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病毒学复习资料 [复制链接]

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1、病毒学发展的四个时期

①经验时期

②发现时期

③病毒研究的细胞水平时期

④分子病毒学的研究时期

2、病毒(virus):是指那些在化学组成和增殖方式上独具特点的,只能在宿主细胞内进行复制的微生物或遗传单位。(超显微的、没有细胞结构的、专性活细胞内寄生)

3、病毒的基本特征

①病毒只含有1种核酸:DNA或RNA;

②严格的细胞内寄生;

③没有核糖体和转移RNA(tRNA),也没有合成蛋白质所必需的酶;

④病毒不经分裂繁殖,而是在宿主细胞内合成大量组分,进行装配而增殖;

⑤病毒对抗生素不敏感;

⑥极大多数病毒在不同程度上对干扰素敏感;

⑦有些病毒的核酸能整合到宿主细胞的DNA中,从而诱发潜伏性感染或肿瘤性疾病。

4、病毒存在的两重性

①存在形式:一是细胞外形式:存在于细胞外环境时,则不显复制活性,但保持感染活性,是病毒体或病毒颗粒形式;二是细胞内形式:进入细胞内则解体释放出核酸分子(DNA或RNA),借细胞内环境的条件以独特的生命活动体系进行复制,是为核酸分子形式。

②病毒的结晶性与非结晶性:某些病毒有化学结晶型和生命活动型的两种形式。

③颗粒形式与基因形式:病毒以颗粒形式存在于细胞之外,此时,只具感染性。有的病毒基因组整合于细胞基因组,随细胞的繁殖而增殖,此时病毒即以基因形式增殖。

5、病毒的类群

(1)原核病毒

①细菌病毒:如大肠杆菌T4噬菌体

②其他原核细胞病毒:放线菌、藻类病毒

③卫星病毒:如丁肝病毒(HDV),需HBV作辅助病毒,常与HBV联合感染。

(2)真核病毒

①植物病毒:TMV

②脊椎动物病毒:人类病毒、禽、畜病毒

③无脊椎动物病毒:昆虫病毒

6、病毒学研究的任务

①防治和控制疾病。

②基础理论研究:生命起源与进化、认识生命本质。

③利用病毒造福人类:生物防治、病毒基因工程。

7、病毒学研究的分支学科

①普通病毒学②医学病毒学③昆虫病毒学④兽医病毒学⑤昆虫病毒学⑥植物病毒学⑦细菌病毒学⑧肿瘤病毒学⑨分子病毒学⑩环境病毒学

8、系统生物学:是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成,以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。

9、病毒研究有何生物学意义?

理论方面:推进现代生物学的发展。

应用方面:①控制和消灭危害人类健康和社会发展的病毒危害;②利用病毒对有害生物进行生物防治;③促进生物高新技术的发展。

10、简述病毒学研究内容及发展趋势。

(1)研究内容:

①通过研究病毒,了解生命的一些基本问题。

②预防和控制各种病毒性疾病的发生和流行。

③利用病毒为人类造福。

(2)发展趋势:

①病毒功能基因组学和功能蛋白质组学的研究。

②病毒分子病理学研究。

③朊病毒分子生物学与疾病控制。

④DNA疫苗的研究。

11、病毒的发现在生物学和医学发展中的地位?

病毒的结晶及其化学本质的发现对医学和生物科学的巨大贡献,它不仅引导人们从分子水平去认识生命的本质,而且为分子病毒学和分子生物学的诞生奠定了基础。

12、病毒的电镜观察有五种形态:

①球形(Sphericity):大多数人类和动物病毒为球形,如脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒及腺病毒等。

②丝形(Filament):多见于植物病毒,如烟草花叶病病毒等。人类某些病毒(如流感病毒)有时也可形成丝形。

③弹形(Bullet-shape):形似子弹头,如狂犬病病毒等,其他多为植物病毒。

④砖形(Brick-shape):如痘病毒(无花病毒、牛痘苗病毒等)。其实大多数呈卵圆形或“菠萝形”。

⑤蝌蚪形(Tadpole-shape):由一卵圆形的头及一条细长的尾组成,如噬菌体。

13、病毒的对称性:螺旋对称、二十面体对称(腺病毒)、复合对称(T4噬菌体)、复杂对称(痘病毒)

14、病毒的结构、化学组成与功能

(1)核酸(基因组)结构:

①已发现的病毒均只含有1种核酸,DNA或RNA。

②有4种:dsDNA(常见于动物病毒、微生物病毒、藻类病毒)、ssDNA(个别微生物病毒)、dsRNA(常见于真菌病毒)、ssRNA(常见于植物病毒)

③在病毒学中常把mRNA的碱基序列作为标准,核酸分为两大类:与此相同的称为“正股核酸”;与此互补的称为“负股核酸”。

双生病毒:病毒粒子为双联体结构,无包膜,由两个不完整的二十面体组成。

④核酸分节情况:

DNA病毒的DNA是一条不断裂的长链——单分子不分节段;

多数RNA病毒的RNA也是——单分子不分节段;

少数RNA病毒的RNA分为几个节段——多分子分节段;如呼肠孤病毒10-12节段,双RNA病毒2节段,流感病毒8节段。

⑤核酸的结构:

