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文檔簡介
第四章病毒和亞病毒第一節(jié)概述第二節(jié)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成第三節(jié)病毒的復(fù)制第四節(jié)噬菌體第五節(jié)真核細(xì)胞病毒第六節(jié)亞病毒第七節(jié)病毒與實(shí)踐第一節(jié)病毒概述一、病毒的發(fā)現(xiàn)和研究歷史二、病毒的定義與特點(diǎn)三、病毒的分類
病毒(Virus)是在19世紀(jì)末才被發(fā)現(xiàn)的一類微小病原體。一、病毒的發(fā)現(xiàn)和研究歷史
早在公元前四世紀(jì)就有了關(guān)于瘋狗咬人致病,即狂犬病的記載并發(fā)現(xiàn)它能夠傳染給其他許多動(dòng)物。3000BC埃及孟非思壁畫中長老患小兒麻痹癥。
另一種病毒病軟疣的報(bào)告,這張1841年的手繪圖就是一個(gè)證據(jù)。
第一個(gè)記載的植物病毒病當(dāng)屬郁金香碎色花病,至今荷蘭阿姆斯特丹的博物館還保存著一張1619年荷蘭畫家的一幅得病的郁金香靜物畫。
在當(dāng)時(shí)的荷蘭一枚得病的郁金香球莖竟能換來一頭牛、一頭豬或羊,甚至成噸的谷物或上千磅的奶酪。1886年,德國A.Mayer發(fā)現(xiàn)煙草上出現(xiàn)深淺相間的綠色區(qū)域,他稱之為煙草花葉病,隨后又用實(shí)驗(yàn)證實(shí)它具有傳染性。1892年,俄國學(xué)者D.Ivanovsky發(fā)現(xiàn)煙草花葉病病原體能通過細(xì)菌濾器:一種能通過細(xì)菌濾器的“細(xì)菌毒素”或極小的細(xì)菌。病毒的研究歷史1898年,荷蘭生物學(xué)家MWBeijerinck對(duì)煙草花葉病病原體的研究結(jié)果:
能通過細(xì)菌濾器;可被乙醇沉淀而不失去其感染性,能在瓊脂凝膠中擴(kuò)散;用培養(yǎng)細(xì)菌的方法不能被培養(yǎng)出來,推測(cè)只能在植物活細(xì)胞中生活;“病毒(Virus)”1900年前后,包括口蹄疫(footandmouthdisease)在內(nèi)的多種動(dòng)植物疾病病原體的濾過性特性被證明。FWTwort(1915年)、Fd’Herelle(1917年),分別發(fā)現(xiàn)細(xì)菌(Shigelladysenteriae)病毒----噬菌體。1935年,WMStanley首次提純并結(jié)晶了煙草花葉病毒;與Bawden等證明煙草花葉病毒的本質(zhì)為核蛋白;1940年,Kausche首先用電鏡觀察到煙草花葉病毒顆粒。1952年,Hershey和Chase利用同位素證實(shí)噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA,將人類帶入病毒的分子生物學(xué)階段。極大地豐富了現(xiàn)代生物學(xué)(微生物學(xué)、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué))的理論與技術(shù);病毒學(xué)(virulogy):
研究病毒(virus)的本質(zhì)及其與宿主的相互作用的科學(xué),是微生物學(xué)的重要分支學(xué)科。有效地控制和消滅人及有益生物的病毒病害;利用病毒對(duì)有害生物、特別是害蟲進(jìn)行生物防治;發(fā)展以基因工程為中心的生物高新技術(shù)產(chǎn)業(yè);非細(xì)胞生物至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分亞病毒真病毒
類病毒
擬病毒
朊病毒只含不具獨(dú)立侵染性的RNA組分只含單一蛋白質(zhì)組分只含具獨(dú)立侵染性的RNA組分本章主要介紹真病毒二、病毒的定義與特點(diǎn)
病毒:是一種結(jié)構(gòu)簡單,能夠自我復(fù)制并具有侵染性的獨(dú)特非細(xì)胞生物體?,F(xiàn)代病毒學(xué)家把病毒這類非細(xì)胞生物分成真病毒(Euvirus,簡稱病毒)和亞病毒(Subvirus)兩大類:
病毒是一類既具有化學(xué)大分子屬性,又具有生物體基本特征;既具有細(xì)胞外的感染性顆粒形式,又具有細(xì)胞內(nèi)的繁殖性基因形式的獨(dú)特生物類群。病毒分兩個(gè)階段(以兩種形式)存在:胞外階段:“毒粒”形式存在(離體條件下),具有感染
性,無生命特征但不能獨(dú)立活細(xì)胞增殖;胞內(nèi)階段:主要以正在復(fù)制的核酸形式存在,誘導(dǎo)宿主細(xì)胞合成病毒組分;特性1)個(gè)體微小,在電子顯微鏡下才能看見;2)不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu),其主要成分為核酸和蛋白質(zhì),故稱為“分子生物”;3)一種病毒只含有DNA或RNA一種類型的核酸;4)絕對(duì)的細(xì)胞內(nèi)寄生,在細(xì)胞外不能增殖:既無產(chǎn)能酶系,也無蛋白質(zhì)和核酸合成酶系,只能利用宿主活細(xì)胞內(nèi)現(xiàn)成的代謝系統(tǒng)合成自身的核酸和蛋白質(zhì);5)以核酸復(fù)制和蛋白質(zhì)合成、然后裝配的過程實(shí)現(xiàn)其大量繁殖;7)對(duì)大多數(shù)抗生素不敏感,對(duì)干擾素敏感。6)在離體條件下,以無生命的生物大分子狀態(tài)存在,并保持其侵染性;8)有些病毒的核酸還能整合到宿主的基因組中,并誘發(fā)潛伏性感染。三、病毒的分類病毒幾乎可以感染所有的細(xì)胞生物,并具有宿主特異性。人們習(xí)慣根據(jù)其宿主種類將病毒分類:噬菌體(phage)真菌病毒(fungiviruses)植物病毒(plantviruses)動(dòng)物病毒(animalviruses)國際病毒分類委員會(huì)(InternationalCommitteeforTaxonomyofViruses,ICTV)提出了分類依據(jù)和建立了分類系統(tǒng)。分類依據(jù)主要以病毒粒子特性、病毒的抗原性質(zhì)以及生物學(xué)特性等作為依據(jù)。命名規(guī)則1998年國際病毒分類委員會(huì)提出41條新的病毒命名規(guī)則,病毒分類系統(tǒng)依次用目、科、屬、種分類等級(jí)。病毒粒子特性:①病毒形態(tài):如大小、形狀、包膜和包膜突起的有無,衣殼結(jié)構(gòu)及其對(duì)稱性;
②病毒生理生化和物理性質(zhì):如分子量,沉降系數(shù),浮力密度,病毒粒子在不同pH、溫度、Mg2+、Mn2+、變性劑、輻射中的穩(wěn)定性;
③病毒基因組,如基因組大小、核酸類型、單雙鏈、線狀或環(huán)狀,正負(fù)鏈,G+C含量比、核苷酸序列等;
