第三章病毒和亞病毒2015

第三章病毒和亞病毒因子教學目標掌握病毒的定義及其特性；掌握噬菌體繁殖方式（重難點）；熟悉病毒的形態(tài)、構(gòu)造及其化學成分；熟悉亞病毒因子的種類與生物學特性；了解病毒在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用。教學內(nèi)容第一節(jié)概述病毒的定義及其特性；病毒大小及其形態(tài)；病毒的化學成分病毒的分類第二節(jié)噬菌體第三節(jié)亞病毒因子第一節(jié)概述一、病毒的定義和特性1定義一類由核酸和蛋白質(zhì)等少數(shù)幾種成分組成的超顯微“非細胞生物”，其本質(zhì)是一類含DNA或RNA的特殊遺傳物質(zhì)。Field等（1990年）：病毒為具有獨立于宿主的進化史的絕對細胞內(nèi)寄生物，它的DNA或RNA基因組被其編碼的蛋白質(zhì)殼體化。

是一類既具有化學大分子屬性，又具有生物體基本特征；既具有細胞外的感染性顆粒形式，又具有細胞內(nèi)的繁殖性基因形式的獨特生物類群。由一個或數(shù)個RNA或DNA分子構(gòu)成的感染性因子，通常（但非必須）覆蓋有由一種或數(shù)種蛋白質(zhì)構(gòu)成的外殼，有的外殼還有更為復雜的膜結(jié)構(gòu)；這些因子能將其核酸從一個宿主細胞傳遞給另一個宿主細胞；能利用宿主的酶系統(tǒng)進行細胞內(nèi)的復制；有些還能將其基因組整合入宿主細胞DNA，依靠這種機制，或是導致持續(xù)性感染，或是導致細胞轉(zhuǎn)化，腫瘤形成。（沈萍版，p164）2、病毒的基本特征形體微?。?0-200nm）；沒有細胞結(jié)構(gòu)，稱為分子生物；只含有DNA或RNA一類核酸；既無產(chǎn)能酶系，也無蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)；不以二分分裂法繁殖，只能在特定的寄主細胞內(nèi)以核酸復制的方式增殖；在離體條件下，能以無生命的生物大分子狀態(tài)存在，并長期保持其侵染活力；它對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感1、大小二、大小和形態(tài)(20-200nm)病毒粒子核衣殼（基本構(gòu)造）核酸：由DNA或RNA構(gòu)成衣殼：由衣殼粒構(gòu)成包膜（非基本構(gòu)造）：由類脂或脂蛋白構(gòu)成形狀：二十面體對稱、螺旋體對稱、復合型2、病毒粒子的構(gòu)造

核衣殼（nucleo-capsid）病毒主要由殼體和核酸二部分構(gòu)成，二者統(tǒng)稱核衣殼。包膜（envelope）在殼體外層還具有一層由病毒編碼的封套，有包膜病毒粒子是以出芽的方式穿過被侵染細胞的核膜或原生質(zhì)膜。包膜可能含有少量的糖蛋白，例如人類免疫缺陷性病毒(HIV)，也可能含有大量的糖蛋白，例如單純皰疹病毒(HSV)。病毒的包膜上具有受體，它能使粒子附著并感染宿主細胞。病毒的對稱性

病毒的衣殼具有螺旋體對稱或二十面體對稱。螺旋體對稱可以看作蛋白亞基通過有序的螺旋方式，排列在病毒核酸周圍，二十面體是一種有規(guī)則的立體結(jié)構(gòu)，它由許多蛋白亞基的重復聚集組成，從而形成一種類似于球形的結(jié)構(gòu)。1.

