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文檔簡介
第四章
病毒和亞病毒林雁冰病毒和亞病毒第1頁第四章病毒和亞病毒第一節(jié)概述第二節(jié)病毒形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成第三節(jié)病毒復(fù)制第四節(jié)噬菌體第五節(jié)真核細(xì)胞病毒第六節(jié)亞病毒第七節(jié)病毒與實(shí)踐病毒和亞病毒第2頁第一節(jié)病毒概述一、病毒發(fā)覺和研究歷史二、病毒定義與特點(diǎn)三、病毒分類病毒和亞病毒第3頁
病毒(Virus)是在19世紀(jì)末才被發(fā)覺一類微小病原體。一、病毒發(fā)覺和研究歷史病毒和亞病毒第4頁
早在公元前四世紀(jì)就有了關(guān)于瘋狗咬人致病,即狂犬病記載并發(fā)覺它能夠傳染給其它許多動(dòng)物。3000BC埃及孟非思壁畫中長老患小兒麻痹癥。病毒和亞病毒第5頁
另一個(gè)病毒病軟疣匯報(bào),這張1841年手繪圖就是一個(gè)證據(jù)。
第一個(gè)記載植物病毒病當(dāng)屬郁金香碎色花病,至今荷蘭阿姆斯特丹博物館還保存著一張1619年荷蘭畫家一幅得病郁金香靜物畫。病毒和亞病毒第6頁
在當(dāng)初荷蘭一枚得病郁金香球莖竟能換來一頭牛、一頭豬或羊,甚至成噸谷物或上千磅奶酪。病毒和亞病毒第7頁1886年,德國A.Mayer發(fā)覺煙草上出現(xiàn)深淺相間綠色區(qū)域,他稱之為煙草花葉病,隨即又用試驗(yàn)證實(shí)它含有傳染性。1892年,俄國學(xué)者D.Ivanovsky發(fā)覺煙草花葉病病原體能經(jīng)過細(xì)菌濾器:一個(gè)能經(jīng)過細(xì)菌濾器“細(xì)菌毒素”或極小細(xì)菌。病毒研究歷史病毒和亞病毒第8頁1898年,荷蘭生物學(xué)家MWBeijerinck對煙草花葉病病原體研究結(jié)果:
能經(jīng)過細(xì)菌濾器;可被乙醇沉淀而不失去其感染性,能在瓊脂凝膠中擴(kuò)散;用培養(yǎng)細(xì)菌方法不能被培養(yǎng)出來,推測只能在植物活細(xì)胞中生活;“病毒(Virus)”病毒和亞病毒第9頁1900年前后,包含口蹄疫(footandmouthdisease)在內(nèi)各種動(dòng)植物疾病病原體濾過性特征被證實(shí)。FWTwort(1915年)、Fd’Herelle(1917年),分別發(fā)覺細(xì)菌(Shigelladysenteriae)病毒----噬菌體。1935年,WMStanley首次提純并結(jié)晶了煙草花葉病毒;與Bawden等證實(shí)煙草花葉病毒本質(zhì)為核蛋白;1940年,Kausche首先用電鏡觀察到煙草花葉病毒顆粒。1952年,Hershey和Chase利用同位素證實(shí)噬菌體遺傳物質(zhì)是DNA,將人類帶入病毒分子生物學(xué)階段。病毒和亞病毒第10頁極大地豐富了當(dāng)代生物學(xué)(微生物學(xué)、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué))理論與技術(shù);病毒學(xué)(virulogy):
研究病毒(virus)本質(zhì)及其與宿主相互作用科學(xué),是微生物學(xué)主要分支學(xué)科。有效地控制和毀滅人及有益生物病毒病害;利用病毒對有害生物、尤其是害蟲進(jìn)行生物防治;發(fā)展以基因工程為中心生物高新技術(shù)產(chǎn)業(yè);病毒和亞病毒第11頁非細(xì)胞生物最少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分亞病毒真病毒
類病毒
擬病毒
朊病毒只含不具獨(dú)立侵染性RNA組分只含單一蛋白質(zhì)組分只含具獨(dú)立侵染性RNA組分本章主要介紹真病毒二、病毒定義與特點(diǎn)
病毒:是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單,能夠自我復(fù)制并含有侵染性獨(dú)特非細(xì)胞生物體。當(dāng)代病毒學(xué)家把病毒這類非細(xì)胞生物分成真病毒(Euvirus,簡稱病毒)和亞病毒(Subvirus)兩大類:
病毒和亞病毒第12頁
病毒是一類既含有化學(xué)大分子屬性,又含有生物體基本特征;既含有細(xì)胞外感染性顆粒形式,又含有細(xì)胞內(nèi)繁殖性基因形式獨(dú)特生物類群。病毒分兩個(gè)階段(以兩種形式)存在:胞外階段:“毒?!毙问酱嬖冢x體條件下),含有感染
性,無生命特征但不能獨(dú)立活細(xì)胞增殖;胞內(nèi)階段:主要以正在復(fù)制核酸形式存在,誘導(dǎo)宿主細(xì)胞合成病毒組分;病毒和亞病毒第13頁特征1)個(gè)體微小,在電子顯微鏡下才能看見;2)不含有細(xì)胞結(jié)構(gòu),其主要成份為核酸和蛋白質(zhì),故稱為“分子生物”;3)一個(gè)病毒只含有DNA或RNA一個(gè)類型核酸;4)絕正確細(xì)胞內(nèi)寄生,在細(xì)胞外不能增殖:既無產(chǎn)能酶系,也無蛋白質(zhì)和核酸合成酶系,只能利用宿主活細(xì)胞內(nèi)現(xiàn)成代謝系統(tǒng)合成本身核酸和蛋白質(zhì);5)以核酸復(fù)制和蛋白質(zhì)合成、然后裝配過程實(shí)現(xiàn)其大量繁殖;7)對大多數(shù)抗生素不敏感,對干擾素敏感。6)在離體條件下,以無生命生物大分子狀態(tài)存在,并保持其侵染性;8)有些病毒核酸還能整合到宿主基因組中,并誘發(fā)潛伏性感染。病毒和亞病毒第14頁三、病毒分類病毒幾乎能夠感染全部細(xì)胞生物,并含有宿主特異性。人們習(xí)慣依據(jù)其宿主種類將病毒分類:噬菌體(phage)真菌病毒(fungiviruses)植物病毒(plantviruses)動(dòng)物病毒(animalviruses)國際病毒分類委員會(InternationalCommitteeforTaxonomyofViruses,ICTV)提出了分類依據(jù)和建立了分類系統(tǒng)。分類依據(jù)主要以病毒粒子特征、病毒抗原性質(zhì)以及生物學(xué)特征等作為依據(jù)。命名規(guī)則1998年國際病毒分類委員會提出41條新病毒命名規(guī)則,病毒分類系統(tǒng)依次用目、科、屬、種分類等級。病毒和亞病毒第15頁病毒粒子特征:①病毒形態(tài):如大小、形狀、包膜和包膜突起有沒有,衣殼結(jié)構(gòu)及其對稱性;
②病毒生理生化和物理性質(zhì):如分子量,沉降系數(shù),浮力密度,病毒粒子在不一樣pH、溫度、Mg2+、Mn2+、變性劑、輻射中穩(wěn)定性;
③病毒基因組,如基因組大小、核酸類型、單雙鏈、線狀或環(huán)狀,正負(fù)鏈,G+C含量比、核苷酸序列等;