④病毒蛋白,如結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白的數(shù)量,大小以及功能和活性,氨基酸序列等;
⑤病毒脂類含量和特性;
⑥碳水化合物含量和特性;
⑦病毒基因組組成和復(fù)制。病毒抗原性質(zhì):包括病毒血清學(xué)性質(zhì)與其抗原的關(guān)系。病毒生物學(xué)特性:包括病毒天然的宿主范圍;
病毒在自然狀態(tài)下的傳播與媒介體的關(guān)系;
病毒的地理分布,致病機(jī)理,組織嗜親性;
病毒引起的病理和組織病理學(xué)特點(diǎn)。一、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)1、病毒的形狀和大小
個(gè)體小(測(cè)量單位nm),必需在電鏡下觀察;不同病毒的毒粒大小差別很大(直徑10~300nm)(1)大小痘病毒:300~450nm×170~260nm(最大)菜豆畸矮病毒
:直徑9~11nm(最小)第二節(jié)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成微生物個(gè)體直徑的比約為:病毒:細(xì)菌:真菌=1:10:100天花病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒噬菌體450nm300nm×250nm×100nm2000nm1250nm×10nm1300nm×10nm1300nm×10nm21nm18nm16.5nm12~18nm16nm9~11nm5nm×800nm(2)病毒的形態(tài)磚塊狀(痘病毒)、絲狀(大腸桿菌f1、fd、M13噬菌體)等;多形性(流感病毒,新分離的毒株呈絲狀,在細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定傳代后轉(zhuǎn)變?yōu)閿M球狀)?;拘螒B(tài):球形或擬球形(大多數(shù)動(dòng)物病毒);桿狀(植物病毒和昆蟲病毒);蝌蚪狀(大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體)其他形態(tài):牛痘病毒埃博拉病毒流感的全球大流行1889-1890 “俄羅斯流感”1918-1919 “西班牙流感”,現(xiàn)代史上最大的瘟疫,造成2000萬人死亡1957-1958 “亞洲流感”1968-1969 “香港流感”為什么會(huì)經(jīng)常被流感病毒感染?流感病毒不斷地變化: 基因突變 基因重排基因重排:當(dāng)兩種不同的流感病毒同時(shí)感染一個(gè)細(xì)胞時(shí),所產(chǎn)生的子代病毒在裝配時(shí),可能裝入兩種病毒基因組的任何一種。由于流感病毒基因組分為8個(gè)片段,所以共可產(chǎn)生:28=256種病毒為什么會(huì)經(jīng)常被流感病毒感染?流感病毒有15種HA,9種NA,構(gòu)成不同的血清型,如:H1N1,H5N9……這些血清型中只有幾種能感染人,但它們都能感染鴨子。鴨子是病毒的來源病毒從鴨子經(jīng)過豬,在豬體內(nèi)進(jìn)行基因組重排,導(dǎo)致病毒血清型變化人體對(duì)一種血清型的免疫能力,對(duì)另一種血清型沒有作用流感病毒的重排鴨病毒人病毒共同感染豬感染人1997香港禽流感H5N1,在人中從未發(fā)現(xiàn)過的血清型造成了學(xué)童的死亡發(fā)現(xiàn)是從鳥類直接傳播到人屠殺了所有的雞和鴨,以控制可能的傳播研究發(fā)現(xiàn),這種病毒只能由鳥類偶然地傳給人,尚不能由人傳給人煙草花葉病毒噬菌體M13噬菌體T4大腸桿菌噬菌體f2、MS2脊髓灰質(zhì)炎病毒牛痘病毒腺病毒衣原體人血紅細(xì)胞各種毒粒的大小、形態(tài)差異很大2.病毒粒子的結(jié)構(gòu)
病毒是一類非細(xì)胞生物,故稱之為病毒粒或病毒體(virion)。
病毒有時(shí)也稱病毒顆?;虿《玖W樱╲irusparticle),專指成熟的、結(jié)構(gòu)完整的和有感染性的單個(gè)病毒?;緲?gòu)造:核衣殼(nucleocapsid)
非基本構(gòu)造病毒粒子的結(jié)構(gòu)核心(core):DNA或RNA衣殼(capsid):蛋白質(zhì)包膜(envelope):含蛋白質(zhì)或糖蛋白的類脂雙層膜刺突(spike):糖蛋白核心衣殼包膜刺突衣殼粒(capsomere或capsomer):是組成衣殼的蛋白質(zhì)亞單位3.病毒粒子的對(duì)稱類型螺旋對(duì)稱衣殼病毒:煙草花葉病毒病毒可以根據(jù)衣殼中衣殼粒的排列方式將其分為3種:二十面體對(duì)稱衣殼病毒:腺病毒
復(fù)合對(duì)稱衣殼病毒:T4噬菌體對(duì)稱體制螺旋對(duì)稱二十面體對(duì)稱復(fù)合對(duì)稱無包膜有包膜桿狀:煙草花葉病毒(TMV)等絲狀:大腸桿菌的f1、fd、M13等卷曲狀:正粘病毒(流感病毒)等彈狀:狂犬病毒,水泡性口膜炎病毒等無包膜有包膜:皰疹病毒大型:腺病毒等小型:脊髓灰質(zhì)炎病毒,
φX174噬菌體等無包膜:大腸桿菌的T偶數(shù)噬菌體(蝌蚪狀)等有包膜:痘病毒(磚塊狀)病毒粒的對(duì)稱體制
殼體外形如中空的蛋白質(zhì)圓管,呈堅(jiān)硬或柔韌狀。由2130個(gè)相同的蛋白質(zhì)亞基(158個(gè)氨基酸)以逆時(shí)針方向螺旋狀排列,形成一個(gè)長300nm,內(nèi)徑4nm,外徑15nm的剛直中空柱。ssRNA盤繞在殼體內(nèi)面由亞基形成的溝內(nèi),與蛋白質(zhì)亞基通過弱鍵結(jié)合。螺旋對(duì)稱殼體病毒代表:TMV直接影響烤煙的產(chǎn)量和質(zhì)量感病植物癥狀:
花葉,葉片輕度扭曲,天氣干燥和炎熱的時(shí)候,下部葉易受到花葉燒傷。早期感病植株還表現(xiàn)矮化癥狀。
并非所有螺旋對(duì)稱衣殼都像TMV衣殼一樣是剛直的,流感病毒的RNA就包圍在薄的、柔軟易彎曲的螺旋殼體內(nèi),其衣殼折疊在一起,外有包膜。流感病毒二十面體對(duì)稱殼體病毒衣殼有20個(gè)等邊三角形面,12個(gè)頂角。包括12個(gè)五鄰體(分布在12個(gè)頂角上的衣殼粒)和240個(gè)六鄰體(分布在棱上和面上的非頂角衣殼粒)。核心為線狀雙鏈DNA(dsDNA),核酸分子以高度卷曲的狀態(tài)存在于衣殼內(nèi)。代表:腺病毒五鄰體六鄰體二十面體衣殼在形成時(shí)通常是由五邊形衣殼粒(五鄰體)和六邊形衣殼粒(六鄰體)組成的。
其殼體由頭部和尾部組成。通常頭部呈二十面體對(duì)稱,尾部呈螺旋對(duì)稱。線狀dsDNA折疊盤繞于頭部的核心。復(fù)合對(duì)稱衣殼病毒代表:大腸桿菌的T偶數(shù)噬菌體頭尾髓頸環(huán)尾鞘尾絲刺突基板
