中国海洋大学_病毒学复习资料2012秋

江郁1/16第一章绪论一、病的发展简史：A病毒的发现时期1.科赫法则内容：1.在每一病例中都出现相同的微生物，且在健康者体内不存在；2.要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中得到纯培养（pureculture）；3.用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4.从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。B病毒的化学时期C病毒研究的细胞水平时期D分子病毒学的研究时期亚病毒定义subvirus：只含有核酸或蛋白质的病毒，称为亚病毒。包括类病毒、拟病毒（或病毒卫星）、朊病毒。二、分子病毒学研究的主要内容：（1）病毒基因组的结构与功能1、双义(ambisense)RNA：即基因组的一部分为正极性，另一部分为负极性。2、病毒基因组的结构与功能病毒基因组的核苷酸组成及其排列顺序基因组中开放阅读框架(ORFs)的数量、位置及其功能病毒基因组中重复序列元件、调节元件对病毒基因表达和基因组复制的影响阐明病毒结构基因、调节基因及其编码产物在病毒复制循环中的作用，以及它们与细胞基因及其编码产物的相互作用关系等（2）病毒表达的调控机理通过对病毒增强子(enhancer)、启动子(promoter)、衰减子(attnuator)和转座子(transposon)等调控元件的研究，可以阐明病毒基因表达的调控原理。转座子：用插入序列进行整合的遗传单位（能够重复插入到基因组中许多位点的特殊片段）。衰减子：特定的DNA片段，可以减慢、阻止或停止转录（3）病毒感染的分子机制（4）病毒致癌的分子机理病毒癌基因定义：致癌病的所携带的一段基因，侵染敏感细胞使细胞癌变，转化为癌细胞，生长失去控制，无限分裂增殖。（5）抗病毒活性物质1.抗病毒多肽物质干扰素是一类能够抑制病毒增殖的重要细胞素。具有很强的抗病毒能力，还有免疫调节和肿瘤抑制的作用。利用DNA重组技术，可以在大肠杆菌中生产出干扰素2.淋巴因子：重组克隆生产的IL-1、IL-2肿瘤坏死因子TNF3.反义RNA(antisenseRNA)定义：指天然存在的或人工合成的一类RNA分子，它不能编码蛋白质，但它的核苷酸顺序可与相应的RNA或DNA互补配对，从而使蛋白质合成受阻。将反义RNA与其相应的病毒mRNA或DNA杂交，可以使病毒mRNA编码合成蛋白的功能受阻，从而破坏病毒的复制循环。反义技术：利用反义RNA封闭某个基因的技术。江郁2/164.核酶(ribozyme)：是一种能够水解靶RNA的RNA分子，核酶能与靶RNA分子杂交，然后切割之。5.RNAi(RNAinterference，RNA干扰定义：RNA干扰是指当细胞或生物体中导入与内源性mRNA编码区同源的双链RNA（dsRNA）时，会诱发mRNA发生降解并导致转录后基因表达沉默（genesilencing）的现象。原理：a在起始步骤，加入的dsRNA被切割为21-23核苷酸长的小分子干扰RNA片段（smallinterferingRNAs，siRNAs，又被称为引导RNAs：“guideRNAs”）。b在RNAi效应阶段，siRNA双链结合一个核酶复合物从而形成所谓RNA诱导沉默复合物（RNA-inducedsilencingcomplex，orRISC）。与引导链互补的短干扰RNA链会作为RISC的底物被切割，激活RISC.c激活的RISC通过碱基配对定位到同源mRNA转录本上，并在距离siRNA3’端12个碱基的位置切割mRNA。外源RNA诱导RNAi的应：1.基因功能研究2.基因治疗—肿瘤等疾病3.药物筛选（6）病毒基因工程疫苗三、病毒的定义、命名和分类目、科(亚科)、属和种分类阶元1.病毒的定义：病毒是一类比较原始的、有生命特征的、能够自我复制和严格细胞内寄生的非细胞生物2.