病毒学概论

普通病毒学病毒学概述第一章一、病毒的涵义1892年,Ivanovski称其为“滤过性致病因子”。1898年，Beijerinck称其为“有感染性的活的流质”，取名为virus(病毒）。1957年,Lavoff.A将其定义为“一类具有严格细胞内寄生和潜在感染性的病原体”。60~70年代,病毒被定义为“在化学组成和繁殖方式上不同于其他微生物,只能在寄主细胞内进行复制的一类最小的微生物”,并且确定了病毒的五大特点。第一节病毒的涵义及主要类群1978年,Luria和Darnell指出：“病毒是一种生物实体，其基因组是能够利用细胞的合成系统在活细胞内复制，并合成能将病毒基因组转移到其他细胞中去的特殊颗粒的核酸分子。”1990年，Fields等定义病毒为：“具有独立于其宿主进化史的绝对细胞内寄生物，它的DNA或RNA被其所编码的蛋白质壳体化。”目前较公认的病毒定义是：“病毒是一类较原始的，有生命特征的，能够自我复制和严格细胞内寄生的非细胞型生物。”二、病毒的主要类群（一）原核生物的病毒：细菌病毒：已报道的细菌病毒有几百种。一般噬菌体的寄主范围不会跨越已确立的细菌类群之间的分类界限。放线菌病毒：株间特异性明显。蓝藻病毒：蓝藻噬菌体均含双链DNA,有较大的基因组。支原体，立克次氏体也发现相应病毒。（二）真核生物的病毒：1.低等植物的病毒（1）真核藻类病毒（2）真菌病毒2.高等植物的病毒3.无脊椎动物的病毒昆虫病毒最为多见,已知有1671种。其中昆虫杆状病毒的研究日益引起重视。原因A：作为杀虫剂，应用于农林害虫的防治；B：作为外源基因的表达载体。4.脊椎动物病毒证明某种病毒是某种病害病原体的Rivers法则：1.必须发现某种特异病毒以一定程度的规律性与某种疾病有联系,并从患病寄主中分离出病毒；2.在实验寄主或寄主细胞中培养；3.证明培养物的滤过性；4.在原始的寄主种或有关的种内产生类似的病害；5.能重新分离出同一种病毒。第二节病毒性病害因果关系证明人类病毒病患因果关系的Evans法则：1.病毒必须存在于人的组织,血液,并在该处反复出现；2.病毒必须是一个“实体”；3.在患病前有规律地缺乏病毒特异抗体；4.在疾病期间抗体有规律地出现；5.抗体的产生伴随有在相应组织中存在病毒；6.无类似有关的其他病毒或抗体；7.能用特异性疫苗预防此种疾病一、病毒生命形式的两重性1.病毒存在的两重性2.病毒的结晶性与非结晶性3.病毒的颗粒形式与基因形式二、病毒结构和功能的两重性1.标准病毒与缺陷病毒(standardvirusanddefectivevirus)第三节病毒性质的两重性2.假病毒与真病毒(pseudovirionandeuvirus)3.杂种病毒与纯种病毒三、病毒病理学的两重性1.病毒的致病性与非致病性2.病毒感染的急性与慢性一、经验时期公元前2~3个世纪，印度和中国就存在天花。晋朝葛洪著的《肘后方》中已有天花的记载1739年《医宗金鉴》中记载了种痘法。1796年英国的EdwardJenner发明了牛痘预防天花，比我国晚了700年。公元前四世纪，Aristotle描述了狂犬病的症状。1885年巴斯德发明了狂犬疫苗。1576年郁金香传入西欧，爆发的郁金香杂色病是最早知道的植物病毒病。12世纪中叶，我国的《农书》中描述了家蚕脓病。第四节病毒学发展简史二、病毒的发现时期1879年，德国的AMayer利用花叶病株的汁液成功地感染健康烟草,使后者产生了典型的花叶病状。1892年,俄国科学家Ivanovski发现烟草花叶病的致病因子能通过细菌过滤器,并将其称为“传染性的滤液”。1898年,荷兰的Beijerinck将其定名为“病毒”1898年,Loeffler和Frosch发现了口蹄疫病毒1901年,W.Reed证实黄热病是由黄热病毒引起的,并通过蚊子传播1908年，Ellerman和Bang发现通过滤器制备的白血病无细胞滤液能引起小鸡发病。1911年，P.Rous发现家禽肉瘤病毒。