上海交通大學(xué)病毒學(xué)第二次課

第七章病毒學(xué)孫建和教授上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院TEL：34206926-MAIL：sunjhe@一、病毒的發(fā)現(xiàn)和研究歷史概述1900年前后，包括口蹄疫（footandmouthdisease）在內(nèi)的多種動(dòng)植物疾病病原體的濾過(guò)性特性被證明。filterableviruses（濾過(guò)性病毒）viruses（病毒）FWTwort（1915年）、Fd’Herelle（1917年），分別發(fā)現(xiàn)細(xì)菌（Shigelladysenteriae）病毒bacteriophagesPhago：“toeat”噬菌體（phage）1935年，WMStanley首次提純并結(jié)晶了煙草花葉病毒；

Bawden等證明煙草花葉病毒的本質(zhì)為核蛋白；1940年，Kausche首先用電鏡觀察到煙草花葉病毒顆粒；HistoricalRoots1.EARLYSTUDIESOFVIRALPATHOGENESISVirologywasseverelyconstrainedinthefirsthalfofthe

20thcenturybyseveraltechnicallimitations,themost

importantofwhichwasthelackofacellculturesystem

forgrowingandtitratingviruses.Intheabsenceof

methodsfordetectingvirusesintissues,observationsof

experimentalinfectionswerelimitedtoclinicalsigns

andpathologicallesionsthatrepresentedtheendstageof

disease.Inspiteoftheseadversecircumstances,extensive

studieswereundertakenofafewinfections,suchas

poliomyelitisandRoussarcoma.2.THECLASSICERAthemostsignificantoftheearly

breakthroughswasthedevelopmentofmethodsforthe

cultureofprimary(原代)andcontinuouslines(

繼代）ofmammalian

cells.AsecondsignificantadvancewaspioneeredbyCoons

who,in1953,introducedaprocedurefortheidentificationofviralantigensincells.Athirdimportantadvancewastheintroductionof

techniquesformeasurementoftheimmuneresponseto

viralinfections.3.THEERAOFMOLECULARBIOLOGYsequenceviralgenomesandtomodifythemin

ordertodeterminethegeneticbasisofviralvariationand

virulence.Appliedtoinvivostudies,viralgenomesandtheir

transcriptscouldbevisualized,usinginsituhybridization

andtheinsitupolymerasechainreaction(PCR).Starting

inthe1990s,itbecamepossibletomanipulatethegenomes

ofmammalianhosts,eitherbyablatingaspecificgene

function(‘knockout’)orbyinsertingneworalteredgenes

(transgenicanimals)Trackingthespreadofaneurotropicvirusfromtheperipherytothecentralnervoussysteminanintactanimal.MicewereinfectedbysubcutaneousinjectionintherightfootpadwithaSindbisvirusthathadbeenengineeredtoexpress,inadditiontoviralgenes,luciferaseunderaninternalpromoter.ImagesA–Drespectively,weretakenat8hoursand1,3and4daysafterinfection.Theyshowthatthevirususedtwopathwaystothecentralnervoussystem,eitherupperipheralnervestothespinalcordorviabloodtotheolfactorybulbandthencetothebrain.4.PATHOGENESISINTHENEWMILLENNIUMTheresponseofperipheralbloodmononuclearcellsinmonkeysinfectedwithvariolavirus(smallpox).Evenatthislowresolution,itisclearthatcertaingroupsofgenesareupregulatedwhileothersaredownregulated.Atotalof2387elementsdisplayed3-foldchangeinmRNAexpression.Thedataforthese2387cloneswerehierarchicallyclustered.Datafromindividualelementsorgenesarerepresentedasasinglerowanddifferenttimepointsareshownascolumns.Redandgreendenoteexpressionlevelsgreaterorless,respectively,thanbaselinevalues.Successivesamplesinthetimecoursearedisplayedasconsecutivecolumns.Animalsarearrangedfromlefttorightbasedontheirsurvivaltime.Thesevenleft-handcolumnsrepresentonesetofanimals,andtheright-handfourcolumnsasecondsetofanimals二、病毒的特點(diǎn)和定義第一節(jié)概述1、特點(diǎn)1）不具有細(xì)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(méi)有酶或酶系極不完全，不含催化能量代謝的酶，不能進(jìn)行獨(dú)立的代謝作用。4）嚴(yán)格的活細(xì)胞內(nèi)寄生，沒(méi)有自身的核糖體，沒(méi)有個(gè)體生長(zhǎng)，也不進(jìn)行二均分裂，必須依賴宿主細(xì)胞進(jìn)行自身的核酸復(fù)制，形成子代。5）個(gè)體微小，在電子顯微鏡下才能看見(jiàn)。6）對(duì)大多數(shù)抗生素不敏感，對(duì)干擾素敏感。例如一些簡(jiǎn)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(xì)胞后，病毒核酸進(jìn)入細(xì)胞，通過(guò)其復(fù)制與表達(dá)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(xì)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(diǎn)二、病毒的特點(diǎn)和定義病毒是一類既具有化學(xué)大分子屬性，又具有生物體基本特征；既具有細(xì)胞外的感染性顆粒形式，又具有細(xì)胞內(nèi)的繁殖性基因形式的獨(dú)特生物類群。超顯微的、沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的、專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的實(shí)體第一節(jié)概述1、特點(diǎn)二、病毒的特點(diǎn)和定義表7-1單細(xì)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(diǎn)和定義迄今仍無(wú)一個(gè)科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x病毒為具有獨(dú)立于其宿主的進(jìn)化史的絕對(duì)細(xì)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(xì)胞生物（真）病毒virion：至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分亞病毒subvirus類病毒viroid：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prion：只含蛋白質(zhì)Viruses(EncyclopediaBritannica)..infectiousagentsofsmallsizeandsimplecompositionthatcanmultiplyonlyinlivingcellsofanimals,plantsandbacteria.Virusesareobligate

