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第六章 病毒和亚病毒

第六章 病毒和亚病毒. 病毒分为真病毒（ Euvirus ，简称病毒）和亚病毒（ Subvirus ，包括类病毒、拟病毒、朊病毒）. Sars 病毒. 第一节 病毒. 病毒是一类体积非常小，结构极其简单，性质十分特殊的非细胞生命形式。 特殊性： 既具有化学大分子属性，又具有生物 体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒 形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的 独特生物类型。. 非细胞生物. 真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分 亚病毒： 类病毒：只含具单独侵染性的 RNA 组分

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第六章 病毒和亚病毒

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Presentation Transcript

  1. 第六章 病毒和亚病毒 • 病毒分为真病毒（Euvirus，简称病毒）和亚病毒（Subvirus，包括类病毒、拟病毒、朊病毒）

  2. Sars病毒

  3. 第一节 病毒 • 病毒是一类体积非常小，结构极其简单，性质十分特殊的非细胞生命形式。 • 特殊性： 既具有化学大分子属性，又具有生物 体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒 形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的 独特生物类型。

  4. 非细胞生物 • 真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分 • 亚病毒： 类病毒：只含具单独侵染性的RNA组分 拟病毒：只含不具单独侵染性的RNA 组分 朊病毒：只含蛋白质一种组分*

  5. 真病毒的特点 • 形体极其微小、超显微，20~200nm，一般过细菌滤器，电镜观察 • 没有细胞结构 • 只有一种核酸DNA或RNA • 专性活细胞内寄生 • 靠宿主代谢系统的协助来复制、合成，进行增殖 • 在离体条件下，是无生命化学大分子状态；长期存在并保持其 侵染活性。 • 对抗生素不敏感，对干扰素敏感 • 有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。

  6. 病毒的分类 • 依据宿主范围 植物病毒 动物病毒（人、脊椎动物、昆虫） 微生物病毒（真菌、藻类、原生动物、细菌、放线菌、蓝细菌） • 噬菌体 是感染细菌和放线菌的病毒。

  7. 病毒与人类的关系 • 一起人类、动植物传染病 • 给发酵工业造成危害 • 制成生物防治剂 • 是生物学基础研究和基因工程中的重要材料和工具

  8. microbiology 病毒的研究方法 电子显微镜法(利用负染法) 分级过滤法 超 速离心法沉降法 电泳法 X射线晶体衍射

  9. 一、病毒的化学组成与形态构造 1、典型病毒粒的构造 • 病毒粒子（病毒粒或病毒体）：指成熟的、结构完整的和有感染性的单个病毒。典型病毒粒子的构造 • 基本构造 核衣壳 ：核心（基因组）、衣壳 • 非基本构造 包膜包膜 • 核酸 * （ 核酸只有一种 DNA 或 RNA），构成病毒的基因组，遗传信息载体传递体。核酸 • 蛋白质 病毒的蛋白质

  10. 典型病毒粒子的构造 糖蛋白 衣壳(capsid) 核心(genome) 核衣壳(nucleocapsid) 衣壳粒(capsomere) 包膜（envelope） 衣壳 核酸

  11. 核酸 • 病毒核酸种类很多，是病毒系统分类中最可靠的分子基础，主要有以下衡量指标： ①是DNA还是RNA ②是单链还双链 ③呈线状还是环状 ④是闭环还是缺口环 ⑤基因组是单分子、双分子、三分子还是多分子 ⑥ 核酸的碱基（b）或碱基对（bp）数，及核苷酸序列等 • 有代表性病毒核酸类型见P68表3-1。 动物病毒以线状的dsDNA和ssRNA为多；植物病毒以ssRNA为主；噬菌体以线状的dsDNA居多，目前真菌的病毒都属dsRNA。

  12. microbiology 病毒的蛋白质 构成病毒外壳,保护病毒核酸免受核酸酶及其他理化因子的破坏 决定病毒感染的特异性,与易感细胞表面存在的受体具特异亲合力,促使病毒粒子的吸附 决定病毒的抗原性,并能刺激机体产生相应的抗体 病毒蛋白还构成了病毒组成的酶.

