微生物第七章病毒

2020/7/18环资学院1第七章病毒第一节、病毒概述第二节、毒粒的性质第三节、病毒的复制第四节、病毒的非增殖性感染第五节、亚病毒2020/7/18环资学院2第一节概述一、病毒的特点及定义：病毒(virus)：是一类没有细胞结构但有遗传复制等生命特征，主要由核酸和蛋白质组成的大分子生物。比细菌更小的专性细胞内寄生的微生物，大多数能通过细菌过滤器。2020/7/18环资学院3体型微小，可通过细菌滤器；没有细胞结构，超显微的；主要成分为蛋白质和核酸；每种病毒只含有一种核酸；无产能酶系和蛋白质合成系统；在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白的装配进行增殖；离体条件下为无生命的化学大分子；对抗生素不敏感，但对干扰素敏感。2020/7/18环资学院4一、人类对病毒的发现和认识过程1892：俄国伊万诺夫斯基首次发现烟草花叶病毒的感染因子能通过细菌过滤器。1898：荷兰贝哲林克证实该致病因子可以被乙醇从悬液中沉淀下来而不失去其感染性但用培养细菌的方法培养不出来；给这样的病原体起名叫virus。1935：美国斯坦莱从烟草花叶病病叶中提取出了病毒结晶，又证实了结晶中含核酸和蛋白质两种成分，而只有核酸具感染和复制能力，并因此而或诺贝尔奖。1952：Hershey和Chase证实噬菌体的遗传物质仅仅是DNA,开创了病毒分子生物学。1971后：陆续发现了各种亚病毒——类病毒、朊病毒、和拟病毒。2020/7/18环资学院52020/7/18环资学院6二、病毒的宿主范围：1、噬菌体：细菌病毒(2850种电镜观察）2、植物病毒（1000多种）3、动物病毒：原生动物病毒：无脊椎动物病毒：（昆虫病毒1617种）脊椎动物病毒（931种，人类300多种）禽流感病毒SARS病毒2020/7/18环资学院7第二节毒粒的性质一、毒粒的形态结构1.病毒的大小和形状：大多数直径小于150纳米。其外形主要有球状颗粒、杆状颗粒和复杂颗粒。2020/7/18环资学院8TransmissionElectronMicrographofHIV-1BuddingfromaHostCell2020/7/18环资学院92.典型病毒粒子的构造病毒粒子(virion)——成熟的（结构完整）、具有侵染力的单个病毒，又称病毒颗粒(virusparticle)。2020/7/18环资学院102020/7/18环资学院11二、对称性病毒的对称性①螺旋对称的病毒(杆状)②二十面体对称病毒粒子(球状)③复合对称的病毒粒子(蝌蚪状)2020/7/18环资学院121.螺旋对称的病毒粒子烟草花叶病毒(TMV)TobaccoMosaicVirus2020/7/18环资学院13长300nm，宽15-18nm，中空(内径4nm)，含95%蛋白质和5%的单链RNA(ssRNA)，共有2130个呈皮鞋状的蛋白质亚基(衣壳粒)。每个亚基由158个氨基酸组成，逆时针螺旋排列，共130圈。ssRNA由6390个核苷酸单位组成，位于距轴中心4nm处以相等的螺距盘绕于蛋白质外壳内，每3个核苷酸与1个蛋白质亚基结合，每圈49个核苷酸。2020/7/18环资学院142.二十面体对称壳体一般为廿面体。具有20个面(每个面是一个等边三角形)，30条边和12个顶角。腺病毒的壳体是这类结构的典型代表，它由252个球形的壳粒排列成一个有廿面的对称体，内有称作五邻体的衣壳粒12个，分布在12个顶角上，六邻体240个，均匀分布在20个面上，每个五邻体上突出一根末端带有顶球的蛋白纤维，称刺突。核心为线状dsDNA构成，基因组由约36500个核苷酸对组成，腺病毒在宿主体内可形成包涵体。