第四章病毒课件.ppt

第四章 病 毒,第四章 病 毒,第四章 病 毒,教学目标与要求: 了解研究病毒的意义、病毒的种类和亚病毒因子； 重点掌握病毒的概念、特征、形态结构和病毒的增殖过程；,一步生长曲线、温和噬菌体和溶源性细菌为本章的难点,第四章 病 毒教学目标与要求:一步生长曲线、温和噬菌体和溶,病毒是一类比细菌还小的非细胞形态的微生物。它广泛地寄生在人、动物、植物、微生物细胞中。它比一般微生物小，能通过细菌滤器，必须借助于电子显微镜才能观察到，所以又称超显微生物或分子生物。,通常人们将细菌、放线菌、酵母菌、霉菌和病毒称为微生物的五大类群。,在本章中，我们将了解微生物的第五大类群病毒。,病毒是一类比细菌还小的非细胞形态的微生物。它广泛地寄生在人、,病毒与其他的生物相比其突出特征是：,一、个体极其微小，能通过细菌滤器。须在电镜下可见，细菌的大小一般以微米表示，而病毒的大小则以nm表示；二、非细胞结构、化学组成简单，一些简单病毒仅由核酸和蛋白质构成，故也称分子生物；三、只含有一种核酸，DNA或RNA；,四、病毒没有独立的代谢系统（既无产能酶系,也无蛋白合成系统），它们只能在特定生活的宿主细胞内进行代谢活动，脱离宿主便不能进行任何形式的代谢，在活体外不具任何生命特征；,病毒与其他的生物相比其突出特征是：一、个体极其微小，能通过细,五、在宿主活细胞内营专性寄生;,六、繁殖方式简单。病毒不具备它繁殖所需的机构，而只能在寄主细胞内以核酸复制的方式增殖产生子代，不存在个体生长和二均分裂等细胞繁殖方式；,七、病毒对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感；,八、具致病性，能引起寄主细胞裂解，导致寄主组织破坏和死亡；,九、在离体条件下，能以无生命的化学大分子状态存在,并可形成结晶。,五、在宿主活细胞内营专性寄生;六、繁殖方式简单。病毒不具备它,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：只含具侵染性的单链环状RNA组分卫星病毒：含不具侵染性的单链环状RNA卫星RNA：只含有不具侵染性的单链RNA片 段组分，需依赖辅助病毒复制朊病毒：只含蛋白质，能独立复制,病毒是超显微的，没有细胞结构的，专性活细胞内寄生的实体。它们在活细胞外具有一般化学大分子特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征。,非细胞（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒类病毒：只,虽然病毒是微生物的一大类群，但是由于它是一类非细胞型生物，它们的形态结构、化学组成、生命活动的方式、以及对它们进行的研究方法等，均不同于一般有细胞结构的微生物。,研究方法：电子显微镜法(利用负染法)分级过滤法超 速离心法沉降法电泳法X射线晶体衍射,虽然病毒是微生物的一大类群，但是由于它是一类非细胞型生物，它,第一节 病毒的形态结构及化学组成,一、病毒的形态和大小,成熟的具有侵袭力的病毒颗粒称为病毒粒子（毒粒）。病毒粒子在电子显微镜下一般呈球状、棒杆状、蝌蚪状和丝状等多种形态。人、动物和真菌的病毒大多呈球状（如腺病毒、蘑菇病毒），少数为枪弹状或砖状（如弹状病毒、痘苗病毒）。植物病毒和昆虫病毒则多数为棒状、杆状或丝状（如烟草花叶病毒、家蚕核型多角体病毒），少数为球状（如花椰菜花叶病毒）。细菌病毒称为噬菌体，部分呈蝌蚪状（T2、T4，噬菌体等），部分为丝状（fd、M13等）或球状（MS2、X174等）。,第一节 病毒的形态结构及化学组成 一、病毒的形态和大小成熟的,病 毒 大 小,牛痘苗病毒,传染性浓泡皮炎病毒,腮腺炎病毒,T偶数病毒,疱疹病毒,大蚊病毒,流感病毒,烟草花叶病毒,腺病毒,多瘤病毒,脊髓灰质炎病毒,1微米,病 毒 大 小牛痘苗病毒传染性浓泡皮炎病毒腮腺炎病毒,二、病毒的形态与结构,成熟的、具有侵染力的、位于细胞外环境中的单个病毒颗粒称为毒粒或称病毒粒子。 （一）病毒的基本结构,基本成分,核酸位于中心，称为核心,蛋白质包围在核心周围，形成 衣壳,核心和衣壳合称核衣壳，为病毒的基本结构。只具有核衣壳这一基本结构的病毒称为裸露病毒。有些复杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成的包膜。有的包(被)膜上还长有刺突。