核酸的一级结构:四种核苷酸按照一定的方式,数量和排列顺序彼此相连形成的多核苷酸链。DNA碱基为ATCG,RNA为AUCG。核酸中有稀有碱基。

核酸的二级结构:螺旋状结构。

核酸的三级结构:麻花状的构型。

G+C%含量对某种特定病毒来说是一定的,因此现在分子生物诊断技术中采用了(G+C)mol%来鉴定病毒。

(2)核酸(基因组)功能:

①遗传信息载体;

②致病(宿主)。

(3)蛋白质:约占毒粒70%以上。

①衣壳蛋白:由最小形态学单位壳粒构成。按照一定顺序排列形成衣壳,具有对称性。

功能:保护病毒的基因组。

决定病毒的抗原性—衣壳蛋白能刺激机体免疫系统产生免疫反应。

吸附作用—在无包膜病毒的感染过程中,其衣壳蛋白能作为病毒吸附蛋白而与宿主细胞表面的受体结合。

血凝作用—有些裸露病毒的衣壳蛋白具有凝集红细胞的能力。

②囊膜蛋白:衣壳外面的一层包膜结构。来自宿主细胞膜或核膜,但有病毒蛋白附着或插入其中。有识别细胞受体功能。包括包膜糖蛋白和基质蛋白两类。

功能:包膜糖蛋白与细胞受体相互作用启动病毒感染发生,有些还介导病毒的进入。

包膜糖蛋白还可能具有凝集脊椎动物红血球细胞、细胞融合以及酶等活性。

基质蛋白构成膜脂双层与核衣壳之间的亚膜结构,具有支撑包膜维持病毒结构稳定。

③酶蛋白:有些病毒含有。有的含有多种酶,但无完整的酶系统。

功能大致分为两类:T4噬菌体的溶菌酶参与病毒进入、释放等过程;

逆转录病毒的逆转录酶参与病毒的大分子合成。

(4)病毒蛋白质的功能(小结):

①保护病毒核酸

②决定病毒感染、吸附的特异性

③病毒抗原的主要成分(抗体与其结合)

④具有毒性(使动物机体发生各种毒性反应,例如发热,血象改变、全身症状等)

⑤酶的作用(溶菌酶溶解功能、反转录酶、生物合成等作用)

(5)病毒的脂质

①通常分为三层结构:

内层:主要含有膜pro;

中层:主要含有类脂;

外层:主要含有糖pro刺突。

②由于囊膜主要成分为类脂,因此用乙醚处理,可迅速破坏,从而毒力丧失。此法称为乙醚敏感试验,间接证明有无囊膜。

③病毒的包膜的功能:保护:病毒粒子免受外界环境不利因素的影响。

吸附作用:作为吸附蛋白而与病毒的吸附、感染密切相关。

血溶活性:溶解血红细胞的特性。如副流感病毒等病毒含有包膜突起F,它是一种血溶素,产生血溶反应,导致血红蛋白释放。

抗原性:很重要的抗原物质。产生保护性的中和抗体。

(6)病毒的碳水化合物

(7)其它组成:如丁二胺、亚精胺、精胺等大都结合于病毒核酸,对核酸的构型有一定影响。

(8)

病毒的结构

①核心:病毒的核酸,有的含有功能蛋白,即酶。

②衣壳:包围核酸的蛋白质。

③衣壳粒(壳粒):电子显微镜下可以分辨的形态学亚单位。

④核衣壳:核心和衣壳的总称。

⑤囊膜(包膜):核衣壳外由糖蛋白和脂质组成的膜。

⑥刺突(纤突):毒粒表面的突起。

15、病毒分类

(1)根据宿主的不同,有动物病毒、植物病毒、细菌病毒(噬菌体)和拟病毒(寄生在病毒中的病毒)等多种类型。

(2)根据成分分,有的病毒甚至没有蛋白质,只含有具有单独侵染性的较小型的核糖核酸(RNA)分子(类病毒),或包裹在真病毒粒中的,含有不具备侵染性的缺陷病毒(拟病毒、类类病毒、卫星病毒)和没有核酸而有感染性的蛋白质颗粒(朊病毒)。我们把后3类统称为亚病毒。

(3)病毒的基本类型

(4)20世纪50年代之前的分类依据缺点:

①很少考虑毒粒本身的特点,

②不能反映毒粒的本质。

(5)年国际微生物命名委员会病毒分会根据安德鲁斯(Andrewes)的分类建议提出新8项分类原则(世界公认):

①核酸的类型、结构和分子量(DNA/RNA?单链/双链?线形/环形?整段/分段?RNA正链/负链?相对分子量?(G+C)含量?)

