病毒xinppt课件

1、第三章病毒n第一节 概述n第二节 毒粒的性质n第三节 病毒的复制n第四节 病毒的非增殖性感染一、病毒学第一节第一节 概述概述极大地丰富了现代生物学微生物学、分子生物学、分子遗传学的实际与技术；病毒学virulogy ：研讨病毒virus的本质及其与宿主的相互作用的科学，是微生物学的重要分支学科。有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害；利用病毒对有害生物、特别是害虫进展生物防治；开展以基因工程为中心的生物高新技术产业；二、病毒的特点和定义第一节 概述1、特点1不具有细胞构造，具有普通化学大分子的特征。2 2一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNADNA或者或者RNA

2、RNA。3大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢 的酶，不能进展独立的代谢作用。的酶，不能进展独立的代谢作用。4严厉的活细胞内寄生，没有本身的核糖体，没有个体生 长，也不进展二均分裂，必需依赖宿主细胞进展本身的 核酸复制，构成子代。5个体微小，在电子显微镜下才干看见。6对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。例如一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳例如一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳coat构成，构成，故可把它们视为核蛋白分子。故可把它们视为核蛋白分子。朊病毒甚至仅由蛋白质构成朊病毒甚至仅由蛋白质构成例如利福平可抑制痘病毒复制病毒感染敏感宿

3、主细胞后，病毒核酸进入细胞，经过其复制与病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，经过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配病毒组分装配assembly成子代毒粒，并以一定方式释放到成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁衍方式称做复制细胞外。病毒的这种特殊繁衍方式称做复制replication。第一节 概述1. 特点二、病毒的特点和定义病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体根本特征；病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体根本特征；既具有细胞外的感染性颗粒方式，又具有细胞内的繁衍

4、性基因既具有细胞外的感染性颗粒方式，又具有细胞内的繁衍性基因方式的独特生物类群。方式的独特生物类群。超显微的、没有细胞构造的、专性活细胞内寄生的实体超显微的、没有细胞构造的、专性活细胞内寄生的实体第一节 概述1. 特点二、病毒的特点和定义 单细胞微生物与病毒性质的比较a DNA病毒和RNA病毒中的一部分;b 利福平可抑制痘病毒复制性质细菌立克次氏体支原体衣原体病毒直径大于 300nm+-在无生命培养基生长+-专性活细胞内寄生-+双分裂+-含有 DNA 和 RNA+-核酸感染性-+a核糖体+-产能代谢+-细胞膜+-对抗生素的敏感+-b对干扰素的敏感-+第一节 概述2.定义二、病毒的特点和定义迄今

5、仍无一个科学而严谨的定义迄今仍无一个科学而严谨的定义病毒为具有独立于其宿主的进化史的绝对细胞内寄生物，它的病毒为具有独立于其宿主的进化史的绝对细胞内寄生物，它的DNA或或RNA基因组被其所编码的蛋白质壳体化基因组被其所编码的蛋白质壳体化encapsidation。 -Fields等，等，1990年年非细胞生物真病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒类病毒：只含具侵染性的RNA组分卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质三、病毒的宿主范围第一节 概述病毒几乎可以感染一切的细胞生物，并具有宿主特异性噬菌体phage、植物病毒plant viruses动物病毒animal viru

6、ses四、病毒的培育和纯化四、病毒的培育和纯化第一节 概述同微生物学其他学科分支一样，病毒学的提高完全得益于同微生物学其他学科分支一样，病毒学的提高完全得益于研讨方法和技术手段的开展。研讨方法和技术手段的开展。经过病毒的分别与纯化获得纯化的、有感染性的病毒制备物是病毒学研讨和实际的根本技术。1.病毒的培育病毒的培育：二元培育物法四、病毒的培育和纯化1.1.病毒的培育病毒的培育噬菌体细菌培育物培育液营养琼脂平板细菌培育液变清亮细菌平板成为残迹平板假设是噬菌体标本经过适当稀释再接种细菌平板，经过一定时间培育，在细菌菌苔上可构成圆形部分透明区域，即噬斑plague。好像对细菌计数一样，构成的噬菌斑也

7、可用于对噬菌体的数目进展估算。四、病毒的培育和纯化1.病毒的培育动物病毒实验动物鸡胚多种细胞培育四、病毒的培育和纯化1. 病毒的培育假设标本经过适当稀释进展接种并辅以染色处置，病毒可在培育的细胞单层上构成肉眼可见的部分病损区域，即蚀斑plaque或称空斑。大多数动物病毒感染敏感细胞培育能引起其显微表现的改动，即产生致细胞病变效应cytopathic effect,CPE，例如细胞聚集成团、肿大、圆缩、零落，细胞交融构成多核细胞，细胞内出现包涵体inclusion body，乃至细胞裂解等。四、病毒的培育和纯化1.病毒的培育植物病毒敏感植物叶片产生坏死斑，或称枯斑蛋白质提纯方法盐析、等电点沉淀、