Adenovirusstructure二十面體對稱螺旋對稱3、個體形態(tài)與群體形態(tài)

AdenovirusInfluenzavirusEnterovirusTabccomosaicvirus3、病毒的化學組成

蛋白質(zhì)核酸脂質(zhì)碳水化合物其他組成1）病毒蛋白

結(jié)構(gòu)蛋白

構(gòu)成一個形態(tài)成熟的有感染性病毒顆粒所必須的蛋白，包括殼體蛋白、包膜蛋白存在于毒粒中的酶。

非結(jié)構(gòu)蛋白

由病毒基因組編碼的，在病毒復制過程中產(chǎn)生并具有一定功能，但不結(jié)合于毒粒中的蛋白。2）病毒的核酸雙鏈DNA(dsDNA)、單鏈DNA(ssDNA)、

雙鏈RNA(dsRNA)、單鏈RNA(ssRNA)；除dsRNA外，其余有均線狀和環(huán)狀形式；單鏈核酸按照它們的極性（polarity）進行分類：+RNA、-RNA；病毒雙鏈DNA病毒DNA和RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒DNA病毒RNA病毒

亞病毒單鏈DNA病毒雙鏈RNA病毒裸露RNA病毒負單鏈RNA病毒正單鏈RNA病毒類病毒擬病毒朊病毒病毒的分類按照侵染的宿主分為：（1）原核生物的病毒－－噬菌體（2）植物病毒（多為ssRNA）（3）人類和脊椎動物病毒（4）昆蟲病毒分類系統(tǒng):目、科（亞科）、屬和種分類階元構(gòu)成；3個目，其中1個尾病毒目（Caudovirales）涉及噬菌體，2個涉及動物病毒，分別是單負股病毒目（Mononegavirales）和套式病毒目（Nidovirirales）。國際病毒分類委員會(InternationalCommitteeonTaxonmyofViruses,ICTV)是國際公認的病毒分類與命名的權(quán)威機構(gòu)。種

病毒種的命名不是單純由某一個分類特征、而是由多原則分類特征決定的，包括病毒的基因組組成、病毒顆粒形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化特性和血清學性質(zhì)等。屬

病毒屬是一群具有某些共同特征的種組成。其屬名的詞尾為“-virus”，但在設立一個新的病毒屬時必需有一個同時被承認的代表種(typespecies)。

科

病毒科是一群具有某些共同特征的屬組成?？泼脑~尾為“-viridae”，“科”下面可以設立或不設立亞科。亞科名的詞尾為“-virinae”。目

病毒目是一群具有某些共同特征的科組成，目名的詞尾為“-virales”。病毒雙鏈DNA病毒DNA和RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒DNA病毒RNA病毒

亞病毒單鏈DNA病毒雙鏈RNA病毒裸露RNA病毒負單鏈RNA病毒正單鏈RNA病毒類病毒擬病毒朊病毒病毒的命名與書寫規(guī)則病毒的命名要由公認的國際專家小組負責不采用拉丁文雙名法，而是英文或英語化的拉丁文，只用單名目、科、屬分別用拉丁文后綴“-virales”、“-viridae”及“-virus”

如Circoviridae環(huán)狀病毒科

Circovirus環(huán)狀病毒屬第二節(jié)噬菌體(bacteriophage)一、概述噬菌體噬菌體種類主要為六種主要形態(tài)

①A型，dsDNA，蝌蚪狀，收縮性尾

②B型，dsDNA，蝌蚪狀，非收縮性尾

③C型，dsDNA，非收縮性尾

④D型，ssDNA，球狀，無尾，大頂衣殼粒⑤E型，ssRNA，球狀，無尾，小頂衣殼粒

⑥F型，ssDNA，絲狀，頭無尾吸附(Adsorption)穿入(Penetration)脫殼(Uncoating)生物合成(Biosynthesis)裝配與釋放(AssemblyandRelease)二、噬菌體的繁殖

吸附于大腸桿菌上的噬菌體二、噬菌體效價的測定

在菌苔上形成一個具有一定形狀、大小、邊緣和透明度的負菌落稱噬菌斑?？捎米魇删w的鑒定指標，也可用于純種分離和計數(shù)。

效價(滴度Titre)-------是微生物或其產(chǎn)物、抗原與抗體等活性高低的標志。噬菌體效價--------指噬菌體的濃度，即每毫升樣品含噬菌體的個數(shù)。通常是在含敏感菌的平板上形成噬菌斑進行噬菌體的計數(shù)，以每毫升中含有的噬菌斑形成單位（plaqueformingunit/ml或pfu/ml)表示其效價。噬菌體效價的測定——雙層平板法三、一步生長曲線烈性噬菌體（virulentphage)