②毒粒的形态和大小

③毒粒结构

④毒粒对乙醚、氯仿等脂溶剂的敏感性

⑤血清学性质和抗原关系:利用中和试验、血凝试验、补体结合试验、免疫荧光等方法鉴定。

⑥病毒在细胞培养上的繁殖特性:宿主的特异性、感染后的复制过程、包涵体产生、细胞病理变化、是否诱发细胞凋亡等。

⑦对除脂溶剂以外理化因子的敏感性:耐热性、对酸的稳定性、二价阳离子的稳定性。

⑧流行病学的特征:宿主范围、传播方式、媒介、临床病理学特征等。

16、病毒的命名词尾:

目:-virales

科名:-viridae

亚科名:-virinae

属名:-virus

类病毒:-viroid

①按规范的分类学惯例,病毒目、科、亚科、属的认可名称,均用斜体,名称的第一个字母需大写。种的名称用斜体印刷,第一个词的首字母需大写,除专有名词或专用名词的一部分之外,其他词首字母一律不大写。

②植物中涉及的类病毒:类病毒的最高分类单位为科,目前分为2个科(包括7个属),科的词尾为-viroidae。属的词尾为-viroid。缩写为Vd。首字母要大写,用斜体书写或打印。

17、病毒复制:病毒感染细胞后,在病毒核酸(基因)控制下合成病毒核酸(DNA或RNA)与蛋白质等成分。然后在宿主细胞的细胞质内或核内装配成病毒颗粒,再以各种方式释放到细胞内,感染其他细胞,这种增殖方式叫复制。

18、病毒的敏感宿主细胞

噬菌体——细菌、动物病毒——动物细胞、植物病毒——植物细胞、

19、噬菌体——细胞培养系统优点:

①宿主细菌易于在琼脂平板上培养,数目易于控制;

②噬菌体在细菌内增殖,培养物清亮,易于观察;

③增殖速度快,周期短,重复快。

20、复制周期:从病毒进入宿主细胞开始,经过基因组复制和病毒蛋白合成,至释放出子代病毒的全过程。

21、病毒的复制周期主要包括吸附和侵入、脱壳、大分子合成、装配和释放四个连续步骤。

(1)吸附:病毒与细胞表面的相互作用,是复制的第一步。(影响吸附的因素:温度、离子环境、pH值。)

多数病毒的吸附过程一般分两个阶段:

①静电吸附:病毒体与细胞接触,进行静电吸引或范德华力吸附。非特异性、可逆。

②特异吸附:病毒体表面吸附蛋白(蛋白质结构)与宿主细胞膜上相应的受体结合。特异性、不可逆。

(2)侵入:病毒不可逆地吸附于细胞受体后,病毒以核酸或核壳体,或病毒粒子等形式通过质膜屏障向细胞质转运的过程。

从病毒侵入方式分:病毒囊膜和质膜融合;细胞胞吞病毒;病毒直接进入胞浆。

①质膜融合后进入分为两类:

中性pH下即可发生融合,如HIV-1、疱疹病毒、冠状病毒、仙台病毒等,即为非pH依赖型。

pH为5-6下即可发生融合,如流感病毒、水疱性口炎病毒,即为pH依赖型。先以受体介导的内吞作用进入细胞,后在内吞小体酸性环境下触发融合。

②胞吞作用病毒吸附于细胞表面后,通过类似于细胞吞噬方式被摄入细胞。大多数病毒以该方式进入。形成的内吞小体利于病毒跨膜和在胞质转运。对于核内复制的病毒,内吞小体将病毒转运到核孔附近,便于向核膜移位。

③直接进入病毒直接通过质膜进入细胞。包括在宿主质膜上形成蛋白孔,如小RNA病毒;扰乱质膜整体性,如腺病毒和弧肠孤病毒;噬菌体注射式直接进入。

从病毒进入不同宿主分:

①噬菌体侵入

有收缩尾的噬菌体:核酸注入细菌细胞内。

②动物病毒的侵入

内吞作用——大部分病毒,经膜内陷形成吞噬泡,使病毒粒子进入胞质中。(无囊膜的病毒)。如腺病毒、小RNA病毒。

与质膜融合——某些有包膜病毒以病毒包膜与细胞膜融合(有囊膜的病毒)。如麻疹病毒。

③植物病毒的侵入

无吸附,被动侵入:植物细胞壁上的小伤口或天然的外壁孔侵入,植物细胞之间的胞间连丝侵入细胞。

介体感染—昆虫、真菌、螨类、线虫、菟丝子等。

非介体感染—汁液摩擦接种传播、嫁接传播、种子和无性繁殖材料传播、土壤中病残体传播。

(3)脱壳:病毒侵入细胞后,病毒的胞膜核衣壳被除去而核酸释放出来的过程。

①注射式侵入的噬菌体和直接侵入的病毒同时完成了侵入和脱壳。

②胞吞式:无囊膜的病毒脱去衣壳。有囊膜的病毒先后脱去囊膜和衣壳。

③质膜融合式:脱去衣壳。

④多数在宿主细胞溶酶体释放的酶作用下脱壳,释放出基因组核酸。有的酶为病毒基因编码。

(4)病毒生物大分子的合成:病毒基因组一旦从衣壳中释放后,就利用宿主细胞提供的低分子物质合成自身大分子的物质。

主要包括:mRNA的转录、基因组复制、病毒蛋白质合成。

①mRNA的转录

正义单链RNA病毒(如小RNA病毒)的基因组无需转录,直接为模板与核糖体结合,全长或部分长翻译。其它病毒基因组都需要转录mRNA,再合成蛋白质。

严格时序性

早期转录:发生在病毒核酸复制以前的转录为早期转录,其基因称作早期基因,编码主要是参与病毒核酸的复制、调节病毒基因组表达,以及改变宿主细胞大分子合成的蛋白质。

晚期转录:在病毒核酸复制开始或复制后所进行的转录为晚期转录,其基因称晚期基因,编码晚期蛋白主要是构成子代毒粒的结构蛋白和参与组装的蛋白。

②基因组的复制

DNA病毒:

