病毒xin優(yōu)秀公開課件

第一節(jié)概述第二節(jié)毒粒的性質(zhì)第三節(jié)病毒的復(fù)制第四節(jié)病毒的非增殖性感染一、病毒學(xué)第一節(jié)概述極大地豐富了現(xiàn)代生物學(xué)（微生物學(xué)、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)）的理論與技術(shù)；病毒學(xué)（virulogy）：研究病毒（virus）的本質(zhì)及其與宿主的相互作用的科學(xué)，是微生物學(xué)的重要分支學(xué)科。有效地控制和消滅人及有益生物的病毒病害；利用病毒對有害生物、特別是害蟲進行生物防治；發(fā)展以基因工程為中心的生物高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)；二、病毒的特點和定義第一節(jié)概述1、特點1）不具有細胞結(jié)構(gòu)，具有一般化學(xué)大分子的特征。2）一種病毒的毒粒內(nèi)只含有一種核酸，DNA或者RNA。3）大部分病毒沒有酶或酶系極不完全，不含催化能量代謝的酶，不能進行獨立的代謝作用。4）嚴(yán)格的活細胞內(nèi)寄生，沒有自身的核糖體，沒有個體生長，也不進行二均分裂，必須依賴宿主細胞進行自身的核酸復(fù)制，形成子代。5）個體微小，在電子顯微鏡下才能看見。6）對大多數(shù)抗生素不敏感，對干擾素敏感。例如一些簡單的病毒僅由核酸和蛋白質(zhì)外殼（coat）構(gòu)成，故可把它們視為核蛋白分子。朊病毒甚至僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成例如利福平可抑制痘病毒復(fù)制病毒感染敏感宿主細胞后，病毒核酸進入細胞，通過其復(fù)制與表達產(chǎn)生子代病毒基因組和新的蛋白質(zhì)，然后由這些新合成的病毒組分裝配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式釋放到細胞外。病毒的這種特殊繁殖方式稱做復(fù)制（replication）。第一節(jié)概述1.特點二、病毒的特點和定義

單細胞微生物與病毒性質(zhì)的比較aDNA病毒和RNA病毒中的一部分;b利福平可抑制痘病毒復(fù)制第一節(jié)概述2.定義二、病毒的特點和定義迄今仍無一個科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x病毒為具有獨立于其宿主的進化史的絕對細胞內(nèi)寄生物，它的DNA或RNA基因組被其所編碼的蛋白質(zhì)殼體化（encapsidation）。（Fields等，1990年）非細胞生物（真）病毒：至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分亞病毒類病毒：只含具侵染性的RNA組分衛(wèi)星RNA：只含有不具侵染性的RNA組分朊病毒：只含蛋白質(zhì)三、病毒的宿主范圍第一節(jié)概述病毒幾乎可以感染所有的細胞生物，并具有宿主特異性噬菌體（phage）、植物病毒（plantviruses）動物病毒（animalviruses）四、病毒的培養(yǎng)和純化1.病毒的培養(yǎng)噬菌體細菌培養(yǎng)物培養(yǎng)液營養(yǎng)瓊脂平板細菌培養(yǎng)液變清亮細菌平板成為殘跡平板若是噬菌體標(biāo)本經(jīng)過適當(dāng)稀釋再接種細菌平板，經(jīng)過一定時間培養(yǎng)，在細菌菌苔上可形成圓形局部透明區(qū)域，即噬斑（plague）。如同對細菌計數(shù)一樣，形成的噬菌斑也可用于對噬菌體的數(shù)目進行估算。四、病毒的培養(yǎng)和純化1.病毒的培養(yǎng)動物病毒實驗動物雞胚多種細胞培養(yǎng)四、病毒的培養(yǎng)和純化1.病毒的培養(yǎng)若標(biāo)本經(jīng)過適當(dāng)稀釋進行接種并輔以染色處理，病毒可在培養(yǎng)的細胞單層上形成肉眼可見的局部病損區(qū)域，即蝕斑（plaque）或稱空斑。大多數(shù)動物病毒感染敏感細胞培養(yǎng)能引起其顯微表現(xiàn)的改變，即產(chǎn)生致細胞病變效應(yīng)（cytopathiceffect,CPE），例如細胞聚集成團、腫大、圓縮、脫落，細胞融合形成多核細胞，細胞內(nèi)出現(xiàn)包涵體（inclusionbody），乃至細胞裂解等。蛋白質(zhì)提純方法（鹽析、等電點沉淀、有機溶劑沉淀、凝膠層析、離子交換等）四、病毒的培養(yǎng)和純化2.病毒純化標(biāo)準(zhǔn)純化的病毒制備物應(yīng)保持其感染性病毒是有感染性的生物體病毒具有化學(xué)大分子的屬性純化的病毒制備物的理化性質(zhì)應(yīng)具有均一性方法主要化學(xué)組成為蛋白質(zhì)具有一定的大小、形狀和密度差速離心梯度離心（超速離心）第二節(jié)病毒的性質(zhì)病毒粒子：毒粒

