病毒学第四章 病毒的侵染与复制
第四篇病毒学(Virology)
41-30
••
病毒的异常增殖
缺陷病毒：基因不完整或改变，不能复制出感染性 病毒体的病毒。 辅助病毒：可辅助缺陷病毒增殖的病毒。 辅助病毒能弥补缺陷病毒的不足，使缺陷病毒可复 制出完整的子代病毒。 • 缺陷干扰颗粒（defective interfering particles,DIP)：可干扰其他病毒增殖的缺陷病毒。
41-39
朊粒（prion）
感染性蛋白质分子
※含2个 螺旋与4个 折叠，耐受126℃、60min ※能够缓慢繁殖，引起慢发感染
※感染人与动物，不引起特异性免疫应答
※可外源性、内源性、垂直传播感染，引起中枢神 经的空泡样病理改变
41-40
• 思考题
一.名词解释： 1.顿挫感染 2.干扰现象 3.病毒灭活
• 生物学功能：维持病毒形态、保护核酸，参与病毒感染过 程，具有抗原性、引起免疫病理反应，包膜蛋白可引起细胞 毒性反应。
41-17
••••
病毒的脂类和糖类
病毒的脂质和糖类来自宿主细胞。 病毒的脂质存在于包膜，常以脂蛋白的形式存 在。 脂溶剂可除去包膜，使病毒失去吸附和侵入宿主 细胞的能力而丧失感染性。 因此，包膜病毒对脂溶剂敏感， 可与裸病毒鉴别。
41-23
生物合成 病毒核酸指导自身复制（自我复制）
（点击动画）
早期蛋白质
蛋白质合成 病毒mRNA指导
后期蛋白质
功能蛋白质 结构蛋白质
核酸合成
41-24
病毒核酸指导
双链
DNA 单链
半保留复制 全保留复制
指导蛋白质合成
正链
负链RNA 合成子代RNA
RN
A
指导蛋白质合成
病毒的复制周期与致病性
病毒的复制周期与致病性
病毒的复制周期包括吸附、穿透、解壳、复制和释放等阶段。
首先，病毒通过与宿主细胞表面的受体结合来实现吸附，这一过程决定了病毒是否能够成功感染宿主细胞。
接下来，病毒通过各种方式穿透宿主细胞膜，进入细胞内部。
在细胞内，病毒解壳释放出基因组，基因组可以是DNA或RNA。
然后，病毒利用宿主细胞的生物合成机制进行复制，合成病毒蛋白和基因组。
最后，病毒蛋白和基因组组装成新的病毒颗粒，并通过细胞溶解或膜融合等方式释放到外界，继续感染其他宿主细胞。
病毒的致病性取决于其感染和复制过程中的多个环节。
首先，病毒需要与宿主细胞表面的受体结合并进入细胞内部，这可能破坏细胞的正常结构和功能。
其次，病毒的基因组在细胞内复制过程中可能产生突变或重组，导致新的毒株出现，这些毒株可能具有更强的致病性。
此外，病毒的复制过程也可能影响宿主的免疫系统，使宿主更容易受到感染或产生严重的病症。
因此，病毒的复制周期和致病性是密切相关的。
了解病毒的复制周期和致病机制对于预防和治疗病毒感染具有重要意义。
病毒病毒学研究
病毒病毒学研究第一章：病毒学基础知识病毒是一种非细胞有机物质，通常由核酸和蛋白质组成，具有遗传信息、能自我复制和侵入宿主细胞能力的微生物体。
病毒学是研究病毒的传播、致病性和预防治疗的学科。
病毒一般由外壳和核酸组成。
外壳由蛋白质和有时还包括脂质和碳水化合物构成，而核酸则是病毒的遗传物质。
病毒的核酸可以是DNA或RNA，单链的或双链的，可以是线性的或环形的，还可以是分节的或非分节的。
病毒只在宿主细胞内复制，因为病毒缺乏自我复制的酶。
病毒感染宿主细胞，将其转化为病毒工厂，制造出新的病毒，并在病毒复制周期结束时破坏宿主细胞，释放新生病毒细胞。
第二章：病毒分类与研究方法病毒有很多分类方法，其中最广泛使用的是演化分类和固有属性分类。
演化分类依据病毒基因组序列的相似程度将病毒分为家族、属和种。
固有属性分类以病毒的外壳和基因组结构为基础将病毒分类。
病毒研究的主要方法包括电镜、细胞培养、酶联免疫吸附测定、PCR和DNA测序等。
电镜可以检测病毒的形态和构成，细胞培养可以检测病毒感染和复制的过程，酶联免疫吸附测定可以检测病毒抗体的存在和滴度，PCR可以检测病毒DNA或RNA的存在和浓度，DNA测序可以确定病毒基因组序列。
第三章：病毒的传播途径与感染机制病毒的传播途径多种多样，包括空气传播、飞沫传播、接触传播、水传播等。
病毒通过传播途径进入宿主体内，然后利用宿主体内的受体结合和进入宿主细胞。
有些病毒进入宿主细胞后立即复制和释放，而有些则进入休眠状态，待时机成熟后再次释放病毒。
病毒感染的机制多样，但可以总结为三个步骤。
第一步是结合和进入宿主细胞，需要利用病毒固有的结构来识别宿主细胞的受体。
第二步是解离病毒的外壳和核酸，并将核酸导入宿主细胞质或核内。
第三步是利用宿主细胞机制进行复制和释放病毒。
第四章：病毒的致病机制与预防治疗病毒的致病机制多种多样，包括细胞毒性、遗传突变和免疫反应等。
病毒感染宿主细胞并利用宿主细胞进行繁殖和复制，导致宿主细胞损伤和死亡。
病毒学中的病毒生命周期与致病机制
病毒学中的病毒生命周期与致病机制病毒是一类极小的微生物，其大小通常不超过细菌的1/1000，具有严密的保护外壳和独特的遗传物质。
病毒在宿主细胞中寄生，采用宿主细胞的代谢反应来进行复制，能够引起广泛的疾病，如肝炎、流感、艾滋病等。
