1、第四章 病毒和亚病毒,概述 病毒的形态结构和功能 病毒的繁殖 亚病毒 病毒与实践,1892：俄国伊万诺夫斯基Ivanowski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Beijerinck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：美国斯坛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，并因此获得诺贝尔奖。 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
2、种亚病毒类病毒、朊病毒和拟病毒。,第一节 概 述,形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察，一般都可通过细菌滤器 没有细胞构造，其主要成分仅是核酸和蛋白质两种，故也称分子生物 每一种病毒只含有一种核酸，不是DNA就是RNA 既无产能酶系也无蛋白质合成系统，在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖，不存在个体生长和二均等分裂等细胞繁殖方式 在宿主的活细胞内营专性寄生 在离体条件下，以无生命的化学大分子状态存在，并可形成结晶 对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感,一、病毒的特点和定义,病毒区别于其他生物的主要特征 ：P63,病毒的定义：,Luria(1968)病毒是一种生物实体，
3、其基因组是能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（DNA或RNA） 向近敏（1983）病毒是一种核蛋白分子，具有独立活动和演化的基因体系，须在活细胞内借助于细胞合成代谢体系，才能表达和繁殖，并装配成为一定的实体形式，以便从一个细胞传至另一个细胞。 Fields（1990）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。,病毒是一种比较原始的、有生命特征的、能自我复制和专性寄生细胞内的非细胞生物。,二、宿主范围（分布）及重要性,几乎所有的生物都可以感染相应的病毒。根据宿主可以分三类：动物病
4、毒植物病毒细菌病毒（或称噬菌体）,三、病毒的分类与命名,病毒的分类原则,病毒的形态 病毒粒体结构 病毒基因组,病毒的复制 病毒的化学组成,病毒抗原性 病毒的生物学性质,病毒的分类与命名,病毒的命名规则国际病毒分类委员会（ICTV）,分类单元：目（order） 成套病毒目（Nidovirales）科（family） 冠状病毒科（Coronaviridae）属（genus） 冠状病毒属（Coronavirus）种（species） SARS coronavirus,病毒的分类与命名,病毒的分类系统,dsDNA病毒 ssDNA病毒 dsRNA病毒 +ssRNA病毒 -ssRNA病毒 逆转录病毒 亚病
5、毒因子,2001年第7次报告：3目，66科（包括2个类病毒科）、9亚科和244属4000多种,第二节 病毒的形态和结构,病毒的大小 病毒的形态 病毒的构造 病毒的化学组成,一、病毒的大小,绝大多数病毒能通过细菌滤器 须用电镜才能观察到其具体形态和大小,测定大小的单位是纳米（109)，多数病毒的直径在100nm以下（10200nm）,葡萄球菌 (1000nm）,牛痘病毒 300250nm,A,B,C,D,E,F,G,立克次体 450nm,衣原体 390nm,A、大肠杆菌噬菌体( 65 95nm ),B、腺病毒(70nm ),C、脊髓灰质炎病毒(30nm ),D、乙脑病毒( 40nm ),E、蛋白
