第03章__病毒与亚病毒因子

病毒与亚病毒因子第三章本章内容：•病毒的一般概念•病毒的形态构造•病毒(噬菌体)的繁殖•亚病毒非细胞型生物---病毒第一节病毒病毒(Virus)形体微小,但形态各异,具有与一般生物不同的特殊生理结构。本节提要:病毒(virus)的概念病毒的化学组成病毒形态结构理化因子对病毒的影响病毒的分类(一)病毒的特点:1、个体极小，可以通过滤菌器，形态多样。普通光镜下不可见，形态大小以nm计。有球状、杆状、复合型。病毒的一般概念一、病毒的概念病毒的特点：2、无细胞结构，由蛋白质、核酸构成，无细胞器。病毒的一般概念核酸(Nucleicacid)蛋白质衣壳(Proteincoat)病毒的特点：3、一个病毒体内仅含一种核酸（orDNA,orRNA)，核酸可以以单链或双链形式存在；4、生活方式为专性活细胞内寄生，病毒酶系不全，离开活体后无生命特征；病毒的一般概念病毒的特点:5、病毒以复制(replication)的方式增殖,包括核酸复制、核酸蛋白质装配，是在分子水平上进行的；6、在离体条件下，能以无生命大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力；病毒的一般概念病毒的特点:7、对抗生素不敏感，对干扰素敏感；8、有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。病毒的一般概念（二）概念：病毒的一般概念病毒(virus)：病毒是由蛋白质和核酸构成的一类具有化学大分子属性和生物体的基本特征，又具有细胞外感染性颗粒和细胞内繁殖性基因形式的十分独特的生物类群。病毒的一般概念病毒粒子(viron):指宿主细胞外，形态成熟或结构完整有感染性的病毒个体。又称病毒颗粒(virusparticle)或病毒体。二、病毒的大小和组成病毒的大小和组成（一）病毒的大小：1、测定病毒大小的方法:•电镜法、•分级过滤法、•超速离心法、•电泳法、•X射线衍射或电离辐射法2.病毒的大小:病毒的形体微小，只能以nm计量，一般为10~300nm。最大的病毒与最小的病毒天花病毒200×300nm脊髓灰质炎病毒口蹄疫病毒10nm病毒的大小和组成(二)、病毒的化学组成——核酸和蛋白质核酸(Nucleicacid)蛋白质衣壳(Proteincoat)病毒的大小和组成①碱基组成:同其它生物，同一属中鸟嘌呤（G）+胞嘧啶（C）含量接近，成为分类鉴定的指标。某些DNA病毒中含稀有碱基噬菌体sp8中5-羟甲基胞嘧啶（5-HMC,5-hydroxymethylcytosine）取代胞嘧啶。B.sppbs1中U取代T。（1）核酸（nucleicacid)：病毒的大小和组成②含量及分子量：不同病毒间差别很大。③形状：有线状、闭合或半闭合环状等形态。④核酸类型：DNA或RNA。分类以mRNA序列作标准，将RNA和DNA分子区分为正链、负链。正链：序列同mRNA，定义为“+”极性。负链：序列与mRNA互补，定义为“-”极性。病毒的大小和组成•双链（doublestrand,ds）核酸：包括dsDNA,dsRNA,其碱基组成符合Chargaff定则；dsDNA中，可转录的为mRNA的为负链，另一条为正链。类型：病毒的大小和组成单链RNA：（singlestrandRNA,ssRNA）正链RNA（+RNA）：具有翻译模板活性的链为正链，即表示其可作为mRNA模板。负链RNA（-RNA）：其碱基序列与mRNA互补。双意RNA：部分为正极性，部分为负极性。病毒的大小和组成单链DNA（singlestrandDNA,ssDNA）：正链DNA（+DNA）：碱基序列同mRNA的为正链；负链DNA（-DNA）：碱基序列同mRNA互补，可直接作为转录模板的DNA链为负链。一般单链DNA只发现了“+”链的，无“-”链的！病毒的大小和组成•储存病毒的遗传信息•控制病毒的遗传变异•控制病毒的增殖•控制病毒对宿主的感染性⑤核酸功能：病毒的大小和组成（2）蛋白质•结构蛋白•非结构蛋白病毒的大小和组成①结构蛋白（structuralprotein）：•概念：为形态完整、成熟的病毒粒子所必需的蛋白质，包括衣壳蛋白、包膜蛋白及组成酶系•功能:A.