病毒学课件.ppt

1,病 毒 与健康,生命科学学院,2,近20年来肆虐的病毒性疾病,AIDS,SARS,禽流感,病原体 是病毒！,3,,乙肝病毒,冠状病毒,流感病毒,HIV,几种致病病毒,4,全球乙型肝炎病毒表面抗原携带者为3.5亿，我国为1.2亿； 全球每年死于乙型肝炎病毒感染引起疾病的人数为75万，我国为50万人; 中国甲、乙类传染病报告中，1/3以上的病例为病毒性肝炎; 我国每年用于肝炎和肝病的医疗、保健费用高达1,000多亿元; 广东七成五的人口现在或曾经感染过乙肝; 乙肝病人歧视案受到越来越多人的关注;,乙型肝炎,5,SARS,6,禽流感,7,10000×,利用噬菌体治疗鸡腹泻,8,病毒（virus）：是一类个体微小，无完整细胞结构，含单一核酸型（DNA或RNA），必须在活细胞内寄生或复制的非细胞型微生物。 病毒学（virology）：即研究病毒的本质、病毒与宿主相互作用和规律的生物学科。 病毒学的分支：普通病毒学、医学病毒学、兽医病毒学、植物病毒学、昆虫病毒学、细菌病毒学、肿瘤病毒学、环境病毒学、分子病毒学等。,9,研究病毒学的主要目的,病毒能引起人类、家畜和作物很多危害性的疾病，研究病毒的的目的之一是为了有效防治和控制各种病毒性疾病的发生和流行； 病毒具有生命与非生命双重属性的特殊本质，研究病毒的另一目的是通过对病毒的认识，使人们进一步认识生命物质的一些基本问题，从而对生命起源有所启示； 研究病毒的第三个目的是利用病毒为人类造福。,10,教材及参考书目,1、教材 《普通病毒学》，谢天恩、胡志红主编，北京，科学出版社，2002年 2、参考书目 《动物病毒学》，殷震主编，北京，科学出版社，1997年 《分子病毒学》，黄文林主编，北京，人民卫生出版社，2002年 《分子病毒学》，侯云德主编，学苑出版社，1990年 《现代微生物学》，刘志恒主编，北京，科学出版社，2002年 《噬菌体分子生物学》，贾盘兴主编，北京，科学出版社，2001年,11,考核方式,平时成绩（30％） 期末考试成绩（70％）,12,《病毒学》教学大纲,教学目的及要求 通过病毒学教学，旨在带领本科学生进入病毒学研究领域的大门，了解病毒学研究的最新进展，掌握一些病毒学研究的方法和手段，对病毒引起的疾病的预防和治疗有明确的认识，为病毒学的基础研究提供理论支持。 病毒学课程的教学要求 课程学习前必须对授课内容进行充分预习，以了解课程内容，病毒学研究的方法和研究进展，做到心中有数，思路清晰，认真做好课堂记录，查阅资料、讨论，以便系统完整的掌握病毒学知识。,13,教学内容,第一章 病毒学导论-概述 主要介绍病毒的概念、病毒的特征、研究病毒的目的意义、病毒的发展简史、病毒对现代生物学研究的贡献、病毒的发展方向、研究病毒的方法、病毒的识别、病毒的起源、病毒学的任务等。通过本章的学习，使学生对病毒学有基本了解。,14,第二章 病毒的分类与命名 本章主要介绍病毒的分类意义；病毒分类的发展简史；病毒的命名规则；病毒的分类原则；病毒的分类方法等。通过本章的学习，使学生了解病毒分类过程和分类方法。,教学内容,15,第三章 病毒的形态与结构 本章是课程的重点章节之一，主要介绍病毒的组分；病毒核酸的种类；结构类型、结构特征和核酸的功能；病毒蛋白质的种类、结构，存在部位和功能；病毒脂类的种类，结构、来源和功能；病毒糖类的种类、结构、来源和功能；病毒其它组分的种类和功能；病毒的形态、大小；病毒的结构、结构特征；螺旋对称、二十面体对称和复合对称的结构特征；烟草花叶病毒、流感病毒、腺病毒和噬菌体的结构特征。通过本章学习，使学生对病毒的化学本质和形态结构以及其功能有深入的了解。,教学内容,16,第四章 病毒的复制 本门课程的重点内容之一。介绍研究病毒复制的意义；研究病毒复制的方法；病毒的吸附和影响吸附的因子；病毒的侵入和侵入过程；病毒的脱壳和脱壳过程；病毒核酸的复制；DNA病毒的复制过程；单链DNA病毒的复制过程；双链RNA病毒的复制过程；单股负链RNA病毒的复制过程；单股正链RNA病毒的复制过程；逆转录病毒的复制过程；病毒的装配过程和原理；病毒的释放原理和类型；病毒的流产感类型和形成流产感染的因素；缺损病毒；病毒的拯救；病毒的整合感染等。