(1968):一种生物实体,其基因组是能利用细胞的合成系统 在活细胞内复制,并合成能将病毒基因组转移到其他细胞中去的特殊颗粒的核酸分子(DNA或RNA). Frields(1990):病毒是具有独立与其宿主的进化史的绝对细胞内寄生物,它的DNA或RNA基因组被其编码的蛋白质壳体化. 由于病毒特殊的结构和形态及其生活习性,按照六界学说,把病毒列为单独的一个界,即病毒界病毒个体极小(<0.2µ),只有在电子显微镜下才能看见病毒的庐山真面目,而且病毒不具有细胞结构一、 病毒的一般特征及其分类 1.特点特点: ①体积小,结构简单. ② 细胞内寄生. ③ 特殊的生长及繁殖方式. ④ 具有感染性. 病毒的基本特征病毒的基本特征(1)超显微的(2)没有细胞结构的(3)只含有DNA或RNA一类核酸的(4)不具备与能量代谢有关的酶系统的(5)在特定活细胞内寄生的(6)由寄主提供原料、能量和生物合成场所进行增殖(7)在活细胞外只具有一般化学大分子特征而无生命特征2.分类 ⑴根据专性宿主分类: ①动物病毒 ②植物病毒 ③噬菌体(微生物病毒) ⑵ 按核酸分类: ①DNA病毒 ②RNA病毒二. 病毒的形态和结构 1. 病毒的形态和大小: 病毒的形状多样,依种类不同而不同 球状,卵圆形,砖形,……(动物病毒) 杆状,丝状,…… (植物病毒) 蝌蚪状,丝状,……(噬菌体) 图 病毒的各种形态病毒的大小常用纳米来表示(=10-9m)。
如:痘病毒100nm×200nm×300nm,为砖形;口蹄疫病毒直径为22nm图 数种病毒与细菌大小区别烟草烟草mosaic病毒病毒引起SARS的新冠状病毒电镜照片甲肝病毒乙肝病毒 流感病毒天花病毒副流感病毒n n艾滋病毒艾滋病毒2.病毒的化学组成和结构: ⑴化学组成: 蛋白质和核酸,少数含有类脂质和多糖 ⑵结构 ①蛋白质衣壳 ② 蛋白质的功能 ③ 核酸的功能 ④ 被膜三.病毒的繁殖 1.繁殖过程①吸附②侵入③复制与聚集 ④宿主细胞裂解和成熟噬菌体粒子的释放 2.病毒的溶原性 ● 毒(烈)性噬菌体——侵入宿主细胞后,随即因起宿主细胞裂解的噬菌体 ●温和噬菌体 ——侵入宿主细胞后,其核酸附着并整合在宿主染色体上, 和宿主的核酸同步复制,宿主细胞不裂解而继续生长,这种不引起宿主细胞裂解的噬菌体称作温和噬菌体 ●溶原细胞——含有温和噬菌体核酸的宿主细胞称作为溶原细胞 ●原噬菌体——在溶原细胞内的温和噬菌体核酸, ●溶原性噬菌体命名: Escherichia coli K12 (λ) 大肠杆菌属名 种名 株名 溶原性噬菌体 四、病毒的培养n n病毒的培养特征病毒的培养特征n n病毒在液体培养基中的培养特征病毒在液体培养基中的培养特征n n病毒在固体培养基中的培养特征病毒在固体培养基中的培养特征n n病毒的培养基病毒的培养基 1. 1.敏感细胞具备条件:敏感细胞具备条件: 1 1)必须是活的敏感动物或是敏感动物组织细胞;)必须是活的敏感动物或是敏感动物组织细胞; 2 2)能提供病毒附着的受体;)能提供病毒附着的受体; 3 3)敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限定性核酸内切)敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限定性核酸内切酶,病毒进入细胞就可生长繁殖。