构成病毒粒子的外壳,保护核酸;B.决定病毒感染的特异性;C.决定病毒的抗原性;D.构成病毒组成中的酶(部分分解酶、合成酶)病毒的大小和组成②非结构蛋白（non-structuralprotein）：指由病毒基因编码，但并不与病毒颗粒结合，在病毒复制中具有某些功能的蛋白质，主要指酶。病毒的大小和组成（3）其他成分：较复杂病毒中还含有:•脂类：磷脂占50-60%，余为固醇。•多糖：以糖脂、糖蛋白的形式存在。有的病毒还含胺类、金属离子等。病毒的大小和组成三、病毒的形态结构：Virion病毒粒子核衣壳(nucleocapsid)基本构造包膜(envelope)刺突(spike)特殊构造核酸(nucleicacid)DNAorRNA衣壳(capsid)衣壳粒病毒的形态结构（一）、病毒的基本结构：衣壳核酸包膜刺突核衣壳病毒的形态结构1.衣壳粒(capsomere):概念：为病毒的最小形态单位，由1~6个多肽分子折叠缠绕成的蛋白质亚单位（三级结构）。病毒的形态结构◆不同病毒，多肽分子的组成不同；◆简单病毒只有1~2种衣壳粒，如：TMV就只含有1种壳粒；◆复杂病毒，20种左右。衣壳粒的特点:病毒的形态结构2.衣壳(capsid):•⑴概念:是衣壳粒以对称形式有规律的排列形成的病毒外壳。内包核酸，形状多样。•壳体蛋白是许多亚基借次级键或静电引力互相聚合而成的具四级结构的多聚体。•(2)特点:亚基的组成和数目的不同是区别不同壳体蛋白的标志病毒的形态结构(3)亚基形成衣壳的意义：a.具较大的灵活性和方便性；b.减少形成畸形衣壳的可能性；c.避免因合成错误而破坏结构；d.符合遗传节约原则。病毒的形态结构3.核衣壳(nucleocapsid):概念：又称核壳体；病毒蛋白质衣壳与病毒核酸的合称，为病毒的基本结构。病毒的形态结构4.包膜(envelope)(1)概念：指核衣壳外包裹的由类脂、多糖或蛋白质组成的一层构造较复杂的包膜，亦称被膜或外膜。病毒的形态结构(2)包膜的形成:◆来源于宿主细胞膜或核膜:如流感病毒。◆在宿主细胞内合成：如痘苗病毒。病毒的形态结构(3)包膜的特点:包膜的结构具有高度稳定性a.维系病毒体结构；b.保护病毒核酸；c.起始病毒感染所必需（识别）。病毒的形态结构(4)包膜的功能:（5)包膜蛋白的种类:A包膜糖蛋白：•概念：主要在包膜外侧，是包膜的重要结构组成。•功能：a.引起感染的先决条件，为病毒的吸附蛋白。b.在病毒进入时发挥作用，与细胞质膜融合。c.是病毒表面和受染细胞质膜上的特异抗原决定簇。d.具多种生物学活性。病毒的形态结构B.基质蛋白：(有些病毒无）概念：位于包膜内侧的非糖基化蛋白。功能：a.支撑包膜，维系病毒结构；b.识别病毒核衣壳，联系核衣壳与病毒糖蛋白。病毒的形态结构5.刺突（spikes)概念：病毒包膜或衣壳表面的突起物。图中可见流感病毒的刺突。流感病毒刺突含N-乙酰神经氨酸酶（与粘膜细胞上神经氨酸作用）病毒的形态结构刺突的功能:a.可启动感染；b.可诱生免疫保护作用；c.可中和抗体；d.可促使病毒从宿主细胞上释放.病毒的形态结构（二）病毒的形态:病毒的形态结构病毒粒子的对称体制•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)病毒的形态结构1、廿面体对称的结构特征:1)球或近球形；2)高倍电镜下为多面体,具20个等边三角形和12个顶点的物体；3)多面多角多棱,是多颗粒按一定方式对称排列形成,在角上为五邻体（penton)，面上六邻体(hexon)。病毒的形态结构廿面体对称结构的形成原因:1)从拓补学看，廿面体容积最大；2)最小单位面所需亚基少，利于遗传节约；3)亚基易于对称排列，等价或准等价成键结合；综上，廿面体对称结构更稳定、更合理。1）多无包膜2）裸露或有包膜的均发现空壳体。核酸与衣壳的结合有助于增加壳体的稳定性。