病毒分类的依据主要以病毒粒子特性、抗原性质和病毒生物学特性等作为依据A病毒粒子特性：B病毒抗原性质：主要包括病毒血清学性质与其抗原的关系。C病毒生物学特性：病毒天然的宿主范围、病毒在自然状态下的传播与媒介体的关系、病毒的地理分布、致病机理，组织嗜亲性、病毒引起的病理和组织病理学特点病毒分类的依据卐☆卍病毒目的分类和命名的依据病毒基因组的核酸类型、基因组的单/双链、逆转录过程、病毒基因组的极性；如：单分子负链RNA病毒目病毒科、属分类和命名的依据病毒粒子形态、基因组组成和复制特性、病毒结构蛋白、非结构蛋白的数目和大小同一病毒属的不同病毒种鉴别，主要依据下列7个特征：基因组序列的相关性。天然的宿主范围。细胞和组织的嗜亲性。致病和细胞病变特点。传播方式。生理生化性质。抗原特性。第二章病毒的结构及其基因组第一节病毒的结构组成江郁3/16一、病毒的包膜（envelope）许多病毒粒子(virion)衣壳外有一层包膜，又称为包被或外膜，如逆转录病毒等。1、来源：病毒包膜来自宿主细胞的细胞膜或内膜如内质网或高尔基体膜，它是病毒成熟时从细胞膜或内膜出芽而获得的，因此具有宿主细胞膜的特性，但是病毒的包膜具有一定的病毒特异性2、病毒包膜的化学组成：脂质、包膜糖蛋白（包膜突起peplomer、钉状物spiker）HA（haemagglutinin，血凝素）-吸附蛋白，血凝活性，抗原性NA(neuraminidase，神经氨酸酶)-抗原性包膜：细胞膜成分、膜粒（钉状物或包膜突起）举例病毒粒子（有包膜病毒）基质蛋白核衣壳（病毒核心）：核酸、蛋白病毒粒子（无包膜病毒）核酸（病毒核心）蛋白亚基衣壳壳粒（五聚体/六聚体）原体蛋白亚基3、包膜作用：A.病毒吸附：病毒包膜突起的主要功能是作为病毒吸附蛋白(virusattachmentprotein，VAP)而起作用，病毒通过这些包膜突起与病毒特异的细胞受体结合和相互作用，才能启动病毒感染.B.细胞融合活性：C.血溶活性：副流感病毒、腮腺炎病毒和麻疹病毒具有血溶活性，即溶解血红细胞。这是由于它们含有包膜突起F，因此F糖蛋白又称为血溶素(hemolysin)。D.抗原性二、病毒的衣壳1、定义：是由病毒基因组编码的衣壳蛋白亚基通过一定的方式聚集而成的，由一种或多种蛋白亚基构成。2、衣壳蛋白作用：保护病毒基因组、决定病毒的抗原性、吸附作用（在无包膜病毒中）、血凝作用、其他3、流感病毒的分类：流感病毒根据其核衣壳蛋白(包括基质蛋白)抗原性的不同，分为甲、乙、丙型，反映了病毒被发现年代的顺序（1900，1940，1947），更主要的反映了对人危害程度的顺序。甲型（世界性大流行）、乙型（局部爆发）、丙型流感病毒（婴幼儿）根据HA(14)、NA(9)抗原性的差异又可分为不同亚型eg问甲型H1N1的含义？？？三、病毒的内容物除了核酸以外，还有一些病毒内含物。Eg：病毒生命活动过程中所需要的酶、核酸结合蛋白、脂类、多胺、金属离。第二节病毒的形态结构类型1、病毒的形状大体分为三种：球形颗粒：壳体是二十面体对称（icosahedralsymmetry）杆状颗粒：壳体是螺旋对称（helicalsymmetry）复杂形状颗粒：壳体是复合对称（complexsymmetry）2、若干概念：1）形态单位：是指一定数目的蛋白亚基以特殊方式聚集形成在电镜下可见的壳粒（capsomere）2）衣壳（capsid）：又称为蛋白质外壳（proteincoat）或蛋白质外鞘（proteinshell）。它是指江郁4/16由蛋白亚基或壳粒排列形成的有规则的壳样结构，其壳体包裹病毒基因组核酸及与核酸结合的蛋白质组分。3）核衣壳nucleocapsid：是指衣壳蛋白与病毒核酸结合而成的复合物，还包括与核酸相联系的其它蛋白。4）病毒核心：是指有包膜的病毒去除包膜之后的核衣壳以及与之联系的蛋白质，或者无包膜的病毒除去蛋白质外壳之后的病毒核酸。5）包膜（envelope）：是指围绕核衣壳的双层脂质膜，由脂类、蛋白质和寡聚糖组成。6）钉状物（spike）又称膜粒或包膜突起（peplomer）：是病毒表面的糖蛋白突起物。