了解病毒的生命周期和致病机制对于研究病毒学有重要的意义。
病毒生命周期由入侵、复制、组装和释放四个阶段组成，具体过程如下：入侵：病毒通过钩形蛋白、纤毛蛋白、受体结合剂、膜融合等不同的机制，侵入到宿主细胞内，准确地进入到特定的细胞类型，如乙肝病毒要进入肝细胞。
复制：病毒DNA或RNA进入宿主细胞核中，利用宿主细胞的胞质或核空间内的转录、翻译和复制机制，在宿主细胞中进行自身复制和转录的过程。
不同的病毒选择不同的复制方式，如DNA病毒可以直接转录成mRNA，而RNA病毒需要首先转录成相反的DNA链。
组装：病毒在宿主细胞中完成复制后，就开始组装自己的外壳。
它们可以刺激宿主细胞从内部合成它们所需的蛋白质，在宿主细胞内形成病毒颗粒。
释放：病毒在宿主细胞中完成组装后，通过细胞膜的颗粒排放机制或者细胞溶解的机制，将自己释放到宿主细胞外，感染周围的健康细胞。
致病机制是病毒与宿主细胞在相互作用的过程中，病毒产生的异常反应引起的疾病。
具体有以下几种机制：1. 直接细胞损伤的机制：病毒在宿主细胞内繁殖时，利用宿主细胞的营养物质，并释放毒素和代谢产物，破坏宿主细胞的稳定性和完整性，导致细胞死亡或凋亡。
2. 免疫反应的机制：病毒感染后，宿主细胞会释放出各种细胞因子和化学物质，引起免疫反应。
但是某些病毒会引起过度免疫反应，使宿主细胞遭受过度损害，不可逆地损伤宿主细胞。
3. 致病的遗传学机制：病毒的基因组可以嵌入宿主细胞基因组中，使宿主细胞发生遗传突变，导致细胞内某些基因的表达失调，从而增加病毒对宿主细胞的致病性。
通过了解病毒的生命周期和致病机制，我们可以从多个角度进行对抗病毒的策略。
其中最重要的是疫苗，因为疫苗可以通过模拟病毒感染来激活人体的免疫系统，增强人体的抗病能力，从而预防疾病的发生。
《病毒学》教学大纲
《病毒学》教学大纲课程编号：课程名称：病毒学总学时：28学时先修课及后续课：先修课有《生物化学》、《微生物学》、《遗传学》，后续课有《基因工程》。
一、说明部分1、课程性质近几十年来，病毒学研究进展迅猛，其基础理论、研究方法和实验技术日臻成热，现已成为生命科学领域中一门重要的分支学科。
随着科学技术的不断进步，病毒学获得了巨大发展，并推动了现代生物学发展，其研究成果广泛应用于医学、兽医学、农学、环境保护及工业领域。
然而在此领域，仍旧存在着大片空白等待研究。
本门课程以基础病毒学为主，其内容包括病毒学的发展、分类及相互作用关系，病毒的分类及命名，病毒的生物学及分子生物学特征，各类病毒与宿主的相互关系，各类病毒的控制和利用，病毒学的基础方法及新技术，亚病毒等。
通过对病毒学的教学，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。
2、教学目标及意义通过课程教学，培养学生观察、思考、分析问题的能力和实事求是，严肃认真的科学态度，使学生充分了解病毒，为今后从事病毒学或分子生物学的研究工作或教学工作打下良好基础。
3、教学内容及教学要求本课程安排在学生完成《普通生物学》、《生物化学》、《微生物学》、《遗传学》等有关基础和专业基础课程之后的第六学期。
内容上注意与以上课程的衔接，并避免不必要的重复。
课堂教学应力求使学生了解病毒学课程的内容，病毒学研究的方法和研究进展，做到心中有数，思路清晰，认真及时做好课堂记录，对于当时不能理解的理论知识则需要仔细思考，查阅资料、讨论，以便系统完整的掌握病毒学知识。
4、教学重点、难点重点是病毒基本成份的种类、组成、结构特征及功能，病毒的遗传与变异。
难点是病毒的遗传变异机理、过程及病毒基因图的构建和应用等。
5、教学方法与手段在教学方法上采取课堂讲授为主，辅以多媒体课件、提问、教学辅助材料等，以加强学生对理论知识的消化和理解，在教学过程应注意积极启发学生的思维，培养学生发现问题和解决问题的能力。
病毒学(一到六章)
病毒学（一到六章）第一章病毒的结构（1学时）病毒：是一类个体极小，结构容易，只含单一核酸（DNA或RNA），必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型微生物。
这种病原能通过滤器，命名为病毒。
病毒的基本特性1. 以颗粒形式存在，颗粒很小、以纳米为测量单位，普通都能通过细菌滤器，因此病毒原叫“过滤性病毒”，必须在电子显微镜下才干看见。
2. 没有细胞构造，其主要成分仅为核酸和蛋白质两种，故又称“分子生物”。
3. 病毒只含一种核酸，DNA或RNA。
4. 既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质成分，是郑重的细胞内寄生微生物，不能自立生长和繁殖。
5. 在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并持久保持其侵染活力。
6. 病毒无核糖体（rRNA）和转移RNA （tRNA）。
7. 病毒不能长大，不经分裂繁殖。
