病毒(沈萍主编)微生物演示课件

1、第 七 章 病毒,2,第一节 病 毒,非细胞生物,（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分,亚病毒,类病毒：只含具侵染性的RNA组分 卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分 朊病毒：只含蛋白质,特点： 无细胞结构，专性活细胞内寄生； 没有酶或酶系统极不完全，不能进行代谢活动； 个体极小，能通过细菌滤器； 对抗生素不敏感，对干扰素敏感。,3,病毒是超显微的，没有细胞结构的，专性活细胞内 寄生的实体。它们在活细胞外具有一般化学大分子 特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征。,一、病毒的形态构造和化学成分,（一）病毒的大小,个体小，必需在电镜下观察；,不同病毒的毒粒大小差别很大；,毒粒的形状大致可分球

2、形颗粒(或称拟球形颗粒)、 杆状颗粒和复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）等 少数几类。,4,（二）病毒的形态,1、典型病毒粒的构造,基本成分,核酸位于中心，称为核心,蛋白质包围在核心周围，形成衣壳,核心和衣壳合称核衣壳，为病毒的基本结构。有些复 杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成 的包膜。有的包膜上还长有刺突。,5,2、病毒粒的对称体制,螺旋对称,二十面体对称,复合对称,无包膜,有包膜,无包膜,有包膜,无包膜,有包膜,6,病毒粒子的对称体制,螺旋对称,二十面体对称,复合对称,(A) Filamentous (B) Complex (C) Eicosahedral (D) Envelop

3、ed,RNA or DNA,Protein Coat (Capsomers),Lipid envelope,被膜,7,3、病毒的群体形态,噬菌体感染细菌后，使细菌细胞破裂死亡，连续重复感染使大 量的细菌死亡，在培养细菌的平板上，可以看到一个个透明不 长细菌的小圆斑，称为噬菌斑。,人工培养的单层动物细胞感染病毒后，也会形成类似噬菌斑的 动物病毒群体，称为空斑。,单层动物细胞受到肿瘤病毒的感染后，会使动物细胞恶性增生， 形成类似细菌菌落的病灶，称为病斑。,烟草花叶病毒感染烟草后，在叶片上出现的一个个坏死的病灶， 称为枯斑。,8,包涵体（inclusion body）,是病毒的聚集体;,是病毒的合成

4、部位;,是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白质,非病毒性包涵体,由化学因子或细菌感染形成,9,1、螺旋状对称型：烟草花叶病毒（TMV） 呈直杆状，长300nm，宽15nm，中空内径4nm，由158个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，相对分子量为17500，总共2130个衣壳粒，排列成130圈螺旋，核酸核心是单链的RNA，相对分子质量为260万，含有6390个核苷酸，每3个核苷酸与一个衣壳粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内径中。,（三）3类典型形态的病毒及其代表,10,二十面体具有12个角、20个面 和30条棱。腺病毒 的衣壳是典型的二十面体对称， 由252个衣壳组成，没 有包膜。腺病毒的核心是由线状双链D

5、NA构成的。 其基因组的大小都 约为36500个核苷酸对。,2、二十面体对称型：,11,T4由头部（核心是双链线状DNA）、颈部和尾部（尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝）三个部分构成。,3、复合对称型：偶数噬菌体,12,4、 病毒的核酸,核酸是病毒的遗传物质；控制着病毒的增殖及对 宿主的感染性； 一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是RNA；,病毒核酸,单链DNA（ss DNA）； 双链DNA（ds DNA）； 单链RNA（ss RNA）； 双链RNA（ds RNA）；,13,二、四类病毒及其繁殖方式,（一）原核生物的病毒噬菌体,与其他病毒一样，噬菌体除有其 特异性宿主外，并无显著区别。 它们都

