病毒和亞病毒因子

1、第 四 講 病毒和亞病毒因子,病毒(virus)的發(fā)現(xiàn)1892年發(fā)現(xiàn)第一個(gè)病毒即煙草花葉病毒1898年發(fā)現(xiàn)動(dòng)物口蹄疫病毒首先被證實(shí)對(duì)人類有致病性的是黃熱病毒（1901年發(fā)現(xiàn)）,臨床約70-80%傳染病是由病毒引起的;病毒性疾病對(duì)人類健康危害極大;近年來(lái)，新病毒不斷被發(fā)現(xiàn)，由此引發(fā)的病毒性疾病正越來(lái)越多的被人們所關(guān)注.,病毒的特點(diǎn)：體積微小，必須用電子顯微鏡觀察；只有一種遺傳物質(zhì)（DNA 或RNA)；必須在活

2、細(xì)胞內(nèi)顯示生命活性；它對(duì)一般抗生素不敏感，但對(duì)干擾素敏感 無(wú)完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。,什么叫病毒？ 形體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅含有1種核酸DNA或RNA，具有超級(jí)寄生性，且必須在電子顯微鏡下才能觀察到的一類非細(xì)胞形態(tài)的微生物。,第一節(jié) 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成,1、測(cè)量單位——納米（nm） 3、觀察工具——電子顯微鏡2、大多數(shù)病毒的直徑小于150 nm,一 病毒的大小與形態(tài),,,立克次體450nm,,

3、衣原體390nm,病毒的形態(tài)： 多為球型，還有桿狀、子彈狀、磚塊狀及蝌蚪狀等。,乙肝病毒,腺病毒,輪狀病毒,狂犬病毒,子彈狀的狂犬病毒,噬菌體,天花病毒,Ebola 病毒,HSV-2,二 、病毒的結(jié)構(gòu)與功能,核衣殼,,裸病毒,包膜（envelope）:包繞在核衣殼外，上常有刺突（spike），是病毒的表面抗原。,,輔助結(jié)構(gòu)：,病毒殼粒三種排列方式：,螺旋對(duì)稱立體對(duì)稱復(fù)合對(duì)稱,病毒的幾種對(duì)稱類型（據(jù)殼粒排列方式所分）,

4、,螺旋對(duì)稱型（helical symmetry),,,20面體立體對(duì)稱型(icosahedral symmetry)大多數(shù)球狀病毒屬之；,,20面體立體對(duì)稱型,,螺旋對(duì)稱型,,復(fù)合對(duì)稱型(complex symmetry,病毒的群體形態(tài),包涵體,皰疹病毒,Herpes simplex virus infections (either primary or reactivation) are skin and mucus membra

5、nes. HSV type I is seen most often in oral cavity, while HSV type II is more commonly a sexually transmitted disease.,狂犬病毒感染后在腦細(xì)胞的胞漿內(nèi)出現(xiàn)嗜酸性圓形或橢圓形的包涵體，可供輔助診斷.,免疫空斑,1、病毒核酸,(1)化學(xué)成分為DNA或RNA，據(jù)此將病毒分DNA病毒和RNA病毒。 (2)核酸可線型或環(huán)型、

6、分單股或雙股，一般DNA病毒為雙股，RNA病毒為單股；大小相差懸殊。 (3)攜帶病毒的全部遺傳信息，是病毒的基因組，控制病毒的生殖、遺傳和變異。,,2、病毒的蛋白質(zhì),結(jié)構(gòu)蛋白與非結(jié)構(gòu)蛋白（1）結(jié)構(gòu)蛋白：是組成病毒體的蛋白成分，可離心沉淀后分離純化。 （1）衣殼蛋白： （2）基質(zhì)蛋白： （3）包膜蛋白：,,,,,,,衣殼蛋白： 是構(gòu)成病毒衣殼結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，由一條或多條多肽鏈折