6、分子(10nm ),F、流感病毒( 100nm ),G、烟草花叶病毒,二、病毒的形态,球形颗粒 杆状颗粒 复杂形状颗粒,电镜,人、动物和真菌病毒多呈球状，少数为枪弹状或砖状 植物病毒和昆虫病毒多线状和杆状，少数为球状,细菌病毒称噬菌体，部分为蝌蚪状，部分为线状或球状,三、病毒粒子的结构,病毒粒（病毒体，virion）：成熟的具有侵袭力的病毒颗粒,衣壳,核酸,包膜,刺突,裸露病毒,衣壳粒,包膜病毒,基本结构,衣壳：蛋白质壳粒（蛋白亚基）组成 核心：核酸,包膜：脂肪和蛋白质,核衣壳,p65,核心：核酸 基因组genome 决定病毒遗传、变异和复制壳粒capsomere 衣壳capsid 保护、介导
7、、抗原性包膜envelope，包膜子粒peplomere（刺突spike） 保 护、介导、抗原性,螺旋对称-烟草花叶病毒(TMV) 二十面体对称-腺病毒 复合对称-T偶数噬菌体,病毒粒的对称性,螺旋对称的病毒粒子,Tobacco Mosaic Virus,二十面体对称病毒粒子,A.二重对称轴；B.三重对称轴；C.五重对称轴； E.12枚5联体和20枚6联体 D .3个壳粒排列成20枚 3联体；F.数目庞大的壳粒,二十面体对称的代表腺病毒(Adenovirus),具有20个面，30条边和12个顶角。核衣壳由不同数量的衣壳粒按一定方式排列成对称体。腺病毒粒子共由252个球形的衣壳粒排列成一个具有廿
8、面的对称体，线状dsDNA。噬菌体 X174只有12个衣壳粒，最大的廿面体是由1，472个衣壳粒组成的昆虫病毒粒子。,复合对称的病毒粒子,大肠杆菌T4噬菌体的模式图,a.游离的噬菌体； b.噬菌体的尾鞘收缩和尾管穿入细菌细胞,补充：病毒的群体形态,包涵体(inclusion body),噬菌斑(plaque),空斑(plaque),枯斑(lesion),病毒的群体形态有：,（1）包涵体（inclusion body）,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。在宿主细胞内形成包涵体是病毒的特征，不同的病毒其形成的包涵体具有不同的形态、结构、和特
9、性。,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（inclusion body）,是病毒的聚集体;,是病毒的合成部位;,是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白质,非病毒性包涵体,由化学因子或细菌感染形成,包涵体的实践意义-病毒鉴定、临床诊断依据。,噬菌斑(plaque),下层培养基,双层培养基,敏感菌+上层培养基,噬菌体稀释液,培养,噬菌斑,噬菌斑,敏感菌菌苔,空斑和病斑,在动物细胞培养物上的与噬菌斑类似的空斑,称为病斑.因为受肿瘤病毒感染。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。,四、化学组成,病毒的主要成分为核酸(
10、DNA或RNA)和蛋白质。有的病毒还含有脂质、糖类等其他组分。,1.病毒的核酸,一种病毒只含有一种核酸（DNA或RNA）。植物病毒绝大多数含DNA;少数含RNA；动物病毒一部分含DNA，一部分含RNA；细菌病毒普遍含DNA，含RNA的极少。 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：,dsDNA ssDNA ssRNA dsRNA,线状 环状,+ssDNA -ssDNA +ssRNA -ssRNA,注：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,2.病毒的蛋白质,构成一个完整的、形态成熟的病毒颗粒所必需的蛋白质。包括壳体蛋白、包膜
