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文檔簡介
第四章病毒第1頁一概述二病毒增殖三病毒學研究基本辦法四亞病毒粒子五病毒與實踐六新興病毒第2頁病毒發(fā)覺和結(jié)識病毒定義及分類病毒區(qū)分其他生物特點病毒大小和構(gòu)造病毒形態(tài)病毒化學組成一概述第3頁1人類對病毒發(fā)覺和結(jié)識過程1892:俄國伊萬諾夫斯基初次發(fā)覺煙草花葉病毒感染因子能通過細菌過濾器。1898:荷蘭貝哲林克證明該致病因子能夠被乙醇從懸液中沉淀下來而不失去其感染性但用培養(yǎng)細菌辦法培養(yǎng)不出來;給這樣病原體起名叫virus。1935:美國斯坦萊從煙草花葉病病葉中提取出了病毒結(jié)晶,又證明了結(jié)晶中含核酸和蛋白質(zhì)兩種成份,而只有核酸具感染和復(fù)制能力,并因此而或諾貝爾獎。1952:Hershey和Chase證明噬菌體遺傳物質(zhì)僅僅是DNA,開創(chuàng)了病毒分子生物學。1971后:陸續(xù)發(fā)覺了多種亞病毒——類病毒、朊病毒、和擬病毒。第4頁1892年,俄羅斯伊萬諾夫斯基煙草花葉病感病因子(細菌濾器濾過性)1935年,美國生物化學家斯坦萊煙草花葉病毒結(jié)晶第5頁2病毒定義及分類病毒:是指一類具有一種核酸,專性(活)細胞內(nèi)寄生,只能依靠寄主細胞代謝系統(tǒng)完成核酸復(fù)制和蛋白質(zhì)合成,并經(jīng)裝配而繁殖,又能在細胞外以無生命大分子狀態(tài)存在非細胞型微生物。或是一類形體微小,能透過細菌濾器,含一種核酸,只能在活細胞內(nèi)生長繁殖非細胞形態(tài)微生物。第6頁2病毒分類亞病毒subVirus動物病毒植物病毒微生物病毒(噬菌體)真病毒Virus類病毒擬病毒朊病毒非細胞生物最少具有核酸和蛋白質(zhì)兩種組分第7頁3病毒區(qū)分其他生物特點形態(tài)微小,只能用電子顯微鏡才能觀測,一般都具過濾性;沒有細胞構(gòu)造,一般僅有核酸和蛋白質(zhì)組成,故也稱分子生物每一種病毒只具有一種核酸,不是DNA就是RNA缺乏酶系統(tǒng)沒有獨立代謝能力活細胞內(nèi)營專性寄生第8頁利用宿主細胞設(shè)備進行增殖,不存在個體生長和二均分裂等細胞繁殖方式離體條件下以大分子狀態(tài)存在,并可行成結(jié)晶,并長期保持其侵染活力對一般抗生素不敏感。對干擾素敏感第9頁4病毒大小和構(gòu)造VirusSize:20nmto300nmLargevirus:Smallpox(天花病毒)is200nmSmallvirus:Poliovirus(脊髄灰質(zhì)炎病毒)is28nm病毒:細菌:真菌=1:10:100大小側(cè)定大小單位是納米(10-9),多數(shù)病毒直徑在100nm下列;第10頁圖6-1病毒和細菌相對大小支原體痘病毒皰疹病毒流感病毒1μ葡萄球菌細小核糖核酸病毒最大病毒與最小病毒天花病毒200×300nm脊髓灰質(zhì)炎病毒口蹄疫病毒10nm第11頁3、蝌蚪狀(噬菌體)4、彈型5、磚型圖6-2
病毒多種形態(tài)形態(tài)1、桿狀或絲狀(大多為植物病毒)2、多面體或球形(大多為動物、真菌病毒)病毒形狀第12頁某些病毒形態(tài)構(gòu)造簡單,形態(tài)多樣第13頁研究病毒大小基本辦法電子顯微鏡法(利用負染法):直接測量大小分級過濾法:能通過那一孔徑估算其大小超速離心法沉降法:分子量不一樣,沉降系數(shù)不一樣電離輻射:X射線晶體衍射電泳法:蛋白質(zhì)不一樣,電荷不一樣,電泳距離有差距第14頁病毒構(gòu)造包膜核衣殼殼體(衣殼):由大量殼粒蛋白質(zhì)組成核酸4病毒大小和構(gòu)造殼體殼粒第15頁basicstructure:包膜:成份為脂類和蛋白質(zhì)(具有宿主細胞膜或核膜成份)刺突第16頁Envelopedvirusesnucleocapsid第17頁5病毒殼體對稱型螺旋對稱構(gòu)造二十面體對稱構(gòu)造復(fù)合對稱:第18頁5病毒形態(tài)1螺旋對稱構(gòu)造煙草花葉病毒第19頁煙草花葉病毒桿狀殼體由2130個殼粒螺旋排列而成,大約有130個螺旋。第20頁第21頁2二十面體對稱構(gòu)造腺病毒5病毒形態(tài)衣殼粒總數(shù)N=10(n-1)2+2n為每條邊衣殼粒數(shù)第22頁第23頁5病毒形態(tài)頭部頸部尾部尾鞘尾管基板刺突尾絲3復(fù)合對稱:大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體是由橢圓形二十面體頭部和螺旋對稱尾部組合而成,是病毒中復(fù)合對稱代表第24頁AviruscanhaveeitherDNAorRNAbutneverboth!!