,二、病毒的形态与结构 成熟的、具有侵染力的、位于细胞外环境中,典型病毒粒子的构造,衣壳(capsid),核心(genome),衣壳粒(capsomere),衣壳,核酸,包膜（envelope）,糖蛋白,核衣壳(nucleocapsid),典型病毒粒子的构造衣壳(capsid)核心(genome)衣,（二）病毒壳体的对称性,螺旋对称与二十面体对称是两种基本的壳体类型，此外，兼有这两种对称的称为双（复合）对称。,螺旋对称,无包膜,无包膜,无包膜,有包膜,有包膜,有包膜,二十面体对称,复合对称,（二）病毒壳体的对称性螺旋对称与二十面体对称是两种基本的壳体,呈直杆状，全长300nm，宽15nm，中空内径4nm，由158个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，共2130个衣壳粒，构成130圈螺旋，49个衣颗粒构成3圈螺旋，螺距2.35nm，核心是单链的RNA，相对分子质量为260万，含有6390个核苷酸，每3个核苷酸与一个衣壳粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内径中。,（三）3类典型形态的病毒及其代表,1、螺旋状对称型：衣壳粒有规律地沿中轴呈螺旋排列，形成高度有序、稳定的壳体结构。如烟草花叶病毒（TMV）：,呈直杆状，全长300nm，宽15nm，中空内径4nm，由15,二十面体具有12个角、20个面 和30条棱。腺病毒的衣壳是典型的二十面体对称， 由252个衣壳组成，没有包膜。腺病毒的核心是由线状双链DNA构成的。 其基因组的大小大约为36500个核苷酸对。 核酸与壳体的结合有助于增强壳体的稳定性。,2、二十面体对称型：,位于顶角的12个衣壳粒有相邻的5个衣壳粒围绕称五邻体，位于棱、面和边上的衣壳粒有相邻的6个衣壳粒围绕称六邻体。,衣壳粒总数N=10(n-1) 2 + 2,n为每条边的衣壳粒,二十面体具有12个角、20个面 和30条棱。腺病毒的衣壳是典,T4由头部（核心是双链线状DNA）、颈部和尾部（尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝）三个部分构成。,3、复合对称型：偶数噬菌体,兼有螺旋对称与二十面体对称两种基本的壳体类型的病毒壳体为双（复合）对称型，如大肠杆菌T偶数噬菌体。,T4由头部（核心是双链线状DNA）、颈部和尾部（尾鞘、尾管、,刺突tail pins,95nm,95nm,head,neck,tail（24环）,尾丝(tail fibers),65nm,刺突tail pins95nm95nmheadnecktai,（四）病毒的群体形态,噬菌体感染细菌后，使细菌细胞破裂死亡，连续重复感染使大量的细菌死亡，在培养细菌的平板上，可以看到一个个透明不长细菌的小圆斑，称为噬菌斑。,人工培养的单层动物细胞感染病毒后，也会形成类似噬菌斑的动物病毒群体，称为空斑。,单层动物细胞受到肿瘤病毒的感染后，会使动物细胞恶性增生，形成类似细菌菌落的病灶，称为病斑。,烟草花叶病毒感染烟草后，在叶片上出现的一个个坏死的病灶，称为枯斑。,（四）病毒的群体形态噬菌体感染细菌后，使细菌细胞破裂死亡，连,噬菌斑(plaque),下层培养基,双层培养基,敏感菌+上层培养基,噬菌体稀释液,培养,噬菌斑,噬菌斑,敏感菌菌苔,噬菌斑(plaque)下层培养基双层培养基敏感菌+上层培养基,枯斑,枯斑,病毒感染动物细胞后常可使宿主细胞形成一种在光学显微镜下可见的小体，称为包（涵）含体。包含体为蛋白质性质，多为圆形，卵圆形或不定形，在细胞中呈现的大小、数量不一。大多数病毒包含体由病毒粒子所组成，少数包含体是细胞对病毒反应的产物。一般包含体中含有一个或多个病毒粒子，也有包含体中不含病毒粒子的。,是病毒的聚集体;,包（涵）含体,是病毒的合成部位;,是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白质,非病毒性包涵体,由化学因子或细菌感染形成,病毒感染动物细胞后常可使宿主细胞形成一种在光学显微镜下可见的,有的病毒包含体还给予了特殊名称，如天花病毒包含体叫顾氏小体；狂犬病毒包含体叫内基氏小体，位于犬脑神经细胞质内；有的位于细胞核内（如疱疹病毒），有的则在细胞核、细胞质内均有（如麻疹病毒）。不同病毒其包含体的大小、形状、组成、在细胞中的部位不同，故可用于病毒的快速鉴别，有的可作为某些病毒病的辅助诊断依据。烟草花叶病毒的包含体被称为X体。,许多昆虫病毒在感染的细胞中形成特征性包含体，其包含体常呈多角形，故又成多角体，亦有的呈圆形、椭圆形颗粒状。