(A)双股DNA病毒(DNA以半保留复制):如腺病毒、疱疹病毒、痘病毒等。如,痘病毒携带有依赖DNA的RNA聚合酶,利用宿主转录酶,以DNA为模板,RNA聚合酶催化转录出mRNA,合成病毒结构和非结构蛋白。母链解旋,以单链为模板,碱基互补,合成一条新链。

(B)单股DNA病毒(如细小病毒):以DNA为模板合成一条新链,新合成的dsDNA中间体经过半保留复制出一对双链DNA。

不含母代DNA的dsDNA作为模板,转录出mRNA

含有母代DNA的dsDNA为模板复制出新的ssDNA。

(C)具有RNA中间体的双链DNA病毒(如嗜肝DNA病毒科病毒):其基因组部分为双链DNA,部分为单链。

DNA聚合酶作用下,合成互补链,形成完整的超螺旋dsDNA结构。在细菌RNA聚合酶Ⅱ的催化下,转录产生全长+RNA,指导翻译蛋白质,同时,并以此为模板合成-DNA,然后以后者为模板合成双链DNA。

RNA病毒

(A)双链RNA病毒(呼肠孤病毒):通过病毒携带的依赖RNA的RNA聚合酶的作用下,以-RNA作为转录模板,转录出+RNA(与母链等长,可以直接指导蛋白质合成),以此+RNA为复制模板合成-RNA。

(B)正义单链RNA病毒:如,小RNA病毒、黄病毒、冠状病毒、披膜病毒。+ssRNA直接作为mRNA,同时又合成RNA模板合成互补反义RNA,互补反义RNA作为复制子代基因组RNA的模板。

(C)负义单股RNA病毒:病毒自身携带依赖RNA的RNA多聚酶。如,副黏病毒、弹状病毒、砂粒病毒、正黏病毒等。

(D)逆转录RNA病毒(逆转录病毒科):过程为:单链RNA在逆转录酶的催化下,合成RNA/DNA杂交中间体,切除其分子中的RNA,以-DNA为模板合成dsDNA,整合到细胞中。再有此转录出子代RNA。

(5)装配:病毒大分子合成产生的结构组分以一定方式结合,组装成完整的子代病毒颗粒的复制阶段称装配。主要包括2个步骤:

①衣壳的装配,病毒组基因被识别并包装入衣壳中。衣壳的装配主要有2种:

第一种(如,乳多空病毒):基因组和组蛋白首先形成微型染色体;病毒结构蛋白与微型染色体为支架,不同构象的蛋白亚基之间特异识别与聚合;逐渐组装成封闭的病毒颗粒,核酸包埋其中。

第二种(如,噬菌体、腺病毒、痘病毒):病毒结构蛋白在细胞内预先形成前衣壳;病毒基因组特异识别并包装入衣壳;形成完整的病毒颗粒。

②囊膜化(有囊膜病毒)。

囊膜的装配

囊膜化的位置:高尔基体膜、内质网膜、核膜、质膜。

病毒糖蛋白的导向和滞留位置决定了发生囊膜化的细胞内定位。例如,弹状病毒其糖蛋白分泌在质膜上,于是其囊膜化在质膜上进行。

分为3种:囊膜化发生于完整核壳装配之后、囊膜化与外壳组装同时进行、经历短暂的囊膜化后去囊膜,然后再次囊膜化。

经历短暂的囊膜化后去囊膜,然后再次囊膜化:

a、病毒衣壳通过内核膜出芽入核周间隙,获得初始囊膜;

b、其外核膜与初始核膜融合,除去初始囊膜,核衣壳释放到细胞质中。

c、核衣壳与被膜蛋白结合。

d、其与高尔基体衍生的囊泡发生囊膜化。

e、含有囊膜化的成熟毒粒的囊泡运送到质膜后,外吐释放到胞外。

绝大多数DNA病毒在细胞核内组装,RNA病毒与痘病毒类则在细胞质内组装。

(6)、释放

①裂解:绝大多数无囊膜病毒成熟后,聚集在细胞浆或细胞核内,裂解时释放出来。释放一次同步,破坏宿主细胞膜,细胞迅速死亡。

②出芽:绝大多数有囊膜病毒以出芽方式释出时包上细胞核膜或细胞膜而成为成熟病毒。逐个释出,非一次同步,细胞死亡缓慢。

③细胞外吐:黄病毒、冠病毒、布尼亚病毒等,通过高尔基体或粗面内质网出芽获得囊膜后,包含病毒的囊泡转运到质膜,然后通过细胞外吐作用,释放病毒粒子。

22、病毒的一步生长曲线:定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称为一步生长曲线。具体操作是将适量病毒接种于高浓度敏感细胞培养物,或高倍稀释病毒细胞培养物,或以抗病毒血清处理病毒细胞培养物以建立同步感染,以感染时间为横坐标,病毒的效价为纵坐标,绘制出的病毒特征曲线,即为一步生长曲线。

(1)潜伏期:指噬菌体的核酸侵入宿主细胞以后至第一个成熟噬菌体粒子装配前的一段时间。它又可以分为两个阶段:

①隐晦期:指在潜伏期前期,人为地(用氯仿等)裂解宿主细胞以后,此裂解液仍无侵染性的一段时间,这时细胞正处于复制噬菌体核酸和合成蛋白质衣壳的阶段;