④病毒蛋白,如結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白數(shù)量,大小以及功效和活性,氨基酸序列等;
⑤病毒脂類含量和特征;
⑥碳水化合物含量和特征;
⑦病毒基因組組成和復(fù)制。病毒和亞病毒第16頁病毒抗原性質(zhì):包含病毒血清學(xué)性質(zhì)與其抗原關(guān)系。病毒生物學(xué)特征:包含病毒天然宿主范圍;
病毒在自然狀態(tài)下傳輸與媒介體關(guān)系;
病毒地理分布,致病機(jī)理,組織嗜親性;
病毒引發(fā)病理和組織病理學(xué)特點(diǎn)。病毒和亞病毒第17頁一、病毒形態(tài)結(jié)構(gòu)1、病毒形狀和大小
個(gè)體?。y量單位nm),必需在電鏡下觀察;不一樣病毒毒粒大小差異很大(直徑10~300nm)(1)大小痘病毒:300~450nm×170~260nm(最大)菜豆畸矮病毒
:直徑9~11nm(最?。┑诙?jié)病毒形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成微生物個(gè)體直徑比約為:病毒:細(xì)菌:真菌=1:10:100病毒和亞病毒第18頁天花病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒噬菌體450nm300nm×250nm×100nm2000nm1250nm×10nm1300nm×10nm1300nm×10nm21nm18nm16.5nm12~18nm16nm9~11nm5nm×800nm病毒和亞病毒第19頁(2)病毒形態(tài)磚塊狀(痘病毒)、絲狀(大腸桿菌f1、fd、M13噬菌體)等;多形性(流感病毒,新分離毒株呈絲狀,在細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定傳代后轉(zhuǎn)變?yōu)閿M球狀)?;拘螒B(tài):球形或擬球形(大多數(shù)動(dòng)物病毒);桿狀(植物病毒和昆蟲病毒);蝌蚪狀(大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體)其它形態(tài):病毒和亞病毒第20頁病毒和亞病毒第21頁牛痘病毒埃博拉病毒病毒和亞病毒第22頁流感全球大流行1889-1890 “俄羅斯流感”1918-1919 “西班牙流感”,當(dāng)代史上最大瘟疫,造成萬人死亡1957-1958 “亞洲流感”1968-1969 “香港流感”病毒和亞病毒第23頁為何會經(jīng)常被流感病毒感染?流感病毒不停地改變: 基因突變 基因重排基因重排:當(dāng)兩種不一樣流感病毒同時(shí)感染一個(gè)細(xì)胞時(shí),所產(chǎn)生子代病毒在裝配時(shí),可能裝入兩種病毒基因組任何一個(gè)。因?yàn)榱鞲胁《净蚪M分為8個(gè)片段,所以共可產(chǎn)生:28=256種病毒病毒和亞病毒第24頁為何會經(jīng)常被流感病毒感染?流感病毒有15種HA,9種NA,組成不一樣血清型,如:H1N1,H5N9……這些血清型中只有幾個(gè)能感染人,但它們都能感染鴨子。鴨子是病毒起源病毒從鴨子經(jīng)過豬,在豬體內(nèi)進(jìn)行基因組重排,造成病毒血清型改變?nèi)梭w對一個(gè)血清型免疫能力,對另一個(gè)血清型沒有作用病毒和亞病毒第25頁流感病毒重排鴨病毒人病毒共同感染豬感染人病毒和亞病毒第26頁1997香港禽流感H5N1,在人中從未發(fā)覺過血清型造成了學(xué)童死亡發(fā)覺是從鳥類直接傳輸?shù)饺送罋⒘巳侩u和鴨,以控制可能傳輸研究發(fā)覺,這種病毒只能由鳥類偶然地傳給人,尚不能由人傳給人病毒和亞病毒第27頁煙草花葉病毒噬菌體M13噬菌體T4大腸桿菌噬菌體f2、MS2脊髓灰質(zhì)炎病毒牛痘病毒腺病毒衣原體人血紅細(xì)胞各種毒粒大小、形態(tài)差異很大病毒和亞病毒第28頁病毒和亞病毒第29頁2.病毒粒子結(jié)構(gòu)
病毒是一類非細(xì)胞生物,故稱之為病毒粒或病毒體(virion)。
病毒有時(shí)也稱病毒顆粒或病毒粒子(virusparticle),專指成熟、結(jié)構(gòu)完整和有感染性單個(gè)病毒。病毒和亞病毒第30頁基本結(jié)構(gòu):核衣殼(nucleocapsid)
非基本結(jié)構(gòu)病毒粒子結(jié)構(gòu)關(guān)鍵(core):DNA或RNA衣殼(capsid):蛋白質(zhì)包膜(envelope):含蛋白質(zhì)或糖蛋白類脂雙層膜刺突(spike):糖蛋白關(guān)鍵衣殼包膜刺突衣殼粒(capsomere或capsomer):是組成衣殼蛋白質(zhì)亞單位病毒和亞病毒第31頁3.病毒粒子對稱類型螺旋對稱衣殼病毒:煙草花葉病毒病毒能夠依據(jù)衣殼中衣殼粒排列方式將其分為3種:二十面體對稱衣殼病毒:腺病毒
復(fù)合對稱衣殼病毒:T4噬菌體病毒和亞病毒第32頁對稱體制螺旋對稱二十面體對稱復(fù)合對稱無包膜有包膜桿狀:煙草花葉病毒(TMV)等絲狀:大腸桿菌f1、fd、M13等卷曲狀:正粘病毒(流感病毒)等彈狀:狂犬病毒,水泡性口膜炎病毒等無包膜有包膜:皰疹病毒大型:腺病毒等小型:脊髓灰質(zhì)炎病毒,
φX174噬菌體等無包膜:大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體(蝌蚪狀)等有包膜:痘病毒(磚塊狀)病毒粒對稱體制病毒和亞病毒第33頁
殼體外形如中空蛋白質(zhì)圓管,呈堅(jiān)硬或柔韌狀。由2130個(gè)相同蛋白質(zhì)亞基(158個(gè)氨基酸)以逆時(shí)針方向螺旋狀排列,形成一個(gè)長300nm,內(nèi)徑4nm,外徑15nm剛直中空柱。ssRNA盤繞在殼體內(nèi)面由亞基形成溝內(nèi),與蛋白質(zhì)亞基經(jīng)過弱鍵結(jié)合。螺旋對稱殼體病毒代表:TMV病毒和亞病毒第34頁直接影響烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量感病植物癥狀:
花葉,葉片輕度扭曲,天氣干燥和酷熱時(shí)候,下部葉易受到花葉燒傷。早期感病植株還表現(xiàn)矮化癥狀。病毒和亞病毒第35頁
并非全部螺旋對稱衣殼都像TMV衣殼一樣是剛直,流感病毒RNA就包圍在薄、柔軟易彎曲螺旋殼體內(nèi),其衣殼折疊在一起,外有包膜。流感病毒病毒和亞病毒第36頁二十面體對稱殼體病毒衣殼有20個(gè)等邊三角形面,12個(gè)頂角。包含12個(gè)五鄰體(分布在12個(gè)頂角上衣殼粒)和240個(gè)六鄰體(分布在棱上和面上非頂角衣殼粒)。關(guān)鍵為線狀雙鏈DNA(dsDNA),核酸分子以高度卷曲狀態(tài)存在于衣殼內(nèi)。代表:腺病毒五鄰體六鄰體二十面體衣殼在形成時(shí)通常是由五邊形衣殼粒(五鄰體)和六邊形衣殼粒(六鄰體)組成。病毒和亞病毒第37頁
其殼體由頭部和尾部組成。通常頭部呈二十面體對稱,尾部呈螺旋對稱。線狀dsDNA折疊盤繞于頭部關(guān)鍵。復(fù)合對稱衣殼病毒代表:大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體頭尾髓頸環(huán)尾鞘尾絲刺突基板病毒和亞病毒第38頁
