微生物病毒.ppt
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1、第四章病毒,什么叫病毒? 病毒是形体微小、结构简单、仅含有1种核酸DNA或RNA、具有超级寄生性,且必须在电子显微镜下才能观察到的一类非细胞形态的微生物。,病毒的种类:,真病毒:至少含有核酸和蛋白质两种组分,类病毒:只含具有独立侵染性的RNA组分 拟病毒:只含不具独立侵染性的RNA组分 朊病毒:只含单一蛋白质部分,亚病毒,非细胞生物,第一节 概述,一、人类对病毒的发现和认识过程,1892:俄国 伊万诺夫斯基 (Ivannowsky) 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
2、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(Stanley) 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,并因此而获诺贝尔奖。 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。,二、定义和特点,1、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; 2、没有细胞构造,故也称分子生物; 3、其主要成分仅是核酸和蛋白质两种; 4、每一种病毒只含有一种核酸,不是DNA就是RNA; 5、既无产
3、能酶系也无蛋白质合成系统; 6、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; 7、在宿主的活细胞内营专性寄生; 8、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; 9、对一般抗生素不敏感,但对干扰素敏感。,研究病毒的重要意义: 一是控制和消灭有害病毒,病毒威胁着人类健康和家养动物养殖业,病毒性疾病对国民经济造成严重的影响,发酵工业中的噬菌体污染会严重影响发酵生产; 二是病毒的研究和利用价值,主要表现为改良品种,培育活病毒疫苗株,保护生态环境,利用病毒作为昆虫杀虫剂,基因工程研究的重要载体。,三、宿主范围(分布)及重要性,几
4、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: 动物病毒 植物病毒 细菌病毒(或称噬菌体),第二节 病毒的大小、形态、构造和组分,一、大小,测定大小的单位是纳米(109),多数病毒的直径在100nm以下; 绝大多数病毒是能通过细菌滤器; 须用电镜才能观察到其具体形态和大小。,二、形态,Fig. 1A: Sizes and Shapes of Viruses (Animal RNA Viruses),Fig. 1B: Sizes and Shapes of Viruses (Animal DNA Viruses),Transmission Electron Micrograph of
5、Herpes simplex Viruses,Tobacco mosaic virus (TMV),三、构造,基本结构 病毒的对称性 螺旋对称的病毒粒子 二十面体对称病毒粒子 复合对称的病毒粒子,(1)病毒粒子的基本结构,capsid,core,envelope,spike,nucleocapsid,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(virus particle)。,Capsomere or capsomer,衣壳,衣壳粒,无囊膜病毒模式结构,刺突,病毒的结构类型,螺旋对称结构,二十面体对称结构,复合对称结构,无囊膜,杆状:烟草花叶病毒等 丝状:大肠
6、杆菌M13噬菌体等,卷曲状:流感病毒等 弹状:狂犬病毒等,有囊膜,无囊膜,有囊膜:疱疹病毒,小型:脊髓灰质炎病毒 大型:腺病毒,有囊膜:痘病毒(砖块状),无囊膜:大肠杆菌T偶数噬菌体(蝌蚪状),病毒 结构类型,Fig. 2C: Viral Structure (Enveloped Helical Virus),Fig. 2D: Viral Structure (Enveloped Polyhedral Virus),Transmission Electron Micrograph of HIV-1 Stained to Show Surface Glycoproteins,Transmissi
7、on Electron Micrograph of HIV-1,The nucleocapsid (arrows) can be seen within the envelope.,(2)病毒的对称性,三类典型形态的病毒: 廿面体对称的结构(球状) 螺旋对称的结构(杆状) 复合对称的结构(蝌蚪状) 大肠杆菌的T偶数噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成,是病毒中复合对称的代表。,螺旋对称的病毒粒子,以烟草花叶病毒(tobaco mosaic virus, TMV)为例。衣壳是由2130个蛋白质亚基构成的螺旋对称结构,衣壳长300nm。直径1518nm,外观呈狭窄的刚直杆状。螺旋