8、有机溶剂沉淀、凝胶层析、离子交换等四、病毒的培育和纯化2. 2. 病毒纯化病毒纯化规范纯化的病毒制备物应坚持其感染性病毒是有感染性的生物体病毒具有化学大分子的属性纯化的病毒制备物的理化性质应具有均一性方法主要化学组成为蛋白质具有一定的大小、外形和密度差速离心梯度离心超速离心第二节 病毒的性质病毒粒子：毒粒 一团可以自主复制的遗传物质维护遗传物质免遭环境破坏，并作为将遗传物质从一个宿主细胞传送给另一个宿主细胞的载体。蛋白质外壳 包膜第二节 病毒的性质一、病毒的形状构造一、病毒的形状构造1. 病毒的大小和外形个体小，必需在电镜下察看；不同病毒的毒粒大小差别很大；毒粒的外形大致可分球形颗粒(或称拟球

9、形颗粒)、杆状颗粒和复杂外形颗粒如蝌蚪状，卵形等几类。几种病毒的形状和相对大小 采用各种电镜技术察看病毒的形状构造Orf virus：口疮病毒：口疮病毒(接触性脓疱皮炎接触性脓疱皮炎病毒病毒)负染技术负染技术Ebola virus ：埃博拉病毒正染技术Vaccinia virus 痘苗病毒痘苗病毒投影技术投影技术第二节第二节 病毒的性质病毒的性质一、病毒的形状构造一、病毒的形状构造2. 病毒的壳体构造壳体或衣壳capsid：包围着病毒核酸的蛋白质外壳，由蛋白质亚基按对称的包围着病毒核酸的蛋白质外壳，由蛋白质亚基按对称的方式、有规律地陈列而成，是病毒毒粒的根本构造。方式、有规律地陈列而成，是病毒

10、毒粒的根本构造。壳体构造类型壳体构造类型螺旋对称壳体二十面体对称壳体双对称构造螺旋对称壳体：螺旋对称壳体：亚基有规律地沿着中心轴亚基有规律地沿着中心轴核酸呈螺旋陈列，进核酸呈螺旋陈列，进而构成高度有序、对称的而构成高度有序、对称的稳定构造。稳定构造。多面体对称壳体：多面体对称壳体：构成对称构造壳体的第二种方式是构成对称构造壳体的第二种方式是蛋白质亚基围绕具立方对称的正多蛋白质亚基围绕具立方对称的正多面体的角或边陈列，进而构成一个面体的角或边陈列，进而构成一个封锁的蛋白质的鞘。封锁的蛋白质的鞘。具有双对称构造的典型例子是有尾噬菌体tailed phage,其壳体由头部和尾部组成。包装有病毒核酸的

11、头部通常呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。第二节 病毒的性质一、病毒的形状构造一、病毒的形状构造3. 病毒的包膜构造病毒的蛋白质壳体和病毒核酸中心构成的复合物，又称病毒的蛋白质壳体和病毒核酸中心构成的复合物，又称核衣壳。核衣壳。核壳nucleocapsid：仅由核衣壳构成的病毒颗粒裸露毒粒naked virion：如烟草花叶病毒、脊髓灰质炎病毒如烟草花叶病毒、脊髓灰质炎病毒Poliovirus等一些简单的病毒的毒粒。等一些简单的病毒的毒粒。包膜envelope：有些病毒核衣壳被一层脂蛋白膜包裹着，它是病毒以出芽方式成熟时，由细胞膜衍生而来的。有维系毒粒构造，维护病毒核壳的作用。特别是病毒的包膜糖

12、蛋白，具有多种生物学活性，是启动病毒感染所必需的。有包膜的病毒有包膜的病毒一、病毒的形状构造一、病毒的形状构造3. 3. 病毒的包膜构造病毒的包膜构造病毒包膜的根本构造与生物膜类似，是脂双层膜。病毒包膜的根本构造与生物膜类似，是脂双层膜。也称封套或囊膜。主要成分为磷脂，此外还有糖脂、也称封套或囊膜。主要成分为磷脂，此外还有糖脂、中性脂肪、脂肪酸、脂肪醛、胆固醇。囊膜普通为中性脂肪、脂肪酸、脂肪醛、胆固醇。囊膜普通为脂质双层膜，与这些膜相联的是病毒特异性蛋白。脂质双层膜，与这些膜相联的是病毒特异性蛋白。这些病毒特异性蛋白在病毒感染和复制过程中发扬这些病毒特异性蛋白在病毒感染和复制过程中发扬作用。