第25頁Helicalsymmetry:Tobaccomosaicvirus(TMV).Icosahedron:Themostefficientarrangementfor subunitsinaclosedshell.Complexviruses:T4bacteriophage電子顯微鏡下形態(tài)第26頁6病毒化學組成核酸蛋白質(zhì)脂類糖類病毒主要成份為核酸(DNA或RNA)和蛋白質(zhì)。有病毒還具有脂質(zhì)、糖類等其他組分。第27頁1、病毒核酸DNA,RNA之分單雙鏈(singlestrsnd,ss/doublestrand,ds)之分環(huán)狀,線狀之分(閉合,開放)正負鏈之分(單鏈RNA)第28頁▼病毒核酸RNA有正鏈(+)和負鏈(—)辨別:正鏈:假如病毒ssRNA能夠作為mRNA直接進行翻譯。負鏈:假如病毒ssRNA核苷酸序列與mRNA互補核酸單鏈。雙意鏈:病毒RNA部分為正鏈部分為負鏈所謂正鏈RNA就是能夠直接作為模板翻譯蛋白質(zhì)RNA單鏈RNA第29頁構(gòu)造蛋白:一種形態(tài)成熟有感染性病毒顆粒所必需蛋白質(zhì)。包括殼體蛋白,包膜蛋白和存在于毒粒中酶非構(gòu)造蛋白:由病毒基因組編碼,不結(jié)合于毒粒中蛋白質(zhì)
2病毒蛋白質(zhì)第30頁2、病毒蛋白質(zhì)構(gòu)造功能:組成病毒外殼,保護病毒核酸免受核酸酶及其他理化因子破壞。如殼體蛋白吸附功能:決定病毒感染特異性,與易感細胞表面存在受體具特異親協(xié)力,促使病毒粒子吸附參與病毒大分子合成破壞寄主細胞膜或壁抗原性:決定病毒抗原性,并能刺激機體產(chǎn)生對應(yīng)抗體.如包膜糖蛋白酶功能:病毒蛋白還組成了病毒組成酶第31頁◆某些較復(fù)雜病毒(如包膜病毒)除具有核酸和蛋白質(zhì)兩種成份外,還具有脂類、多糖等其他成份?!舨《局兄愔饕灾|(zhì)雙分子層形式存在于病毒包膜中。起源于宿主細胞◆病毒所含糖類主要以糖蛋白形式存在于包膜表面決定著病毒抗原性。3.其他成份第32頁病毒生活周期分為兩個階段1細胞外階段,以成熟病毒粒子形式存在2細胞內(nèi)階段,即感染階段病毒粒子(virion)——成熟(構(gòu)造完整)、具有侵染力單個病毒,又稱病毒顆粒(virusparticle)。第33頁第二節(jié)病毒增殖定義:病毒在宿主活細胞內(nèi),在本身核酸指導(dǎo)下,利用宿主細胞所提供多種與增殖有關(guān)因子,進行自我復(fù)制。不一樣于其他生物第34頁一、病毒復(fù)制過程5個階段:吸附侵入與脫殼大分子合成裝配釋放1.Attachment(adsorption)2.Penetration(injection)3.Earlystepsinreplication4.Replication5.Synthesisofproteinsubunits6.Assemblyandpackaging7.Release大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體第35頁病毒增殖過程第36頁Fig.1:Adsorption
Thebacteriophagebindstoreceptorsonthebacterialcellwall.吸附:病毒通過其表面構(gòu)造(病毒吸附蛋白)與宿主細胞表面受體特異結(jié)合,造成病毒附著于細胞表面過程吸附機理:尾絲尖端與受體發(fā)生共價結(jié)合。第37頁影響原因:
噬菌體數(shù)量PH溫度陽離子第38頁Fig.2:Penetration
Thebacteriophageinjectsitsgenomeintothebacterium'scytoplasm
侵入:病毒或其一部分進入宿主細胞需要能量過程噬菌體核酸物質(zhì)進入受體細胞。T類噬菌體收縮尾鞘,尾髓插入細胞壁,此時,尾管端攜帶少許溶菌酶水解壁肽聚糖,將DNA像注射同樣打入細胞內(nèi)。蛋白質(zhì)外殼仍在壁外。線狀噬菌體fd則所有進入寄主細胞。第39頁第40頁吸附尾釘固著尾鞘收縮尾管穿入DNA注入尾部酶水解細胞壁肽聚糖,使細胞壁產(chǎn)生小孔;尾鞘收縮,核酸通過中空尾管壓入胞內(nèi),蛋白質(zhì)外殼留在胞外;第41頁侵入(penetration)收縮尾鞘(12環(huán))第42頁Thebacteriophagebindstoreceptorsonthebacterialcellwall.Thebacteriophageinjectsitsgenomeintothebacterium'scytoplasm
Fig.2:Penetration
Fig.1:Adsorption
第43頁雙鏈DNA復(fù)制:(±)DNA→(±)DNA單鏈DNA復(fù)制:+DNA→-DNA→±DNA→+DNA雙鏈RNA復(fù)制:
±RNA→+RNA→-RNA→±RNA+RNA復(fù)制:+RNA→-RNA→±RNA→+RNA-RNA復(fù)制:-RNA→+RNA(mRNA)→Pr(RNA復(fù)制酶)逆轉(zhuǎn)錄病毒單鏈RNA復(fù)制:+RNA→(-)DNA→(±)DNA→+RNA腫瘤病毒
