病毒工业微生物学

病毒工业微生物学第1页/共85页

第四章

病毒第2页/共85页本章内容第一节概述第二节病毒的形态结构与化学组成第三节噬菌体第四节真核细胞病毒第五节亚病毒第六节病毒与发酵工业第3页/共85页第一节概述一、病毒的发现和研究历史二、病毒的定义与特点三、病毒的分类四、病毒的培养与纯化第4页/共85页病毒和我们的关系

“Virus”，它是由拉丁文中“virus”一词演化而来，即“有毒的物质”

第5页/共85页第一节概述一、病毒的发现和研究历史1886年，A.Mayer发现具有传染性的烟草花叶病；1892年，D.Ivanovsky烟草花叶病病原体能通过细菌滤器：一种能通过细菌滤器的“细菌毒素”或“极小细菌”1898年，MWBeijerinck对烟草花叶病病原体的研究结果：

能通过细菌滤器；可被乙醇沉淀而不失去其感染性，能在琼脂凝胶中扩散；用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活细胞中生活比细菌小的具有传染性的活的流质（contagiumvivumfluidum）1884年Chamberland发明细菌滤器

第6页/共85页1900年前后，包括口蹄疫（footandmouthdisease）在内的多种动植物疾病病原体的滤过性特性被证明。FWTwort（1915年）、Fd’Herelle（1917年），分别发现细菌（Shigelladysenteriae）病毒----噬菌体1935年，WMStanley首次提纯并结晶了烟草花叶病毒；

Bawden等证明烟草花叶病毒的本质为核蛋白；1940年，Kausche首先用电镜观察到烟草花叶病毒颗粒.1952年，Hershey和Chase利用同位素证实噬菌体的遗传物质是DNA，将人类带入病毒的分子生物学阶段。第7页/共85页极大地丰富了现代生物学（微生物学、分子生物学、分子遗传学）的理论与技术；病毒学（virulogy）：

研究病毒（virus）的本质及其与宿主的相互作用的科学，是微生物学的重要分支学科。有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害；利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治；发展以基因工程为中心的生物高新技术产业；第8页/共85页非细胞生物至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒真病毒类病毒拟病毒朊病毒只含有不具侵染性的RNA组分只含蛋白质组分只含具侵染性的RNA组分本章主要介绍真病毒二、病毒的定义与特点

病毒：是一种结构简单，能够自我复制并具有侵染性的独特非细胞生物体。现代病毒学家把病毒这类非细胞生物分成真病毒（Euvirus，简称病毒）和亚病毒（Subvirus）两大类：第9页/共85页

病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。病毒分两个阶段（以两种形式）存在：胞外阶段：“毒粒”形式存在，可抵抗几乎所有酶的侵袭，但不能独立于活细胞增殖；胞内阶段：主要以正在复制的核酸形式存在，诱导宿主细胞合成病毒组分；毒粒：完整的病毒粒子（virion），由蛋白外壳包裹一个或多个DNA或RNA分子构成第10页/共85页特性1）个体微小，在电子显微镜下才能看见；2）不具有细胞结构，其主要成分为核酸和蛋白质，故称为“分子生物”；3）一种病毒只含有DNA或RNA一种类型的核酸；4）绝对的细胞内寄生，在细胞外不能增殖：既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成的代谢系统合成自身的核酸和蛋白质；5）没有个体生长，不能进行细胞分裂，以核酸复制和蛋白质合成、然后装配的过程实现其大量繁殖；7）对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。6）在离体条件下，以无生命的生物大分子状态存在，并保持其侵染性；第11页/共85页三、病毒的分类病毒几乎可以感染所有的细胞生物，并具有宿主特异性。人们习惯根据其宿主种类将病毒分类：噬菌体（phage）真菌病毒（fungiviruses）植物病毒（plantviruses）动物病毒（animalviruses）国际病毒分类委员会（InternationalCommitteeforTaxonomyofViruses,ICTV）提出了分类依据和建立了分类系统。分类依据核酸的特征、壳体的对称形式、有无包膜、宿主的种类、引起的疾病种类、复制和释放方式等。命名规则1996年国际病毒分类委员会提出38条新的病毒命名规则，病毒分类系统依次用目、科、属、种分类等级。第12页/共85页1）噬菌体的培养1、病毒的培养(二元培养物法)四、病毒的培养和纯化噬菌斑（plaque）：

