第三章病毒与亚病毒教学课件

第三章病毒与亚病毒幻灯片优选第三章病毒与亚病毒一、病毒的特点：①形体极其微小，一般都能通过细菌滤器，电子显微镜才能观察；②没有细胞构造，主要成分仅为核酸和蛋白质两种；③每一种病毒只含一种核酸，不是DNA就是RNA；④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代谢系统合成自身的核酸和蛋白质成分；⑤以核酸和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖；⑥在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并长期保持其侵染活力；⑦对一般抗生素不敏感，但对干扰素(IFN)敏感；⑧有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。二、人类对病毒的发现和认识过程关于病毒所导致的疾病，早在公元前二至三个世纪的印度和中国就有了关于天花的记录。1884年，法国微生物学家查理斯·尚柏朗（CharlesChamberland）发明了一种细菌无法滤过的过滤器，可以将液体中的细菌除去。1892年，俄国生物学家伊凡诺夫斯基（DmitryIvanovsky）在研究烟草花叶病时发现将感染花叶病的烟草叶的提取液用烛形滤器过滤后能够感染其他烟草。1899年，荷兰微生物学家马丁乌斯·贝杰林克（MartinusBeijerinck）重复了Ivanovsky的实验，发现这种新的感染性物质只在分裂细胞中复制，并称之为contagiumvivumfluidum（可溶的活菌）并进一步命名为virus（病毒）。20世纪早期，英国细菌学家FrederickTwort发现了噬菌体。1931年，德国工程师恩斯特·鲁斯卡和马克斯·克诺尔发明了电子显微镜，使得研究者首次得到了病毒形态的照片。1935年，美国生物化学家和病毒学家温德尔·梅雷迪思·斯坦利得到第一个被结晶的病毒烟草花叶病毒晶体，获得1946年的诺贝尔化学奖。1941年，Bernal和Fankuchen拍摄第一张病毒的X射线衍射照片。1955年，罗莎琳·富兰克林揭示病毒的整体结构。1955年，HeinzFraenkel-Conrat和RobleyWilliams发现将分离纯化的烟草花叶病毒RNA和衣壳蛋白混合在一起后，可以重新组装成具有感染性的病毒。1963年，巴鲁克·塞缪尔·布隆伯格发现了乙型肝炎病毒。1965年，霍华德·马丁·特明发现并描述了第一种逆转录病毒，逆转录酶在1970年由霍华德·特明和戴维·巴尔的摩分别独立鉴定出。1983年，法国巴斯德研究院的吕克·蒙塔尼和弗朗索瓦丝·巴尔－西诺西首次分离得到艾滋病毒（HIV），与发现了能够导致子宫颈癌的人乳头状瘤病毒的德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森分享了2008年的诺贝尔生理学与医学奖。第二节、病毒的形态构造和化学成分一、病毒的大小多数病毒直径在100nm(20~200nm),较大的病毒直径为３００~４５０nm，较小的病毒直径仅为１８~２２nm。绝大多数病毒是能通过细菌滤器；须用电镜才能观察到其具体形态和大小。二、形态SizesandShapesofViruses(AnimalRNAViruses)SizesandShapesofViruses(AnimalDNAViruses)TransmissionElectronMicrographof

HerpessimplexVirusesTobaccomosaicvirus(TMV)

三、构造capsidcoreenvelopespikenucleocapsid

病毒粒子(virion)——成熟的、结构完整的、具有侵染力的单个病毒，又称病毒颗粒(virusparticle)。Capsomereorcapsomer1、病毒粒子的基本结构basicstructureViralStructure(EnvelopedHelicalVirus)ViralStructure(EnvelopedPolyhedralVirus)TransmissionElectronMicrographofHIV-1StainedtoShowSurfaceGlycoproteinsTransmissionElectronMicrographofHIV-12、病毒的对称性三类典型形态的病毒：★二十面体对称的结构(球状)★螺旋对称的结构(杆状)★复合对称的结构(蝌蚪状)