6、是由蛋白质和核酸组成。 基本形态为蝌蚪形、球形、和丝 状三种。从结构看以可分为六种 不同的类型。,14,1、噬菌体的繁殖,病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本成分的合成和装配，即： 核酸复制+蛋白质合成核蛋白（病毒粒子）,噬菌体的繁殖一般可分五个阶段，即： 吸附 侵入 增殖（复制与生物合成） 成熟（装配） 裂解（释放）,15,尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性 受体接触，可触发尾丝散开，附着 在受体上，随之把刺突、基板固定,（1）吸附,病毒吸附蛋白与宿主细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互 间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。,16,（2）侵入,吸附,尾钉固着,尾鞘收缩,尾

7、管穿入,DNA注入,尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖， 使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩， 核酸通过中空的尾管压入胞内， 蛋白质外壳留在胞外；,17,（3）增殖,病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸。,18,增殖过程中基因表达特点,基因表达有先有后 基因表达的顺序为:早期表达;次早期表达;核酸复制;晚期表达 前一次表达产物是后一次表达的mRNA 聚合酶 晚期表达的结果是合成了各种装配蛋白(另外还有溶菌酶),19,双链DNA的复制: ()DNA ()DNA 单链DNA的复制: +DNA -DNA DNA +DNA 双链RNA的复制: RNA +RNA -RNA

8、RNA +RNA复制: +RNA -RNA RNA +RNA -RNA复制: -RNA +RNA(mRNA) Pr(RNA复制酶) 逆转录病毒单链RNA的复制: +RNA (-)DNA () DNA +RNA肿瘤病毒,病毒核酸的复制,20,左图：病毒核酸链接 入寄主核酸链 右图：病毒核酸复制,病毒核酸的复制,21,病毒核酸的转录,含DNA的病毒:DNA mRNA +DNA病毒:+DNA DNA mRNA 含RNA病毒:RNA mRNA 含+RNA病毒:+RNA RNA mRNA 含-RNA病毒:-RNA mRNA,22,（4）成熟（装配）,T4噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程,23,

9、（5）裂解（释放）,24,最后:大肠杆菌死亡并破裂，释放出里面的病毒，新一代病毒开始新的生命旅程,25,吸附,侵入,早期：病毒特异性酶的合成,病毒核酸复制,病毒结构蛋白质合成,装配,释放,病毒大分 子合成,26,2、噬菌体效价的测定,效价表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌 体粒子数 又称噬菌斑形成单位（pfu）或感染中心,测定的方法双层平板法 用双层平板法测出的效价比用电镜直接记数得到的效价低。 前者是计有感染力的噬菌体粒子，后者是计噬菌体的总数。,27,噬菌体效价的测定,斑点试验法,液体稀释管法,双层平板法,单层平板法,快速玻片法,28,29,培养液和宿主细胞,计数管中完整宿主细胞数 （

10、定时取样对活细胞计数）,噬菌体数=原细胞数 活细胞数,30,噬菌斑数=试样中噬菌体数,31,噬菌斑(plaque),下层培养基,双层培养基,敏感菌+上层培养基,噬菌体稀释液,培养,噬菌斑,敏感菌菌苔,为何要使用双层平板？,32,试样+宿主细胞 +琼脂培养基,低倍镜下计数噬菌斑,33,空斑和病斑,在动物细胞培养物上的与噬菌斑类似的空斑,称为病斑.因为受肿瘤病毒感染.,34,枯斑,35,噬菌体增殖规律的描述方法,离 心 术,抗病毒血清,培养,定时取样测噬菌斑数,以培养时间为横坐标，以噬菌斑数为 纵坐标，绘出的曲线为一步生长曲线。,36,一步生长曲线可分为三个时期： 潜伏期是指菌体的核酸侵入宿主细胞

11、后至第 一个噬菌体粒子装配前的一段时间。 裂解期是指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一 段时间。 稳定期溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期。,3、一步生长曲线,定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步生长曲线,37,38,4、溶 源性,温和噬菌体或称溶源性噬菌体（lysogenic phage）：,感染宿主细胞后不能完成复制循环，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生。,这一现象称做溶源性（lysogeny）现象,附着或融合在溶源性细菌染色体上的温和噬菌体的核酸 称为原噬菌体或前噬菌体。,前噬菌体,39,含有温和噬菌体的DNA 而又找不到形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌叫溶源性细菌