1915年，F.W.Twort发现了能裂解细菌的过滤性裂解因子。1917年，F.d’herelle证明该过滤因子在传递过程中能够增殖，并将其命名为噬菌体。三、病毒本质的研究时期1.病毒的结晶1935年,美国化学家W.Stanley获得了TMV的结晶1936年,Bawden和Pirie等发现了TMV的核糖核酸成分1955年,Scaffer和Schwerdt成功地结晶了脊髓灰质炎病毒2.电子显微镜的应用四.病毒研究的细胞水平时期1.细菌病毒方面：以M.Delbruk和A.D.Hershey等领导的“噬菌体小组”取得了大量研究成果:发现DNA是DNA噬菌体的遗传物质噬菌体核酸可以整合到宿主细胞DNA上宿主细胞的基因可被噬菌体从一个细胞转移到另一个细胞中阐明了噬菌体的复制周期分五个阶段2.动物病毒方面：组织培养技术在这一时期开始应用于动物病毒的研究。1931年，Woodruff和Goodpasture首先利用鸡胚培养鸡痘病毒.1943年，黄祯祥利用鸡胚组织块在试管内进行病毒传代，定量滴定和中和实验.1949年，J.J.Enders利用单层细胞培养繁殖脊髓灰质炎病毒取得成功1952年，Dulbecco利用单层细胞培养进行了蚀斑实验1953年，Salk用细胞培养的脊髓灰质炎病毒制备出灭活疫苗1957年，Stewart用细胞培养技术分离出多瘤病毒综观组培技术对动物病毒研究所做的贡献包括：病毒转录及翻译新途径的发现；某些病毒可引起细胞转化；某些病毒感染可引起细胞融合，产生合胞体；某些病毒核酸由若干片段组成；某些病毒核酸具有极性的不同；阐明了某些病毒致病与免疫的分子机制。3.植物病毒方面：1952年，J.I.Harris揭示了TMV外壳蛋白的化学本质；1955年，Frankel-Conrat由TMV的核酸和蛋白重建出具有感染性的TMV1956年，Frankel-Conrat证明TMV-RNA分子具有感染性；1966年，Coohing证明了TMV能感染番茄果实的原生质体，由此发展起来一项新技术—原生质体培养技术；卫星病毒，类病毒的发现。五、分子病毒学时期1962年，D.L.D.Casfer阐明了许多病毒的二十面体结构，明确了二十面体的构成规律；1962年，D.Nathans成功地进行了噬菌体RNA的体外翻译；1967年，M.Goulian成功地在体外复制了φX174噬菌体；1967年，T.O.Diener发现了类病毒，这种小RNA分子不编码任何蛋白；1968年，P.H.Duesberg发现流感病毒的多节段RNA基因组；1970年，P.H.Duesberg发现Rous肉瘤病毒含有癌基因v-src,而且在正常鸡以及其他脊椎动物和无脊椎动物的DNA中，也发现有癌基因的同源序列存在，推测病毒癌基因是来自于细胞的正常基因；1970年，H.M.Temin和D.Baltimor分别发现了病毒的逆转录酶；1971年，限制性内切酶技术的发现为DNA序列分析和病毒基因的定位创造了条件；1977年，Sanger完成了φX174-DNA全部序列的测定，并且发现了基因重叠现象；1978年，W.Fiers和V.B.Reddy测定了SV40-DNA的一级结构；1979年，T.Taniguchi用载体成功地表达了人干扰素基因；1981年，D.K.Kleid等利用重组DNA技术制备出口蹄疫病毒疫苗；1982年，J.Summers等发现乙型肝炎病毒DNA复制中有逆转录过程；1982年，B.Moss和E.Paoletti用痘苗病毒作为载体表达外源基因；1983年，Montagnier和R.C.Gallo分别分离到与AID相关的HIV;1990年，PCR技术在分子病毒学领域广泛应用，目前PCR已成为病毒性疾病诊断和研究的重要手段；1992年，Desrosiers等利用SIVmac239/nef缺失突变株制备出减毒活疫苗，取得抗SIV感染成功，给HIV疫苗的研究赋予了许多启示；1996年，DavidHo利用“鸡尾酒”疗法成功地抵抗了HIV感染，该年被称为AIDS希望年；1997年，S.Prusiner发现了羊瘙痒病、疯牛病、库鲁病等脑退化性疾病的致病因子是朊病毒，而获得诺贝尔医学奖。