病毒粒大量聚集并使宿主細(xì)胞發(fā)生病變時(shí),就形成了含有一定形態(tài)、構(gòu)造并能用光鏡加以觀察和識別特殊“群體”,稱之為包涵體。4.病毒群體形態(tài)(1)包涵體(inclusionbody)
病毒和亞病毒第39頁包涵體存在部位多數(shù)位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi),具嗜酸性,比如,痘病毒和狂犬病毒包涵體。少數(shù)位于細(xì)胞核內(nèi),具嗜堿性,比如,皰疹病毒和腺病毒包涵體。在細(xì)胞質(zhì)+細(xì)胞核內(nèi),比如,麻疹病毒包涵體。病毒和亞病毒第40頁病毒和亞病毒第41頁病毒包涵體應(yīng)用①用于病毒病診療②用于生物防治
核型多角體病毒(NPV):在昆蟲細(xì)胞內(nèi)形成多角形包涵體,是我國自主研究并應(yīng)用于農(nóng)業(yè)實(shí)踐第一個(gè)病毒殺蟲劑。病毒和亞病毒第42頁(2)噬菌斑(plaque)
噬菌體在細(xì)菌或放線菌菌苔上形成“負(fù)菌落”即為噬菌斑(plaque)。病毒和亞病毒第43頁
將少許噬菌體和大量宿主細(xì)胞混合液與45℃左右瓊脂培養(yǎng)基在培養(yǎng)皿中充分混勻,鋪平后培養(yǎng)10h左右,肉眼可見一個(gè)個(gè)透亮不長菌小圓斑,是由噬菌體在菌苔上形成“負(fù)菌落”,即噬菌斑。
設(shè)0.10mL稀釋度為10-6病毒懸液可產(chǎn)生75個(gè)噬菌斑,則樣品噬菌斑形成單位為:PFU/mL=(75PFU/0.10mL)×(106)=7.5×108病毒和亞病毒第44頁噬菌斑病毒和亞病毒第45頁正常細(xì)胞異常細(xì)胞
若標(biāo)本經(jīng)過適當(dāng)稀釋進(jìn)行接種并輔以染色處理,病毒可在培養(yǎng)細(xì)胞單層上形成肉眼可見局部病損區(qū)域,即蝕斑(plaque)或稱空斑。正常細(xì)胞異常細(xì)胞病毒和亞病毒第46頁
由植物病毒在植物葉片上形成局部壞死斑,稱之為枯斑(lesion,病斑)。(4)枯斑(lesion)病毒和亞病毒第47頁①是DNA還是RNA;②是單鏈(ss,singlestrand)結(jié)構(gòu)還是雙鏈(ds,doublestrand)結(jié)構(gòu);③呈線狀還是環(huán)狀;④是閉環(huán)還是缺口環(huán);⑤基因組是單分子、雙分子、三分子還是多分子;⑥核酸堿基(b,base)或堿基對(basepair,
bp)數(shù),以及核苷酸序列等。病毒核酸類型區(qū)分指標(biāo):二、病毒化學(xué)組成1、病毒核酸病毒和亞病毒第48頁1、病毒核酸病毒基因組大小差異很大最小基因組(MS2病毒)只有約3kb,僅夠編碼3~4種蛋白質(zhì),這些病毒利用重合基因來節(jié)約空間。最大基因組(T偶數(shù)噬菌體,皰疹病毒,痘病毒)達(dá)300kb,可編碼100各種蛋白質(zhì)。單鏈DNA(ssDNA)雙鏈DNA(dsDNA)單鏈RNA(ssRNA)雙鏈RNA(dsRNA)4種類型動(dòng)物病毒這4種類型都有;植物病毒通常含有ssRNA;噬菌體通常為dsDNA,但也有一些噬菌體為ssDNA或ssRNA。病毒和亞病毒第49頁若干有代表性病毒核酸類型病毒和亞病毒第50頁(1)DNA病毒dsDNA:大多數(shù)DNA病毒以dsDNA作為遺傳物質(zhì)。許多病毒dsDNA經(jīng)過修飾,呈線性,少數(shù)為環(huán)狀dsDNA。特殊堿基:除常見核苷酸外,許多病毒含有特殊堿基,如,大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體以5-羥甲基胞嘧啶代替胞嘧啶。λ噬菌體線性dsDNA:有由12個(gè)核苷酸組成粘性末端,粘性末端配對可使DNA環(huán)化。ssDNA:少數(shù),如ΦX174、M13噬菌體等,有線性和單鏈閉合環(huán)狀DNA兩種。病毒和亞病毒第51頁(2)RNA病毒
多數(shù)RNA病毒以ssRNA作為它們遺傳物質(zhì)。正鏈或陽性鏈:RNA堿基序列與病毒mRNA相同,指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。如:脊髓灰質(zhì)炎病毒,等負(fù)鏈或陰性鏈:病毒RNA基因組與病毒mRNA互補(bǔ)。如:狂犬病毒,等。
片段基因組:許多RNA病毒基因組被分為獨(dú)立片段,每個(gè)片段編碼一個(gè)蛋白。有病毒基因組能夠分為10到12個(gè)片段(如呼腸病毒),通常全部片段都包含在同一個(gè)衣殼中。不過,也有些病毒將片段基因分布在不一樣病毒粒子中(如:雀麥花葉病毒),但它們能夠成功地侵染同一宿主。
許多植物及動(dòng)物病毒正鏈RNA基因組5’端含有7-甲基鳥嘌呤核苷帽子結(jié)構(gòu),3’末端含有poly-A尾巴。
少部分病毒含有dsRNA基因組,都是片段式。病毒和亞病毒第52頁2、病毒蛋白質(zhì)衣殼蛋白:占病毒蛋白質(zhì)成份絕大部分。保護(hù)核酸;當(dāng)病毒無包膜結(jié)構(gòu)時(shí),衣殼參加病毒對宿主吸附、侵染;決定病毒對宿主專一性和病毒抗原性。包膜蛋白:包膜脂質(zhì)和碳水化合物是正常宿主組成成份,但蛋白是由病毒基因編碼形成。存在于病毒中酶類:病毒酶位于衣殼內(nèi),其中許多酶參加核酸復(fù)制,比如,逆轉(zhuǎn)錄酶。也有些病毒酶位于包膜或衣殼上(比如,流感唾液酸苷酶),幫助病毒侵染。包膜糖蛋白基質(zhì)蛋白病毒主要表面抗原,有些介導(dǎo)病毒進(jìn)入組成亞膜結(jié)構(gòu),介導(dǎo)核衣殼與包膜糖蛋白之間識別病毒和亞病毒第53頁3、病毒其它化學(xué)成份
包膜中含有起源于宿主細(xì)胞脂類,其中50-60%為磷脂,其余為膽固醇。另外,少數(shù)無包膜病毒也存在脂類;
有些病毒包膜和衣殼中含有少許糖類(以糖脂/糖蛋白形式存在);
一些病毒粒子中存在有機(jī)陽離子(如丁二胺、精胺)和無機(jī)陽離子。病毒和亞病毒第54頁第三節(jié)病毒復(fù)制一個(gè)完整復(fù)制周期包含吸附、侵入、脫殼、生物合成、裝配與釋放等步驟。病毒增殖所需原料、能量和生物合成場所均由宿主細(xì)胞提供,在病毒核酸控制下合成病毒核酸(RNA或DNA)與蛋白質(zhì)等成份,然后在宿主細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)裝配成為病毒粒子(系指成熟或結(jié)構(gòu)完整、有感染性病毒個(gè)體),再以各種方式釋放到細(xì)胞外,感染其它細(xì)胞。這種增殖方式稱為復(fù)制。病毒是嚴(yán)格細(xì)胞內(nèi)寄生物,只能在活細(xì)胞內(nèi)繁殖。病毒和亞病毒第55頁敏感細(xì)胞隨機(jī)碰撞而接觸(靜電引力或氫鍵)可逆吸附,無特異性(非細(xì)胞顆粒也可吸附)病毒表面蛋白與細(xì)胞受體結(jié)合特異性,不可逆吸附,開啟病毒感染第一階段病毒粒1吸附:感染起始期,病毒附著于敏感細(xì)胞表面。病毒和亞病毒第56頁病毒表面結(jié)構(gòu)或附著位點(diǎn)識別并結(jié)合到易感細(xì)胞表面對應(yīng)受體上。特異性吸附?jīng)Q定病毒組織親嗜性和感染宿主范圍。特異性吸附病毒和亞病毒第57頁2侵入:以各種方式(取決于宿主細(xì)胞性質(zhì))侵入敏感細(xì)胞內(nèi)。
