煙臺大學病毒學第一章導論

1、普 通 病 毒 學,曾 勇Email:zy110cn@yahoo.com.cnCell phone:15053532606,教學參考書 《基礎病毒學》莽克強，化學工業(yè)出版社，2005年，第一版《普通病毒學》謝天恩、胡志紅，科學出版社、2002年，第一版《獸醫(yī)微生物學》陸承平，中國農業(yè)出版社，2007年，第四版《病毒學實驗技術》傅繼華，山東科技出版社，2001年，第一版《分子病毒學》吳柏春，華中師范大學出版社，1999

2、年《病毒學概覽》姜莉等譯，化學工業(yè)出版社，2006年《How Pathogenic Viruses Work》《Basic Virology》Edward K. Wagner & Martinez J. Hewlett，Blackwell Publishing,2004,Second edition《Principles of Virology》Flint S J, et al. 2004,ASM PRESS.Secon

3、d edition《Principles of Molecular Virology》Cann A J.ELSEVIER ACADEMIC PRESS.Fourth edition.2005,課件下載：煙臺大學網絡教學平臺用戶名：2009zengyong密碼：123,主要章節(jié),第一章：導論-病毒學概述第二章：病毒的形態(tài)與結構第三章：病毒的分類與命名第四章：病毒的侵染與復制第五章：病毒的遺傳與變異第六章：病毒與寄主的相

4、互作用第七章：病毒基因工程第八章：幾種重要病毒的簡介第九章：病毒與腫瘤第十章：病毒學技術第十一章：病毒病的防治,國家規(guī)定強免（強制免疫）的疫苗是必須打的，即強制免疫的，也是免費的，小孩日后入托、入學甚至出國都要憑打過的接種證辦理的。以下是規(guī)定強免的疫苗（2006年3月1日執(zhí)行）：　　出生時：乙肝疫苗（第一次）、卡介苗 1月齡：乙肝疫苗（第二次） 　 2月齡：脊髓灰質炎疫苗（第一次）　 3月齡：脊髓灰

5、質炎疫苗（第二次）、百白破（第一次）　　4月齡：脊髓灰質炎疫苗（第三次）、百白破（第二次）　　5月齡：百白破（第三次） 6月齡：乙肝疫苗（第三次）、A群流腦疫苗（第一次）　　8月齡：麻疹疫苗（第一次）、乙腦疫苗（非活第一、二次）、（減活第一次）　　9月齡：A群流腦疫苗（第二次）,18月齡：百白破（第四次）、麻疹疫苗（第二次）　　2歲：乙腦疫苗（非活第三次）、（減活第二次） 3歲：A群流腦疫苗（第三次）　　4

6、歲：脊髓灰質炎疫苗（第四次） 6歲：乙腦疫苗（非活第四次）、（減活第三次）、A群流腦疫苗（第四次）、精白破（第一次）　　16歲：精白破（第二次） 　　 還有一些疫苗不屬于強免范圍，如麻腮風、風疹、腮腺炎、肺炎、水痘等，都要收費的，可自愿選擇打或不打。記住一點,凡是收費的疫苗都需要家長簽名認可,方可接種。,接種疫苗可以有效預防傳染病，但是在疫苗的接種過程中，由于多種原因，可能會發(fā)生極少數接種疫苗人出現(xiàn)不良反應，在學術上

7、叫做疫苗的相關病例。對于疫苗相關病例，國家將給予一定的補償。,由于中國使用的脊灰疫苗是減毒活疫苗，加上受種者個體差異等，兒童服用后有可能發(fā)生疫苗相關麻痹病例，但發(fā)生率極低，每 250萬至1000萬孩子接種后，可能有1人出現(xiàn)接種后的麻痹甚至下身癱瘓等副反應，這種副反應主要發(fā)生在首次接種的兒童中。 1994年，我國報告了最后1例本土脊髓灰質炎病例，以后再無病例發(fā)生。 2008年，衛(wèi)生部等部