将少量噬菌体与大量宿主细胞混合后，在合适条件下培养一定时间后，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上，出现一个个肉眼可见的透明小圆斑。（“负菌落”）

设0.10mL稀释度为10-6的病毒悬液可产生75个噬菌斑，则样品的噬菌斑形成单位为：PFU/mL=（75PFU/0.10mL）×（106）=7.5×108第13页/共85页2）动物病毒的培养动物病毒实验动物鸡胚多种细胞培养在尿囊膜上形成一些白色的庖痘（感染造成局部组织病损）感染第14页/共85页若标本经过适当稀释进行接种并辅以染色处理，病毒可在培养的细胞单层上形成肉眼可见的局部病损区域，即蚀斑（plaque）或称空斑。第15页/共85页包涵体（inclusionbody）：

在某些感染病毒的宿主细胞质或细胞核内，出现光学显微镜下可见的大小、形状和数量不等的小体。多数位于细胞质内，如：痘病毒、狂犬病毒少数位于细胞核内，如：疱疹病毒和腮腺炎病毒有的既可在细胞质内，又可在细胞核内，如：麻疹病毒

包含体可以是病毒粒子的聚集体，如昆虫核型多角体病毒和质型多角体病毒的包含体；也可以是病毒结构蛋白与感染有关蛋白质等病毒组分的聚集体多角体：

核型多角体病毒（NPV）：是我国自主研究并应用于农业实践的第一个病毒杀虫剂。昆虫细胞内形成多角形包涵体，可作为病毒杀虫剂。第16页/共85页植物病毒敏感植物叶片被感染部位的细胞快速死亡而形成局部坏死斑，或称枯斑即便没出现坏死斑，被感染的植物仍会表现一定的病症，如色素形成和叶子形状改变等。3）植物病毒的培养第17页/共85页（盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、凝胶层析、离子交换等）2、病毒纯化标准：纯化的病毒制备物应保持其感染性，纯化的病毒制备物的理化性质应具有均一性方法：主要化学组成为蛋白质，采用蛋白质提纯方法

具有一定的大小、形状和密度，采用离心差速离心、梯度离心（超速离心）第18页/共85页一、病毒的形态结构1、病毒的形状和大小

个体小（测量单位nm），必需在电镜下观察；不同病毒的毒粒大小差别很大（10~400nm）（1）大小痘病毒：300~450nm×170~260nm（最大）双粒病毒：直径18~20nm（最小）第二节病毒的形态结构与化学组成第19页/共85页（2）病毒的形态弹状（狂犬病毒）、砖块状（痘病毒）、丝状（大肠杆菌f1、fd、M13噬菌体）等多形性（流感病毒，新分离的毒株呈丝状，在细胞内稳定传代后转变为拟球状）。基本形态：球形或拟球形（大多数动物病毒）；杆状（植物病毒和昆虫病毒）；蝌蚪状（大肠杆菌T偶数噬菌体）其他形态：第20页/共85页各种毒粒的大小、形态差异很大蝌蚪状（大肠杆菌T偶数噬菌体）砖块状（痘病毒）丝状（大肠杆菌M13）球状(脊髓灰质炎病毒)衣原体大肠杆菌红细胞杆状(TMV)第21页/共85页基本构造：核衣壳(nucleocapsid)

非基本构造2.病毒的基本结构核心（core）：DNA或RNA衣壳（capsid）：蛋白质包膜(envelope)：脂蛋白或类脂、糖蛋白刺突(spike)：糖蛋白核心衣壳包膜刺突衣壳粒（capsomere或capsomer）：是组成衣壳的蛋白质亚单位第22页/共85页3.几种典型病毒衣壳的结构螺旋对称衣壳病毒：烟草花叶病毒病毒可以根据衣壳中衣壳粒的排列方式将其分为3种：二十面体对称衣壳病毒：腺病毒