8. 病毒对普通抗生素和作用于微生物代谢途径的药物均不敏感，但对干扰素敏感。
9.有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发埋伏性感染。
第一节病毒的结构特征一、形态1. 病毒的大小是指病毒体的大小。
测量单位是纳米（nanometer，nm），即毫微米（1/1000μm）。
各种病毒的大小相差很大，普通病毒介于50nm～250nm之间，其中绝大多数病毒都在100nm左右；最大的病毒如痘病毒（poxvirus）为300nm，在普通光学显微镜下勉强可看到；最小的病毒如小RNA病毒和极小DNA病毒直径约在20nm～30nm 之间。
2. 病毒的形态病毒的形态多种多样。
绝大多数动物病毒呈球形或近似球形；植物病毒多呈杆第1 页/共18 页状或丝状（某些动物病毒也呈丝状）；此外，还有呈砖形（痘病毒）、子弹形（狂犬病病毒）；而噬菌体（bacteriophage）多呈蝌蚪形。
有些病毒的形态比较固定，如小RNA病毒呈球形；但某些病毒的形态则是多形性的，如粘病毒（orthomyxoviridae），有球形、丝状和杆状。
大学病毒学课件第一章导论
a.能通过细菌滤器 b.仅能在感染的细胞内繁殖，在体外非生命
的物质中不能生长 c.“有感染性的、活的物质”，并将其命名为
virus
• 第一个动物病毒的病例——牛口蹄疫（1898） 德国细菌学家勒夫勒（Loeffler）和费罗施（Frosh）发现引
起牛口蹄疫的病原也可以通过细菌滤器，从而再次证明伊万诺夫 斯基和贝杰林克的重大发现。证明高度稀释的滤液可以再现疾病， 否定了毒素说。
毕晓普（美国） J. Michael Bishop
瓦尔姆斯（美国） Harold E. Varmus
发现了逆转录酶病毒致癌基因的细胞起源，否定以前的看法:癌基 因必然源自病毒。获1989年诺贝尔生理学和医学奖。
普鲁西纳（美国）（S.B.Prusiner)
１９９７年诺贝尔医学或生理学奖、发现感染性蛋白子 （prion）
证明TMV-RNA分子具有侵染性
发现干扰素 测定了TMV外壳蛋白的氨基酸序列 阐明类病毒的本质 发现逆转录酶
测定了φX174的DNA全序列 人干扰素基因工程宣告成功 分离到与AIDS相关的人类逆转录病毒
提出朊病毒
斯坦利（1904-1971）美国著名化 学家，1935年提纯了烟草花叶病 毒，1946年获得诺贝尔化学奖
劳斯（ 1879-1970）美国著名病毒学家， 证明病毒可引起动物的癌症，获1966年 诺贝尔生理学医学奖
德尔布吕克（Delbruck M）(德国)、赫尔希（Hershey A）(美 国)、卢里亚（Luria S）（意大利）因提出病毒的“一步生长曲 线”，发现病毒的复制机理与噬菌体的基因重组现象，证明遗传 物质是DNA而不是蛋白质，获1969年诺贝尔生理学医学奖。
病毒学各章总结
病毒与宿主细胞的关系
总结词
病毒与宿主细胞的关系是互利共生或寄生，病毒通过入侵和复制影响宿主细胞的生理功能。
详细描述
在寄生关系中，病毒利用宿主细胞提供的能量和原料复制自身，并释放出新的病毒粒子感染其他细胞 。在这个过程中，病毒会对宿主细胞造成不同程度的损害，导致疾病的发生。了解病毒与宿主细胞的 关系是研究病毒致病机制和治疗方法的理论基础。
转录酶
转录酶是病毒在转录过程中所需的酶，能够催化病毒核酸的转录。
辅助因子
辅助因子是病毒复制过程中所需的辅助因子，如三磷酸腺苷、无机 离子等，对病毒的复制和转录过程起到重要的调节作用。
03 病毒的复制周期
吸附与脱壳
吸附
病毒通过识别并附着在宿主细胞 表面的特异性受体上，实现与宿 主细胞的初步结合。
脱壳
在工业领域，病毒学研究可用于生物 技术和生物工程领域，如基因克隆、 蛋白质表达和病毒作为载体等。
在农业领域，病毒学研究有助于防治 植物病毒病，提高农作物产量和品质。 例如，利用基因工程技术培育抗病毒 转基因作物。
未来病毒学研究的发展方向与挑战
未来病毒学研究将更加注重跨学 科合作，综合运用多种技术手段 研究病毒与宿主相互作用机制。
病毒学是生命科学领域的重要分支，研究病毒的特性、复制机制和与宿主相互作用 等方面的内容。
病毒学的发展推动了生命科学领域其他学科的发展，如分子生物学、遗传学和免疫 学等。
病毒学研究对于理解生命起源、生物进化以及疾病发生机制等方面具有重要意义。
病毒学在医学、农业和工业领域的应用
在医学领域，病毒学研究对于预防、 诊断和治疗病毒性疾病具有重要意义。 例如，疫苗研发和抗病毒药物的研制 等。
病毒的分类与命名
总结词
动物病毒学课件第四章：病毒的复制
➢IBRS-2：猪肾传代细胞系
➢Hela：人的子宫瘤细胞系
➢Vero：非洲绿猴肾细胞系PK-15 ➢Marc-145：来源于Vero细胞系
➢TK-143：人的胸苷激酶阴性细胞系
➢CHO：中国仓鼠卵巢细胞
➢Sf9、Hif5：昆虫细胞系
Marc-145
BHK-21
二、细胞培养的基本方法
➢静置培养法 ➢旋转培养法 ➢悬浮培养和微载体培养
HIV - Life History