11、蛋白和存在于病毒体中的酶等。,病毒蛋白质,结构蛋白(structural protein),非结构蛋白(non-structural protein),由病毒基因组所编码的,但并不结合于病毒颗粒中的蛋白质,如复制酶和装配酶等。,3.其他成分,一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白质两种成分外，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。 病毒所含的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。,第三节 病毒的繁殖,病毒是专性活细胞内寄生物，缺乏生活细胞所具备的细胞器以及代谢必需的酶系统和能量。繁殖所需的原料、能量和生物合成的场所均
12、由宿主细胞提供，在病毒核酸的控制下合成病毒的核酸(DNA或RNA)与蛋白质等成分，然后在宿主细胞的细胞质或细胞核内装配为成熟的、具感染性的病毒粒子，再以各种方式释放至细胞外，感染其它细胞。,一、噬菌体的繁殖,（一）噬菌体的形态结构与组成,1、组成：主要由蛋白质和核酸组成。2、基本形态：蝌蚪形、微球形和纤丝形。,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。,以大肠杆菌T4噬菌体为例 头部：廿面体对称结构，由蛋白质衣壳构成，内含一条DNA。 颈部：薄盘状，附颈须。 尾鞘：长
13、95nm, 衣壳粒螺旋对称；可伸缩。 尾髓:中空，DNA可由此进入细胞。 基板: 六角形盘状物，其上有刺突、尾丝。 刺突: 有吸附功能。 尾丝: 有识别吸附功能。,大肠杆菌T4噬菌体构造,3、蝌蚪形噬菌体的构造,（二）、噬菌体(phage)的繁殖,噬菌体并没有个体的生长过程，而只有其基本成分的合成和装配，即首先将各个部件合成出来，然后装配，所以一般将噬菌体的繁殖称做复制。 根据噬菌体与宿主的关系： 烈性噬菌体：指感染宿主细胞后，能够使宿主细胞裂解的噬菌体. 温和噬菌体（或溶源性噬菌体）：噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）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
14、况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。,烈性噬菌体的繁殖过程一般分为五个阶段： 即吸附、侵入、增殖、装配和释放。,1、烈性噬菌体的繁殖, 吸附(adsorption),噬菌体对宿主细胞的吸附具高度的特异性。,吸附的机理：尾丝尖端与受体发生共价结合。,影响吸附的因素：噬菌体数量；阳离子浓度；温度；辅助因子（色AA、生物素）等。,自外裂解：大量噬菌体吸附在同一细胞表面并释放众多的溶菌酶，最终因外在的原因导致细胞裂解。, 侵入(penetration),头部的核酸通过 中空的尾髓压入 细胞内，而蛋白质 外壳则留在细胞外。 尾鞘的收缩性可 明显提高噬菌体 核酸注入的速率。, 增殖 (replication
15、),包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。 增殖是通过噬菌体基因表达实现的。 核酸的复制与病毒蛋白质的合成是分开进行的。,病毒核酸链接入寄主核酸链病毒核酸复制,病毒核酸的复制,装配： 主要步骤有： DNA分子的缩合通过衣壳包裹DNA而形成头部尾丝及尾部的其它部件独立装配完成头部与尾部相结合最后装上尾丝，至此，一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成。,被感染细胞裂解，成熟的子代噬菌体转移到外界。开始新的生活史。, 裂解（释放）,裂解量：平均每一宿主细胞裂解后所产生的子代噬菌体数。 通常情况下，一个噬菌体通过上述五个过程能合成100300个噬菌体。烈性噬菌体的这种生长繁殖方式也称为一步生长。,2、