7、疊形成的蛋白質(zhì)亞基是構(gòu)成衣殼蛋白的最小單位。一些簡(jiǎn)單的病毒的衣殼蛋白僅由一種或少數(shù)幾種蛋白質(zhì)構(gòu)成，而一些復(fù)雜病毒則可多達(dá)20余種。 衣殼蛋白的功能：構(gòu)成病毒的衣殼，保護(hù)病毒的核酸；無(wú)囊膜病毒的衣殼蛋白參與病毒的吸附、侵入、決定病毒的宿主嗜性；病毒的表面抗原。,基質(zhì)蛋白： 構(gòu)成膜脂雙層與核衣殼之間的亞膜結(jié)構(gòu)，具有支撐囊膜，維持病毒結(jié)構(gòu)的作用；介導(dǎo)核衣殼與囊膜糖蛋白之間的識(shí)別，在病毒芽出成熟過(guò)程中發(fā)揮重要

8、作用。,囊膜糖蛋白： 病毒的主要表面抗原；囊膜糖蛋白多為病毒吸附蛋白，它們與細(xì)胞受體相互作用啟動(dòng)病毒感染發(fā)生，有些病毒的囊膜糖蛋白還介導(dǎo)病毒的進(jìn)入；可能具有凝集脊椎動(dòng)物紅細(xì)胞、細(xì)胞融合以及酶等活性。,（2）非結(jié)構(gòu)蛋白： 可存在于病毒體內(nèi)也可僅存在于宿主細(xì)胞內(nèi)。 （1）病毒內(nèi)所有的重要的酶類； （2）抑制宿主細(xì)胞生物合成或抑制病毒抗原經(jīng)MHC遞呈的蛋白； （3）轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞的作用；

9、 （4）抗細(xì)胞因子或抗細(xì)胞凋亡作用。,,病毒的脂類 病毒脂類是病毒在成熟釋放過(guò)程中從宿主細(xì)胞獲得的，主要存在于病毒的囊膜。脂類約占其結(jié)構(gòu)成分的20%-35%。痘病毒脂類的含量約占5%，而狂犬病毒脂類的含量達(dá)50%。,4 病毒的糖類 某些病毒含有少量的糖類。糖類主要是以寡糖側(cè)鏈存在于病毒糖蛋白和糖脂中，或以粘多糖形式存在。除了有囊膜病毒的糖蛋白突起外，某些復(fù)雜病毒的病毒顆粒還含有內(nèi)部糖蛋白或者糖基化的衣

10、殼蛋白。糖蛋白還是重要的免疫原，例如抗流感病毒血凝素的血清具有明顯的病毒中和作用。,5 其他組成 在一些動(dòng)物病毒、植物病毒和噬菌體的病毒顆粒內(nèi)，存在一些如丁二胺、亞精胺、精胺等陽(yáng)離子化合物。在某些植物病毒中還發(fā)現(xiàn)有金屬陽(yáng)離子存在。這些含量極微的有機(jī)陽(yáng)離子或無(wú)機(jī)陽(yáng)離子與病毒核酸呈無(wú)規(guī)則的結(jié)合，并對(duì)核酸的構(gòu)型產(chǎn)生一定的影響。它們的結(jié)合量?jī)H與環(huán)境中相關(guān)離子濃度有關(guān)，是病毒裝配時(shí)從環(huán)境中獲得的不恒定成分。,第二節(jié) 病毒的分類,病毒

11、的命名規(guī)則由國(guó)際病毒分類委員會(huì)（the International Committee on Taxonomy of Viruses ，ICTV）制定，其命名規(guī)則與細(xì)菌不同，如不采用拉丁文雙名法，而是采用英文或英文化的拉丁文，只用單名，用斜體字母表示。目、科、亞科和屬名用斜體字母書(shū)寫(xiě)，后綴分別用“-virales ”、 “-viridae ”、 “-virinae”、 “-virus ”，如例如，痘病毒屬于痘病毒科 （Poxviri