8、門聯(lián)合發(fā)布《關于做好脊髓灰質炎疫苗相關病例鑒定及善后處理工作的指導意見》，承諾對因接種脊灰疫苗后出現(xiàn)相關小兒麻痹副反應的兒童，由地方和衛(wèi)生部門相助，開展醫(yī)療鑒定、賠償。 同年，北京市衛(wèi)生局等相關部門印發(fā)《北京市疫苗預防接種異常反應相關麻痹型脊髓灰質炎病例補償辦法(試行)》，其中提出，當事人應在出現(xiàn)癥狀滿2年后的1年內，向北京市醫(yī)學會提出傷殘等級鑒定申請，補償費用實行一次性結算，由市財政部門在預防接種工作經費中安

9、排，最高可達24萬元。,第一章 導論——病毒學概述,第一節(jié) 病毒學知識的起源及發(fā)展 第二節(jié) 病毒和病毒學 第三節(jié) 病毒的起源,本章重點,1、了解病毒學發(fā)展歷程中的主要事件。2、病毒的基本特點。3、幾種亞病毒的定義。4、病毒性病原確定的標準。5、病毒的起源。,第一節(jié) 病毒學知識的起源及發(fā)展,一、病毒學發(fā)展的動力1、防治病毒性疾病2、分子生物學和分子遺傳學的重要模式生物,二、病毒學發(fā)展的歷

10、史,1、經驗時期 公元前1400年，古埃及象形文字就描述了一位司祭人員的病狀是典型的脊髓灰質炎。,公元前1000年，中國已有天花發(fā)生，到公元1000年，宋真宗時代已有吸入病痂接種人痘預防天花的辦法，1796年英國人Edward Jenner提出接種牛痘預防天花。 1966年世界衛(wèi)生組織提出對對接觸天花患者的人進行計劃免疫；1977年10月索馬里最后一位患者治愈，宣布全世界消滅了天花病。,天花的種

11、痘預防,1979年10月26日聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織在肯尼亞首都內羅畢宣布，全世界已經消滅了天花病，并且為此舉行了慶祝儀式。 現(xiàn)在美國和俄羅斯的兩個實驗室（美國亞特蘭大的疾病控制中心、俄羅斯新西伯利亞的維克托實驗室）還暫時保存有天花病毒。,在家畜的病毒病中，狂犬病的相關記載可能最早。巴斯德(1822-1895) 法國著名科學家發(fā)明巴氏消毒法、1884年研制成功狂犬疫苗。,家蠶“高節(jié)”、“腳腫”郁金香碎色花病,2、病毒的發(fā)現(xiàn)

12、時期,煙草花葉病1886年麥爾(Mayer)證明其有傳染性，但認為是細菌。1892年伊萬諾夫斯基(Ivanovski)證明通過細菌濾器的汁液仍有致病性，但認為是細菌毒素。,Chamberland氏濾器,1898年貝杰林克(Beijerinck) 荷蘭著名科學家（麥爾的助手） a.能通過細菌濾器b.僅能在感染的細胞內繁殖，在體外非生命的物質中不能生長c.“有感染性的、活的物質”，并將其命名為virus,第一個動物病毒的病例

13、——?？谔阋撸?898） 德國細菌學家勒夫勒（Loeffler）和費羅施（Frosh）發(fā)現(xiàn)引起?？谔阋叩牟≡部梢酝ㄟ^細菌濾器，從而再次證明伊萬諾夫斯基和貝杰林克的重大發(fā)現(xiàn)。證明高度稀釋的濾液可以再現(xiàn)疾病，否定了毒素說。第一個有關噬菌體的報道——葡萄球菌噬菌體 phage 來自希臘文，意指”吃”。,認為病毒是一種與細菌類似的病原體，不同僅在于病毒必須在活細胞內才能繁殖，體積很小，能通過細菌濾器，被

14、稱為“超顯微的濾過性病毒”。,3、病毒本質的研究時期,早期的工作證實病毒的活性與蛋白有關。 1935年美國生物化學家斯坦利得到了TMV的蛋白晶體，晶體溶解后保持致病性。病毒是由蛋白質和核酸組成，核酸可分為RNA和DNA兩種，核酸是感染、致病、復制的主體。,20世紀30年代的后期，電子顯微鏡的發(fā)展，進一步促進了病毒學的發(fā)展，證明病毒顆粒的內部是核酸，外面包裹著蛋白質。Electron micrographs of