Entry into the cell T4 (CD4+) cells are major target
Human HeLa Cell
Human HeLa Cell transfected with CD4 antigen
NOT INFECTED
INFECTED
✓优点：
1) 可以无限地传代。 2) 不少细胞系对病毒很敏感。 3) 可在悬浮培养条件下培养，适合病毒抗原的 大量生产。 4) 生长旺盛，繁殖快速，对营养条件不苛刻。
✓缺点：
1）对分离野毒不敏感 2）在传代过程中遭到支原体和病毒的污染
常用传代细胞系的种类
➢BHK-21：仓鼠肾传代细胞IB系RS-2 ➢PK-15：猪肾传代细胞系
e.g. influenza virus, poxvirus, polyomavirus, reovirus
有囊膜病毒
无囊膜病毒
膜融合（membrane fusion)
病毒囊膜与细胞膜的融合过程，在除去囊膜的 同时，将核衣壳导入到细胞内。有囊膜病毒的主要 侵入方式，由病毒的具有细胞融合活性的囊膜糖蛋 白介导。
e.g： Herpesvirus influenza virus vaccinia virus myxoma virus
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
温和噬菌体侵入寄主细胞后可能发生的侵染过程：
第四章病毒生活史
4.3 昆虫病毒和植物病毒
4.3.1 昆虫病毒
昆虫病毒是比较常见的，其中以鳞翅 目最多，其次为双翅目、膜翅目、鞘翅 目和螨类，而等翅目、脉翅目和毛翅目 的少见。
目前我国已研制了12种病毒制剂，而 工艺比较成熟且应用规模较大的是棉铃 虫核型多角体病毒。
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
4.1.2病毒的结构和化学组成
4.1.2.1 病毒粒子的结构 *
第四章病毒生活史
1、无封套(包膜)的病毒粒子 A.衣壳粒(一种对称蛋白质外壳,包围着病毒的核酸基 因组，由多肽组成蛋白质亚单位)。 B.壳体：由多个衣壳粒组成。 C.核壳体（核衣壳）：是衣壳与其包围着的核酸。
1.吸附:噬菌体与敏感的寄主细胞接触，在寄主细胞的特异 性受点上结合。
2.侵入:噬菌体吸附在细菌细胞壁的受点上以后，核酸注 入细菌细胞中，蛋白质壳体留在外面。
3.复制:噬菌体核酸进入寄主细胞后，操纵寄主细胞的代谢 机能，大量复制噬菌体核酸，但不形成带壳体的粒子，称 为潜育期。
4.粒子成熟（装配）:寄主细胞合成噬菌体壳体形成完整 的噬菌体粒子。
第四章病毒生活史
4.2 噬菌体
第四章病毒生活史
4.2.1噬菌体
基本形态有三种： 蝌蚪形、微球形和丝状
另据结构不同，又可分为 六种不同类型 （见表）
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
4.2.2 噬菌体的生活周期 4.2.2.1噬菌体生长的测定
一步生长曲线： 定量描述毒性噬菌体生长规律的实
他认为这种病原物是一种比细菌还小的 微生物，把病毒等其他微生物分开是一个划 时代的创举，遗憾的是把这种病原物称为是 一种极小的细菌。
第四章 病毒
（3）空斑 为进行有活性的动物病毒粒子的计数，在噬菌斑技术的启 发下，出现了单层动物细胞上的病毒空斑计数法。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 的病毒粒子只能扩散至邻近的细胞，最终形成一个与噬菌斑类 似的空斑。如果用中性红等活性染料加以染色，不但可以区分 活细胞和死细胞，而且可使空斑更为清晰。 （4）枯斑 枯斑是植物叶片上的植物病毒群体。美国病毒学家Holmes 〈1929年〉最早发明用枯斑法测定烟草花叶病毒(TMV）的数 目。方法是把试样与少许金刚砂相混，然后在烟叶子上轻轻摩 擦，2~3天后，叶子上出现的局部坏死灶即枯斑。
病毒与人类关系： 由于病毒是活细胞内的 寄生物，因此，如果它的 宿主是人或对人类有益的 动、植物和微生物，就会 给人类带来巨大损害。反 之，如它们所寄生的对象
是对人类有害的动、植物
或微生物，则会对人类带 来巨大的利益。
ห้องสมุดไป่ตู้ 病毒的种类：
由于病毒是专性活细胞内寄生物，因此，凡有生 物生存之处，都有其相应的病毒存在。当前对病毒的 研究正在迅速开展，因此己知病毒的数量是一个正在 急剧上升的变数，今后必将继续增加。从理论上来分
腺病毒的外形呈典型的二十面体， 粗看像“球状”，没有包膜，直径为 70~80nm。它有12个角、20个面和30条 棱。
由42个壳粒构成的二十面体
衣壳由252个衣壳 粒组成，内有称作五邻 体(pento）的衣壳粒12个 (分子量各为70000Da)， 分布在12个顶角上，还 有称作六邻体(hexon)的 衣壳粒240个（分子量各 为120000Da)，均匀分布 在20个面上。
病毒至少在3个方面不同于活细胞：
1、结构简单，没有细胞结构