16、噬菌体效价的测定,效价（噬菌斑形成单位数、感染中心数）：每ml样品中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数。,测定方法：斑点试验法、液体稀释管法、单层平板法、双层平板法、快速玻片法,噬菌斑数=试样中噬菌体数,双层平板法,2、一步生长曲线,实验设计依据：1个菌体被1个噬菌体感染,避免二次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。实验过程（自然裂解）:敏感菌10ml Phage 1ml混匀，5min,使之吸附离心或用抗phage血清处理, 去除过量phage高倍稀释,吸附phage的菌悬液(避免多次吸附)37培养,定时取样,定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。,取样人为裂解处理（每5min）样品中加入氯仿裂解细胞
17、,24-48h,裂解液加入敏感菌液中,适当稀释混合液,涂布于琼脂培养基上,计数噬菌斑,噬菌斑: 概念：将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂中，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上,可以用肉眼看到一个个透明的不长菌的小圆斑，称为噬菌斑。(每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的。) 应用: 噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。,噬菌斑形成的过程和原理是：噬菌体侵染敏感细胞后，释放子代噬菌体，通过培养基扩散到四周细胞，继续侵染，引起连锁细胞裂解，从而形成形态和大小不同的空斑。,以培养时间为横坐标,以噬菌斑数为纵坐标,绘制成的曲线为一步生长曲线。可分以下阶段：潜伏期裂解期稳定期,潜伏
18、期：从噬菌体吸附细菌到细菌细胞释放 新的噬菌体之前的这段时期.曲线平行于横轴，噬菌体数无变化.样品中无游离的噬菌体。(潜伏期前的噬菌斑数是噬菌体数,也就是感染噬菌体的细菌数). 裂解期：曲线直线上升,子代噬菌体不断释放到培养基中,直到达到一个极限. 稳定期:感染细胞后复制的子代噬菌体全部释放，噬菌斑数稳定，一次感染结束。,裂解量:每一受感染细胞所释放的新的噬菌体的 平均数。稳定期噬菌斑数裂解量 = 潜伏期噬菌斑数不同的噬菌体或同种噬菌体感染敏感菌后所释放的噬菌体数不同,与噬菌体种类、宿主细胞菌龄以及环境因数有关。,噬菌体增殖过程,3、温和噬菌体与溶源性细菌,温和噬菌体：噬菌体感染细胞后，将其核
19、酸整合（附着）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 原噬菌体（或前噬菌体）： 即整合在宿主核DNA上的噬菌体的核酸。 溶原性细菌：指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长繁殖,而不被裂解。,溶原性细菌的特点： 可稳定遗传：子代细菌都含有原噬菌体，均具有溶原性。 可自发裂解：温和噬菌体的核酸也可从宿主DNA上脱落下来，恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发裂解几率10-210-5 。 可诱导裂解：用化学、物理方法诱导 具有“免疫性”：溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性
20、，对非同源噬菌体没有免疫性。 可复愈：自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解和诱导裂解溶源转变：由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一些新的生理特征。,裂解性循环与溶原性循环的关系,裂解性循环和溶源性循环的相互关系,（三）、噬菌体的危害和应用,噬菌体的危害： 主要是引起发酵中的噬菌体污染 例：丙酮、丁醇发酵中的噬菌体污染抗生素发酵中的噬菌体污染食品工业上的噬菌体污染 防治： 控制活菌排放 选育抗性生产菌株 生产中轮换使用菌种 药物防治例如用金霉素、四环素等。,噬菌体的应用： 1.作为分子生物学研究的工具 2.用于鉴定未知菌，可到型。 3.用于临床治疗传染病 4.检验植物病原菌 5.测定辐射