通过本章学习，了解病毒生命活动整个过程。,教学内容,17,第五章 病毒的遗传变异 本门课程的重点内容之一。介绍病毒遗传变异的意义；研究病毒遗传变异的方法；病毒的物理化学诱变；病毒的突变和突变种类及原理；病毒基因重组类型和原理；病毒之间的非遗传相互作用类型和原理；病毒基因图谱的构建方法；病毒的干扰类型和原理；噬菌体的干扰；动物病毒的干扰及后果；植物病毒的干扰及后果等。通过本章学习，使学生了解病毒的遗传变异种类、机理、遗传变异过程，病毒基因图的构建和应用等。,教学内容,18,教学内容,第六章， 病毒的进化 第七章， 病毒与肿瘤 第八章， 病毒的持续性感染 第九章， 病毒感染与细胞凋亡 第十章， 人类及动物病毒与宿主之间的相互作用 第十一章，昆虫病毒与宿主之间的相互关系 第十二章，植物病毒与寄主间的相互作用 第十三章，病毒基因工程 第十四章, prion-传染性蛋白质颗粒或朊病毒,19,第一章 导论-病毒学概述,第一节 病毒学知识的起源及发展 第二节 病毒和病毒学 第三节 病毒的主要类群 第四节 病毒性病害因果关系的概念 第五节 病毒性质的两重性 第六节 病毒研究的发展趋势,20,第一节 病毒学知识的起源及发展,经验时期 病毒的发现时期 病毒本质的研究时期 近代病毒学研究时期,21,一、经验时期,病毒学是年轻的学科，从病毒的发现到目前仅有百余年历史。然而，人类对病毒病的记载却自古就有。 （一）小儿麻痹症的记载 （二）天花的记载 （三）狂犬病的记载 （四）植物病毒病的记载,22,3000 BC，埃及孟非思壁画中记载了一个患小儿麻痹症（脊髓灰质炎病毒导致）而瘫痪的牧师,（一）小儿麻痹症的记载,23,16世纪下半叶，我国率先发明人痘接种法预防天花 明代隆庆年间，人痘预防天花对外推行 种痘法的发明，可以说是我国对世界医学的一大贡献,“其苗传种愈久，则药力之提拔愈清，人工之选炼愈熟，火毒汰尽，精气独存，所以万全而无害也。若时苗能连种七次，精加选炼，即为熟苗。” ---《种痘心法》,（二）天花的记载,24,1796年 英国医生Edward Jenner发明了“种牛痘”的方法预防天花。 1966年 世界卫生组织（WHO）提出对接触天花患者的人进行计划免疫 1977年10月26日 世界上最后一位天花病人治愈。,25,英国伦敦的皇家医学院还珍藏着一幅由Thomas Spackman 绘制的患狂犬病的病狗图,早在古希腊时代就 有关于狂犬病的记载 公元4世纪，我国东晋 时代记载将咬人的疯 狗杀掉，将犬脑敷贴 在被咬的伤口上以防 治狂犬病,（三）狂犬病的记载,26,巴斯德（Pasteur，1822-1895）,他将含有病原的狂犬病的延髓提取液多次注射兔子后，再将这些减毒的液体注射狗，以后狗就能抵抗正常强度的狂犬病毒的侵染。,27,1885年一个被疯狗咬得很厉害的9岁男孩迈斯特尔（Meister）被送到巴斯德那里抢救，巴斯德给这个孩子注射了毒性减到很低的上述提取液，然后再逐渐用毒性较强的提取液注射。巴斯德的想法是希望在狂犬病的潜伏期过去之前，使他产生抵抗力。结果巴斯德成功了，孩子得救了。迈斯特尔后来当了巴斯德研究所的守门人。 巴斯德在1886年还救活了另一位在抢救被疯狗袭击的同伴时被严重咬伤的15岁牧童朱皮叶，记述着少年见义勇为和巴斯德丰功伟绩的雕塑就坐落在巴黎巴斯德研究所外。 发明了狂犬病疫苗，他还指出这种病原物是某种可以通过细菌滤器的“过滤性的超微生物”。,28,巴斯德的功绩,彻底否定了自然发生说,证实发酵由微生物引起,免疫学—预防接种,发明巴氏消毒法,29,第一个记载的植物病毒病：郁金香碎色花病 荷兰种植者用嫁接的方法使健康的郁金香球茎变成病球茎,美丽的郁金香与植物病毒病,（四）植物病毒病的记载,30,二、病毒的发现时期,（一）第一个病毒的发现 （二）人类病毒的发现 （三）噬菌体的发现,31,烟草花叶病毒（TMV）在病毒学发展史乃至遗传学、生物化 学以及基因工程中具有里程碑式的作用，是病毒学研究的模 式生物。 1859年斯威腾（Van Swieten）最初描述烟草花叶病症状。