昆虫病毒形成的包含体使其内含的病毒粒子受到保护，有的多角体离体几年后仍保持感染力，这对它们用作杀虫剂是非常有利的。也有不少病毒不形成包含体。,有的病毒包含体还给予了特殊名称，如天花病毒包含体叫顾氏小体；,三、病毒的化学组成,大多数病毒又蛋白质与核酸组成，只有少数几种大型病毒除蛋白质、核酸外还含有脂类和糖类等。（一）病毒蛋白质：蛋白质是病毒的主要组成，病毒一般只含有一种或少数几种蛋白质。蛋白质在病毒中的含量随病毒种类而异 。 病毒蛋白质和其他生物一样，也是有20多种氨基酸组成的 ，但半胱氨基酸和组氨酸在病毒蛋白质中较少见。不同病毒蛋白质在其氨基酸组成与含量上是有所差别的 。,三、病毒的化学组成大多数病毒又蛋白质与核酸组成，只有少数几种,病毒蛋白质的主要作用,（1）结构功能：构成病毒粒子外壳、保护病毒核酸免受破坏；包膜内的包膜糖蛋白和基质蛋白具有支撑包膜、维护病毒结构的功能。 （2）决定病毒感染的特异性，与易感染细胞表面存在的受体有特异性亲和力，使病毒吸附； （噬菌体尾丝蛋白、流感病毒包膜上的糖蛋白刺突可吸附在寄主细胞表面受体上） 。（3）具有抗原性，能刺激机体产生相应的抗体。,（4）病毒蛋白构成了病毒组成的酶。参与病毒大分子合成，如噬菌体的溶菌酶， DNA和RNA聚合酶，肿瘤病毒的反转录酶等，它们在病毒的侵染和增殖过程中发挥作用。,病毒蛋白质的主要作用 （1）结构功能：构成病毒粒子外壳、保护,（二）病毒核酸,每一病毒只含有一类型的核酸：DNA或者RNA，至今还没有发现一种病毒同时兼有两类核酸。大多数植物病毒的核酸为RNA，少数为DNA，如花椰菜花叶病毒；动物病毒包括昆虫病毒，则部分是RNA，部分为DNA，如流感病毒为RNA型，天花病毒为DNA型；研究过的噬菌体核酸大多数为DNA。,（二）病毒核酸 每一病毒只含有一类型的核酸：DNA或者RNA,（二 ）病毒的核酸,核酸是病毒的遗传物质；控制着病毒的增殖及对 宿主的感染性； 一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是RNA；,病毒核酸,单链DNA（ss DNA）；双链DNA（ds DNA）；单链RNA（ss RNA）；双链RNA（ds RNA）；,（二 ）病毒的核酸 核酸是病毒的遗传物质；控制着病毒的增殖,病毒的核酸,DNA,RAN之分,单双链之分,环状,线状之分(闭合,开放),正负链之分,基因组是单分子、双分子、三分子、多分子,病毒的核酸 DNA,RAN之分 单双链之分,除双链RNA外，其它各类核酸，均有线状和环状形式。病毒核酸有正链（）和负链（）之分，我们将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定为正链（），碱基序列与mRNA互补的核酸单链定为负链（）。,病毒核酸结构特征也很丰富，如粘性末端、循环序列、末端重复序列等。,（三）其他成分,一些结构复杂的病毒（如包膜病毒）还含有脂类、糖类等。脂类主要构成包膜的脂双层，糖类多以蛋白或糖脂的形式存在于包膜表层。,除双链RNA外，其它各类核酸，均有线状和环状形式。病毒核酸有,第二节 病毒的增殖,各类病毒及其繁殖方式,原核生物病毒-噬菌体,植物病毒,人类和脊椎动物病毒,昆虫病毒,第二节 病毒的增殖各类病毒及其繁殖方式原核生物病毒-噬菌体,一 、 原核生物的病毒噬菌体,与其他病毒一样，噬菌体除有其特异性宿主外，并无显著区别。它们都是由蛋白质和核酸组成。基本形态为蝌蚪形、球形、和丝状三种。从结构看以可分为六种不同的类型。,由于病毒缺少完整的酶系统，不具有合成自身成份的原料和能量，也没有核糖体，因此决定了它的专性寄生性，必须侵入易感的宿主细胞，依靠宿主细胞的酶系统、原料和能量复制病毒的核酸，借助宿主细胞的核糖体翻译病毒的蛋白质。病毒这种增殖的方式叫做“复制（Replication）”。,一 、 原核生物的病毒噬菌体与其他病毒一样，噬菌体除有其,1、噬菌体的繁殖,病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本成分的合成和装配，即： 核酸复制+蛋白质合成核蛋白（病毒粒子）,噬菌体的繁殖一般可分五个阶段，即吸附 侵入与脱壳增殖（复制与大分子的生物合成）装配（成熟）释放（裂解）,1、噬菌体的繁殖病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本,尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触，可触发尾丝散开，附着在受体上，随之把刺突、基板固定。