病毒和亚病毒因子.ppt

第 四 讲 病毒和亚病毒因子,病毒(virus)的发现 1892年发现第一个病毒即烟草花叶病毒 1898年发现动物口蹄疫病毒 首先被证实对人类有致病性的是黄热病毒（1901年发现）,临床约70-80%传染病是由病毒引起的; 病毒性疾病对人类健康危害极大; 近年来，新病毒不断被发现，由此引发的病毒性疾病正越来越多的被人们所关注.,病毒的特点： 体积微小，必须用电子显微镜观察； 只有一种遗传物质（DNA 或RNA)； 必须在活细胞内显示生命活性； 它对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感 无完整的细胞结构。,什么叫病毒？ 形体微小，结构简单，仅含有1种核酸DNA或RNA，具有超级寄生性，且必须在电子显微镜下才能观察到的一类非细胞形态的微生物。,第一节 病毒的形态结构与化学组成,1、测量单位纳米（nm） 3、观察工具电子显微镜 2、大多数病毒的直径小于150 nm,一 病毒的大小与形态,立克次体 450nm,衣原体 390nm,病毒的形态： 多为球型，还有杆状、子弹状、砖块状及蝌蚪状等。,乙肝病毒,腺病毒,轮状病毒,狂犬病毒,子弹状的狂犬病毒,噬菌体,天花病毒,Ebola 病毒,HSV-2,二 、病毒的结构与功能,核 衣 壳,裸病毒,包膜（envelope）:包绕在核衣壳外，上常有刺突（spike），是病毒的表面抗原。,辅助结构：,病毒壳粒三种排列方式：,螺旋对称 立体对称 复合对称,病毒的几种对称类型（据壳粒排列方式所分）,螺旋对称型 （helical symmetry),20面体立体对称型(icosahedral symmetry) 大多数球状病毒属之；,20面体立体对称型,螺旋对称型,复合对称型(complex symmetry,病毒的群体形态,包涵体,疱疹病毒,Herpes simplex virus infections (either primary or reactivation) are skin and mucus membranes. HSV type I is seen most often in oral cavity, while HSV type II is more commonly a sexually transmitted disease.,狂犬病毒感染后在脑细胞的胞浆内出现嗜酸性圆形或椭圆形的包涵体，可供辅助诊断.,免疫空斑,1、病毒核酸,(1)化学成分为DNA或RNA，据此将病毒分DNA病毒和RNA病毒。 (2)核酸可线型或环型、分单股或双股，一般DNA病毒为双股，RNA病毒为单股；大小相差悬殊。 (3)携带病毒的全部遗传信息，是病毒的基因组，控制病毒的生殖、遗传和变异。,2、病毒的蛋白质,结构蛋白与非结构蛋白 （1）结构蛋白：是组成病毒体的蛋白成分，可离心沉淀后分离纯化。 （1）衣壳蛋白： （2）基质蛋白： （3）包膜蛋白：,衣壳蛋白： 是构成病毒衣壳结构的蛋白质，由一条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基是构成衣壳蛋白的最小单位。一些简单的病毒的衣壳蛋白仅由一种或少数几种蛋白质构成，而一些复杂病毒则可多达20余种。 衣壳蛋白的功能：构成病毒的衣壳，保护病毒的核酸；无囊膜病毒的衣壳蛋白参与病毒的吸附、侵入、决定病毒的宿主嗜性；病毒的表面抗原。,基质蛋白： 构成膜脂双层与核衣壳之间的亚膜结构，具有支撑囊膜，维持病毒结构的作用；介导核衣壳与囊膜糖蛋白之间的识别，在病毒芽出成熟过程中发挥重要作用。,囊膜糖蛋白： 病毒的主要表面抗原；囊膜糖蛋白多为病毒吸附蛋白，它们与细胞受体相互作用启动病毒感染发生，有些病毒的囊膜糖蛋白还介导病毒的进入；可能具有凝集脊椎动物红细胞、细胞融合以及酶等活性。