病毒粒大量聚集并使宿主細(xì)胞發(fā)生病變時(shí),就形成了具有一定形態(tài)、構(gòu)造并能用光鏡加以觀察和識(shí)別的特殊“群體”,稱之為包涵體。4.病毒的群體形態(tài)(1)包涵體(inclusionbody)
包涵體的存在部位多數(shù)位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi),具嗜酸性,例如,痘病毒和狂犬病毒的包涵體。少數(shù)位于細(xì)胞核內(nèi),具嗜堿性,例如,皰疹病毒和腺病毒的包涵體。在細(xì)胞質(zhì)+細(xì)胞核內(nèi),例如,麻疹病毒的包涵體。病毒包涵體的應(yīng)用①用于病毒病的診斷②用于生物防治
核型多角體病毒(NPV):在昆蟲細(xì)胞內(nèi)形成多角形包涵體,是我國自主研究并應(yīng)用于農(nóng)業(yè)實(shí)踐的第一個(gè)病毒殺蟲劑。(2)噬菌斑(plaque)
噬菌體在細(xì)菌或放線菌的菌苔上形成的“負(fù)菌落”即為噬菌斑(plaque)。
將少量的噬菌體和大量的宿主細(xì)胞的混合液與45℃左右的瓊脂培養(yǎng)基在培養(yǎng)皿中充分混勻,鋪平后培養(yǎng)10h左右,肉眼可見一個(gè)個(gè)透亮不長菌的小圓斑,是由噬菌體在菌苔上形成的“負(fù)菌落”,即噬菌斑。
設(shè)0.10mL稀釋度為10-6的病毒懸液可產(chǎn)生75個(gè)噬菌斑,則樣品的噬菌斑形成單位為:PFU/mL=(75PFU/0.10mL)×(106)=7.5×108噬菌斑正常細(xì)胞異常細(xì)胞
若標(biāo)本經(jīng)過適當(dāng)稀釋進(jìn)行接種并輔以染色處理,病毒可在培養(yǎng)的細(xì)胞單層上形成肉眼可見的局部病損區(qū)域,即蝕斑(plaque)或稱空斑。正常細(xì)胞異常細(xì)胞
由植物病毒在植物葉片上形成的局部壞死斑,稱之為枯斑(lesion,病斑)。(4)枯斑(lesion)①是DNA還是RNA;②是單鏈(ss,singlestrand)結(jié)構(gòu)還是雙鏈(ds,doublestrand)結(jié)構(gòu);③呈線狀還是環(huán)狀;④是閉環(huán)還是缺口環(huán);⑤基因組是單分子、雙分子、三分子還是多分子;⑥核酸的堿基(b,base)或堿基對(duì)(basepair,
bp)數(shù),以及核苷酸序列等。病毒核酸類型區(qū)分的指標(biāo):二、病毒的化學(xué)組成1、病毒的核酸1、病毒的核酸病毒基因組大小差別很大最小的基因組(MS2病毒)只有約3kb,僅夠編碼3~4種蛋白質(zhì),這些病毒利用重疊基因來節(jié)省空間。最大的基因組(T偶數(shù)噬菌體,皰疹病毒,痘病毒)達(dá)300kb,可編碼100多種蛋白質(zhì)。單鏈DNA(ssDNA)雙鏈DNA(dsDNA)單鏈RNA(ssRNA)雙鏈RNA(dsRNA)4種類型動(dòng)物病毒這4種類型都有;植物病毒通常含有ssRNA;噬菌體通常為dsDNA,但也有一些噬菌體為ssDNA或ssRNA。若干有代表性病毒的核酸類型(1)DNA病毒dsDNA:大多數(shù)DNA病毒以dsDNA作為遺傳物質(zhì)。許多病毒dsDNA經(jīng)過修飾,呈線性,少數(shù)為環(huán)狀dsDNA。特殊的堿基:除常見核苷酸外,許多病毒具有特殊的堿基,如,大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體以5-羥甲基胞嘧啶代替胞嘧啶。λ噬菌體的線性dsDNA:有由12個(gè)核苷酸組成的粘性末端,粘性末端配對(duì)可使DNA環(huán)化。ssDNA:少數(shù),如ΦX174、M13噬菌體等,有線性和單鏈閉合環(huán)狀DNA兩種。(2)RNA病毒
多數(shù)RNA病毒以ssRNA作為它們的遺傳物質(zhì)。正鏈或陽性鏈:RNA堿基序列與病毒mRNA相同,指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。如:脊髓灰質(zhì)炎病毒,等負(fù)鏈或陰性鏈:病毒RNA基因組與病毒mRNA互補(bǔ)。如:狂犬病毒,等。
片段基因組:許多RNA病毒基因組被分為獨(dú)立的片段,每個(gè)片段編碼一種蛋白。有的病毒基因組可以分為10到12個(gè)片段(如呼腸病毒),通常所有的片段都包含在同一個(gè)衣殼中。不過,也有些病毒將片段基因分布在不同的病毒粒子中(如:雀麥花葉病毒),但它們能夠成功地侵染同一宿主。
許多植物及動(dòng)物病毒的正鏈RNA基因組5’端具有7-甲基鳥嘌呤核苷帽子結(jié)構(gòu),3’末端具有poly-A尾巴。
少部分病毒具有dsRNA基因組,都是片段式的。2、病毒的蛋白質(zhì)衣殼蛋白:占病毒蛋白質(zhì)成分的絕大部分。保護(hù)核酸;當(dāng)病毒無包膜結(jié)構(gòu)時(shí),衣殼參與病毒對(duì)宿主的吸附、侵染;決定病毒對(duì)宿主的專一性和病毒的抗原性。包膜蛋白:包膜的脂質(zhì)和碳水化合物是正常的宿主組成成分,但蛋白是由病毒基因編碼形成的。存在于病毒中的酶類:病毒酶位于衣殼內(nèi),其中許多酶參與核酸的復(fù)制,例如,逆轉(zhuǎn)錄酶。也有些病毒的酶位于包膜或衣殼上(例如,流感唾液酸苷酶),協(xié)助病毒的侵染。包膜糖蛋白基質(zhì)蛋白病毒的主要表面抗原,有些介導(dǎo)病毒的進(jìn)入構(gòu)成亞膜結(jié)構(gòu),介導(dǎo)核衣殼與包膜糖蛋白之間的識(shí)別3、病毒的其它化學(xué)成分
包膜中含有來源于宿主細(xì)胞的脂類,其中50-60%為磷脂,其余為膽固醇。此外,少數(shù)無包膜的病毒也存在脂類;
有些病毒的包膜和衣殼中含有少量糖類(以糖脂/糖蛋白形式存在);
一些病毒粒子中存在有機(jī)陽離子(如丁二胺、精胺)和無機(jī)陽離子。第三節(jié)病毒的復(fù)制一個(gè)完整的復(fù)制周期包括吸附、侵入、脫殼、生物合成、裝配與釋放等步驟。病毒增殖所需原料、能量和生物合成的場(chǎng)所均由宿主細(xì)胞提供,在病毒核酸的控制下合成病毒的核酸(RNA或DNA)與蛋白質(zhì)等成分,然后在宿主細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)裝配成為病毒粒子(系指成熟的或結(jié)構(gòu)完整、有感染性的病毒個(gè)體),再以各種方式釋放到細(xì)胞外,感染其他細(xì)胞。這種增殖方式稱為復(fù)制。病毒是嚴(yán)格細(xì)胞內(nèi)寄生物,只能在活細(xì)胞內(nèi)繁殖。敏感細(xì)胞隨機(jī)碰撞而接觸(靜電引力或氫鍵)可逆吸附,無特異性(非細(xì)胞顆粒也可吸附)病毒表面蛋白與細(xì)胞受體的結(jié)合特異性,不可逆吸附,啟動(dòng)病毒感染的第一階段病毒粒1吸附:感染的起始期,病毒附著于敏感細(xì)胞的表面。病毒表面結(jié)構(gòu)或附著位點(diǎn)識(shí)別并結(jié)合到易感細(xì)胞表面相應(yīng)的受體上。特異性吸附?jīng)Q定病毒的組織親嗜性和感染宿主的范圍。特異性吸附2侵入:以各種方式(取決于宿主細(xì)胞的性質(zhì))侵入敏感細(xì)胞內(nèi)。
