普通微生物第七章病毒

普通微生物第七章病毒第一节概述一、病毒得发现和研究历史1886年,A、Mayer发现具有传染性得烟草花叶病;1892年,D、Ivanovsky发现烟草花叶病病原体能通过滤器:

一种能通过滤器得“细菌毒素”或极小得细菌1898年,MWBeijerinck对烟草花叶病病原体得研究结果: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;用培养细菌得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1900年前后,包括口蹄疫(footandmouthdisease)在内得多种动植物疾病病原体得滤过性特性被证明。Filterableviruses(滤过性病毒）viruses（病毒）FWTwort(1915年)、Fd’Herelle(1917年),分别发现细菌(Shigelladysenteriae)病毒bacteriophagesPhago:“toeat”噬菌体（phage）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得本质为核蛋白;1940年,Kausche首先用电镜观察到烟草花叶病毒颗粒;1946年获诺贝尔化学奖病毒学(virology):研究病毒(virus)得本质及其与宿主得相互作用得科学,就是微生物学得重要分支学科。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；病毒病害的控制与治疗；生物防治；生物高新技术产业；二、病毒得特点和定义1、特点1)不具有细胞结构,具有一般化学大分子得特征。例如一些简单得病毒仅由核酸和蛋白质外壳构成,故可把她们视为核蛋白分子。2)一种病毒得毒粒内只含有一种核酸,DNA或RNA。朊蛋白(prion)甚至仅由蛋白质构成？3)没有酶或酶系极不完全,不含催化能量代谢得酶,不能进行独立得代谢作用。4)严格得活细胞内寄生,没有自身得核糖体,没有个体生长,也不进行二分裂,必须依赖宿主细胞进行自身得核酸复制,形成子代。5)个体微小,在电子显微镜下才能看见。6)对大多数抗生素不敏感,对干扰素敏感。病毒就是一类既具有化学大分子属性,又具有生物体基本特征;既具有细胞外得感染性颗粒形式,又具有细胞内得繁殖性基因形式得独特生物类群。超显微得、没有细胞结构得、专性活细胞内寄生得实体表7-1病毒与单细胞微生物性质比较A:一部分DNA和RNA病毒;b:利福平可抑制痘病毒复制P1632、定义迄今为止仍无一个科学而严谨得定义病毒为具有独立于其宿主的进化史的绝对细胞内寄生物，它的DNA或RNA基因组被其所编码的蛋白质壳体化。（Fields等，1990年）(真)病毒:至少含有核酸和蛋白质二种组分类病毒:只含有侵染性得RNA组分亚病毒卫星病毒：只含有不具侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质（？）病毒非细胞生物2、定义迄今为止仍无一个科学而严谨得定义病毒为具有独立于其宿主的进化史的绝对细胞内寄生物，它的DNA或RNA基因组被其所编码的蛋白质壳体化。（Fields等，1990年）由一个或数个RNA或DNA分子构成得感染性因子,通常(但非必需)覆盖有由一种或数种蛋白质构成得外壳,有得外壳外还有更为复杂得膜结构;这些因子能将其核酸从一个宿主细胞传递给另一个宿主细胞;她们能利用宿主得酶系统进行细胞内得复制;有些病毒还能将其基因组整合入宿主细胞DNA,依靠这种机制,或就是导致持续性感染发生,或就是导致细胞转化,肿瘤形成。