12、dae）；脊椎動(dòng)物痘病毒亞科（Chorodopoxviridae）則包含了各種脊椎動(dòng)物痘病毒。作為某科或某屬的“暫定成員”，則其英文名稱只能用正體字書(shū)寫(xiě)。。,ICTV提出41條新的病毒命名規(guī)則： 采用目（order）、科(family)、亞科(subfamily)、屬(genus)、種(species)為分類等級(jí)。ICTV不負(fù)責(zé)病毒種以下的分類和命名，病毒種以下的血清型、基因型、毒力株、變異株和分離株的名稱由公認(rèn)的國(guó)際

13、專家小組確定。 根據(jù)ICTV的分類報(bào)告，目前把所有已知病毒分為3個(gè)目（尾病毒目、單負(fù)股病毒目和套式病毒目）、73科，289屬。,分類原則：核酸類型和結(jié)構(gòu)；病毒體的形狀和大??；病毒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)；對(duì)脂溶劑的敏感性。,病毒,雙鏈DNA病毒,DNA和RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒,DNA 病毒,RNA 病毒,亞 病 毒,單鏈DNA病毒,雙鏈RNA病毒,裸露RNA病毒,負(fù)單鏈RNA病毒,正單鏈RNA病毒,類病毒,擬病毒,朊病毒,,,,,國(guó)

14、際病毒分類系統(tǒng),第三節(jié) 病毒的繁殖,1. 形態(tài)與分類,圖4-19：細(xì)菌噬菌體的多形性（源于Richard Robarts 對(duì)加拿大薩斯卡通市鹽湖噬菌體研究的照片。）,繁殖過(guò)程： 一般分為五步，即吸附、侵入、增殖（復(fù)制與生物合成）、成熟（裝配）與裂解（釋放）。,2 噬菌體的繁殖,烈性噬菌體的繁殖（以E.coli的T偶數(shù)噬菌體為代表如T2、T4、T6）,（病毒復(fù)制酶及抑制細(xì)胞正常生物合成的抑制酶）,早期：基因組在細(xì)胞內(nèi)合

15、成非結(jié)構(gòu)蛋白（病毒復(fù)制酶及抑制細(xì)胞正常生物合成的抑制酶）。,晚期：根據(jù)基因組的指令在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制病毒核酸合成結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。,Animation of the Lytic Life Cycle of a Bacteriophage,,噬菌斑 在涂布有敏感宿主細(xì)胞的固體培養(yǎng)基表面，若接種相應(yīng)噬菌體的稀釋液，其中每一噬菌體粒子由于先侵染和裂解一個(gè)細(xì)胞，然后以此為中心，再反復(fù)侵染和裂解周圍大量細(xì)胞，結(jié)果在菌苔上形成一個(gè)具有一定形狀、

16、大小、邊緣和透明度的空斑，即噬菌斑。,,噬菌體效價(jià),指噬菌體的濃度，即每毫升試樣中所含有的具有侵染性的噬菌體粒子數(shù)，又成為噬菌斑形成單位（plaque forming unit/ml或pfu/ml),噬菌體效價(jià)的測(cè)定—雙層平板法,定量描述烈性噬菌體生長(zhǎng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線，稱為一步生長(zhǎng)曲線或一級(jí)生長(zhǎng)曲線。,它可反映每種噬菌體的3個(gè)最重要的特征參數(shù)： 潛伏期的長(zhǎng)短 裂解期的長(zhǎng)短 裂解量的大小,（1）潛伏期：是指病毒侵入宿主細(xì)胞到病毒粒子釋

17、放出胞外前的一段時(shí)間。 潛伏前期又稱隱晦期（eclipse phase），是指病毒的核酸侵入宿主細(xì)胞后至第一個(gè)病毒粒子裝配前的一段時(shí)間，此時(shí)宿主細(xì)胞內(nèi)不含有完整的、有侵染力的成熟病毒粒子。 潛伏后期，病毒粒子裝配成熟，胞內(nèi)具侵染性的成熟病毒粒子數(shù)目逐漸增，但沒(méi)有釋放出胞外。 宿主細(xì)胞的裂解標(biāo)志著潛伏期的結(jié)束。 不同病毒的潛伏期長(zhǎng)短不同，噬菌體以分鐘計(jì)，動(dòng)物病毒和植物病毒以小時(shí)或天計(jì)。,（2）裂