,（一） 第一个病毒的发现--烟草花叶病毒,32,烟草花叶病毒（TMV）,1886年，那时在荷兰工作的德国人麦尔（Adolf Mayer）把烟草花叶病株的汁液注射到健康烟草的叶脉中，引起了烟草的花叶病，证明这种病可以传染。 1892年俄国的伊万诺夫斯基（ Dimitri Iwanowski ）不但重复了麦尔的试验，而且发现其病原能通过细菌所不能通过的过滤器，可是他抱怨过滤器出了毛病。,Dmitri Iwanowski (1864-1920),Chamberland过滤器,33,伊万诺夫斯基（Ivanowski）用这个他认为出了“毛病”的过滤器滤过的汁液，保持了几个月都未污染细菌的事实也没能改变他的看法。因为他生活在巴斯德细菌致病说的极盛时代，没有足够的勇气冲破思维定势。,34,1898年，贝杰林克（Martinus Beijerink）首次提出“病毒 ”的概念，被誉为“病毒学之父”,Martinus Beijerinick (1851-1931),能通过细菌滤器 能在琼脂糖凝胶中扩散 仅能在感染的细胞内繁殖 不能用培养细菌的方法培养（即 在体外非生命物质中不能生长）,真正发现病毒存在的是贝杰林克，给病毒起拉丁名叫“Virus”,35,1898年，德国细菌学家莱夫勒（Freidrich Loeffler）证明牛口蹄疫病是可滤性病毒引起的。,Freidrich Loeffler (1852-1915),36,1900年，里德（Walter Reed）和卡罗尔（James Carrol）通过实验证明黄热病是由蚊虫传染的一种病毒所致。,（二） 人类病毒的发现,Walter Reed (1851-1902),37,1909年，Karl Landesteiner和Erwin Popper发现了引起人类脊髓灰质炎的病原体--脊髓灰质炎病毒。,Karl Landesteiner,在这一时期，人们还发现了天花、麻疹、腮腺炎、流感等疾病也是由病毒引起的。,38,1915年，托特（Fredrick Twort）首次发表了关于噬菌体的文章 1917年，代列耳（Felix d’Herelle）将“能溶解琼脂平板上的细菌”命名为“噬菌体”,（三） 噬菌体的发现,39,1935年，美国生化学家斯坦来（Wendell Meredith Stanley）获得TMV的蛋白晶体，认为病毒是一种蛋白质，并因此于1946年获得诺贝尔奖。,三、病毒本质的研究时期,40,免疫兔子制备出TMV抗血清--说明病毒的蛋白质本性。 1936年，英国的鲍登（Bawden）和皮里（Pirie）证明TMV的结晶含相当量的硫和磷，提示TMV是个核蛋白。 1938年，W.J.Elford测定了各种病毒颗粒大小。 1939年，考齐（Kausche）和Ruska用电镜照片，直观证实TMV是杆状颗粒。,至此，TMV是核蛋白而不是纯蛋白质，病毒是颗粒状而不是毒液的争论到此结束。,41,1952年，美国冷泉港卡内基遗传学实验室的Alfed Hershey和Martha Chase用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸试图追踪噬菌体吸附进入大肠杆菌细胞的机制，结果证明只有DNA进入细胞就足以提供复制出100多个子代病毒所需的遗传信息。,42,43,44,同年，Wyatt和Cohen在T偶噬菌体和动物病毒中发现有寄主DNA所没有的新碱基羟甲基胞嘧啶，最终证明是病毒DNA编码羟甲基酶被合成的原因，可见病毒的遗传信息在寄主细胞内被表达成蛋白质。 1956年 根据病毒负染的电镜照片第一次提出病毒颗粒的外壳蛋白是由组分相同的蛋白质亚基做对称的二十面体或螺旋式的排列而成。,45,1955-1957年,美国的F. Raenkel Conrat和Singer与德国的Gierer和Schramm分别独立地证明纯化TMV-RNA有侵染性并决定TMV的遗传特性，证明DNA和RNA都是携带遗传信息的遗传物质。