2020/7/18环资学院152020/7/18环资学院163.双对称结构：壳体是由两种结构组成的，故称复合对称.如大肠杆菌T4噬菌体。T4噬菌体如蝌蚪形，其头部外壳,呈椭圆形20面体，含212个壳粒，线状dsDNA核酸埋藏在蛋白质外壳中。T4的尾部为螺旋对称结构，由144个壳粒组成，排成棒状，共分24个螺旋。尾部中央为尾髓，中空，是注射核酸的通道。除此之外，T4还有颈环、基板，刺突和尾丝等附属结构。2020/7/18环资学院172020/7/18环资学院18三、化学组成病毒的主要成分为核酸(DNA或RNA)和蛋白质。有的病毒还含有脂质、糖类等其他组分。2020/7/18环资学院19◆一种病毒只含有一种核酸（DNA或RNA）。除逆转录病毒基因组为二倍体外，其他均为单倍体。◆病毒的核酸类型极为多样化：▼▼病毒的DNA与RNA均有单链和双链：dsDNAssDNAdsRNAssRNA1.病毒的核酸2020/7/18环资学院20动物病毒植物病毒噬菌体ds+++++++DNAss+++++ds+++++RNAss+++++++++2020/7/18环资学院21▼病毒DNA分子有线装和环状之分。但RNA病毒核酸都呈线状，罕见环状▼病毒核酸有正链（＋）和负链（—）的区分：规定：将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定位正链，将碱基序列与mRNA互补的核酸单链定位负链。因此，就病毒核酸链的单与双以及正和负有以下6种类型：(±)DNA——大部分DNA病毒(±)RNA——动物呼肠孤病毒（＋）DNA——大肠杆菌X174噬菌体（＋）RNA——所有单链RNA病毒\大部分植物病毒（—）DNA——腺病毒（—）RNA——流感病毒2020/7/18环资学院222.病毒的蛋白质▼结构蛋白：一个形态成熟的有感染性病毒颗粒所必需的蛋白质，包括壳体蛋白、包膜蛋白和存在于毒粒中的酶。▼非结构蛋白：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，但不结合于毒粒中的蛋白质。▼壳体蛋白：一条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基。构成病毒壳体、保护核酸、参与病毒的吸附、侵入、决定病毒的宿主嗜性，还是病毒的表面抗原。▼包膜蛋白：构成病毒包膜，包括包膜糖蛋白和基质蛋白。病毒表面抗原、介导病毒的进入。▼毒粒酶：参与病毒感染复制的酶。参与病毒进入、释放的酶，参与病毒的大分子合成的酶。2020/7/18环资学院233.其他成分◆一些较复杂的病毒，还含有脂类、多糖等其他成分。病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式存在于病毒的包膜中。糖类主要以糖蛋白的形式存在于包膜的表面，决定着病毒的抗原性。2020/7/18环资学院24四、群体形态包含体噬菌斑病斑和空斑枯斑2020/7/18环资学院251.包涵体（inclusionbody）概念：感染病毒的宿主细胞内，出现在光学显微镜下可见的大小、形态、数量不等的小体，称为包涵体。P167包涵体在细胞中的形成部位：位于细胞核内—如包疹病毒位于细胞质内—如狂犬病毒等胞核内胞质都有—麻疹病毒包涵体的本质—---大多数是病毒粒子组成的，少数是细胞对病毒的反应。了解研究包涵体的实践意义—-病毒鉴定临床诊断依据2020/7/18环资学院262020/7/18环资学院272.噬菌斑(plaque)概念：噬菌斑是指在宿主细菌的菌苔上，噬菌体使菌体裂解而形成的空斑。