1、 该课程目的及任务：
要求学生掌握微生物学和基础免疫学的基本理论和基础知识，并能熟悉其在药学中的应用情况，熟练掌握并应用常用基本实验技能，为后续药学专业课程的学习和科研工作的开展奠定基础。
2、 课程基本要求：
通过学习使学生了解和掌握下列内容，即各类微生物的系统分类、生物学特性、培养繁殖、遗传变异及其与人类的关系，其中包括细菌、放线菌、螺旋体、立克次氏体、支原体、衣原体、真菌和病毒；常用消毒灭菌方法；免疫学的基本原理及应用，其中包括抗原、免疫系统、免疫球蛋白、补体系统、特异性免疫应答、超敏反应基础知识和免疫学的实际应用；微生物学在药学中的应用，其中包括抗生素的生产、抗生素药效学研究和药物的微生物学检查。
3、 学时：34
2 &nbsp&nbsp 第一篇：微生物学
3 &nbsp&nbsp 第二篇：免疫学
4 &nbsp&nbsp 第三篇：微生物在药学中的应用
&[病毒的特点、形态结构、分类、[1．了解2．掌握教学目的掌握病毒的概念、特点、大小形态、结构、分类和增殖过程；病毒的干扰现象和干扰素；病毒的人工培养和感染的检查方法；噬菌体的生物学性状、生活史及其与宿主菌细胞的关系以及常见病毒（流行性感冒病毒、肝炎病毒、艾滋病病毒）的生物学性状。了解病毒的感染与致病性，病毒对理化因素的抵抗力及对病毒感染的防治，噬菌体的分离、测定及应用。本章讲授提纲及学时分配第一节病毒的生物学特性（学时）一病毒的概念、特点病毒的概念及主要特点。二病毒的形态，结构，化学组成大小：以计形态：球形，杆形，砖块状，子弹状，蝌蚪状基本结构与对称类型基本结构包括：核心、衣壳、包膜、刺突。壳粒对称类型有：二十面体对称、螺旋对称、复合对称。化学组成核酸、蛋白的功能。三病毒的分类根据不同原则对病毒进行分类，卫星病毒、类病毒、朊病毒的特点。第二节病毒的增殖（学时）增殖分五个阶段：吸附和穿入，脱壳，生物合成，装配成熟，释放。介绍各阶段的不同方式及过程。第三节病毒的培养（学时）人工培养方法病毒增殖指标第四节病毒的干扰现象（学时）一干扰现象干扰现象的概念、发生机制、意义。二干扰素干扰素的概念、性质、种类，干扰素的产生和抗病毒机制。第五节噬菌体（学时）一噬菌体的概念和特点二噬菌体的生物学性状噬菌体的形态、结构、化学组成等生物学性状。三噬菌体与宿主菌细胞的关系几个相关概念烈性噬菌体、温和噬菌体、溶原性细菌、前噬菌体、溶原性转变。噬菌体的生活周期温和噬菌体生活周期，烈性噬菌体生活周期，两者的转变。四噬菌体的分离与测定分离方法，测定方法。五噬菌体的应用第六节引起人类疾病的常见病毒（学时）流感病毒、甲肝病毒、乙肝病毒、艾滋病病毒引起的疾病，核酸类型、基本形态结构、主要抗原等生物学形状，传播途径、检测方法、防治方法、发展及流行病史。本课程学科的新进展病毒、最新情况简介。教学参考书1、周德庆主编，《微生物学教程》，第三版，高等教育出版社，&20112、沈萍主编，《微生物学》，第二版，高等教育出版社，&20063、著，林稚兰等译，《微生物学》现代生物学精要速览系列，科学出版社，20004、著，林慰慈等译，《免疫学》现代生物学精要速览系列，科学出版社，20016、著，林稚兰等译，《微生物学》全美经典学习指导系列，科学出版社，2002本章内容的重点病毒的概念、特点、大小形态、结构；病毒的增殖过程，尤其病毒；病毒的干扰现象和干扰素；噬菌体的生物学性状、生活史及其与宿主菌细胞的关系。本章内容的难点病毒、逆转录病毒生物合成；干扰素的产生和抗病毒机制；病毒的致病机制。本章内容及讲授的改进意见因人类疾病大多由病毒引起，因而在讲解本章内容时应多联系实际，提高授课生动性，并可结合近年来发生的、等实例，增强学生对所学知识的理解。复习思考题名词解释：壳粒、刺突、包膜、核衣壳、缺陷病毒、干扰现象、干扰素、温和噬菌体、烈性噬菌体、溶原性细菌、前噬菌体、溶原转变、噬菌斑和其他生物相比，病毒有何特点？以病毒为例说明病毒增殖的完整过程。温和噬菌体侵染宿主菌后会出现什么情况？以流程图表示其生活周期。干扰素本质是什么？是如何产生的，抗病毒机制如何？如何判断病毒增殖？& & & & & & & & 病毒学计划学时：4重点：病毒的特点，病毒的形态结构，病毒的繁殖方式和噬菌体的生物学特性。&&自19世纪末，Ivanovski和Beijerinck分别发现烟草花叶病毒（Tobacco&mosaic&virus,TMV&）以来，研究病毒（virus）的本质及其与宿主的相互作用的病毒学（virulogy）得到飞速发展&，并成为微生物学重要分支。病毒学研究极大地丰富了微生物学，乃至现代生物学的理论与技术，同时，病毒学研究对于有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害，利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治，保护人类的健康和人类的经济活动，以及人类赖以生存的环境，发展以基因工程为中心的生物高新技术产业具有特别重要的意义。第一节&概述同所有其他生物一样，病毒是一类具有基因、复制、进化、并占据着一定的生态学地位的生物实体，是一类体积非常微小、结构极其简单、性质十分特殊的生命形式。一、病毒的特点和定义病毒在细胞外环境以形态成熟的颗粒形式，即毒粒（virion）存在。毒粒具有一定的大小、形态、化学组成和理化性质，甚至可以结晶纯化，如同化学大分子一般而不表现任何生命特征。但是毒粒具有感染性，即具有在一定条件下进入宿主细胞的能力。一旦病毒进入细胞，毒粒便会解体，释放出的病毒基因组具有繁殖性，能利用宿主细胞的大分子合成装置进行复制表达，从而导致病毒的繁殖，并随之表现出遗传、变异等一系列生命特征。由此可见&，病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。病毒以其结构简单、特殊的繁殖方&式以及绝对的细胞内寄生显著区别于其它生物。病毒不具有细胞结构，一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳（coat）构成，故可把它们视为核蛋白分子。一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA，而且病毒不具有完整的酶&系统和能量合成系统，也不具有核糖体。病毒没有生长，也不能以分裂方式进行繁殖。病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication）。病毒是严格的细胞内寄生物。在生活的细胞内，病毒核酸提供遗传信息，利用宿主细胞的酶、能量合成系统、核糖体、细胞因子以及大分子合成的前体来完成自身的生命活动，病毒的寄生是基因水平的寄生。为概括病毒的本质，病毒学工作者一直试图给&病毒&一个科学而严谨的定义，但迄今仍无定论。Luria等（1968）指出：病毒是一种生物实体，其基因组是能利用细胞的合成系统在活细胞内复制，并合成能将病毒基因组转移到其它细胞中去的特殊颗粒的核酸分子（DNA或RNA）。Fields等则于1990年定义病毒为具有独立于其宿主的进化史的绝对细胞内寄生物，它&的DNA或RNA基因组被其所编码的蛋白质壳体化（encapsidation）。