病毒和亚病毒

第三章病毒和亚病毒第一节病毒非细胞生物（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒类病毒：只含具侵染性的RNA组分卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质特点：无细胞结构，专性活细胞内寄生；没有酶或酶系统极不完全，不能进行代谢活动；个体极小，能通过细菌滤器；对抗生素不敏感，对干扰素敏感。病毒是超显微的，没有细胞结构的，专性活细胞内寄生的实体。它们在活细胞外具有一般化学大分子特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征。一、病毒的形态构造和化学成分（一）病毒的大小个体小，必需在电镜下观察；不同病毒的毒粒大小差别很大；毒粒的形状大致可分球形颗粒(或称拟球形颗粒)、杆状颗粒和复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）等少数几类。（二）病毒的形态1、典型病毒粒的构造基本成分核酸——位于中心，称为核心蛋白质——包围在核心周围，形成衣壳核心和衣壳合称核衣壳，为病毒的基本结构。有些复杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成的包膜。有的包膜上还长有刺突。2、病毒粒的对称体制螺旋对称二十面体对称复合对称无包膜有包膜无包膜有包膜无包膜有包膜3、病毒的群体形态噬菌体感染细菌后，使细菌细胞破裂死亡，连续重复感染使大量的细菌死亡，在培养细菌的平板上，可以看到一个个透明不长细菌的小圆斑，称为噬菌斑。人工培养的单层动物细胞感染病毒后，也会形成类似噬菌斑的动物病毒群体，称为空斑。单层动物细胞受到肿瘤病毒的感染后，会使动物细胞恶性增生，形成类似细菌菌落的病灶，称为病斑。烟草花叶病毒感染烟草后，在叶片上出现的一个个坏死的病灶，称为枯斑。1、螺旋状对称型：烟草花叶病毒（TMV）呈直杆状，长300nm，宽15nm，中空内径4nm，由158个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，相对分子量为17500，总共2130个衣壳粒，排列成130圈螺旋，核酸核心是单链的RNA，相对分子质量为260万，含有6390个核苷酸，每3个核苷酸与一个衣壳粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内径中。（三）3类典型形态的病毒及其代表二十面体具有12个角、20个面和30条棱。腺病毒的衣壳是典型的二十面体对称，由252个衣壳组成，没有包膜。腺病毒的核心是由线状双链DNA构成的。其基因组的大小都约为36500个核苷酸对。2、二十面体对称型：T4由头部（核心是双链线状DNA）、颈部和尾部（尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝）三个部分构成。3、复合对称型：Ｔ偶数噬菌体4、病毒的核酸核酸是病毒的遗传物质；控制着病毒的增殖及对宿主的感染性；一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是RNA；病毒核酸单链DNA（ssDNA）；双链DNA（dsDNA）；单链RNA（ssRNA）；双链RNA（dsRNA）；二、四类病毒及其繁殖方式（一）原核生物的病毒——噬菌体与其他病毒一样，噬菌体除有其特异性宿主外，并无显著区别。它们都是由蛋白质和核酸组成。基本形态为蝌蚪形、球形、和丝状三种。从结构看以可分为六种不同的类型。1、噬菌体的繁殖病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本成分的合成和装配，即：核酸复制+蛋白质合成核蛋白（病毒粒子）噬菌体的繁殖一般可分五个阶段，即1)吸附2)侵入3)增殖（复制与生物合成）4)成熟（装配）5)裂解（释放）尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触，可触发尾丝散开，附着在受体上，随之把刺突、基板固定（1）吸附病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。（2）侵入吸附尾钉固着尾鞘收缩尾管穿入DNA注入尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外；（3）增殖病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸。（4）成熟（装配）T4噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程（5）裂解（释放）吸附侵入早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒结构蛋白质合成装配释放病毒大分子合成2、噬菌体效价的测定效价——表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数又称噬菌斑形成单位（pfu）或感染中心测定的方法——双层平板法用双层平板法测出的效价比用电镜直接记数得到的效价低。前者是计有感染力的噬菌体粒子，后者是计噬菌体的总数。