,（2）非结构蛋白： 可存在于病毒体内也可仅存在于宿主细胞内。 （1）病毒内所有的重要的酶类； （2）抑制宿主细胞生物合成或抑制病毒抗原经MHC递呈的蛋白； （3）转化宿主细胞的作用； （4）抗细胞因子或抗细胞凋亡作用。,病毒的脂类 病毒脂类是病毒在成熟释放过程中从宿主细胞获得的，主要存在于病毒的囊膜。脂类约占其结构成分的20%-35%。痘病毒脂类的含量约占5%，而狂犬病毒脂类的含量达50%。,4 病毒的糖类 某些病毒含有少量的糖类。糖类主要是以寡糖侧链存在于病毒糖蛋白和糖脂中，或以粘多糖形式存在。除了有囊膜病毒的糖蛋白突起外，某些复杂病毒的病毒颗粒还含有内部糖蛋白或者糖基化的衣壳蛋白。糖蛋白还是重要的免疫原，例如抗流感病毒血凝素的血清具有明显的病毒中和作用。,5 其他组成 在一些动物病毒、植物病毒和噬菌体的病毒颗粒内，存在一些如丁二胺、亚精胺、精胺等阳离子化合物。在某些植物病毒中还发现有金属阳离子存在。这些含量极微的有机阳离子或无机阳离子与病毒核酸呈无规则的结合，并对核酸的构型产生一定的影响。它们的结合量仅与环境中相关离子浓度有关，是病毒装配时从环境中获得的不恒定成分。,第二节 病毒的分类,病毒的命名规则由国际病毒分类委员会（the International Committee on Taxonomy of Viruses ，ICTV）制定，其命名规则与细菌不同，如不采用拉丁文双名法，而是采用英文或英文化的拉丁文，只用单名，用斜体字母表示。 目、科、亚科和属名用斜体字母书写，后缀分别用“-virales ”、 “-viridae ”、 “-virinae”、 “-virus ”，如例如，痘病毒属于痘病毒科 （Poxviridae）；脊椎动物痘病毒亚科（Chorodopoxviridae）则包含了各种脊椎动物痘病毒。 作为某科或某属的“暂定成员”，则其英文名称只能用正体字书写。 。,ICTV提出41条新的病毒命名规则： 采用目（order）、科(family)、亚科(subfamily)、属(genus)、种(species)为分类等级。ICTV不负责病毒种以下的分类和命名，病毒种以下的血清型、基因型、毒力株、变异株和分离株的名称由公认的国际专家小组确定。 根据ICTV的分类报告，目前把所有已知病毒分为3个目（尾病毒目、单负股病毒目和套式病毒目）、73科，289属。,分类原则： 核酸类型和结构； 病毒体的形状和大小； 病毒体的形态结构； 对脂溶剂的敏感性。,病毒,双链DNA病毒,DNA和RNA逆转录病毒,DNA 病毒,RNA 病毒,亚 病 毒,单链DNA病毒,双链RNA病毒,裸露RNA病毒,负单链RNA病毒,正单链RNA病毒,类病毒,拟病毒,朊病毒,国际病毒分类系统,第三节 病毒的繁殖,1. 形态与分类,图4-19：细菌噬菌体的多形性（源于Richard Robarts 对加 拿大萨斯卡通市盐湖噬菌体研究的照片。）,繁殖过程： 一般分为五步，即吸附、侵入、增殖（复制与生物合成）、成熟（装配）与裂解（释放）。,2 噬菌体的繁殖,烈性噬菌体的繁殖（以E.coli的T偶数噬菌体为代表如T2、T4、T6）,（病毒复制酶及抑制细胞正常生物合成的抑制酶）,早期：基因组在细胞内合成非结构蛋白（病毒复制酶及抑制细胞正常生物合成的抑制酶）。,晚期：根据基因组的指令在细胞内复制病毒核酸合成结构蛋白和非结构蛋白。,Animation of the Lytic Life Cycle of a Bacteriophage,噬菌斑 在涂布有敏感宿主细胞的固体培养基表面，若接种相应噬菌体的稀释液，其中每一噬菌体粒子由于先侵染和裂解一个细胞，然后以此为中心，再反复侵染和裂解周围大量细胞，结果在菌苔上形成一个具有一定形状、大小、边缘和透明度的空斑，即噬菌斑。