13、作用。囊膜外表往往具有突起物，称刺突囊膜外表往往具有突起物，称刺突 (spike) 或包膜或包膜子粒子粒 (peplomer) 。囊膜对一些脂溶剂如乙醚、氯。囊膜对一些脂溶剂如乙醚、氯仿等敏感。有囊膜的病毒有利于其吸附寄主细胞，仿等敏感。有囊膜的病毒有利于其吸附寄主细胞，破坏宿主细胞外表受体，使病毒易于侵入细胞。破坏宿主细胞外表受体，使病毒易于侵入细胞。 第二节 病毒的性质一、病毒的形状构造4. 病毒的构造类型四种主要构造类型裸露的二十面体毒粒；裸露的螺旋毒粒；有包膜的二十面体毒粒；有包膜的螺旋毒粒；有些病毒，如有尾噬菌体、痘病毒等构造更为复杂，不能包括在这些构造类型之内。不同病毒的毒粒构造复

14、杂程度有很大的区别第二节 病毒的性质二、病毒的化学组成二、病毒的化学组成病毒病毒化学组成化学组成核酸；核酸；蛋白质；蛋白质；脂类；脂类；碳水化合物；碳水化合物；根本化学组成二、病毒的化学组成1. 病毒的核酸t 核酸是病毒的遗传物质；t 一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是RNA；病毒核酸病毒核酸单链DNAss DNA；双链DNAds DNA；单链RNAss RNA；双链RNAds RNA；二、病毒的化学组成二、病毒的化学组成2. 病毒的蛋白质病毒蛋白质构造蛋白非构造蛋白由病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功由病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但并不结合于毒

15、粒中的蛋白质。能，但并不结合于毒粒中的蛋白质。构成一个形状成熟的有感染性的病毒颗粒所构成一个形状成熟的有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质必需的蛋白质壳体蛋白；壳体蛋白；包膜蛋白；包膜蛋白；存在于毒粒中的酶；存在于毒粒中的酶；二、病毒的化学组成2. 病毒的蛋白质病毒构造蛋白的主要生理功能：病毒构造蛋白的主要生理功能：1构成蛋白质外壳，维护病毒核酸免受核酸酶及其它理化 因子的破坏；2决议病毒感染的特异性，与易感细胞外表存在的受体具 特异性亲和力，促使病毒粒子的吸附和入侵；3决议病毒的抗原性，能刺激机体产生相应的抗体；4构成毒粒酶，或参与病毒对宿主细胞的入侵如T4噬菌 体的溶菌酶等，或参与病毒复制过程

16、中所需求病毒大分 子的合成如逆转录酶等；普通来说，病毒是不具酶或酶系极不完全的，所以一旦分开宿主就不能独立进展代谢和繁衍。第三节 病毒的复制病毒的特点：严厉细胞内寄生物，只能在活细胞内繁衍。毒粒宿主细胞有繁衍性的病毒基因组有繁衍性的病毒基因组具有感染性的毒粒消逝具有感染性的毒粒消逝病毒基因组复制、表达病毒核酸和蛋白质装配构成具有感染性的毒粒装配构成具有感染性的毒粒释放至细胞外原料；能量；生物合成场所；第三节 病毒的复制病毒的复制：病毒的复制：病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，经过其复制与病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，经过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些

17、新合成的表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配病毒组分装配assembly成子代毒粒，并以一定方式释放到成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁衍方式称做复制细胞外。病毒的这种特殊繁衍方式称做复制replication。第三节 病毒的复制一、病毒的复制周期1、一步生长曲线one step growth curve1939年，Max Delbruck & Emory Ellis：E. coli / bacteriopage1、用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；2、数分钟后，参与抗噬菌体的抗血清中和未吸附的噬菌体；3、将上述混合物大量稀释，终止

18、抗血清的作用和防止新释放 的噬菌体感染其它细胞；4、保温培育并定期检测培育物中的噬菌体效价对噬菌体含量 进展计数；5、以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出 病毒特征性的繁衍曲线；该实验标志着分子病毒学、分子生物学和分子遗传学的建立Max Delbruck因此荣获1969年Nobel Prize一、病毒的复制周期一、病毒的复制周期1、一步生长曲线one step growth curve噬菌体复制繁衍的三个阶段：1、吸附期；游离的噬菌体吸附到宿主细胞2、埋伏期；从噬菌体吸附到细胞到释放出新噬菌体的最短时期3、裂解期；随着菌体不断破裂，新噬菌体数目添加，直到最高值一、病毒的复制周期一

19、、病毒的复制周期1、一步生长曲线one step growth curve取培育物直接测定病毒数量将培育物过滤去细胞后测定病毒数量将细胞裂解后测定病毒的数量。前期可将培育物先离心去上清以消除未吸附病毒的影响裂解量：每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目。其值等于埋伏期受染细胞的数目除以稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目，即等于稳定期病毒效价与埋伏期病毒效价之比。一、病毒的复制周期2、隐蔽期eclipse period在埋伏期的前一段，受染细胞内检测不到感染性病毒，后一阶段，感染性病毒在受染细胞内的数量急剧添加。自病毒在受染细胞内消逝到细胞内出现新的感染性病毒的时间为为隐蔽期。隐蔽期病毒