大肠杆菌T偶数噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成，是病毒中复合对称的代表。①二十面体对称病毒粒子②螺旋对称的病毒粒子TobaccoMosaicVirus③复合对称的病毒粒子T4Bacteriophage★有包膜的病毒粒子TransmissionElectronMicrographofHIV-1BuddingfromaHostCell第三节病毒及其繁殖方式一、原核生物病毒（噬菌体）二、植物病毒、人与脊椎动物病毒、昆虫病毒三、亚病毒一、原核生物病毒（噬菌体）噬菌体(bacteriophage,phage)是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称。★温和噬菌体（temperatephrage）——噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（插入）到宿主的核DNA上，并且可以随宿主DNA的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。★烈性噬菌体（virulentphage）——感染细胞后,能在寄主细胞内增殖，产生大量子代噬菌体并引起细菌裂解的噬菌体。噬菌体具有病毒的一些特性（个体微小）。噬菌体基因组含有许多个基因，但所有已知的噬菌体都是细菌细胞中利用细菌的核糖体、蛋白质合成时所需的各种因子、各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身的生长和增殖。一旦离开了宿主细胞，噬菌体不能生长和复制。噬菌体分布极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应噬菌体的存在。1、噬菌体的形态★T-系噬菌体—T-系噬菌体是研究的最广泛而又深入的细菌噬菌体，按发现的先后顺序进行从T1—T7编号，后来发现其中偶数者的形态都相同（蝌蚪形收缩性长尾），故统称T偶数噬菌体。★T偶数噬菌体的形态构造

由于绝大多数噬菌体为蝌蚪形，现以E.coliT4为例，介绍蝌蚪形噬菌体的结构：大肠杆菌T4噬菌体构造2、烈性噬菌体的繁殖◆Thelyticlifecycleconsistsofthefollowingsteps:Adsorption→Penetration→Replication→Maturation→ReleaseTheLyticLifeCycleofLyticBacteriophagesThebacteriophagebindstoreceptorsonthebacterialcellwall.Thebacteriophageinjectsitsgenomeintothebacterium'scytoplasmFig.2:PenetrationFig.1:AdsorptionThebacteriophagegenomereplicatesandbacteriophagecomponentsbegintobeproducedbywayofthehostbacterium'smetabolicmachinery.Theproductionofbacteriophagecomponentsandenzymesprogresses.Fig.4:LateReplicationFig.3:EarlyReplicationThebacteriophagecomponentsassemble.Abacteriophage-codedenzymebreaksdownthepeptidoglycaninthebacterialcellwallcausingosmoticlysis.Fig.6:ReleaseFig.5:Maturation3、噬菌体的效价测定效价（titre,titer）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数（plaque-formingunit,pfu）或感染中心数（infectivecentre）。测定效价常用且较精确的方法称为双层平板法（twolayerplatingmethod）。4、测定噬菌体生长的方法高浓度敏感细菌＋适量噬菌体相混合一定时间(5min)除去游离噬菌体进行高倍稀释培养定时取样测定噬菌体数抗血清★一步生长曲线5、温和噬菌体的繁殖★温和噬菌体(temperatephage)：吸附并侵入细胞后，噬菌体的DNA整合在宿主的染色体组上，并可长期随宿主DNA的复制而同步复制，因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解的噬菌体,如E.coli的、P1、P2，Salmonellatyphimurium的P22等。★前噬菌体(prophage)：处于整合态的噬菌体核酸。★温和噬菌体的特点：其核酸的类型都是dsDNA；具有整合能力；具有同步复制能力。★温和噬菌体的三种存在形式：游离态、整合态、营养态★温和噬菌体在细菌染色体上的整合位置：

就目前所知，所有温和噬菌体的核酸都是双链DNA。按照温和噬菌体DNA与细菌DNA结合部位的不同，又可将其分成两类：★①只有一个特定结合部位的温和噬菌体：

大肠杆菌的噬菌体★②具有多个或不定部位的温和噬菌体：

大肠杆菌的P1噬菌体、鼠伤寒沙门氏菌P22噬菌体

★溶源性(lysogeny)：温和噬菌体侵染敏感细菌后不裂解它们，而与细菌共存的特性。★溶源性细菌(lysogen或lysogenicbacteria)：在核染色体组上整合有前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂解的微生物。★在自然界中，各种细菌、放线菌等都有溶源菌存在，例如溶源性菌株E.coliK12()就表示一株带有前噬菌体的大肠杆菌K12溶原菌株。

Adsorption

Penetration

ProphageFormation

MaintainingtheProphageduringtheLysogenicLifeCycleReplication

MaturationRelease

But,followingspontaneousinduction,

Thebacteriuminsertsitsgenomeintothebacterium'snucleoidtobecomeaprophage.Asthebacteriumreplicates,theprophagereplicatesasapartofthebacterium'snucleoid.★烈性噬菌体与温和噬菌体的生