2、几乎所有的毒粒中只含有DNA或RNA
病毒学(Virology)
2、局部反应
(1)噬菌体—噬菌斑(plaque) 噬菌体感染生长在营养琼脂平板上的细菌所形 成的，具有一定大小和形状的透明区域。
(2)动物病毒—蚀斑或称空斑(plaque) 动物病毒感染单层细胞培养所形成的局部病损 区域，系由病毒的致细胞病变作用所引起．
致细胞病变作用（Cytopathic effect ， CPE） ：
(六)分子生物学方法 *变性与不变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳 *蛋白质肽图与N末端氨基酸分析 *核酸的酶切图谱与寡核苷酸图谱分析 *分子杂交 *序列测定 *聚合酶链反应（PCR）等
第三章 毒粒的性质
第一节 描述毒粒性质的结构术语 一、毒粒（Virion） 1、毒粒是一团能够自主复制的遗传物质（DNA或RNA），它 被自身编码的蛋白质外壳所包围，有的还有一层附加膜，以保 护其遗传物质免遭环境破坏，并作为将其遗传物质从一个宿主 细胞传递给另一个宿主细胞的载体。 2、毒粒的基本构成：一个核酸分子（DNA或RNA） 蛋白质外壳（由许多相同的蛋 白质分子构成） * 有的病毒含有多个核酸分子 * 有的病毒蛋白质外壳由数种不同的蛋白质分子构成 * 有的病毒蛋白质外壳外还有一层膜结构 * 有的病毒的多个核酸分子被分别包装在不同的颗粒中
*感染单位（infectious units, IU）:引起宿 主或宿主细胞培养一定特异性反应的病毒最 小剂量
*效价（title）：单位体积（ml）病毒原液 所含的病毒感染单位的数目（IＵ/ml）。
1、 噬（蚀）斑测定
（1）噬菌体的噬菌斑测定，琼脂叠层法（agar layer method）
一定量的经系列稀释的噬菌体悬液分别与高浓度 的敏感细菌，以及半固体营养琼脂均匀混合后，塗布 在已铺有较高浓度营养琼脂的平板上，经过孵育培养， 在延伸成片的细菌菌苔上出现分散的单个噬菌斑。根 据病毒的一次击中（one-hit）动力学性质，一个有 感染性的病毒即可引起一个细胞的感染并形成一个噬 斑，并且其数目与样品中有感染性的噬菌体颗粒数量 成正比，故统计噬斑数目后即可计算出噬菌体悬液效 价，并以噬斑形成单位（plague forming units ， PFU）/毫升（ml）表示。
《病毒学》教学大纲
《病毒学》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务病毒作为最简单的模式生物，在生命科学发展过程中扮演了重要角色。
病毒学的发展使人们对生物的本质有了全面的认识，也促进了分子生物学的发展。
人类对病毒的认识直接关系到人类自身的生活与健康。
《病毒学》是生命科学类相关专业的一门十分重要的专业选修课。
本课程的基本要求：1．了解病毒与人类的关系，病毒学新的研究方法及最新发展趋势；2．理解病毒与宿主的相互作用关系；3．掌握病毒的主要形态结构特点、生物学特性、病毒学的基本研究技术以及常见病毒病的发生规律和防控措施。
三、学时分配四、教学内容及教学要求第一章绪论——病毒学概述第一节病毒与人类的关系1．病毒引起的人类和动植物疾病2．病毒的应用习题要点：如何客观地理解病毒的存在第二节病毒学发展简史1．病毒的发现2．病毒学发展简史习题要点：病毒的发现给我们什么启示第三节病毒的进化与起源1．病毒的进化2．病毒的起源习题要点：如何理解有关病毒起源的3种假说第四节病毒的特点及定义1．病毒的特点2．病毒与其它微生物的比较习题要点：掌握病毒的特点本章重点、难点：掌握病毒的特点本章教学要求：了解病毒学的发展历史；理解病毒与人类生活的关系；掌握病毒的特点。
第二章病毒的形态与结构第一节病毒的形态与大小1．病毒的形态2．病毒的大小习题要点：病毒一般形态和大小第二节病毒的组成及其功能1．病毒的结构组成2．病毒结构成分的相应功能习题要点：病毒的主要成分及其功能第三节病毒粒子的对称性习题要点：病毒粒子的3种对称方式本章重点、难点：病毒的结构特点及主要成分的功能本章教学要求：了解病毒的结构特点；理解病毒的存在与其结构组成的关系；掌握病毒的主要成分及其功能。
第三章病毒的增殖第一节用于病毒复制研究的实验系统习题要点：大肠杆菌——噬菌体实验系统的建立第二节病毒的复制周期1．病毒的一步生长曲线2．病毒侵染宿主的过程习题要点：病毒侵染宿主的一般过程第三节病毒的非增殖感染1．病毒非增殖感染的类型2．温和噬菌体习题要点：病毒非增殖感染的机制本章重点、难点：病毒侵染宿主的一般过程，不同类型病毒侵染宿主的比较。
普通植物病理学-植物病毒学(第四章第一节)
（一）核酸： 植物病毒的核酸具有遗传基因。植物病毒
核酸的遗传信息是通过外壳蛋白质来传递的， 它是靠病毒复制阶段所需酶蛋白的氨基酸排列 决定的。
在感染了RNA病毒的细胞内是通过信使核 糖核酸(mRNA)和寄主现成的核糖体来合成蛋白 外壳。
（二）核酸类型