21、剂量,二、动物病毒的繁殖,动物病毒包括脊椎动物病毒和无脊椎动物病毒即昆虫病毒。 脊椎动物病毒可引起许多人类疾病如流行性感冒、肝炎、疱疹、流行性乙型脑炎、狂犬病、艾滋病、非典型肺炎（由 SARS 病毒引起）等。在已发现的动物病毒中约有 1/4 的病毒具有致肿瘤作用，至少有 5 五类病毒（乳头瘤病毒、反转录病毒、疱疹病毒、肝 DNA 病毒和黄病毒）与癌症发病有关。 畜、禽等动物的病毒病也极其普遍，如猪瘟、牛瘟、口蹄疫、鸡瘟、鸡新城疫和劳氏肉瘤等，许多还是人兽共患病，且危害严重。 动物病毒属于大多呈球状，含有单链或双链的 DNA 或 RNA 。有些是有包膜的，有些无包膜（裸露的），大小差异很大。,动
22、物病毒侵入寄主细胞后可引起 4 种结果,动物病毒的增殖,动物病毒的增殖过程与噬菌体相似，但在某些细节上有所不同。大多数动物病毒无吸附结构，少数病毒如流感病毒在其包膜表面长有刺突，可吸附在宿主细胞表面的粘蛋白受体上 病毒感染时，首先是病毒表面的吸附蛋白与敏感宿主细胞表面特异的受体结合，病毒的核壳体或整个病毒粒子侵入细胞 动物病毒基因组和壳体的分离发生在细胞内，称脱壳（ uncoating ）。然后病毒基因组在细胞核或在细胞质中，进行病毒大分子的生物合成，包括病毒核酸的复制和转录，合成病毒的结构蛋白和非结构蛋白，最后装配成子代病毒。若是无包膜的病毒、装配成熟的核壳体就是子代病毒体。若是有包膜的病毒
23、，核壳体还要在细胞内，或通过与细胞膜的相互作用获得包膜才能成熟为子代病毒体，,昆虫病毒生产过程,斜纹夜蛾病毒杀虫剂及甜菜夜蛾病毒 杀虫剂：一种核型多角体病毒（NPV）,三、植物病毒的增殖,物病毒大多是单链 RNA 病毒。 从病毒粒子的形态来看基本上有三种类型：杆状、线状或近球形的多面体。有些植物病毒也具囊膜。 无专门的侵入机制，主要通过昆虫作为媒介进行传播。其中半翅目刺吸式口器的昆虫如蚜虫、叶蝉和飞虱等是重要传播者。有的病毒则是通过带病植株的汁液接触无病植株伤口而感染；有的则是通过嫁接传染。 植物病毒必须在侵入宿主细胞后才脱去蛋白质衣壳，这一过程称为脱壳 (encoating 或 uncoat
24、ing)。,四、总结,1.吸附：病毒表面蛋白与细胞受体特异性结合，导致病毒附着于宿主细胞表面的过程。,病毒吸附蛋白（viral attachment protein,VAP)：特异性识别细胞受体并与之结合的毒粒表面的结构蛋白，也称作反受体（antireceptor）。如：壳体蛋白，包膜糖蛋白。,细胞受体（病毒受体）：指能被病毒吸附蛋白特异性地识别并与之结合，介导病毒进入宿主细胞，启动感染发生的宿主细胞表面组分。该受体往往是宿主细胞的正常功能组分，如：乙酰胆碱，硫酸乙酰肝素等。,病毒的繁殖主要包括：病毒感染的起始（吸附、侵入与释放）、病毒大分子的合成、病毒的装配和释放,2.侵入,又称病毒内化，是
25、病毒吸附后立即发生，依赖于能量的感染步骤。,噬菌体：注射方式,动物病毒：,细胞膜移位方式 宿主细胞内吞作用 包膜质膜融合作用,植物病毒：,伤口入侵 介体传入,3.脱壳,病毒侵入后，病毒的包膜和（或）壳体除去而释放出病毒核酸的过程。,方式多样，机理不清,4、病毒大分子的合成,包括病毒核酸的复制和蛋白质的合成。病毒侵入敏感细胞后，将核酸释放于细胞中，此时，该病毒粒子已不存在，并失去了原有的感染性，而宿主细胞的代谢也发生了改变：宿主细胞内的生物合成不再由细胞本身支配，而受病毒核酸携带的遗传信息控制。病毒利用宿主细胞的合成机构，如核 糖体、tRNA以及酶与ATP等，使病毒核酸复制，并合成大量病毒蛋白质