,噬菌体效价,指噬菌体的浓度，即每毫升试样中所含有的具有侵染性的噬菌体粒子数，又成为噬菌斑形成单位（plaque forming unit/ml或pfu/ml),噬菌体效价的测定双层平板法,定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，称为一步生长曲线或一级生长曲线。,它可反映每种噬菌体的3个最重要的特征参数： 潜伏期的长短 裂解期的长短 裂解量的大小,（1）潜伏期：是指病毒侵入宿主细胞到病毒粒子释放出胞外前的一段时间。 潜伏前期又称隐晦期（eclipse phase），是指病毒的核酸侵入宿主细胞后至第一个病毒粒子装配前的一段时间，此时宿主细胞内不含有完整的、有侵染力的成熟病毒粒子。 潜伏后期，病毒粒子装配成熟，胞内具侵染性的成熟病毒粒子数目逐渐增，但没有释放出胞外。 宿主细胞的裂解标志着潜伏期的结束。 不同病毒的潜伏期长短不同，噬菌体以分钟计，动物病毒和植物病毒以小时或天计。,（2）裂解期：是指宿主细胞迅速裂解，溶液中病毒粒子急剧上升的一段时间。病毒没有个体生长，其宿主细胞裂解也是突发的。 （3）平台期：是指感染病毒的宿主细胞全部裂解，溶液中病毒效价达到最高点的时期。 裂解量：是每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目，其值等于稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目除以潜伏期受染细胞的数目。,温和噬菌体的繁殖（以E.coli的噬菌体为代表）,温和噬菌体（temperate phage）侵染细菌后，将自身基因组整合到细菌细胞染色体上，随寄主细胞分裂而同步复制，并不引起细菌裂解释放噬菌体，这种噬菌体与细菌共存的特性称为溶原性（lysogeny）， 被侵染的细胞被称作溶原性细胞或溶原菌（lysogen），整合到细菌细胞染色体上的称作前噬菌体（prophage）。 温和噬菌体3种存在形式： 游离态：成熟后被释放的具有侵染性的游离噬菌体粒子 整合态 营养态：前噬菌体因自发或理化因子诱导后，脱离宿主核基因 组而处于积极复制、合成、装配的状态。,溶源细菌自发裂解和诱发裂解 在溶源细菌中极少数(约10-6)会发生原噬菌体大量复制、成熟，导致寄主细胞裂解，这种现象称为溶源细菌的自发裂解；若用低剂量的紫外线照射处理或其他理化方法处理，能够诱发溶源细胞大量溃溶，释放成熟噬菌体粒子，这就是溶源细菌的诱发裂解。,溶原性特点： （1）溶原性转变（lysogenic conversion） 温和噬菌体在菌体细胞内以前噬菌体形式存在可导致宿主细胞的表型改变，这种改变与其生命周期是否完成没有直接关系，这种改变称为溶原性转变。 例如，白喉棒状杆菌（Corynebecterium diphtheriae）和肉毒梭状芽孢杆菌（Clostridium botulinum），若不含有前噬菌体的话，是不会引起人类疾病的；一旦被相应的温和噬菌体侵染，含有了编码毒素基因的前噬菌体后，就从不产生毒素的菌株转变为产毒素的菌株，造成侵染组织的损伤，分别引发白喉和肉毒中毒症状。,（2）免疫作用： 前噬菌体基因还导致溶原性细菌对同类型噬菌体的侵染具有免疫作用，阻止携带与溶原性菌体所含的前噬菌体DNA相同的噬菌体的吸附和生物合成，但这种免疫作用不能阻止溶原菌体被别种类型的温和噬菌体或烈性噬菌体所侵染。 前噬菌体基因的表达可以产生一种阻遏蛋白，抑制该病毒自身在菌体内的复制作用。,将少量溶源菌与大量的敏感性指示菌相混合，然后与上层 培养基混匀后倒平板，经培养后溶源菌就一一长成菌落。