P168应用：1、噬菌体定量计数2、噬菌体的鉴定2020/7/18环资学院283.病斑和空斑•空斑和病斑：用于动物病毒粒子的计数也可以采用噬菌斑法类似的技术，但是这种斑点只能称为空斑或病斑。P1674.枯斑枯斑：植物病毒在植物叶片上形成的群体称为枯斑。2020/7/18环资学院29★噬菌体的效价测定效价(滴度Title)-------是微生物或其产物、抗原与抗体等活性高低的标志。噬菌体效价--------指噬菌体的浓度，即每毫升样品含噬菌体的个数。通常是在含敏感菌的平板上形成噬菌斑进行噬菌体的计数，以每毫升中含有的噬菌斑形成单位（plaqueformingunit/ml或pfu/ml)表示其效价。2020/7/18环资学院30第三节病毒的复制一、病毒的复制周期：1.一步生长曲线(one–stepgrowthcurve)：定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称为一步生长曲线。该曲线可以用来反映每种噬菌体的2个重要的特性参数-----潜伏期(latentphase)、裂解量(burstsize)。2020/7/18环资学院31敏感菌10噬菌体1混合混合液中加入一定量的该噬菌体的抗血清，以中和尚未吸附的噬菌体。然后再用培养液进行高倍稀释，在最适生长温度下培养定时取样,作效价测定以感染时间为横座标，感染效价为纵座标，绘制曲线2020/7/18环资学院322020/7/18环资学院33隐蔽期(eclipseperiod)—从噬菌体吸附菌细胞至菌细胞释出新噬菌体的最短时间。裂解量(Burstsize)—每个被感染细菌释放新的子代噬菌体的平均数。裂解量(Burstphase)=--------------------------稳定期平均效价潜伏期平均效价2020/7/18环资学院342.病毒的复制周期：①吸附：②侵入③脱壳④增殖：病毒大分子的生物合成。⑤成熟(装配)与释放2020/7/18环资学院35二、病毒感染的起始1.吸附：病毒蛋白与细胞受体特异性的结合，导致病毒附着于细胞表面。病毒吸附蛋白(VAP，反受体)：特异性地识别细胞受体并与之结合的毒粒表面的结构蛋白分子。细胞受体：病毒受体，被病毒吸附蛋白特异性地识别并与之结合，介导病毒进入细胞，启动感染发生的细胞表面组分。(植物病毒未发现细胞受体存在)。吸附过程：结合力来源于空间结构的互补性，相互间的电荷，氢键，疏水性相互作用力，范德华力等，吸附受环境因素的影响，如2价阳离子促进吸附，3价阳离子抑制吸附，pH中性，最适生长温度有利于吸附等。2020/7/18环资学院362.侵入：病毒内化，吸附后立即发生，依赖于能量的感染步骤。①T-偶数噬菌体：注射方式将核酸注入细胞。②动物病毒：ⅰ移位：完整病毒穿过细胞膜的方式。ⅱ内吞：类似吞噬的方式使病毒粒子被动地“侵入”。ⅲ膜融合：病毒的脂蛋白包膜与宿主细胞膜发生融合，脱去包膜，核衣壳直接穿入细胞质中。植物病毒：伤口，人工嫁接或昆虫口器、胞间连丝等进入。2020/7/18环资学院372020/7/18环资学院383.脱壳：病毒侵入后，病毒的包膜和壳体除去而释放出病毒核酸的过程，是病毒基因组进行功能表达所必须的感染事件。T偶数噬菌体脱壳与侵入同时发生动物病毒：脱壳方式较多，有些病毒当其吸附并侵入其宿主细胞时，衣壳就开始破损，随之将核酸释放到细胞质中；某些以吞噬方式被动侵入细胞的病毒，其衣壳在吞噬泡中被溶酶体释放的水解酶所水解，从而完成脱壳过程；另一些结构复杂的病毒经宿主细胞的吞噬而进入细胞后，先在吞噬泡中借溶酶体释放的酶类去除包膜和部分衣壳蛋白.③植物病毒：必须在侵入宿主细胞后才脱去衣壳(或加上包膜)(植物病毒的脱壳方式还不清楚)。