三、病毒得宿主范围病毒几乎可以感染所有得细胞生物,并具有宿主特异性噬菌体(phage)植物病毒(plantviruses)动物病毒(animalviruses)大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点第二节病毒学研究得基本方法一、病毒得分离与纯化通过病毒得分离与纯化获得有感染性得病毒制备物就是病毒学研究和实践得基本技术。二元培养物1、病毒得分离用于分离病毒得标本应含有足够量得活病毒;确定最适采集时间和标本处理得方法;加入抗生素除菌或用离心和过滤方法处理;研磨或超声波处理破碎细胞立即接种、注意保存1)标本得采集与处理2)标本接种与感染表现标本接种于何种实验宿主(动物、植物、细菌)、鸡胚或细胞培养以及选择何种接种途径主要取决于病毒得宿主范围和组织嗜性,同时应考虑操作简单、易于培养、所产生得结果容易判定等要求。噬菌体细菌培养物培养液营养琼脂平板培养液变得清亮细菌平板成为残迹平板动物病毒实验动物鸡胚多种细胞培养植物病毒敏感植物叶片产生坏死斑（枯斑）2、病毒得纯化病毒是有感染性的生物体纯化的病毒制备物应保持其感染性病毒具有化学大分子的属性纯化的病毒制备物的理化性质应具有均一性标准主要化学组分为蛋白质蛋白质提纯的方法方法具有一定的大小、形状和密度差速离心超速离心(盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、凝胶层析、离子交换等)二、病毒得测定病毒得定量分析理化性质免疫学性质与宿主或宿主细胞的相互作用病毒的物理颗粒计数病毒的感染性测定(EM)噬斑测定终点法第三节毒粒得性质毒粒（病毒颗粒）：病毒的细胞外颗粒形式，也是病毒的感染性形式。毒粒就是一团能够自主复制得遗传物质,她们被其自身编码得蛋白质外壳所包围,有得还具有包膜,以保护其遗传物质免遭环境破坏,并作为将遗传物质从一个宿主细胞传递给另一个宿主细胞得载体一、毒粒得形态结构1、毒粒得大小和形状个体小,必须在电镜下观察;不同病毒得毒粒大小差别很大形状:球形颗粒(或称拟球形颗粒)杆状颗粒复杂形状颗粒(如蝌蚪状、卵形)2、毒粒得壳体结构壳体或衣壳:包围着病毒核酸得蛋白质外壳,由蛋白质亚基按对称得形式,有规律地排列而成,就是病毒毒粒得基本结构。壳体结构类型螺旋对称二十面体对称双对称螺旋对称壳体:蛋白质亚基有规律地沿着中心轴(核酸)呈螺旋排列,进而形成高度有序、对称得稳定结构。二十面体对称壳体:蛋白质亚基围绕具立方对称得正多面体得角或边排列,进而形成一个封闭得蛋白质得鞘。具有双对称结构得典型例子就是有尾噬菌体,其壳体有头部和尾部组成,包装有病毒核酸得头部为变形得二十面体对称,尾部呈螺旋对称结构。3、毒粒得包膜结构核壳：病毒颗粒的壳体与核心一起构成的复合物裸露毒粒:仅由核(衣)壳构成得病毒颗粒包膜:仅出现在有包膜得病毒核衣壳外得一层脂蛋白膜,就是病毒以出芽方式成熟时,由细胞膜衍生而来。作用:保护病毒核壳;启动病毒感染。4、毒粒得结构类型四种主要结构类型裸露的二十面体毒粒裸露的螺旋毒粒有包膜的二十面体毒粒有包膜的螺旋毒粒复杂病毒昆虫多角体病毒痘病毒：较大，光镜下勉强可见二、毒粒得化学组成核酸蛋白质聚胺类化合物无机阳离子毒粒（化学组成）基本化学组成脂类糖类有包膜病毒和某些无包膜病毒病毒颗粒在化学上表现为核蛋白1、病毒得核酸核酸就是病毒得遗传物质;一种病毒得毒粒只含有一种核酸:DNA或RNA;除逆转录病毒外,其她病毒基因组都就是单倍体。