病毒第二讲的课件资料

病毒第二讲的课件资料第1页/共62页病毒的种类：真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分亚病毒类病毒：只含具有独立侵染性的组分拟病毒：只含不具独立侵染性的组分朊病毒：只含单一蛋白质部分非细胞生物第2页/共62页

病毒的特点：

1）形态极其微小，一般能通过细菌滤器，必须在电镜下才能观察；

2）没有细胞构造，主要成分仅为核酸和蛋白质；

3）每一种病毒只含一种核酸，DNA或RNA；

4）依靠自身的核酸进行复制，以病毒核酸和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖；

5）严格细胞内寄生，缺乏完整的酶和产能系统，只能利用宿主活细胞的现成代谢系统合成病毒自身的核酸和蛋白质

6）在离体条件下，能以无生命力的大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力；

7）对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；

8）有些病毒的核酸可整合到宿主基因组中，以原病毒形式存在。第3页/共62页

研究病毒的重要意义：

一、控制和消灭有害病毒，病毒威胁着人类健康和家养动物养殖业，病毒性疾病对国民经济造成严重的影响，发酵工业中的噬菌体污染会严重影响发酵生产；二、病毒的研究和利用价值，主要表现为改良品种，培育活病毒疫苗株，保护生态环境，利用病毒作为昆虫杀虫剂，基因工程研究的重要载体。第4页/共62页第一节病毒的形态结构与化学组成一、病毒的大小

多数在100nm左右（20~200nm）。多数不能在光学显微镜下看到，必须用电子显微镜观察。最小的圆环病毒直径约17nm，比核糖体稍大，最大的动物痘病毒（Poxviruses）直径达200nm以上，与最小的细菌相仿，并且可以在光学显微镜下看到。第5页/共62页二、病毒的基本结构无囊膜病毒模式结构有囊膜病毒模式结构衣壳衣壳粒核酸衣壳刺突第6页/共62页真核微生物细胞结构病毒基本结构第7页/共62页病毒粒子

核衣壳（基本结构）

囊膜有刺突（非基本结构）

芯髓（核酸）衣壳DNA/RNA基因组：双股/单股分段/不分段

多肽（结构亚单位）

壳粒（形态亚单位）病毒粒子的组成及成分第8页/共62页三、病毒形态与主要结构类型（一）病毒的形态第9页/共62页（二）病毒的结构类型螺旋对称结构二十面体对称结构复合对称结构

无囊膜杆状：烟草花叶病毒等丝状：大肠杆菌M13噬菌体等卷曲状：流感病毒等弹状：狂犬病毒等有囊膜无囊膜有囊膜：疱疹病毒小型：脊髓灰质炎病毒大型：腺病毒有囊膜：痘病毒（砖块状）无囊膜：大肠杆菌T偶数噬菌体（蝌蚪状）病毒结构类型第10页/共62页1、螺旋对称结构

以烟草花叶病毒（tobacomosaicvirus，TMV）为例。衣壳是由2130个蛋白质亚基构成的螺旋对称结构，衣壳长300nm。直径15~18nm，外观呈狭窄的刚直杆状。由95%衣壳蛋白和5%单链RNA组成。第11页/共62页2、二十面体对称结构

以腺病毒（adenovirus）为例。腺病毒的衣壳含有252个壳粒，为动物病毒，1953年从小儿扁桃体中分离到，能侵染哺乳动物或禽类动物，引起多种疾病。第12页/共62页3、复合对称结构典型是有尾噬菌体，如大肠杆菌T4噬菌体。T4噬菌体的头部为二十面体对称结构，直径为5nm。噬菌体(phage)的尾部较为复杂，由尾鞘、尾管、颈部、基板、尾钉和尾丝组成。头部与尾部由颈部连接起来。第13页/共62页四、病毒的化学组成（一）病毒的核酸

第14页/共62页（二）病毒的蛋白质1、结构蛋白：指构成一个形态成熟的有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质，包括衣壳蛋白、囊膜蛋白和存在于病毒颗粒中的酶等。（1）衣壳蛋白：是构成病毒衣壳结构的蛋白质，由一条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基，构成衣壳蛋白最小单位。