26、。该过程即为病毒的大分子合成。,病毒复制表现为强烈的时序性：,病毒早期基因的表达：改变宿主及参与基因组复制的酶类 病毒基因组的复制： 病毒晚期基因的表达：结构蛋白,5、病毒的装配和释放,新合成的病毒核酸和病毒结构蛋白在感染细胞内组合成病毒颗粒的过程称为装配（Assembly），而从细胞内转移到细胞外的过程为释放(Release)。大多数DNA病毒，在核内复制DNA，在胞浆内合成蛋白质，转入核内装配成熟。而痘苗病毒其全部成份及装配均在胞浆内完成。RNA病毒多在胞浆内复制核酸及合成蛋白。 病毒装配成熟后释放的方式有：（1）宿主细胞裂解，病毒释放到周围环境中，见于无囊膜病毒，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒
27、等；（2）以出芽的方式释放，见于有囊膜病毒，如疱疹病毒在核膜上获得囊膜，流感病毒在细胞膜上获得囊膜而成熟，然后以出芽方式释放出成熟病毒。也可通过细胞间桥或细胞融合邻近的细胞。,第四节 亚病毒（subviruses）,定义：不具有完整的病毒结构的一类病毒称之为亚病毒，包括类病毒、拟病毒、朊病毒等。,亚病毒,类病毒（viroid）,朊病毒（prion，virino）,拟病毒（virusoid）,一、类病毒（viroid）,定义：类病毒是当今所知道的最小、只含RNA一种成分、无蛋白外壳，可自我复制，专性细胞内寄生的分子生物。,发现：马铃薯纺锤形块茎病（PSTD）1922年在美国发现，使马铃薯减产20
28、70。我国于1960年在黑龙江发现，减产极其严重。19671971年在美国工作的瑞士学者Diener发现，患PSTD的块茎抽提物经超离心和凝胶电泳后，出现了一条比一般病毒分子更小的10S的区带（TMV为19S），而健康的块茎却没有。经感染性试验、RNA酶水解和紫外光吸收光谱分析等一系列试验后，证明它是一个没有衣壳包裹的RNA分子，经过电镜观察，发现它是一条长50nm的棒状ssRNA分子，他称它为马铃薯纺锤形块茎病类病毒（PSTV）。从此，一类新的病原体类病毒就被广泛承认并进行了深入的研究。在19771988年间陆续发现的类病毒已有18种，例如番茄簇顶病、柑橘裂皮病、菊花矮化病、菊花褪绿斑驳病、
29、黄瓜白果病、椰子死亡病和酒花矮化病等的类病毒。,类病毒(Viroid),马铃薯纺锤块茎病的病原体,长50nm棒状RNA分子,179核苷酸半体 180核苷酸半体,RNA由,组成,两半体间有7成碱基以氢键方 v式结合共形成122个碱基对,Virus and Viroid Diseases of Potato,类病毒的分子结构：,单链环状RNA分子，无mRNA活性，不编码蛋白质，类病毒间具大的同源性。,类病毒的复制：,利用宿主细胞酶系统。,类病毒的致病性：,与其内部基因结构序列与构型关系密切，表现为温和性或毒性，但其详细致病机理有待进一步研究。,类病毒的发现，是生命科学中的一个重大事件。对生物学家来
30、说，类病毒的发现为探索生命起源提供了一个新的低层次上的好对象；对分子生物学家来说，是研究最重要生物大分子的结构与功能的绝好材料；对病理学家来说，类病毒的发现，为揭开人类和动、植物的各种传染性疑难杂症的病因带来了新的希望；对哲学家来说，类病毒的发现，为长期以来有关生命本质的认识将带来革命性的影响。,二、拟病毒（virusoid）,主要特征：,依赖于辅助病毒复制 干扰辅助病毒的复制 与辅助病毒序列无同源性,一类包裹在真病毒粒体中的有缺陷的类病毒，又被称为“类类病毒”（viroidlike）、壳内病毒或病毒卫星（satelite）,其中：被寄生的病毒称为辅助病毒。,拟病毒(virusoids),是包
31、裹在动植物病毒粒子中的类病毒,探索核酸的结构与功能,探索RNA-2和RNA-1间的关系,组建弱毒疫苗,探索病毒本质和生命起源,三、朊病毒,定义：朊病毒（prion，virino）又称“普列昂”或蛋白侵染因子（prion）。是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性的疏水蛋白质。,发现：羊搔痒病是绵羊和山羊的一种中枢神经系统退化性紊乱疾病，具有脱毛、皮肤搔痒、失去平衡和后肢麻痹等症状。其病原是经过近两个世纪的研究仍未解决的一个谜。自从发现类病毒后，有人就联想起动物中亦有相应类病毒存在的可能。1982年，美国的Prusiner 终于发现羊搔痒病的病原是一种蛋白质，称为朊病毒。,形态结构：朊