在病毒学研究工作中，&还发现类病毒（viroid）、卫星RNA（satellite&RNA）和朊病毒（prion）等更为简单的感染性因子，并将之归在亚病毒因子（subviral&agent）之列，因此，&现在病毒有真病毒（euvirus）与亚病毒之分，真病毒系前所指经典意义的病毒。&二、病毒的宿主范围病毒的宿主范围是病毒能够感染并在其中复制的宿主种类和组织细胞种类。病毒几乎可以感染所有的细胞生物。另一方面，病毒又具有宿主特异性，即就某一种病毒而言，它仅能感染一定种类的微生物、植物或动物。因此，根据病毒的宿主范围可将之分为噬菌体（phage）、植物病毒（plant&viruses）和动物病毒（animal&viruses）等。&从原核生物中分离到的病毒统称噬菌体，它们包括感染细菌的噬菌体（bacteriophage），感染兰绿藻的噬兰（绿）藻体（cyanophage）以及感染柔膜细菌(支原体和螺旋体)的支原体噬菌体（mycoplasmaphage）等。&已经鉴定的植物病毒达1000多种，其中以种子植物为宿主的植物病毒最为普遍。在藻类植物和真菌中都发现在有病毒存在，它们分别称做噬藻体（phycophage）和真菌噬菌体（mycophage）或称真菌病毒（mycoviruses）。广义的动物病毒包括原生动物病毒（protozoal&viruses）、无脊椎动物病毒（invertebrate&viruses）和脊椎动物病毒（vertebrate&viruses）。无脊椎动物病毒以昆虫病毒（insect&viruses）最为常见。在脊椎动物病毒中，能感染人并引起人类疾病的病毒被归为医学病毒（medicine&viruses）范畴。有些病毒有较宽的宿主谱，如虫谋病毒（arboviruses）能在吸血的蚊、蠓、白蛉等节肢动物中繁殖，并以它们为介体在哺乳类和禽类等脊椎动物中广泛传播。&第二节&病毒学研究的基本方法同微生物学其他学科分支一样，病毒学的进步完全得益于研究方法和技术手段的发展。一、病毒的分离与纯化通过病毒的分离与纯化获得纯化的、有感染性的病毒制备物是病毒学研究和实践的基本技术&。病毒的分离病毒的分离是将疑有病毒而待分离的标本（如微生物发酵的倒罐液，可疑病毒感染患者的体液、血液、粪便等临床标本）经处理后，接种于敏感的实验宿主、鸡胚或细胞培养，经过一段时间孵育后，通过检查病毒特异性病理表现或用其它方法来肯定病毒的存在。（1）标本的采集与处理用于分离病毒的标本应含有足够量的活病毒，因此必须根据病毒的生物学性质、病毒感染的特征、流行病学规律以及机体的免疫保护机制，来选择所需要采集标本的种类、确定最适采集时间和标本处理的方法。为了避免细菌污染，标本一般都应加入抗菌素除菌，亦可用离心和过滤方法处理。为了使细胞内的病毒充分释放出来，往往还须以研磨或超声波处理破碎细胞。由于大多数病毒对热不稳定，所以标本经处理后一般都应立即接种。若需运送或保存，数小时内可置50%中性甘油内4℃保存，对于较长时间冻存标本最好置20℃以下或干冰保存&。（2）标本接种与感染表现标本接种于何种实验宿主（动物、植物、细菌）、鸡胚或细胞以及选择何种接种途径主要取决于病毒的宿主范围和组织嗜性；同时考虑操作简单、易于培养、所产生的感染结果容易判定等要求。噬菌体标本可接种于生长在培养液或营养琼脂平板中的细菌培养物。噬菌体的存在表现为细菌培养液变清亮或细菌平板成为残迹平板。若是噬菌体标本经过适当稀释再接种细菌平板，经过一定时间培养，在细菌菌苔上可形成圆形局部透明区域，即噬斑（plague）。动物病毒标本可接种于实验动物、鸡胚和多种细胞培养。嗜神经病毒主要采取脑内接种；嗜呼吸道病毒可进行鼻腔接种、或鸡胚的尿囊腔或羊膜腔接种；嗜皮肤病毒可接种动物皮下、&皮内或鸡胚绒毛尿囊膜。由于组织培养生长的细胞对病毒的敏感性较体内成熟细胞为高，没有特异性抗体和一些非特异性病毒抑制物的影响，培养和接种方法简单，条件易于控制，成本低，所以现在多数动物病毒都利用细胞培养进行分离。&接种于细胞培养的标本主要以细胞病变为病毒感染的指标。大多数动物病毒感染敏感细胞培养能引起其显微表现的改变，即产生致细胞病变效应（cytopathic&effect,CPE），例如细胞聚集成团、肿大、圆缩、脱落，细胞融合形成多核细胞，细胞内出现包涵体（inclusion&body），乃至细胞裂解等。若标本经过适当稀释进行接种并辅以染色处理，病毒可在培养的细胞单层上形成肉眼可见的局部病损区域，即蚀斑（plaque）或称空斑。与之类似，植物病毒接种敏感植物叶片可产生坏死斑，或称枯斑。若经第一次接种而未出现症状时，往往需要进行重复接种，进行盲传（blind&passage），即将取自经接种而未出现感染症状的宿主或细胞培养的材料，再接种传递给新的宿主或细胞培养，以提高病毒的毒力（virulence）或效价。如果标本中有病毒存在，经重复传代，其效价或毒力提高，必定会在新的宿主或细胞培养中产生感染症状。相反，在盲传二代后若仍无感染症状出现，便可否定标本中有病毒存在。?&二、病毒的测定病毒的测定（assay&of&viruses）是病毒的定量分析。病毒既能根据其理化性质或免疫学性质进行定量，亦能够根据它们与宿主或宿主细胞的相互作用进行测定。运用不同的方法所进行的测定，具有迥然不同的意义。1．&病毒的物理颗粒计数血细胞凝集试验：利用一定方法，可以在电镜下直接计算病毒颗粒数目。在动物病毒中，一些裸露病毒的壳体蛋白，特别是许多有包膜病毒的包膜蛋白能够凝集一定种类的的脊椎动物红血球细胞，并且所能凝集血细胞的量与病毒浓度成正比。根据这一原理所设计的血细胞凝集试验亦能用于病毒定量。此外，根据病毒的抗原性质，可以用免疫沉淀试验、酶联免疫吸附试验等方法对病毒进行定量。利用分光光度法也可对病毒定量。这些方法灵敏性相对较低，多在一些特殊情况使用。&以上所有方法测定的是病毒物理颗粒的数目，即有活力的病毒与无活力病毒数量的总和。而且除电镜计数外，其他方法所测定的是样品中病毒颗粒的相对数量。2．&病毒的感染性测定有感染性病毒颗粒数量的测定称做病毒感染性测定（assay&of&infectivity），它测定的是因感染所引起宿主或细胞培养某一特异性病理反应的病毒数量。由于病毒的繁殖所引起的宿主反应扩增，以至无论最初接种病毒量的多少，最终所产生的症状可能完全相似，所以用任何感染性测定方法所测得的都不是有感染性病毒颗粒的绝对数量，而是能够引起宿主或宿主细胞一定特异反应的病毒最小剂量，即病毒的感染单位（infectious&units,&IU）。待测样品中所含病毒的数量，通常以单位体积（亳升）病毒悬液的感染单位数目来表示（IU/ml），称做病毒的效价。例如，鼠经鼻孔滴注流感病毒悬液会患肺炎，如果使鼠患肺炎的病毒最小剂量是0.1毫升10-6病毒悬液，那未这种流感病毒悬液的感染效价为107，即每毫升病毒悬液中有107个感染单位的病毒。噬（蚀）斑测定噬斑测定方法最先为噬菌体的感染性测定所建立，以后为动物病毒与植物病毒的测定所借鉴。噬菌体的噬斑测定一般采用琼脂叠层法（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悬液以及半固体营养琼脂均匀混合后，涂布在已铺有较高浓度的营养琼脂的平板上成为上层，经过孵育后，在延伸成片的细菌菌苔上出现分散的单个噬斑。因噬斑数目与加入样品中的有感染性的噬菌体颗粒数量成正比，统计噬斑数目后&可计算出噬菌体悬液效价，并以噬斑形成单位（plague&forming&units,&PFU）/毫升表示。动物病毒的蚀斑测定方法与噬菌体的噬斑计数类似。