1、正单链RNA[(+ssRNA)：将携带有信使核糖核 酸功能的RNA链称为正链，可写作(+ss)RNA。 由于这种(+)RNA具有侵染性，所以又称为侵染 型(+)RNA，例如TMV就属于(+)RNA型。
（四）卫星RNA
在某些多分体病毒中发现了小分子量的RNA它与 病毒RNA没有同源性，单独不能侵染，要依赖 病毒的核酸才能侵染和增殖。这种核酸称为卫 星 RNA(satelliteRNA ， sRNA) ， 其 依 赖 的 病 毒 称为辅助病毒。卫星RNA与辅助病毒包被在同 一衣壳内，并能抑制辅助病毒的复制，降低其 浓度并改变其致病力，利用sRNA与病毒的关系， 可进行生物防治及基因工程抗病毒育种研究。
2 、 负 单 链 RNA[(-ssRNA) ： RNA 虽 然 携 带 遗 传 信 息，但是这种RNA进入寄主细胞后不能直接作 为mRNA，需要通过转录酶将此RNA转录成mRNA 后才能进一步复制出正链核糖核酸，因此这类 RNA属于负链核糖核酸。
由于这种(—)RNA不具有侵染性，所以又称为 非侵染型(—)RNA。实际上负链就是正链的互 补链，例如植物弹状病毒就属于(—)RNA型。
3、双链RNA(dsRNA)：核酸互补的双链RNA,其中 的负链RNA转录出正链,才能作为mRNA翻译蛋白。 呼肠孤病毒科为此种核酸类型。
4、单链DNA(ssDNA)：DNA不能直接作为RNA起作 用。
4、第四章 病毒和亚病毒因子
单的病毒，只有核酸和蛋白质组成，又称“分子生物”。 （3）缺乏完整的酶系统和能量代谢系统：
不但没有产能酶系，也没有完整的酶系统，只能利用宿 主细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质。然后以核 酸和蛋白质等“元件”的装配成病毒颗粒。
病毒核酸类型极其多样，分为4种类型：
（1）单链DNA（ssDNA ， single-stranded DNA）：线状、环状。
（2）双链DNA（dsDNA ，double-stranded DNA）：线状、环状。
（3）单链RNA（ssRNA ， single-stranded RNA） ：线状、环状。
（3）细菌病毒：即噬菌体多为蝌蚪状，也有为球状和丝状。
例如：大肠杆菌偶数T噬菌体系列为蝌蚪状，
大肠杆菌噬菌体fd为丝状，фX174为球形
14
第二节：病毒的形态结构和化学组成
一、病毒的结构(struture)
1、病毒的基本结构
衣壳
衣壳粒
核酸 包膜 刺突
15
16
2、病毒衣壳的对称性
（1）螺旋对称型壳体(杆状) 例如烟草花叶病毒，参考P89，图4-3
46
B、包涵体在细胞中的形成部位
• 位于细胞核内—如人类巨细胞病毒 • 位于细胞质内—如狂犬病毒等 • 细胞核、细胞质都有—麻疹病毒
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包涵体
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第五节 亚病毒(subvirus)
★类病毒(viroid)：只有侵染性RNA组分． ★卫星病毒（satellite virus）：是一类基因组缺损、 需要依赖辅助病毒，基因才能复制和表达，完成增殖的
4微生物-非细胞型生物
核心：核酸 →基因组genome →决定病毒遗传、变异 和复制 壳粒capsomere → 衣壳capsid →保护、介导、抗原性 包膜envelope，包膜子粒peplomere（刺突spike） →保 护、介导、抗原性
第一节 病毒的形态结构与化学组成
一、病毒的大小与形态 多数在100nm左右（20~200nm）。多数不能在光学显微镜下看到，必须用电子显微镜观察。 最小的圆环病毒直径约17nm，比核糖体稍大，最大的动物痘病毒（Poxviruses）直径达200nm以上，与最小的细菌相仿，并且可以在光学显微镜下看到。 直径20-200nm（一般50-100 nm） 病毒：细菌：真菌 = 1：10：100
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。
病毒对宿主细胞的侵染和转化机制
病毒对宿主细胞的侵染和转化机制病毒对宿主细胞的侵染与转化机制是一个长期被关注的研究课题。
它涉及到许多领域的知识，比如病毒学、细胞生物学、肿瘤学等。
随着科技的不断进步，对这一课题的研究也越来越深入。
本文将从多个角度来探讨病毒对宿主细胞的侵染和转化机制。
第一，病毒的基本结构和感染方式病毒是一类非细胞性的微生物，其包壳内含有遗传物质(DNA或RNA)和蛋白质，没有自我复制的能力。
病毒颗粒的外层包裹有蛋白质衣壳，内部是核酸和一些辅助蛋白质。
病毒的感染主要通过两种方式：入胞和融合。
入胞依靠病毒颗粒依附于宿主细胞表面受体，通过与宿主细胞膜融合或内部化进入宿主细胞；融合则是病毒颗粒的外衣膜与宿主细胞膜融合，将病毒遗传物质和膜功能蛋白等转移进宿主细胞。
第二，病毒的侵染机制病毒侵染宿主细胞后，会在宿主细胞内复制自己的遗传物质和制造自己的外壳蛋白，然后再组装后成熟病毒颗粒。