2)融合:在細(xì)胞膜表面病毒包膜與細(xì)胞膜融合,病毒的核衣殼進(jìn)入胞漿。1)直接進(jìn)入:核酸注入細(xì)胞質(zhì)。3)胞飲:細(xì)胞膜內(nèi)陷使整個(gè)病毒被吞飲入胞內(nèi)3脫殼:脫去衣殼和包膜,方式因種而異。
4生物合成:包括核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成等。
在此期間,用血清學(xué)方法和電鏡檢查,不能從細(xì)胞內(nèi)檢出病毒體,稱為隱蔽期。病毒生物合成主要包括mRNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成及病毒基因組復(fù)制。根據(jù)病毒所含的核酸的性質(zhì)和狀態(tài)分類:雙鏈±DNA、單鏈+DNA、雙鏈±RNA、單鏈+RNA、單鏈-RNA等5類。1)
雙鏈±DNA→mRNA→蛋白質(zhì),如天花病毒、T-偶數(shù)噬菌體。2)
單鏈+DNA→±DNA→mRNA→蛋白質(zhì)。3)
雙鏈±RNA→mRNA→蛋白質(zhì),如呼腸孤病毒。4)
單鏈-RNA→mRNA→蛋白質(zhì),如流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒。5)
單鏈+RNA→RNA復(fù)制酶
→
-RNA→mRNA→蛋白質(zhì),脊髓灰質(zhì)炎病毒。6)
單鏈+RNA→-DNA→±DNA→mRNA→蛋白質(zhì),即逆轉(zhuǎn)錄病毒又稱RNA腫瘤病毒。5裝配與釋放:子代病毒核酸與結(jié)構(gòu)蛋白合成后,可在宿主細(xì)胞內(nèi)一定部位裝配成子代病毒的核衣殼。釋放子代病毒體的方式:DNA病毒——多數(shù)核內(nèi)裝配;RNA病毒——多數(shù)胞漿內(nèi)裝配。包膜病毒——出芽釋放;無包膜病毒——破胞釋放。第四節(jié)噬菌體一、噬菌體的形態(tài)結(jié)構(gòu)1、組成:主要由蛋白質(zhì)和核酸組成。2、基本形態(tài):蝌蚪形、微球形和絲狀。噬菌體的基本形態(tài)和大小
凡在短時(shí)間內(nèi)能連續(xù)完成吸附、侵入、增殖、裝配和裂解5個(gè)階段而實(shí)現(xiàn)其繁殖的噬菌體,稱為烈性噬菌體(virulentphage);溫和噬菌體(temperatephage):烈性噬菌體(virulentphage):
進(jìn)入菌體后并不進(jìn)行增殖或引起溶菌,將自己的基因組整合到宿主基因組上,并隨之復(fù)制而進(jìn)行同步復(fù)制,則稱之為溫和噬菌體(temperatephage)。噬菌體的兩個(gè)類型二、烈性噬菌體的復(fù)制周期裂解性生活周期:DNA噬菌體在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制后,宿主細(xì)胞裂解并釋放新噬菌體。(E.coli的T偶數(shù)噬菌體)烈性噬菌體的繁殖過程一般分為五個(gè)階段:即吸附、侵入、復(fù)制、裝配和釋放。(1)吸附和侵入受體(吸附)位點(diǎn):細(xì)胞壁上的脂多糖、蛋白質(zhì)、磷壁酸,以及鞭毛和菌毛。
附著固著尾部收縮刺入細(xì)胞DNA注入T4噬菌體吸附和侵入宿主細(xì)胞過程:(一)雙鏈DNA噬菌體的復(fù)制
(T4噬菌體的復(fù)制周期)
吸附尾釘固著尾鞘收縮尾管穿入核酸注入從吸附到侵入的時(shí)間很短,T4只需15s自外裂解是不能產(chǎn)生子代噬菌體的裂解方式。如果大量噬菌體在短時(shí)間內(nèi)吸附于同一細(xì)胞上,使細(xì)胞壁產(chǎn)生許多小孔,也可引起細(xì)胞立即裂解,但并未進(jìn)行噬菌體的增殖,這種現(xiàn)象稱為自外裂解(lysisfromwithout)。(2)噬菌體大分子的合成早期mRNA
:宿主RNA聚合酶開始合成的病毒mRNA,即噬菌體DNA復(fù)制前轉(zhuǎn)錄的mRNA。早期蛋白:早期mRNA翻譯成的蛋白,這些蛋白將接管宿主細(xì)胞并合成病毒核酸。其中一些酶將宿主DNA降解成核苷酸,為病毒DNA的合成提供原料;一些蛋白對(duì)宿主細(xì)胞RNA聚合酶進(jìn)行修飾,使其識(shí)別病毒的DNA啟動(dòng)子,開始轉(zhuǎn)錄合成中期mRNA。中期mRNA:即病毒DNA復(fù)制所需的酶的mRNA。
噬菌體DNA注入宿主細(xì)胞后,宿主細(xì)胞自身的DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成便會(huì)中止,轉(zhuǎn)而合成病毒復(fù)制所需的成分。中期蛋白:中期mRNA翻譯成的蛋白(DNA復(fù)制所需的酶、羥甲基胞嘧啶合成酶以及晚期mRNA聚合酶等),病毒DNA開始復(fù)制(某些堿基的修飾是抵制宿主的限制)。
多聯(lián)體----合成的T4噬菌體DNA具有末端冗余(重復(fù)的一段堿基序列),大約6-10個(gè)克隆通過末端冗余序列連接在一起,這種由若干單元同向相連形成的超長鏈DNA稱為多聯(lián)體,多聯(lián)體在裝配過程中被切割。晚期mRNA:DNA復(fù)制完成后合成的mRNA(指導(dǎo)結(jié)構(gòu)蛋白、裝配蛋白、溶菌酶等)。晚期蛋白:噬菌體的結(jié)構(gòu)蛋白、裝配蛋白、溶菌酶等這些細(xì)胞裂解期間合成的蛋白質(zhì)。(3)噬菌體的裝配
T4噬菌體的裝配是一個(gè)極為復(fù)雜的自我裝配的過程。大致分為4個(gè)獨(dú)立的途徑:1)頭部殼體裝入DNA形成成熟的頭部2)由基板、尾管、尾鞘組裝成無尾絲的尾部;3)頭部與尾部自發(fā)結(jié)合;4)裝上尾絲頭部衣殼粒DNA衣殼尾部尾鞘噬菌體尾絲(4)噬菌體的釋放37℃培養(yǎng)時(shí),侵染約22分鐘后,E.coli發(fā)生裂解并釋放約300個(gè)T4噬菌體。這一過程需要一些T4基因的支持:一種基因指導(dǎo)溶菌酶的合成,溶菌酶可以攻擊細(xì)胞壁的肽聚糖;另一種噬菌體蛋白稱為holin,它可破壞細(xì)胞膜,使溶菌酶到達(dá)并破壞細(xì)胞壁,同時(shí)阻止細(xì)胞膜上的能量代謝反應(yīng)。一步生長曲線