廿面体对称结构病毒特点：病毒的形态结构2、螺旋对称的结构特征:1）形状：多为杆状、纤维状、弯曲杆状；病毒的形态结构2）螺旋对称的主要特点：长形的衣壳粒螺旋状排列，形成中空的圆柱体，衣壳粒间为准等价结合，直径取决于蛋白亚基的特征，长度取决于核酸分子的长度；核酸埋嵌在衣壳粒之间的壁内，以多个弱键与蛋白质亚基相连。此方式：可控制螺旋排列；增加壳体结构的稳定性。此形状多为RNA病毒，具螺旋对称的动物病毒多有包膜。TMV的衣壳粒和核苷酸的结合病毒的形态结构3、复合对称的结构特征:大肠杆菌的T4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。病毒的形态结构单链DNA乙肝表面抗原脂层（来自宿主细胞）乙肝核心抗原病毒基因编码的蛋白质核衣壳包膜乙肝病毒的形态特征丹尼颗粒（三)、病毒特殊的群体形态:病毒的形态结构1.包涵体（inclusionbody）(1)概念：在感染了病毒的细胞中，完整病毒和未装配的病毒亚基的聚合体，少数为宿主细胞对病毒感染的反应产物，在细胞质或细胞核内出现的异常染色区域称为包涵体。•注意：在细胞质中为嗜酸性，在细胞核中为嗜碱性.病毒的形态结构（2）包涵体的特点:1)包涵体内含或不含病毒粒子；2)包涵体具有感染性；3)不同病毒包涵体大小、形状、组成、染色性不同。病毒的形态结构（3）检测病毒包涵体的意义:①作为病毒性疾病的辅助诊断依据；顾氏小体（Guanrnieribody）：天花病毒包涵体内基氏小体（Negribody）：狂犬病毒包涵体X—体（X-body）：TMV包涵体②用于生物防治。病毒的形态结构2.噬菌斑(plaque）概念：将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂中，由于噬菌体不断裂解细菌，在平板上形成一个个透明圆斑，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。病毒的形态结构3.空斑或病斑空斑或病斑:是动物病毒感染了动物细胞而产生的；在覆盖一薄层琼脂的一片单层细胞上，如某一细胞感染有病毒，则增殖后的病毒粒子扩散至邻近细胞，最终形成一个与噬菌斑类似的空斑。若单层细胞被肿瘤病毒感染，则细胞剧增产生与菌落类似的病灶称病斑。病毒的形态结构检测空斑或病斑可用于有活性的动物病毒粒子的记数，染色可区分死活细胞。4.枯斑枯斑是植物病毒感染植物细胞形成的；通过测定枯斑数目可测定植物病毒的数目；枯斑在叶片上可见。病毒的形态结构二、4类病毒及其繁殖方式既有个性又有特点（一）噬菌体(phages)W.Twont和T.d’Herolle用痢疾杆菌培养,发现了噬菌体(Bacteriophagiumintestinalle)。现指原核生物的病毒E.coliT系--phage本节提要：噬菌体的形态结构与组成噬菌体的增殖噬菌体的分离检出噬菌体的应用和防治一、噬菌体的形态结构与组成1.形态：复合对称结构噬菌体的形态结构与组成基本形态:蝌蚪形——复合对称结构微球形——廿面体对称结构纤丝形——螺旋对称结构形态可分6群。2.组成噬菌体的形态结构与组成蛋白质核酸（多见DNA，少见RNA）例外：Pφx中，有脂类，有三条双链RNA。3.结构：（以大肠杆菌T系偶数噬菌体为例）噬菌体的形态结构与组成头部——廿面体对称结构；组成：蛋白质、小肽、多胺、内含DNA。颈部——六角形薄盘状、连接头尾的结构；附颈须。尾部噬菌体的形态结构与组成尾鞘（tailsheath)：长95nm,衣壳粒螺旋对称；可伸缩,伸展时24转，收缩时12转。尾管(tailtube):长80-100nm，中空，DNA可由此进入细胞。基板(baseplate):六角形盘状物，中空，其角上有刺突、尾丝刺突(spike):长20nm，有吸附功能。尾丝(tailfiber):长140nm，有识别吸附功能，可专一性的吸附在敏感细胞表面相应受体上。二、噬菌体(phage)的增殖烈性噬菌体的裂解周期一步生长曲线温和噬菌体的溶源性反应根据噬菌体与宿主的关系：烈性噬菌体（virulentphage)：