  13. 包膜 • 包膜：覆盖在核衣壳外的一层含蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜。 • 包膜的类脂来自宿主的细胞膜，有的有刺突。包膜与病毒的宿主专一性和侵染有关。

  14. 2、典型形态的病毒 • 病毒粒的对称体制有两种：螺旋对称和二十面体对称 • 螺旋对称 P64 TMV病毒 • 二十面体对称 腺病毒 • 复合对称（两者的结合） T偶数系列噬菌体

  15. 腺病毒（Adenovirus)，100余种，侵染哺乳动物、禽类，是流行性急性咽炎、咽结膜炎、流行性角膜结膜炎和病毒性肺炎病原体。球状，70~80nm，12个角、20个面和30条棱，由五邻体（5个蛋白质亚基组成）和六邻体衣壳粒组成，每个五邻体上突出一刺突，dsDNA。腺病毒（Adenovirus)，100余种，侵染哺乳动物、禽类，是流行性急性咽炎、咽结膜炎、流行性角膜结膜炎和病毒性肺炎病原体。球状，70~80nm，12个角、20个面和30条棱，由五邻体（5个蛋白质亚基组成）和六邻体衣壳粒组成，每个五邻体上突出一刺突，dsDNA。 TMV(tobaco mosaic virus)，烟草花叶病毒，模式植物病毒，直杆状，300×15nm，衣壳粒以逆时针方向作螺旋状排列，ssRNA，盘绕于蛋白质外壳内

  16. 噬菌体bacteriophage 噬菌体(phage)： 感染细菌和放线菌的病毒。 • 种类： 烈性噬菌体(virulent phage) 温和性噬菌体(temperate phage) • 在发酵过程中将会造成严重的危害 • 基因工程中作为分子克隆的载体

  17. 噬菌体的形态与构造 E.coli的T偶数系列噬菌体 谷氨酸发酵中所发现的噬菌体

  18. 65nm head 95nm neck Phaga, bacterioohaga tail（24环） 95nm 刺突tail pins 尾丝(tail fibers)

  19. T4由头部、颈部、尾部组成 尾管 刺突

  20. 噬菌体的化学组成 • 核酸 只有一种核酸DNA或RNA. • 蛋白质 外壳

  21. 噬菌体的形态 从形态学上可将噬菌体分为六群

  22. 噬菌体的形态

  23. HIV病毒（反转录病毒）

  24. 3、病 毒 大 小 传染性浓泡皮炎病毒 牛痘苗病毒 腮腺炎病毒 疱疹病毒 大蚊病毒 流感病毒 T偶数病毒 烟草花叶病毒 脊髓灰质炎病毒 腺病毒 多瘤病毒 1微米

  25. microbiology 4、病毒的群体形态 包涵体(inclusion body) 噬菌斑(plaque) 空斑(plaque) 枯斑(lesion)

  26. 当病毒大量聚集并使宿主细胞发生病变时，会形成具有一定形态、构造并能用光镜或肉眼加以观察和识别的特殊“群体”。当病毒大量聚集并使宿主细胞发生病变时，会形成具有一定形态、构造并能用光镜或肉眼加以观察和识别的特殊“群体”。 • 动植物细胞中的病毒包涵（含）体。幻灯片 28由噬菌体在菌苔上形成的噬菌斑。噬菌斑(plaque) • 由动物病毒在宿主单层细胞培养物上形成的空斑空斑和病斑 • 植物病毒在植物叶片上形成的枯斑枯斑 • 这些“群体形态”有助于病毒的分离、纯化、鉴别、计数等。

  27. 包涵体（inclusion body） • 是病毒的聚集体; • 是病毒的合成部位; • 是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白质 非病毒性包涵体,由化学因子或细菌感染形成

  28. 噬菌斑(plaque) 噬菌体稀释液 敏感菌+上层培养基 噬菌斑 噬菌斑 敏感菌菌苔 培养 双层培养基 下层培养基

  29. microbiology 空斑和病斑 在动物细胞培养物上的与噬菌斑类似的空斑,称为病斑.因为受肿瘤病毒感染.

  30. 枯斑

  31. 二、病毒的分类与命名 • 分类原则： 主要依据包括病毒形态、结构、基因组、复制、化学组成在内的毒粒性质、病毒的抗原性及生物学性质进行分类 • 种名和病毒株名一起应有明确的含义，不涉及属和科名。新命名的病毒不应再有数字和字母，有38条命名规则。 • 现在的病毒分类系统将已发现的病毒分为dsDNA病毒、ssDNA病毒、DNA和RNA逆转录病毒、dsRNA病毒、负意ssRNA病毒、正意ssRNA病毒、ssRNA病毒 亚病毒