15、highly purified preparations of some viruses. (a) Adenovirus. (b) Rotavirus. (c) Influenza virus (courtesy of George Leser). (d) Vesicular stomatitis virus. (e) Tobacco mosaic virus. (f) Alfalfa mosaic virus. (g) T4 bact

16、eriophage. (h) M13 bacteriophage.,4、病毒學發(fā)展中的主要成就,斯坦利（1904-1971）美國著名化學家，1935年提純了煙草花葉病毒，1946年獲得諾貝爾化學獎,蒂勒（Theiler M）美國著名病毒學家，確證了黃熱病毒，成功地開發(fā)了減毒疫苗而榮獲1951年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。,美國科學家恩德斯(Enders J F)、韋勒(Weller T H)、羅賓斯(Robbins F C)因將脊髓灰質炎病毒

17、成功地在培養(yǎng)細胞中培養(yǎng)而榮獲1954年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎,法國科學家雅各布(Jacob F)、利沃夫(Lwoff A M)、莫諾(Monod J L)因提出“操縱子”概念，預言了mRNA的存在，導致mRNA的證實，從而使遺傳密碼的實驗研究得以開始，因而使分子遺傳學的整個體系得以建立，其意義十分深遠。發(fā)現(xiàn)酶和病毒合成的遺傳控制機制獲1965年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。,勞斯（Peyton.Rous 1879-1970）美國著名病毒學家，證明

18、病毒可引起動物的癌癥，獲1966年諾貝爾生理學醫(yī)學獎,德爾布呂克（Delbruck M）(德國)、赫爾希（Hershey A）(美國)、盧里亞（Luria S）（意大利）因提出病毒的“一步生長曲線”，發(fā)現(xiàn)病毒的復制機理與噬菌體的基因重組現(xiàn)象，證明遺傳物質是DNA而不是蛋白質，獲1969年諾貝爾生理學醫(yī)學獎。,巴爾的摩（Baltimore D）（美國）、杜爾貝科（Dulbecco R）（意大利）、特明（Temin H M）（美國）巴爾的摩

19、和特明發(fā)現(xiàn)了逆轉錄酶，證明遺傳信息不僅由DNA到RNA，也可由RNA到DNA；杜爾貝科發(fā)現(xiàn)了腫瘤病毒和細胞遺傳之間的相互作用，他倡導了向細胞內注入已知功能的單個病毒基因而不注入完整病毒的技術。獲1975年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。,畢曉普（美國）J. Michael Bishop,瓦爾姆斯（美國） Harold E. Varmus,發(fā)現(xiàn)了逆轉錄酶病毒致癌基因的細胞起源，否定以前的看法:癌基因必然源自病毒。獲1989年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎

20、。,普魯西納（美國）（S.B.Prusiner) １９９７年諾貝爾醫(yī)學或生理學獎、發(fā)現(xiàn)感染性蛋白子（prion）,德國科學家哈拉爾德·楚爾·豪森（Harald zur Hausen）,法國科學家弗朗索瓦絲·巴爾－西諾西（Françoise Barré-Sinoussi）,法國科學家呂克·蒙塔尼（Luc Montagnier）,德國科學家哈拉爾德·楚爾·豪森

21、（Harald zur Hausen）因發(fā)現(xiàn)人乳頭瘤病毒引發(fā)子宮頸癌獲此殊榮，兩名法國科學家弗朗索瓦絲·巴爾－西諾西（Françoise Barré-Sinoussi）和呂克·蒙塔尼（Luc Montagnier）因發(fā)現(xiàn)人類免疫缺陷病毒獲此殊榮。,2008年度諾貝爾生理學或醫(yī)學獎,美國：12/21法國：5/21德國：2/21意大利：2/21女科學家：1/21,第二節(jié) 病毒和病毒學,一、病

22、毒與其他微生物的區(qū)別要點,二、病毒的特點,①結構簡單，不具細胞結構，僅含一種核酸，DNA或RNA。②嚴格的細胞內寄生，沒有新陳代謝機能，利用宿主細胞的酶、能量合成系統(tǒng)、核糖體、細胞因子、大分子以及病毒自身組分進行自身繁殖。③在宿主細胞內，子代病毒粒子由新合成的結構組分進行裝配而增殖。④純化的病毒可被結晶。⑤感染周期中組裝的子代病毒粒子在它們感染另外的宿主細胞時將病毒基因轉染給新的宿主細胞。⑥對一般抗生素和作用于微生物代謝途徑的