8、衣壳中央有直径4nm的轴孔,亚基呈右手螺旋排列,螺旋的螺距为2.3nm,每螺转上的亚基数目为十六又三分之个。病毒的单链RNA半径约4nnl处与蛋白质亚基结合大约每三个核苷酸结合着一个蛋白质亚基、RNA长约6395或6398个核苷酸,长度相当于2130个亚甚或130螺转。,二十面体对称病毒粒子,Adenovirus,以腺病毒(adenovirus)为例。腺病毒的衣壳含有252个壳粒,其中12个顶角的衣壳粒与相邻的衣壳粒组成五邻体,240个面上或棱上的衣壳粒相互之间组成六邻体。每个五邻体中央的衣壳粒上伸出一根末端带有顶球的刺突。每个五邻体壳粒由一个五聚体(多肽)和一个三聚体纤维蛋白()组成;但六邻
9、体壳粒不是六聚体,而是三聚体,它由3个110K多肽构成。,复合对称的病毒粒子,T4 Bacteriophage,有囊膜的病毒粒子,Fig. 4: Virus Obtaining Its Envelope from Host Cell Membrane by Budding,Transmission Electron Micrograph of HIV-1 Budding from a Host Cell,四、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。,一种病毒只含有一种核酸(DNA或RNA)。 植物病毒绝大多数含RNA;少数含DNA ; 动物
10、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 dsRNA ssRNA,1.病毒的核酸,病毒DNA分子有线装和环状之分。 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
11、毒,2.病毒的蛋白质,有的病毒只有一种蛋白质,多数含有为数不多的几种蛋白质。 病毒蛋白质的氨基酸组成与其他生物一样,但不同病毒蛋白质的氨基酸组成和含量各不相同。 病毒蛋白质主要在构成病毒结构、病毒的侵染与增殖过程中发挥作用: 1、结构功能 2、吸附 3、破坏宿主细胞壁与细胞膜 4、增殖,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。,五、群体形态,包含体 噬菌斑 病斑和空斑 枯斑,(1)包涵体(inclusio
12、n body),概念:宿主细胞经病毒感染后形成的光学显微镜下可见的大小、形态、数量不等的蛋白质结晶体,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、结构和特性,可用于分类鉴定。,包涵体在细胞中的形成部位:位于细胞核内如疱疹病毒 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,核型多角体病毒:包涵体在核内 质型多角体病毒:包涵体在细胞质内,(2)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。,Lo
13、calized areas of cellular destruction and lysis caused by virus infection are called plaques,应用:1、噬菌体定量计数 2、噬菌体的鉴定,(3)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。,(4)枯斑,枯斑:植物病毒在植物叶片上形成的群体称为枯斑。,第三节 各类病毒及其繁殖方式,一、原核生物的病毒噬菌体,噬菌体:是病毒中的一种,一般把侵染细菌、放线菌的病毒叫噬菌体。(把侵染真菌的病毒叫噬真菌体) 噬菌体在自然界广泛存在,在1995年发表的I
14、CTV的病毒分类与命名第六次报告中共报道了4000余种,分别划归为49个病毒科. 据Bradley(1967)归纳,噬菌体共有六类形态。,1.形态与分类,噬菌体共有六类形态:,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。,由于绝大多数噬菌体为蝌蚪形,现以E.coli T4为例,介绍蝌蚪形噬菌体的结构:,大肠杆菌T4噬菌体构造,偶数噬菌体的形态构造,2.BACTERIOPHAGE LIFE CYCLES,Two primary types of bacteriophage
15、s :,温和噬菌体(temperate phrage)噬菌体感染细胞后,将其核酸整合(插入)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。,烈性噬菌体(virulent phage)感染细胞后,能在寄主细胞内增殖,产生大量子代噬菌体并引起细菌裂解的噬菌体。引起的反应称裂解反应。,病毒的繁殖过程: 一般可分为吸附、侵入、生物合成、成熟装配与裂 解释放五步。烈性噬菌体所经历的繁殖过程,称作裂解 性周期。,1、吸附 2、侵入,3、增殖,包括核酸的复制和蛋白质 的生物合成,4、成熟装配,5、裂解释放,病毒一步生长曲线,(二)一步生长曲线,(1)
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