  32. 三.四类病毒及其繁殖方式 • 烈性噬菌体：感染细菌后能迅速引起寄主裂解释放子代噬菌体的噬菌体。 • 过程包括五个步骤——吸附、侵入、增殖、成熟（装配）和释放（裂解）。称为裂解性周期或增殖性周期。 • 特点： 无个体生长过程，只有两种基本成分的合成和装配。

  33. （一）噬菌体的繁殖过程1、噬菌体的繁殖（1）吸附（一）噬菌体的繁殖过程1、噬菌体的繁殖（1）吸附 • 寄主的专一性 • 吸附位点的专一性 T3、T4和T7噬菌体的受点是脂多糖层； T2和T6是脂蛋白质 • 尾丝吸附在寄主细胞表面，基板和刺突固定

  34. 吸附(adsorption) 吸附的机理：尾丝尖端与受体发生共价结合。

  35. 吸附(adsorption) 影响因素：噬菌体数量；阳离子；辅助因子；温度。

  36. 吸附与侵入

  37. （2）侵入 • 噬菌体核酸物质进入受体细胞。 • T类噬菌体收缩尾鞘，尾髓插入细胞壁，此时，尾管端携带的少量溶菌酶水解壁的肽聚糖，将DNA像注射一样打入细胞内。蛋白质的外壳仍在壁外。 • 线状噬菌体fd则全部进入寄主细胞。

  38. 病毒的吸附和侵入

  39. microbiology （3）增殖(replication) 噬菌体核酸物质及蛋白质在寄主细胞内的合成。噬菌体以其核酸的遗传信息向宿主细胞发出 指令并提供蓝图。 增殖过程中基因表达的特点 病毒核酸的复制 病毒核酸的转录 增殖

  40. microbiology 增殖过程中基因表达特点 基因表达有先有后 基因表达的顺序为:早期表达;次早期表达;核酸复制;晚期表达 前一次表达产物是后一次表达的mRNA 聚合酶 晚期表达的结果是合成了各种装配蛋白(另外还有溶菌酶)

  41. dsDNA噬菌体的转录、翻译、复制增殖过程 • 早期转录：先利用寄主的RNA多聚酶（细菌RNA聚合酶）转录噬菌体的mRNA，合成一系列新的早期蛋白质（次早期mRNA聚合酶，更改蛋白等）。 • 次早期转录：更改后的RNA多聚酶转录次早期的mRNA，合成次早期的蛋白质——DNA酶、DNA聚合酶、5-羟甲基胞嘧啶合成酶和晚期的mRNA多聚酶 在DNA聚合酶的作用下进行噬菌体核酸的复制 • 晚期转录：转录晚期的后期mRNA，合成晚期的蛋白质。在T类噬菌体中，合成的后期蛋白质是噬菌体头和尾成分的亚单位，还有噬菌体的溶菌酶。 然后开始噬菌体核酸的复制。在含有双股DNA的噬菌体中，复制过程与一般DNA复制相似。

  42. T4 DNA复制的特点： 一是由于T4DNA中的胞嘧啶被羟甲基胞嘧啶取代，所以在其DNA复制之前，必须由噬菌体编码的酶合成羟甲基胞嘧啶，并且在T4DNA合成后，羟甲基胞嘧啶被葡萄糖基化，以保护T4DNA免遭E.coli核酸酶破坏。 二是在T4DNA复制过程中，由6—8个拷贝结合形成非常长的DNA链。(多连体)

  43. 病毒核酸的复制 • 双链DNA的复制: (±)DNA→ (±)DNA • 单链DNA的复制: +DNA → -DNA → ±DNA → +DNA • 双链RNA的复制: ±RNA →+RNA →-RNA →± RNA • +RNA复制: +RNA →-RNA →± RNA →+RNA • -RNA复制: -RNA → +RNA(mRNA) →Pr(RNA复制酶) • 逆转录病毒单链RNA的复制: +RNA → (-)DNA → (±) DNA →+RNA肿瘤病毒

  44. 病毒核酸的复制 左图：病毒核酸链接 入寄主核酸链 右图：病毒核酸复制

  45. 病毒核酸的转录 • 含±DNA的病毒:±DNA →mRNA • +DNA病毒:+DNA →±DNA →mRNA • 含±RNA病毒:±RNA →mRNA • 含+RNA病毒:+RNA →±RNA →mRNA • 含-RNA病毒:-RNA →mRNA

  46. （4）成熟（装配） • 已合成的噬菌体的核酸和蛋白质按一定的顺序自装配成噬菌体颗粒。

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