1病毒核酸復(fù)制3大分子合成第44頁左圖:病毒核酸鏈接入寄主核酸鏈
右圖:病毒核酸復(fù)制病毒核酸復(fù)制第45頁2、核酸轉(zhuǎn)錄
含±DNA病毒:±DNA→mRNA
+DNA病毒:+DNA→±DNA→mRNA
含±RNA病毒:±RNA→mRNA
含+RNA病毒:+RNA→±RNA→mRNA
含-RNA病毒:-RNA→mRNA
含+RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒:
+RNA→-DNA→±DNA→mRNA第46頁3、蛋白質(zhì)生物合成(基因體現(xiàn))特點:(1)病毒沒有本身核糖體和產(chǎn)能機構(gòu),蛋白質(zhì)合成需要核糖體、氨基酸及tRNA等均由宿主細胞提供(2)病毒合成蛋白質(zhì)除衣殼外尚有功能蛋白質(zhì)。包括:抑制寄主細胞代謝酶,病毒釋放所需酶及合成酶等。(3)病毒合成蛋白質(zhì),按“中心法則”或以RNA為mRNA直接合成蛋白質(zhì)。(4)基因體現(xiàn)有先有后,次序為:早期體現(xiàn);次早期體現(xiàn);核酸復(fù)制;晚期體現(xiàn)(5)前一次體現(xiàn)產(chǎn)物是后一次體現(xiàn)mRNA聚合酶(6)晚期體現(xiàn)成果是合成了多種裝配蛋白第47頁dsDNA噬菌體轉(zhuǎn)錄、翻譯、復(fù)制增殖過程早期轉(zhuǎn)錄:先利用宿主RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄噬菌體mRNA,合成一系列新早期蛋白質(zhì)(主要為轉(zhuǎn)錄其本身mRNA所需酶,如RNA聚合酶)。中期轉(zhuǎn)錄:用早期轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA聚合酶來轉(zhuǎn)錄中期mRNA,合成中期蛋白質(zhì)——DNA酶、DNA聚合酶、晚期mRNA多聚酶在DNA聚合酶作用下進行噬菌體核酸復(fù)制晚期轉(zhuǎn)錄:轉(zhuǎn)錄晚期mRNA,合成晚期蛋白質(zhì)。在T類噬菌體中,合成后期蛋白質(zhì)是噬菌體頭和尾成份亞單位,尚有噬菌體溶菌酶。然后開始噬菌體核酸復(fù)制。第48頁成熟(裝配)新合成病毒核酸和蛋白質(zhì)按一定次序在宿主細胞內(nèi)組合成成熟病毒離子過程。裝配部位:(1)DNA病毒:DNA復(fù)制在細胞核內(nèi),蛋白質(zhì)合成在細胞質(zhì)中,裝配在核中(合成病毒蛋白質(zhì)運到細胞核內(nèi)進行裝配)(2)病毒:RNA復(fù)制,蛋白質(zhì)合成,裝配均在細胞質(zhì)中完成(3)特例,天花病毒(DNA),DNA復(fù)制、蛋白質(zhì)合成、裝配均在細胞質(zhì)中完成第49頁病毒組裝主要步驟有:DNA分子縮合——通過衣殼包裹DNA而形成頭部——尾絲及尾部其他部件獨立裝配完成——頭部與尾部相結(jié)合——最后裝上尾絲,至此,一種個成熟形狀、大小相同噬菌體裝配完成。第50頁Thebacteriophagecomponentsassemble.Abacteriophage-codedenzymebreaksdownthepeptidoglycaninthebacterialcellwallcausingosmoticlysis.Fig.5:釋放Fig.4裝配
第51頁病毒釋放病毒釋放后使液體培養(yǎng)基由渾濁變澄清,固體培養(yǎng)基上出現(xiàn)噬菌斑方式:裂解:多以裂解細胞方式釋放。一般情況下,一種噬菌體通過上述五個過程能合成100——300個噬菌體。烈性噬菌體這種生長繁殖方式也稱為一步生長,第52頁最后:大腸桿菌死亡并破裂,釋放出里面病毒,新一代病毒開始新生命路程第53頁第54頁植物病毒植物感染病毒后主要癥狀植物病毒增殖過程植物病毒病控制Cncnc-micro第55頁黃豆黃萎病毒花葉、黃化或紅化等癥狀植株發(fā)生矮化,叢枝或畸形等形成枯斑或壞死等癥狀植物感染病毒后主要癥狀植物黃萎病
第56頁借昆蟲刺吸式口器進入通過傷口進入再通過胞間連絲或輸導(dǎo)組織迅速向其他部位擴散引發(fā)普遍感染嫁接植物病毒侵入宿主細胞后才能發(fā)生脫殼“侵入”方式。煙草花葉病毒
第57頁植物病毒病控制轉(zhuǎn)基因植物抗病毒番茄
選用天抗性品種使用剎蟲劑消滅昆蟲介體化藥轉(zhuǎn)基因抗病毒植物開發(fā)第58頁
動物病毒包括脊椎動物病毒和無脊椎動物病毒即昆蟲病毒。一、脊椎動物病毒脊椎動物病毒可引發(fā)許多人類疾病如流行性感冒、肝炎、皰疹、流行性乙型腦炎、狂犬病、艾滋病、非典型肺炎(由SARS病毒引發(fā))等。