②胞内累积期:即潜伏期的后期,指在隐晦期后,若人为地裂解细胞,其裂解液已呈现侵染性的一段时间,这意味着细胞内已经开始装配噬菌体粒子,此时电镜可以观察到。

(2)裂解期:紧接在潜伏期后的宿主细胞迅速裂解、溶液中噬菌体粒子急速增加的一个阶段。(噬菌体或者其它病毒粒因只有个体装配而不能存在个体生长,再加上若宿主细胞裂解的突发性,因此,从理论上来说,其裂解是瞬间出现的。但是事实上因为宿主群体中各个细胞的裂解不可能是同步的,故出现较长的裂解期。)

23、吸附蛋白(virusattachementprotein,VAP):病毒表面能够识别细胞受体的结构蛋白分子。(VAP一般比较保守,具有相同的组织嗜性。不同的VAP与宿主范围、组织嗜性、致死性有关。)

①类型:衣壳蛋白(如:T-偶数噬菌体的尾丝蛋白等)和包膜糖蛋白(如流感病毒的血凝素糖蛋白;艾滋病病毒的gp与T4淋巴表面的CD4分子结合)。

24、细胞受体:能被病毒吸附蛋白识别,使病毒特异地进入细胞,启动感染发生的细胞表面成分。

①本质:糖蛋白、脂类(或糖脂)。是细胞生长代谢所必须的细胞功能性物质,非病毒专一性成分。

②作用:决定病毒宿主范围、组织亲和性和致病性。

③类型:单一型(不需借助其他蛋白)和共受体型(需其他表面分子协助,例如HIV感染还需辅助受体CCR3及CCR8等参与,增强结合的专一性和稳定性。)

④注意事项:

a)受体是引发病毒感染宿主细胞的主要决定因素,也是影响宿主特异性和组织嗜性的决定因素之一。

b)病毒与受体并非绝对的一一对应。(一种受体可以是多种病毒的受体。例如,整合素可以是腺病毒、轮状病毒、口蹄疫病毒、埃博拉病毒等的受体。一种病毒也可以和多个受体结合,例如轮状病毒可以分别利用唾液酸和整合素α2β1。)

25、狂犬病毒的致病机理:

①G蛋白与神经细胞特异受体结合,以胞吞方式进入细胞。

②囊膜与细胞膜融合,核衣壳进行细胞浆。

③负链RNA复制出正链RNA,以其为模板,翻译出N\P\M\G\L蛋白。RNA与蛋白质结合,以出芽方式释放。

④P蛋白决定RV在轴突中逆行转运,病毒迅速分布到整个中枢神经系统。通过顺向轴浆流动侵袭各个器官的神经突触及末梢神经,侵犯到达味蕾、唾液腺、肾上腺、肝、脾等部位。

⑤RV感染致死的关键是抑制感染的宿主细胞内维持神经功能所需要蛋白的合成,诱导细胞凋亡,而导致神经功能紊乱、行为失控。

⑥病人发作时怕光、怕水、异常兴奋。

26、病毒对敏感细胞的感染结果:①增值性感染:病毒在允许细胞中,合成有感染性子代病毒。②非增值性感染:由于病毒或细胞原因,不能产生有感染性的子代病毒。④允许细胞:能完成病毒复制循环的宿主细胞⑤非允许细胞:不能完成复制循环的宿主细胞

27、非增值性感染有3种:

①流产感染:病毒进入宿主细胞后,合成部分或全部病毒成分,但不能正常装配,或者仅产生无感染性的子代病毒颗粒。

②限制性感染:感染因细胞瞬时允许性产生。结果导致:病毒在受染细胞内不能复制,直到细胞成为允许性细胞,病毒才能繁殖。或者一个细胞群体仅有少数细胞能产生病毒子代。例如:人乳头瘤病毒感染上皮细胞,早期基因转录可在各分化期的上皮细胞中进行,晚期基因转录只能在分化成熟的鳞状上皮细胞中进行,所以,进入终末分化的鳞状上皮细胞病毒才能完成复制。

③潜伏感染:在感染细胞内有病毒基因组持续存在,但无感染性病毒颗粒产生,感染细胞也不会被破坏。感染的极端结果是病毒基因的功能表达导致宿主基因表达改变,导致正常细胞转化为肿瘤细胞。

28、生物安全:生物性的传染媒介通过直接感染或间接破坏环境而导致对人类、动物或者植物的真实或者潜在的危险。29、实验室生物安全:用以防止发生病原体或毒素无意中暴露及意外释放的防护原则、技术以及实践。

30、根据微生物及其毒素的危害程度不同,分为4级,一级最低,四级最高。①P1实验室——研究的病毒危险性较低,试验人员连口罩都不用带,穿上白大褂就可以了,试验人员在这里很放松;②P2实验室——研究的是中度危险的病原,像肝炎、流行性感冒等等,要求戴防护性较好的口罩;③P3实验室——研究的是高度危险的病毒,传染性很强,而且没有疫苗,试验人员的保护措施要比P1/P2实验室严密得多;④P4实验室——全球级别最高的生物安全实验室,研究的是极度危险的病毒,如令人谈之色变的埃博拉病毒、马尔堡病毒,进入这种实验室的工作人员,处于防护服的严密保护之下,连空气都不能在实验室内呼吸,红色螺旋状管子,是专门用来向室内输送新鲜空气的,试验人员一进入实验室,要先屏住呼吸,马上接上这种管子,然后才能呼吸。