18、解期：是指宿主細(xì)胞迅速裂解，溶液中病毒粒子急劇上升的一段時(shí)間。病毒沒(méi)有個(gè)體生長(zhǎng)，其宿主細(xì)胞裂解也是突發(fā)的。（3）平臺(tái)期：是指感染病毒的宿主細(xì)胞全部裂解，溶液中病毒效價(jià)達(dá)到最高點(diǎn)的時(shí)期。 裂解量：是每個(gè)受染細(xì)胞所產(chǎn)生的子代病毒顆粒的平均數(shù)目，其值等于穩(wěn)定期受染細(xì)胞所釋放的全部子代病毒數(shù)目除以潛伏期受染細(xì)胞的數(shù)目。,溫和噬菌體的繁殖（以E.coli的λ噬菌體為代表）,溫和噬菌體（temperate phage）侵染細(xì)菌后，將自身

19、基因組整合到細(xì)菌細(xì)胞染色體上，隨寄主細(xì)胞分裂而同步復(fù)制，并不引起細(xì)菌裂解釋放噬菌體，這種噬菌體與細(xì)菌共存的特性稱為溶原性（lysogeny）， 被侵染的細(xì)胞被稱作溶原性細(xì)胞或溶原菌（lysogen），整合到細(xì)菌細(xì)胞染色體上的稱作前噬菌體（prophage）。 溫和噬菌體3種存在形式： 游離態(tài)：成熟后被釋放的具有侵染性的游離噬菌體粒子 整合態(tài) 營(yíng)養(yǎng)態(tài)：前噬菌體因自發(fā)或理化因子誘導(dǎo)后

20、，脫離宿主核基因 組而處于積極復(fù)制、合成、裝配的狀態(tài)。,溶源細(xì)菌自發(fā)裂解和誘發(fā)裂解 在溶源細(xì)菌中極少數(shù)(約10-6)會(huì)發(fā)生原噬菌體大量復(fù)制、成熟，導(dǎo)致寄主細(xì)胞裂解，這種現(xiàn)象稱為溶源細(xì)菌的自發(fā)裂解；若用低劑量的紫外線照射處理或其他理化方法處理，能夠誘發(fā)溶源細(xì)胞大量潰溶，釋放成熟噬菌體粒子，這就是溶源細(xì)菌的誘發(fā)裂解。,,溶原性特點(diǎn)： （1）溶原性轉(zhuǎn)變（lysogenic conversion） 溫和噬菌

21、體在菌體細(xì)胞內(nèi)以前噬菌體形式存在可導(dǎo)致宿主細(xì)胞的表型改變，這種改變與其生命周期是否完成沒(méi)有直接關(guān)系，這種改變稱為溶原性轉(zhuǎn)變。 例如，白喉棒狀桿菌（Corynebecterium diphtheriae）和肉毒梭狀芽孢桿菌（Clostridium botulinum），若不含有前噬菌體的話，是不會(huì)引起人類疾病的；一旦被相應(yīng)的溫和噬菌體侵染，含有了編碼毒素基因的前噬菌體后，就從不產(chǎn)生毒素的菌株轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)毒素的菌株，造成侵染組織的損傷，

22、分別引發(fā)白喉和肉毒中毒癥狀。,（2）免疫作用： 前噬菌體基因還導(dǎo)致溶原性細(xì)菌對(duì)同類型噬菌體的侵染具有免疫作用，阻止攜帶與溶原性菌體所含的前噬菌體DNA相同的噬菌體的吸附和生物合成，但這種免疫作用不能阻止溶原菌體被別種類型的溫和噬菌體或烈性噬菌體所侵染。 前噬菌體基因的表達(dá)可以產(chǎn)生一種λ阻遏蛋白，抑制該病毒自身在菌體內(nèi)的復(fù)制作用。,,將少量溶源菌與大量的敏感性指示菌相混合，然后與上層培養(yǎng)基混勻后倒