,46,（一）病毒学与宿主相互关系 （二）病毒学与分子生物学、基因工程,四、近代病毒学研究时期,47,（一）病毒与宿主相互关系,细菌病毒 病毒核酸可以整合入宿主细胞DNA中、细胞基因可以通过病毒传递到另一个细胞、感染作用可以在细胞内诱导出一种新的对病毒特异的酶等 动物病毒 完整的病毒粒子与病毒核酸相比显示不同的宿主范围、某些病毒可引起细胞生长习性和形态特征有关的细胞转化、某些病毒感染可引起细胞融合、阐明了某些病毒致病与免疫的分子基础、羊瘙痒病由朊蛋白引起等 植物病毒 卫星病毒和具有多分基因组病毒的存在、发现类病毒与一般病毒不同,48,利用噬菌体突变体的重组，以及基因缺失和置换突变的杂交，鉴定和定位λ噬菌体的基因，获得基因组的物理图谱。,噬菌体溶原性和裂解性生活史的发现和相互转换机制的研究，如阻抑蛋白cI的负调控和转录因子N蛋白和Q蛋白的正调控、以及多基因间表达调控的相互协调、相互制约的复杂关系的研究，奠定了分子生物学操纵子学说的基础。,（二）病毒学与分子生物学、基因工程,49,T4噬菌体是另一个利用突变体获得基因组物理图谱的实例。对其基因结构和功能的研究，尤其是对rⅡA和rⅡB两个顺反子的遗传分析导致移码突变，首次支持遗传密码是三联体密码的学说。,利用T4噬菌体溶菌酶基因所进行的移码突变结果直接证实了这一学说。,50,利用噬菌体为材料研究基因组DNA的复制机制及所需各种酶活性，促进了对原核生物遗传物质复制地了解。 以病毒为材料，如SV40研究DNA与寄主组蛋白的作用，给E.coli基因组结构和哺乳动物染色体结构的了解以重要的启示。 独特类型的病毒基因组，如ssDNA,（+）RNA 、（-）RNA先后在体外翻译体系中被转录，充分显示了生物遗传信息储存方式的多样性。,51,转录增强子元件、转录因子与启动子结合 ---SV40的研究 RNA聚合酶Ⅲ与启动子识别并进行转录 --腺病毒VA基因的研究 基因在DNA基因组上的位置是不连续的，有内含子存在，转录体需要剪裁，拼接成mRNA ---T4噬菌体和腺病毒的研究,52,mRNA3’-端的聚腺苷酸化-----痘病毒 首次发现聚腺苷酸化信号-----SV40 mRNA5’-端的帽子结构和碱基的甲基化作用-----弧肠病毒 翻译后的前体经蛋白酶加工裂解成为功能蛋白质，经高尔基体的糖基化以及被蛋白激酶磷酸化的研究------病毒,53,意义： 1. 揭示了病毒正链RNA基因组复制和基因表达的一种新类型。 2. 对20世纪60年代所形成的中心法则理论的重要修饰和补充。 3. 反转录酶广泛应用于cDNA克隆的技术。,反转录酶的发现,20世纪70年代 反转录酶的发现----RNA肿瘤病毒,54,转录组学的研究方法－DNA芯片技术,55,20世纪70年代另一个病毒学研究中最有深远影响的发现 在对噬菌体与其寄主相互关系的研究中发现的,限制性内切酶的发现,56,1972年 P. Berg在斯坦福大学第一次体外构建重组DNA分子，即将λ噬菌体基因和E.Coli半乳糖基因插入SV40的环状DNA中。 1973年 H.Boyer和S. Cohen用E.coli质粒pSCIOI(Tetr)上仅有一个EcoRⅠ切点的特点与另一个质粒R6-3(Neor)组合成嵌合质粒，转化E.coli后在含四环素和新霉素培养基上选出有Tetr和Neor的新转化子。,Paul Berg(1926-),基因工程的诞生,57,,CMV 立刻早期基因IE的启动子含有增强子、TATAbox、和转录起始位点,载体的一些必要元件如复制原点、启动子、转录增强子、翻译增强子等等大多来自病毒 多种病毒载体的广泛应用,,SV40的poly A,58,病毒学发展大事记,1798年 琴纳（E. Jenner） 接种牛痘预防天花； 1885年 巴斯德（L. Pasteur） 制成狂犬疫苗； 1892年 伊万诺夫斯基（Iwanovski）发现TMV病原的滤过性； 1898年 贝杰林克（M. W. Beijerinck）证实TMV为滤过性病原；洛夫勒（F. Loeffler）发现口蹄疫病原的滤过性； 1899年 古巴流行黄热病，细菌学家里德（Reed）证明罪犯是伊蚊；接着日本人高见（Takami）证明一种叶蝉会传水稻矮花病，蚜虫会传染马铃薯退化病；,59,1915年 托特（F. W. Twort）发现噬菌体； 1917年 代列耳（F. D‘Herelle）命名噬菌体； 1935年 美国生化学家斯坦利（W. M. Stanley , 1904-1971 ）获得TMV结晶 ，1946年获诺贝尔奖； 1939年 考齐（G. A. Kausche）在电镜下看到TMV ； 1949年 恩德尔（J. J. Enders）等利用单层细胞培养脊髓灰质炎病毒； 1952年 赫尔希（A. D. Hershey）证明一种噬菌体DNA具有感染性, 杜尔贝科（Dulbecco）利用单层细胞培养进行蚀斑试验；,60,1956年 弗伦克尔-康拉特（H.Fraenkel-Conrat）等 证明TMV-RNA分子具有侵染性 1957年 伊萨克（Isaacs）等发现干扰素 1960年 次田（A. Tsugita）等测定了TMV外壳蛋白的氨基酸序列 1965年 斯皮格曼（S. Spiegelman）成功地在体外复制了Qβ噬菌体RNA 1967年 迪纳尔（T. O. Diener）等阐明类病毒的本质 1968年 亨雷（G. Henle ）等揭示EBV与传染性单核细胞增多症及Burkitt淋巴瘤有关 1970年 特明（H. M. Temin）、巴尔的摩（D. Baltimore） 发现逆转录酶 1977年 桑格（F. Sanger）等测定了φX174的DNA全序列,61,1979年 谷口（T. Taniguchi）人干扰素基因工程宣告成功 1982年 普罗西纳（Prusiner）提出朊粒（没有核酸而有感染性的蛋白质颗粒 ) 1983年 蒙塔格尼（Montagnier）嘎洛（R. C. Gallo）分离到与AIDS相关的人类逆转录病毒 1984年 发现CD4+是HIV受体 1985年 巴登（H.von der Patten）等利用逆转录病毒为载体将外源基因导入小鼠 1986年 发现HIV的协同受体 1988年 发现人类疱疹病毒6型（HHV-6）,62,1982年普罗西纳（Prusiner）证明引起羊搔痒病的病原是一种分子量为27kDa的蛋白质，他称之为蛋白侵染子（Prion）或朊病毒。目前至少有6种人和动物的慢性病与此有关，如人的枯颅病、疯牛病、鹿的搔痒病等。朊病毒究竟是一种传染性因子，还是由正常基因突变形成的结构异常的蛋白质，至今仍处于争论之中,63,1988年 发现戊型肝炎病毒（HEV），发现丙型肝炎病毒（HCV） 1991年 发现Guanarito 病毒 1993年 发现Sin nomber 病毒 1994年 发现Sabia 病毒 1995年 发现细小病毒B19 ，发现庚型肝炎病毒（HGV） 1997年 发现埃博拉病毒（Ebola virus） 2003年 发现SARS冠状病毒（SARS coronavirus）,64,65,病毒研究领域的诺贝尔奖,1946年，J. B. 萨姆纳（美国人）首次分离提纯了酶；J. H. 诺思罗普，W. M. 斯坦利（美国人）分离提纯酶和病毒蛋白质（化学奖） 1954年，John Franklin Enders（美国），Thomas Huckle Weller（美国），Frederick Chapman Robbins（美国）发现脊髓灰质炎病毒的能够在各种组织培养基上生长 1966年，Peyton Rous（美国） 发现肿瘤诱导病毒 1969年，Max Delbrück（美国），Alfred D. Hershey（美国），Salvador E. Luria（美国）发现病毒的复制机制和遗传结构 1975年，David Baltimore（美国），Renato Dulbecco（美国），Howard Martin Temin（美国）发现肿瘤病毒与细胞遗传物质之间的相互作用 1976年，B.S.丰卢姆伯格（美国人）发现澳大利亚抗原；D.C.盖达塞克（美国人）从事慢性病毒感染症的研究 1980年，美国科学家伯格因研究操纵基因重组DNA分子、美国科学家吉尔伯特、英国科学家桑格因创立DNA结构的化学和生物分析法而共同获得诺贝尔化学奖 1989年，毕晓普（J. Michael Bishop，美国），瓦慕斯（Harold E. Varmus，美国）发现逆转录病毒原癌基因（oncogene）在细胞中的产生 1997年，S.B.