病毒的遺傳與變異

1、病毒的遺傳與變異第1頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五ConceptionsGenetics遺傳: After virus replicates , the characters on the progeny virus are similar with the previous generation.Variation變異: After virus replicates , the characters on the progeny virus are different with the previous generation.第2頁，共38頁，2022年，5月20日

2、，8點(diǎn)41分，星期五一、 Variation mechanism 病毒變異的機(jī)制Heritable variation遺傳型變異 因病毒遺傳物質(zhì)核酸發(fā)生了改變，導(dǎo)致其變異后的性狀可遺傳給子代病毒。Non- Heritable variation非遺傳型變異 又稱基因產(chǎn)物的相互作用，因病毒核酸并未發(fā)生改變，所以此變異一般不能遺傳。第3頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五（一） Heritable variation 遺傳型變異Virulence changes Conditional lethal mutant 條件致死突變株 eg. temperature sensitiv

3、e (ts) mutant Host-range mutant (hr) 宿主范圍突變株Drug-resistant mutant 耐藥突變株1、Gene Mutation 基因突變第4頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Recombination 兩個(gè)病毒基因組間核酸序列交換、組合Reassortment ( segmented genomes) RNA viruses: influenza virus 分節(jié)段的RNA病毒基因組之間，通過基因片段交換使子代基因組發(fā)生突變病毒基因組與細(xì)胞基因組之間的重組2 、Recombination / Reassortment 重組與重

4、配 3 、integration整合第5頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五（二） Non-Heritable variation 非遺傳型變異Interactions：when two genetically distinct viruses infect a cell. 4 different phenomena can ensue繼發(fā)（1） Phenotypic mixing or transcapsidation 表型混合與核殼轉(zhuǎn)移（2）genotype mixing 基因型混合（3）enhancement 增強(qiáng)（4）complementation 互補(bǔ)第6頁，共3

5、8頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五(1) Phenotypic mixing表型混合The genome of virus A can be coated with the surface protein of virus type B 兩株病毒共同感染同一細(xì)胞時(shí)，一種病毒復(fù)制的核酸被另一病毒所編碼的蛋白質(zhì)衣殼或包膜包裹，不是遺傳物質(zhì)的交換，而是基因產(chǎn)物的交換transcapsidation核殼轉(zhuǎn)移： 無包膜病毒發(fā)生的表型混合 第7頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五(2)genotype mixing 基因型混合Genome A + genome B sam

6、e capsid衣殼Capsid A + capsid B same envelope包膜實(shí)質(zhì)：核酸未重組合，沒有遺傳性(3)enhancement 增強(qiáng)兩病毒混合培養(yǎng)，一病毒能增強(qiáng)另一病毒的產(chǎn)量第8頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五(4)complementation互補(bǔ)第9頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Classification of Viruses病毒的分類第10頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五國際病毒分類委員會ICTVBy 2001 -66 families科, 9 subfamilies亞科 -244 gene

7、ra屬For humans and animals -24 families, -DNA: 7; RNA: 17 for humans第11頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五basis of classification 病毒分類依據(jù)Virion structure and proteries病毒結(jié)構(gòu)與性質(zhì)Virion morphology and size病毒大小和形態(tài)Symmetry of nucleocapsids 核衣殼對稱性Envelope 有無包膜Physicochemical properties 理化特性Antigenic properties抗原性Bio

8、logic properties生物學(xué)特性第12頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五第13頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五第14頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五 Viroids(類病毒)Viroids are small (250-400nt , Nucleotide), RNA molecules with a rod-like secondary structure ，which possess no capsid or envelope ，which are associated with certain plant d

9、iseases.很小 (250-400nt),桿狀 RNA 分子，有二級結(jié)構(gòu)無衣殼或包膜 在核內(nèi)增殖，嚴(yán)格細(xì)胞內(nèi)寄生 多與植物疾病相關(guān)第15頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五satellites衛(wèi)星病毒 / Virosid擬病毒特點(diǎn)：1 是RNA病毒 ，500-2000bp 2 復(fù)制需要輔助病毒 3 與輔助病毒基因無同源性 4 所致疾病與輔助病毒無關(guān)有兩類：一類可編碼自身衣殼蛋白 另一類為衛(wèi)星病毒RNA分子第16頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Prions 朊粒 consist of a single type of protein molecul

10、e with no nucleic acid component. These agents are associated with diseases such as Creutzfeldt-Jakob disease克雅病（亞急性海綿狀腦?。?in humans, scrapie癢病in sheep & bovine spongiform encephalopathy (BSE)牛海綿狀腦病in cattle. 第17頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Chapter 19Viral Infection and Immunity 病毒的感染與免疫第18頁，共38頁，202

11、2年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五This chapter will focus onConceptionsHorizontal and Vertical transmission水平傳播及垂直傳播, inapparent and apparent infection隱性感染及顯性感染,Persistent viral infection持續(xù)性病毒感染，Latent infection潛伏性感染, Chronic infection慢性感染, Slow virus infection慢發(fā)病毒感染, Inclusion body包涵體 QuestionsDescribe the types a

12、nd routes of viral infection. What is interferon干擾素? List the bioactivities of it? 第19頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Section 1 Viral Infection 病毒的感染Viral infection: the process of virus entering and multiplying in the human or animal body. 病毒侵入人及動物機(jī)體并在其中增殖的過程Viral pathogenesis: the interaction between

13、viral & host factors that leads to disease.第20頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五a. A particular disease may be caused by several viruses that have a common tissue tropism取向 (preference選擇). e.g., HAV, HBV, HCV, HDV, HEV, etc hepatitis.b. A particular virus may cause several different diseases or no observa