第59頁若是無包膜病毒、裝配成熟核殼體就是子代病毒體。若是有包膜病毒,核殼體還要在細胞內(nèi),或通過與細胞膜互相作用取得包膜才能成熟為子代病毒體,首先是病毒表面吸附蛋白與敏感宿主細胞表面特異受體結(jié)合,病毒核殼體或整個病毒粒子侵入細胞。病毒基因組在細胞核或在細胞質(zhì)中,進行大分子生物合成合成病毒構(gòu)造蛋白和非構(gòu)造蛋白,最后裝配成子代病毒。動物病毒增殖過程第60頁1)裸露病毒核酸直接穿入2)有包膜病毒以膜融合方式進入3)有包膜病毒以吞噬作用進入動物病毒侵入方式示意圖:第61頁脊椎動物病毒繁殖1.吸附:病毒通過刺突與細胞受體特異結(jié)合吸附到寄主細胞上2.侵入:病毒被吞噬到囊泡中,囊膜破裂,病毒核酸被釋放到細胞質(zhì)。3.生物合成:在病毒基因控制下,細胞合成新病毒基本成份,核酸、衣殼粒蛋白和刺突蛋白。4.成熟裝配:刺突蛋白整合到形成病毒囊膜細胞膜中,核酸和衣顆粒蛋白裝配成核衣殼。5.釋放:有囊膜病毒以出芽方式離開細胞膜,攜帶著含刺突囊膜。成熟病毒粒子具侵染性。有包膜病毒第62頁A從細胞核膜芽出時取得包膜B從細胞質(zhì)膜芽出時取得包膜
有包膜病毒釋放第63頁包膜病毒侵染周期裸露病毒侵染周期第64頁病毒感染對真核細胞影響機理病毒感染致細胞病變效應(yīng)病毒感染對宿主大分子合成影響病毒對細胞構(gòu)造影響Cncnc-micro病毒對細胞影響成果病毒基因體現(xiàn)產(chǎn)物引發(fā)第65頁病毒感染對宿主大分子合成影響宿主細胞轉(zhuǎn)錄抑制宿主細胞翻譯抑制宿主細胞DNA復(fù)制抑制血液淋巴中單泡病毒第66頁被病毒感染T淋巴細胞病毒對細胞構(gòu)造影響病毒對宿主細胞膜影響病毒對細胞骨架影響包涵體細胞凋亡第67頁電鏡下流感病毒細胞無任何顯著變化細胞病變(損傷、死亡)細胞增生(惡性腫瘤)病毒感染對真核細胞影響成果第68頁細胞遇病毒襲擊而瀕臨死亡(圖中藍點是病毒)病毒感染對個體影響成果隱性感染疾病綜合癥潛伏狀態(tài)攜帶者瘤形成死亡第69頁埃博拉病毒病毒與癌癥關(guān)系原癌基因(人類基因組中正常基因)癌基因癌癥物理化學生物原因第70頁逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌機理+RNA→(-)DNA→(±)DNA→+RNA腫瘤病毒整合到宿主基因組宿主癌基因活化宿主癌變Cncnc-micro逆轉(zhuǎn)錄病毒即RNA病毒,需在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下首先將RNA轉(zhuǎn)變?yōu)閏DNA,新合成cDNA插入宿主核DNA中,隨宿主DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯達成擴增目標一類病毒。第71頁病毒感染防治接種疫苗生物制劑中藥預(yù)防干擾素等流感病毒流感病毒第72頁昆蟲病毒核型多角體病毒(nuclearpolyhedrosisvirus,NPV)質(zhì)型多角體病毒(cytoplasmicpolyhedrosisvirus,CPY)顆粒體病毒(granulosisvirus,GV)第73頁烈性噬菌體和溫和噬菌體烈性噬菌體virulentphage:感染細胞后,能在寄主細胞內(nèi)增殖,產(chǎn)生大量子代噬菌體并引發(fā)細菌裂解噬菌體。溫和噬菌體temperatephage:噬菌體感染細胞后,將其核酸整合(插入)到宿主核DNA上,并且能夠隨宿主DNA復(fù)制而進行同步復(fù)制,在一般情況下,不引發(fā)寄主細胞裂解噬菌體。第74頁TemperateBacterialViruses:LysogenyandLambda第75頁前噬菌體prophage:基因整合到宿主上,處于整合狀態(tài)溫和噬菌體溶源性lysogeny:溫和噬菌體能將DNA整合到宿主菌基因組上,而與細菌共存現(xiàn)象溶源性細菌(lysogen或lysogenicbacteria)——在核染色體組上整合有前噬菌體并能正常生長繁殖而不被裂解微生物。第76頁溶源細菌最后途徑1噬菌體隨宿主復(fù)制而復(fù)制2前噬菌體脫離整合狀態(tài),轉(zhuǎn)入裂解性周期繁殖自發(fā)裂解第77頁溶源性細菌特性☆可穩(wěn)定遺傳,即溶源菌子細胞一般也是溶原性。整合到宿主細菌基因組前噬菌體伴隨宿主基因組復(fù)制而復(fù)制☆自發(fā)裂解和誘發(fā)裂解(具有產(chǎn)生噬菌體潛在能力)☆具有抗同原噬菌體感染“免疫性”☆溶源性細菌復(fù)愈☆取得新生理特性(溶源性轉(zhuǎn)變)☆不足轉(zhuǎn)導(dǎo)第78頁★烈性噬菌體與溫和噬菌體生活史比較:吸附侵入增殖成熟裂解整合同步復(fù)制自發(fā)或誘導(dǎo)數(shù)次循環(huán)裂解性循環(huán)溶原性循環(huán)⑤第79頁溶源性細菌檢出●敏感性批示菌——遇溶源菌裂解后所釋放溫和噬菌體會使之發(fā)生裂解性生活周期非溶源性菌株,這些菌株能夠從自然界或菌種庫中取得。辦法:將少許溶源菌與大量敏感性菌相混合,倒平板。過一段時間后溶源菌就長成菌落。