23、平板，經(jīng)培養(yǎng)后溶源菌就一一長(zhǎng)成菌落。由于溶源菌在細(xì)胞分裂過(guò)程中有極少數(shù)個(gè)體會(huì)引起自發(fā)裂解，其釋放的噬菌體可不斷侵染溶源菌菌落周圍的指示菌菌苔，于是就形成了一個(gè)個(gè)中央有溶源菌的小菌落，四周有透明圈圍著的這種獨(dú)特噬菌斑。,溶源菌檢測(cè)方法,三、人類和脊椎動(dòng)物病毒,已知與人類健康有關(guān)的病毒超過(guò)300種，與其它脊椎動(dòng)物有關(guān)的病毒超過(guò)900種。人類傳染病約有70-80%是由病毒所引起。脊椎動(dòng)物病毒根據(jù)其核酸類型可分為dsDNA病毒、ssDN

24、A病毒、dsRNA病毒和ssRNA病毒；有的衣殼外含囊膜，有的不含囊膜；有的病毒囊膜外還含有刺突。,二、植物病毒,脊椎動(dòng)物病毒繁殖,動(dòng)物病毒的持續(xù)性（persistence）就是指某些病毒通過(guò)吸附、侵染進(jìn)入動(dòng)物寄主細(xì)胞后，并不進(jìn)行增殖殺死寄主細(xì)胞，而是將自身病毒DNA整合到寄主細(xì)胞染色體DNA分子上或呈類質(zhì)粒狀態(tài)，長(zhǎng)期存在于寄主細(xì)胞內(nèi)。以整合形式存在的病毒核酸被稱作原病毒。,脊椎動(dòng)物病毒的持續(xù)性感染,皰疹病毒能夠間歇性地“開(kāi)”、“關(guān)

25、”病毒粒子的增殖。 皰疹病毒終身續(xù)存在機(jī)體細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)機(jī)體受冷、熱、壓力或免疫抑制等因素的刺激時(shí)，續(xù)存的皰疹病毒被活化，重新增殖導(dǎo)致細(xì)胞裂解，引起疾病，然后又恢復(fù)到續(xù)存狀態(tài)。皰疹病毒的這種持續(xù)性又被稱作“潛伏性（latency）”。麻疹病毒（measles virus）能隱藏在寄主腦細(xì)胞中許多年，逐漸引起退行性損傷和功能喪失，這種持續(xù)性又被稱作“慢性病毒感染” 。,有些動(dòng)物病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞后進(jìn)入持續(xù)性狀態(tài)，可永久性地改變宿主遺傳物質(zhì)

26、，導(dǎo)致宿主腫瘤發(fā)生?？梢l(fā)機(jī)體腫瘤發(fā)生的病毒被稱作腫瘤病毒（oncoviruses）。,據(jù)估計(jì)，約15%的人類腫瘤由病毒感染引起。,,某些脊椎動(dòng)物病毒所引起的腫瘤,腫瘤病毒 腫瘤類型Epstein-Barr(EB)病毒 Burkitt 淋巴瘤（epstein-barr v

27、irus） 乙型肝炎病毒(hepatitis b virus) 肝癌丙型肝炎病毒(hepatitis c virus) 肝癌逆轉(zhuǎn)錄病毒(retrovirus) 很多動(dòng)物白血病和淋巴瘤； 人類胸腺淋巴瘤（

28、htlv逆轉(zhuǎn)錄 病毒）乳頭多瘤空泡病毒(papovavirus) 各種動(dòng)物腫瘤；人類宮頸癌 （人乳頭狀瘤病毒，HPV）人皰疹病毒8型