衣壳蛋白的功能：构成病毒的衣壳，保护病毒的核酸；无囊膜病毒的衣壳蛋白参与病毒的吸附、侵入、决定病毒的宿主嗜性；病毒的表面抗原。第15页/共62页

是由囊膜糖蛋白和基质蛋白两类病毒蛋白质构成，位于囊膜表面。囊膜糖蛋白：病毒的主要表面抗原；囊膜糖蛋白多为病毒吸附蛋白．它们与细胞受体相互作用启动病毒感染发生，有些病毒的囊膜糖蛋白还介导病毒的进入；可能具有凝集脊椎动物红细胞、细胞融合以及酶等活性。基质蛋白：支撑囊膜，维持病毒结构；介导核衣壳与囊膜糖蛋白之间的识别，在病毒芽出成熟过程中发挥重要作用。（2）囊膜蛋白或称刺突蛋白：第16页/共62页

（3）毒粒酶：是存在于病毒壳粒内的酶，根据其功能大致可分为两类：

一类是参与病毒进入、释放等过程的酶，如T4噬菌体的溶菌酶、流感病毒的神经氨酸酶等；

一类是参与病毒的大分子合成的酶，如反转录病毒、嗜肝DNA病毒的反转录酶，所有dsRNA病毒、负链RNA病毒以及dsRNA病毒的病毒颗粒中存在的转录酶等。一些复杂的病毒，如在细胞质内复制的痘病毒还具有许多参与RNA转录物加工和DNA复制的酶。第17页/共62页2、非结构蛋白指由病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但不结合于病毒颗粒中的蛋白质。

第18页/共62页（三）病毒的脂类病毒脂类是病毒在成熟释放过程中从宿主细胞获得的，主要存在于病毒的囊膜。脂类约占其结构成分的20%-35%。（四）病毒的糖类某些病毒含有少量的糖类。糖类主要是以寡糖侧链存在于病毒糖蛋白和糖脂中，或以粘多糖形式存在。糖蛋白还是重要的免疫原，例如抗流感病毒血凝素的血清具有明显的病毒中和作用。（五）其他组成在一些动物病毒、植物病毒和噬菌体的病毒颗粒内，存在一些如丁二胺、亚精胺、精胺等阳离子化合物。在某些植物病毒中还发现有金属阳离子存在。第19页/共62页第二节病毒的主要类群与繁殖方式第20页/共62页一、病毒的主要类群与分类系统

编号特征1宿主的性质（动物、植物、细菌、昆虫、真菌）2核酸的性质（DNA或RNA；单链或双链；分子量；分节段或不分节段，分为几个节段(RNA病毒)；ssRNA病毒中基因组为正链或负链）3衣壳对称形式——二十面体对称、螺旋对称、复合型对称4有无囊膜及囊膜对乙醚的敏感性5病毒颗粒或核衣壳的直径6二十面体病毒中的壳粒数目7免疫学特性8基因数目和基因图谱9病毒在细胞内复制的位置10有无DNA复制中间体(ssRNA病毒)；有无反转录酶11病毒释放的方式12导致的疾病或引起疾病的特异性临床症状、传播的途径。第21页/共62页

国际病毒分类委员会（ICTV）作为国际公认的病毒分类与命名的权威机构。国际病毒分类系统采用目（order）、科(family)、亚科(subfamily)、属(genus)、种(species)分类阶元。根据ICTV的分类报告，目前把所有已知病毒分为233个属，1550个种，其中204个属归于64个科。

病毒的种是一个不确定的分类单位。1990年ICTV将其定义为具有一定世代关系并占据一定生境（niche）的病毒群。也就是在具有科和属的特征的前提下，把某些次要特征大致但又不完全相同的病毒归为同一种病毒。第22页/共62页

病毒的命名：

采用英文或英文化拉丁文，只用单名，也不用斜体书写。但是目、科、亚科、属分别用拉丁文后缀“-virales”、“-viridae”、“-virinae”、“virus”。例如，痘病毒属于痘病毒科（Poxviridae）；脊椎动物痘病毒亚科（Chorodopoxviridae）则包含了各种脊椎动物痘病毒。第23页/共62页

二、细菌噬菌体

噬菌体是感染细菌、放线菌和蓝细菌等原核微生物的病毒，分布广泛。根据其核酸类型可分为dsDNA病毒、ssDNA病毒、dsRNA病毒和ssRNA病毒，一般无被膜，主要有蝌蚪形、微球形和丝型。噬菌体的发生在工业生产上会造成发酵液污染，影响发酵产量和质量，甚至引起倒罐，造成重大损失。噬菌体在分子生物学研究中也有着广泛的应用，如大肠杆菌的λ噬菌体作为基因工程的载体；大肠杆菌M13噬菌体展示技术用于多肽或蛋白质的表达并展示于噬菌体表面，研究蛋白质相互作用。第24页/共62页图4-19：细菌噬菌体的多形性（源于RichardRobarts对加拿大萨斯卡通市盐湖噬菌体研究的照片。）第25页/共62页第26页/共62页（一）烈性噬菌体及其繁殖方式