一步生长曲线可分为三个时期：①潜伏期是指菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个噬菌体粒子装配前的一段时间。②裂解期是指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。③稳定期溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期。3、一步生长曲线定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步生长曲线4、溶源性温和噬菌体或称溶源性噬菌体（lysogenicphage）：感染宿主细胞后不能完成复制循环，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生。这一现象称做溶源性（lysogeny）现象附着或融合在溶源性细菌染色体上的温和噬菌体的核酸称为原噬菌体或前噬菌体。前噬菌体含有温和噬菌体的DNA而又找不到形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌叫溶源性细菌。溶源性细菌的基本特性：①自发裂解②诱发裂解③免疫性④复愈性⑤溶源转变植物病毒没有专门的吸附结构，通过昆虫口器、摩擦伤口和人为伤口进入寄主细胞。植物病毒在入住宿主细胞后脱去蛋白质外壳。TMV的衣壳粒以双层盘的形式组装成衣壳，PH的改变、RNA的嵌入对衣壳的装配起关键作用。（二）植物病毒（三）人类和脊椎动物病毒脊椎动物病毒包括DNA和RNA病毒，动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：1.无包膜的病毒，如腺病毒通过细胞裂解或局部破裂而释放。2.有包膜的DNA病毒，如疱疹病毒，以细胞质中通道释放到细胞外。3.有包膜的RNA病毒，如副流感病毒用出芽方式通过寄主细胞膜，释放到细胞外并获得细胞源性的包膜和产生刺突。腺病毒的复制可代表DNA病毒的复制脊髓灰质炎病毒的复制可代表RNA病毒的复制1.吸附：腺病毒吸附在宿主细胞表面的糖蛋白受体上。2.穿入：通过吞噬作用进入胞内。3.脱壳：寄主细胞的蛋白酶水解腺病毒衣壳。4.在宿主细胞核内转录早期mRNA并翻译早期蛋白。5.在宿主细胞核内复制出病毒的DNA和晚期mRNA。一些带有囊膜的病毒，如单纯疱疹病毒，当它们的核酸和衣壳蛋白组装完毕后，它们将以“出芽”的方式，包裹寄主细胞的细胞膜或核膜，从寄主细胞中释放出来。引起爱滋病的病毒——人类免役缺陷病毒（HIV）从淋巴细胞中释放出来（四）昆虫病毒多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的包涵体，称多角体，成分为碱溶性结晶蛋白，其内包裹着数目不等的病毒粒。核形多角体病毒（NPV）：在昆虫细胞核内增殖、具有蛋白质包涵体的杆状病毒质形多角体病毒（CPV）：在昆虫细胞质内增殖、可形成蛋白质包涵体的球状病毒颗粒体病毒（GV）：具有蛋白质包涵体，每个包涵体内通常仅含一个病毒粒的昆虫杆状病毒主要有三种类型：第二节亚病毒1971年T.O.Diener阐明马铃薯纺锤形块茎病毒的病原是一种具有感染性和自主复制能力的低分子RNA（类病毒，Diener,1971）以后又发现了称之为拟病毒(Randles,1981)的植物病毒Prusiner发现了朊病毒(Prusiner,1982)。一、类病毒类病毒是裸露的，仅含一个单链环状低相对分子质量RNA分子的病原体。发现的第一个类病毒是马铃薯纺锤形块茎病类病毒(Potatospindletuberviroid，PSTV)，这是一种导致马铃薯严重减产的病原体，棒状，无蛋白外壳。它仅含一个由359个核苷酸组成的单链环状RNA分子(相对分子质量约100000)。该分子内有很多碱基(~70％)通过氢键配对而形成双螺旋区，未配对碱基则形成内环。双螺旋区与内环交替排列形成一个伸长的棒状分子。类病毒RNA相对分子质量虽小，但能独立侵染寄主，侵入寄主后也能自我复制，不需要辅助病毒。二、拟病毒一类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，被称为拟病毒。拟病毒含有两种RNA分子，一种和一般病毒中的类似，另一种RNA分子与类病毒有相似的理化性质和结构，也是环状的。不过这两种RNA分子单独都不表现致病性，只有联合起来才具有复制和感染性。这种类似类病毒的RNA称之拟病毒（Virusoid）。又称蛋白质侵染因子。朊病毒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疏水蛋白质。羊瘙痒病是羊的一种中枢神经系统退化性紊乱疾病。表现为毛脱落，皮肤瘙痒，失去平衡和后肢麻痹等症状。这种“羊瘙痒病”的病原是经过近两个世纪的研究未能解决的一个谜。直至1982年，美国加洲大学旧金山分校动物病毒学家S．B．Prusiner发现羊瘙痒病是蛋白质侵染引起的疾病，并称为“Prion”即朊病毒。现在已经发现与朊病毒有关的疾病有羊瘙痒病、貂脑病、人的库鲁病（震颤病）和克──雅氏病。有人还推测人类的一些慢性退化性紊乱疾病，像早老年痴呆，帕金森氏病、糖尿病、风湿性关节炎和红斑狼疮等疾病也可能是由朊病毒引起的。三、朊病毒(prion)：