32、病毒在电子显微镜下呈杆状颗粒，直径25nm，长100200nm（一般为125150nm）。杆状颗粒不单独存在，总是呈丛状排列，每丛大小和形状不一，多时可含100个。,朊病毒的繁殖、传播及其致病机理？,意义：在生物学界引起震惊，因为它与目前公认的“中心法则”即生物遗传信息流的方向是“DNARNA蛋白质”的传统观念发生抵触，因而有可能为分子生物学的发展带来革命性的影响，同时还有可能为弄清一系列疑难传染性疾病的病原，带来新的希望。,特性：无免疫原性，无核酸，由宿主基因编码，抗逆性强,朊病毒(prion,virino),疯牛病(海绵状脑病),一种感 染性蛋白粒子致病因子称朊病毒,PrPc已被克隆,空间
33、结构由a_螺旋构成,朊病毒可由a_螺旋(PrPc) 变成b_折叠(PrPsc),PrPsc为致病型蛋白粒子,PrPsc在神经细胞内沉积,朊病毒的三维结构,朊病毒(prion,virino),PrPsc,克病最初病例养殖场主,克病潜伏期可达数十年,克病可通过血液传染,PrPc,第五节 病毒与实践,噬菌体对发酵工业危害很大 细菌发酵、放线菌发酵感染噬菌体较多 发酵周期延长 发酵液由浑浊-变清 发酵异常、发酵液粘稠、泡沫骤增,一、噬菌体与发酵工业,发酵生产时预防措施,决不使用可疑菌种,严格环境卫生,活菌液严禁排放,通气加料严控,严格执行会客制度,设备灭菌,使用抗噬菌体菌珠,补救方法：尽快提取产品,加
34、药抑制,及时更换菌种,二、人类和脊椎动物病毒病的防治,抗生素的广泛应用已使人类基本上摆脱了细菌性传染病的危害 占传染病总数约80的病毒病，至今还没有十分理想的防治手段 在人类的恶性肿瘤中，有约15是由于病毒感染而诱发的。 在脊椎动物的传染病中，病毒病的情况也与人类大体相似。,三、植物病毒病的防治,（1）选育抗病品种 （2）消灭传毒昆虫 （3）采用合理的栽培措施 （4）用无性繁殖法培育无毒苗 （5）接种弱毒株来保护植物,四、昆虫病毒与生物防治,利用病毒杀灭有害昆虫-前景诱人 （1）致病力强，使用量少 （2）专一性强，安全可靠 （3）抗逆性强，作用久长 （4）生产简便，成本低廉,五、病毒在基因工程
35、中的应用,（一）噬菌体可作为原核生物基因工程的载体 Ecoli的噬菌体，是目前研究得最为详尽的双链DNA噬菌体。它是一种中等大小的噬菌体，分子量为31106Da，至今已定位的基因至少有61个，其中只有一半左右参与它的生命活动，即必要基因，另一部分基因当它们被外源基因取代之后，不会影响生命活动，即非必要基因。噬菌体在作为遗传工程载体时具有很多优点：遗传背景十分清楚；载有外源遗传因子的重组噬菌体，可整合在宿主核基因组上，两者以一个整体进行同步复制；宿主范围狭窄，使用安全；-DNA的两端具有由12个核苷酸组成的粘性末端，故可用以构建科斯质粒（cosmid，又称粘粒或粘性质粒）；噬菌体及由它构建成的载
36、体的一个突出优点是感染效率几乎达到100（而质粒DNA分子的转化率往往只有0.1）,（二）动物DNA病毒作为动物基因工程的载体 可作为载体的动物病毒有SV40（simianvirus40，即猴病毒40）、人的腺病毒、牛乳头瘤病毒、痘苗病毒载体及RNA病毒等，其中以SV40研究得最多。 SV40是一种寄生在猴细胞中的DNA病毒，能使实验动物致癌。生活周期包括引起宿主细胞裂解和转化成癌细胞两种途径。其cccDNA的分子量为3106Da。SV40-DNA是一个复制子，当侵染其宿主细胞后，能自我复制也能整合在宿主染色体组上。野生型SV40-DNA若接上外源DNA后，因这种重组分子太大，故无法包装成正常