31、动物病毒培养

(1)活体培养:①动物实验法:小鼠、猴子、家兔等。②鸡胚培养法:接种在鸡胚绒毛尿囊膜、尿囊腔、羊膜腔、卵黄囊、脑内等。

A、卵黄囊接种:用5~8d鸡胚,以细长针由气室端刺入卵黄囊,孵育后收集卵黄囊膜检查。常用于一些嗜神经病毒B、羊膜腔:用12~14d鸡胚,将检材注入羊膜腔,孵育后取羊水检查。常用于流感病毒的初次分离。C、尿囊腔:用9~12d鸡胚,将标本接种于尿囊腔,孵育后取尿囊液检查。常用于培养流感病毒和腮腺炎病毒等。D、绒膜尿囊膜:用10~12d鸡胚,无菌下开一小窗,将材料滴在绒毛尿囊膜上,孵育后观察膜上有无斑点病变。常用于培养单纯疱疹病毒,天花病毒和痘病毒。(2)细胞培养:培养基:①Eagle平衡盐溶液:包含几乎所用氨基酸、维生素及一些核酸中间代谢产物和辅助生长因子等。使用时,加0.5%-1.0%胎牛血清。②DMEM培养基:含各种氨基酸和葡萄糖的培养基。

根据细胞特点,细胞培养分为:①原代细胞:新鲜组织+胰蛋白酶消化,分散+培养液成单层细胞(一般指从第1代细胞到传10代以内的细胞)②传代细胞系:适应在体外培养条件下持续传代培养的细胞(传代50代及以上)。③二倍体细胞株:在体外分裂50~代后仍保持二倍染色体数目的单层细胞。

32、噬菌体的培养

①噬菌体的培养:将1.0mL菌液加入适当浓度的噬菌体1.0mL,充分混匀,孵育吸附,于每份混合液中加入营养琼脂(含质量分数1.0%琼脂)10mL,充分混匀,倾注平皿。待琼脂凝固后置孵箱培养16~24h,计数空斑。②噬菌体效价(PFU/mL)=噬菌斑平均数×稀释倍数

33、植物病毒的接种培养①昆虫介体接种——以烟粉虱传播番茄黄化叶病毒为例

昆虫介体接种培养方法:在带毒植株上取食30min后,B型、Q型及ZHJ2型烟粉虱的部分个体内检测到了TYLCVDNA。随着取食时间的延长,带毒烟粉虱的比例随之上升,取食10小时后B型和Q型烟粉虱带毒率为%,取食12小时后ZHJ2型烟粉虱的带毒率也达到%。随着接种虫口密度的增加,三种烟粉虱对TYLCV的传播效率也随之升高。每株植物1或几头带毒烟粉虱的密度接种。

②嫁接接种病毒及培养将毒源甘薯苗单节切段作接穗,去叶削成楔形,以待测薯苗作砧木,在其子叶以下的茎中部切一斜口,把楔形接穗插入,用塑料薄膜缚紧。嫁接前4d保持90%以上的湿度,遮光,夜温20℃,白天25℃,待接穗成活后慢慢恢复正常培养。

③汁液磨擦接种:用指示植物检测大豆病毒。

34、超敏反应:一些植物对特定的病毒可预测地敏感。超敏植物被称为指示植物,并被用作生物测定,以测试病毒在未知样本中的存在。

35、病毒的分离纯化和测定

(1)分离:标本的采集(如微生物发酵的倒灌液、动物的体液、器官、粪便、植物的根茎叶花果实等)→标本的处理(破碎细胞,离心)→病毒的接种(①动物病毒接种于实验动物、鸡胚和易感的培养细胞。②植物病毒接种于敏感的植物叶片。③噬菌体接种于细菌。)→病毒的感染症状(因宿主和病毒不同,差异较大:①狂犬病病毒感染发病时呈高度兴奋,喝水即引起严重的痉挛等症状。②患口蹄疫的动物发作时发热、皮肤黏膜上出现疱状斑疹。③动物细胞聚集成团、肿大、脱落、融合成多核细胞,出现包涵体、细胞裂解等。单层培养可见局部病损区域,空斑。④植物:黄叶、退绿、皱缩、卷曲;矮化、坏死;果实减少或畸形。⑤烈性噬菌体:噬菌斑。)

(2)病毒的纯化

①纯化病毒的原理:大多数病毒的外面主要由蛋白质组成;病毒的大小、形状和密度适合在大约g重力下沉降;②步骤:破碎寄主细胞,然后低速离心(0-00g,5-15min)去除较大的组分叶绿体、线粒体、淀粉颗粒、细胞壁碎片等,中间组分如植物蛋白、核糖核蛋白体、微粒体(内质网膜的小碎片)等较难去除。

③常用试剂:适当的缓冲剂(保护病毒,不变性):磷酸盐、硼酸盐、Tris-HCl等(种类、浓度)。还原剂(防止病毒因氧化而钝化、抑制酚氧化酶):巯基乙醇/酸、亚硫酸钠、抗坏血酸、半胱氨酸。溶剂(蛋白质、脂类变性剂,使组织抽提液澄清):正丁醇、氯仿、乙醚等。鳌合剂:EDTA等(可除去寄主中的核粒,与二价阳离子结合防止病毒粒子团聚和多元酚氧化)。其他添加剂:活性碳、膨润土吸附除去核粒和色素等。

