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  1. Hard Working You have to work harder if you want to impress the world. I'll just keep my standards high and work hard on them.

  2. 第四章 病毒微生物 第一节 病毒的形态结构与化学组成 第二节 病毒的增殖* 第三节 病毒学研究的基本方法* 第四节 病毒的分类与命名 第五节 亚病毒因子 第六节 病毒与实践

  3. What have we learned in Chapter 3? • 真核微生物与原核微生物的比较(P42) • 真核微生物包括哪些类群? • 真菌的分类(分类学)。 • 霉菌菌丝的分化类型。 • 酵母菌生活史。 • 区分无性孢子与有性孢子(孢囊孢子、子囊孢子、分生孢子、接合孢子)。

  4. What do we learn this time? • 霉菌的繁殖方式 • 霉菌无性孢子有哪些类型,绘图青霉孢子的形态,注明各部分名称。 • 霉菌孢子与细菌芽孢的比较 • 酵母菌的繁殖方式 • 酵母菌与细菌菌落有何区别

  5. 什么是病毒?P62(不要背) • 病毒是含有一种核酸,专性活细胞寄生,只能依靠宿主细胞的代谢系统完成核酸的复制和蛋白质的合成,并经装配而达到增殖,又能在细胞外以无生命的大分子状态存在的非细胞型微生物。

  6. 病毒与其他生物的区别(P62) • 形态极其微小,只有在电镜下才能观察到; • 非细胞结构 • 含有一种核酸,DNA或RNA(除朊病毒外) • 专性活细胞寄生 • 在细胞外以大分子形式存在,无生命现象 • 对一般抗生素不敏感

  7. 病毒的发现 • 1892年从事烟草病工作的年青的俄国科学家伊万诺夫斯基(Ivanovski)发现感受花叶病的叶汁,即使经过Chamberland氏烛形滤器的过滤也仍具有传染的性质。这项观察提示了存在一种比以前所知的任何一种都小的病原,他认为该病是由产生毒素的细菌引起的。

  8. 病毒的发现 • 1935年,美国生化学家斯坦利(Stanley)发现烟草花叶病毒的侵染性能被胃蛋白酶破坏,在这一现象的启示下,他几乎磨了上吨重的感染花叶病的烟叶,企图用提酶的方法把病毒提纯出来。他得到了一小匙在显微镜下看来是针状结晶的东西,把结晶物放在少量水中,水就出现乳光了,用手指沾一点这溶液,在健康烟叶上磨擦几下,一星期以后这棵烟草也得了同样类型的花叶病。可见提纯的东西的确是有侵染性的烟草花叶病毒。今天在美国加州大学的原来斯坦利实验室里,仍然保留着一个标注着“Tob. Mos.”字样的瓶子,其中就盛着当年第一次提纯的烟草花叶病毒(简称TMV),。 1946年获得诺贝尔奖

  9. 贝杰林克(Beijerinck) • 1898年,荷兰科学家贝杰林克(Beijerinck)重复了伊万诺夫的实验,他从患花叶病的烟草叶中挤出汁液,并使之通过Chamberland氏滤器。表明滤液仍有侵染性。贝杰林克相信他的滤器阻挡住了细菌。将汁液置于琼脂凝胶块的表面时,发现侵染性物质在凝胶中以适当的速度扩散,而细菌仍滞留于琼脂的表面。因此认为这种侵染性物质要比通常的细菌小。贝杰林克用“病毒(Virus)”来命名这种史无前例的小病原体。

  10. 病毒是如何发现的? 1892年俄国伊凡诺夫斯基报道,烟草花叶病的病原体能通过细菌滤器。1898年荷兰学者Beijerinck重复并证实这一发现,命名为病毒。

  11. 第一节 病毒的形态结构与化学组成 • 一 病毒大小与形态 • Virus Size: 20 nm to 300 nm • Largest virus:最大的病毒是痘病毒, 其大小为300×250×100nm • Smallest virus:烟草坏死病毒的卫星病毒或双立病毒,其大小为15nm或18nm

  12. 病毒:细菌:真菌=1:10:100

  13. 放大10-100倍 细菌

  14. 电镜 放大1000以上

  15. 一 病毒大小与形态 • 1. 球形 人、动物、真菌的病毒多为球形,其直径20~30nm不等,如流感病毒、腺病毒、疱疹病毒、脊髓灰质炎病毒、花椰菜花叶病毒、噬菌体MS2等。

  16. 2.杆状或丝状 是某些植物病毒的固有特征,如烟草花叶病毒、苜蓿花叶病毒,甜菜黄化病毒等。人和动物的某些病毒也有呈丝状的,如流感病毒、麻疹病毒、家蚕核型多角体病毒等,其丝长短不一,直径15~22nm,长度可达70nm。