普鲁西纳（美国人）发现了一种全新的蛋白致病因子－ 朊蛋白（Prion）并在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献 2008年，德国人哈拉尔德·楚尔·豪森（Harald zur Hausen）和两位法国科学家弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西（Françoise Barré-Sinoussi）、吕克·蒙塔尼（Luc Montagnier），因发现人乳突淋瘤病毒引发子宫颈癌和发现艾滋病毒获得2008年诺贝尔生理学或医学奖。,66,中国学者对病毒学的贡献,汤飞凡（1897-1958） 中国第一代医学病毒学家。在病毒学发展的早期，他用物理方法研究阐明病毒的本质。 1925年在美国对疱疹病毒进行过研究，他和他的导师Zinsser用物理学方法研究病毒的本质，证明病毒是存在于宿主细胞内能自我复制的颗粒。1955年他首次分离出沙眼衣原体，是世界上发现重要病原体的第一个中国人。 黄祯祥（1910-1987） 在世界上首创病毒体外培养新技术，为世界病毒学界所公认，为现代病毒学奠定了基础。对流行性乙型脑 炎、麻疹等病毒性传染病的病原、流行规律、免疫诊断、发病机制等方面的研究，从理论和实践上指导了疫苗研制等多方面工作，为我国的病毒性传染病的控制作出了重要贡献。,67,朱既明（1917-1998） 1948年在英国发现同一病毒可因变异而呈不同形态，并首次将流感病毒裂解为有生物活性的亚单位，并在此基础上提出了病毒的结构模型，这一假说为后来阐明各种病毒结构开创了先河，并为研究亚单位疫苗准备了理论和方法的基础。朱既明还发现了正常血清中抑制流感病毒血凝作用的β-抑制素。 高尚荫（1909-1989） 1943年在美国进行烟草花叶病毒研究时曾观察到病毒感染不同宿主后仍保持稳定理化和血清学特征，在病毒学发展史中有一定地位。 裘维蕃(1912- ) 他长期研究植物病菌原菌和病毒学，曾提出了许多病害诊断的原理和技术。对十字花科的茄科蔬菜作物的病毒病理学以及防治基础做了许多开创性工作。1980年首先提出诱导植物抗病毒性的理论，并在1983年研制成了“NS—83增抗剂”用以抑制蕃茄和烟草病毒，有显著抑病增产效果。,68,第二节 病毒和病毒学,一、病毒的特点 只含有一种类型的核酸（DNA或RNA）作为遗传信息载体； 不含有功能性核糖体或其他细胞器； RNA病毒中，全部遗传信息都在RNA上编码，这种情况在生物学上是独特的； 体积比细菌小得多，仅含少数几种酶类； 不能在无生命的培养基中增殖，必须依赖宿主细胞的代谢系统复制自身核酸、合成蛋白质并装配成完整的病毒颗粒。 病毒（virus）：是一类个体微小，无完整细胞结构，含单一核酸型（DNA或RNA），必须在活细胞内寄生或复制的非细胞型微生物。,69,二、病毒与其它微生物的区别,70,三、病毒与计算机病毒的异同,（一）相似性 宿主。生物病毒必需在活的宿主细胞中才能得以复制繁殖，利用宿主细胞的核苷酸和氨基酸来自主地合成自身的一些组件，装配下一代个体。计算机病毒的行为类似于温和型噬菌体，它们都将自身的代码插入一段异已的程序代码中去，利用宿主的程序代码被执行或复制的时候，复制自己或产生效应，令系统瘫痪或吞噬计算机资源。 感染性。复制后的生物病毒裂解宿主细胞而被释放出去，感染新的宿主细胞。计算机病毒同样也具有感染力，被复制的病毒代码总要搜寻特定的宿主程序代码并进行感染。生物病毒的核酸好比计算机病毒的循环程序，其不断地循环导致产生的新个体的数量比起计算机病毒，更具有感染力。 危害性。 微小性。最大的生物病毒痘病毒，其直径也只不过450nm，而一般的生物病毒的个体更小，必须在电镜下才能见到其真面目。同样，计算机病毒也相当短小精悍，其代码一般都较短。,71,简单性。生物病毒缺乏许多重要的生物酶系，如核酸合成酶系，呼吸酶系，蛋白质合成酶系等。因病毒颗粒过于微小，无法携带病毒复制所需全部信息，因此必须利用宿主来合成自身所需物质。计算机病毒也具有这些特点，其程序代码一般都不具备可执行文件的完整结构（除Batch病毒和一些特洛伊木马外），因此不可以单独地被激活、执行和复制，必须将其代码的不同部分镶入到宿主程序的各个代码段中去，才能具有传染和破坏性。 变异性。不管生物病毒还是计算机病毒都具有变异性。 