不同的是以生长在固体支持物（培养容器）上的单层细胞代替了生长在营养琼脂平板上的细菌。由于动物病毒在单层细胞培养上所产生的蚀斑表现不同，故有空斑测定、合胞体计数、转化测定和吸附蚀斑测定等不同方法。通过这些方法测定的动物病毒效价以蚀斑形成单位(DFU)表示。植物病毒最为简单的感染性测定方法是坏死斑测定，亦称枯斑测定。即用如金刚砂之类能破&坏植物表皮与细胞壁的粉末状物质与一定量的植物病毒混合磨擦植物叶片进行接种，以产生坏死斑的数目来测定病毒样品的效价。第三节&病毒的性质毒粒是病毒的细胞外颗粒形式，也是病毒的感染性形式。Dulbacco等（1985）指出：病毒颗粒或毒粒是一团能够自主复制的遗传物质，它们被蛋白质外壳所包围，有的还具有包膜，以保护遗传物质免遭环境破坏，并作为将遗传物质从一个宿主细胞传递给另一个宿主细胞的载体。本节将着重介绍毒粒的形态结构，化学组成以及理化性质。一、毒粒的形态结构毒粒具有一定的大小，形状和结构组成。这些特征为病毒的分离纯化、分类鉴定，病毒的进化和遗传功能研究提供了可靠的依据。1．病毒的大小和形状不同病毒的毒粒大小差别很大，最小者如植物的双粒病毒（Geminiviruses）直经仅18～20nm，最大者如动物的痘病毒（Poxviruses）的大小达300~450nm×170～260nm。&尽管已发现的病毒达数千种。但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。另外有的病毒毒粒呈多形性（pleomorphic）,如流感病毒（Influenza&virus）新分离的毒株常呈丝状，在细胞内稳定传代后则为直经约100nm的拟球形颗粒。2．毒粒的壳体结构病毒毒粒的基本结构是包围着病毒核酸的蛋白质外壳，即壳体（capsid）或称衣壳。壳体是由大量的同一的壳体蛋白单体分子，即蛋白质亚基（protein&subunit）以次级键结合形成的，蛋白质亚基又称原体(protomer)。根据相对简单的几何学原理，病毒的壳体主要有两种结构类型。（1）螺旋对称壳体病毒壳体呈螺旋对称（helical&symmetry），即亚基有规律地沿着中心轴呈螺旋排列，进而形成高度有序、对称的稳定结构。&病毒的螺旋壳体的特征可以用以下参数描述：螺旋长度、螺旋直径、轴孔直径、螺距及每一螺转上的蛋白质亚基数目等。螺旋壳体的直径是由蛋白质亚基的特征决定的，其长度则是由与壳体结合的病毒核酸分子的长度所决定。在螺旋对称壳体中，病毒核酸以多个弱键与蛋白质亚基相结合，不仅可能控制螺旋排列的形式、壳体的长度，而且核酸与壳体的相互作用还增加了壳体结构的稳定性。（2）二十面体对称壳体构成对称结构壳体的第二种方式是蛋白质亚基围绕具立方对称的&正多面体的角或边排列，进而形成一个封闭的蛋白质的鞘。几何学中的立方对称结构实体包括正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体。在这些拓朴等价多面体中，若以一定数目的亚基排列成具有一定表面积的立方对称实体，以二十面体容积为最大，能包装更多的病毒核酸，所以病毒壳体多取二十面体对称（icosahedral&symmetry）结构。在病毒的二十面体壳体构成中，一定数目的蛋白质亚基以特殊方式聚集形成在电镜下可见的壳粒（capsomer），壳粒也称形态学单位（morphological&unit）。在二十面体壳体形成时，若干个蛋白质亚基聚集形成壳粒，若干个壳粒结合构成壳体。壳粒通常都是由5个或6个蛋白质亚基聚集形成，因而它的分别称做五聚体（pentamers）和六聚体（hexmers）。因为五聚体和六聚体各与5个和6个其它的壳粒相邻，所以又分别称做五邻体（penton&）和六邻体（hexon）。二十面体壳体也存在其它的构成方式，如SV40(Simian&virus&40)&的二十面壳体仅由72个中心凹陷的圆筒状的五聚体构成。12个五聚体占据二十面体的顶并分别与5个相邻的五聚体结合，60个非顶五聚体分别与6个相邻的五聚体结合。在二十面体壳体中，病毒核酸盘绕折叠在壳体的有限空间内。在病毒二十面体壳体制备物中，常发现不具有核酸的空壳体（empty&capsid）存在。这表明核酸对于二十面体壳体的形成并非必需。然而空壳体较完整的病毒颗粒更容易降解，所以核酸的结合有助于增加二十面壳体的稳定性。（3）复合对称结构病毒壳体除螺旋对称和二十面体对称两种主要结构类型外，亦有少数病毒壳体为双对称（&bisymmetry）结构。具有双对称结构的典型例子是有尾噬菌体（tailed&phage）,&其壳体由头部和尾部组成。包装有病毒核酸的头部通常呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。?&3．&病毒的包膜结构病毒的壳体与核心一起构成的复合物为核壳（nucleocapsid）。一些简单的病毒，如烟草花叶病毒、脊髓灰质炎病毒（Poliovirus）等的毒粒就是一个核壳结构。这类毒粒也称做裸露毒粒（naked&virion）。而一些复杂的病毒的核壳外还覆盖着一层称做包膜的脂蛋白膜。包膜是病毒以出芽（budding）方式成熟时，由细胞膜衍生而来的。&病毒包膜的基本结构与生物膜相似，是脂双层膜。在包膜形成时，细胞膜蛋白被病毒的包膜糖蛋白取代。包膜糖蛋白靠一跨膜固着肽附着于脂双层，其主要的结构域凸出在包膜外侧，形成在电镜下可识别的包膜突起（peplomer），另有一较小的结构域在包膜内侧。一些无包膜的病毒表面也有一些向外凸出的突起，如腺病毒（Adenoviruses）二十面体核壳&的顶上的五邻体纤维，这些突起与病毒的包膜突起一起称做刺突（spike）。病毒包膜有维系毒粒结构，保护病毒核壳的作用。特别是病毒的包膜糖蛋白，具有多种生物学活性，是启动病毒感染所必需的。4．&毒粒的结构类型根据病毒毒粒有无包膜以及壳体的对称形式，可以将毒粒分为四种主要结构类型：裸露的二十面体毒粒，裸露的螺旋毒粒；有包膜的二十面体毒粒；有包膜的螺旋毒粒。&在以上4种结构类型中，不同病毒的毒粒结构复杂程度有很大的区别。还有些病毒，如有尾&噬菌体、痘病毒等结构更为复杂，不能包括在这些结构类型之内。&二、毒粒的化学组成&毒粒的基本化学组成是核酸和蛋白质。有包膜的病毒和某些无包膜的病毒除核酸和蛋白质外，还含有脂类和碳水化合物。有的病毒还含有聚胺类化合物，无机阳离子等组分。1．&病毒的核酸核酸是病毒的遗传物质。一种病毒的毒粒只含有一种核酸，DNA或是RNA。除逆转录病毒（Retroviruses）基因组为二倍体外，其他病毒的基因组都是单倍体。(1)病毒核酸的类型病毒核酸存在单链DNA（ssDNA）、双链DNA（dsDNA）、单链RNA（ssRNA）和双链RNA（dsRNA）4种主要类型。除双链RNA外，其它各类核酸又有线状形式和环状形式，表7-3列举了病毒的主要核酸类型。单链病毒核酸（主要是RNA）能够按照它的极性（polarity）或意义（sense）进行分类。如果病毒ssRNA可以作为mRNA直接进行翻译，则规定它为正极性（+意义），称为正链RNA（+RNA）。如果病毒ssRNA核苷酸序列与其mRNA序列互补，即规定它为负极性（-意义），称为负链RNA（-RNA）。也有某些病毒的RNA是双意（ambisense），即部分为正极性、部分为&负极性。对于病毒的单链DNA，如果与其mRNA序列相同，即为正极性，称正链DNA（+DNA）。