知識點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、幾種類型的病毒,一、類病毒 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 伊萬諾夫

2、斯基 首次發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒的感染因子能通過細(xì)菌過濾器。1898：荷蘭 貝哲林克 證實該致病因子可以被乙醇從懸液中沉淀下來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；給這樣的病原體起名叫virus。1935：美國 斯坦萊 從煙草花葉病病葉中提取出了病毒結(jié)晶，又證實了結(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。1952：Hershey和Chase證實噬菌體的遺傳物質(zhì)僅僅是DNA,開創(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,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)動感染攻擊的時間2013.3.23,2.病毒的定義和特點,第一節(jié) 病毒,一、病毒概述,Virus: 是一類體形非常微小、只含有一種類型核酸的、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。,個體極?。弘婄R觀察無細(xì)胞結(jié)構(gòu)：離體時，是無生命的化學(xué)大分子

4、，可結(jié)晶，具侵染活力。專性寄生：在活細(xì)胞內(nèi)寄生，離開宿主細(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：對各種化學(xué)藥劑和抗菌素不敏感（可能對干擾素敏感）。,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。 動物病毒 植物病毒 細(xì)菌病毒（或稱噬菌體）,人類傳染病中，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、人類疾病的病毒相當(dāng)多，如肝炎，狂犬病，愛滋病，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,涉及面廣：傳染病中75%由病毒引起 傳染性強、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：如愛滋病毒 致畸性：如風(fēng)疹病毒 特效藥少，對抗生素不敏感 預(yù)防是重點,測量單位 ：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細(xì)菌的營養(yǎng)瓊脂表面，培養(yǎng)一定時間后噬菌體裂解細(xì)菌后留下的空斑?？瞻?、病斑：動物單層細(xì)胞培養(yǎng)病毒后留下的，類似于噬菌斑?？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）、具有侵染力的單個病毒，又稱病毒顆粒。,,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)螺旋對稱結(jié)構(gòu),(b)二十面體對稱結(jié)構(gòu),（2）病毒粒子的對稱體制,(c)復(fù)合對稱結(jié)構(gòu),核酸(nucleic acid)蛋白質(zhì)(protein)質(zhì)脂和糖類(lipid and saccharide),2.病毒的化學(xué)組成,簡單病毒: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)陽離子化合物如胺、無機(jī)陽離子（鐵、鈣、鎂、銅、鋁離子等） (1)病毒核酸：每一種病毒只含單一類型的核酸。病毒核酸儲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)陽離子化合物如胺，無機(jī)陽離子等。,四、幾種類型的病毒,定義：感染細(xì)菌和放線菌的病毒,(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，后來發(fā)現(xiàn)其中偶數(shù)者的形態(tài)都相同（蝌蚪形收縮性長尾），故統(tǒng)稱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)胞外的過程。,增 殖 周 期,1.吸附（adsorption

12、)：標(biāo)志病毒感染的開始。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)胞的特殊位點吸附特異性過程

13、：尾絲散開，刺突固著于特異性位點,（2）侵入脫殼（penetration ，uncoating ）： 病毒穿過細(xì)胞膜侵入細(xì)胞，同時伴隨著脫殼。 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.噬菌體一步生長曲線,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間。 潛伏前期又稱隱蔽期（eclipse phase），是指病毒的核酸侵入宿主細(xì)胞后至第一個病毒粒子裝配前的一段時間，此時宿主細(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間。病毒沒有個體生長，其宿主細(xì)胞裂解也是突發(fā)的。 平臺期：是指感染病毒的宿主細(xì)胞全部裂解，溶液中病毒效價達(dá)到最高點以后的時期。,噬菌體效價的測定效價（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)， 又稱噬菌斑形成單位數(shù)或感染中心數(shù)。 根據(jù)

17、測定，直徑2mm的噬菌斑，所含噬菌體粒子數(shù)達(dá)107～109個。方法：雙層平板法（two layer plating method）,雙層平板法優(yōu)點:①加了底層培養(yǎng)基，可使原來底面不平的玻璃皿的缺陷得以彌補；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數(shù)期敏感菌和一定體積的待測噬菌體樣品，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)十余小時后即可進(jìn)行噬菌斑計數(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、絲狀和等軸對稱的近球狀二十面體，一般沒有包膜。植物患病毒病后，主要出現(xiàn)三類癥狀： 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）人和脊椎動物病毒,在人類、哺乳動物、禽類、兩棲類、爬行類和魚類等各種脊椎動物中，廣泛存在著相應(yīng)的病毒。 常見的如流行性感冒、麻疹、腮腺炎、脊髓灰質(zhì)炎、肝炎、皰疹、流行性乙型腦炎、愛滋病以及狂犬病等。此外，據(jù)估計，在人類的惡性腫瘤中，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?。ǐ@得性免疫缺陷綜合癥） “超級癌癥”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，動物模型,HIV感染特點潛伏期長，約3～5年，最長可達(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)會感染 原蟲（卡氏肺囊蟲、弓形蟲） 細(xì)菌（結(jié)構(gòu)桿菌、星形放線菌） 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,紅絲帶是國際上用來表示對抗艾滋病的標(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)會感染、惡性腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)異常）,,,,,消瘦綜合癥,1981年美國發(fā)現(xiàn)首例HIV感染者1982年美國疾病預(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《中國艾滋病防治聯(lián)合評估報告》近年來艾滋病以平均每年30％至40％的速度快速增長，31個省市均有分布。目前中國艾滋病病毒感染者約84萬人，加上已經(jīng)染病死亡的24萬人，總數(shù)應(yīng)該在100萬人左右。至2010年，我國艾滋病病毒感染者將超過1000萬人，全世界約1