1)用噬菌體的稀釋液感染高濃度的宿主細(xì)胞;2)數(shù)分鐘后,加入抗噬菌體的抗血清(中和未吸附的噬菌體);3)將上述混合物大量稀釋,終止抗血清的作用和防止新釋放的噬菌體感染其它細(xì)胞;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)依據(jù):1個(gè)菌體被1個(gè)噬菌體感染,避免二次吸附;細(xì)菌群體被噬菌體同步感染。5)以感染時(shí)間為橫坐標(biāo),病毒的效價(jià)為縱坐標(biāo),繪制出的病毒特征曲線,即為一步生長曲線。
4)保溫培養(yǎng)并定期檢測(cè)培養(yǎng)物中的噬菌體效價(jià)(對(duì)噬菌體含量進(jìn)行計(jì)數(shù));
以感染時(shí)間為橫坐標(biāo),病毒滴度為縱坐標(biāo),繪制定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線,稱為一步生長曲線。潛伏期:是從噬菌體吸附于宿主細(xì)胞表面到子代噬菌體釋放所需的最短時(shí)間。包括:隱蔽(晦)期和胞內(nèi)積累期。裂解量:是每個(gè)受侵染的細(xì)胞所產(chǎn)生的子代噬菌體的數(shù)目。兩個(gè)重要參數(shù)平均每一個(gè)宿主細(xì)胞裂解后
所產(chǎn)生的子代噬菌體數(shù)
稱作裂解量(burstsize)。裂解期噬菌斑數(shù)(噬菌體的釋放數(shù))潛伏期噬菌斑數(shù)(感染噬菌體的細(xì)菌數(shù))
裂解量
=(二)單鏈DNA噬菌體的復(fù)制
(1)фX174噬菌體DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后,利用宿主DNA聚合酶以單鏈DNA為模板合成雙鏈模式(復(fù)制型DNA或RFDNA);(2)隨后復(fù)制型DNA將指導(dǎo)合成更多的RFDNA、mRNA和+DNA基因組,mRNA翻譯成病毒蛋白;(3)此類噬菌體的裂解和釋放機(jī)制和T4噬菌體基本相同。E.coli噬菌體фX174的遺傳物質(zhì)是單鏈DNA。其DNA序列與病毒mRNA相同,即為正鏈,其基因組中有重疊基因(overlappinggenes)。復(fù)制過程фX174(三)RNA噬菌體的復(fù)制MS2是E.coli的單鏈RNA噬菌體。吸附宿主的性菌毛,RNA進(jìn)入宿主。其RNA只有3~4個(gè)基因,分別編碼與吸附有關(guān)的蛋白、衣殼蛋白、RNA復(fù)制酶和細(xì)胞裂解蛋白。+RNA
翻譯
RNA復(fù)制酶
±RNA(ds)
+RNA
可作為mRNA噬菌體蛋白其單鏈RNA為正鏈,可作為mRNA指導(dǎo)噬菌體蛋白合成組裝成噬菌體三、溫和性噬菌體和溶源性噬菌體進(jìn)入菌體后并不進(jìn)行增殖或引起宿主細(xì)胞裂解,將自己的基因組DNA整合到宿主基因組上,并隨宿主DNA復(fù)制而進(jìn)行同步復(fù)制,則稱之為溫和噬菌體(temperatephage)。溫和噬菌體(temperatephage):
溫和噬菌體感染宿主細(xì)胞后,噬菌體基因組整合于宿主的基因組上,并隨宿主基因組的復(fù)制而同步復(fù)制,沒有成熟噬菌體產(chǎn)生,不引起宿主細(xì)胞裂解,這種現(xiàn)象稱為溶源性(lysogeny)。第四節(jié)噬菌體溶源性(lysogeny):
當(dāng)溫和噬菌體侵入其敏感宿主的細(xì)胞后,前者的核酸可整合到后者的核基因組上,這種處于整合態(tài)的噬菌體核酸,稱作原噬菌體(prophage)。原噬菌體(prophage)溶源性細(xì)菌(lysogenicbacteria)
細(xì)胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在的溫和噬菌體基因組的細(xì)菌稱作溶源性細(xì)菌(lysogenicbacteria)。溫和噬菌體的存在形式有3種:游離態(tài):原噬菌體所攜帶的遺傳信息由于受噬菌體本身編碼的一種特異阻遏物的阻遏作用而得不到表達(dá),因此不進(jìn)行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。但隨宿主菌基因組的復(fù)制而同步復(fù)制。營養(yǎng)態(tài):整合態(tài):指成熟后被釋放并有侵染性的游離噬菌體粒子已整合到宿主基因組上的原噬菌體狀態(tài)指原噬菌體經(jīng)外界理化因子誘導(dǎo)后,脫離宿主核基因組而處于積極復(fù)制、合成和裝配的狀態(tài)溫和噬菌體的種類很多,常見的有E.coli的λ、Mu-1、P1和P2噬菌體等。E.coli的λ噬菌體E.coli的P2噬菌體λ噬菌體:進(jìn)入宿主后線狀基因組依靠粘性末端環(huán)化以大腸桿菌K12為宿主
了解最充分的一種溫和噬菌體,dsDNA,頭部為二十面體,非收縮性長尾。含有λ噬菌體基因組的大腸桿菌,表示:E.coliK12(λ)基因組的表達(dá)與復(fù)制存在著強(qiáng)烈的時(shí)序性λ噬菌體基因組有40多個(gè)基因,大多數(shù)基因根據(jù)功能不同聚集在一起,分別涉及頭部合成、尾部合成、溶源性及調(diào)控、DNA復(fù)制和細(xì)胞裂解。λ噬菌體的溶源性反應(yīng):在感染早期,當(dāng)噬菌體DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后,其兩端互補(bǔ)單鏈通過堿基配對(duì)形成環(huán)狀DNA分子,而后在宿主細(xì)胞的DNA連接酶和旋促酶(gyrase)作用下,形成封閉的環(huán)狀DNA分子,充當(dāng)轉(zhuǎn)錄的模板。通過早期基因表達(dá),λ噬菌體的cⅠ基因產(chǎn)物阻遏蛋白CI結(jié)合于OL和OR操縱子,阻斷早期轉(zhuǎn)錄,λ噬菌體則關(guān)閉自己的大部分基因并整合到宿主染色體,然后與細(xì)菌染色體基因組一起進(jìn)行復(fù)制,并傳遞給下一代細(xì)菌。阻遏蛋白CI在一般情況下通過自身的轉(zhuǎn)錄激活保持低水平的表達(dá),但有時(shí)種種原因轉(zhuǎn)錄水平下降,會(huì)偶爾導(dǎo)致溶源性噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)(10-5~10-2)。λ噬菌體感染大腸桿菌后呈現(xiàn)兩種類型的生長方式,即溶菌性反應(yīng)與溶源性反應(yīng)。λ噬菌體的溶源性循環(huán)和裂解循環(huán)吸附侵入增殖成熟裂解整合同步復(fù)制自發(fā)或誘導(dǎo)多次循環(huán)裂解性循環(huán)溶源性循環(huán)★烈性噬菌體與溫和噬菌體的生活史比較:溶源性細(xì)菌的顯著特性
①溶源性是溶源性細(xì)菌的一個(gè)極穩(wěn)定的遺傳特性②自發(fā)裂解(spontaneouslysis)
③誘發(fā)裂解(inductionlysis)④
免疫性(immunity)⑤復(fù)愈⑥