29、 卡波西氏肉瘤(human herpesvirus 8),,,,腫瘤病毒引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化的機(jī)制（1）原病毒整合（2）原病毒所含的與轉(zhuǎn)化相關(guān)的特異性基因的表達(dá)。,四、昆蟲(chóng)病毒,已知昆蟲(chóng)病毒超過(guò)1671種；80%以上是鱗翅目昆蟲(chóng)病原體，因此是害蟲(chóng)生物防治的巨大資源庫(kù)；近百種病毒殺蟲(chóng)劑在進(jìn)行大田試驗(yàn)，約有40多種已商品化； 在宿主細(xì)胞形成光鏡下呈多角形的包含體，稱為多角體，主要包括核型多角體

30、病毒、質(zhì)型多角體病毒和顆粒體病毒。,第四節(jié) 亞 病 毒 因 子,（一）類病毒(Viroid),裸露的閉合環(huán)狀RNA分子，它能感染寄主細(xì)胞并在其中進(jìn)行自我復(fù)制使寄主產(chǎn)生病癥。大小為246-399個(gè)核苷酸。所有的類病毒RNA沒(méi)有mRNA活性，不編碼任何蛋白,Potato spindle tuber disease, PSTD,馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒,類病毒經(jīng)帶毒葉片、種子以及媒介昆蟲(chóng)傳播，可引起馬鈴薯、西紅柿、蘋(píng)果、柑桔、椰子等多種

31、經(jīng)濟(jì)植物嚴(yán)重病害,二、朊病毒（prion）,美國(guó)動(dòng)物病毒學(xué)家Prusiner1982年研究羊的瘙癢病(Scrapie)病原（核酸酶、蛋白酶、紫外線和其它化學(xué)因子處理）時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種對(duì)人有侵染性的蛋白質(zhì)顆粒，稱為“Prion”(Protein infection的縮寫(xiě))或“Virion”，譯為“朊病毒”，或“毒朊”。,Prusiner1997年因此獲諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),人類朊病毒病1、庫(kù)魯病（kuru)/震顫病2、克雅氏?。–JD)3

32、、格斯綜合癥（GSS)4、新型克雅氏?。╲CJD)5、傳染性病毒癡呆病（早老性癡呆?。?(Presenile Dementia)6、致死性家族失眠病 (Fatal Familial Insomnia, FFI),克雅氏病（CJD),全球分布，我國(guó)有發(fā)生(潛伏期可長(zhǎng)達(dá)30年)感冒樣癥狀——精神異常，癡呆、小腦共濟(jì)失調(diào)、昏迷伴有肺部感染死亡病程 ：數(shù)月~1年（平均5個(gè)月）散發(fā)型90%、遺傳型10%醫(yī)源型少：污染的醫(yī)

33、療器械、組織移植、注射腦垂體源激素（生長(zhǎng)素、促性腺素等） 100%死亡,朊病毒蛋白(prion protein, PrP) 朊病毒蛋白(PrP)是由一種分子量為33-35kD的正常細(xì)胞蛋白prpc發(fā)生構(gòu)型轉(zhuǎn)變形成的，由于它類似于羊搔癢因子，故又稱為prpsc 。 在電鏡下呈桿狀顆粒，直徑25 nm，長(zhǎng)100-200 nm(一般為125-150 nm)，桿狀顆粒不單獨(dú)存在，總是呈叢狀排列，其大小和形狀不

34、一，有的叢含有多達(dá)100個(gè)桿狀顆粒。,朊病毒蛋白(Prion protein, PrP),1 為什么病毒是一類非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的大分子生物？試述腺病毒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 以T偶數(shù)噬菌體為例，簡(jiǎn)述其裂解性周期。何謂一步生長(zhǎng)曲線？試述各期特點(diǎn)及其實(shí)踐意義。 如何檢測(cè)噬菌體效價(jià)？E.coli的T4 （烈性）噬菌體與M13(溫和型）噬菌體的噬菌斑有何不同？原因何在？ 某發(fā)酵廠的發(fā)酵液出現(xiàn)了異常，懷疑其生產(chǎn)菌被溶源菌污染，試述檢測(cè)溶源菌的試