2)融合:在細(xì)胞膜表面病毒包膜與細(xì)胞膜融合,病毒核衣殼進(jìn)入胞漿。1)直接進(jìn)入:核酸注入細(xì)胞質(zhì)。3)胞飲:細(xì)胞膜內(nèi)陷使整個(gè)病毒被吞飲入胞內(nèi)病毒和亞病毒第58頁3脫殼:脫去衣殼和包膜,方式因種而異。
病毒和亞病毒第59頁4生物合成:包含核酸復(fù)制和蛋白質(zhì)合成等。
在此期間,用血清學(xué)方法和電鏡檢驗(yàn),不能從細(xì)胞內(nèi)檢出病毒體,稱為隱蔽期。病毒生物合成主要包含mRNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成及病毒基因組復(fù)制。依據(jù)病毒所含核酸性質(zhì)和狀態(tài)分類:雙鏈±DNA、單鏈+DNA、雙鏈±RNA、單鏈+RNA、單鏈-RNA等5類。1)
雙鏈±DNA→mRNA→蛋白質(zhì),如天花病毒、T-偶數(shù)噬菌體。2)
單鏈+DNA→±DNA→mRNA→蛋白質(zhì)。3)
雙鏈±RNA→mRNA→蛋白質(zhì),如呼腸孤病毒。4)
單鏈-RNA→mRNA→蛋白質(zhì),如流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒。5)
單鏈+RNA→RNA復(fù)制酶
→
-RNA→mRNA→蛋白質(zhì),脊髓灰質(zhì)炎病毒。6)
單鏈+RNA→-DNA→±DNA→mRNA→蛋白質(zhì),即逆轉(zhuǎn)錄病毒又稱RNA腫瘤病毒。病毒和亞病毒第60頁5裝配與釋放:子代病毒核酸與結(jié)構(gòu)蛋白合成后,可在宿主細(xì)胞內(nèi)一定部位裝配成子代病毒核衣殼。釋放子代病毒體方式:DNA病毒——多數(shù)核內(nèi)裝配;RNA病毒——多數(shù)胞漿內(nèi)裝配。包膜病毒——出芽釋放;無包膜病毒——破胞釋放。病毒和亞病毒第61頁第四節(jié)噬菌體一、噬菌體形態(tài)結(jié)構(gòu)1、組成:主要由蛋白質(zhì)和核酸組成。2、基本形態(tài):蝌蚪形、微球形和絲狀。病毒和亞病毒第62頁噬菌體基本形態(tài)和大小病毒和亞病毒第63頁
凡在短時(shí)間內(nèi)能連續(xù)完成吸附、侵入、增殖、裝配和裂解5個(gè)階段而實(shí)現(xiàn)其繁殖噬菌體,稱為烈性噬菌體(virulentphage);溫和噬菌體(temperatephage):烈性噬菌體(virulentphage):
進(jìn)入菌體后并不進(jìn)行增殖或引發(fā)溶菌,將自己基因組整合到宿主基因組上,并隨之復(fù)制而進(jìn)行同時(shí)復(fù)制,則稱之為溫和噬菌體(temperatephage)。噬菌體兩個(gè)類型病毒和亞病毒第64頁二、烈性噬菌體復(fù)制周期裂解性生活周期:DNA噬菌體在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制后,宿主細(xì)胞裂解并釋放新噬菌體。(E.coliT偶數(shù)噬菌體)烈性噬菌體繁殖過程普通分為五個(gè)階段:即吸附、侵入、復(fù)制、裝配和釋放。病毒和亞病毒第65頁(1)吸附和侵入受體(吸附)位點(diǎn):細(xì)胞壁上脂多糖、蛋白質(zhì)、磷壁酸,以及鞭毛和菌毛。
附著固著尾部收縮刺入細(xì)胞DNA注入T4噬菌體吸附和侵入宿主細(xì)胞過程:(一)雙鏈DNA噬菌體復(fù)制
(T4噬菌體復(fù)制周期)
病毒和亞病毒第66頁吸附尾釘固著尾鞘收縮尾管穿入核酸注入從吸附到侵入時(shí)間很短,T4只需15s病毒和亞病毒第67頁自外裂解是不能產(chǎn)生子代噬菌體裂解方式。假如大量噬菌體在短時(shí)間內(nèi)吸附于同一細(xì)胞上,使細(xì)胞壁產(chǎn)生許多小孔,也可引發(fā)細(xì)胞馬上裂解,但并未進(jìn)行噬菌體增殖,這種現(xiàn)象稱為自外裂解(lysisfromwithout)。病毒和亞病毒第68頁(2)噬菌體大分子合成早期mRNA
:宿主RNA聚合酶開始合成病毒mRNA,即噬菌體DNA復(fù)制前轉(zhuǎn)錄mRNA。早期蛋白:早期mRNA翻譯成蛋白,這些蛋白將接管宿主細(xì)胞并合成病毒核酸。其中一些酶將宿主DNA降解成核苷酸,為病毒DNA合成提供原料;一些蛋白對宿主細(xì)胞RNA聚合酶進(jìn)行修飾,使其識別病毒DNA開啟子,開始轉(zhuǎn)錄合成中期mRNA。中期mRNA:即病毒DNA復(fù)制所需酶mRNA。
噬菌體DNA注入宿主細(xì)胞后,宿主細(xì)胞本身DNA、RNA和蛋白質(zhì)合成便會中止,轉(zhuǎn)而合成病毒復(fù)制所需成份。病毒和亞病毒第69頁中期蛋白:中期mRNA翻譯成蛋白(DNA復(fù)制所需酶、羥甲基胞嘧啶合成酶以及晚期mRNA聚合酶等),病毒DNA開始復(fù)制(一些堿基修飾是抵制宿主限制)。
多聯(lián)體----合成T4噬菌體DNA含有末端冗余(重復(fù)一段堿基序列),大約6-10個(gè)克隆經(jīng)過末端冗余序列連接在一起,這種由若干單元同向相連形成超長鏈DNA稱為多聯(lián)體,多聯(lián)體在裝配過程中被切割。晚期mRNA:DNA復(fù)制完成后合成mRNA(指導(dǎo)結(jié)構(gòu)蛋白、裝配蛋白、溶菌酶等)。晚期蛋白:噬菌體結(jié)構(gòu)蛋白、裝配蛋白、溶菌酶等這些細(xì)胞裂解期間合成蛋白質(zhì)。病毒和亞病毒第70頁病毒和亞病毒第71頁(3)噬菌體裝配
T4噬菌體裝配是一個(gè)極為復(fù)雜自我裝配過程。大致分為4個(gè)獨(dú)立路徑:1)頭部殼體裝入DNA形成成熟頭部2)由基板、尾管、尾鞘組裝成無尾絲尾部;3)頭部與尾部自發(fā)結(jié)合;4)裝上尾絲頭部衣殼粒DNA衣殼尾部尾鞘噬菌體尾絲病毒和亞病毒第72頁(4)噬菌體釋放37℃培養(yǎng)時(shí),侵染約22分鐘后,E.coli發(fā)生裂解并釋放約300個(gè)T4噬菌體。這一過程需要一些T4基因支持:一個(gè)基因指導(dǎo)溶菌酶合成,溶菌酶能夠攻擊細(xì)胞壁肽聚糖;另一個(gè)噬菌體蛋白稱為holin,它可破壞細(xì)胞膜,使溶菌酶抵達(dá)并破壞細(xì)胞壁,同時(shí)阻止細(xì)胞膜上能量代謝反應(yīng)。病毒和亞病毒第73頁一步生長曲線