复合对称衣壳病毒：T4噬菌体第23页/共85页

壳体外形如中空的蛋白质圆管，呈坚硬或柔韧状。由2130个相同的蛋白质亚基（158个氨基酸）以逆时针方向螺旋状排列，形成一个长300nm，内径4nm，外径15nm的刚直中空柱。ssRNA盘绕在壳体内面由亚基形成的沟内，与蛋白质亚基通过弱键结合。螺旋对称壳体病毒代表：TMV第24页/共85页

并非所有螺旋对称衣壳都像TMV衣壳一样是刚直的，流感病毒的RNA就包围在薄的、柔软易弯曲的螺旋壳体内，其衣壳折叠在一起，外有包膜。流感病毒第25页/共85页二十面体对称壳体病毒衣壳有20个等边三角形面，12个顶角。包括12个五邻体（分布在12个顶角上的衣壳粒）和240个六邻体（分布在棱上和面上的非顶角衣壳粒）。核心为线状双链DNA(dsDNA)，核酸分子以高度卷曲的状态存在于衣壳内。代表：腺病毒五邻体六邻体二十面体衣壳在形成时通常是由五边形衣壳粒（五邻体）和六边形衣壳粒（六邻体）组成的

第26页/共85页（参见P74）

其壳体由头部和尾部组成。通常头部呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。线状dsDNA折叠盘绕于头部的核心。复合对称衣壳病毒代表：大肠杆菌的T偶数噬菌体头尾髓颈环尾鞘尾丝刺突基板第27页/共85页1、病毒的核酸病毒基因组大小差别很大最小的基因组（MS2病毒，QB病毒）只有1×106Da，仅够编码3~4种蛋白质，这些病毒利用重叠基因来节省空间。最大的基因组（T偶数噬菌体，疱疹病毒，痘病毒）达1.6×108Da，可编码100多种蛋白质。二、病毒的化学组成单链DNA（ssDNA）；双链DNA（dsDNA）；单链RNA（ssRNA）；双链RNA（dsRNA）4种类型动物病毒这4种类型都有；植物病毒通常含有ssRNA；噬菌体通常为dsDNA，但也有一些噬菌体为ssDNA或ssRNA。第28页/共85页(1)DNA病毒dsDNA：大多数DNA病毒以dsDNA作为遗传物质。许多病毒dsDNA经过修饰,呈线性，少数为环状dsDNA。特殊的碱基：除常见核苷酸外，许多病毒具有特殊的碱基，如，大肠杆菌T偶数噬菌体以5-羟甲基胞嘧啶代替胞嘧啶。λ噬菌体的线性dsDNA:有由12个氨基酸组成的粘性末端，粘性末端配对可使DNA环化。ssDNA:少数，如ΦX174、M13噬菌体等，有线性和单链闭合环状DNA两种。第29页/共85页(2)RNA病毒

多数RNA病毒以ssRNA作为它们的遗传物质。正链或阳性链：RNA碱基序列与病毒mRNA相同，指导蛋白质合成。如：脊髓灰质炎病毒，等负链或阴性链：病毒RNA基因组与病毒mRNA互补。如：狂犬病毒，等。

片段基因组：许多RNA病毒基因组被分为独立的片断，每个片段编码一种蛋白。有的病毒基因组可以分为10到12个片段（如呼肠病毒），通常所有的片段都包含在同一个衣壳中。不过，也有些病毒将片段基因分布在不同的病毒粒子中（如：雀麦花叶病毒），但它们能够成功地侵染同一宿主。

许多植物及动物病毒的正链RNA基因组5’端具有7-甲基鸟嘌呤核苷帽子结构，3’末端具有poly-A尾巴。

一少部分病毒具有dsRNA基因组，都是片段式的。第30页/共85页2、病毒的蛋白质衣壳蛋白：占病毒蛋白质成分的绝大部分。保护核酸；当病毒无包膜结构时，衣壳参与病毒对宿主的吸附、侵染；决定病毒对宿主的专一性和病毒的抗原性。包膜蛋白：包膜的脂质和碳水化合物是正常的宿主组成成分，但蛋白是由病毒基因编码形成的，可伸出包膜形成刺突。存在于病毒中的酶类：病毒酶位于衣壳内，其中许多酶参与核酸的复制，例如，逆转录酶。也有些病毒的酶位于包膜或衣壳上（例如，流感唾液酸苷酶），协助病毒的侵染。第31页/共85页3、病毒的其它化学成分