,（1）吸附（Adsorption）,病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力，来源于空间结构的互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。,影响因素：噬菌体数量；阳离子；辅助因子；温度。,吸附是指病毒附着于敏感细胞的表面，它是感染的起始期。是病毒通过其表面结构与宿主细胞的病毒受体发生特异性结合，导致病毒附着于细胞表面的过程。,尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触，可触发尾丝散开，附着,adsorption,adsorption,（2）侵入与脱壳,吸附,尾钉固着,尾鞘收缩,尾管穿入,DNA注入,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，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外；,侵入（Penetration)是指病毒核酸或感染性核衣壳穿过进入宿主细胞，开始病毒感染的过程，是一个依赖于能量的步骤。,（2）侵入与脱壳吸附尾钉固着尾鞘收缩尾管穿入DNA注入尾部的,（2）侵入、脱壳(Uncoating),收缩的尾鞘（12环）,病毒侵入后，将病毒的包膜及衣壳脱去，使核酸释放出来的过程称为“脱壳” 。,（2）侵入、脱壳(Uncoating)收缩的尾鞘（12环）病,（2）侵入与脱壳,不同病毒侵入宿主细胞的方式不同。动物病毒主要有三种方式：融合:病毒囊膜与宿主细胞质膜融合，病毒的核衣壳进入胞质中。如麻疹病毒、腮腺炎病毒等。胞吞作用，包括胞饮和吞噬。由细胞膜内陷整个病毒被吞饮入胞内形成囊泡。是常见的方式。直接进入，完整病毒穿过细胞膜的移位方式如腺病毒。其脱壳在胞内进行 。,植物病毒侵入的主要方式有： 通过自然或人为的机械损伤形成的伤口进入；借助于携带病毒的昆虫刺吸式口器而侵入，并借助植物细胞的胞间连丝在胞间扩散。,（2）侵入与脱壳不同病毒侵入宿主细胞的方式不同。 植物病,（3）增殖(replication) -生物大分子的合成,增殖过程中基因表达的特点,病毒核酸的复制,病毒核酸的转录,增殖,病毒的大分子合成包括核酸的复制、转录与蛋白质的生物合成。,（3）增殖(replication)增殖过程中基因表达的特点,增殖过程中基因表达特点：,基因表达有先有后 基因表达的顺序为:早期表达;次早期表达;核酸复制;晚期表达 前一次表达产物是作为后一次表达的MRNA 聚合酶 晚期表达的结果是合成了各种装配蛋白(另外还有溶菌酶),（3）增殖 (replication) -生物大分子的合成,增殖过程中基因表达特点： 基因表达有先有后（3）增殖,双链DNA的复制: ()DNA ()DNA单链DNA的复制: +DNA -DNA DNA +DNA双链RNA的复制: RNA +RNA -RNA RNA +RNA复制: +RNA -RNA RNA +RNA-RNA复制: -RNA +RNA(mRNA) Pr(RNA复制酶)逆转录病毒单链RNA的复制: +RNA (-)DNA () DNA +RNA肿瘤病毒,大分子合成-病毒核酸的复制,双链DNA的复制: ()DNA ()DNA大分子合成-,左上图：病毒核酸链， 接入寄主核酸链右图：病毒核酸复制,病毒核酸的复制,左上图：病毒核酸链， 接入寄主核酸链病毒核酸的复制,病毒核酸的转录,含DNA的病毒: DNA mRNA+DNA病毒: +DNA DNA mRNA含RNA病毒: RNA mRNA含+RNA病毒: +RNA RNA mRNA含-RNA病毒: -RNA mRNA,病毒核酸的转录含DNA的病毒: DNA mRNA,（3）增殖 (replication) -生物大分子的合成（翻译）,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，翻译产生大量的病毒蛋白质 。,增殖过程中基因表达特点：,基因表达有先有后基因表达的顺序为:早期表达;次早期表达;核酸复制;晚期表达 前一次表达产物是后一次表达的mRNA 聚合酶晚期表达的结果是合成了各种装配蛋白(另外还有溶菌酶),（3）增殖 (replication)病毒利用宿主的生物合,（4）装配（成熟）,T4噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程,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粒子的过程称为装配 。