一團能夠自主復(fù)制的遺傳物質(zhì)保護遺傳物質(zhì)免遭環(huán)境破壞，并作為將遺傳物質(zhì)從一個宿主細胞傳遞給另一個宿主細胞的載體。蛋白質(zhì)外殼包膜第二節(jié)病毒的性質(zhì)一、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)1.病毒的大小和形狀個體小，必需在電鏡下觀察；不同病毒的毒粒大小差別很大；毒粒的形狀大致可分球形顆粒(或稱擬球形顆粒)、桿狀顆粒和復(fù)雜形狀顆粒（如蝌蚪狀，卵形）等幾類。采用各種電鏡技術(shù)觀察病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)Orfvirus：口瘡病毒(接觸性膿皰皮炎病毒)（負染技術(shù)）Ebolavirus：埃博拉病毒（正染技術(shù)）Vacciniavirus

痘苗病毒（投影技術(shù)）第二節(jié)病毒的性質(zhì)一、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)2.病毒的殼體結(jié)構(gòu)殼體或衣殼（capsid）：包圍著病毒核酸的蛋白質(zhì)外殼，由蛋白質(zhì)亞基按對稱的形式、有規(guī)律地排列而成，是病毒毒粒的基本結(jié)構(gòu)。殼體結(jié)構(gòu)類型螺旋對稱殼體二十面體對稱殼體雙對稱結(jié)構(gòu)螺旋對稱殼體：亞基有規(guī)律地沿著中心軸（核酸）呈螺旋排列，進而形成高度有序、對稱的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。具有雙對稱結(jié)構(gòu)的典型例子是有尾噬菌體（tailedphage）,其殼體由頭部和尾部組成。包裝有病毒核酸的頭部通常呈二十面體對稱，尾部呈螺旋對稱。第二節(jié)病毒的性質(zhì)一、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)3.病毒的包膜結(jié)構(gòu)病毒的蛋白質(zhì)殼體和病毒核酸（核心）構(gòu)成的復(fù)合物，又稱核衣殼。核殼（nucleocapsid）：僅由核衣殼構(gòu)成的病毒顆粒裸露毒粒（nakedvirion）：如煙草花葉病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒（Poliovirus）等一些簡單的病毒的毒粒。包膜（envelope）：有些病毒核衣殼被一層脂蛋白膜包裹著，它是病毒以出芽方式成熟時，由細胞膜衍生而來的。有維系毒粒結(jié)構(gòu)，保護病毒核殼的作用。特別是病毒的包膜糖蛋白，具有多種生物學(xué)活性，是啟動病毒感染所必需的。有包膜的病毒一、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)3.病毒的包膜結(jié)構(gòu)病毒包膜的基本結(jié)構(gòu)與生物膜相似，是脂雙層膜。也稱封套或囊膜。主要成分為磷脂，此外還有糖脂、中性脂肪、脂肪酸、脂肪醛、膽固醇。囊膜一般為脂質(zhì)雙層膜，與這些膜相聯(lián)的是病毒特異性蛋白。這些病毒特異性蛋白在病毒感染和復(fù)制過程中發(fā)揮作用。囊膜表面往往具有突起物，稱刺突(spike)或包膜子粒(peplomer)。囊膜對一些脂溶劑如乙醚、氯仿等敏感。有囊膜的病毒有利于其吸附寄主細胞，破壞宿主細胞表面受體，使病毒易于侵入細胞。第二節(jié)病毒的性質(zhì)二、病毒的化學(xué)組成病毒（化學(xué)組成）核酸；蛋白質(zhì)；脂類；碳水化合物；基本化學(xué)組成二、病毒的化學(xué)組成1.病毒的核酸核酸是病毒的遺傳物質(zhì)；一種病毒的毒粒只含有一種核酸：DNA或是RNA；病毒核酸單鏈DNA（ssDNA）；雙鏈DNA（dsDNA）；單鏈RNA（ssRNA）；雙鏈RNA（dsRNA）；第三節(jié)病毒的復(fù)制病毒的特點：嚴(yán)格細胞內(nèi)寄生物，只能在活細胞內(nèi)繁殖。毒粒宿主細胞有繁殖性的病毒基因組具有感染性的毒粒消失病毒基因組復(fù)制、表達病毒核酸和蛋白質(zhì)裝配形成具有感染性的毒粒釋放至細胞外原料；能量；生物合成場所；第三節(jié)病毒的復(fù)制病毒的復(fù)制：病毒感染敏感宿主細胞后，病毒核酸進入細胞，通過其復(fù)制與表達產(chǎn)生子代病毒基因組和新的蛋白質(zhì)，然后由這些新合成的病毒組分裝配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式釋放到細胞外。