&如果其核苷酸序列与mRNA互补，即为负极性，即负链DNA（-DNA）。根据病毒核酸转染（transfection）的结果，即将从病毒毒粒或病毒感染的细胞抽提分离的病毒核酸实验性地导入细胞，若能启动病毒复制循环，产生子代毒粒，则此种病毒核酸为感染性核酸（infectious&nucleic&acid），否则为非感染性核酸。&(2)核酸的结构特征不同病毒的核酸均可能具有各自不同的结构特征，主要包括：粘性末端、末端重复序列。分段基因组(segemented&genome)即有些病毒基因组是由数个不同的核酸分子构成。许多真核生物的正链RNA病毒的基因组同真核细胞mRNA一样，5′末端有帽子结构，3′末端有聚腺苷酸即poly(A)结构。2、病毒的蛋白质病毒蛋白质根据其是否存在于毒粒中分为结构蛋白（structure&protein）和非结构蛋&白（non?structure&protein）两类：前者系指构成一个形态成熟的有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质，包括壳体蛋白、包膜蛋白和存在于毒粒中的酶等；后者系指由病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但并不结合于毒粒中的蛋白质。在此主要介绍病毒的结构蛋白。(1)壳体蛋白壳体蛋白是构成病毒壳体结构的蛋白质。由一条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基是构成壳体蛋白的最小单位。一些简单的病毒的壳体蛋白仅由一种或少数几种蛋白质构成，而一些复杂病毒则可多达20余种。亚基的组成和数目的不同是区别不同的壳体蛋白的标志。壳体蛋白的功能是构成病毒的壳体，保护病毒的核酸。无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入、决定病毒的宿主嗜性，同时它们还是病毒的表面抗原，并还可能有其他的功能活性&。（2）包膜蛋白构成病毒包膜结构的病毒蛋白质包括包膜糖蛋白和基质蛋白（matrix&protein）两类。包膜糖蛋白是由多肽链骨架与寡糖侧链，通过β-N-糖苷键将糖链的N-乙酰葡萄糖胺与肽链的天冬酰胺残基连结形成。根据寡糖链中单糖残基组成的区别，包膜糖蛋白又分为简单型糖糖蛋白和复合型糖蛋白两类。除通常的N-糖苷键外，有的病毒包膜糖蛋白，如鼠冠&状病毒E1糖蛋白的是通过O-糖苷键，在丝氨酸或苏氨酸残基糖基化。&包膜糖蛋白是病毒的主要表面抗原。包膜糖蛋白多为病毒吸附蛋白，它们与细胞受体的的相互作用启动病毒感染发生。有些病毒的包膜糖蛋白还介导了病毒的进入。此外它们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。有些有包膜病毒，如正粘病毒（Orthomyxoviruses）、副粘病毒（Paramyxoviruses）等的包膜结构中，还含有一种非糖基化的基质蛋白或称内膜蛋白。基质蛋白构成膜脂双层与核壳之间的亚膜结构。具有支撑包膜，维持病毒结构的作用。更重要的是它介导核壳与包膜糖蛋白之间的识别，在病毒芽出成熟过程中发挥重要作用。（3）毒粒酶参与病毒感染复制的酶有三个来源：一是宿主细胞酶或经病毒修饰改变了的宿主细胞酶；&二是病毒的一些非结构蛋白，例如正链RNA病毒在复制时产生的依赖于RNA的RNA聚合酶；三是存在于毒粒内的酶即毒粒酶。&毒粒酶根据其功能大致可分为两类：一类是参与病毒进入，释放等过程的酶，如T4噬菌体的溶菌酶、流感病毒的神经氨酸酶等；另一类是参与病毒的大分子合成的酶，如逆转录病毒、嗜肝DNA病毒的逆转录酶，所有dsRNA病毒，负链RNA病毒以及一些dsDNA病毒毒粒中存在的转录酶等。一些复杂的病毒，如在细胞质内复制的痘病毒还具有许多参与RNA转录物加工和DNA复制的酶。除以上所述结构蛋白外，在某些病毒的毒粒中还有其他病毒蛋白质，甚至有宿主的蛋白质。例如，腺病毒基因组dsDNA和脊髓灰质炎病毒基因组+RNA&5′端都结合有蛋白质。在乳多空病毒（Papovaviruses）中有细胞组蛋白与病毒DNA结合形成染色体样复合物。3、病毒的脂类有包膜病毒的包膜内含有来源于细胞的脂类化合物。其中50~60%为磷脂，余下的多为胆固酵。由于病毒包膜的脂类来源于细胞，所以其种类与含量均具有宿主细胞特异性。脂类构成了病毒包膜的脂双层结构。此外，在少数无包膜病毒，如T系噬菌体、λ噬菌体以及虹彩病毒科（Iridoviridae）的某些成员的毒粒中也发现脂类的存在。4、病毒的碳水化合物有些病毒、其中绝大多数是有包膜病毒含有少量的糖类。它们主要是以寡糖侧链存在于病毒糖蛋白和糖脂中，或以粘多糖形式存在。除了有包膜病毒的糖蛋白突起外，某些复杂病毒的毒粒还含有内部糖蛋白或者糖基化的壳体蛋白。由于这些糖类通常是由细胞合成的，所以它们的组成与宿主细胞相关。5、其它组成在一些动物病毒、植物病毒和噬菌体的毒粒内，存在一些如丁二胺、亚精胺、精胺等阳离子化合物。在某些植物病毒中还发现有金属阳离子存在。这些含量极微的有机阳离子或无机阳离子与病毒核酸呈无规则的结合，并对核酸的构形产生一定的影响。它们的结合量仅与环境中相关离子浓度有关，是病毒装配时从环境中获得的不恒定成分。&第四节&病毒的复制病毒是严格细胞内寄生物，它只能在活细胞内繁殖。病毒进入细胞后，具有感染性的毒粒消失，存在于细胞内的是有繁殖性的病毒基因组。病毒的繁殖是病毒基因组复制与表达的结果，这是一种完全不同于其他生物的繁殖方式。一、病毒的复制周期1．一步生长曲线（one?step&growth&curve）一步生长曲线是研究病毒复制的一个经典试验，最初是为研究噬菌体的复制而建立，以后推广到动物病毒和植物病毒的复制研究中。基本方法是以适量的病毒接种于标准培养的高浓度的敏感细胞，待病毒吸附(attachment)后，或高倍稀释病毒细胞培养物，或以抗病毒抗血清处理病毒-细胞培养物，以建立同步感染，然后继续培养并定时取样测定培养物中的病毒效价，并以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线，即一步生长曲线。&从一步生长曲线中，可以获得病毒繁殖的两个特征性数据：潜伏期（latent&period）和裂解量（burst&s&ize）。&潜伏期是毒粒吸附于细胞到受染细胞释放出子代毒粒所需的最短时间。不同病毒的潜伏期长短不同，噬菌体以分钟计，动物病毒和植物病毒以小时或天计。裂解量是每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目。其值等于潜伏期受染细胞的数目除以稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目，即等于稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。通过一步生长曲线测定，噬菌体的裂解量一般为几十到上百个，植物病毒和动物病毒可达数百乃至上万个。&&&&&&&&&&&&&2．隐蔽期（eclipse&period）一步生长曲线反映了病毒在细胞培养物中复制的动力学性质。运用成熟前裂解方法，研究病毒在细胞内的复制动态发现，在潜伏期的前一段，受染细胞内检测不到感染性病毒，后一阶段，感染性病毒在受染细胞内的数量急剧增加，自病毒在受染细胞内消失到细胞内出现新的感染性病毒的时间为为隐蔽期。