这个过程是依靠病毒与宿主细胞的相互作用实现的。
一些病毒可以利用宿主细胞自身的分子机制，如宿主细胞核酸合成和修复机制、细胞框架、细胞信号通路等，使自己的生命活动正常进行；还有一些病毒能够干扰宿主细胞的生产机制，如切断细胞生产酶的催化因子，从而使细胞生产系统停止工作，加速病毒复制。
第三，病毒的转化机制部分病毒能够引起宿主细胞发生转化现象，即使细胞不断增殖，形成肿瘤组织。
病毒诱导细胞转化的机制是多种多样的，包括病毒诱导细胞基因的突变和染色体畸变、病毒作为转录因子激活癌基因和抑癌基因和宿主细胞的反应等。
其中，病毒作为转录因子的作用，是最为常见的一种转化机制。
例如，Papillomavirus(人乳头瘤病毒) 能够把 E6 和 E7 两个蛋白质转录进宿主细胞，从而抑制宿主的肿瘤抑制因子(p53, pRb等) 进入宿主细胞基因组，并活化细胞增殖信号传导以推动细胞转化。
而人类T细胞淋巴病毒则通过激活NF-κB信号通路，增强转化过程中的增殖和生存、凋亡抗性。
总结，病毒对宿主细胞的侵染和转化机制，涉及到病毒和宿主细胞的相互作用、细胞分子机制、节律控制、细胞生物学、肿瘤学、免疫学等等。
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能够识别并吸附细胞表面受体的病毒表面结构蛋白。
流感病毒外面两种蛋白质突起，一是血凝 素，一是神经氨酸酶。病毒血凝素对细胞上含 唾液酸的糖蛋白或脂蛋白有特异的亲和能力。 神经氨酸酶与细胞表面黏液蛋白中的神经氨酸 也有特异的结合能力，它的作用是从黏液蛋白 释放乙酰神经氨酸，因而使得由细胞表面芽生 的子代病毒，得以脱离细胞。
（2）与细胞膜融合：副黏病毒（有囊膜病毒） （3）内吞作用：又称病毒胞饮，呼肠孤病毒、乳 多空病毒。（有囊膜及无囊膜病毒）
3、植物病毒
（1）介体感染：主要通过昆虫。
（2）非介体感染：即带毒植物的嫁接，带毒花 粉的花粉粒萌发，芽管侵入胚胎等均可使病毒 进入细胞。
三、脱壳
病毒侵入细胞后，病毒的包膜和衣壳被除去 而病毒核酸释放出来的过程。大部分依靠细胞 内的蛋白酶进行脱壳，也有病毒表达脱壳酶。
④装配： 主要步骤有： DNA分子的缩合——通过衣壳包裹DNA而形成头部——尾丝及尾部 的其它部件独立装配完成——头部与尾部相结合——最后装上尾 丝，至此，一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成。
⑤释放：
方式：
裂解：包括T4噬菌体在内的大多 数噬菌体以裂解细胞的方式释放。 分泌：噬菌体穿出细胞，细胞并 不裂解。（丝状噬菌体）
数稳定，一次感染结束。
裂解量:每一受感染细胞所释放的新的噬菌体的平均数。
裂解量 =
稳定期噬菌斑数 潜伏期噬菌斑数
不同的噬菌体或同种噬菌体感染敏感菌后所释放的
噬菌体数不同，与噬菌体种类、宿主细胞菌龄以及环
境因数有关。 T4约为100，Φ X174约为1000，f2高达10000、T2仅 为200。
MOI :multiplicity of infection，感染复数。 传统的MOI概念起源于噬菌体感染细菌的研 究。其含义是感染时噬菌体与细菌的数量比值， 也就是平均每个细菌感染噬菌体的数量。噬菌体 的数量单位为pfu。一般认为MOI是一个比值， 没有单位，其实其隐含的单位是pfu number/cell。 后来MOI被普遍用于病毒感染细胞的研究中，含 义是感染时病毒与细胞数量的比值。
离子环境：病毒的吸附蛋白与细胞受体主要成分是蛋白质，
pH：影响病毒与细胞吸附反应的第一步---静电引力结合。
二、侵入（penetration）
1、噬菌体的侵入
T偶数噬菌体采取注射的方式
其他噬菌体的入侵方式可能不同。
2、动物病毒的入侵
（1）位移：一些裸露的病毒，如脊髓灰质炎病毒 在吸附到细胞膜上后壳体发生改变，以便只有核 酸进入细胞。
10 Latent phase 1 Eclipse phase 10 20 30 40 Time(min) Rise phase Plateau phase
Fig. One-step growth curve of T2
潜伏期：从噬菌体吸附细菌到细菌细胞释放新的噬菌体之
前的这段时期。曲线平行于横轴，噬菌体数无变化。
烈性噬菌体的繁殖过程一般分为五个阶段： 吸附、侵入、复制、装配和释放。
①吸附：噬菌体和宿主细胞上的特异性吸附
部位进行特异性结合，噬菌体以尾丝牢固吸 附在受体上后，靠刺突“钉”在细胞表面上。 ②侵入：核酸注入细胞的过程。噬菌体尾部 所含酶类物质可使细胞壁产生一些小孔，然 后尾鞘收缩，尾髓刺入细胞壁，并将核酸注 入细胞内，蛋白质外壳留在细胞外。 ③复制 ：包括核酸的复制和蛋白质合成。 噬菌体核酸进入宿主细胞后，会控制宿主细 胞的合成系统，然后以噬菌体核酸中的指令 合成噬菌体所需的核酸和蛋白质。
般将噬菌体的繁殖称做复制。 根据噬菌体与宿主的关系： 烈性噬菌体：指感染宿主细胞后，能够使宿主细胞裂解的 噬菌体.