六、病毒学发展趋势（一）肿瘤病毒的研究将成为病毒学中最活跃的领域（二）病毒的分子生物学研究是病毒学发展的方向（三）对缺陷型病毒感染和持续性病毒感染的研究（四）抗病毒活性物质的研究（五）病毒基因工程疫苗的研究与开发一、掌握病毒的活动规律，控制和消灭病毒病害二、深入研究病毒，有助于加强对生命本质的认识和揭示生命起源的奥秘．第五节研究病毒学的意义荷兰阿姆斯特丹的Rijks博物馆还保存的1619年荷兰画师的一幅得病的郁金香静物画。据记载一个得病郁金香球茎竟能换来牛、猪、羊甚至成吨的谷物或上千磅的奶酪。在1634-1637年的荷兰，这种嗜好达到了可称做“郁金香热”的高潮。使我们知道在十七世纪就存在一种植物病毒病----郁金香碎色病。伊凡诺夫斯基，俄罗斯著名科学家，1892年发现烟草花叶病病源的滤过性。贝杰林克（1851-1931）荷兰著名科学家，1898年发现病毒黄祯祥(1910-1987)中国科学院院士，病毒学家从事医学病毒研究黄祯祥(1910-1987)中国科学院院士，病毒学家从事医学病毒研究噬菌体（Bacteriophage）是一类侵害细菌（包括放线菌、真菌和原核生物）的病毒，又称细菌病毒（bacterialvirus）。标准病毒与缺陷病毒:在病毒增殖过程中，病毒基因组因为某种微环境的影响或转录过程的错误而发生突变，以致有装配不全的病毒颗粒产生，称为缺陷病毒。产生缺陷病毒的原亲代病毒称为标准病毒。缺陷病毒通常可以干扰标准病毒的复制，所以也称DI颗粒。假病毒与真病毒：两种病毒同时感染某一细胞时，在增殖过程中，一种病毒可以包被有原有的蛋白质外壳，这种病毒称为真病毒(euvirus)；如果一种病毒的核酸被另外一种病毒编码的蛋白质外壳包被，这种病毒称为假型病毒（pseudotypevirus)；当病毒外壳包被的是细胞DNA时，则称为假病毒(pseudovirion)。杂种病毒与纯种病毒：两种病毒混合感染时，会出现核酸重组的现象，把含有这种遗传物质的病毒称为杂种病毒。花生条纹病:病原是花生条纹病毒(peanutstripevirus)，病毒颗粒呈线状，长750-775nm，宽12nm左右。病毒在病组织细胞质内产生卷筒形及风轮状内含体。侵染花生的自然寄主有大豆、芝麻、鸭跖草。小菜粉蝶颗粒体病毒（PierisrapaeGranulosisVirus）小菜粉蝶别名菜白蝶，幼虫俗称菜青虫。小菜粉蝶幼虫被病毒感染后，表现体节肿胀，体色黄绿，腹面变白，常倒悬而死。死虫表皮脆软易破，流出淡黄色乳状液。中科院武汉病毒所彭辉银研究员等人研究成功生物导弹新技术，防治松毛虫获得成功。生物导弹技术是利用卵寄生赤眼蜂特有的行为特点，结合昆虫病毒流行病学规律，通过卵寄生蜂将经过高新技术处理的强毒力病毒制剂传递到靶害虫卵表面，使初孵幼虫罹病死亡，达到控制害虫之目的。这种被称之为生物导弹的新技术，既能有效地控制害虫大发生，又可以保护害虫天敌，不污染环境，对人畜安全无害。口蹄疫病毒（Foot-and-mouthDiseaseVirus，FMDV）FMDV是偶蹄类动物高度传染性疾病-－口蹄疫的病原，由一条单链正链RNA和包裹于周围的蛋白质组成，蛋白质决定了病毒的抗原性、免疫性和血清学反应能力；病毒外壳为对称的20面体。狂犬病毒外形呈弹状，具有两种主要抗原：一种为病毒外膜上的糖蛋白抗原，另一种为内层的核蛋白抗原。患者和患病动物体内所分离到的病毒街毒（streetvirus），经多次通过兔脑后成为固定毒（fixedvirus），毒力降低，可以制做疫苗。感染者发病时呈高度兴奋状态，一旦喝水即引起严重的痉挛等症状，出现恐水现象，故又称“恐水症”（hydrophobia）。3～5日后，病人转入麻痹、昏迷状态，最后呼吸、循环衰竭而死。巴斯德(1822-1895)法国著名科学家发明巴氏消毒法、