由于在溶源菌分裂過程中有很少數(shù)個體會發(fā)生自發(fā)裂解,其釋放噬菌體可不停侵染溶源菌菌落周圍批示菌菌苔,因此會產(chǎn)生一種個中央有溶源菌小菌落、四周有透明圈特殊噬菌斑。.第80頁噬菌斑:概念:噬菌體侵染宿主細胞造成宿主細胞溶解死亡而使瓊脂培養(yǎng)基表面,出現(xiàn)肉眼可見一種個透亮小圓斑。(每個噬菌斑一般是由一種噬菌體粒子形成。)應(yīng)用:噬菌斑可用于檢出、分離、純化噬菌體和進行噬菌體計數(shù)。噬菌斑噬菌斑(plaque)第81頁效價指噬菌體懸液濃度。即噬菌體數(shù)/ml樣品。一般是在含敏感菌平板上形成噬菌斑進行噬菌體計數(shù)。斑點試驗法液體稀釋管法雙層平板法Cncnc-micro噬菌體效價測定第82頁37C培養(yǎng)涂布菌液液····點樣··噬菌斑斑點試驗法第83頁液體稀釋管法試樣(未知效價噬菌體液)培養(yǎng)液和宿主細胞計數(shù)管中完整宿主細胞數(shù)(定期取樣對活細胞計數(shù))噬菌體數(shù)=原細胞數(shù)—活細胞數(shù)第84頁雙層平板法瓊脂平板菌液+噬菌體試樣+瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)10天計數(shù)噬菌斑噬菌斑數(shù)=試樣中噬菌體數(shù)第85頁第86頁噬菌體增殖規(guī)律描述辦法離心術(shù)抗病毒血清培養(yǎng)定期取樣測噬菌斑數(shù)定性描述烈性噬菌體定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律試驗曲線以培養(yǎng)時間為橫坐標,以噬菌斑數(shù)為縱坐標,繪出曲線為一步生長曲線。第87頁
一步生長曲線試驗設(shè)計根據(jù):1個菌體被1個噬菌體感染,避免二次吸附;細菌群體被噬菌體同步感染。試驗過程:
敏感菌10mlPhage1ml混勻,5min,使之吸附
離心或用抗phage血清處理,清除過量phage
高倍稀釋,吸附phage菌懸液(避免數(shù)次吸附)
37℃培養(yǎng),定期取樣
第88頁
取樣人為裂解處理(每10min)樣品中加入氯仿裂解細胞
24-48h
裂解液加入敏感菌液中
合適稀釋混合液
涂布于瓊脂培養(yǎng)基上計數(shù)噬菌斑第89頁第90頁潛伏期(latentphase)—
:從噬菌體吸附細菌到細菌細胞釋放新噬菌體之前這段時期.曲線平行于橫軸,噬菌體數(shù)無變化.樣品中無游離噬菌體。裂解期(risephasse)—
:曲線直線上升,子代噬菌體不停釋放到培養(yǎng)基中,直達到成一種極限.穩(wěn)定期(plateauphase)—
:感染細胞后復(fù)制子代噬菌體所有釋放,噬菌斑數(shù)穩(wěn)定,一次感染結(jié)束。第91頁裂解量:每一受感染細胞所釋放新噬菌體平均數(shù)。
穩(wěn)定期噬菌斑數(shù)裂解量=潛伏期噬菌斑數(shù)不一樣噬菌體或同種噬菌體感染敏感菌后所釋放噬菌體數(shù)不一樣,與噬菌體種類、宿主細胞菌齡以及環(huán)境原因有關(guān)。第92頁增殖性感染(productiveinfection):感染發(fā)生在病毒能在其內(nèi)完成復(fù)制循環(huán)允許細胞內(nèi),并以有感染性病毒子代產(chǎn)生為特性;非增殖性感染感染由于病毒、或是細胞原因,致使病毒復(fù)制在病毒進入敏感細胞后某一階段受阻,成果造成病毒感染不完全循環(huán)。在此過程中,由于病毒與細胞互相作用,雖然亦也許造成細胞發(fā)生某些變化,甚至產(chǎn)生細胞病變,但在受染細胞內(nèi),不產(chǎn)生有感染性病毒子代。第93頁流產(chǎn)感染:僅能體現(xiàn)部分基因原因:宿主為非允許性細胞,缺乏病毒復(fù)制酶病毒為缺損型病毒,缺乏必需復(fù)制基因限制性感染:非允許細胞-------允許細胞產(chǎn)生子代病毒數(shù)量少潛伏感染:病毒基因組長期在受染細胞內(nèi)存在,不釋放病毒粒子,也不破壞受染細胞方式三種方式第94頁第三節(jié)病毒學研究基本辦法1病毒培養(yǎng)2病毒判定第95頁1、病毒培養(yǎng)
噬菌體(微生物病毒):細菌培養(yǎng)
動物病毒:雞胚或試驗動物對應(yīng)組織或器官。如:呼吸道病毒接種于鼻腔、雞胚尿囊膜或羊膜腔等