这类噬菌体侵入细菌细胞后，会通过裂解作用摧毁细胞使病毒粒子释放。这类能在宿主细菌细胞内增殖，产生大量子噬菌体，并通过裂解细菌细胞而释放出来的噬菌体，因而被称为烈性噬菌体（virulentphage）。T4噬菌体是一个典型的烈性噬菌体。病毒的繁殖过程：一般可分为吸附、侵入、生物合成、成熟（装配）与裂解（释放）五步。烈性噬菌体所经历的繁殖过程，称作裂解性周期。第27页/共62页1、吸附：细菌表面特殊受体（鞭毛、菌毛、多糖和蛋白等）;或对应受体的特殊互补分子结构相结合。2、侵入：噬菌体释放溶菌酶溶寄主壁成小孔；注入噬菌体核酸；蛋白空壳留壁外。第28页/共62页第29页/共62页3、增殖(复制):包括核酸和蛋白质的生物合成.第30页/共62页4、成熟装配:依次按头部、尾部装配；而后连接；再形成尾部附件。第31页/共62页5、裂解（释放）：后期形成两种酶（水解细胞膜的脂肪酶、水解细胞壁的溶菌酶），分别溶解质膜和壁的肽聚糖层，破壁释放病毒粒子。第32页/共62页第33页/共62页病毒一步生长曲线

（二）一步生长曲线定义：定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。可反应噬菌体的3个重要参数——潜伏期、裂解期、裂解量。第34页/共62页

（1）潜伏期：是指病毒侵入宿主细胞到病毒粒子释放出胞外前的一段时间。（2）裂解期：是指宿主细胞迅速裂解，溶液中病毒粒子急剧上升的一段时间。病毒没有个体生长，其宿主细胞裂解也是突发的。（3）平稳期：是指感染病毒的宿主细胞全部裂解，溶液中病毒效价达到最高点以后的时期。第35页/共62页两个特征性数据：

潜伏期：是病毒颗粒吸附于细胞到受染细胞释放出子代病毒颗粒所需的最短时间，不同病毒的潜伏期长短不同，噬菌体以分钟计，动物病毒和植物病毒以小时或天计。裂解量：是每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目，其值等于潜伏期受染细胞的数目除稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目，即等于稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。通过一步生长曲线测定，噬菌体的裂解量一般为几十到上百个，植物病毒和动物病毒可达数百乃至上万个。第36页/共62页（三）温和噬菌体与溶原性

某些噬菌体侵染细菌后，将自身基因组整合到细菌细胞染色体上，随寄主细胞分裂而同步复制，并不引起细菌裂解释放噬菌体，因而被称作温和噬菌体（temperatephage）。这种噬菌体与细菌共存的特性称为溶原性（lysogeny），被侵染的细胞被称作溶原性细胞或溶原菌（lysogen），整合到细菌细胞染色体上的病毒被称作前病毒或前噬菌体（prophage）第37页/共62页溶原性特点：

（1）溶原性转变（lysogenicconversion）：温和噬菌体在菌体细胞内以前噬菌体形式存在可导致宿主细胞的表型改变，这种改变与其生命周期是否完成没有直接关系，这种改变称为溶原性转变。（2）免疫作用：前噬菌体基因还导致溶原性细菌对同类型噬菌体的侵染具有免疫作用，阻止携带与溶原性菌体所含的前噬菌体DNA相同的噬菌体的吸附和生物合成，但这种免疫作用不能阻止溶原菌体被别种类型的温和噬菌体或烈性噬菌体所侵染。前噬菌体基因的表达可以产生一种λ阻遏蛋白，抑制该病毒自身在菌体内的复制作用。第38页/共62页

（3）致病性改变：某些溶原菌体还因所含的前噬菌体的作用导致致病性改变。例如，白喉棒状杆菌（Corynebecteriumdiphtheriae）和肉毒梭状芽孢杆菌（Clostridiumbotulinum），若不含有前噬菌体的话，是不会引起人类疾病的；一旦被相应的温和噬菌体侵染，含有了编码毒素基因的前噬菌体后，就从不产生毒素的菌株转变为产毒素的菌株，造成侵染组织的损伤，分别引发白喉和肉毒中毒症状。（4）溶原性可以是可逆的：前噬菌体可以自发地或在外界刺激诱导下被激活，裂解寄主细胞，进入裂解途径。前噬菌体离开细菌基因组进入裂解途径的几率很低（约1/10000-1/100000）。