,（4）装配（成熟）T4噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的,（5）释放（裂解）,当子代病毒粒子成熟后，许多病毒借助于自身的降解酶如溶菌酶、脂肪酶等，溶解寄主细胞一次性释放出大量病毒粒子的过程。,（5）释放（裂解）当子代病毒粒子成熟后，许多病毒借助于自身的,最后:如大肠杆菌死亡并破裂，释放出里面的病毒，新一代病毒开始新的生命旅程,最后:如大肠杆菌死亡并破裂，释放出里面的病毒，新一代病毒开始,吸附,侵入,早期：病毒特异性酶的合成,病毒核酸复制,病毒结构蛋白质合成,装配,释放,病毒大分子合成,吸附侵入早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒结构蛋白质合,2、噬菌体效价的测定,效价表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数。是指噬菌体悬液的浓度。即噬菌体数/ml样品。又称噬菌斑形成单位（pfu）或感染中心.,斑点试验法液体稀释管法双层平板法单层平板法快速玻片法,2、噬菌体效价的测定效价表示每毫升试样中所含有的具侵染性,45培养涂布菌液点样 噬菌斑 斑点试验法,培养液和宿主细胞,计数管中完整宿主细胞数（定时取样对活细胞计数）,噬菌体数=原细胞数 活细胞数,液体稀释管法试样（ 未知效价的噬菌体液）培养液和宿主细胞,琼脂平板,噬菌斑数=试样中噬菌体数,用双层平板法测出的效价比用电镜直接记数得到的效价低。 前者是计有感染力的噬菌体粒子，后者是计噬菌体的总数。,双层平板法琼脂平板菌液+噬菌体试样+琼脂培养基培养10天计数,试样+宿主细胞 +琼脂培养基,低倍镜下计数噬菌斑,充分混匀,短期培养,布在灭菌玻片上,快速玻片法试样+宿主细胞 +琼脂培养基低倍镜下计数噬菌斑充分,噬菌体增殖规律的描述方法,离 心 术,抗病毒血清,培养,定时取样测噬菌斑数,以培养时间为横坐标，以噬菌斑数为纵坐标，绘出的曲线为一步生长曲线。,噬菌体增殖规律的描述方法离 心 术抗病毒血清培养,一步生长曲线可分为三个时期： 潜伏期是指菌体的核酸侵入宿主细胞后至噬菌体 粒子装配前的一段时间。 隐蔽期是指病毒在感染细胞内消失到细胞内重新出现新的成形的病毒粒子的时期。 裂解期是指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一 段时间。 稳定期溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期。,3、一步生长曲线,定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步生长曲线,一步生长曲线可分为三个时期：3、一步生长曲线定量描述烈性噬,裂解量平均每个被感染的细胞释放出来的新的噬菌体粒子数叫做裂解量,裂解量平均每个被感染的细胞释放出来的新的噬菌体粒子数叫做裂解,4. 烈性噬菌体与温和噬菌体,烈性噬菌体：大部分噬菌体侵入寄主细胞后，引起寄主细胞的代谢改变，在寄主细胞内复制其核酸、蛋白质，装配成新的噬菌体，最终使寄主细胞破裂而释放大量子代噬菌体，这类噬菌体称为烈性噬菌体（virulent phage）。 温和噬菌体 ：其基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，侵染后不立即引起细菌裂解的噬菌体称温和噬菌体或称溶源性噬菌体（lysogenic phage）。含有温和噬菌体核酸的细菌叫溶源性细菌,溶源性：温和噬菌体感染宿主细胞后不能完成复制循环，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生。这一现象称做溶源性（lysogeny）现象。,4. 烈性噬菌体与温和噬菌体 烈性噬菌体：大部分噬菌体侵入寄,温和噬菌体特点：,游离态 温和噬菌体存在形式：整合态 营养态,具有整合能力；,具有同步复制能力；,都是dsDNA;,前噬菌体：整合附着或融合在溶源性细菌染色体上的温和噬菌体的核酸 称为原噬菌体或前噬菌体。