  17. 3. 蝌蚪状 是大部分噬菌体的典型特征。有一个六角形多面体的“头部”和一条细长的“尾部”,但也有一些噬菌体无尾。

  18. 4.砖形 这是各类痘病毒的特性。病毒粒子呈长方形,很像砖块。其体积约300nm×200nm×100nm,是病毒中较大的一类。 5.弹状 见于狂犬病毒、动物水泡性口腔炎病毒和植物弹状病毒等。这类病毒粒子呈圆筒形,一端钝圆,另一端平齐,直径约70nm,长约180nm,略似棍棒。 狂犬病病毒

  19. 二、病毒结构的对称性 • (一)螺旋对称 • 有些病毒粒子呈杆状或丝状,其衣壳形似一中空柱,电镜观察可见其表面有精细螺旋结构。在螺旋对称衣壳中,病毒核酸以多个弱键与蛋白质亚基相结合,能够控制螺旋排列的形式及衣壳长度,核酸与衣壳的结合也增加了衣壳结构的稳定性。烟草花叶病毒(TMV是螺旋对称的典型代表。

  20. 烟草花叶病毒的结构示意图

  21. (二)立体对称 • 有些病毒的外形呈“球状”,实际上是一个立体对称的多面体,一般为二十面体。它由20个等边三角形组成,具有12个顶角,20个面和30条棱。腺病毒(图3-4)是二十面体对称的典型代表。二十面体病毒有的也具有包膜。

  22. 腺病毒体的表面结构模式

  23. (三)复合对称 两种对称方式同时存在:T噬菌体,头部呈立体对称(二十面体),尾部为螺旋对称。 逆转录病毒内部是螺旋形的核心,外部是二十面体的外壳,是复合对称型病毒。

  24. 大肠杆菌T4噬菌体结构模式图 周德庆P67图3-4基板的扩张

  25. 三、病毒的化学组成 • 核酸、蛋白、脂类、糖类等

  26. 各成分所占比例 • 核酸: 1-30%, 分为RNA或DNA, 分子量在 3.5kb-280kb之间,携带基因数量在3—100个之间. • 蛋白质: 5-80%, 部分病毒仅有一种结构蛋白(capsid), 存在于病毒颗粒表面(如多数植物病毒),而另一部分则具有两种或更多种类的结构蛋白(capsid,glycoprotein等), 构成病毒粒子的不同结构或功能区域。

  27. 各成分所占比例 • 脂类: 0-20%, 存在于包膜病毒, 来源于寄主细胞 • 碳水化合物: 0-3%, 多结合形成包膜病毒的糖蛋白 • 水: ≤50%,以结合态存在于病毒粒子中

  28. 核酸的功能(P65) • 遗传物质: 每一种病毒含有一种核酸DNA or RNA • 分类依据 • DNA病毒 RNA病毒 • 单链病毒 双链病毒 • 线性或环状 • 闭环或缺口环 • 。。。 植物病毒 ssRNA病毒为主, 动物病毒ssRNA或dsDNA病毒为主, 噬菌体以dsDNA病毒居多

  29. 蛋白质功能 • 结构功能:构成病毒粒子外壳,保护核酸 • 吸附:决定病毒感染的特异性 • 参与病毒大分子合成(酶类) • 破坏宿主细胞膜与细胞壁, • 具有抗原性,能刺激机体产生抗体

  30. 二、病毒的结构 病毒粒子(Virion):一个结构齐全、功能完整而有感染性的单 个病毒,也叫病毒粒,病毒颗粒。不能叫作“单细胞”。 1.核心(基因组):核心含遗传信息、DNA或RNA 2. 衣壳: 保护功能 介导进入细胞 抗原性。 3. 囊膜:有囊膜的病毒具有,与吸附细胞有关

  31. 第二节 病毒的增殖 吸附 • 一、增殖过程: 侵入与脱壳 增殖(大分子合成) 成熟(装配) 裂解(释放)

  32. T4 噬菌体离子侵染大肠杆菌细胞壁并注入 DNA(movie)

  33. 吸附&病毒吸附蛋白 • 病毒通过其表面结构与宿主细胞的病毒受体特异性结合,导致病毒吸附于细胞表面的过程。 • 它是感染的起始期。 • 研究病毒的吸附过程对了解受体组成、功能、致病机理以及探讨抗病毒治疗有重要意义。

  34. 吸附&病毒吸附蛋白 • 病毒吸附蛋白:指能特异性识别宿主细胞上的病毒受体并与之结合的病毒表面蛋白。 • 特异性吸附是非常重要的,根据这一点可确定许多病毒的宿主范围,不吸附就不能引起感染。 • 细胞与病毒相互作用最初是偶然碰撞和静电作用,这是可逆的联结。