酶,病毒进入细胞就可生长繁殖 2. 2.病毒培养基类型病毒培养基类型 1) 1) 脊椎动物病毒培养基脊椎动物病毒培养基 2) 2) 植物病毒培养基植物病毒培养基 3) 3) 噬菌体培养基噬菌体培养基■ ■ 病毒的培养病毒的培养 1.1.动物病毒的培养动物病毒的培养 1 1)动物病毒的空斑试验)动物病毒的空斑试验( (n nPFUPFU) ) 2 2)系列稀释终点()系列稀释终点(TCLDTCLD5050) ) 2.2.噬菌体的分离培养噬菌体的分离培养 五.病毒对物理、化学因素的抵抗力及在污水处理过程中的去除效果1.病毒对物理因素的抵抗力 ●温度: 高温使病毒的核酸和蛋白质衣壳受损伤,高温对病毒蛋白 质的灭活比对病毒核酸的灭活要快 ●光及其辐射: ▲紫外光辐射: 2.病毒对化学因素的抵抗力 ▲体内灭活——抗体和干扰素 抗体:是病毒侵入有机体后,有机体产生的一种特异蛋白质,用以抵抗入侵的外来病毒抗原——抗体) 干扰素:是宿主抵抗入侵的病毒而产生的一种糖蛋白,它进而诱导宿主产生一种病毒蛋白将病毒灭活。
▲体外灭活——化学物质 ●破坏病毒蛋白质的化学物质; ●破坏病毒核酸的化学物质; ●影响病毒脂类被膜的化学物质 ▲可见光: ▲离子辐射; ●干燥:3.病毒对抗菌物质的抵抗力4.病毒在环境中的存活和污水处理过程中的去除效果 ●病毒在环境中的存活 ●污水处理过程中的去除效果研究病毒的重要意义研究病毒的重要意义 一是控制和消灭有害病毒,病毒威胁着人类健一是控制和消灭有害病毒,病毒威胁着人类健康和家养动物养殖业,病毒性疾病对国民经济康和家养动物养殖业,病毒性疾病对国民经济造成严重的影响,发酵工业中的噬菌体污染会造成严重的影响,发酵工业中的噬菌体污染会严重影响发酵生产;严重影响发酵生产;n 二是病毒的研究和利用价值,主要表现为改二是病毒的研究和利用价值,主要表现为改良品种,培育活病毒疫苗株,保护生态环境,良品种,培育活病毒疫苗株,保护生态环境,利用病毒作为昆虫杀虫剂,基因工程研究的重利用病毒作为昆虫杀虫剂,基因工程研究的重要载体。
要载体病毒与肿瘤发生病毒与肿瘤发生n肿瘤(肿瘤(tumor)是由失去调控而异常生长和繁殖的新生)是由失去调控而异常生长和繁殖的新生异常细胞或瘤形成的组织团块如果肿瘤的生长维持异常细胞或瘤形成的组织团块如果肿瘤的生长维持在特定的部位形成致密组织团,而不通过循环系统转在特定的部位形成致密组织团,而不通过循环系统转移到其它部位,被称为良性肿瘤;如果肿瘤细胞可以移到其它部位,被称为良性肿瘤;如果肿瘤细胞可以活跃的扩散或转移到有机体其它部位乃至全身,通常活跃的扩散或转移到有机体其它部位乃至全身,通常通过血液流动并形成次级肿瘤,被称为恶性肿瘤或癌通过血液流动并形成次级肿瘤,被称为恶性肿瘤或癌人类和脊椎动物肿瘤的发生是由多种复杂的因素所引人类和脊椎动物肿瘤的发生是由多种复杂的因素所引起,例如物理、化学和生物因素起,例如物理、化学和生物因素n 有好几种动物病毒进入宿主细胞后进入续存性状态,有好几种动物病毒进入宿主细胞后进入续存性状态,可永久性地改变宿主遗传物质,导致宿主肿瘤发生可永久性地改变宿主遗传物质,导致宿主肿瘤发生可引发机体肿瘤发生的病毒被称作肿瘤病毒可引发机体肿瘤发生的病毒被称作肿瘤病毒((oncoviruses),迄今发现的可引起细胞转化和肿瘤),迄今发现的可引起细胞转化和肿瘤发生的病毒主要是一些发生的病毒主要是一些dsDNA和一些逆转录病毒。