第39页/共62页三、人和脊椎动物病毒

各种脊椎动物都广泛寄生着相应的病毒，但研究较多的是那些与人类健康、与畜禽家养脊椎动物疾病相关的那些病毒。已知与人类健康有关的病毒超过300种，与其它脊椎动物有关的病毒超过900种。人类传染病约有70-80%由病毒所引起。脊椎动物病毒根据其核酸类型可分为dsDNA病毒、ssDNA病毒、dsRNA病毒和ssRNA病毒；有的衣壳外含囊膜，有的不含囊膜；有的病毒囊膜外还含有刺突。第40页/共62页1、人类病原：爱滋病、天花、麻疹、流感、肝炎等。2、畜禽疾病：禽流感、口蹄疫、狂犬病、猪瘟、鸡新城疫、甲流等。第41页/共62页1、HIV的形态及结构人类免疫缺陷病毒（HummanImmuno-deficiencyVirus=HIV）与获得性免疫缺失综合症

(AquiredImmunDeficiencySyndrome=AIDS爱滋病)圆球形；壳体：两种蛋白组成；包膜：脂类和糖蛋白组成；Spike:gp41和gp120两种糖蛋白组成。（刺突、包膜、壳粒）第42页/共62页HIV的生活周期

第43页/共62页HIV感染途径及症状：

途径：血液、分泌物（精液和乳汁等），黏膜和皮肤的破损处。

方式：输血及血液制品、毒品注射、母亲垂直传播、性生活等。

症状：感染破坏人的T4白细胞，引起免疫功能丧失、综合感染各种疾病和恶性肿瘤等。第44页/共62页症状第45页/共62页2、“非典”

拟球形。第46页/共62页3、禽流感

高致病性毒株才感染人。中度致病性毒株对人无感染力，但对家禽、鸟有致病性。

第47页/共62页4、甲型H1N1流感

为急性呼吸道传染病，其病原体是一种新型的甲型H1N1流感病毒，在人群中传播。该病毒毒株包含有猪流感、禽流感和人流感三种流感病毒的基因片段。人感染甲流后的早期症状与普通流感相似，包括发热、咳嗽、喉痛、身体疼痛、头痛、发冷和疲劳等，有些还会出现腹泻或呕吐、肌肉痛或疲倦、眼睛发红等。第48页/共62页脊椎动物病毒繁殖1.吸附:病毒通过刺突与细胞受体特异结合吸附到寄主细胞上2.侵入:病毒被吞噬到囊泡中,囊膜破裂,病毒核酸被释放到细胞质。3.生物合成:在病毒基因控制下,细胞合成新病毒的基本成分，核酸、衣壳粒蛋白和刺突蛋白。4.成熟装配:刺突蛋白整合到形成病毒囊膜的细胞膜中,核酸和衣颗粒蛋白装配成核衣壳。5.释放:有囊膜病毒以出芽方式离开细胞膜,携带着含刺突的囊膜。成熟的病毒粒子具侵染性。第49页/共62页病毒刺突与寄主细胞上受体的特异结合过程示意图：第50页/共62页1）裸露病毒核酸直接穿入2）有囊膜病毒以膜融合方式进入3）有囊膜病毒以吞噬作用进入动物病毒侵入方式示意图：第51页/共62页动物病毒出芽释放过程示意图：第52页/共62页据估计，约15%的人类肿瘤由病毒感染引起。表某些脊椎动物病毒所引起的肿瘤

肿瘤病毒肿瘤类型Epstein-Barr(EB)病毒Burkitt淋巴瘤（epstein-barrvirus）乙型肝炎病毒(hepatitisbvirus)肝癌丙型肝炎病毒(hepatitiscvirus)肝癌逆转录病毒(retrovirus)很多动物白血病和淋巴瘤；人类胸腺淋巴瘤（htlv逆转录病毒）乳头多瘤空泡病毒(papovavirus)各种动物肿瘤；人类宫颈癌（人乳头状瘤病毒）人疱疹病毒8型卡波西氏肉瘤(humanherpesvirus

8)第53页/共62页四、昆虫疾病1671种（1990年），80%以上是农、林常见的鳞翅目害虫病原体。主要有三类——NPV，CPV和GV。

第54页/共62页1、核型多角体病毒（NPV）在昆虫细胞核内增殖、具有蛋白质包涵体的杆状病毒。如棉铃虫、粘虫和桑毛虫的核型多