溶源性轉(zhuǎn)變(lysogenicconversion)四、噬菌體的危害和應(yīng)用噬菌體的危害:主要是引起發(fā)酵中的噬菌體污染例:丙酮、丁醇發(fā)酵中的噬菌體污染抗生素發(fā)酵中的噬菌體污染食品工業(yè)上的噬菌體污染防治:控制活菌排放選育抗性生產(chǎn)菌株生產(chǎn)中輪換使用菌種藥物防治例如用金霉素、四環(huán)素等。
噬菌體的應(yīng)用:1.作為分子生物學(xué)研究的工具2.用于鑒定未知菌,可到型。3.用于臨床治療傳染病4.檢驗(yàn)植物病原菌5.測(cè)定輻射劑量(一)動(dòng)物病毒的分類第五節(jié)真核細(xì)胞病毒
一、動(dòng)物病毒主要參考兩方面的特征:形態(tài)學(xué)特征、核酸特征
(二)動(dòng)物病毒的復(fù)制
與噬菌體基本相同,其復(fù)制可以分成六個(gè)階段:吸附、侵入和脫殼,病毒核酸的復(fù)制,病毒外殼的合成與裝配,最后是成熟病毒的釋放。1.病毒粒子的吸附毒粒敏感細(xì)胞(1)隨機(jī)碰撞而接觸(靜電引力或氫鍵)可逆吸附,無特異性(非細(xì)胞顆粒也可吸附)(2)病毒吸附蛋白與細(xì)胞受體的結(jié)合特異性,不可逆吸附,啟動(dòng)病毒感染的第一階段
大多數(shù)動(dòng)物病毒無吸附結(jié)構(gòu)的分化,少數(shù)病毒具有,例如,流感病毒在其包膜表面長有柱狀或蘑菇狀的刺突,可吸附在宿主細(xì)胞表面的粘蛋白受體上;腺病毒則可通過五鄰體上的刺突行使吸附功能。
刺突動(dòng)物病毒:3種侵入方式①無包膜病毒只將核酸注入細(xì)胞質(zhì)中;③大多數(shù)包膜病毒或部分無包膜病毒通過細(xì)胞的內(nèi)吞功能②病毒包膜與細(xì)胞質(zhì)膜的融合;2.侵入3.脫殼動(dòng)物病毒存在不同的結(jié)構(gòu)類型和不同的侵入方式,其脫殼過程也較復(fù)雜。病毒的毒粒消失,失去原有的感染性,進(jìn)入潛隱期。(1)DNA病毒核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄3.病毒核酸的復(fù)制DNA復(fù)制:通常在宿主細(xì)胞核完成,也有一些病毒的基因組在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制(如痘病毒)。早期mRNA通常由宿主的酶以病毒DNA為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,仍有例外情況,如痘病毒利用自身的聚合酶合成mRNA。
轉(zhuǎn)錄(2)RNA病毒核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄
RNA的復(fù)制:在宿主細(xì)胞基質(zhì)中進(jìn)行的。單鏈RNA病毒通常將ssRNA轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)制型dsRNA,指導(dǎo)合成新的病毒RNA基因組。雙鏈RNA病毒一般包含多條不同的dsRNA,RNA要與特定蛋白結(jié)合形成一個(gè)復(fù)合體,在復(fù)合體中復(fù)制形成一個(gè)雙鏈基因組。
轉(zhuǎn)錄(3)逆轉(zhuǎn)錄酶病毒核酸的復(fù)制
、轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄病毒核酸的復(fù)制:與其它病毒顯著不同。形成的dsDNA進(jìn)行環(huán)化,然后整合到宿主細(xì)胞染色體上,之后病毒核酸才開始增殖,或轉(zhuǎn)錄和合成能使細(xì)胞腫瘤化的蛋白。
轉(zhuǎn)錄4.衣殼的合成和病毒粒子的裝配
晚期mRNA指導(dǎo)衣殼蛋白的合成,衣殼蛋白的自發(fā)裝配過程與噬菌體的裝配過程類似。
裝配在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。在裝配過程中,空的前衣殼首先形成,然后核酸以某種未知的方式插入衣殼中。
有包膜病毒的衣殼的裝配通常與無包膜病毒相同。5.病毒粒子的釋放無包膜病毒粒子和有包膜病毒粒子釋放的機(jī)制是不同的。無包膜病毒通常是通過裂解宿主細(xì)胞而釋放的。有包膜病毒編碼的蛋白質(zhì)與細(xì)胞膜融合,然后在釋放核衣殼的同時(shí),細(xì)胞膜以出芽的形式形成病毒包膜。有包膜病毒的釋放與包膜的形成通常是并行的,宿主細(xì)胞可以在一段時(shí)間里持續(xù)釋放病毒粒子。
在人類、哺乳動(dòng)物、禽類、兩棲類、爬行類和魚類等各種脊椎動(dòng)物中,廣泛存在著相應(yīng)的病毒。與人類健康有關(guān)的病毒超過300種,與其他脊椎動(dòng)物有關(guān)的病毒超過900種。(三)人類和脊椎動(dòng)物病毒流行性感冒(流感)乙型肝炎(乙肝)天花嚴(yán)重急性呼吸綜合癥(SARS又稱傳染性非典型肺炎)脊髓灰質(zhì)炎(小兒麻痹癥)水皰性皮疹狂犬病艾滋病等1.常見的病毒病
例如,流行性感冒病毒(influenzavirus)流感病毒模式圖流感病毒疾?。毫餍行愿忻案鶕?jù)流感病毒感染的對(duì)象,可以將病毒分為人類流感病毒、豬流感病毒、馬流感病毒以及禽流感病毒等類群。流感病毒屬正粘病毒科,系RNA病毒,病毒顆粒呈球形或細(xì)長形,直徑為80~120nm,流感病毒結(jié)構(gòu)自外而內(nèi)可分為包膜、基質(zhì)蛋白以及核心三部分。
甲型流感病毒(InfluenzaAvirus),又稱A型流感病毒
乙型流感病毒(InfluenzaBvirus),又稱B型流感病毒丙型流感病毒(InfluenzaCvirus),又稱C型流感病毒包膜上有糖蛋白纖突,是由血凝素(H)和神經(jīng)氨酸酶(N)所構(gòu)成,均具有抗原性。根據(jù)血凝素和神經(jīng)氨酸酶的抗原性分為不同的亞型。
甲型流感病毒的血凝素有15個(gè)亞型(H1~H15),神經(jīng)氨酸酶有9個(gè)亞型(N1~N9)。流感病毒根據(jù)其核蛋白的抗原性可以分為三類:
在感染人類的三種流感病毒中,甲型流感病毒有著極強(qiáng)的變異性,乙型次之,而丙型流感病毒的抗原性非常穩(wěn)定。
甲型H1N1流感病毒攜帶有H1N1亞型豬流感病毒毒株,包含有豬流感、禽流感和人流感三種流感病毒的基因片斷,是一種新型豬流感病毒,可以人傳染人。
科學(xué)家在墨西哥患者的體內(nèi)分離到的病毒毒株,是一種具有病毒雜交特性的新型流感病毒(2009/H1N1)。
2009/H1N1”新病毒的包膜上血凝素和神經(jīng)氨酸酶、基質(zhì)蛋白M2來自豬流感病毒,而核心有來自人流感病毒和禽流感病毒的基因片段,因此可以引起人與人之間的傳播?!?009/H1N1”是如何產(chǎn)生的?現(xiàn)在尚不可知!