病毒的這種特殊繁殖方式稱做復(fù)制（replication）。第三節(jié)病毒的復(fù)制一、病毒的復(fù)制周期1、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）1939年，MaxDelbruck&EmoryEllis：E.coli/bacteriopage1、用噬菌體的稀釋液感染高濃度的宿主細胞；2、數(shù)分鐘后，加入抗噬菌體的抗血清（中和未吸附的噬菌體）；3、將上述混合物大量稀釋，終止抗血清的作用和防止新釋放的噬菌體感染其它細胞；4、保溫培養(yǎng)并定期檢測培養(yǎng)物中的噬菌體效價（對噬菌體含量進行計數(shù)）；5、以感染時間為橫坐標(biāo)，病毒的感染效價為縱坐標(biāo)，繪制出病毒特征性的繁殖曲線；該實驗標(biāo)志著分子病毒學(xué)、分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的建立MaxDelbruck因此榮獲1969年NobelPrize一、病毒的復(fù)制周期1、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）噬菌體復(fù)制（繁殖）的三個階段：1、吸附期；游離的噬菌體吸附到宿主細胞2、潛伏期；從噬菌體吸附到細胞到釋放出新噬菌體的最短時期3、裂解期；隨著菌體不斷破裂，新噬菌體數(shù)目增加，直到最高值一、病毒的復(fù)制周期1、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）取培養(yǎng)物直接測定病毒數(shù)量將培養(yǎng)物過濾去細胞后測定病毒數(shù)量將細胞裂解后測定病毒的數(shù)量。前期可將培養(yǎng)物先離心去上清以消除未吸附病毒的影響裂解量：每個受染細胞所產(chǎn)生的子代病毒顆粒的平均數(shù)目。其值等于潛伏期受染細胞的數(shù)目除以穩(wěn)定期受染細胞所釋放的全部子代病毒數(shù)目，即等于穩(wěn)定期病毒效價與潛伏期病毒效價之比。一、病毒的復(fù)制周期2、隱蔽期（eclipseperiod）在潛伏期的前一段，受染細胞內(nèi)檢測不到感染性病毒，后一階段，感染性病毒在受染細胞內(nèi)的數(shù)量急劇增加。自病毒在受染細胞內(nèi)消失到細胞內(nèi)出現(xiàn)新的感染性病毒的時間為為隱蔽期。隱蔽期病毒在細胞內(nèi)存在的動力學(xué)曲線呈線性函數(shù)，而非指數(shù)關(guān)系，從而證明子代病毒顆粒是由新合成的病毒基因組與蛋白質(zhì)經(jīng)裝配成熟，而不是通過雙分裂方式產(chǎn)生的。不同病毒的隱蔽期長短不同，例如，DNA動物病毒的隱蔽期為5～20小時，RNA動物病毒為2～10小時。一、病毒的復(fù)制周期1、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）一步生長曲線是研究病毒復(fù)制的一個經(jīng)典試驗，最初是為研究噬菌體的復(fù)制而建立，以后推廣到動物病毒和植物病毒的復(fù)制研究中。以適量的病毒接種于標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)的高濃度的敏感細胞，待病毒吸附后，離心除去未吸附的病毒，或以抗病毒抗血清處理病毒—細胞培養(yǎng)物以建立同步感染，然后繼續(xù)培養(yǎng)并定時取樣測定培養(yǎng)物中的病毒效價，并以感染時間為橫坐標(biāo)，病毒的感染效價為縱坐標(biāo)，繪制出病毒特征性的繁殖曲線，即一步生長曲線。不同病毒的潛伏期長短不同，噬菌體以分鐘計，動物病毒和植物病毒以小時或天計。潛伏期：噬菌體的裂解量一般為幾十到上百個，植物病毒和動物病毒可達數(shù)百乃至上萬個。裂解量：一、病毒的復(fù)制周期3、病毒的復(fù)制周期復(fù)制周期（replicativecircle）或稱復(fù)制循環(huán)：自病毒吸附于細胞開始，到子代病毒從感染細胞釋放到細胞外的病毒復(fù)制過程。①吸附；