不同病毒的隐蔽期长短不同，例如，DNA动物病毒的隐蔽期为5～20小时，RNA动物病毒为2～10小时。隐蔽期病毒在细胞内存在的动力学曲线呈线性函数，而非指数关系，从而证明子代病毒颗粒是由新合成的病毒基因组与蛋白质经装配成熟，而不是通过双分裂方式产生的。3．病毒的复制周期病毒的复制过程概括于图。病毒感染敏感的宿主细胞，首先是毒粒表面的吸附蛋白与细胞表面的病毒受体结合，病毒以一定方式进入细胞。经过脱壳（uncoating），释放出病毒基因组。然后病毒基因组在细胞核和/或细胞质中，进行病毒大分子的生物合成：一方面病毒基因组进行表达，产生①参与病毒基因组复制的蛋白质；②包装病毒基因组成为病毒颗粒的蛋白质；③改变受染细胞结构和/或功能的蛋白质。另一方面病毒基因组进行复制产生&子代核酸，并装配成病毒核壳。若是无包膜病毒，装配成熟的核壳就是子代毒粒，并以一定方式成释放到细胞外；若是有包膜病毒，核壳通过与细胞膜的相互作用以出芽方式释放，并在此过程中获得包膜。这样一个自病毒吸附于细胞开始，到子代病毒从感染细胞释放到细胞外的病毒复制过程称为病毒的复制周期（replicative&circle）或称复制循环。病毒的复制周期依其所发生的事件顺序分为以下五个阶段：①吸附；②侵入（penetrat&ion）；③脱壳；④病毒大分子的合成，包括病毒基因组的表达与复制；⑤装配与释放。病毒的吸附、侵入和脱壳又称做病毒感染的起始。&二、病毒感染的起始病毒感染细胞，毒粒必须吸附于细胞表面，并进入细胞，经脱壳释放病毒基因组。1．吸附吸附是病毒表面蛋白与细胞受体特异性的结合，导致病毒附着于细胞表面，这是启动病毒感染的第一阶段。（1）病毒吸附蛋白病毒吸附蛋白(viral&attachment&protein,&VAP)是能够特异性地识别细胞受体并与之结合的毒粒表面的结构蛋白分子，亦称做反受体（antireceptor）。无包膜毒粒的VAP往往是核壳的组成部分，有包膜病毒的VAP为包膜糖蛋白，如T偶数噬菌体的尾丝蛋白，流感病毒包膜表面的血凝素糖蛋白等。一些复杂的病毒，如痘苗病毒(Vaccinia&virus)，单纯疱疹病毒（Herpes&simplex&virus，HSV）有数种反受体分子，而且反受体可能有几个功能结构域，各与不同的受体作用。编码反受体的基因的突变，能够灭活或破坏反受体的蛋白水解酶、β-糖苷酶及中和抗体等均可导致反受体与受体相互作用能力的丧失，进而影响病毒的感染性。（2）细胞受体病毒的细胞受体亦称病毒受体，系指能被病毒吸附蛋白特异性地识别，并与之结合介导病毒进入细胞，启动感染发生的细胞表面组分。现在已知病毒受体是细胞的功能性物质，为细胞正常生长代谢所必需，而非病毒专一性的成份，例如狂犬病毒(Rabies&virus)的受体是细胞表面的乙酰胆碱受体，单纯疱疹病毒的受体是硫酸乙酰肝素。不同种系的细胞具有不同病毒的细胞受体，病毒受体的细胞种系特异性决定了病毒的宿主范围。最近还发现人免疫缺陷病毒(Human&immunodeficiency&virus,&HIV)&等的感染需要辅助受体（coreceptor）的参与。这种稍后与病毒结合并引发病毒穿入或膜融合的细胞组分又称为第二受体。但至今仍未发现植物病毒的细胞受体存在。（3）病毒的吸附过程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。不同病毒的吸附速率常数有很大差别。而且影响细胞受体和病毒吸附蛋白的活性的因素，如细胞代谢抑制物、蛋白酶、糖苷酶、脂溶剂，抗体等，以及包括温度，离子浓度和pH在内的环境因素均可影响病毒的吸附反应。2．侵入侵入又称病毒内化，它是一个病毒吸附后几乎立即发生，依赖于能量的感染步骤。不同的病毒宿主系统的病毒侵入机制不同。有伸缩尾的T偶数噬菌体采取注射方式将噬菌体核酸注入细胞，其过程如图7-7所示。动物病毒能以下列不同的机制进入细胞：①完整病毒穿过细胞膜的移位（translocation）方式；②利用细胞的内吞（endocytosis）功能进入细胞，这种侵入方式又称病毒入胞（viropexis），以内容方式进入的病毒颗粒还累积在细胞质小泡内，还须以一定方式释放到细胞质中；③毒粒包膜与细胞质膜的融合，病毒的内部组分释放到细胞质中。无包膜病毒以前两种机制侵入细胞。以内吞方式进入的有包膜病毒亦需要通过包膜与小泡膜的融合将内部组分释放入细胞质中。病毒包膜与细胞膜的融合皆需要病毒包膜中有融合活性的包膜蛋白与细胞膜中特定的蛋白组分相互作用。植物有角质化或腊质化的表皮和坚硬的细胞壁，所以植物病毒只能通过因人为地或自然的机械损伤所形成的微伤口进入细胞；或者靠携带有病毒的媒介，主要靠是有吮吸式口器的昆虫取食&将病毒带&入细胞。植物病毒一旦进入细胞后，增殖产生的子代病毒或病毒核酸可通过病毒编码的运&动蛋白（movement&protein）与胞间连丝的相互作用从受染细胞进入邻近细胞。3．脱壳脱壳是病毒侵入后，病毒的包膜和/或壳体除去而释放出病毒核酸的过程。它是病毒基因组进行功能表达所必需的感染事件。至今对于病毒脱壳的机制和细节仍缺乏了解，但病毒与细胞受体的作用对于病毒脱壳是至关重要的。T偶数噬菌体脱壳与侵入是一起发生的，仅有核酸病毒及结合蛋白进入细胞，壳体留在细胞外。动物病毒存在不同的结构类型和不同的侵入方式，其脱壳过程也较复杂。许多病毒（如正粘病毒、副粘病毒、小RNA病毒）的保护性包膜或壳体在病毒进入受染细胞时除去。疱疹病毒、乳多空病毒和腺病毒感染时，壳体沿着细胞骨架从进入位点移到核孔，很可能因细胞因子激活病毒功能，释放病毒DNA或DNA蛋白质复合物进入核内，空壳最后降解。呼肠孤病毒的壳体仅部分除去。而所有负链RNA病毒的基因组都不完全从壳体释放。痘病毒分两阶段脱壳：首先外壳由宿主细胞酶除去，然后在感染后合成的病毒脱壳酶的作用下，病毒DNA从核心中释放。&三、病毒大分子的合成病毒大分子的合成是通过病毒基因组的表达与复制完成的，在这一过程中所发生的各种病毒复制事件存在着强烈的时序性。病毒复制的时序性主要表现为基因组转录的时间组织(temporal&organization)，即病毒基因组的转录是分期进行的。发生在病毒核酸复制以前的转录为早期转录，所转录的基因称做早期基因，早期基因编码的早期蛋白主要是参与病毒核酸复制、调节病毒基因组表达，以及改变或抑制宿主细胞大分子合成的蛋白质。在病毒核酸复制开始或复制后所进行的转录为晚期转录，所转录的基因称做晚期基因，晚期基因编码的晚期蛋白主要是构成子代毒粒所需的结构蛋白。一些复杂的病毒基因组转录的时间组织分得更细，如T4噬菌体的转录分为立即早期、迟早期、中期和晚期。根据病毒大分子合成过程中所发生事件的时间顺序，可以将此过程划分为三个连续的阶段：①病毒早期基因的表达；②病毒基因组的复制；③病毒晚期基因的表达。1.噬菌体的大分子合成除光滑噬菌体科等少数例外，绝大多数噬菌体都是DNA噬菌体，且除微噬菌体科和丝杆噬菌体科外，其余的都是双链DNA噬菌体。&(1)dsDNA噬菌体研究得最为充分的T4噬菌体的大分子合成如图所示。T4噬菌体早期mRNA由大肠杆菌RNA多聚酶完成，早期基因编码的蛋白质参与宿主控制，病毒DNA复制和晚期基因表达的调节，某些早期病毒特异性酶也能降解宿主DNA，从而停止宿主基因表达并为病毒DNA合成提供前体。噬菌体编码的某些早期蛋白质还可取代σ因子与宿主转录酶结合，从而改变了转录酶的启动子特异性&，使之自噬菌体晚期启动子起始转录。