1)用噬菌體稀釋液感染高濃度宿主細(xì)胞;2)數(shù)分鐘后,加入抗噬菌體抗血清(中和未吸附噬菌體);3)將上述混合物大量稀釋,終止抗血清作用和預(yù)防新釋放噬菌體感染其它細(xì)胞;試驗(yàn)設(shè)計(jì)依據(jù):1個(gè)菌體被1個(gè)噬菌體感染,防止二次吸附;細(xì)菌群體被噬菌體同時(shí)感染。5)以感染時(shí)間為橫坐標(biāo),病毒效價(jià)為縱坐標(biāo),繪制出病毒特征曲線,即為一步生長曲線。
4)保溫培養(yǎng)并定時(shí)檢測培養(yǎng)物中噬菌體效價(jià)(對噬菌體含量進(jìn)行計(jì)數(shù));病毒和亞病毒第74頁
以感染時(shí)間為橫坐標(biāo),病毒滴度為縱坐標(biāo),繪制訂量描述烈性噬菌體生長規(guī)律試驗(yàn)曲線,稱為一步生長曲線。潛伏期:是從噬菌體吸附于宿主細(xì)胞表面到子代噬菌體釋放所需最短時(shí)間。包含:隱蔽(晦)期和胞內(nèi)積累期。裂解量:是每個(gè)受侵染細(xì)胞所產(chǎn)生子代噬菌體數(shù)目。兩個(gè)主要參數(shù)病毒和亞病毒第75頁平均每一個(gè)宿主細(xì)胞裂解后
所產(chǎn)生子代噬菌體數(shù)
稱作裂解量(burstsize)。裂解期噬菌斑數(shù)(噬菌體釋放數(shù))潛伏期噬菌斑數(shù)(感染噬菌體細(xì)菌數(shù))
裂解量
=病毒和亞病毒第76頁(二)單鏈DNA噬菌體復(fù)制
(1)фX174噬菌體DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后,利用宿主DNA聚合酶以單鏈DNA為模板合成雙鏈模式(復(fù)制型DNA或RFDNA);(2)隨即復(fù)制型DNA將指導(dǎo)合成更多RFDNA、mRNA和+DNA基因組,mRNA翻譯成病毒蛋白;(3)這類噬菌體裂解和釋放機(jī)制和T4噬菌體基本相同。E.coli噬菌體фX174遺傳物質(zhì)是單鏈DNA。其DNA序列與病毒mRNA相同,即為正鏈,其基因組中有重合基因(overlappinggenes)。復(fù)制過程фX174病毒和亞病毒第77頁(三)RNA噬菌體復(fù)制MS2是E.coli單鏈RNA噬菌體。吸附宿主性菌毛,RNA進(jìn)入宿主。其RNA只有3~4個(gè)基因,分別編碼與吸附相關(guān)蛋白、衣殼蛋白、RNA復(fù)制酶和細(xì)胞裂解蛋白。+RNA
翻譯
RNA復(fù)制酶
±RNA(ds)
+RNA
可作為mRNA噬菌體蛋白其單鏈RNA為正鏈,可作為mRNA指導(dǎo)噬菌體蛋白合成組裝成噬菌體病毒和亞病毒第78頁三、溫和性噬菌體和溶源性噬菌體進(jìn)入菌體后并不進(jìn)行增殖或引發(fā)宿主細(xì)胞裂解,將自己基因組DNA整合到宿主基因組上,并隨宿主DNA復(fù)制而進(jìn)行同時(shí)復(fù)制,則稱之為溫和噬菌體(temperatephage)。溫和噬菌體(temperatephage):
溫和噬菌體感染宿主細(xì)胞后,噬菌體基因組整合于宿主基因組上,并隨宿主基因組復(fù)制而同時(shí)復(fù)制,沒有成熟噬菌體產(chǎn)生,不引發(fā)宿主細(xì)胞裂解,這種現(xiàn)象稱為溶源性(lysogeny)。第四節(jié)噬菌體溶源性(lysogeny):病毒和亞病毒第79頁
當(dāng)溫和噬菌體侵入其敏感宿主細(xì)胞后,前者核酸可整合到后者核基因組上,這種處于整合態(tài)噬菌體核酸,稱作原噬菌體(prophage)。原噬菌體(prophage)溶源性細(xì)菌(lysogenicbacteria)
細(xì)胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在溫和噬菌體基因組細(xì)菌稱作溶源性細(xì)菌(lysogenicbacteria)。病毒和亞病毒第80頁溫和噬菌體存在形式有3種:游離態(tài):原噬菌體所攜帶遺傳信息因?yàn)槭苁删w本身編碼一個(gè)特異阻遏物阻遏作用而得不到表示,所以不進(jìn)行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。但隨宿主菌基因組復(fù)制而同時(shí)復(fù)制。營養(yǎng)態(tài):整合態(tài):指成熟后被釋放并有侵染性游離噬菌體粒子已整合到宿主基因組上原噬菌體狀態(tài)指原噬菌體經(jīng)外界理化因子誘導(dǎo)后,脫離宿主核基因組而處于主動(dòng)復(fù)制、合成和裝配狀態(tài)病毒和亞病毒第81頁溫和噬菌體種類很多,常見有E.coliλ、Mu-1、P1和P2噬菌體等。E.coliλ噬菌體E.coliP2噬菌體病毒和亞病毒第82頁λ噬菌體:進(jìn)入宿主后線狀基因組依靠粘性末端環(huán)化以大腸桿菌K12為宿主
了解最充分一個(gè)溫和噬菌體,dsDNA,頭部為二十面體,非收縮性長尾。含有λ噬菌體基因組大腸桿菌,表示:E.coliK12(λ)病毒和亞病毒第83頁基因組表示與復(fù)制存在著強(qiáng)烈時(shí)序性λ噬菌體基因組有40多個(gè)基因,大多數(shù)基因依據(jù)功效不一樣聚集在一起,分別包括頭部合成、尾部合成、溶源性及調(diào)控、DNA復(fù)制和細(xì)胞裂解。病毒和亞病毒第84頁λ噬菌體溶源性反應(yīng):在感染早期,當(dāng)噬菌體DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后,其兩端互補(bǔ)單鏈經(jīng)過堿基配對形成環(huán)狀DNA分子,而后在宿主細(xì)胞DNA連接酶和旋促酶(gyrase)作用下,形成封閉環(huán)狀DNA分子,充當(dāng)轉(zhuǎn)錄模板。經(jīng)過早期基因表示,λ噬菌體cⅠ基因產(chǎn)物阻遏蛋白CI結(jié)合于OL和OR操縱子,阻斷早期轉(zhuǎn)錄,λ噬菌體則關(guān)閉自己大部分基因并整合到宿主染色體,然后與細(xì)菌染色體基因組一起進(jìn)行復(fù)制,并傳遞給下一代細(xì)菌。阻遏蛋白CI在普通情況下經(jīng)過本身轉(zhuǎn)錄激活保持低水平表示,但有時(shí)種種原因轉(zhuǎn)錄水平下降,會偶然造成溶源性噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)(10-5~10-2)。λ噬菌體感染大腸桿菌后展現(xiàn)兩種類型生長方式,即溶菌性反應(yīng)與溶源性反應(yīng)。病毒和亞病毒第85頁λ噬菌體溶源性循環(huán)和裂解循環(huán)病毒和亞病毒第86頁吸附侵入增殖成熟裂解整合同時(shí)復(fù)制自發(fā)或誘導(dǎo)屢次循環(huán)裂解性循環(huán)溶源性循環(huán)★烈性噬菌體與溫和噬菌體生活史比較:病毒和亞病毒第87頁溶源性細(xì)菌顯著特征
①溶源性是溶源性細(xì)菌一個(gè)極穩(wěn)定遺傳特征②自發(fā)裂解(spontaneouslysis)
③誘發(fā)裂解(inductionlysis)④
免疫性(immunity)⑤復(fù)愈⑥