④病毒提纯的技术

差速离心:交替使用高速和低速离心。

高速离心(~g)使病毒沉淀,取沉淀。低速离心(约g)仅去除大的细胞碎片等杂质,取上清。

密度梯度离心:不同颗粒之间存在沉降系数差时,在一定离心力作用下,颗粒各自以一定速度沉降,在密度梯度不同区域上形成区带的方法。(蔗糖10%~40%CsCl等)

沉淀法:简便快速但粗糙易变性。(a)盐析法:硫酸铵浓度达30~50%饱和度时多数病毒沉淀(b)等电点沉淀:加醋酸或盐酸(c)丙酮沉淀:浓度达40~70%

(d)聚乙二醇沉淀:浓度达4~8%(e)乙醇沉淀:浓度达20%沉淀植物蛋白,上清液用硫酸铵沉淀

吸附法:磷酸钙、离子交换树脂、羧甲基纤维素。酶处理:许多病毒抗蛋白酶和核酸酶。

有机溶剂萃取:有机溶剂可溶掉脂肪、有色杂质或非病毒的变性蛋白,如脊髓灰质炎病毒提纯中用正丁醇(要考虑病毒对有机溶剂的耐受性)电泳法:普通电泳、密度梯度电泳、等电聚焦电泳等柱层析法:(a)吸附:用离子交换或吸附法。(b)分子筛:琼脂糖或葡聚糖制成凝胶柱。抗血清处理:(a)针对寄主蛋白的血清来沉淀杂蛋白。(b)加病毒的抗血清形成病毒—抗体复合物

(3)病毒的测定

直接计数:电镜

感染性测定:感染引起宿主或培养细胞某一特异性病理反应的病毒数量。①噬菌体:测定噬菌斑。②动物病毒:测定蚀斑。③植物病毒:测定枯斑。

免疫学测定:①免疫荧光法(IF):原理:抗原抗体的特异结合。病毒特异抗体结合荧光素,在荧光显微镜下,对病毒定位。直接法:将荧光标记的特异性抗体(抗原)直接加在抗原(抗体)上,经一定的温度和时间染色,水洗—干燥—封片—镜检。

优点:操作简便、特异性高、非特异性杂色少。

缺点:敏感性低。

②间接法:先用已知未标记的特异性抗体(一抗)与抗原反应,再用标记的抗体(二抗)与其反应,形成抗原—抗体—抗体复合物,水洗—干燥—封镜—镜检。

③中和试验(病毒的抗血清能中和病毒的感染能力,以此测定病毒的量。)④补体结合实验⑤酶联免疫测定⑥血凝和溶血素试验

36、核酸分子杂交技术:利用病毒基因组序列配对杂交显示信号检测病毒的方法。该技术可根据需要制备单特异性探针,也能制备检测多种病毒的复合型探针。37、PCR技术:荧光定量RT-PCR技术,通过荧光染料或荧光标记的特异性的探针,以RNA为模板,反转录出DNA,以DNA为模板进行扩增。38、病毒感染成功的基本条件包括病毒的感染性、合适的感染途径和宿主机体的易感性。

39、病毒的重组类型有活病毒间的重组、灭活病毒间的重组和死活病毒间的重组。

40、病毒的非遗传变异包括表型混杂、基因型混合、增强作用、互补作用、和干扰作用。

41、缺陷性干扰(病毒)颗粒(DI颗粒)是一种缺失突变的产物。自身不能复制,只有在亲本野生株作为辅助病毒存在时才能复制,但又干扰亲本病毒的复制,导致后者数量减少。

42、一株活性病毒与另一株相关但具有不同遗传标记的灭活病毒复合感染细胞,由于重组而产生具有灭活病毒某些遗传标记的病毒重组体,称为交叉复活或标记拯救。

43、病毒感染引起宿主细胞哪些变化?

敏感的宿主细胞被病毒感染后,两者相互作用下可表现为:

①杀细胞性感染:病毒在宿主易感细胞内增殖造成细胞破坏与死亡,这种感染称杀细胞性感染。病毒在细胞内增殖引起细胞变性、死亡裂解的作用称病毒的细胞病变效应(CPE)。

②稳定状态感染:一些不具有杀细胞效应的病毒(多为有包膜病毒)所引起的感染称稳定状态感染(steadystateinfection)。病毒在感染宿主细胞的过程中,对细胞代谢、溶酶体膜影响不很大。成熟的病毒多以出芽方式释放出来,其过程缓慢、病变轻微,细胞暂时还不会出现裂解和死亡,但可发生宿主细胞膜受体被破坏、细胞膜成分发生变化,出现细胞融合及细胞表面产生新的抗原等。

③整合感染:某些DNA病毒的全部或部分核酸,或RNA病毒基因组经逆转录后产生的DNA,结合至细胞染色体中,称为整合。整合作用可使细胞遗传性状发生改变,即转化(transformation)。转化的细胞生长、分裂失控,细胞可发生恶性变。