禽流感(Avianinfluenza)是由A型流感病毒引起的一種禽類感染或疾病綜合征,易在禽鳥間散播,可引致家禽大量死亡,對(duì)家禽業(yè)帶來不可估量的破壞。
1997年,香港發(fā)生全世界第一宗人類受H5型禽流感感染病例,原本只影響雞的病毒亦令人類患病。受影響的人數(shù)為18人,其中6人死亡。乙型肝炎病毒(hepatitisBvirus,HBV)乙肝病毒模式圖HBV病毒疾?。阂腋翁旎ú∪颂旎ú《咎旎ú《咎旎ú《炯膊。禾旎⊿ARS病毒SARS病毒結(jié)構(gòu)示意圖SARS病毒SARS冠狀病毒疾?。簢?yán)重急性呼吸綜合征,又稱傳染性非典型肺炎脊髓灰質(zhì)炎病毒(poliovirus)疾?。盒郝楸园Y脊髓灰質(zhì)炎病毒模式圖小兒麻痹癥患者接種疫苗預(yù)防脊髓灰質(zhì)炎單純皰疹病毒(herpessimplexvirus,HSV)單純皰疹病毒單純皰疹病毒模式圖水皰性皮疹疾?。核捫云ふ羁袢〔《究袢〔《荆≧abiesvirus)狂犬病病毒狂犬熊疾?。嚎袢“滩?,即獲得性免疫缺陷綜合征(AcquiredImmuneDeficiencySyndrome,AIDS)。
自艾滋病發(fā)現(xiàn)至今的20年中,已經(jīng)約有5600萬人感染,其中1900萬人死亡。目前全球感染者達(dá)3600萬人,非洲和亞洲尤為嚴(yán)重。HIV病毒侵襲細(xì)胞HIV病毒侵襲淋巴組織
引起艾滋病的病毒稱人類免疫缺陷病毒(humanimmunodeficiencyvirus,HIV)。HIV艾滋病的病毒模型
艾滋病又稱為愛死病HIV病毒的復(fù)制是一個(gè)很復(fù)雜的過程2.腫瘤
在人類的惡性腫瘤中,有15%~20%是由于病毒的感染而誘發(fā)的。1933年理查德·畢肖普(RichardBishope)發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)DNA腫瘤病毒即兔乳頭瘤病毒。
SV40是實(shí)驗(yàn)室常用作研究分子病毒學(xué)的重要工具,它是在用猴腎細(xì)胞培養(yǎng)制備脊髓灰質(zhì)炎疫苗時(shí)發(fā)現(xiàn)的。
1960年又從猴腎細(xì)胞中找到一種猴空泡病毒40(SV40)。
研究表明,至少有3種病毒與人類腫瘤有密切關(guān)系。肝炎病毒(HBV、HCV)愛潑斯坦-巴爾病毒(EBV)人乳頭瘤病毒(HPV)肝細(xì)胞癌伯基特淋巴瘤、鼻咽癌宮頸癌
1980年曾發(fā)現(xiàn)人類嗜T細(xì)胞病毒(HTLV)與人類某些淋巴細(xì)胞性白血病的關(guān)系,使人類腫瘤病毒病因?qū)W獲得巨大突破。白血病患者血液中的癌細(xì)胞(三個(gè)顏色深的)禽、畜等動(dòng)物的病毒病普遍且危害嚴(yán)重。例如,豬瘟、牛瘟、兔的乳頭狀瘤、口蹄疫、雞瘟、雞新城疫、馬傳染性病毒病和勞氏肉瘤等。雞新城疫豬瘟
世界上已證實(shí)的人畜共患病約有200種,其中較重要的有89種,病毒病27種。人畜共患?。▃oonosis)人類和脊椎動(dòng)物之間自然傳播的疾病和感染。例如,流行性乙型腦炎、口蹄疫、西部馬腦炎、委內(nèi)瑞拉馬腦炎、狂犬病、禽流感等。
口蹄疫是由口蹄疫病毒感染引起的偶蹄動(dòng)物共患的急性、熱性、接觸性傳染病,最易感染的動(dòng)物是黃牛、水牛、豬、羊、鹿等。
患口蹄疫的動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱、跛行和在皮膚與皮膚粘膜上出現(xiàn)泡狀斑疹等癥狀。人受到口蹄疫病毒傳染,經(jīng)過2~18天的潛伏期后突然發(fā)病,表現(xiàn)為發(fā)燒,口腔干熱,唇、齒齦、舌邊、頰部、咽部潮紅,出現(xiàn)水皰(手指尖、手掌、腳趾),同時(shí)伴有頭痛、惡心、嘔吐或腹瀉。(四)昆蟲病毒
已知的昆蟲病毒有1671種,其中80%以上都是農(nóng)、林業(yè)中常見的鱗翅目害蟲的病原體,因此是害蟲生物防治中的巨大資源庫。
很多昆蟲的感染伴隨著細(xì)胞內(nèi)包涵體的形成。根據(jù)包涵體的形狀和形成位置可將病毒分為三類:顆粒體病毒、質(zhì)型多角體和核型多角體病毒。顆粒體病毒:在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成的顆粒狀蛋白包含體。
多角體病毒:在被感染細(xì)胞的細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中形成多面體包含體。
包涵體的成分是蛋白質(zhì),其內(nèi)包裹一個(gè)或多個(gè)病毒粒子。多面體病毒粒子對(duì)高溫、低pH和多種化學(xué)物質(zhì)有耐受力,但當(dāng)接觸到昆蟲腸中的堿性物質(zhì)后,包含體就會(huì)溶解,釋放出病毒粒子,隨后感染昆蟲的中腸細(xì)胞。1.昆蟲病毒的包涵體和殺蟲機(jī)理殺蟲機(jī)理:2.昆蟲病毒用于殺蟲劑的原因
第一,昆蟲病毒只攻擊無脊椎動(dòng)物,有很強(qiáng)的宿主專一性,因此相對(duì)安全可靠。第二,由于包含體對(duì)病毒具有保護(hù)作用,當(dāng)散布到環(huán)境中這些病毒粒子有較長的保存期和較高的存活率。第三,這些病毒粒子在昆蟲的幼蟲組織內(nèi)能夠達(dá)到很高的濃度(每只幼蟲含有高達(dá)1010個(gè)病毒粒子),因此非常適合商業(yè)生產(chǎn)。二、植物病毒
幾乎所有的植物病毒都是單鏈或雙鏈的RNA病毒,極少數(shù)是DNA病毒。
植物病毒對(duì)宿主的專一性通常較差。例如,TMV可侵染十余科、百余種草本和木本植物。
基本形態(tài)為桿狀、絲狀和球狀(二十面體),一般無包膜。
至今仍未發(fā)現(xiàn)植物病毒的細(xì)胞受體存在①因葉綠體被破壞或不能合成新的葉綠素,而引起花葉、黃化或紅化等癥狀;植物患病毒病后,主要出現(xiàn)三類癥狀:②
植株發(fā)生矮化、叢枝或畸形等;③
形成枯斑或壞死等癥狀。RTYV引起的水稻黃葉病CMV引起的蕨葉癥煙草花葉病毒病MSDV引起的玉米條紋矮縮病玉米條紋矮縮病黃萎病病毒洋蔥黃萎病植物病毒病