溶源性轉(zhuǎn)變(lysogenicconversion)病毒和亞病毒第88頁四、噬菌體危害和應(yīng)用噬菌體危害:主要是引發(fā)發(fā)酵中噬菌體污染例:丙酮、丁醇發(fā)酵中噬菌體污染抗生素發(fā)酵中噬菌體污染食品工業(yè)上噬菌體污染防治:控制活菌排放選育抗性生產(chǎn)菌株生產(chǎn)中輪換使用菌種藥品防治比如用金霉素、四環(huán)素等。病毒和亞病毒第89頁
噬菌體應(yīng)用:1.作為分子生物學(xué)研究工具2.用于判定未知菌,可到型。3.用于臨床治療傳染病4.檢驗(yàn)植物病原菌5.測定輻射劑量病毒和亞病毒第90頁(一)動(dòng)物病毒分類第五節(jié)真核細(xì)胞病毒
一、動(dòng)物病毒主要參考兩方面特征:形態(tài)學(xué)特征、核酸特征
(二)動(dòng)物病毒復(fù)制
與噬菌體基本相同,其復(fù)制能夠分成六個(gè)階段:吸附、侵入和脫殼,病毒核酸復(fù)制,病毒外殼合成與裝配,最終是成熟病毒釋放。病毒和亞病毒第91頁1.病毒粒子吸附毒粒敏感細(xì)胞(1)隨機(jī)碰撞而接觸(靜電引力或氫鍵)可逆吸附,無特異性(非細(xì)胞顆粒也可吸附)(2)病毒吸附蛋白與細(xì)胞受體結(jié)合特異性,不可逆吸附,開啟病毒感染第一階段病毒和亞病毒第92頁
大多數(shù)動(dòng)物病毒無吸附結(jié)構(gòu)分化,少數(shù)病毒含有,比如,流感病毒在其包膜表面長有柱狀或蘑菇狀刺突,可吸附在宿主細(xì)胞表面粘蛋白受體上;腺病毒則可經(jīng)過五鄰體上刺突行使吸附功效。
刺突病毒和亞病毒第93頁動(dòng)物病毒:3種侵入方式①無包膜病毒只將核酸注入細(xì)胞質(zhì)中;③大多數(shù)包膜病毒或部分無包膜病毒經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)吞功效②病毒包膜與細(xì)胞質(zhì)膜融合;2.侵入病毒和亞病毒第94頁3.脫殼動(dòng)物病毒存在不一樣結(jié)構(gòu)類型和不一樣侵入方式,其脫殼過程也較復(fù)雜。病毒毒粒消失,失去原有感染性,進(jìn)入潛隱期。病毒和亞病毒第95頁(1)DNA病毒核酸復(fù)制、轉(zhuǎn)錄3.病毒核酸復(fù)制DNA復(fù)制:通常在宿主細(xì)胞核完成,也有一些病毒基因組在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制(如痘病毒)。早期mRNA通常由宿主酶以病毒DNA為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,仍有例外情況,如痘病毒利用本身聚合酶合成mRNA。
轉(zhuǎn)錄病毒和亞病毒第96頁(2)RNA病毒核酸復(fù)制、轉(zhuǎn)錄
RNA復(fù)制:在宿主細(xì)胞基質(zhì)中進(jìn)行。單鏈RNA病毒通常將ssRNA轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)制型dsRNA,指導(dǎo)合成新病毒RNA基因組。雙鏈RNA病毒普通包含多條不一樣dsRNA,RNA要與特定蛋白結(jié)合形成一個(gè)復(fù)合體,在復(fù)合體中復(fù)制形成一個(gè)雙鏈基因組。
轉(zhuǎn)錄病毒和亞病毒第97頁(3)逆轉(zhuǎn)錄酶病毒核酸復(fù)制
、轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄病毒核酸復(fù)制:與其它病毒顯著不一樣。形成dsDNA進(jìn)行環(huán)化,然后整合到宿主細(xì)胞染色體上,之后病毒核酸才開始增殖,或轉(zhuǎn)錄和合成能使細(xì)胞腫瘤化蛋白。
轉(zhuǎn)錄病毒和亞病毒第98頁4.衣殼合成和病毒粒子裝配
晚期mRNA指導(dǎo)衣殼蛋白合成,衣殼蛋白自發(fā)裝配過程與噬菌體裝配過程類似。
裝配在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。在裝配過程中,空前衣殼首先形成,然后核酸以某種未知方式插入衣殼中。
有包膜病毒衣殼裝配通常與無包膜病毒相同。病毒和亞病毒第99頁5.病毒粒子釋放無包膜病毒粒子和有包膜病毒粒子釋放機(jī)制是不一樣。無包膜病毒通常是經(jīng)過裂解宿主細(xì)胞而釋放。有包膜病毒編碼蛋白質(zhì)與細(xì)胞膜融合,然后在釋放核衣殼同時(shí),細(xì)胞膜以出芽形式形成病毒包膜。有包膜病毒釋放與包膜形成通常是并行,宿主細(xì)胞能夠在一段時(shí)間里連續(xù)釋放病毒粒子。病毒和亞病毒第100頁
在人類、哺乳動(dòng)物、禽類、兩棲類、爬行類和魚類等各種脊椎動(dòng)物中,廣泛存在著對應(yīng)病毒。與人類健康相關(guān)病毒超出300種,與其它脊椎動(dòng)物相關(guān)病毒超出900種。(三)人類和脊椎動(dòng)物病毒病毒和亞病毒第101頁流行性感冒(流感)乙型肝炎(乙肝)天花嚴(yán)重急性呼吸綜合癥(SARS又稱傳染性非經(jīng)典肺炎)脊髓灰質(zhì)炎(小兒麻痹癥)水皰性皮疹狂犬病艾滋病等1.常見病毒病
比如,病毒和亞病毒第102頁流行性感冒病毒(influenzavirus)流感病毒模式圖流感病毒疾病:流行性感冒病毒和亞病毒第103頁依據(jù)流感病毒感染對象,能夠?qū)⒉《痉譃槿祟惲鞲胁《尽⒇i流感病毒、馬流感病毒以及禽流感病毒等類群。流感病毒屬正粘病毒科,系RNA病毒,病毒顆粒呈球形或細(xì)長形,直徑為80~120nm,流感病毒結(jié)構(gòu)自外而內(nèi)可分為包膜、基質(zhì)蛋白以及關(guān)鍵三部分。
病毒和亞病毒第104頁甲型流感病毒(InfluenzaAvirus),又稱A型流感病毒
乙型流感病毒(InfluenzaBvirus),又稱B型流感病毒丙型流感病毒(InfluenzaCvirus),又稱C型流感病毒包膜上有糖蛋白纖突,是由血凝素(H)和神經(jīng)氨酸酶(N)所組成,均含有抗原性。依據(jù)血凝素和神經(jīng)氨酸酶抗原性分為不一樣亞型。
甲型流感病毒血凝素有15個(gè)亞型(H1~H15),神經(jīng)氨酸酶有9個(gè)亞型(N1~N9)。流感病毒依據(jù)其核蛋白抗原性能夠分為三類:病毒和亞病毒第105頁
在感染人類三種流感病毒中,甲型流感病毒有著極強(qiáng)變異性,乙型次之,而丙型流感病毒抗原性非常穩(wěn)定。
甲型H1N1流感病毒攜帶有H1N1亞型豬流感病毒毒株,包含有豬流感、禽流感和人流感三種流感病毒基因片斷,是一個(gè)新型豬流感病毒,能夠人傳染人。
科學(xué)家在墨西哥患者體內(nèi)分離到病毒毒株,是一個(gè)含有病毒雜交特征新型流感病毒(/H1N1)。
/H1N1”新病毒包膜上血凝素和神經(jīng)氨酸酶、基質(zhì)蛋白M2來自豬流感病毒,而關(guān)鍵有來自人流感病毒和禽流感病毒基因片段,所以能夠引發(fā)人與人之間傳輸。“/H1N1”是怎樣產(chǎn)生?現(xiàn)在尚不可知!