同时，晚期转录也需要噬菌体DNA的复制，只有正在复制、结构发生改变的病毒DNA才能作为晚期转录的模板。早期基因与晚期基因定位于不同的DNA链上，它们的转录分别以不同方向进行。与T4噬菌体不同，T7噬菌体的晚期转录由病毒早期基因编码的转录酶完成，且其所有的mRNA都是从右向链转录。T7噬菌体的基因组和基因合成蛋白质的顺序。T4DNA复制有两个特点：一是由于T4DNA中胞嘧啶被羟甲基胞嘧啶取代，所以在其DNA复制开始前，必须由噬菌体编码的酶合成羟甲基胞嘧啶，并且在T4DNA合成后，羟甲基胞嘧啶被葡萄糖基化，以保护T4DNA免遭大肠杆菌核酸酶降解。类似的例子亦见于其它的噬菌体DNA，如λ噬菌体DNA合成后腺嘌呤和胞嘧啶被甲基化；二是在T4DNA复制过程中，由6～8个DNA拷贝结合形成非常长的DNA链，这些由数个单位长度DNA以相同方向连结形成的DNA复制分子称做多连体(concatemers)。T7噬菌体DNA和λ噬菌体DNA复制时也有多连体形成。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(2)ssDNA噬菌体属干微噬菌体科的噬菌体φX174基因组为正链DNA。φX174DNA进入细胞后，在宿主的DNA多聚酶作用下形成双链DNA，这种病毒单链核酸复制产生的双链复制分子称做复制型(replicative&form,&RF)。然后以复制型为模板进行复制和转录、产生更多的复制型、mRNA和子代+DNA&基因组。&(3)RNA噬菌体大多数RNA噬菌体都是正链RNA噬菌体，属光滑噬菌体科，如噬菌体Qβ、MS2、R17等。其基&因组RNA可作为mRNA指导噬菌体蛋白质的合成，其中一种蛋白质产物是病毒的依赖于RNA的RN&A聚合酶。在此复制酶作用下，以基因组+RNA为模板产生双链复制型，然后复制酶利用复制型的负链为模板，合成数千个+RNA拷贝。这些+RNA或是作为模板合成RF，以进一步复制更多的+RNA；或是作为mRNA进行病毒蛋白质合成。最后新合成的+RNA基因组结合于壳体中，产生成熟的病毒颗粒。&2.动物病毒的大分子合成动物病毒基因组的结构类型多种多样，每一种都有其独特的复制方式和表达策略。&此外，不同病毒的大分子合成位点亦有所不同。DNA病毒的基因组复制与转录在细胞核中进&行，但嗜肝DNA病毒(Hepadnaviruses)的基因组复制以及痘病毒的基因组复制与转录是在细胞质中进行。RNA病毒基因组的复制与转录都在细胞质中进行，而正粘病毒基因组的复制在细胞核内进行，逆转录病毒基因组的复制在细胞质和细胞核中进行。&动物病毒基因复制方式和表达策略(1)DNA动物病毒与真核细胞相同，DNA动物病毒的转录与翻译不互相偶联，因此，转录和转录后的加工、修饰以及转运是病毒mRNA合成的突出特征。动物病毒基因组DNA转录产生的初始转录物要经过包括：①3′末端腺苷化；②5′末端加上帽子结构；③甲基化；④拼接等加工修饰才能成熟为功能性mRNA。大多数DNA动物病毒至少早期基因的转录是利用宿主转录酶进行的，但痘病毒早期mRNA由结合于毒粒核心的病毒转录酶合成。动物病毒DNA的复制也和噬菌体一样，依赖于病毒早期蛋白的功能。一些小型DNA病毒依靠宿主细胞DNA聚合酶进行DNA复制，如细小病毒DNA仅能在处于S期的细胞核内复制，而像疱疹病毒和痘病毒等大型DNA病毒的DNA复制都需要病毒编码的DNA聚合酶。乙型肝炎病毒(Hepatitis&B&virus,HBV)DNA在受染细胞的核内利用宿主RNA聚合酶进行转录并产生几种mRNA，其中最大的3.4kb&RNA称做前基因组(progenome)。然后RNA前基因组与DNA聚合酶和核心蛋白结合形成未成熟的核心壳粒，继而逆转录酶利用蛋白质为引物，以前基因组+RNA为模极转录产生-DNA，前基因组RNA几乎全部被RNaseH降解，余下的RNA片段再作为DNA聚合酶的引物拷贝-DNA，产生子代dsDNA。&(2)RNA动物病毒与DNA动物病毒相比较，RNA动物病毒之间的复制策略存在更大的差别。基于它的基因组复制和转录的模式，可将其分为4个主要类型。正链RNA病毒：如小RNA病毒、黄病毒之类的正链RNA病毒的基因组RNA具有mRNA活性，可直接翻译成聚蛋白(&polyprotein)，再经宿主和病毒编码的蛋白酶切割产生不同的病毒蛋白质。病毒RNA复制是由新合成的病毒复制酶以基因组+RNA为模板合成-RNA，再以-RNA为模板合成新的+RNA病毒基因组。在复制过程中，有双链形式的复制分子产生。负链RNA病毒：由干负链RNA病毒基因组与其mRNA序列互补，所以它们必须利用结合于毒粒的病毒转录酶合成mRNA。病毒RNA的复制与正链RNA病毒类似。双链RNA病毒：呼肠孤病毒的分段双链RNA基因组的每个节段编码一种mRNA，mRNA的合成是在部分脱壳的颗粒中利用毒粒携带的转录酶转录基因组的负链完成。?&二倍体正链RNA病毒：逆转录病毒的+RNA基因组由毒粒携带的逆转录酶以细胞的tRNA为引物，逆转录产生-DNA，形成RNA-DNA杂交体。然后+RNA被逆转录酶的RNaseH组分降解，逆转录酶以余下的-DNA为模板复制产生称做前病毒(provirus)的双链DNA。前病毒DNA环化后整合于宿主染色体，并在宿主的RNA聚合酶作用下转录产生mRNA和新的+RNA基因组。另外，布尼亚病毒科白蛉热病毒属(Phlebovirus)成员和沙粒病毒科的成员基因组的S节段是双意RNA，其中的正意部分可直接进翻译，负意部分则须由毒粒携带的转录酶转录。3.植物病毒的大分子合成以TMV为代表的大多数植物病毒都含有正链RNA基因组。病毒基因组正链RNA的复制与其它的&正&链RNA病毒类似，包括利用亲代RNA为模板复制负链，然后再以负链为模板合成子代正链这两&个步骤。大多数植物都含有依赖RNA的RNA聚合酶，并且这些正常的细胞酶可能参与病毒RN&A复制，然而已有证据表明芜菁黄化病毒(Turnip&yellow&virus，&TYV)、豇豆花叶病毒(Cow&pea&mosaic&viurs,&CMV)，烟草花叶病毒等可能都是依靠病毒特异性的RNA复制酶进行复制&。&正链RNA植物病毒亦与其他正链RNA病毒类似，其基因组RNA具有mRNA活性，可直接进行翻译&。但是不同的植物正链RNA病毒发展了不同的基因组策略来促进和/或调节基因的表达。这些&策略包括合成亚基因组mRNA，翻译的通读(read&through)和读框移动(frame?shif&t)，产生聚蛋白以及多分基因组等。例如许多植物正链RNA病毒，无论是单分基因组还是&多分基因组，定位在基因组RNA3′端的壳体蛋白基因往往不能直接表达，壳体蛋白多是通&过与基因组3′端序列相同的亚基因组mRNA翻译产生。四、病毒的装配与释放在病毒感染的细胞内，新合成的毒粒结构组分以一定的方式结合，组装成完整的病毒颗粒，这一过程称做病毒的装配，亦称成熟(maturation)或形态发生(morphogenesis)。成熟的子代&病毒颗粒然后依一定途径释放到细胞外。病毒的释放标志病毒复制周期结束。对于有些病毒，特别是有包膜病毒而言，这两个过程有着十分密切的联系。1.噬菌体的装配与释放T4噬菌体的装配过程已作详细研究，这是一个极为复杂的自我装配的过程。这一过程包括4个完全独立的亚装配途径：无尾丝的尾部装配；头部的装配；尾部与头部自发结合；单独装配的尾丝与前已装配好的颗粒相连。