包膜中含有丰富的磷脂和胆固醇、糖类，来源于宿主细胞；

少数无包膜的病毒也存在脂类；

一些病毒粒子中存在有机阳离子（如丁二胺、精胺）和无机阳离子。第32页/共85页第三节噬菌体一、噬菌体的分类多数噬菌体可以按照其形态分为以下四类：无尾二十面体型收缩尾型（结构最复杂，例如E.coli的T偶数噬菌体）非收缩尾型丝状噬菌体噬菌体分类的依据：宿主种类、免疫学关系等。但目前最主要的分类依据还是噬菌体的形态和核酸特性。

噬菌体的遗传物质可以是DNA，也可以是RNA，已知的大部分噬菌体的遗传物质是dsDNA。核酸形态第33页/共85页二、噬菌体的复制周期裂解性生活周期：DNA噬菌体在宿主细胞内复制后，宿主细胞裂解并释放新噬菌体。（E.coli的T偶数噬菌体）（一）双链DNA噬菌体的复制

1.一步生长实验

1）将适量噬菌体接种于培养好的高浓度敏感细胞中，使每个敏感细胞至多只能吸附到一个噬菌体。2）使已吸附的噬菌体建立同步感染（稀释或抗体沉淀）3）继续培养，定时取样，测定样品中病毒的滴度。

病毒的滴度（titer），又称效价，是指每毫升样品中含有的侵染性病毒粒子的数量。(双层平板法测)

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以感染时间为横坐标，病毒滴度为纵坐标，绘制定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，称为一步生长曲线。潜伏期：是从噬菌体吸附于宿主细胞表面到子代噬菌体释放所需的最短时间。包括：隐蔽（晦）期和胞内积累期。裂解量：是每个受侵染的细胞所产生的子代噬菌体的数目。两个重要参数第35页/共85页2.噬菌体的复制过程（烈性噬菌体的裂解周期）（1）吸附和侵入受体（吸附）位点：细胞壁上的脂多糖、蛋白质、磷壁酸，以及鞭毛和菌毛

附着固着尾部收缩刺入细胞DNA注入T4噬菌体吸附和侵入宿主细胞过程：如果大量噬菌体在短时间内吸附于同一细胞上，使细胞壁产生许多小孔，也可引起细胞立即裂解，但并未进行噬菌体的增殖，这种现象称为自外裂解（lysisfromwithout）。第36页/共85页（2）噬菌体大分子的合成早期mRNA

：宿主RNA聚合酶开始合成的病毒mRNA，即噬菌体DNA复制前转录的mRNA。早期蛋白：早期mRNA翻译成的蛋白，这些蛋白将接管宿主细胞并合成病毒核酸。其中一些酶将宿主DNA降解成核苷酸，为病毒DNA的合成提供原料；一些蛋白对宿主细胞RNA聚合酶进行修饰，使其识别病毒的DNA启动子，开始转录合成中期mRNA。中期mRNA：即病毒DNA复制所需的酶的mRNA。

噬菌体DNA注入宿主细胞后，宿主细胞自身的DNA、RNA和蛋白质的合成便会中止，转而合成病毒复制所需的成分。第37页/共85页中期蛋白：中期mRNA翻译成的蛋白(DNA复制所需的酶、羟甲基胞嘧啶合成酶以及晚期mRNA聚合酶等)，病毒DNA开始复制(某些碱基的修饰是抵制宿主的限制)。多联体----合成的T4噬菌体DNA具有末端冗余(重复的一段碱基序列)，大约6-10个克隆通过末端冗余序列连接在一起，这种由若干单元同向相连形成的超长链DNA称为多联体，多联体在装配过程中被切割。晚期mRNA：DNA复制完成后合成的mRNA(指导结构蛋白、装配蛋白、溶菌酶等)。晚期蛋白：噬菌体的结构蛋白、装配蛋白、溶菌酶等这些细胞裂解期间合成的蛋白质。第38页/共85页（3）噬菌体的装配