感染宿主細胞后，可在短時間內(nèi)連續(xù)完成吸附、侵入、增殖、成熟和裂解這五個階段而實現(xiàn)繁殖的噬菌體。定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線?？煞从呈删w的3個最重要參數(shù)：

潛伏期

裂解期的長短裂解量的大小高濃度的敏感宿主菌

適量的噬菌體培養(yǎng)離心除去過量游離噬菌體高倍稀釋混合液一定時間取樣噬菌斑測定潛伏期（latentphase）

指噬菌體的核酸侵入宿主細胞后至第一個噬菌體粒子裝配前的一段時間，故整段潛伏期中沒有一個成熟的噬菌體粒子從細胞中釋放出來。

不同病毒的潛伏期長短不同，噬菌體以分鐘計，動物病毒和植物病毒以小時或天計。裂解期（risephase）

緊接在潛伏期后的一段宿主細胞迅速裂解、溶液中噬菌體粒子急劇增多的一段時間。噬菌體的裂解量一般為幾十到上百個，植物病毒和動物病毒可達數(shù)百乃至上萬個。平穩(wěn)期（plateau）

指感染后的宿主已全部裂解，溶液中噬菌體效價達到最高點后的時期。病毒的特點：對宿主具嚴格專一性，只能在活細胞內(nèi)繁殖。四、溫和噬菌體（temperatephage)

與溶源性（lysogeny)吸附并侵入細胞后，噬菌體的DNA整合在宿主的染色體組上，并可隨宿主DNA的復制而同步復制，因而在一般情況下不進行增殖和引起宿主細胞裂解，此即稱溶源性或溶源現(xiàn)象。凡能引起溶源性的噬菌體即稱為溫和噬菌體，整合于細菌染色體的溫和噬菌體基因組稱為原噬菌體，細胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在的溫和噬菌體基因組的細菌稱為溶源菌。

★烈性噬菌體（如T4)與溫和噬菌體（如E.coliK12的λ）生活史比較：吸附侵入增殖成熟裂解整合同步復制自發(fā)或誘導多次循環(huán)裂解性循環(huán)溶源性循環(huán)溶源菌有以下特性：自發(fā)裂解和誘發(fā)裂解；溶源性轉(zhuǎn)變；具有抗同原噬菌體感染的“免疫性”溶源性細菌的復愈溶源細菌自發(fā)裂解和誘發(fā)裂解

在溶源細菌中極少數(shù)(約10-6)會發(fā)生原噬菌體大量復制、成熟，導致寄主細胞裂解，這種現(xiàn)象稱為溶源細菌的自發(fā)裂解；若用低劑量的紫外線照射處理或其他理化方法處理，能夠誘發(fā)溶源細胞大量潰溶，釋放成熟噬菌體粒子，這就是溶源細菌的誘發(fā)裂解。溶源性轉(zhuǎn)變（lysogenicconversion）溫和噬菌體在菌體細胞內(nèi)以前噬菌體形式存在可導致宿主細胞的表型改變，這種改變與其生命周期是否完成沒有直接關(guān)系，這種改變稱為溶源性轉(zhuǎn)變。

沙門氏菌噬菌體溶源化時改變細菌脂多糖(LPS)O—抗原的組分，因此改變細菌抗原的特性。許多細菌的毒素基因也由溫和噬菌體攜帶，包括白喉棒桿菌(Corynebacteriadiphtheriae)的噬菌體攜帶的白喉毒素基因?；魜y毒素也在此類之中。免疫作用：