7）原体（protomer）：由一种或几种不相同的蛋白亚基共同构成的结构单位。一、螺旋对称的病毒壳体eg：TMV二、二十面体对称的病毒壳体大部分动物病毒都是呈二十面体对称，少数植物病毒是这样的结构。1正二十面体有20个三角形面和12个顶点2病毒蛋白亚基可按完全等价或准等价结合构成二十面对称壳体。正二十面体的20个全等三角面的顶点各排列有一个亚基，即每个三角面排列3个，20个三角面共排列60个亚基。在二十面体的顶点5个亚基聚集形成电镜下可见的五聚体，即壳粒。但因这一五聚体与其他的5个五聚体或壳粒相邻，所以又称为五邻体(penton)。完全等价结合：是指二十面体的每个亚基具有完全相同的环境。准等价结合：结合构成的二十面体对称壳体往往比完全等价结合的壳体容量要大，因此能够使更大的病毒基因组包裹在壳体内。由于这样的二十面体对称壳体表现为一些蛋白亚基排列成五邻体，另一些亚基排列成六邻体，故它们所处的环境是准等价的。二十面体对称壳体的扩大是通过增加全等三角形数目和亚基排列来实现的，增加三角形数的办法是将二十面体的基本三角面分成若干个三角形，即亚三角形数目，通常称为三角剖分数。三、复杂对称的病毒壳体：有的病毒壳体呈复合对称，如有尾噬菌体。第三节病毒的基因组1、病毒基因组的类型：卐☆卍A.根据核酸类型：（7种）主要四类dsDNA、ssDNA、dsRNA、ssRNA单链有有正负之分，还有双义RNAdsDNA、ssDNA、dsRNA、+ssRNA、-ssRNA、DNA逆转录、RNA逆转录DNA逆转录：不完全环状dsDNA，DNA聚合酶具有逆转录活性，eg：花椰菜花叶病毒科和嗜肝DNA病毒科。RNA逆转录：实质是+ssRNA，但无mRNA翻译模板活性。＋ssDNA：与mRNA序列相同的单链DNA－ssDNA：与mRNA互补，且为转录模板的单链DNA。＋ssRNA：病毒单链RNA如果能够直接作为编码合成蛋白质的模板链或mRNA，即为＋ssRNA（或与mRNA序列相同的ssRNA）江郁5/16－ssRNA：与mRNA序列互补的单链RNAB.根据基因结构分为：环状和线状C.根据基因有一条或多条核酸分子构成分为不分段基因组和分段基因组分段基因组（segmentedgenome）：由数个不同的核酸分子组成，这些彼此不相同的核酸分子被称为核酸片段或节段。又分为：多节段不分开的分段基因组（多个核酸节段包装在同一病毒粒子）&多节段分开的分段基因组（多分体病毒）（多个核酸节段分别包装在不同的病毒粒子中）根据其基因组所包含的RNA分子数目，分为二组分基因组：含有2个RNA分子；三组分基因组：含有3个RNA分子。逆转录病毒科的基因组由两个相同的线状正链RNA分子组成，故称为二倍体基因组。分段基因组特点：侵染效率较低、容易产生变异、具有较高的重组率。2、RNA逆转录病毒：这类病毒的基因组RNA首先必需在自身逆转录酶的作用下，以病毒基因组RNA为模板，逆转录形成双链DNA中间体即原病毒或前病毒DNA，然后原病毒双链DNA整合到宿主细胞DNA上，再经过宿主细胞的RNA聚合酶Ⅱ催化，转录形成mRNA。3、双义RNA（ambisenseRNA）定义：RNA一端为正义，与mRNA序列同源；另一端为负义，与mRNA序列互补以沙粒病毒科的sRNA为例：分析：由于GPC（糖蛋白前体）mRNA与病毒基因组sRNA5’端同源，NPmRNA（核衣壳蛋白）与sRNA3’端互补，故将sRNA节端称为双义RNA，其中sRNA3’端的NP编码区是负义的，而5’端GPC编码区则是拟正义的。GPC编码区尽管与正链RNA和mRNA的极性相同，但不能直接翻译合成GPC，先复制生成反基因组RNA再转录形成GPCmRNA，然后由GPCmRNA翻译合成GPC。3、重叠基因定义：某些病毒基因组的某一特定序列能够以两个或两个以上的阅读方式进行阅读，因而可编码产生两种或两种以上的不同多肽。一个基因可能包含在另一个基因内，或起始于这一基因内。病毒的重叠基因符合遗传节约的原则。4、分段基因组（segmentedgenome）是指病毒基因组不是由一个核酸分子构成，而