温和噬菌体（或溶源性噬菌体）：噬菌体感染细胞后，将
其核酸整合（附着）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。
1、烈性噬菌体的繁殖
第二节 病毒的复制周期
一、吸附(adsorption)
病毒与细胞表面特异的受体结合称为吸附。
病毒与细胞的最初结合是可逆的。
病毒与受体结构互补后，形成不可逆结合， 这时即使洗下病毒颗粒，该颗粒也不具有侵袭性。
决定病毒不可逆结合的因素
1、病毒吸附蛋白 T-偶数噬菌体的吸附蛋白是噬菌体尾丝蛋白。流感
（2）实验过程:
敏感菌10ml
Phage 1ml
混匀，5min,使之吸附
离心或用抗phage血清处理, 去除过量phage
高倍稀释,吸附phage的菌悬液(避免多次吸附) 37℃培养,定时取样
噬菌斑:
概念：将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂
中，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上,可以用肉眼 看到一个个透明的不长菌的小圆斑，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
3、温和噬菌体与溶源性细菌
温和噬菌体(temperature phage)：噬菌体感染
细胞后，将其核酸整合（附着）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。 原噬菌体（或前噬菌体,prophage）： 即整合 在宿主核DNA上的噬菌体的核酸。
2、病毒的细胞受体
病毒的细胞受体决定了病毒的宿主范围、组 织亲和性、并影响病毒的致病性。细胞的生理 状态发生改变，也会影响病毒的吸附。
例如脊髓灰质炎病毒只能附着在灵长类的动物细胞
上，而不能吸附在啮齿类动物细胞上。
脊髓灰质炎病毒的RNA + 柯萨奇病毒的蛋白质衣壳 杂种病毒 侵染小鼠细胞
噬菌体细胞受体有严格的种系特异性， 因而各种噬菌体具有严格的宿主范围，这一 特性可作为细菌的分类鉴定指标。
病毒大分子的合成包括核酸的复制和基因组 的转录。病毒基因组的转录具有严格的时序性， 分早期转录和晚期转录。
发生在病毒核酸复制以前的转录为早期转 录，转录的基因为早期基因，早期蛋白主要参 与病毒核酸的复制以及参与抑制宿主细胞大分 子的合成。
在核酸复制开始或复制后进行的转录称为 晚期转录，晚期蛋白主要是病毒的结构蛋白。
1、病毒核酸复制概论
（1）病毒核酸的复制模式： 半保留复制和全保留复制。 1）半保留复制：
在新复制的dsDNA中，一条是母体DNA链， 另一条是新合成的子代DNA链。是DNA复制普 遍遵循的模式，DNA病毒也大多采用此种方式。 但也有一些dsRNA病毒采用。
半保留复制
2）全保留复制 主要是dsRNA病毒，复制时双链基因组仍相 互缠绕，只在复制点局部解开几个碱基对，子代 双链全是新合成。包括呼肠孤病毒、质型多角体 病毒、轮状病毒等。在+ssRNA噬菌体基因组复 制时所形成的复制型RF复制子代+RNA链时也存 在这种模式。
可诱导裂解：用化学、物理方法诱导 具有“免疫性”：溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的
噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性，对非同源噬菌体没有免疫
性。
可复愈：自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解和诱导裂解
溶源转变：由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一
些新的生理特征。
三、动物病毒—动物细胞培养系统
全保留复制
（2）病毒核酸复制的主要类型：7类
1971年，Baltimore D根据病毒基因组的复制表达线路，提出了一种分类方法。 （+）DNA
Ⅵ类 (-)DNA (+)RNA (-)RNA Ⅱ类 (±) DNA Ⅰ类 mRNA Ⅴ类 Ⅲ类 (±)RNA
第一节 病毒复制研究的实验系统
一、噬菌体—细菌培养系统
1、细菌容易培养，数目易于控制。
2、形成噬菌斑容易观察。
3、实验重复快。
其相关研究为植物病毒和动物病毒的复制所 借鉴。
二、噬菌体(phage)的繁殖
噬菌体并没有个体的生长过程，而只有其基本成分的合成
和装配，即首先将各个部件合成出来，然后装配，所以一
可分以下阶段： 潜伏期 (latent phase) 裂解期 (burst phase) 稳定期 (plateau phase)
一步生长曲线
一步生长曲线
One-step growth curve Growth curve in host bacteria
100
一步生长曲线
Plaque number
样品中无游离的噬菌体。(潜伏期前的噬菌斑数是噬菌
体数,也就是感染噬菌体的细菌数). 病毒在感染细胞内消失到细胞内重新出现新的感染病毒 的时期为隐蔽期(eclipse period)。
裂解期：曲线直线上升，子代噬菌体不断释放到培养基中 ,
直到达到一个极限。
稳定期:感染细胞后复制的子代噬菌体全部释放，噬菌斑
20世纪50年代才建立动物细胞体外连续培养 技术。体外培养细胞只能近似地反应动物机体内 病毒的复制过程。
空斑方法
相当数量的病毒不能在细胞培养物中生长
四、植物病毒—植物原生质体培养系统 植物细胞去掉细胞壁，而仍有代谢活性的原 生质部分称为原生质体，20世纪70年代建立。
原生质体的离体存活能力、生理活性不十分 理想，有些植物原生质体的分离、培养与维持还 十分困难。目前尚不如动物细胞那样成熟和方便。
噬菌体的计数。
噬菌斑
取样人为裂解处理（每5min） 样品中加入氯仿裂解细胞
裂解液加h
计数噬菌斑
取样（每5min）
离心除去细菌 上清加入敏感菌液中
适当稀释混合液
涂布 计数噬菌斑
以培养时间为横
坐标,以噬菌斑数 为纵坐标,绘制成 的曲线为一步生长 曲线。
大多数噬菌体的病毒受体为细菌细胞壁上的 磷壁酸分子，脂多糖分子以及糖蛋白复合物，有 的则位于菌毛、鞭毛或荚膜上。大部分动物病毒 的病毒受体为镶嵌在细胞膜脂质双分子层中的糖 蛋白，也有的是糖脂或唾液酸寡糖苷。植物病毒 迄今尚未发现有特异性细胞受体。