23、藥物均不敏感。⑦絕大多數病毒在不同程度上對干擾素敏感。⑧有些病毒的核酸能整合到宿主細胞的DNA中，從而誘發(fā)潛伏性感染。,病毒的定義： 是一類比較原始的、有生命特征的、能夠自我復制和嚴格細胞內寄生的非細胞生物。,三、病毒學,病毒學作為一獨立的學科出現(xiàn)在20世紀50年代。 它是一門在充分了解病毒的一般形態(tài)和結構特征基礎上，研究病毒基因組的結構與功能，探尋病毒基因組復制、基因表達及其調控機制，從而

24、揭示病毒感染、致病的分子本質，為病毒基因工程疫苗和抗病毒藥物的研制以及病毒病的診斷、預防和治療提供理論基礎及其依據的科學。,研究病毒學的主要目的a.預防疾病b.利用病毒c.作為模式生物，研究分子間的相互作用以及基因的復制、突變等d.認識生命的起源,四、病毒類型,根據寄主的不同植物病毒動物病毒噬菌體,根據核酸的不同,單鏈DNA病毒雙鏈DNA病毒DNA與RNA反轉錄病毒雙鏈RNA病毒負鏈單鏈RNA病毒正鏈單鏈RNA病

25、毒,根據病毒組成成分與復制方式的不同,（真）病毒euvirus:至少含有蛋白質和核酸兩類物質 標準病毒與缺損病毒 病毒在增殖過程中，由于病毒基因組因某種環(huán)境因素的影響或轉錄過程的錯誤而發(fā)生的突變，以致有裝配不全的病毒顆粒產生，成為缺損病毒（defective virus particle），又稱干擾缺損顆粒（ defective interfering particles DI） （DI顆粒），必須依賴于其同源的完全病毒才

26、能復制。許多病毒都有標準病毒與缺損病毒的兩重性，如脊髓灰質炎病毒。假病毒與真病毒 假型病毒（pseudotype virus）:一種病毒的核酸被以另一種病毒編碼的外殼。 假病毒或假病毒顆粒（pesudovirion）:由細胞的DNA片段被病毒的外殼包被形成。雜種病毒與純種病毒 雜種病毒：一種病毒顆粒中含有兩種病毒的遺傳物質。,衛(wèi)星病毒(satellite virus)和衛(wèi)星核酸：它們缺少獨立復制的能力，需要輔助病毒

27、(helper virus)才能復制，或由輔助病毒提供外殼蛋白來包被核酸。其核酸序列大部分與輔助病毒不同，僅末端小段為同源。其中核酸編碼自己外殼蛋白的稱為衛(wèi)星病毒，否則稱為衛(wèi)星核酸(ssDNA,ssRNA,dsRNA)。類病毒 Viroid ：它是最小的（240-375bp）單鏈、環(huán)狀RNA；有獨力侵染、自主復制能力，無需輔助病毒；沒有外殼蛋白；其核酸不編碼任何蛋白。目前僅知類病毒侵染植物。 朊病毒或朊粒prion：是一種不含有核酸

28、的傳染性蛋白質顆粒，能通過分子自身的構想變化，并傳到其他分子引起同樣的變化而致病。,亞病毒subvirus:,五、病毒性病害的確立,科赫法則（病毒不能用人工培養(yǎng)基培養(yǎng)增殖）1937年Rivers法則：a.必須發(fā)現(xiàn)某種特異病毒以一定程度的規(guī)律與某種疾病有聯(lián)系，并從患病寄主中分離病毒。b.在實驗寄主或寄主細胞中培養(yǎng)。c.證明培養(yǎng)物的濾過性。d.在原始寄主或有關的種內產生類似病害。e.能重新分離出同一種病毒。,1973年Evans