20、在细胞内存在的动力学曲线呈线性函数，而非指数关系，从而证明子代病毒颗粒是由新合成的病毒基因组与蛋白质经装配成熟，而不是经过双分裂方式产生的。不同病毒的隐蔽期长短不同，例如，DNA动物病毒的隐蔽期为520小时，RNA动物病毒为210小时。一、病毒的复制周期1、一步生长曲线one step growth curve一步生长曲线是研讨病毒复制的一个经典实验，最初是为研讨噬菌体的复制而建立，以后推行到动物病毒和植物病毒的复制研讨中。以适量的病毒接种于规范培育的高浓度的敏感细胞，待病毒吸附后，离心除去未吸附的病毒，或以抗病毒抗血清处置病毒细胞培育物以建立同步感染，然后继续培育并定时取样测定培育物中的病毒

21、效价，并以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁衍曲线，即一步生长曲线。不同病毒的埋伏期长短不同，噬菌体以分钟计，动物病毒和植物病毒以小时或天计。埋伏期：噬菌体的裂解量普通为几十到上百个，植物病毒和动物病毒可达数百乃至上万个。裂解量：一、病毒的复制周期3、病毒的复制周期复制周期replicative circle或称复制循环：自病毒吸附于细胞开场，到子代病毒从感染细胞释放到细胞外的病毒复制过程。 吸附； 侵入； 脱壳； 病毒大分子的合成，包括病毒基因组的表达与复制； 装配与释放；第三节 病毒的复制二、病毒感染的起始1、吸附：毒粒敏感细胞随机碰撞而接触静电引力或氢键可逆吸

22、附，无特异性非细胞颗粒也可吸附病毒外表蛋白与细胞受体的结合特异性，不可逆吸附，启动病毒感染的第一阶段二、病毒感染的起始1、吸附：病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间构造的互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。不同种系的细胞具有不同病毒的细胞受体，病毒受体的细胞种系特异性决议了病毒的宿主范围。二、病毒感染的起始1、吸附：动物宿主细胞及细菌外表病毒受体的存在可经过生化、遗传等实验证明，但至今仍未发现植物病毒的细胞受体存在。二、病毒感染的起始2、侵入：侵入又称病毒内化，它是一个病毒吸附后几乎立刻发生，依赖于能量的感染步骤。不同的病毒-宿主系统的病毒侵入机制不同二、病毒感染的起始

23、2、侵入：有尾噬菌体：注射方式将噬菌体核酸注入细胞经过尾部刺突固着于细胞；尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸经过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外；吸附尾钉固着尾鞘收缩尾管穿入DNA注入假设大量噬菌体在短时间内吸附于同一细胞上，使细胞壁产生许多小孔，也可引起细胞立刻裂解，但并未进展噬菌体的增殖，这种现象称为自外裂解lysis from without。二、病毒感染的起始2、侵入：植物病毒：经过因人为地或自然的机械损伤所构成的微伤口进入细胞；或者靠携带有病毒的媒介，主要靠是有吮吸式口器的昆虫取食将病毒带入细胞。植物病毒一旦进入细胞后，增殖产生的子代病毒或病毒核酸可经

24、过病毒编码的运动蛋白movement protein与胞间连丝的相互作用从受染细胞进入临近细胞。二、病毒感染的起始3、脱壳：脱壳是病毒侵入后，病毒的包膜和/或壳体除去而释放出病毒核酸的过程。脱壳是病毒基因组进展功能表达所必需的感染事件。T-偶数噬菌体脱壳与侵入是一同发生的动物病毒存在不同的构造类型和不同的侵入方式，其脱壳过程也较复杂。病毒的毒粒消逝，失去原有的感染性，进入潜隐期。第三节 病毒的复制三、病毒大分子的合成病毒基因组的表达与复制存在着剧烈的时序性病毒基因组进入胞内宿主细胞的代谢发生改动病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸。三、病毒大分子的合成病毒生物合成的第一步是病毒mRNA的合成病毒复制所需求的病毒特异性酶蛋白及蛋白质外壳的合成5种核酸，6条途径四、病毒的装配与释放第三节 病毒的复制新合成的毒粒构造组分组装成完好的病毒颗粒，称做病毒的装配，亦称成熟maturation或形状发生morphogenesis。成熟的子代病毒颗粒然后依一定途径释放到细胞外病毒的释放标志病毒复制周期终了四、病毒的装配与释放T4噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程吸附侵入早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒构造蛋白质合成装配释放病