植物病毒:敏感植物葉片或組織培養(yǎng)物中第96頁2、病毒判定噬(溶)菌斑蝕斑和感染病灶壞死斑(枯斑)血凝現(xiàn)象及干擾現(xiàn)象細胞病變效應(yīng)第97頁噬菌斑(plaque)下層培養(yǎng)基雙層培養(yǎng)基敏感菌+上層培養(yǎng)基噬菌體稀釋液培養(yǎng)噬菌斑敏感菌菌苔第98頁噬菌體細菌培養(yǎng)物培養(yǎng)液營養(yǎng)瓊脂平板細菌培養(yǎng)液變清亮細菌平板成為殘跡平板第99頁蝕斑和感染病灶.Cncnc-micro在動物細胞培養(yǎng)物上與噬菌斑類似空斑,稱為蝕斑或病斑。腫瘤病毒不引發(fā)細胞裂解,而是細胞生長速率增加,受感染細胞堆積起來形成類似菌落感染病灶第100頁植物病毒敏感植物葉片產(chǎn)生壞死斑,或稱枯斑花葉、黃化或紅化等癥狀植株發(fā)生矮化,叢枝或畸形等形成枯斑或壞死等癥狀第101頁血凝現(xiàn)象及干擾現(xiàn)象血凝現(xiàn)象:是指多數(shù)病毒能吸附于一定種類哺乳或禽類紅細胞表面而產(chǎn)生凝集現(xiàn)象。如:流感、天花等。干擾現(xiàn)象:一種病毒侵入寄主細胞后會抑制另一種病毒增殖現(xiàn)象第102頁細胞病變效應(yīng)細胞融合現(xiàn)象:包涵體細胞死亡引發(fā)感染細胞破壞死亡第103頁包括體(inclusionbody)概念:感染病毒宿主細胞內(nèi),出目前光學顯微鏡下可見大小、形態(tài)、數(shù)量不等小體,稱為包括體。是病毒聚集體;是病毒合成部位是病毒蛋白和與病毒感染有關(guān)蛋白質(zhì)第104頁包括體在細胞中形成部位:位于細胞核內(nèi)—如包疹病毒位于細胞質(zhì)內(nèi)—如狂犬病毒等胞核內(nèi)胞質(zhì)都有—麻疹病毒第105頁包括體意義:在宿主細胞內(nèi)形成包涵體是病毒特性,不一樣病毒其形成包涵體具有不一樣形態(tài)、構(gòu)造、和特性,可用于分類判定。第106頁有包括體有特殊名稱A天花病毒在家兔角膜細胞質(zhì)中產(chǎn)生顧氏小體B狂犬病毒在犬腦神經(jīng)細胞質(zhì)中產(chǎn)生內(nèi)基質(zhì)小體C家兔角膜細胞接種佨疹病毒后,上皮細胞內(nèi)產(chǎn)生包括體第107頁病毒定量幾個概念病毒感染單位(IU)病毒效價或毒力半致死劑量半數(shù)感染劑量
第108頁病毒感染單位(IU,infectiousunits)能夠引發(fā)宿主或宿主細胞發(fā)生一定特異性反應(yīng)病毒最小劑量第109頁類病毒衛(wèi)星病毒衛(wèi)星RNA朊病毒亞病毒subVirus亞病毒因子定義:凡在核酸和蛋白質(zhì)兩種成份中,只含其中之一分子病原體,稱為亞病毒第110頁類病毒定義:一類只含RNA一種成份、專性寄生在活細胞內(nèi)分子病原體1971年,美國科學家待耐等人,在研究馬鈴薯紡錘形塊莖病時,發(fā)覺了類病毒。類病毒由單股閉合環(huán)狀核糖核酸分子組成,沒有病毒一般都有蛋白衣殼,大小只有病毒1/20左右。類病毒也沒有任何蛋白質(zhì),復(fù)制也與病毒不完全同樣,主要依賴宿主細胞核糖核酸多聚酶,致病伎倆是直接干擾宿主細胞核酸代謝。
第111頁馬鈴薯紡錘形塊莖病第112頁類病毒主要感染植物得病,目前已經(jīng)發(fā)覺有十幾個植物病是由它們引發(fā),尤其引發(fā)馬鈴薯、柑橘、椰子、啤酒花等許多種主要經(jīng)濟植物嚴重病害。核酸為裸露環(huán)狀ssRNA一般僅存在于植物體中RNA能自我復(fù)制,不過不能編碼蛋白質(zhì)第113頁衛(wèi)星病毒定義:指一類包裹在真病毒粒中基因組有缺陷類病毒,又叫類類病毒,擬病毒極其微小一般由300-400個核苷酸組成,RNA或DNA被衛(wèi)星病毒”寄生”真病毒又稱為“輔助病毒”(即,包裹它真病毒粒叫輔助病毒)衛(wèi)星病毒復(fù)制必須依靠輔助病毒幫助第114頁衛(wèi)星RNA定義:一類寄生于輔助病毒殼體內(nèi),必須依賴于輔助病毒才能復(fù)制RNA分子片段相稱于擬衛(wèi)星病毒中只含RNA類病毒第115頁朊病毒定義:一類具有侵染性并能在宿主細胞內(nèi)復(fù)制小分子無免疫性疏水蛋白質(zhì)無核酸成份呈淀粉樣顆粒狀由宿主細胞內(nèi)基因編碼抗逆性強第116頁發(fā)覺:羊搔癢病是綿羊和山羊一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)退化性紊亂疾病,具有脫毛、皮膚搔癢、失去平衡和后肢麻痹等癥狀。其病原是通過近兩個世紀研究仍未處理一種謎。自從發(fā)覺類病毒后,有人就聯(lián)想起動物中亦有對應(yīng)類病毒存在也許。1982年,美國Prusiner終于發(fā)覺羊搔癢病病原是一種蛋白質(zhì),稱為朊病毒。朊病毒發(fā)覺第117頁朊病毒(prion,virino)瘋牛病(海綿狀腦病)一種感染性蛋白粒子致病因子稱朊病毒PrPc已被克隆,空間構(gòu)造由a__螺旋組成朊病毒可由a_螺旋(PrPc)變成b__折疊(PrPsc)PrPsc在神經(jīng)細胞內(nèi)沉積細胞破裂組織出現(xiàn)無數(shù)空洞------狀如篩子稱為海綿狀腦病PrPsc為致病型蛋白粒子第118頁它們一級構(gòu)造是相同,也就是說,它們被同一基因所編碼。但它們立體構(gòu)象不一樣,比具有高得多-折疊構(gòu)造PrPCPrPSc第119頁PrPc和PrPSc立體構(gòu)造比較
右:PrPc有4個α-螺旋(40%)無β-折疊(3%)左:PrPSc:有2個α-螺旋(21%)有4個β-折疊(54%)→第120頁