多样性。从首例计算机病毒被发现到现在，计算机病毒的数量已经超过了5000种。同样，自人们发现了烟草花叶病毒（TMV）到现在，生物病毒的数量也以惊人的速度增长。 特异性。 相容性和互斥性。溶源性噬菌体是典型的具有相容性和互斥性的生物病毒，而计算机病毒Jernsalem只对*.COM型文件感染一次，对*.EXE文件则可以重复感染。 顽固性。 （二）差异 电脑病毒与生物病毒有着本质的不同，它们的寄生环境不同、感染对象不同、传播途径不同、破坏活动也不同。,72,四、病毒的基本类型,(真)病毒: 至少含有蛋白质和核酸两类物质 假病毒体：病毒复制时，衣壳内装入宿主的核酸而非病毒核酸，在电子显微镜下观察这种颗粒形似一般病毒颗粒，但不能复制，它含有“错误”的核酸。 亚病毒: 类病毒：含有具有单独侵染性的核糖核酸（RNA）分子 卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分 朊病毒: 没有核酸而有感染性的蛋白质颗粒,73,五、主要病毒学期刊,74,主要病毒学期刊,75,第三节 病毒的主要类群,不同的病毒的分类原则 结构：大小、形态、核酸-小RNA病毒 疾病：脑炎、肝炎病毒 宿主细胞：动物、植物、细菌 组织或器官：腺病毒、肠病毒 地名：西尼罗病毒、汉他病毒、埃博拉病毒 复制方式：反转录病毒,76,一、原核生物的病毒,迄今为止，几乎没有一群细菌尚未发现相应的噬菌体 噬菌体的寄主范围不会跨越已经确立的细菌分类学之间的界限（特异性强） 放线菌也被病毒侵袭，株间特异性也很明显 病毒也会感染蓝藻 在立克次体中也发现有病毒粒子 甚至病毒本身也受到卫星病毒和卫星RNA的寄生,77,二、真核生物病毒,低等植物病毒：真核藻类病毒、真菌病毒 高等植物病毒 无脊椎动物病毒 脊椎动物病毒,78,第四节 病毒性病害因果关系的概念,科赫法则 Rivers法则 1973年Evans免疫学证据,79,1、特异的致病因子应存在于同一种疾病中（同一种疾病应能查见相同的致病因子） 2、可分离、培养得到纯的特异致病因子 3、以分离、培养所得的特异致病因子接种同样的寄主，可引起相同的症状 4、从人工接种的寄主中可重新分离、培养获得同一种纯的特异致病因子,Koch’s postulates,80,发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立 证实炭疽病因 — 炭疽杆菌,发现结核病原菌—结核杆菌 科赫法则,柯赫的功绩,81,Rivers法则,1、必须发现某种特异病毒以一定程度的规律性与某种疾病有联系，并从患病寄主中分离出病毒； 2、在实验寄主或寄主细胞中培养； 3、证明培养物的滤过性； 4、在原始的寄主种或有关的种内产生类似的病害； 5、能重新分离出同一种病毒。,82,第五节 病毒性质的两重性,一、病毒生命形式的两重性 1、病毒存在的两重性 细胞外形式（不显复制活性、但保持感染活性，呈病毒体或病毒颗粒形式） 细胞内形式 2、病毒的结晶性与非结晶性 这曾是病毒是否是真正生命体的争论点。 某些病毒有化学结晶型和生命活动型两种形式。 3、颗粒形式与基因形式,83,二、病毒结构和功能的两重性,1、标准病毒与缺陷病毒 2、假病毒与真病毒 注意区分假型病毒与假病毒 3、杂种病毒与纯种病毒,84,三、病毒病理学的两重性,1、病毒的致病性与非致病性 2、病毒感染的急性和慢性,85,第六节 病毒研究的发展趋势,86,患脊髓灰质炎的儿童 （Child with polio sequelae WHO）,一、全球消灭脊髓灰质炎,87,Polio Statistics,88,Polio Statistics,89,二、病毒基因组、蛋白质组,病毒基因组（genome）：1个病毒所包含的全套基因。病毒核酸或为DNA或为RNA，可以统称为病毒染色体。 完整的病毒颗粒具有蛋白质外壳，以保护病毒核酸不受核酸酶的破坏，并能识别和侵袭特定的宿主。类病毒例外，它是一类植物病毒，为很小的单链闭环RNA（250-400碱基）。,90,病毒基因组的特点,1、基因组大小相差很大：,HBV：3.2kb 痘病毒：300 kb,2、核酸结构多样性： 以SSDNA、dsRNA最为突出。