T4噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程。大致分为4个独立的途径：1）头部壳体装入DNA形成成熟的头部2）由基板、尾管、尾鞘组装成无尾丝的尾部；3）头部与尾部自发结合；4）装上尾丝头部衣壳粒DNA衣壳尾部尾鞘噬菌体尾丝第39页/共85页（4）噬菌体的释放37℃培养时，侵染约22分钟后，E.coli发生裂解并释放约300个T4噬菌体。这一过程需要一些T4基因的支持：一种基因指导溶菌酶的合成，溶菌酶可以攻击细胞壁的肽聚糖；另一种噬菌体蛋白称为holin，它可破坏细胞膜，使溶菌酶到达并破坏细胞壁，同时阻止细胞膜上的能量代谢反应。第40页/共85页（二）单链DNA噬菌体的复制

(1)фX174噬菌体DNA进入宿主细胞后，利用宿主DNA聚合酶以单链DNA为模板合成双链模式(复制型DNA或RFDNA);(2)随后复制型DNA将指导合成更多的RFDNA、mRNA和+DNA基因组，mRNA翻译成病毒蛋白；(3)此类噬菌体的裂解和释放机制和T4噬菌体基本相同。E.coli噬菌体фX174的遗传物质是单链DNA。其DNA序列与病毒mRNA相同，即为正链，其基因组中有重叠基因（overlappinggenes）。复制过程1.фX174第41页/共85页复制过程2.丝状ssDNA噬菌体(如：fd噬菌体)(1)丝状噬菌体通过附着于大肠杆菌性菌毛而侵染宿主细胞。(2)噬菌体DNA在吸附蛋白协助下沿着或通过菌毛注入宿主。(3)噬菌体DNA首先合成复制型DNA，然后进行转录，噬菌体DNA以滚环模式进行复制。丝状ssDNA噬菌体单链DNA为环形，位于衣壳中心。其复制过程不同于фX174噬菌体或其他ssDNA噬菌体。A-蛋白细胞壁细胞膜衣壳蛋白噬菌体ssDNAC-蛋白(4)子代颗粒的装配是在噬菌体DNA穿过宿主细胞外膜时完成并分泌出来，不引起细胞破裂，但降低细胞生长速率。第42页/共85页（三）RNA噬菌体的复制MS2是E.coli的单链RNA噬菌体。吸附宿主的性菌毛，RNA进入宿主。其RNA只有3～4个基因，分别编码与吸附有关的蛋白、衣壳蛋白、RNA复制酶和细胞裂解蛋白。+RNA

翻译

RNA复制酶

±RNA(ds)

+RNA

可作为mRNA噬菌体蛋白其单链RNA为正链，可作为mRNA指导噬菌体蛋白合成组装成噬菌体第43页/共85页（四）其它类型RNA噬菌体（病毒）的复制+RNA

反转录酶

±DNA(ds)

+RNA

可作为mRNA噬菌体蛋白组装成噬菌体反转录病毒+RNA

DNA

DNA聚合酶

DNA链为模板该±DNA具有侵染性，并可以整合到宿主细胞的DNA分子上

转录

转化蛋白+

能把宿主细胞转化成肿瘤细胞－RNA病毒－RNA

转录

+RNA

可作为mRNARNA复制酶等蛋白+RNA

－RNA

可作为mRNA噬菌体蛋白可作为病毒核酸组装成噬菌体目前发现的唯一一种dsRNA噬菌体，以铜绿假单胞菌为宿主。还不清楚该噬菌体如何复制。ф6噬菌体第44页/共85页三、温和性噬菌体和溶源性1.烈性噬菌体（virulentphage）：

感染宿主细胞后能在细胞内正常复制并引起宿主细胞迅速裂解的噬菌体。2.温和噬菌体（temperatephage）：

感染宿主细胞后，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内（整合于宿主的基因组上或以质粒形成独立存在），并随宿主基因组的复制而同步复制，没有成熟噬菌体产生，不引起宿主细胞裂解的噬菌体。