37、的病毒粒子。因此，常使用缺失了编码衣壳蛋白后期基因的突变体作外源基因载体。当这些突变体与其辅助病毒（helpervirus，如SV40-tsA）一起感染宿主时，由于后者给突变体补偿了所缺失的后期基因，故仍能在宿主细胞内正常繁殖。利用这一系统，就达到了将外源的家兔和小鼠的-珠蛋白基因和人生长激素的基因在猴肾细胞中的表达。,（三）植物病毒作为植物基因工程的载体 植物基因工程因难度较大，故起步较晚。研究得最多的是以Agrobacterium tumefaciens（根癌土壤杆菌）的Ti质粒作载体。在植物病毒中，由于目前所知道的含DNA的种类极少，故工作还十分有限。花椰菜花叶病毒（CaMV）是dsDN
38、A病毒，而双生病毒组的病毒则是SSDNA病毒。CaMV研究得最多，它是含8kb的环状dsDNA分子。目前知道，它有多种限制性核酸内切酶的切点。在其非必要基因区内插入外源DNA后，所形成的重组体仍具有侵染性。有人已将Ecoli的乳糖操纵子的调节基因片段插入到CaMV-DNA上，结果发现它可在植物体内获得准确复制和表达，但还不能持久（转接5次后即丧失了插入的DNA）。由于CaMV-DNA不能整合到植物宿主的核染色体组上，就导致外源基因无法获得稳定的遗传。当前正在着手寻找其他更理想的病毒载体，例如真核藻类的DNA病毒等,（四）昆虫DNA病毒作为真核生物基因工程的载体昆虫的杆状病毒作为真核生物外源基因
39、的载体有其许多优点：具有在细胞核内复制的cccDNA；不侵染脊椎动物，故对人畜具有可靠的安全性；核型多角体蛋白基因是病毒的非必要基因区，它带有很强的启动子，可使这个基因表达产物达到宿主细胞总蛋白量的20或虫体干重的10，又因为外源DNA的插入不会影响病毒的繁殖，却丧失了形成多角体的能力，因此可作为重组病毒的选择标记；对外源基因有很大容量，可插入长达100kb的DNA片段；有强启动子作为病毒的晚期启动子，故任何外源基因产物，包括对病毒有毒性的产物也不影响病毒的繁殖与传代；外源基因表达产物可用于工业化生产。,目前，把人-干扰素基因插入苜蓿丫纹夜蛾核多角体病毒蛋白基因的启动子区域后，已获得了草地野蛾
40、的-干扰素高产细胞株；利用同一种载体，还有人高水平地表达了Ecoli的-半乳糖苷酶；此外，利用家蚕核型多角体病毒作载体，高效表达人a-干扰素的工作也取得了很好的成果。我国正在构建国内特有的柞蚕多角体病毒和棉铃虫多角体病毒的载体系统。今后利用杆状病毒载体和相应宿主来生产生长激素、病毒多肽等多种生物活性多肽是有广阔前景的。另外如果将昆虫特异的信息素、外激素或麻痹神经的毒素基因引入杆状病毒或组建成复合病毒，就有可能解决当前昆虫病毒杀虫剂所存在的潜伏期长、宿主范围狭窄等缺点，为生物防治开创一个崭新的局面,总 结,病毒是一种比较原始的、有生命特征的、能自我复制和专性寄生细胞内的非细胞生物。现分为真病毒和
41、亚病毒两类 测定大小的单位是纳米 球形颗粒、杆状颗粒、复杂形状颗粒 毒粒的基本结构是壳体，壳体的对称形式包括螺旋对称壳体、二十面体对称壳体、复合对称结构 毒粒的基本化学成分是核酸和蛋白质 病毒的繁殖过程基本相同，噬菌体的繁殖可分为吸附、侵入、增殖、装配和释放5个阶段 温和性噬菌体的特性 亚病毒：类病毒、拟病毒和朊病毒,思考题,解释下列概念：亚病毒、拟病毒、类病毒、朊病毒、烈性噬菌体、溶源细菌、前噬菌体 病毒壳体结构有哪几种对称形式？毒粒的主要结构类型有那些？ 病毒的成分是什么？ 病毒的核酸有那些类型？ 以T4噬菌体为例，简述病毒繁殖的基本过程。 什么是一步生长曲线？它可分几个时期，各有什么特点？,是非题 1一个病毒的毒粒内既含有DNA又含有RNA.。( ) 2一个病毒的毒粒内既含有双链DNA和双链RNA。( ) 3一个病毒的毒粒内只含有一种核酸DNA或RNA。( ) 4植物病毒侵入依靠细胞受体吸附。( ) 5溶源性细菌在一定条件诱发下,可变为烈性噬菌体裂解寄主细胞。( ) 6(+)DNA即是与mRNA序列互补的DNA。( ) 7朊病毒是只含有侵染性蛋白质的病毒。( ) 8原噬菌体是整合在宿主DNA上的DNA片段,它不能独立进行繁殖。( ) 9病毒具有宿主特异性,即某一种病毒仅能感染一定种类的微生物、植物或动物。( ),