PrPcPrPsc→第121頁
綜合某些成果,提出一種理論構(gòu)想:
搔癢病發(fā)生是由于PrPsc
入侵,把腦細胞中本來就有PrPc
“帶壞”:使PrPc重新折疊,形成新高級構(gòu)造,變成了
PrPsc
。這個過程不停反復(fù)并造成PrPSC擴散,就像籃子中有一種爛蘋果,其他蘋果也會變爛。
增多PrPsc
形成淀粉樣沉積,造成腦細胞破壞,出現(xiàn)空斑。
第122頁(b)接著,初始和新形成搔癢病PrP又去襲擊另外兩個正常PrP分子細胞質(zhì)核搔癢病PrP正常PrP原有PrP分子轉(zhuǎn)化了PrP分子(a)搔癢病PrP一種分子(紅色)和正常PrP分子(褐色)相接觸并以某種方式使后者變成搔癢病PrP(c)后者又去襲擊其他正常分子,連續(xù)進行下去直至搔癢病PrP積累到危害量。→第123頁所謂PrPsc
把
PrPc
“帶壞”事實上就是:
蛋白質(zhì)大分子與蛋白質(zhì)大分子之間互相作用。
第124頁1合成朊病毒所需信息,有也許是存在于寄主細胞之中,而朊病毒作用,僅在于激活在寄主細胞中為朊病毒編碼基因,使得朊病毒得以復(fù)制繁殖。2另一種學說以為朊病毒蛋白質(zhì)能為自己編碼遺傳信息。
這種假說與傳統(tǒng)分子生物學中“中心法則”是相違反,由于朊病毒沒有核酸。于是人們假設(shè)朊病毒復(fù)制也許辦法,一以為是通過逆轉(zhuǎn)譯過程產(chǎn)生為朊病毒編碼RNA或DNA(如后者情況還需要逆轉(zhuǎn)錄)必須存在逆轉(zhuǎn)譯酶,甚至還要有逆轉(zhuǎn)錄酶。
二為蛋白質(zhì)指導(dǎo)下蛋白質(zhì)合成,即蛋白質(zhì)本身可作為遺傳信息朊病毒復(fù)制?第125頁意義:在生物學界引發(fā)震驚,由于它與目前公認“中心法則”即生物遺傳信息流方向是“DNARNA→蛋白質(zhì)”傳統(tǒng)觀念發(fā)生抵觸,因而有也許為分子生物學發(fā)展帶來革命性影響,同步尚有也許為弄清一系列疑難傳染性疾病病原,帶來新希望。第126頁蛋白質(zhì)構(gòu)象變化與疾病由于蛋白質(zhì)構(gòu)象變化而引發(fā)疾病稱為蛋白質(zhì)構(gòu)象病。如:當?shù)鞍踪|(zhì)由于折疊錯誤而互相聚集,常形成抗蛋白水解酶淀粉樣纖維沉淀??稍斐扇祟惣y狀體脊髓變形病、老年癡呆、亨丁頓舞蹈?。℉untingtondisease)、瘋牛病……第127頁亨廷頓舞蹈癥是一種遺傳神經(jīng)退化疾病,主要病因是患者第四號染色體上huntington基因發(fā)生變異,產(chǎn)生了變異蛋白質(zhì),該蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)逐漸聚集,形成大分子團??茖W家將這些不溶水分子團稱為“包涵體”。一般患者在中年發(fā)病,逐漸喪失說話、行動、思考和吞咽能力,病情大約會連續(xù)發(fā)展23年到23年直到最后死亡,并最后造成患者死亡。這種病遺傳幾率為50%第128頁
一條肽鏈對應(yīng)一種特定空間構(gòu)造。這條法則破壞是災(zāi)難性。瘋牛病prion就是一種例子。正常prion異常prion蛋白質(zhì)構(gòu)象變化與疾病構(gòu)造決定功能第129頁病毒與實踐病毒與人類健康愛滋?。ˋIDS)流行性感冒病毒甲型肝炎病毒(HAV)非典型肺炎(SARS)埃博拉(Ebola)乙型肝炎病毒(HBV)、脊髓灰質(zhì)炎病毒等病毒與農(nóng)業(yè)種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)危害第130頁病毒與實踐—噬菌體與實踐發(fā)酵周期顯著延長碳源消耗遲緩發(fā)酵液清淡發(fā)酵產(chǎn)物形成遲緩或主線不形成噬菌體檢測會發(fā)覺大量噬菌斑電鏡可看到噬菌體后果:①減產(chǎn)②倒罐第131頁發(fā)酵生產(chǎn)預(yù)防措施決不使用可疑菌種嚴格環(huán)境衛(wèi)生活菌液嚴禁排放通氣加料嚴控嚴格執(zhí)行會客制度設(shè)備滅菌使用抗噬菌體菌珠補救辦法:①盡快提取產(chǎn)品②加藥抑制
③及時更換菌種Cncnc-micro第132頁病毒在基因工程中應(yīng)用Cncnc-micro噬菌體作為原核生物基因工程載體動物DNA病毒作為動物基因工程載體植物DNA病毒作為植物基因工程載體昆蟲DNA病毒作為真核生物基因工程載體第133頁新興病毒新興病毒界定新興病毒起源及出現(xiàn)原因新興病毒預(yù)防與控制策略第134頁新興病毒界定主要有兩方面含義:一是指近年來出現(xiàn)具有某些主要新特性病毒,它們在重大疾病流行過程中初次被發(fā)覺,如SARS病毒;二是指某些過去發(fā)覺溫和病毒卻以新傳輸方式和新高致病性在不一樣地域大范圍流行,或某些早已被鑒別但其致病性等特性卻被重新結(jié)識病毒,如皰疹病毒-6,甲型H1N1病毒。