④膜融合:一些囊膜病毒(Ⅰ型病毒膜融合)吸附到靶细胞上后则是先被细胞吞噬,以吞噬小体的方式进入到靶细胞中,在后期吞噬小体内低pH值激活了病毒的融合蛋白,膜融合开始。病毒的融合蛋白被激活后发生一系列的构象变化并促使病毒囊膜和内体膜产生融合,病毒的遗传物质也随之注入到靶细胞内。

⑤膜渗透性的变化:某些病毒感染能增加细胞膜对离子的渗透性。

⑥细胞凋亡:是由细胞基因自身指令发生的一种生物学过程。实验研究证实有些病毒(腺病毒、人免疫缺陷病毒等)增殖可直接诱导细胞凋亡,也可通过病毒基因组编码的蛋白质间接作用下诱发细胞凋亡。

⑦包涵体的形成:某些受病毒感染的细胞内,用普通光学显微镜可看到有与正常细胞结构和着色不同的圆形或椭圆形斑块,称为包涵体(inclusionbodyoribclusion)。

⑧细胞增殖和转化:致瘤病毒有使细胞发生转化的能力。与未转化细胞相比,转化细胞的生长调控机制出现紊乱,增殖速度明显加快。转化细胞的形态异常,染色体变型等。转化细胞是形成肿瘤的基础,但转化细胞并不必然形成肿瘤。因为肿瘤的形成还取决于机体的免疫生理状态。

44、试述乙肝病毒及其传播途径。

①乙型肝炎病毒(hepatitisBvirus,HBV):属嗜肝DNA病毒科(hepadnaviridae),HBV是乙型肝炎病原体。起病徐缓,部分患者可转为慢性,少数还可导致肝硬化和肝癌。

②传播途径:主要经输血、注射、性行为和母婴传播。

45、什么是干扰素?试述干扰素的作用机制。

①干扰素(interferon,IFN):由病毒或其他干扰素诱生剂刺激人或动物细胞所产生的,具有抗病毒、抗肿瘤、免疫调节等多种活性作用的糖蛋白。

②作用机制:

A.动物细胞内有干扰素基因,正常情况基因受控于抑制蛋白处于抑制状态,病毒进入——细胞产生一种抑制蛋白灭活因子,解除抑制基因活化——转译干扰素——IFN同细胞表面特异性受体结合(有种属特异性),触发信号传递——IFN激活和诱导细胞产生抗病毒蛋白——抑制病毒蛋白合成(无种属特异性)。

B.干扰素可以诱导细胞产生两种抗病毒翻译途径:通过2’-5’寡A合成酶和RNaseL降解病毒mRNA;借助蛋白激酶PKR,阻断病毒蛋白翻译的起始。

C.IFN还可诱发机体免疫系统对病毒感染细胞的溶解,其溶解作用依赖于免疫系统对感染细胞的识别,以及细胞表面MHCI、Ⅱ与病毒肽链的结合。

D.干扰素本身不能直接灭活病毒,而是使细胞的某些基因被激活,产生多种其他蛋白后,从而阻断病毒的复制。

46、病毒建立持续性感染的主要策略有哪些?

①能够感染宿主细胞但不表现出致病作用;

②保持自身的基因长期存留于宿主细胞中;

③逃避宿主免疫系统的清除作用。

47、简述基因工程疫苗及其类型。

①基因工程疫苗:狭义的疫苗被称做传统疫苗(traditionalvaccine),即完整的病原体为主制成的疫苗;而基因工程疫苗则属于新一代疫苗(NewgenerationVaccine)或高技术疫苗范畴(High-techVaccine)。

②类型:主要包括基因工程亚单位疫苗、基因工程载体疫苗、核酸疫苗、基因缺失活疫苗、蛋白工程疫苗等等;广义的还包括遗传重组疫苗、合成肽疫苗、抗独特型抗体疫苗以及微胶囊可控缓释疫苗等。

48、简述病毒感染的分子生物学机制。

病毒能否感染机体引起疾病取决于病毒的致病性和宿主免疫力两个方面。其致病的基础是病毒在宿主细胞内增殖,导致宿主细胞结构和功能改变,并扩延到多数细胞,便可形成组织器官的损伤及功能障碍。

①与细胞膜的相互作用

②与细胞转录的相互作用:抑制细胞转录,提高病毒转录效率。

③病毒进入细胞确保高水平的转录机制:病毒粒子携带自身编码的RNA聚合酶;病毒粒子携带有转录激活因子;病毒增强子维持病毒基因高水平转录;病毒晚期转录的激活。

④病毒同宿主RNA加工过程间的相互作用:mRNA的剪切和转移;抑制细胞mRNA的加工成熟;

⑤与翻译系统的相互作用:全部抑制或部分抑制宿主翻译(宿主mRNA降解;病毒mRNA同宿主mRNA之间竞争有限的核糖体;病毒对宿主翻译起始因子的影响;改变宿主翻译系统的特异性)

⑥与细胞DNA复制的相互作用:宿主细胞DNA的抑制可为病毒复制提供条件:a.提供病毒DNA复制所需的前体;b.提供宿主细胞结构和/或为病毒DNA合成所需的蛋白质;c.抑制细胞蛋白质合成的二级效应。

⑦DNA病毒确保DNA复制装置有效性的机制:病毒能编码一种新的复制装置;病毒能诱导细胞DNA的合成(G0→S)。

病毒
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