病毒和亞病毒第106頁禽流感(Avianinfluenza)是由A型流感病毒引發(fā)一個(gè)禽類感染或疾病綜合征,易在禽鳥間散播,可引致家禽大量死亡,對家禽業(yè)帶來不可估量破壞。
1997年,香港發(fā)生全世界第一宗人類受H5型禽流感感染病例,原本只影響雞病毒亦令人類患病。受影響人數(shù)為18人,其中6人死亡。病毒和亞病毒第107頁乙型肝炎病毒(hepatitisBvirus,HBV)乙肝病毒模式圖HBV病毒疾?。阂腋尾《竞蛠啿《镜?08頁天花病人天花病毒天花病毒天花病毒疾?。禾旎ú《竞蛠啿《镜?09頁SARS病毒SARS病毒結(jié)構(gòu)示意圖SARS病毒SARS冠狀病毒疾?。簢?yán)重急性呼吸綜合征,又稱傳染性非經(jīng)典肺炎病毒和亞病毒第110頁脊髓灰質(zhì)炎病毒(poliovirus)疾?。盒郝楸园Y脊髓灰質(zhì)炎病毒模式圖小兒麻痹癥患者接種疫苗預(yù)防脊髓灰質(zhì)炎病毒和亞病毒第111頁單純皰疹病毒(herpessimplexvirus,HSV)單純皰疹病毒單純皰疹病毒模式圖水皰性皮疹疾?。核捫云ふ畈《竞蛠啿《镜?12頁狂犬病病毒狂犬病病毒(Rabiesvirus)狂犬病病毒狂犬熊疾病:狂犬病病毒和亞病毒第113頁艾滋病,即取得性免疫缺點(diǎn)綜合征(AcquiredImmuneDeficiencySyndrome,AIDS)。
自艾滋病發(fā)覺至今20年中,已經(jīng)約有5600萬人感染,其中1900萬人死亡。當(dāng)前全球感染者達(dá)3600萬人,非洲和亞洲尤為嚴(yán)重。病毒和亞病毒第114頁HIV病毒侵襲細(xì)胞HIV病毒侵襲淋巴組織
引發(fā)艾滋病病毒稱人類免疫缺點(diǎn)病毒(humanimmunodeficiencyvirus,HIV)。HIV艾滋病病毒模型
病毒和亞病毒第115頁艾滋病又稱為愛死病病毒和亞病毒第116頁HIV病毒復(fù)制是一個(gè)很復(fù)雜過程病毒和亞病毒第117頁2.腫瘤
在人類惡性腫瘤中,有15%~20%是因?yàn)椴《靖腥径T發(fā)。1933年理查德·畢肖普(RichardBishope)發(fā)覺了第一個(gè)DNA腫瘤病毒即兔乳頭瘤病毒。病毒和亞病毒第118頁
SV40是試驗(yàn)室慣用作研究分子病毒學(xué)主要工具,它是在用猴腎細(xì)胞培養(yǎng)制備脊髓灰質(zhì)炎疫苗時(shí)發(fā)覺。
1960年又從猴腎細(xì)胞中找到一個(gè)猴空泡病毒40(SV40)。病毒和亞病毒第119頁
研究表明,最少有3種病毒與人類腫瘤有親密關(guān)系。肝炎病毒(HBV、HCV)愛潑斯坦-巴爾病毒(EBV)人乳頭瘤病毒(HPV)肝細(xì)胞癌伯基特淋巴瘤、鼻咽癌宮頸癌病毒和亞病毒第120頁
1980年曾發(fā)覺人類嗜T細(xì)胞病毒(HTLV)與人類一些淋巴細(xì)胞性白血病關(guān)系,使人類腫瘤病毒病因?qū)W取得巨大突破。白血病患者血液中癌細(xì)胞(三個(gè)顏色深)病毒和亞病毒第121頁禽、畜等動(dòng)物病毒病普遍且危害嚴(yán)重。比如,豬瘟、牛瘟、兔乳頭狀瘤、口蹄疫、雞瘟、雞新城疫、馬傳染性病毒病和勞氏肉瘤等。雞新城疫豬瘟病毒和亞病毒第122頁
世界上已證實(shí)人畜共患病約有200種,其中較主要有89種,病毒病27種。人畜共患病(zoonosis)人類和脊椎動(dòng)物之間自然傳輸疾病和感染。比如,流行性乙型腦炎、口蹄疫、西部馬腦炎、委內(nèi)瑞拉馬腦炎、狂犬病、禽流感等。病毒和亞病毒第123頁
口蹄疫是由口蹄疫病毒感染引發(fā)偶蹄動(dòng)物共患急性、熱性、接觸性傳染病,最易感染動(dòng)物是黃牛、水牛、豬、羊、鹿等。
患口蹄疫動(dòng)物會出現(xiàn)發(fā)燒、跛行和在皮膚與皮膚粘膜上出現(xiàn)泡狀斑疹等癥狀。人受到口蹄疫病毒傳染,經(jīng)過2~18天潛伏期后突然發(fā)病,表現(xiàn)為發(fā)燒,口腔干熱,唇、齒齦、舌邊、頰部、咽部潮紅,出現(xiàn)水皰(手指尖、手掌、腳趾),同時(shí)伴有頭痛、惡心、嘔吐或腹瀉。病毒和亞病毒第124頁(四)昆蟲病毒
已知昆蟲病毒有1671種,其中80%以上都是農(nóng)、林業(yè)中常見鱗翅目害蟲病原體,所以是害蟲生物防治中巨大資源庫。病毒和亞病毒第125頁
很多昆蟲感染伴伴隨細(xì)胞內(nèi)包涵體形成。依據(jù)包涵體形狀和形成位置可將病毒分為三類:顆粒體病毒、質(zhì)型多角體和核型多角體病毒。顆粒體病毒:在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成顆粒狀蛋白包含體。
多角體病毒:在被感染細(xì)胞細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中形成多面體包含體。
包涵體成份是蛋白質(zhì),其內(nèi)包裹一個(gè)或多個(gè)病毒粒子。多面體病毒粒子對高溫、低pH和各種化學(xué)物質(zhì)有耐受力,但當(dāng)接觸到昆蟲腸中堿性物質(zhì)后,包含體就會溶解,釋放出病毒粒子,隨即感染昆蟲中腸細(xì)胞。1.昆蟲病毒包涵體和殺蟲機(jī)理殺蟲機(jī)理:病毒和亞病毒第126頁2.昆蟲病毒用于殺蟲劑原因
第一,昆蟲病毒只攻擊無脊椎動(dòng)物,有很強(qiáng)宿主專一性,所以相對安全可靠。第二,因?yàn)榘w對病毒含有保護(hù)作用,當(dāng)散布到環(huán)境中這些病毒粒子有較長保留期和較高存活率。第三,這些病毒粒子在昆蟲幼蟲組織內(nèi)能夠到達(dá)很高濃度(每只幼蟲含有高達(dá)1010個(gè)病毒粒子),所以非常適合商業(yè)生產(chǎn)。病毒和亞病毒第127頁二、植物病毒
幾乎全部植物病毒都是單鏈或雙鏈RNA病毒,極少數(shù)是DNA病毒。
植物病毒對宿主專一性通常較差。比如,TMV可侵染十余科、百余種草本和木本植物。
基本形態(tài)為桿狀、絲狀和球狀(二十面體),普通無包膜。
至今仍未發(fā)覺植物病毒細(xì)胞受體存在病毒和亞病毒第128頁①因葉綠體被破壞或不能合成新葉綠素,而引發(fā)花葉、黃化或紅化等癥狀;植物患病毒病后,主要出現(xiàn)三類癥狀:②
植株發(fā)生矮化、叢枝或畸形等;③