植物病毒一般無特殊吸附結(jié)構(gòu),只能以被動(dòng)方式侵入,通過人為的或自然的機(jī)械損傷所形成的微傷口進(jìn)入細(xì)胞;或者靠攜帶有病毒的媒介,主要靠是有刺吸式口器的昆蟲(蚜蟲、葉蟬和飛虱等半翅目昆蟲)取食將病毒帶入細(xì)胞。1.植物病毒的侵入植物病毒的復(fù)制:3.植物病毒生物大分子的合成
2.植物病毒的脫殼
與噬菌體不同的是,植物病毒必須在侵入宿主細(xì)胞后才脫去蛋白質(zhì)衣殼,這一過程稱為脫殼。
病毒粒子整個(gè)裝配過程高度有序。在衣殼蛋白和RNA基因組合成完畢后,衣殼??繑n,衣殼蛋白與TMVRNA同時(shí)從專一的裝配起始位點(diǎn)開始裝配。衣殼粒不斷地以螺旋方式裝配,形成一個(gè)長桿狀衣殼。隨著桿的延長,RNA也螺旋形盤繞于衣殼的中間通道內(nèi),并在末端形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
植物病毒在其核酸復(fù)制和衣殼蛋白合成的基礎(chǔ)上,即可進(jìn)行病毒粒裝配。4.植物病毒的裝配
植物病毒進(jìn)入細(xì)胞后,增殖產(chǎn)生的子代病毒或病毒核酸可通過病毒編碼的運(yùn)動(dòng)蛋白(movementprotein)與胞間連絲的相互作用從受染細(xì)胞進(jìn)入鄰近細(xì)胞而實(shí)現(xiàn)病毒粒的擴(kuò)散和傳播。5.植物病毒的擴(kuò)散三、真菌病毒和藻類病毒
大多數(shù)真菌病毒來自高等真菌,如青霉菌屬和曲霉菌屬,一般包含有雙鏈RNA,真菌病毒大多是具有潛伏性的病毒,該病毒在宿主體內(nèi)可誘發(fā)植物疾病。
低等真菌的病毒知之甚少,在研究過的少量病毒中,含有dsRNA和dsDNA基因組。與高等真菌的病毒不同,低等真菌病毒的繁殖都伴隨著宿主損傷和裂解。
真核藻類的病毒只有少數(shù)被分離出來,目前所有研究過的這類病毒都具有dsDNA基因組和多面體結(jié)構(gòu)衣殼。
第六節(jié)亞病毒類病毒擬病毒朊病毒
自然界中一些只含有核酸或只含有蛋白質(zhì)的分子病原體,被稱為亞病毒。
亞病毒只含具獨(dú)立侵染性的RNA組分只含不具獨(dú)立侵染性的RNA組分只含單一蛋白質(zhì)組分一、類病毒(viroid)1.定義:只含RNA組分、專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的分子病原體。2.與其它病毒不同點(diǎn):沒有衣殼;閉合ssRNA(250-370bp);堿基配對(duì)的桿狀區(qū)與未配對(duì)的環(huán)狀區(qū)相間排列(棒狀閉合環(huán)狀分子)不作mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成;能在宿主細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制。3.致病性:馬鈴薯紡錘形塊莖病,柑橘裂皮病目前只在植物體中發(fā)現(xiàn)PSTV呈棒狀結(jié)構(gòu),是一個(gè)裸露的閉合環(huán)狀ssRNA分子,其相對(duì)分子質(zhì)量為1.2×105。整個(gè)環(huán)由兩個(gè)互補(bǔ)的半體所組成,其一含179個(gè)核苷酸,另一含180個(gè)核苷酸,兩者間有70%的堿基以氫鍵方式結(jié)合,形成雙螺旋區(qū),共形成122個(gè)堿基對(duì),整個(gè)結(jié)構(gòu)中形成了27個(gè)內(nèi)環(huán)。馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒(potatospindletuberviroid,PSTV),它可使馬鈴薯減產(chǎn)20%~70%。類病毒的發(fā)現(xiàn),是生命科學(xué)中的一個(gè)重大事件。對(duì)生物學(xué)家來說,類病毒的發(fā)現(xiàn)為探索生命起源提供了一個(gè)新的低層次上的對(duì)象;對(duì)分子生物學(xué)家來說,類病毒是研究最重要生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的絕好材料;對(duì)病理學(xué)家來說,類病毒的發(fā)現(xiàn)為他們揭開人類和動(dòng)、植物的各種傳染性疑難雜癥的病因帶來了新的希望;對(duì)哲學(xué)家來說,類病毒的發(fā)現(xiàn),為長期以來有關(guān)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)帶來革命性的影響。二、擬病毒(virusoid)擬病毒:又稱類類病毒(viroid-like)、殼內(nèi)類病毒或病毒衛(wèi)星(satellite),指一類包裹在真病毒粒中的有缺陷的類病毒。輔助病毒:包裹擬病毒的真病毒被稱為輔助病毒。擬病毒特點(diǎn):擬病毒一般不具有衣殼,基因組為RNA或DNA,多數(shù)只含300-400個(gè)核苷酸,是輔助病毒的“衛(wèi)星”,不能獨(dú)立復(fù)制,必須依賴輔助病毒的協(xié)助。擬病毒和輔助病毒基因組沒有同源性。擬病毒也可干擾輔助病毒的復(fù)制和減輕其對(duì)宿主的病害,這可用于生物防治。三、朊病毒(prion)1.定義:
朊病毒是一類小型蛋白質(zhì)顆粒,約由250個(gè)氨基酸組成,大小僅為最小病毒的1%,而且毒性很強(qiáng)。
朊病毒(prion)又稱“普列昂”或蛋白侵染因子(proteininfection),是一類不含核酸的傳染性蛋白質(zhì)分子,因能引起宿主體內(nèi)現(xiàn)成的同類蛋白質(zhì)分子發(fā)生與其相似的構(gòu)象變化,從而可使宿主致病。純化的感染因子稱為朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)。
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