  35. 侵入(P66) • 指病毒或其一部分进入宿主细胞的过程,是一个依赖于能量的步骤。 • 注射式侵入是有尾噬菌体通常的侵入方式。通过尾部收缩将衣壳内的DNA基因组注入宿主细胞内。

  36. 动物病毒侵入主要有三种方式 • (1)胞吞作用,由于细胞膜内陷整个病毒被吞饮入胞内形成囊泡。胞吞是病毒穿入的常见方式,也是哺乳动物细胞本身具有摄取各种营养物质和激素的方式。如流感病毒。 • (2)融合(Fusion),在细胞膜表面病毒囊膜与细胞膜融合,病毒的核衣壳进入胞浆。副粘病毒以融合方式进入,如麻疹病毒、腮腺炎病毒。 • (3)完整病毒通过细胞膜的移位(腺病毒)这种进入的方式较为少见。

  37. 植物病毒侵入方式(P67) • 伤口侵入 • 通过昆虫等媒介

  38. 脱壳 • 病毒侵入后,将病毒的包膜及外壳脱去,使核酸释放出来的过程。

  39. 脱壳 • 注射式侵入的噬菌体和某些直接侵入的病毒可以直接在细胞膜或细胞壁表面同步完成侵入和脱壳。 • 以内吞方式或直接进入细胞,经蛋白酶的降解,先后脱去包膜和衣壳。 • 以膜融合方式侵入的病毒,其包膜在与细胞膜融合时即已脱掉,核衣壳被移至脱壳部位并在酶的作用下进一步脱壳。 • 病毒脱壳必须有酶的参与,脱壳酶来自宿主细胞,有的为病毒基因编码。

  40. 大分子合成 • 核酸的复制(分子生物学详细讲授) • The DNA virus The dsDNA virus The ssDNA virus • The RNA virus The dsRNA virus The positive -stranded ssRNA virus The negative -stranded ssRNA virus • The DNA & RNA reverse transcribing virus • 蛋白的翻译

  41. 大分子合成 • 病毒借助宿主细胞提供的原料、能量和场所合成核酸和蛋白质,期间所需的多数酶也来自宿主细胞。 • 在病毒进入宿主细胞后生物合成阶段,胞浆中无病毒颗粒,称为隐蔽期。

  42. 装配 释放 • 新合成的病毒核酸和病毒结构蛋白在感染细胞内组合成病毒颗粒的过程称为装配(Assembly),而从细胞内转移到细胞外的过程为释放(Release)。

  43. 装配 • 绝大多数DNA病毒在细胞核内组装,RNA病毒与痘病毒类则在细胞质内组装。 • 无包膜病毒组装成核衣壳即为成熟的病毒体,病毒的早期蛋白,即非病毒结构成分不组装入病毒,残留在感染细胞中。 • 早期蛋白、中期蛋白、晚期蛋白(P68)

  44. 释放 • 绝大多数无包膜病毒释放时被感染的细胞崩解,释放出病毒颗粒,宿主细胞膜破坏,细胞立即死亡。 • 绝大多数有包膜病毒通过细胞内的内质网、空泡,或包上细胞核膜或细胞膜以出芽方式释放而成为成熟病毒,在一段时间内逐个释出,对细胞膜破坏轻,宿主细胞死亡慢。   • 从单个病毒吸附开始至所有病毒释放,此过程称为感染周期或复制周期。一个感染细胞一般释放的病毒数为100-1000。

  45. 二、 一步生长曲线 • 描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线,也叫一级生长曲线。 • 以感染时间为横坐标,病毒效价为纵坐标

  46. 裂解、量噬菌、斑噬菌体的效价 • 裂解量:平均每一个宿主细胞裂解后产生的子代噬菌体数作为Burst size(如何计算??). • 噬菌斑:噬菌体导致寄主细胞溶解死亡,因而在琼脂培养基表面形成的空斑。

  47. 噬菌斑

  48. 噬菌体效价(理解) • 效价(滴度Title)-------是微生物或其产物、抗原与抗体等活性 高低的标志(了解)。 • 噬菌体效价--------指噬菌体的浓度,即每毫升样品含噬菌体的个数。 • 通常是在含敏感菌的平板上形成噬菌斑进行噬菌体的计数,以每毫升中含有的噬菌斑形成单位(plaque forming unit/ml或pfu/ml)表示其效价。

  49. 二、 一步生长曲线 可以反应噬菌体的3个重要特征参数: • 潜伏期 • 裂解期 • 平稳期