这种噬菌体与宿主之间的关系称为溶源性（lysogeny）。凡能引起溶源性的噬菌体称为温和噬菌体，其宿主称为溶源菌。第三节噬菌体第45页/共85页温和噬菌体的存在形式有3种：游离态：前噬菌体所携带的遗传信息由于受噬菌体本身编码的一种特异阻遏物的阻遏作用而得不到表达，因此不进行DNA复制和蛋白质合成。但随宿主菌基因组的复制而同步复制。营养态：整合态：指成熟后被释放并有侵染性的游离噬菌体粒子已整合到宿主基因组上的噬菌体核酸，称为前噬菌体（prophage）。指前噬菌体经外界理化因子诱导后，脱离宿主核基因组而处于积极复制、合成和装配的状态第46页/共85页温和噬菌体的溶源性反应：（参见P82）整合于细菌染色体或以质粒形成存在的温和噬菌体基因组称做原噬菌体（prophage）细胞中含有以原噬菌体状态存在的温和噬菌体基因组的细菌称做溶源性细菌（lysogenicbacteria）第47页/共85页第48页/共85页λ噬菌体的的溶源性反应：

进入宿主后线状基因组依靠粘性末端环化λ噬菌体以大肠杆菌K12为宿主了解最充分的一种温和噬菌体，dsDNA，头部为二十面体，非收缩性长尾。第49页/共85页λ噬菌体的的溶源性反应：基因组的表达与复制存在着强烈的时序性λ噬菌体基因组有40多个基因，大多数基因根据功能不同聚集在一起，分别涉及头部合成、尾部合成、溶源性及调控、DNA复制和细胞裂解。第50页/共85页λ噬菌体的溶源性反应：通过特定位点（att位点）以线状形式整合进大肠杆菌半乳糖操纵子和生物素操纵子之间，成为原噬菌体。

对于溶源性来说，整合并非绝对需要。大肠杆菌噬菌体P1在溶源菌中以独立的环状DNA分子存在，并与宿主染色体同步复制。第51页/共85页3.溶源菌（lysogen或lysogenicbacteria）含有λ噬菌体基因组的大肠杆菌，表示：E.coliK12(λ)溶源菌的检测方法：

法1：少量溶源菌+大量敏感指示菌+肉汤琼脂培养基

特殊噬菌斑（中央溶源菌菌落，周围透明）法2：溶源菌经uv照射，进一步培养，滤去培养物中活细菌，将滤液与敏感菌混合培养，形成透明噬菌斑。溶源菌的特性：1）遗传特性（溶源菌产生的子细胞一般也是溶源菌）；2）可自发裂解（10-2~10-5）；第52页/共85页3）可诱导裂解（uv，x-射线，丝裂霉素C，氮芥）；4）免疫性（溶源菌对超感染具有“免疫性”，即另一个同类噬菌体不感染该溶源菌，有时虽然可再次感染该溶源菌，但其核酸不能复制和表达。而溶源菌可同时被非同源噬菌体感染，表现出双重溶源性。免疫性是由原噬菌体产生阻遏蛋白的可扩散性质决定的。）5）复愈性（10-5，丧失其前噬菌体，变为非溶源菌）第53页/共85页6）溶源转变(lysogenicconversion)

，溶源菌有时还能获得新的生理特性（原噬菌体引起的溶源菌除免疫性以外的其他表形改变，包括细胞表面性质的改变和致病性转变）。白喉棒杆菌（不产毒素）：β噬菌体感染而发生溶源化（溶源化后产白喉毒素）鸭沙门氏菌：ε15噬菌体感染而发生溶源化（细胞表面多糖结构改变，导致ε15噬菌体不再感染该宿主细胞）第54页/共85页（一）动物病毒的分类第四节真核细胞病毒