由于溶源菌在细胞分裂过程中有极少数个体会 引起自发裂解，其释放的噬菌体可不断侵染溶源菌菌落周围的指示菌菌苔，于是就形成了一个个中央有 溶源菌的小菌落，四周有透明圈围着的这种独特噬菌斑。,溶源菌检测方法,三、人类和脊椎动物病毒,已知与人类健康有关的病毒超过300种，与其它脊椎动物有关的病毒超过900种。 人类传染病约有70-80%是由病毒所引起。 脊椎动物病毒根据其核酸类型可分为dsDNA病毒、ssDNA病毒、dsRNA病毒和ssRNA病毒； 有的衣壳外含囊膜，有的不含囊膜；有的病毒囊膜外还含有刺突。,二、植物病毒,脊椎动物 病毒繁殖,动物病毒的持续性（persistence）就是指某些病毒通过吸附、侵染进入动物寄主细胞后，并不进行增殖杀死寄主细胞，而是将自身病毒DNA整合到寄主细胞染色体DNA分子上或呈类质粒状态，长期存在于寄主细胞内。以整合形式存在的病毒核酸被称作原病毒。,脊椎动物病毒的持续性感染,疱疹病毒能够间歇性地“开”、“关”病毒粒子的增殖。 疱疹病毒终身续存在机体细胞内，当机体受冷、热、压力或免疫抑制等因素的刺激时，续存的疱疹病毒被活化，重新增殖导致细胞裂解，引起疾病，然后又恢复到续存状态。疱疹病毒的这种持续性又被称作“潜伏性（latency）”。 麻疹病毒（measles virus）能隐藏在寄主脑细胞中许多年，逐渐引起退行性损伤和功能丧失，这种持续性又被称作“慢性病毒感染” 。,有些动物病毒进入宿主细胞后进入持续性状态，可永久性地改变宿主遗传物质，导致宿主肿瘤发生。可引发机体肿瘤发生的病毒被称作肿瘤病毒（oncoviruses）。,据估计，约15%的人类肿瘤由病毒感染引起。,某些脊椎动物病毒所引起的肿瘤,肿瘤病毒 肿瘤类型 Epstein-Barr(EB)病毒 Burkitt 淋巴瘤 （epstein-barr virus） 乙型肝炎病毒(hepatitis b virus) 肝癌 丙型肝炎病毒(hepatitis c virus) 肝癌 逆转录病毒(retrovirus) 很多动物白血病和淋巴瘤； 人类胸腺淋巴瘤（htlv逆转录 病毒） 乳头多瘤空泡病毒(papovavirus) 各种动物肿瘤；人类宫颈癌 （人乳头状瘤病毒，HPV） 人疱疹病毒8型 卡波西氏肉瘤 (human herpesvirus 8),肿瘤病毒引起细胞转化的机制 （1）原病毒整合 （2）原病毒所含的与转化相关的特异性基因的表达。,四、昆虫病毒,已知昆虫病毒超过1671种； 80%以上是鳞翅目昆虫病原体，因此是害虫生物防治的巨大资源库； 近百种病毒杀虫剂在进行大田试验，约有40多种已商品化； 在宿主细胞形成光镜下呈多角形的包含体，称为多角体，主要包括核型多角体病毒、质型多角体病毒和颗粒体病毒。,第四节 亚 病 毒 因 子,（一）类病毒(Viroid),裸露的闭合环状RNA分子，它能感染寄主细胞并在其中进行自我复制使寄主产生病症。 大小为246-399个核苷酸。所有的类病毒RNA没有mRNA活性，不编码任何蛋白,Potato spindle tuber disease, PSTD,马铃薯纺锤形块茎病类病毒,类病毒经带毒叶片、种子以及媒介昆虫传播，可引起马铃薯、西红柿、苹果、柑桔、椰子等多种经济植物严重病害,二、朊病毒（prion）,美国动物病毒学家Prusiner1982年研究羊的瘙痒病(Scrapie)病原（核酸酶、蛋白酶、紫外线和其它化学因子处理）时发现的一种对人有侵染性的蛋白质颗粒，称为“Prion”(Protein infection的缩写)或“Virion”，译为“朊病毒”，或“毒朊”。,Prusiner1997年因此获诺贝尔生理和医学奖,人类朊病毒病 1、库鲁病（kuru)/震颤病 2、克雅氏病（CJD