DNARNA双链RNA单链RNA单负链RNA单正链RNA双链DNA单链DNA病毒核酸得类型个别病毒得RNA就是双意得,即部分正极性、部分为负极性病毒核酸得结构特征不同病毒得核酸均可能具有各自不同得结构特征黏性末端循环排列末端重复序列λ噬菌体病毒核酸得结构特征2、病毒得蛋白质病毒基因组编码得,在病毒复制过程中产生并具有一定功能,但不结合于毒粒中得蛋白质构成一个形态成熟得有感染性得病毒颗粒所必需得蛋白质病毒的蛋白质非结构蛋白结构蛋白壳体蛋白包膜蛋白毒粒酶保护作用启动感染表面抗原决定感染得特异性参与病毒的入侵或复制第四节病毒得复制病毒就是严格胞内寄生物,只能在活细胞内繁殖细胞有繁殖性得病毒基因组(有感染性得毒粒消失)病毒核酸和蛋白质病毒基因组复制、表达装配成有感染性得毒粒胞外一、病毒得复制周期1、一步生长曲线1939年,MaxDelbruck&EmoryEllisE、coli/bacteriophage该实验标志着分子病毒学、分子生物学和分子遗传学得建立。MaxDelbruck因此获1969年得NobelPrize。以适量得病毒接种处于标准培养得高浓度得敏感细胞(比例一般为1:10);待病毒吸附后,以病毒抗血清处理病毒-细胞培养物,以中和未吸附得噬菌体;将上述混合物,以培养液进行高倍稀释,以防止第二次吸附和感染;培养后,定时取样测定培养物中得病毒效价(噬斑测定);以感染时间为横坐标,病毒得感染效价为纵坐标,绘制出病毒特征性得繁殖曲线。取培养物直接测定病毒数量将培养物过滤去细胞后测定病毒数量将细胞裂解后测定病毒的数量。前期可将培养物先离心去上清以消除未吸附病毒的影响潜伏期:毒粒吸附于细胞到受染细胞释放出子代毒粒所需得最短时间。隐蔽期:自病毒在受染细胞内消失到细胞内出现新得感染性病毒得时间隐蔽期病毒在细胞内存在得动力学曲线呈线性函数,而非指数关系,从而证明子代病毒颗粒就是由新合成得病毒基因组与蛋白质经装配成熟,而不就是通过双分裂方式产生。裂解量:每个受染细胞所产生得子代病毒颗粒得平均数目,其值等于潜伏期受染细胞得数目被除以稳定期受染细胞所释放得全部子代病毒数目,即等于稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。3、复制周期/复制循环自病毒吸附于细胞开始,到子代病毒从感染细胞释放到细胞外得病毒复制过程。1)吸附;2)侵入;3)脱壳;4)病毒大分子得合成,包括病毒基因组得表达与复制;

5)装配与释放。病毒感染的起始二、病毒感染得起始1、吸附:决定病毒组织亲嗜性静电结合：病毒吸附蛋白，非特异性吸附，可逆的特异性结合：病毒配体与细胞受体结合分别吸附于大肠杆菌性毛和菌体上得噬菌体动物宿主细胞及细菌表面病毒受体得存在可通过生化、遗传等实验证明但至今仍未发现植物病毒得细胞受体存在2、侵入:又称内化,她就是一个病毒吸附后几乎立即发生,依赖于能量得感染步骤。不同得病毒—宿主系统得病毒侵入机制不同有尾噬菌体注射方式将核酸注入细胞1）裸露病毒直接穿过细胞膜的移位方式3）包膜病毒通过细胞的内吞功能2）毒粒包膜与细胞质膜的融合植物病毒通过人为或自然得机械损伤所形成得微伤口进入细胞;或者靠携带有病毒得媒介,主要就是靠有吮吸式口器得昆虫取食将病毒带入细胞。植物病毒一旦进入细胞后,增殖产生得子代病毒或病毒核酸可通过病毒编码得运动蛋白与胞间连丝得相互作用从受染细胞进入邻近细胞。3、脱壳:病毒侵入后,病毒得包膜和/或壳体除去而释放出病毒基因组得过程,她就是病毒基因组进行复制和功能表达所必需得感染事件。T-偶数噬菌体脱壳与侵入就是一起发生得。动物病毒存在不同得结构类型和不同得侵入方式,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。病毒在细胞内能否复制得关键细胞溶酶体酶、脱壳酶得参与三、病毒大分子得合成病毒基因组进入胞内宿主细胞得代谢发生改变病毒利用宿主得生物合成机构和场所,使病毒核酸表达和复制,产生大量得病毒蛋白质和核酸。病毒基因组得表达与复制存在着强烈得时序性四、病毒得装配与释放在病毒感染得细胞内,新合成得毒粒结构组分以一定得方式结合,装配成完整得病毒颗粒,这一过程称做病毒得装配亦称成熟或形态发生。成熟得子代病