前噬菌體基因還導致溶源性細菌對同類型噬菌體的侵染具有免疫作用，阻止攜帶與溶源性菌體所含的前噬菌體DNA相同的噬菌體的吸附和生物合成，但這種免疫作用不能阻止溶原菌體被別種類型的溫和噬菌體或烈性噬菌體所侵染。前噬菌體基因的表達可以產(chǎn)生一種λ阻遏蛋白，抑制該病毒自身在菌體內(nèi)的復制作用。溶源細菌細胞復愈溶源細胞中的原噬菌體有時會消失，成為非溶源細胞，不會裂解，稱為溶源細菌細胞復愈。溶源菌的識別將少量溶源菌與大量的敏感性指示菌相混合，然后與上層瓊脂培養(yǎng)基混勻后倒平板，經(jīng)培養(yǎng)后溶源菌就一一長成菌落。由于溶源菌在細胞分裂過程中有極少數(shù)個體會引起自發(fā)裂解，其釋放的噬菌體可不斷侵染溶源菌菌落周圍的指示菌菌苔，于是就形成了一個個中央有溶源菌的小菌落，四周有透明圈圍著的這種獨特噬菌斑。三、脊椎動物病毒自人類1898年首次發(fā)現(xiàn)病毒以來,已發(fā)現(xiàn)病毒的種類達4000多種,已知與人類健康有關(guān)的病毒超過300種，與其它脊椎動物有關(guān)的病毒超過900種。人類傳染病約有70-80%是由病毒所引起。脊椎動物病毒根據(jù)其核酸類型可分為dsDNA病毒、ssDNA病毒、dsRNA病毒和ssRNA病毒；有的衣殼外含囊膜，有的不含囊膜；有的病毒囊膜外還含有刺突。（一）脊椎動物病毒繁殖1.吸附:病毒通過刺突與細胞受體特異結(jié)合吸附到寄主細胞上2.侵入:病毒被吞噬到囊泡中,囊膜破裂,病毒核酸被釋放到細胞質(zhì)。3.生物合成:在病毒基因控制下,細胞合成新病毒的基本成分，核酸、衣殼粒蛋白和刺突蛋白。4.成熟裝配:刺突蛋白整合到形成病毒囊膜的細胞膜中,核酸和衣顆粒蛋白裝配成核衣殼。5.釋放:有囊膜病毒以出芽方式離開細胞膜,攜帶著含刺突的囊膜。成熟的病毒粒子具侵染性。病毒刺突與寄主細胞上受體的特異結(jié)合過程示意圖：1）裸露病毒核酸直接穿入2）有囊膜病毒以膜融合方式進入3）有囊膜病毒以吞噬作用進入動物病毒侵入方式示意圖：（二）脊椎動物病毒的持續(xù)性感染

動物病毒的持續(xù)性（persistence）就是指某些病毒通過吸附、侵染進入動物寄主細胞后，并不進行增殖殺死寄主細胞，而是將自身病毒DNA整合到寄主細胞染色體DNA分子上或呈類質(zhì)粒狀態(tài)，長期存在于寄主細胞內(nèi)。以整合形式存在的病毒核酸被稱作原病毒。持續(xù)性特點：1）持續(xù)性感染的動物細胞功能維持正常，甚至很多年。2）持續(xù)性病毒感染中，病毒在重新活化前沒有復制，處于續(xù)存狀態(tài)。3）被整合的原病毒基因的表達有時也會賦予寄主細胞新的特點。4）原病毒可以受環(huán)境因素如紫外線誘導活化，從整合的染色體上脫離下來，病毒核酸重新復制、成熟和釋放。（一）類病毒(Viroid)

是一個裸露的閉合環(huán)狀RNA分子，它能感染寄主細胞并在其中自我復制使寄主產(chǎn)生病癥。（二）擬病毒通常，病毒粒子含有核酸和蛋白質(zhì)組分，包裹在真病毒粒中的有缺陷的類病毒，又稱衛(wèi)星病毒或類類病毒，如丁型肝炎病毒。第三節(jié)亞病毒（三）朊病毒(Prion&Virion)

Prusiner于1982年發(fā)現(xiàn)，是一種對人有侵染性的蛋白質(zhì)顆粒。引起羊的“瘙癢癥”、牛的海綿狀腦“瘋牛癥”、人的庫魯氏病。甲肝病毒（