一、动物病毒主要参考两方面的特征:形态学特征、核酸特征

（二）动物病毒的复制

与噬菌体基本相同，其复制可以分成六个阶段：吸附、侵入和脱壳，病毒核酸的复制，病毒外壳的合成与装配，最后是成熟病毒的释放。第55页/共85页1.病毒粒子的吸附毒粒敏感细胞(1)随机碰撞而接触（静电引力或氢键）可逆吸附，无特异性（非细胞颗粒也可吸附）(2)病毒吸附蛋白与细胞受体的结合特异性，不可逆吸附，启动病毒感染的第一阶段第56页/共85页动物病毒：3种侵入方式①无包膜病毒只有核酸注入细胞质中；③大多数包膜病毒或部分无包膜病毒通过细胞的内吞功能②病毒包膜与细胞质膜的融合；2.侵入第57页/共85页脱壳动物病毒存在不同的结构类型和不同的侵入方式，其脱壳过程也较复杂。病毒的毒粒消失，失去原有的感染性，进入潜隐期。第58页/共85页（1）DNA病毒核酸的复制、转录3.病毒核酸的复制

DNA复制：通常在宿主细胞核完成，也有一些病毒的基因组在细胞质中复制(如痘病毒)。早期mRNA通常由宿主的酶以病毒DNA为模板进行转录，仍有例外情况，如痘病毒利用自身的聚合酶合成mRNA。

转录第59页/共85页（2）RNA病毒核酸的复制、转录

RNA的复制：在宿主细胞基质中进行的。单链RNA病毒通常将ssRNA转变为复制型dsRNA，指导合成新的病毒RNA基因组。双链RNA病毒一般包含多条不同的dsRNA，RNA要与特定蛋白结合形成一个复合体，在复合体中复制形成一个双链基因组。

转录第60页/共85页（3）逆转录酶病毒核酸的复制

、转录反转录病毒核酸的复制：在其它病毒也显著不同。形成的dsDNA进行环化，然后整合到宿主细胞染色体上，之后病毒核酸才开始增殖，或转录和合成能使细胞肿瘤化的蛋白。

转录第61页/共85页4．衣壳的合成和病毒粒子的装配

晚期mRNA指导衣壳蛋白的合成，衣壳蛋白的自发装配过程与噬菌体的装配过程类似。

装配在细胞质中进行。在装配过程中，空的前衣壳首先形成，然后核酸以某种未知的方式插入衣壳中。

有包膜病毒的衣壳的装配通常与无包膜病毒相同。第62页/共85页5．病毒粒子的释放无包膜病毒粒子和有包膜病毒粒子释放的机制是不同的。包膜病毒的释放与包膜的形成通常是并行的，宿主细胞可以在一段时间里持续释放病毒粒子。病毒编码的蛋白质与细胞膜融合，然后在释放核衣壳的同时，细胞膜以出芽的形式形成病毒包膜。无包膜病毒通常是通过裂解宿主细胞而释放的。第63页/共85页

有包膜病毒的装配与释放有时也是同时完成的。第64页/共85页二、植物病毒

主要依据形态学特征：(很多植物病毒具有螺旋型衣壳，多数植物病毒衣壳是由一种类型的蛋白质组成的)（一）植物病毒的分类

几乎所有的植物病毒都是单链或双链的RNA病毒，极少数是DNA病毒。第65页/共85页

通过因人为地或自然的机械损伤所形成的微伤口进入细胞；或者靠携带有病毒的媒介，主要靠是有吮吸式口器的昆虫取食将病毒带入细胞。（二）植物病毒的繁殖

1.植物病毒的侵染

2.植物病毒生物大分子的合成

+RNA

翻译

RNA复制酶

±RNA(ds)

+RNA

可作为mRNA噬菌体蛋白其单链RNA为正链，可作为mRNA指导噬菌体蛋白合成组装成噬菌体第66页/共85页2.植物病毒装配

病毒粒子整个装配过程高度有序。在衣壳蛋白和RNA基因组合成完毕后，衣壳粒靠拢，衣壳蛋白与TMVRNA同时从专一的装配起始位点开始装配。衣壳粒不断地以螺旋方式装配，形成一个长杆状衣壳。随着杆的延长，RNA也螺旋形盘绕于衣壳的中间通道内，并在末端形成环状结构。

增殖产生的子代病毒或病毒核酸可通过病毒编码的运动蛋白（movementprotein）与胞间连丝的相互作用从受染细胞进入邻近细胞。3.子代病毒释放和再侵染第67页/共85页三、昆虫病毒