,温和噬菌体特点：,第四章病毒课件,溶源性细菌：带有前噬菌体基因组而又找不到形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌叫溶源性细菌。,细菌的溶源性具有遗传性;,溶源菌对同源噬菌体具有免疫性;,溶源性细菌在培养中不易被查觉;,非溶源细胞;,自发裂解和诱导裂解：有少数噬菌体可自发或诱发裂解宿主细胞变成烈性噬菌体;,溶源性细胞可获得一些新的生理特性;,溶源菌:-复愈-,失去前噬菌体,白喉杆菌,白喉毒素,噬菌体,宿主发病,溶源性细菌的基本特性：,溶源性细菌：带有前噬菌体基因组而又找不到形态上可见的噬菌体粒,植物感染病毒后的主要症状,植物病毒增殖过程,植物病毒病的控制,Cncnc-micro,二、植物病毒植物感染病毒后的主要症状植物病毒增殖过程植物病毒,黄豆黄萎病毒,花叶、黄化或红化等症状,植株发生矮化，丛枝或畸形等,形成枯斑或坏死等症状,植物感染病毒后的主要症状,植物 黄 萎 病,黄豆黄萎病毒花叶、黄化或红化等症状植株发生矮化，丛枝或畸形等,植物病毒没有专门的吸附结构，通过昆虫口器、摩擦伤口和人为伤口进入寄主细胞。植物病毒在入住宿主细胞后脱去蛋白质外壳。 TMV的衣壳粒以双层盘的形式组装成衣壳，PH的改变、RNA的嵌入对衣壳的装配起关键作用。,二、植物病毒,植物病毒没有专门的吸附结构，通过昆虫口器、摩擦伤口和人为伤口,借昆虫刺吸式口器进入,“侵入”方式,通过伤口进入 再通过胞间连丝或输导组织迅速向其它部位扩散引起普遍感染。,嫁接,不释放,烟草花叶病毒,植物病毒侵入宿主细胞后才能发生脱壳,借昆虫刺吸式口器进入“侵入”方式通过伤口进入 再通过胞间连丝,植物病毒病的控制,转基因植物抗病毒番茄,选用天然抗性品种,改变耕作制度,使用刹虫剂消灭昆虫介体,化学药物,转基因抗病毒植物的开发,植物病毒病的控制转基因植物抗病毒番茄选用天然抗性品种改变耕作,三、人类和脊椎动物病毒,脊椎动物病毒包括DNA和RNA病毒，,动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：,1.无包膜的病毒，如腺病毒通过细胞裂解或局部破裂而释放。2.有包膜的DNA病毒，如疱疹病毒，以细胞质中通道释放到细胞外。3.有包膜的RNA病毒，如副流感病毒用出芽方式通过寄主细胞膜，释放到细胞外并获得细胞源性的包膜和产生刺突。,腺病毒的复制可代表DNA病毒的复制脊髓灰质炎病毒的复制可代表RNA病毒的复制,三、人类和脊椎动物病毒脊椎动物病毒包括DNA和RNA病毒，动,1.吸附：腺病毒吸附在宿主细 胞表面的糖蛋白受体上。,2.穿入：通过吞噬作用进入胞内。,3.脱壳：寄主细胞的蛋白酶 水解腺病毒衣壳。,4.在宿主细胞核内转录早期 mRNA并翻译早期蛋白。,5.在宿主细胞核内复制出病毒的 DNA和晚期mRNA。,1.吸附：腺病毒吸附在宿主细 2.穿入：通过吞噬作用进入胞,一些带有囊膜的病毒，如单纯疱疹病毒，当它们的核酸和衣壳蛋白组装完毕后，它们将以“出芽”的方式，包裹寄主细胞的细胞膜或核膜，从寄主细胞中释放出来。,一些带有囊膜的病毒，如单纯疱疹病毒，当它们的核酸和衣,禽流感病毒,冠状病毒结构,禽流感病毒冠状病毒结构,第四章病毒课件,引起爱滋病的病毒人类免役缺陷病毒（HIV）从淋巴细胞中释放出来。,人类免役缺陷病毒（HIV）,引起爱滋病的病毒人类免役缺陷病毒（HIV,T淋巴细胞中的爱滋病毒,人类和脊椎动物病毒,病毒感染对真核细胞的影响,病毒与癌症关系,病毒感染的防治,T淋巴细胞中的爱滋病毒人类和脊椎动物病毒病毒感染对真核,病毒感染对真核细胞的影响机理,病毒感染的致细胞病变效应,病毒感染对宿主大分子合成的影响,病毒对细胞结构的影响,病毒对细胞的影响结果,病毒基因表达产物引起,病毒复制的次级效应,人类和脊椎动物病毒,病毒感染对真核细胞的影响机理病毒感染的致细胞病变效应病毒感染,病毒感染对宿主大分子合成的影响,宿主细胞转录的抑制,宿主细胞翻译的抑制,宿主细胞DNA复制的抑制,血液淋巴中的单泡病毒,病毒感染对宿主大分子合成的影响宿主细胞转录的抑制宿主细胞翻译,被病毒感染的 T 淋巴细胞,病毒对细胞结构的影响,病毒对宿主细胞膜的影响,病毒对细胞骨架的影响,包涵体,细胞凋亡,被病毒感染的病毒对细胞结构的影响病毒对宿主细胞膜的,电镜下的流感病毒,细胞无任何明显变化,细胞病变（损伤、死亡）,细胞增生（恶性肿瘤）,病毒感染对真核细胞的影响结果,电镜下的流感病毒细胞无任何明显变化细胞病变（损伤、死亡）细胞,细胞遇病毒袭击而濒临死亡 （图中蓝点是病毒 ）,隐性感染,疾病综合症,死亡,肿瘤形成,携带者,潜伏状态,细胞遇病毒袭击而濒临死亡 （图中蓝点是病毒 ）病毒感染对个体,埃博拉病毒,病毒与癌症的关系,原癌基因 （人类基因组中的正常基因）,癌基因,埃博拉病毒病毒与癌症的关系 原癌基因癌基,逆转录病毒致癌机理,+RNA (-)DNA () DNA +RNA肿瘤病毒,逆转录病毒致癌机理+RNA (-)DNA (),病毒感染的防治,接种疫苗,生物制剂,中药预防,干扰素等,流感病毒,流感病毒,病毒感染的防治接种疫苗 生物制剂中药预防干扰素等流感病,四、昆虫病毒,多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的包涵体，称多角体，成分为碱溶性结晶蛋白，其内包裹着数目不等的病毒粒。,核形多角体病毒（NPV）：在昆虫细胞核内增殖、具有 蛋白质包涵体的杆状病毒,质形多角体病毒（CPV）：在昆虫细胞质内增殖、可形 成蛋白质包涵体的球状病毒,颗粒体病毒（GV）：具有蛋白质包涵体，每个包涵体 内通常仅含一个病毒粒的昆虫杆 状病毒,主要有三种类型：,四、昆虫病毒多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的核,昆虫病毒,核型多角体病毒(nuclear polyhedrosis virus,NPV),质型多角体病毒(cytoplasmic polyhedrosis virus,CPY),颗粒体病毒(granulosis virus,GV),昆虫病毒核型多角体病毒(nuclear polyhedros,昆虫病毒做为生物农药优点：,专一性高,毒力大,后效长,使用方便,对人畜安全,无公害,缺点危害经济动物,昆虫病毒做为生物农药优点：专一性高毒力大后效长使用方便对人畜,昆虫病毒生产过程,斜纹夜蛾病毒杀虫剂及甜菜夜蛾病毒杀虫剂：一种核型多角体病毒（NPV）,收集病毒昆虫病毒生产过程饲养昆虫病毒感染斜纹夜蛾病毒杀虫剂及,第三节 亚 病 毒 因 子,1971年T.O.Diener阐明马铃薯纺锤形块茎病毒的病原是一种具有感染性和自主复制能力的低分子RNA（类病毒，Diener,1971）,以后又发现了称之为拟病毒(Randles,1981)的植物病毒，又称卫星RNA（sat-RNA ）,Prusiner发现了朊病毒(Prusiner,1982)。,其后相继发现了卫星病毒（satellite virus）,第三节 亚 病 毒 因 子1971,一、类病毒 (Viroid),类病毒是裸露的，仅含一个单链环状，低相对分子质量RNA分子的病原体。是一类比任何已知病毒都小的致病因子，首先在马铃薯纺锤块茎病的研究中发现。,发现的第一个类病毒是马铃薯纺锤形块茎病类病毒(Potato spindletuber viroid，PSTV)，这是一种导致马铃薯严重减产的病原体，棒状，无蛋白外壳。它仅含一个由359个核苷酸组成的单链环状RNA分子(相对分子质量约100 000)。该分子内有很多碱基(70)通过氢键配对而形成双螺旋区，未配对碱基则形成内环。双螺旋区与内环交替排列形成一个伸长的棒状分子。类病毒RNA相对分子质量虽小，但能独立侵染寄主，侵入寄主后也能自我复制，不需要辅助病毒。,一、类病毒 (Viroid)类病毒是裸露的，仅含一个单,类病毒(Viroid),马铃薯纺锤块茎病的病原体,长50nm棒状RNA分子,179核苷酸半体180核苷酸半体,RNA由,组成,两半体间有7成碱基以氢键方 式结合共形成122个碱基对,Virus and Viroid Diseases of Potato,类病毒(Viroid)马铃薯纺锤块茎病的病原体长50nm棒状,二、卫星病毒（satellite virus）,是一类基因组缺损、需要依赖辅助病毒，基因才能复制和表达，才能完成增殖的亚病毒因子。 如大肠杆菌噬菌体P4，缺乏编码衣壳蛋白的基因，需要辅助病毒大肠杆菌噬菌体P2同时感染，且依赖P2合成的壳体蛋白装配成含1/3 P2壳体左右的P4壳体，与较小的P4DNA组装成完整的P4颗粒，完成增殖过程。常见的卫星病毒有1977年在意大利乙肝病毒携带者中发现的丁型肝炎病毒（HDV），以及腺联病毒（AAV）、卫星烟草花叶病毒(STMV)等。,二、卫星病毒（satellite virus） 是一类基因组,三、卫星RNA（sat-RNA）,是一类寄生于辅助病毒壳体内，虽然与辅助病毒基因组无同源性，但必须依赖于辅助病毒才能复制的RNA分子片段。有人也称拟病毒（Virusoid），或称为类类病毒（viroid-like）。 