parasitesthataremetabolicallyinertwhentheyareoutsidetheirhosts.Theyallrely,tovaryingextents,onthemetabolicprocessesoftheirhoststoreproducethemselves.Theviraldiseasesweseeareduetotheeffectsofthisinteractionbetweenthevirusanditshostcell(and/orthehost’sresponsetothisinteraction).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(xì)胞生物，并具有宿主特異性噬菌體（phage）、植物病毒（plantviruses）動(dòng)物病毒（animalviruses）AdenovirusPapillomavirus

Herpesvirus

HepatitisBvirus

Molluscum

contagiosum

Parvovirus

Influenzavirus

Rotavirus

Paramyxoviruses

Enteroviruses

RiftValleyFeverVirus

FilovirusEbolavirus四病毒的分類與命名分類原則形態(tài)、結(jié)構(gòu)、基因組、化學(xué)組成、脂溶劑敏感性命名規(guī)則InternationalCommitteeonTaxonomyofViruses,---ICTVorder,-virales（目）family,-viridae（科）,virinae（亞科）genus,-virus（屬）Species（種）/專家建議專家小組討論ICTV分會(huì)討論ICTV執(zhí)委會(huì)病毒學(xué)會(huì)大會(huì)評(píng)議確定分類報(bào)告官方刊物發(fā)布病毒的分類

2011年第九次分類報(bào)告（2012年出版）6個(gè)目

87個(gè)病毒科19個(gè)亞科348個(gè)病毒屬2284個(gè)病毒種Dr.AndrewM.Q.KingProposalsSecretary,ICTVPirbrightLaboratoryInstituteforAnimalHealthSunfield,DawneyHill,Pirbright,WokingSurreyGU240JBUK脊椎動(dòng)物病毒31個(gè)科非洲豬瘟病毒科腺病毒科皰疹病毒科虹彩病毒科多瘤病毒科乳頭瘤病毒科痘病毒科細(xì)環(huán)病毒科圓環(huán)病毒科細(xì)小病毒科嗜肝病毒科砂粒病毒科布尼亞病毒科正粘病毒科絲狀病毒科波納病毒科副粘病毒科彈狀病毒科動(dòng)脈炎病毒科冠狀病毒科星狀病毒科嵌杯病毒科戊肝病毒科微RNA病毒科（甲肝）黃病毒科（丙肝）披膜病毒科野田村病毒科雙RNA病毒科微雙RNA病毒科呼腸孤病毒科逆轉(zhuǎn)錄病毒科丁肝病毒屬套式病毒目無(wú)脊椎動(dòng)物病毒7個(gè)科與獸醫(yī)學(xué)相關(guān)肌尾噬菌體科短尾噬菌體科長(zhǎng)尾噬菌體科小紡錘噬菌體科小桿噬菌體科脂毛噬菌體科復(fù)層噬菌體科覆蓋噬菌體科芽生噬菌體科微滴噬菌體科囊噬菌體科光滑噬菌體科絲狀噬菌體科微噬菌體科藻類水華噬藻體五、病毒的培養(yǎng)和純化

第一節(jié)概述同微生物學(xué)其他學(xué)科分支一樣，病毒學(xué)的進(jìn)步完全得益于研究方法和技術(shù)手段的發(fā)展。通過(guò)病毒的分離與純化獲得純化的、有感染性的病毒制備物是病毒學(xué)研究和實(shí)踐的基本技術(shù)。1、病毒的培養(yǎng)病毒的培養(yǎng)：二元培養(yǎng)物法四、病毒的培養(yǎng)和純化

1、病毒的培養(yǎng)噬菌體細(xì)菌培養(yǎng)物培養(yǎng)液營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板細(xì)菌培養(yǎng)液變清亮細(xì)菌平板成為殘跡平板若是噬菌體標(biāo)本經(jīng)過(guò)適當(dāng)稀釋再接種細(xì)菌平板，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間培養(yǎng)，在細(xì)菌菌苔上可形成圓形局部透明區(qū)域，即噬斑（plaque）。如同對(duì)細(xì)菌計(jì)數(shù)一樣，形成的噬菌斑也可用于對(duì)噬菌體的數(shù)目進(jìn)行估算。四、病毒的培養(yǎng)和純化

（參見(jiàn)P161）1、病毒的培養(yǎng)動(dòng)物病毒實(shí)驗(yàn)動(dòng)物雞胚多種細(xì)胞培養(yǎng)絨