第135頁冠狀病毒粒子呈不規(guī)則形狀,直徑約60-220nm。病毒粒子外包著脂肪膜,膜表面有三種糖蛋白:刺突糖蛋白(S,SpikeProtein,是受體結(jié)合位點、溶細胞作用和主要抗原位點);小包膜糖蛋白(E,EnvelopeProtein,較小,與包膜結(jié)合蛋白);膜糖蛋白(M,MembraneProtein,負責營養(yǎng)物質(zhì)跨膜運輸、新生病毒出芽釋放與病毒外包膜形成)。冠狀病毒核酸為單鏈(+)RNA,長27-31kd,是RNA病毒中最長RNA核酸鏈第136頁
冠狀病毒通過呼吸道分泌物排出體外,經(jīng)口液、噴嚏、接觸傳染,并通過空氣飛沫傳輸,感染高峰在秋冬和早春。病毒對熱敏感,紫外線、來蘇水、0.1%過氧乙酸等都可在短時間內(nèi)將病毒殺死。第137頁皰疹病毒-6人皰疹病毒-6(humanherpesvirus-6,HHV-6)于1986年由美國國家癌癥研究所Salahnddin和Csvlo初次從淋巴細胞增生性疾病和AIDS患者外周血淋巴細胞中分離取得,該病毒主要感染人T細胞,并且在形態(tài)與生物性方面與皰疹病毒相同,故被命名為人皰疹病毒-6型(HHV-6)。HHV-6是一種包膜病毒,并有20面體核衣殼,包裹著線狀ds-DNA,HHV-6是嬰兒急疹(玫瑰疹)病原,并證明與淋巴增殖性疾病、本身免疫病和免疫缺陷病人感染等有關(guān),HHV-6感染遍布世界各地,猶如其他皰疹病毒,人在幼年早期即已取得原發(fā)感染,成人則普遍感染。
第138頁甲型H1N1流感病毒形態(tài)它們因感染動物不一樣而有不一樣變種。H1N1流感病毒是新型變異病毒,是人類流感病毒、北美洲禽流感病毒,以及北美洲、歐洲和亞洲豬流感病毒混合體。這種新菌株類型尤其讓科學家擔憂,由于它表面蛋白無法被人體免疫系統(tǒng)識別,同步其包括鳥類基因使這種病毒傳輸愈加容易。H和N都是指病毒糖蛋白(蛋白質(zhì)),一種糖蛋白叫血凝素(HA),另一種叫神經(jīng)氨酸酶(NA)第139頁禽流感病毒抗原性變異頻率很高,且主要以兩種方式進行:抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)變。抗原漂移可引發(fā)HA和/或NA抗原變化,而抗原轉(zhuǎn)變可引發(fā)HA和/或NA主要抗原變化。
(1)抗原漂移:抗原性漂移是由編碼HA和/或NA蛋白基因發(fā)生點突變引發(fā)它可引發(fā)致病性更強病毒出現(xiàn)。
(2)抗原轉(zhuǎn)變:抗原性轉(zhuǎn)變是當細胞感染兩種不一樣禽流感病毒時,病毒基因組片段特性允許發(fā)生片段重組,從而引發(fā)突變。甲型H1N1流感病毒感染途徑第140頁
1鴨或其他水禽將1個禽甲型流感病毒毒株傳遞給中間宿主,如雞或豬(A1);人將1個人甲型流感病毒毒株傳遞給同一中間宿主(A2);2種病毒感染同一細胞時,禽源與人源毒株基因可發(fā)生重新組合,產(chǎn)生一種新毒株(A3);新病毒毒株可從中間宿主傳輸?shù)饺耍ˋ4)。
2禽甲型流感病毒毒株可不經(jīng)基因變異,直接實現(xiàn)從水禽到人物種跨越(B1);新毒株可深入演變,實現(xiàn)人-人傳輸,繼而也許出現(xiàn)流感大流行(B2)。
3禽甲型流感病毒毒株可不經(jīng)基因變異,直接實現(xiàn)從水禽到中間宿主再到人物種跨越(C)。H1N1毒株通過“抗原漂移”實現(xiàn)跨物種傳輸3種方式:第141頁人類感染甲型H1N1流感病毒癥狀甲型H1N1流感潛伏期一般1至7天,早期癥狀與一般流感相同,包括發(fā)熱、咳嗽、喉痛、身體疼痛、頭痛、發(fā)冷和疲勞等,有些還會出現(xiàn)腹瀉或嘔吐、肌肉痛或疲倦、眼睛發(fā)紅等。部分患者病情來勢兇猛、突然高熱、體溫超出39℃,甚至繼發(fā)嚴重肺炎、急性呼吸窘迫綜合征、肺出血、休克、呼吸衰竭及多器官損傷,造成死亡。
第142頁1981年1月首先在美國發(fā)覺引發(fā)艾滋病即取得性免疫缺陷綜合癥(acquiredimmunedeficiencysyndrome,AIDS)病毒即人類免疫缺陷病毒(humanimmunodificencyvirus,HIV)HIVHIV在病毒分類學上屬逆轉(zhuǎn)錄病毒科(Retroviridae)慢病毒屬(lentivirus),第143頁形態(tài)構(gòu)造第144頁艾滋病病毒(HIV)顆粒呈球形,直徑90nm~130nm。病毒關(guān)鍵呈中空錐形,由兩條相同單鏈RNA鏈、逆轉(zhuǎn)錄酶和蛋白質(zhì)組成。關(guān)鍵之外為病毒衣殼,呈20面體立體對稱,具有核衣殼蛋白質(zhì)。最外層為包膜,包膜上糖蛋白有刺突狀構(gòu)造,是HIV與宿主細胞受體結(jié)合位點第145頁第146頁對熱、干燥敏感,不耐酸。60℃以上就可被滅活。因此,注射器具、醫(yī)療用具通過高溫消毒、煮沸或蒸汽
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