29、提出免疫學證據a.病毒必須存在于病人的組織、血液，并在該處反復出現(xiàn)。b.能在實驗室中很好地經動物或組織傳代。c.在患病前期有規(guī)律地缺乏病毒特異抗體。d.在疾病期間抗體有規(guī)律地出現(xiàn)。1.暫時的病毒特異IgM抗體2.持續(xù)的IgG抗體3.局部抗體IgA——在原發(fā)增殖部位e.抗體的產生伴隨在相應組織中存在病毒。f.無類似有關的其他病毒或抗體。g.能用特異性疫苗預防。,六、病毒生命形式的兩重性,病毒存在的兩重性 細胞內（

30、核酸分子形式） 細胞外（不顯示復制活性，保持感染活性，病毒體或病毒顆粒形式）病毒的結晶性與非結晶性 結晶是很多無機化合物存在的一種形式,七、病毒研究的發(fā)展趨勢,1988年，世界衛(wèi)生組織（WHO）提出2000年底全球消滅脊髓灰質炎，計劃修訂到2008年。病毒功能基因組學和功能蛋白質組學的研究朊病毒的研究DNA疫苗的研究病毒與宿主的相互作用及致病機制,第三節(jié) 病毒的起源,病毒的起源有三類學說：　　　　1）退化性起

31、源學說 退化性起源學說認為病毒是細胞內寄生物的退化形式。這種細胞內寄生的產生原因可能是由于微生物對某種不能穿過細胞膜的代謝發(fā)生了嚴重依賴。　　　退化性起源學說可以把病毒的起源解釋為兩個階段：首先，寄生物在細胞內產生獨立復制的DNA質粒，然后，編碼寄生物亞細胞結構單位的基因發(fā)生突變，形成病毒的衣殼蛋白。隨著進化的發(fā)生，新獲得的可在細胞間轉移的特性被進一步選擇下來。,2）病毒起源于宿主細胞中的RNA和（或）DNA成

32、分的學說 這種學說認為，病毒是正常的細胞組分在進化過程中獲得了自主復制的能力獨立進化而來的。該學說能解釋所有病毒的起源： DNA病毒起源于質粒或轉移因子； 反轉錄病毒起源于反轉座子； RNA病毒起源于自主復制的mRNA。,3）病毒起源于具有自主復制功能的原始大分子的學說 病毒起源于自主復制的RNA分子。核糖核酸多聚體具有自主復制的信息和能力。由于發(fā)現(xiàn)RNA分子具有催化化學反應的能

33、力使得RNA為生命和病毒的起源的學說變得更具有吸引力。小而簡單的RNA分子具有至少下列三種化學功能： ① 核糖核酸酶的活性； ② 能自我拼接去掉內部的核酸序列； ③ 有實驗表明，以RNA作引物可以合成依賴于模板的多聚胞嘧啶核酸。 RNA分子可以進行復制和進化相關的三個基本反應。,這些觀察都有利于RNA是現(xiàn)今生物的進化起源的學說。首先是RNA的形成和復制，然后演變出RNA-蛋白介導的一系列反應，第三步產生了DNA。

34、DNA由于比RNA穩(wěn)定而最終成為遺傳信息。RNA的反應性有利于它作為催化物而不利于它成為遺傳物質。 有些分子被包裝在細胞和組織中，形成宿主細胞，另一些分子則自我復制或寄生在宿主細胞中，進化成為病毒。這一理論認為病毒與宿主是共進化的?，F(xiàn)今的類病毒和衛(wèi)星RNA，仍保留有部分的RNA催化性能，因而被一些學者認為是生命形式出現(xiàn)以前的RNA世界的化石。,研究病毒的進化有多種方法，可以通過序列同源性、基因組排列順序、基因組的

35、基因組成等方面構建病毒的進化樹。研究基因組成的演化對揭示基因的起源及病毒與宿主之間的關系具有重要意義?！　　　NA病毒和RNA病毒相比相對穩(wěn)定。一方面，DNA復制時，其酶具有校正功能；另一方面，DNA病毒容易在宿主體內形成持續(xù)性或慢性感染，它們可以在宿主體內存在多年而后爆發(fā)，其間可能幾乎不發(fā)生變異，因此，這類病毒的變異速率可能表現(xiàn)得比裂解型病毒慢一些。一般來講，DNA病毒不會像RNA病毒那樣引起人類世界范圍的流行性疾病?！　?