以上各个装配步骤通过一系列绝对有序的装配反应进行，其中每一种结构蛋白在装配时都发生了构型的改变，为后一种蛋白质的结合提供了可识别位点。而且前壳体的装配还需脚手架蛋白(scaffolding&protein)的参与，这些蛋白质在结构完成后被除去。包括T4噬菌体、单链DNA噬菌体φX174等大多数噬菌体都是以裂解细胞方式释放。丝杆噬菌体不杀死细胞，子代毒粒以分泌方式不断从受染细胞中释放，这是一种病毒与宿主细菌的共生关系。2.动物病毒的装配与释放裸露的、有包膜的和复杂的动物病毒的形态结构都不相同，它们的成熟和释放过程也各有特点，而且，病毒形态发生的部位也因病毒而异。与噬菌体一样，动物病毒晚期基因编码的壳体蛋白自我装配形成壳体。裸露的二十面体病毒首先装配成空的前壳体，然后与核酸结合成熟为完整的病毒颗粒。有包膜动物病毒包括所有具螺旋对称壳体和某些具二十面体壳体的病毒。这些病毒的装配首先是形成核壳，然后再包装上包膜。有的是在从宿主细胞核芽出的过程中从核膜上获得包膜而形成包膜病毒，如疱疹病毒；有的则是在从宿主细胞质膜芽出的过程中裹上包膜而形成包膜病毒，如流感病毒。而且这一过程往往与病毒释放同时发生。3.植物病毒的装配与释放烟草花叶病毒的装配是病毒自我装配的经典范例。TMV壳体蛋白质亚基首先形成20S的双层园盘，然后园盘与靠近TMV&RNA基因组3′端的特异性装配起始部分结合，RNA穿过螺旋的中心孔并在生长端形成一个可移动的环。随着蛋白质亚基不断加入，螺旋壳体首先的RNA5′端生长，5′端包装完成后，再问3′端延伸至核壳成熟。植物病毒通过植物的维管进行长距离运动，它们在细胞之间的运动则通过胞间连丝进行，这&一过程需要病毒编码的运动蛋白的参与。有些植物病毒的运动蛋白与胞间连丝结合可增大胞间连丝的孔径，以允许病毒颗粒或病毒核酸通过胞间连丝在细胞间扩散；有的植物病毒的运动蛋白可取代胞间连丝，形成利于病毒在细胞间扩散的管状结构。第六节&亚病毒因子亚病毒因子包括卫星病毒、卫星RNA、类病毒和朊病毒。在亚病毒因子中，仅有类病毒和朊&病毒能独立复制；朊病毒颗粒不具有基因组核酸；卫星病毒与卫星RNA都具有核酸基因组，&它们与DI颗粒类似，必须依赖辅助病毒进行复制，与DI颗粒不同的是，它们与其辅助病毒没&有核酸序列同源性。卫星病毒、卫星RNA、类病毒和DI颗粒的性质比较于表7-4中。一、卫星病毒除前已述及的AAV和P4噬菌体外，另有一些卫星病毒被归在亚病毒之列，如卫星烟草坏死病毒、卫星烟草花叶病毒(Satellite&tobacco&moscire&virus,&STMV)、丁型肝炎病毒(Hepatitis&D&virus,&HDV)等。1.植物卫星病毒卫星病毒首先是在植物中发现，已知的植物卫星病毒包括STNV、STMV、卫星稷子花叶病毒(Satellite&panicum&mosaic&virus,SPMV)和卫星玉米白线花叶病毒(Satellite&maize&white&line&mosaic&virus,&SMWLMV)等。它们都依赖辅助病毒提供复制酶进行复制，并且都编码有壳体蛋白。植物卫星病毒对辅助病毒的依赖性相当专一。除烟草坏死病毒(Tobacco&neorosis&virus,&TNV)外，其它的植物病毒都不能辅助STNV的复制，而且STNV的不同毒株必须依赖一定的TNV毒株进行复制。2.&丁型肝炎病毒丁型肝炎病毒(HDV)是亚病毒感染因子中的δ病毒属(Deltavirus)的代表成员，1977年在意大利的乙型肝炎病毒携带者中发现。HDV是一种缺损病毒，它必须利用乙型肝炎病毒的包膜蛋白才能完成自身的复制循环，而且土拨鼠肝炎病毒亦能辅助其复制。HDV的单链环状RNA基因组与植物类病毒类似、呈杆状二级结构，但其大小与类病毒不同，而且它具有编码蛋白能力。HDV的反基因组(antigenome)RNA含有一个开放阅读框(ORF)，依靠特异性的RNA编辑(RNA&editing)功能可产生称之为&δ抗原&的两种RNA结合蛋白，它们分别参与基因组复制和颗粒装配。HDV和类病毒一样，利用宿主的依赖DNA的RNA聚合酶以正意和负意RNA为模板，通过滚环机制复制，产生的多聚体RNA链经过自我位点特异性的切割和连接(核酶活性)形成子代共价闭合环状分子。二、卫星RNA卫星RNA(sat&RNA)是指一些必须依赖辅助病毒进行复制的小分子单链RNA片段，它们被包装在辅助病毒的壳体中，本身对于辅助病毒的复制不是必需的，且它们与辅助病毒的基因组无明显的同源性。1.基因组结构卫星RNA大小可分为两类，大者如番茄黑环病毒(Tomato&black&ring&virus,&TobRV)&的卫星RNA长个核苷酸，大小与卫星病毒基因组类似，但多数都在300个核苷酸左右，如烟草环斑病毒(Tobacco&ring&spot&virus,&TobRSV)的卫星RNA、黄瓜花叶病毒(Cucumber&mosaic&virus,&CMV)的卫星RNA。许多卫星RNA的5′端有帽子结构，3′端无poly&(A)，而是类似tRNA的结构，并且卫星RNA通过分子内部碱基配对形成复杂的二级结构。较大的卫星RNA具有长开放阅读框并能够表达，而较小的卫星RNA似不具有mRNA功能。许多卫星RNA都能以线状和环状两种形式存在于被感染的组织中，但是在辅助病毒颗粒中仅有线状形式存在。2.复制除了大小和蛋白质编码能力的区别外，不同的卫星RNA的复制方式也不同。一些较小的卫星RNA，如绒毛烟斑驳病毒(Velvet&tobacco&mottle&virus,&VTMoV)卫星RNA是以对称的滚环方式复制。复制过程中产生的正链和复链的RNA多聚体都要经过自发的自我切割产生线状的单体分子，线状的负链RNA环化后作为合成子代正链的模板。正链和负链的切割都与其内部的核酶(ribozyme)活性结构有关。包括一些较小的和大的另一类卫星RNA复制时不能自我切割，复制方式与其辅助病毒一致。3.卫星RNA的生物活性许多卫星RNA能显著影响其辅助病毒在宿主中所产生的症状，如南介菜花叶病毒(Arabis&mosaic&virus,&ArMV)卫星RNA能加重ArMV所引起的花叶和褪绿症状，但TobRSV卫星RNA能明显减轻TobRSV在烟草上所引起的环斑症状。有的病毒的不同毒株的卫星RNA对辅助病毒在宿主上引起的症状有不同的影响，而且同一种卫星RNA在不同宿主内对辅助病毒引起的症状的影响也不相同。卫星RNA对辅助病毒所引起的症状的修饰作用，与卫星RNA的核苷酸序列、空间结构和复制特征有关。由于很多卫星RNA能减轻辅助病毒所引起的宿主症状，所以它们已被用来防治植物病毒病害，将卫星RNA的cDNA转入植物所构建的抗病毒的转基因植物亦早已获得成功。三、类病毒1971年Diener首次报道，引起马铃薯纺锤形块茎病的病原体是一种低分子量RNA，它没有蛋白质外壳，在其感染的植物组织中也未发现病毒样颗粒。这种小分子RNA能在敏感细胞内自我复制，并不需要辅助病毒。由于其结构和性质都与已知的病毒不同，故Diener等把它称做类病毒。&迄今已鉴定的类病毒达20多种，根据它们是否含有中央保守区和核酶结构分为两个科，马铃薯纺锤形块茎类病毒科(Pospiviroidae)含中央保守区，不含核酶保守序列；而鳄梨白斑类病毒科(Avsunviroidae)没有中央保守区，但有核酶保守序列、能够自成切割。1.