形成枯斑或壞死等癥狀。病毒和亞病毒第129頁RTYV引發(fā)水稻黃葉病CMV引發(fā)蕨葉癥煙草花葉病毒病MSDV引發(fā)玉米條紋矮縮病玉米條紋矮縮病黃萎病病毒洋蔥黃萎病植物病毒病病毒和亞病毒第130頁
植物病毒普通無特殊吸附結(jié)構(gòu),只能以被動(dòng)方式侵入,經(jīng)過人為或自然機(jī)械損傷所形成微傷口進(jìn)入細(xì)胞;或者靠攜帶有病毒媒介,主要靠是有刺吸式口器昆蟲(蚜蟲、葉蟬和飛虱等半翅目昆蟲)取食將病毒帶入細(xì)胞。1.植物病毒侵入植物病毒復(fù)制:病毒和亞病毒第131頁3.植物病毒生物大分子合成
2.植物病毒脫殼
與噬菌體不一樣是,植物病毒必須在侵入宿主細(xì)胞后才脫去蛋白質(zhì)衣殼,這一過程稱為脫殼。病毒和亞病毒第132頁
病毒粒子整個(gè)裝配過程高度有序。在衣殼蛋白和RNA基因組合成完成后,衣殼??繑n,衣殼蛋白與TMVRNA同時(shí)從專一裝配起始位點(diǎn)開始裝配。衣殼粒不停地以螺旋方式裝配,形成一個(gè)長桿狀衣殼。伴隨桿延長,RNA也螺旋形盤繞于衣殼中間通道內(nèi),并在末端形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
植物病毒在其核酸復(fù)制和衣殼蛋白合成基礎(chǔ)上,即可進(jìn)行病毒粒裝配。4.植物病毒裝配
病毒和亞病毒第133頁
植物病毒進(jìn)入細(xì)胞后,增殖產(chǎn)生子代病毒或病毒核酸可經(jīng)過病毒編碼運(yùn)動(dòng)蛋白(movementprotein)與胞間連絲相互作用從受染細(xì)胞進(jìn)入鄰近細(xì)胞而實(shí)現(xiàn)病毒粒擴(kuò)散和傳輸。5.植物病毒擴(kuò)散病毒和亞病毒第134頁三、真菌病毒和藻類病毒
大多數(shù)真菌病毒來自高等真菌,如青霉菌屬和曲霉菌屬,普通包含有雙鏈RNA,真菌病毒大多是含有潛伏性病毒,該病毒在宿主體內(nèi)可誘發(fā)植物疾病。
低等真菌病毒知之甚少,在研究過少許病毒中,含有dsRNA和dsDNA基因組。與高等真菌病毒不一樣,低等真菌病毒繁殖都伴伴隨宿主損傷和裂解。
真核藻類病毒只有少數(shù)被分離出來,當(dāng)前全部研究過這類病毒都含有dsDNA基因組和多面體結(jié)構(gòu)衣殼。
病毒和亞病毒第135頁第六節(jié)亞病毒類病毒擬病毒朊病毒
自然界中一些只含有核酸或只含有蛋白質(zhì)分子病原體,被稱為亞病毒。
亞病毒只含具獨(dú)立侵染性RNA組分只含不具獨(dú)立侵染性RNA組分只含單一蛋白質(zhì)組分病毒和亞病毒第136頁一、類病毒(viroid)1.定義:只含RNA組分、專性活細(xì)胞內(nèi)寄生分子病原體。2.與其它病毒不一樣點(diǎn):沒有衣殼;閉合ssRNA(250-370bp);堿基配正確桿狀區(qū)與未配正確環(huán)狀區(qū)相間排列(棒狀閉合環(huán)狀分子)不作mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成;能在宿主細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制。3.致病性:馬鈴薯紡錘形塊莖病,柑橘裂皮病當(dāng)前只在植物體中發(fā)覺病毒和亞病毒第137頁P(yáng)STV呈棒狀結(jié)構(gòu),是一個(gè)裸露閉合環(huán)狀ssRNA分子,其相對分子質(zhì)量為1.2×105。整個(gè)環(huán)由兩個(gè)互補(bǔ)半體所組成,其一含179個(gè)核苷酸,另一含180個(gè)核苷酸,二者間有70%堿基以氫鍵方式結(jié)合,形成雙螺旋區(qū),共形成122個(gè)堿基對,整個(gè)結(jié)構(gòu)中形成了27個(gè)內(nèi)環(huán)。馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒(potatospindletuberviroid,PSTV),它可使馬鈴薯減產(chǎn)20%~70%。病毒和亞病毒第138頁類病毒發(fā)覺,是生命科學(xué)中一個(gè)重大事件。對生物學(xué)家來說,類病毒發(fā)覺為探索生命起源提供了一個(gè)新低層次上對象;對分子生物學(xué)家來說,類病毒是研究最主要生物大分子結(jié)構(gòu)與功效絕好材料;對病理學(xué)家來說,類病毒發(fā)覺為他們揭開人類和動(dòng)、植物各種傳染性疑難雜癥病因帶來了新希望;對哲學(xué)家來說,類病毒發(fā)覺,為長久以來相關(guān)生命本質(zhì)認(rèn)識帶來革命性影響。病毒和亞病毒第139頁二、擬病毒(virusoid)擬病毒:又稱類類病毒(viroid-like)、殼內(nèi)類病毒或病毒衛(wèi)星(satellite),指一類包裹在真病毒粒中有缺點(diǎn)類病毒。輔助病毒:包裹擬病毒真病毒被稱為輔助病毒。擬病毒特點(diǎn):擬病毒普通不含有衣殼,基因組為RNA或DNA,多數(shù)只含300-400個(gè)核苷酸,是輔助病毒“衛(wèi)星”,不能獨(dú)立復(fù)制,必須依賴輔助病毒幫助。擬病毒和輔助病毒基因組沒有同源性。擬病毒也可干擾輔助病毒復(fù)制和減輕其對宿主病害,這可用于生物防治。病毒和亞病毒第140頁三、朊病毒(prion)1.定義:
朊病毒是一類小型蛋白質(zhì)顆粒,約由250個(gè)氨基酸組成,大小僅為最小病毒1%,而且毒性很強(qiáng)。
朊病毒(prion)又稱“普列昂”或蛋白侵染因子(proteininfection),是一類不含核酸傳染性蛋白質(zhì)分子,因能引發(fā)宿主體內(nèi)現(xiàn)成同類蛋白質(zhì)分子發(fā)生與其相同構(gòu)象改變,從而可使宿主致病。純化感染因子稱為朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)。病毒和亞病毒第141頁
朊病毒由美國學(xué)者S.B.Prusiner(加州大學(xué)舊金山分校)
于1982年研究羊瘙癢病時(shí)發(fā)覺。因?yàn)橐饬x重大,
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