过去，把这类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，称为拟病毒。拟病毒含有两种RNA分子，一种和一般病毒中的类似，另一种RNA分子与类病毒有相似的理化性质和结构，也是环状的。不过这两种RNA分子单独都不表现致病性，只有联合起来才具有复制和感染性。这种类似类病毒的RNA称之拟病毒（Virusoid）。,三、卫星RNA（sat-RNA）是一类寄生于辅助病毒壳体内，,卫星RNA（sat-RNA）的特性：,1是被包裹在植物病毒粒子内部的类病毒2RNA分子存在形式：单链，线状或环状3单独不能复制，也不表现致病性4生物活性：能显著影响其辅助病毒在宿主中所产生的症状5应用：由于许多卫星RNA能减轻辅助病毒所引起的宿主症状，故已被用来防治植物病毒病害，如将卫星RNA的cRNA转入植物所构建的抗病毒的转基因植物早已获取成功； 探索核酸的结构与功能； 组建弱毒疫苗；探索病毒本质和生命起源等。,卫星RNA（sat-RNA）的特性： 1是被包裹在植物病,又称蛋白质侵染因子。朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。羊瘙痒病是羊的一种中枢神经系统退化性紊乱疾病。表现为毛脱落，皮肤瘙痒，失去平衡和后肢麻痹等症状。这种“羊瘙痒病”的病原是经过近两个世纪的研究未能解决的一个谜。直至1982年，美国加洲大学旧金山分校动物病毒学家SBPrusiner发现羊瘙痒病是蛋白质侵染引起的疾病，并称为“Prion”即朊病毒。现在已经发现与朊病毒有关的疾病有羊瘙痒病、牛海绵状脑病、貂脑病、人的库鲁病（震颤病）和克雅氏病。有人还推测人类的一些慢性退化性紊乱疾病，像早老年痴呆，帕金森氏病、糖尿病、风湿性关节炎和红斑狼疮等疾病也可能是由朊病毒引起的。,四、朊病毒 (prion) ：,又称蛋白质侵染因子。朊病毒是一类能侵染动物并,朊病毒(prion或virino),疯牛病(海绵状脑病),一种感 染性蛋白粒子致病因子称朊病毒,PrPc已被克隆,空间结构由a_螺旋构成,朊病毒可由a_螺旋(PrPc) 变成_折叠(PrPsc),PrPsc为致病型蛋白粒子,PrPsc在神经细胞内沉积,细胞破裂,朊病毒(prion或virino)疯牛病(海绵状脑病)一种感,朊病毒的三维结构,朊病毒(prion,virino),PrPsc感染型,克病最初病例养殖场主,克病潜伏期可达数十年,克病可通过血液传染,PrPc正常型,朊病毒的三维结构朊病毒(prion,virin,朊病毒的发现具有重大的理论和实践意义。生物学的“中心法则”认为，遗传信息的流向是“ DNA RNA 蛋白质”。通过对朊病毒的深入研究可能会更加丰富“中心法则”的内容。此外，还有可能对一些疾病的病因、传播研究以及治疗带来新的希望。如今，朊病毒引起的疾病是继癌症、艾滋病之后对人类提出的又一巨大挑战。人们对朊病毒的本质，其致病机理和繁殖方式等问题还有待于进一步探讨阐明。,电子显微镜下的朊病毒为杆状颗粒，直径 25nm ，长 100-200nm( 一般为 125-150nm) ，杆状颗粒不单独存在，而呈丛状排列，丛的大小与形状不一，颗粒丛 所含颗粒多时可有 100 个。,朊病毒的发现具有重大的理论和实践意义。生物学的“中心法则”认,第四节 病毒与实践,发酵周期明显延长,碳源消耗缓慢,发酵液清淡,发酵产物形成缓慢或根本不形成,噬菌体检测会发现大量噬菌斑,电镜可看到噬菌体,后果：减产,例罐, 噬菌体与实践,第四节 病毒与实践发酵周期明显延长 碳源消耗缓慢 发酵液清淡,发酵生产时预防措施,决不使用可疑菌种,严格环境卫生,活菌液严禁排放,通气加料严控,严格执行会客制度,设备灭菌,使用抗噬菌体菌株,补救方法：尽快提取产品,加药抑制,及时更换菌种,发酵生产时预防措施决不使用可疑菌种 严格环境卫生 活菌液严禁,噬真菌体与实践动物细胞干扰素磨菇病毒RNA青霉细胞内病毒粒子,病毒在基因工程中的应用噬菌体作为原核生物基因工程的载体动物D,复习与思考题,1 解释下列名词：毒粒，裂性噬菌体，温和噬菌体，溶源性转变，前噬菌体，溶源性细菌 ，衣壳，衣壳粒 。2 病毒与其他生物的主要区别是什么？3 以噬菌体为例，说明病毒的增殖过程 。4 什么是病毒的一步生长曲线？它包括几 个时期？各有何特点？ 5 溶源性细菌有哪些特点？6 什么是类病毒、卫星病毒、卫星RNA、朊病毒？各有何特点？,复习与思考题1 解释下列名词：毒粒，裂性噬菌体，温和噬菌体，,