类病毒的分子结构类病毒为含246～375个核苷酸的单链环状RNA分子。所有的类病毒RNA均无mRNA活性，不能编码蛋白质。大多数类病毒RNA都呈高度碱基配对的双链区与单链环状区相间排列的杆状构型，各种类病毒之间序列有较大的同源性。有几种病毒，如唇膏蔓蔷薇隐性类病毒(Columnea&latent&viroid,&CLVd)等可能是相关的类病毒之间重组产生的嵌合分子。2.类病毒的复制由于类病毒RNA没有编码功能，其复制必然是完全利用宿主细胞酶，包括依赖DNA的RNA聚合酶Ⅱ等。由于类病毒为环状单链RNA分子，对称或非对称的滚环复制机制均适合于类病毒。鳄梨白斑类病毒(Avocado&sunblotch&viroid,&ASBVd)可能是利用对称的滚环复制方式复制，而马铃薯纺锤形块茎类病毒(Potato&spindle&tuber&viroid,&PSTVd)及其相关的类病毒则可能是以非对称的滚环复制方式复制，即由滚环复制产生的多聚体负链RNA直接拷贝出多聚体正链RNA，然后经剪切环化，形成子代类病毒。3.类病毒的致病性类病毒的致病性与其RNA内部的致病变结构域(P区)的序列与构型有关，不同的PSTVd分离株其P区几个碱基的变化，可分别引起宿主植物温和症状、严重症状和死亡。类病毒变异最为频繁的可变区(V区)亦与致病性有关。柑桔裂皮类病毒(Citus&exocortis&viroid,&CEVd)A株在蕃茄上引起严重的矮化及偏上生长，而其DE26株仅引起温和症状，二者仅有27个核苷酸的差别，其中大部分在P区和V区。但是，有些类病毒，如ASBVd并不存在明显的致病区，它们的致病机理还有待阐明。&四、朊病毒朊病毒是一类能引起哺乳动物的亚急性海绵样脑病的病原因子，这些疾病包括人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfeldt?Jakob&disease,&CJD)、格史氏综合症(Gerstmann?Straussler&syndrome，GSS)和致死性家族失眼病(Fatal&familial&insomnia,&FFI)，发生于动物中的羊搔痒症(scrapie)、貂的传染性脑病(transmissible&mink&encephalopathy，TME)、黑尾鹿与糜鹿的慢性消耗病(Chronic&wasting&disease)以及牛海绵状脑病(spongiform&ence&phalopathy)。由于这类病原因子能引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病，并且它们具有不同于病毒的生物学性质和理化性质，故一直引起人的极大的兴趣，并以羊搔痒病为模型进行了大量的研究。1.朊病毒的理化性质羊搔痒病因子无免疫原性；对紫外线、幅射、非离子型去污剂、蛋白酶等能使病毒灭活的理化因子有较强的抗性；高温、核酸酶，如羟胺、亚硝酸之类的核酸变性剂都不能破坏其感染性；如SDS、尿素、苯酚之类的蛋白质变性剂都能使之失活。由于迄今未能证明它含有核酸，故多数人认为羊搔痒病因子的化学本质是蛋白质。Prusiner&(1982)提出它们是一种蛋白质侵染颗粒(proteinaceous&infectious&particle)，并将之称做Prion或Virino，即朊病毒。2.朊病毒的结构从羊搔痒病因子实验感染的仓鼠脑组织中分离到一种分子量为27～30kD的蛋白质。由于这种蛋白质可与搔痒病因子共纯化；其浓度与搔痒病因子的传染性正相关；这种蛋白纯化后具有传染性；并且其感染性可被中和抗体中和，故将这种蛋白称做朊病毒蛋白(Prion&p&rotein,&PrP)。由于该蛋白来源于羊搔痒病，故以prpsc表示。&根据prpsc的氨基末端的序列合成寡核苷酸探针进行检测的结果发现，在正常的人和动物的细胞DNA中有编码PrP的基因，且无论感染搔痒病因子与否，宿主细胞PrP&mRNA水平无变化，说明PrP是细胞组成型基因表达的产物。这种细胞的PrP称做prpc，为33～35kD的膜糖蛋白。正常细胞表达的prpc与羊搔痒病的prpsc为同分异构体。它们的一级结构相同，但prpc具有43%的α螺旋和3%的β折叠，prpsc约有34%的α螺旋和43%的β折叠。多个β折叠使prpsc溶解度降低，对蛋白酶抗性增强。关于prpsc的来源，&Prusiner等认为，prpsc来源于prpc，并且prpsc的形成是翻译后的加工过程，而不是蛋白内共价键的修饰。3.朊病毒的增殖关于PrPc如何转变为prpsc尚待阐明。有人认为prpsc进入细胞后与prpc结合，形成prpsc-prpc复合体，导致prpc构型发生改变，转变为prpsc，这样产生的两个prpsc分子，再分别与prpc分子结合，产生4个prpsc。如此周而复始，导致prpsc数目呈指数增加。朊病毒的研究已取得很大进展，大量证据都支持Prusiner等提出的朊病毒仅由蛋白质组成，且系由细胞蛋白prpc经翻译后修饰而转变为折叠异常的病理形态prpsc这一假说。&但迄今为止仍有人认为朊病毒含有很少量的核酸，所以对朊病毒的本质，朊病毒的繁殖，朊病毒的传播方式及其致病机理等问题还有待进一步阐明。小&结病毒是一类结构极其简单，具有特殊的繁殖方式的绝对细胞内寄生物。病毒具有细胞外相和细胞内相两种生命形态，前者以感染性毒粒形态存在，后者以繁殖性基因形式存在。毒粒具有确定的形态结构、生物学特性和理化性质。毒粒的基本结构是核壳、壳体的基本对称形式是螺旋对称和二十面体对称，有的病毒核壳外还有包膜。&毒粒的基本化学组成是核酸和蛋白质。核酸是病毒的遗传物质，病毒基因组核酸有dsDNA、ssDNA、dsRNA和ssRNA四种基本类型，病毒DNA基因组有线状形式和环状形式，单链RNA基因组有正意和负意之分。构成毒粒的病毒结构蛋白分为壳体蛋白、包膜蛋白和毒粒酶，它们各具不同的功能。病毒的繁殖是以复制方式进行。病毒的复制循环包括吸附、侵入、脱壳、病毒大分子的合成和装配与释放等阶段。不同病毒的毒粒形态结构、基因组核酸类型和结构特征各不相同，因此它们各具不同的复制策略。病毒感染宿主细胞，通过病毒与宿主的相互作用，一方面病毒得以繁衍、进化，另一方面病毒给宿主细胞和机体带来种种不同的影响，这些影响不仅具有重要的生物学意义，而且可能具有重要的医学意义或经济意义。包括卫星因子(卫星病毒和卫星RNA)、类病毒和朊病毒在内的亚病毒因子是一些比经典意义病毒更为简单的病原因子。亚病毒具有许多不同于病毒的特征，亚病毒研究不仅扩展了病毒学研究范围，而且可能更新病毒的定义，深化人们对病毒的起源与进化，乃至生命本质的认识。思&考&题?&1.病毒区别于其他生物的特点是什么?&根据你的理解，病毒应如何定义??&2.病毒学研究的基本方法有哪些，这些方法的基本原理分别是什么??&3.病毒壳体结构有哪几种对称形式?&毒粒的主要结构类型有哪些??&4.病毒核酸有哪些类型和结构特征?各类病毒基因组的复制策略有何区别??&5.病毒复制循环可分为哪几个阶段?&各个阶段的主要过程如何??&6.&噬菌体是如何感染宿主细胞的，叙述它与宿主细胞间的相互关系。?&7.&亚病毒有哪几类?&各自有何特点?
研究领域细胞与分子免疫论文与著作荣誉与奖励
单位：中国药科大学
部门：生命科学院技术学院
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部门：生命科学院技术学院}