肿和一些逆转录病毒肿瘤病毒引起肌体肿瘤发生的过程被称作转化瘤病毒引起肌体肿瘤发生的过程被称作转化((transformation)据估计,约据估计,约15%的人类肿瘤由病毒感染引起的人类肿瘤由病毒感染引起表表 某些脊椎某些脊椎动物病毒所引起的物病毒所引起的肿瘤瘤 肿瘤病毒肿瘤病毒 肿瘤类型肿瘤类型Epstein-Barr(EB)病毒病毒 Burkitt 淋巴瘤淋巴瘤((epstein-barr virus)) 乙型肝炎病毒乙型肝炎病毒(hepatitis b virus) 肝癌肝癌丙型肝炎病毒丙型肝炎病毒(hepatitis c virus) 肝癌肝癌逆逆转录病毒病毒(retrovirus) 很多很多动物白血病和淋巴瘤;物白血病和淋巴瘤; 人人类胸腺淋巴瘤(胸腺淋巴瘤(htlv逆逆转录 病毒)病毒)乳乳头多瘤空泡病毒多瘤空泡病毒(papovavirus) 各种各种动物物肿瘤;人瘤;人类宫颈癌癌 (人乳(人乳头状瘤病毒)状瘤病毒)人疱疹病毒人疱疹病毒8型型 卡波西氏肉瘤卡波西氏肉瘤(human herpesvirus 8)肿瘤病毒最显著的特征:肿瘤病毒最显著的特征: 是是能能够够象象溶溶原原性性噬噬菌菌体体一一样样把把病病毒毒自自身身核核酸酸整整合合到到宿宿主主细细胞胞染染色色体体DNA上上。
转转化化细细胞胞生生长长速速率率增增加加,,染染色色体体发发生生改改变变,,细细胞胞表表面面分分子子产产生生变变化化,,能能够够无无限限制制分分裂裂,,丧丧失失了了正正常常细细胞胞的生长接触抑制特性的生长接触抑制特性肿瘤病毒引起细胞转化的机制肿瘤病毒引起细胞转化的机制((1)原病毒整合)原病毒整合((2)原病毒所含的与转化相关的特异性基因的表达原病毒所含的与转化相关的特异性基因的表达 这这些些特特异异性性的的转转化化相相关关基基因因被被称称作作病病毒毒癌癌基基因因((viral oncogenes)),,它它们们是是人人和和脊脊椎椎动动物物正正常常的的原原癌癌基基因因((proto-oncogenes))的的同同源源基基因因,,是是正正常常细细胞胞原原癌癌基基因因的的突突变变形形式式正正常常宿宿主主细细胞胞中中的的原原癌癌基基因因被被认认为为是是重重要要的的调调控控基基因因这这些些基基因因编编码码激激活活基基因因转转录录的的蛋蛋白白,,对对于于正正确确调调控控细细胞胞生生长长和和繁繁殖殖至至关关重重要要原原癌癌基基因因的的突突变变编编码码突突变变蛋蛋白白,,而而导导致致细细胞胞非非正正常常生生长长。
存存在在许许多多原原癌癌基基因因,,某某些些人人类类癌癌症症,,诸诸如如结结肠肠癌癌,,需需要要几几个个原原癌癌基基因因的的同同时时突突变变而而致致癌癌病病毒毒也也能能导导致致细细胞胞不不正正常常生生长长,,肿肿瘤瘤病病毒毒改改变变原原癌癌基基因因的的活活性性或或异异常常表表达达而而导导致致细细胞胞转转化和肿瘤发生化和肿瘤发生(四)新显病毒(四)新显病毒 “新新显显病病毒毒”((emerging virus),,“emerge”的的英英文文原原意意是是“出出现现”的的意意思思,,新新显显病病毒毒是是指指那那些些以以往往局局部部低低水水平平感感染染的的病病毒毒或或具具有有种种间间屏屏障障的的病病毒毒,,将将其其寄寄主主范范围扩大到了别的物种,引起了大范围的人类传染性疾病围扩大到了别的物种,引起了大范围的人类传染性疾病 如如埃埃博博拉拉病病毒毒、、拉拉沙沙病病毒毒、、艾艾滋滋病病毒毒等等最最近近出出现现的的SARS病病毒毒、、禽禽流流感感病病毒毒等等就就属属于于这这一一类类它它们们引引发发的的传传染染病病对对人人类类的的健健康康与与生生命命带带来来严严重重威威胁胁,,必必须须引引起起我我们高度重视。
们高度重视新显病毒产生的原因:新显病毒产生的原因:1)与人类对环境的破坏有关与人类对环境的破坏有关2)与现代交通、旅游发展和人类大规模地迁居有)与现代交通、旅游发展和人类大规模地迁居有关3)病毒基因的突变,改变了宿主范围或致病力病毒基因的突变,改变了宿主范围或致病力4)与人和动物的密切接触有关)与人和动物的密切接触有关 。