12、。,溶源性细菌的基本特性： 自发裂解 诱发裂解 免疫性 复愈性 溶源转变,40,溶源菌,细菌的溶源性具有遗传性,溶源菌对同源噬菌体具有免疫性,溶源性细菌在培养中不易被查觉,非溶源细胞,自发裂解和诱导裂解：有少数噬菌体可自发或 诱发裂解宿主细胞变成烈性噬菌体,溶源性细胞可获得一些新的生理特性,复愈:溶源菌,白喉杆菌,白喉毒素,41,植物病毒没有专门的吸附结构，通过昆虫口器、摩擦伤口和人为伤口进入寄主细胞。植物病毒在入住宿主细胞后脱去蛋白质外壳。 TMV的衣壳粒以双层盘的形式组装成衣壳，PH的改变、RNA的嵌入对衣壳的装配起关键作用。,（二）植物病毒,42,黄豆黄萎病毒,花叶、黄化或红化等症状,植

13、株发生矮化，丛枝或畸形等,形成枯斑或坏死等症状,植物感染病毒后的主要症状,植物 黄 萎 病,43,借昆虫刺吸式口器进入,“侵入”方式,通过伤口进入 再通过胞间连丝或输导组织迅速向 其它部位扩散引起普遍感染。,嫁接,不释放,烟草花叶病毒,植物病毒侵入宿主细胞后才能发生脱壳,44,植物病毒病的控制,转基因植物抗病毒番茄,选用天抗性品种,改变作制度,使用刹虫剂消灭昆虫介体,化药,转基因抗病毒植物的开发,45,（三）人类和脊椎动物病毒,脊椎动物病毒包括DNA和RNA病毒，,动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：,1.无包膜的病毒，如腺病毒通过细胞裂解或局部破裂而释放。 2.有包膜的DNA病毒

14、，如疱疹病毒，以细胞质中通道释放到细胞外。 3.有包膜的RNA病毒，如副流感病毒用出芽方式通过寄主细胞膜， 释放到细胞外并获得细胞源性的包膜和产生刺突。,腺病毒的复制可代表DNA病毒的复制 脊髓灰质炎病毒的复制可代表RNA病毒的复制,46,1.吸附：腺病毒吸附在宿主细 胞表面的糖蛋白受体上。,2.穿入：通过吞噬作用进入胞内。,3.脱壳：寄主细胞的蛋白酶 水解腺病毒衣壳。,4.在宿主细胞核内转录早期 mRNA并翻译早期蛋白。,5.在宿主细胞核内复制出病毒的 DNA和晚期mRNA。,47,一些带有囊膜的病毒，如单纯疱疹病毒，当它们的核酸和衣壳蛋白组装完毕后，它们将以“出芽”的方式，包裹寄主细胞的细

15、胞膜或核膜，从寄主细胞中释放出来。,48,引起爱滋病的病毒人类免役缺陷病毒（HIV） 从淋巴细胞中释放出来,49,T淋巴细胞中的爱滋病毒,人类脊椎动物病毒,病毒感染对真核细胞的影响,病毒与癌症关系,病毒感染的防治,50,病毒感染对真核细胞的影响机理,病毒感染的致细胞病变效应,病毒感染对宿主大分子合成的影响,病毒对细胞结构的影响,病毒对细胞的影响结果,病毒基因表达产物引起,病毒复制的次级效应,51,病毒感染对宿主大分子合成的影响,宿主细胞转录的抑制,宿主细胞翻译的抑制,宿主细胞DNA复制的抑制,血液淋巴中的单泡病毒,52,被病毒感染的 T 淋巴细胞,病毒对细胞结构的影响,病毒对宿主细胞膜的影响,