②侵入；

③脫殼；

④病毒大分子的合成，包括病毒基因組的表達與復(fù)制；⑤裝配與釋放；第三節(jié)病毒的復(fù)制二、病毒感染的起始1、吸附：毒粒敏感細胞隨機碰撞而接觸（靜電引力或氫鍵）可逆吸附，無特異性（非細胞顆粒也可吸附）病毒表面蛋白與細胞受體的結(jié)合特異性，不可逆吸附，啟動病毒感染的第一階段二、病毒感染的起始1、吸附：病毒吸附蛋白與細胞受體間的結(jié)合力來源于空間結(jié)構(gòu)的互補性，相互間的電荷、氫鍵、疏水性相互作用及范得華力。不同種系的細胞具有不同病毒的細胞受體，病毒受體的細胞種系特異性決定了病毒的宿主范圍。二、病毒感染的起始1、吸附：動物宿主細胞及細菌表面病毒受體的存在可通過生化、遺傳等實驗證明，但至今仍未發(fā)現(xiàn)植物病毒的細胞受體存在。二、病毒感染的起始2、侵入：侵入又稱病毒內(nèi)化，它是一個病毒吸附后幾乎立即發(fā)生，依賴于能量的感染步驟。不同的病毒-宿主系統(tǒng)的病毒侵入機制不同二、病毒感染的起始2、侵入：有尾噬菌體：注射方式將噬菌體核酸注入細胞通過尾部刺突固著于細胞；尾部的酶水解細胞壁的肽聚糖，使細胞壁產(chǎn)生小孔；尾鞘收縮，核酸通過中空的尾管壓入胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在胞外；吸附尾釘固著尾鞘收縮尾管穿入DNA注入如果大量噬菌體在短時間內(nèi)吸附于同一細胞上，使細胞壁產(chǎn)生許多小孔，也可引起細胞立即裂解，但并未進行噬菌體的增殖，這種現(xiàn)象稱為自外裂解（lysisfromwithout）。二、病毒感染的起始2、侵入：植物病毒：通過因人為地或自然的機械損傷所形成的微傷口進入細胞；或者靠攜帶有病毒的媒介，主要靠是有吮吸式口器的昆蟲取食將病毒帶入細胞。植物病毒一旦進入細胞后，增殖產(chǎn)生的子代病毒或病毒核酸可通過病毒編碼的運動蛋白（movementprotein）與胞間連絲的相互作用從受染細胞進入鄰近細胞。二、病毒感染的起始3、脫殼：脫殼是病毒侵入后，病毒的包膜和/或殼體除去而釋放出病毒核酸的過程。脫殼是病毒基因組進行功能表達所必需的感染事件。T-偶數(shù)噬菌體脫殼與侵入是一起發(fā)生的動物病毒存在不同的結(jié)構(gòu)類型和不同的侵入方式，其脫殼過程也較復(fù)雜。病毒的毒粒消失，失去原有的感染性，進入潛隱期。第三節(jié)病毒的復(fù)制三、病毒大分子的合成病毒基因組的表達與復(fù)制存在著強烈的時序性病毒基因組進入胞內(nèi)宿主細胞的代謝發(fā)生改變病毒利用宿主的生物合成機構(gòu)和場所，使病毒核酸表達和復(fù)制，產(chǎn)生大量的病毒蛋白質(zhì)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的合成病毒復(fù)制所需要的病毒特異性酶蛋白及蛋白質(zhì)外殼的合成（5種核酸，6條途徑）四、病毒的裝配與釋放第三節(jié)病毒的復(fù)制新合成的毒粒結(jié)構(gòu)組分組裝成完整的病毒顆粒，稱做病毒的裝配，亦稱成熟（maturation）或形態(tài)發(fā)生（morphogenesis）。成熟的子代病毒顆粒然后依一定途徑釋放到細胞外病毒的釋放標(biāo)志病毒復(fù)制周期結(jié)束四、病毒的裝配與釋放T4噬菌體的裝配是一個極為復(fù)雜的自我裝配的過程吸附侵入早期：病毒特異性酶的合成病毒核酸復(fù)制病毒結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成裝配釋放病毒大分子合成第四節(jié)病毒的非增殖性感染增殖性感染（productiveinfection）：感染發(fā)生在病毒能在其內(nèi)完成復(fù)制循環(huán)的允許細胞內(nèi)，并以有感染性病毒子代產(chǎn)生為特征；非增殖性感染（nonproductiveinfection）：感染由于病毒、或是細胞的原因，致使病毒的復(fù)制在病毒進入敏感細胞后的某一階段受阻，結(jié)果導(dǎo)致病毒