,,DNA或RNA，只能是一种 单链或双链 环状分子或线性分子,,3、基因组有连续的，有不连续的。病毒基因结构特征往往与其宿主细胞基因结构相似。 原核病毒（如噬菌体）基因是连续的，没有内含子； 真核病毒（如多瘤病毒）基因是不连续的，有内含子。 有意思的是，有些真核病毒的内含子或其中的一部分对某一基因来说是内含子，对另一基因却是外显子。,91,5 、多为单拷贝，即每个基因在病毒颗粒中只出现一次。,6、节段性基因。大部分病毒核酸都是由一条双链或单链构成，少数病毒核酸由数个片段构成。这类病毒一般为RNA病毒。,7、相关基因成簇排列，功能上相关的基因排列在一起。,8、有重叠基因。即同一段基因可以编码2种或以上的基因产物，使得小病毒基因组能携带较多的遗传信息。,9、含有不规则结构基因。,有些基因之间无间隔区。 有些mRNA５‘端无帽子结构。 有些结构基因本身无翻译起始序列。,,4、编码序列>90%，病毒核酸大多数顺序都用来编码蛋白质。,92,典型病毒基因组介绍,1、SV40病毒基因组。SV40（simian sarcom avirus40 猴肉瘤病毒)属乳多空病毒类，是最小的DNA病毒之一。它可长期潜伏于猴肾细胞，对新生仓鼠有致癌性，体外试验还可使多种属细胞恶性转化。,93,双链环状DNA：5243bp,早期转录区：2个重叠基因基因（编码2个蛋白质，t、T）,调控区（400bp）：复制起始点、启动子、增强子,晚期转录区：3个重叠基因，编码VP1（主），VP2和VP3（次）3种衣壳蛋白,,VP1 mRNA,VP2 mRNA,VP3 mRNA,,,VP3比VP2N端少1/3,基因组,94,95,2、逆转录病毒(retroviruses),(1)是RNA的复合体 ①2条(+)RNA单体正向平行，携带所有的遗传信息，而且完全相同，为什么要求2条相同正链，意义不太清楚(怕基因丢失或损伤?)。 ②2条tRNA较小，是宿主tRNA(RSV是tRNAtrp），+RNA对于复制位置至关重要。 (2)5’端有m7Gppp帽，3’端有Poly（A）尾。,96,A、编码区：所有逆转录病毒均含有3个基本结构基因,gag: 病毒衣壳蛋白 pol: 肽链内切酶，一个逆转录酶，一个与前病毒整合相关的酶 env: 包膜蛋白,,B、非编码区：与基因组复制和基因表达有关,A: R区: 两端的重复序列,与cDNA合成有关 B: 引物结合区(primer binding site, PB) C: U区: U3 含强启动子,起始转录RNA. U5 与转录终止和加polyA有关 D: DLS--C区: DLS:两条病毒(+)RNA链结合位点 : 包装信号:RNA装入病毒颗粒 C: 调控区.,,,,97,蛋白质组研究的技术特点和要求,高分辨率 高灵敏度 高通量 自动化 规模化,,98,蛋白质组学实验室所需条件示意,99,需要增加现行疫苗的安全性和有效性，还需寻找低成本的途径，使其有效的应用, 尤其是发展中的国家。WHO估算，大约有20%-30%的儿童死于能够用现行的疫苗预防的疾病。,三、DNA疫苗,100,Mycobacterium tuberculosis.,HIV,许多引起高死亡率和高发病率的疾病的控制有了极大的进展，但是，仍迫切需要大量的疫苗预防其他的疾病。每年，世界上仍有数以百万的人死于疟疾(malaria), 结核(tuberculosis)和爱滋病 ( AIDS)，原因是没有有效的疫苗来控制这些疾病。到九十年代末，已有40,000,000人死于爱滋病，9,000,000 的儿童沦为孤儿。,Four Plasmodium species are responsible for human malaria, P. falciparum, P. vivax, P. ovale and P. malariae,101,常用抗病毒疫苗,脊髓灰质炎Polio,Inactivated,Attenuated,,,102,本章课程内容回顾,本章主要介绍病毒的概念；病毒的结构特征；研究病毒的意义；病毒学的发展史；病毒学的发展方向等。通过本章的学习，使学生对病毒有一个基本的了解。,