14、ble引人注意的 symptoms. e.g., HSV單純皰疹病毒-1pharyngitis咽炎, herpes labialis 唇皰疹，genital herpes生殖道皰疹, encephalitis腦炎, keratoconjunctivitis角膜結(jié)膜炎. The characteristic of viral infection第21頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Respiratory tract 痰、唾液、飛沫、氣溶膠Alimentary tract 飲水、食物Skin 動物咬傷、昆蟲叮咬Blood 輸血、注射、針刺、器官移植Genital tract

15、 性交Urinary tract 洗浴placenta, birth canal 孕期、分娩I. tract of viral infection 感染途徑第22頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五II. Modes of viral transmission 傳播方式Horizontal transmission水平傳播: direct host-to-host transmission of viruses. 人與人不同個(gè)體間的傳播 Vertical transmission垂直傳播: the transmission of viruses from parent to

16、 the young via placenta, birth canal. 親代通過胎盤或產(chǎn)道傳給子代第23頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Local infection Systemic infection Direct contact ：細(xì)胞細(xì)胞 blood：侵入部位血液 neural system：感染部位神經(jīng)元III. Routes of transmission 播散方式第24頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五 Unapparent infection 隱性感染 (subclinical infection): Virus multipl

17、y in the host cells without causing clinical symptoms or causing mild symptoms. Significance: important source of infection; 重要傳染源 acquire immunity; 獲得免疫力 misdiagnose or fail to diagnose;易誤診和漏診IV、 Types of infection 感染類型第25頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Viruses multiply in host cells and cause clinical

18、 symptoms. Acute infection 急性病毒感染: short incubation, sudden onset, and short duration of disease (several days to weeks); e.g., common cold, influenza, hepatitis A. Persistent viral infection 持續(xù)性病毒感染: viruses persist in the host for long time period, several months or years or decades ，sometimes for

19、 the whole life. Apparent infection 顯性感染第26頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Latent infection: Viruses persist in the host in a hiding form and there is no production of infectious viruses. Under some conditions, the latent viruses are activated and multiply to produce clinical symptoms. E.g. HSV-1Chronic

20、 infection: After acute infection, viruses are not eliminated and there is intermittent間歇的multiplication and shedding排出 of viruses. Virus can be continuously detected; often mild, or no clinical symptoms. E.g. HBV cause chronic hepatitis B.Slow virus infection / delay infection: possess a prolonged

21、incubation period lasting months or years after viral infection, during which no clinical symptoms appear but the infectious viruses may multiply, then chronic and progressive diseases appear and eventually develop into fatal infections. E.g., Measles virus SSPE (acute infection with rare late compl

22、ication) Persistent infection: includes第27頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五 herpes labialis 唇皰疹 by reactivated HSVHSV-1 establishes latent infection and canrecur 重現(xiàn) from the trigeminal ganglia. 三叉神經(jīng)節(jié)第28頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五A、Direct virus-host cell interaction對宿主細(xì)胞直接作用Cytocidal infection 溶細(xì)胞型感染Stea

23、dy state infection 穩(wěn)定狀態(tài)感染Cell apoptosis 細(xì)胞凋亡 e.g., HSVViral genes integrate into cellular chromosome整合 e.g., EBV, HIV. Cell hyperplasia 增生 and cell transformation 轉(zhuǎn)化Inclusion body 形成包涵體B、 Virus-induced immunopathology免疫病理作用Humoral immune effect Cell immune effect Viruses destroy immune system e.g.,

24、HIV destroy CD4+TC Self-immune disease V、Mechanisms for viral infection: 病毒感染機(jī)制第29頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五 1、 Cytocidal infection 溶細(xì)胞型感染 viral replication cause cell death; naked virus infection; e.g. poliovirus脊髓灰質(zhì)炎病毒, adenovirus. Mechanism:block synthesis of cellular macromolecules； produce an

25、d accumulate toxic viral proteins ；destroy organelles. e.g. lysosome permeability溶酶體膜通透性 cell autolyze細(xì)胞自溶； A. Direct interaction between viruses and host:Host cell lysis第30頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五 2、Steady state infection 穩(wěn)定狀態(tài)感染enveloped viruses infection; little destruction of cells. Alteratio

26、n of host cell membrane. 3、Apoptosis 細(xì)胞凋亡 cell programmed death4、Integration infection 整合 Integration: Viral DNA integrates into cellular chromosome Budding第31頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五5、Cell hyperplasia 增生 and cell transformation 轉(zhuǎn)化Cell hyperplasia 增生 : 病毒不僅不抑制宿主細(xì)胞DNA合成反而促進(jìn)cell transformation 轉(zhuǎn)化：

27、 病毒感染后使宿主細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化6、 Inclusion body 包涵體 The round or oval structures in the cytoplasm or nucleus, or both, acidophilic or basophilic which can be observed in some infected cells under light microscope.Significance：laboratory diagnosis ：. E.g., Negri body for rabies virus第32頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期

28、五Negri body of rabies virus in infected neuron H&E-stained tissue(intra-cytoplasmic)第33頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五Humoral immunopathologyNew AgsAg-Ab complementAg-Ab complex depositCell-mediated immunopathology New Ags induce cytotoxic effect.Virus-induced immunosuppression (e.g., HIV, measles virus, rubella virus風(fēng)疹病毒 ) autoimmune response ：against to self-cell . B. Virus-induced immunopathology第34頁，共38頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)41分，星期五 host-encoded proteins which can inhibit viral replication. It can be produced by macrophages 、 lymphocyte、somatic cell. For human : produced by leucocy