依据病毒是否能感染昆虫并在其体内繁殖以及是否以昆虫为主要宿主，可把病毒分为7个科：（一）昆虫病毒的分类杆状病毒科、虹彩病毒科、呼肠弧病毒科、痘病毒科、细小病毒科、微小核糖核酸病毒科、弹状病毒科最重要的3个科第68页/共85页

很多昆虫的感染伴随着细胞内包涵体的形成。根据包涵体的形状和形成位置可将病毒分为三类：颗粒体病毒、细胞质多面体和核心多面体病毒。颗粒体病毒：在细胞质内形成的颗粒状蛋白包含体

多面体病毒：在被感染细胞的细胞核或细胞质中形成多面体包含体。

包涵体的成分是蛋白质，其内包裹一个或多个病毒粒子。多面体病毒粒子对高温、低pH和多种化学物质有耐受力，但当接触到昆虫肠中的碱性物质后，包含体就会溶解，释放出病毒粒子，随后感染昆虫的中肠细胞。（二）昆虫病毒的包涵体和杀虫机理杀虫机理：第69页/共85页第一，昆虫病毒只攻击无脊椎动物，有很强的宿主专一性，因此相对安全可靠。第二，由于包含体对病毒具有保护作用，当散布到环境中这些病毒粒子有较长的保存期和较高的存活率。第三，这些病毒粒子在昆虫的幼虫组织内能够达到很高的浓度（每只幼虫含有高达1010个病毒粒子），因此非常适合商业生产。（三）昆虫病毒用于杀虫剂的原因第70页/共85页

大多数真菌病毒来自高等真菌，如青霉菌属和曲霉菌属，一般包含有双链RNA，真菌病毒大多是具有潜伏性的病毒，该病毒在宿主体内可诱发植物疾病。低等真菌的病毒知之甚少，在研究过的少量病毒中，含有dsRNA和dsDNA基因组。与高等真菌的病毒不同，低等真菌病毒的繁殖都伴随着宿主损伤和裂解。真核藻类的病毒只有少数被分离出来，目前所有研究过的这类病毒都具有dsDNA基因组和多面体结构衣壳。四、真菌病毒和藻类病毒第71页/共85页第五节亚病毒类病毒拟病毒（卫星病毒）朊病毒

自然界中一些只含有核酸或只含有蛋白质的分子病原体，被称为亚病毒。

亚病毒第72页/共85页一、类病毒（viroids）1.定义：只含RNA组分、专性活细胞内寄生的分子病原体。2.与其它病毒不同点：没有衣壳；闭合ssRNA(250-370bp)；碱基配对的杆状区与未配对的环状区相间排列（棒状闭合环状分子）不作mRNA指导蛋白质合成；能在宿主细胞内自我复制。3.致病性：马铃薯纺锤形块茎病，柑橘裂皮病第73页/共85页二、拟病毒（virusoids）拟病毒：一类包裹在真病毒粒子中的有缺陷的亚病毒。辅助病毒：包裹拟病毒的真病毒被称为辅助病毒。拟病毒特点：拟病毒一般不具有衣壳，基因组为RNA或DNA，多数只含300-400个核苷酸，是辅助病毒的“卫星病毒”（所以又称卫星病毒），不能独立复制，必须依赖辅助病毒的协助。拟病毒和辅助病毒基因组没有同源性。辅助病毒的复制不需要拟病毒的参与第74页/共85页三、朊病毒（prion）又称“普利昂”或“蛋白侵染子”1.定义：一类不含核酸的侵染性蛋白质分子，通常称为PrP(prionprotein)2.致病性：引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病羊瘙痒病牛海绵状脑病（疯牛病）库鲁氏病克雅氏病格-史氏综合症第75页/共85页3.朊病毒致病的可能机制推测其致病机制是：

prp存在两种类型，即在患病组织中的prpsc（致病型）和正常脑组织与患病组织中都存在的prpc（细胞型）。两种蛋白的一级结构相同，但二级结构有很大差异，细胞型prp对蛋白酶敏感，无聚集能力，而致病型prp对蛋白酶有一定抗性，且可聚集成纤维状组织。动物体内如果未被朊病毒感染，通常细胞型prp不会自发转变为致病型prp，而