16、病毒对细胞骨架的影响,包涵体,细胞凋亡,53,电镜下的流感病毒,细胞无任何明显变化,细胞病变（损伤、死亡）,细胞增生（恶性肿瘤）,病毒感染对真核细胞的影响结果,54,细胞遇病毒袭击而濒临死亡 （图中蓝点是病毒 ）,隐性感染,疾病综合症,死亡,瘤形成,携带者,潜伏状态,55,埃博拉病毒,病毒与癌症的关系,原癌基因 （人类基因组中的正常基因）,癌基因,56,逆转录病毒致癌机理,+RNA (-)DNA () DNA +RNA肿瘤病毒,57,病毒感染的防治,接种疫苗,生物制剂,中药预防,干扰素等,流感病毒,流感病毒,58,（四）昆虫病毒,多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的 包涵体，称多角体

17、，成分为碱溶性结晶蛋白，其内包 裹着数目不等的病毒粒。,核形多角体病毒（NPV）：在昆虫细胞核内增殖、具有 蛋白质包涵体的杆状病毒,质形多角体病毒（CPV）：在昆虫细胞质内增殖、可形 成蛋白质包涵体的球状病毒,颗粒体病毒（GV）：具有蛋白质包涵体，每个包涵体 内通常仅含一个病毒粒的昆虫杆 状病毒,主要有三种类型：,59,昆虫病毒做为生物农药优点：,专一性高,毒力大,后效长,使用方便,对人畜安全,无公害,缺点：危害经济动物,60,昆虫病毒生产过程,斜纹夜蛾病毒杀虫剂及甜菜夜蛾病毒 杀虫剂：一种核型多角体病毒（NPV）,61,第二节 亚 病 毒,1971年T.O.Diener阐明马铃薯纺锤形块茎病

18、毒的 病原是一种具有感染性和自主复制能力的低分子 RNA（类病毒，Diener,1971）,以后又发现了称之为拟病毒(Randles,1981)的植 物病毒,Prusiner发现了朊病毒(Prusiner,1982)。,62,类病毒(Viroid),拟病毒(Virusoid),朊病毒(Prion),63,一、类病毒,类病毒是裸露的，仅含一个单链环状低相对分子质量 RNA分子的病原体。,发现的第一个类病毒是马铃薯纺锤形块茎病类病毒(Potato spindletuber viroid，PSTV)，这是一种导致马铃薯严重减 产的病原体，棒状，无蛋白外壳。它仅含一个由359个核苷 酸组成的单链环状R

19、NA分子(相对分子质量约100 000)。该 分子内有很多碱基(70)通过氢键配对而形成双螺旋区， 未配对碱基则形成内环。双螺旋区与内环交替排列形成一 个伸长的棒状分子。 类病毒RNA相对分子质量虽小，但能独立侵染寄主，侵 入寄主后也能自我复制，不需要辅助病毒。,64,二、拟病毒,一类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，被称为拟病毒。拟病毒含有两种RNA分子，一种和一般病毒中的类似，另一种RNA分子与类病毒有相似的理化性质和结构，也是环状的。不过这两种RNA分子单独都不表现致病性，只有联合起来才具有复制和感染性。这种类似类病毒的RNA称之拟病毒（Virusoid）。,65,又称蛋白质侵染因子。朊

20、病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。 羊瘙痒病是羊的一种中枢神经系统退化性紊乱疾病。表现为毛脱落，皮肤瘙痒，失去平衡和后肢麻痹等症状。这种“羊瘙痒病”的病原是经过近两个世纪的研究未能解决的一个谜。直至1982年，美国加洲大学旧金山分校动物病毒学家SBPrusiner发现羊瘙痒病是蛋白质侵染引起的疾病，并称为“Prion”即朊病毒。 现在已经发现与朊病毒有关的疾病有羊瘙痒病、貂脑病、人的库鲁病（震颤病）和克雅氏病。有人还推测人类的一些慢性退化性紊乱疾病，像早老年痴呆，帕金森氏病、糖尿病、风湿性关节炎和红斑狼疮等疾病也可能是由朊病毒引起的。,三、朊病毒(prion) ：,66,朊病毒(prion,virino),疯牛病(海绵状脑病),一种感 染性蛋白粒子致病因子称朊病毒,PrPc已被克隆,空间结构由a_螺旋构成,朊病毒可