第三章-病毒的复制
03第三章 病毒的复制
Hela细胞的吸附速率。
加入螯合剂（如EDTA）则吸附会受到抑制
27
二、侵入
依赖于能量 的感染步骤
整个病毒颗粒或其基因组及相关蛋白通过质膜 屏障向胞质转运的过程称为侵入(entry)。
内吞小体(endosome) 是否需要低pH 环境来区别 28
释放出病毒核酸的过程。脱壳是病毒基因组进行功
能表达所必需的感染事件。
病毒的毒粒消失，失去原有的感染性，进入潜伏期。
35
HIV-1 Rev protein
有些病毒被运 输到核内才完 成脱壳
36
囊膜病毒脱壳包括脱囊膜和脱衣壳两个步骤，无囊 膜病毒只需脱衣壳，脱壳方式随不同病毒而异。
37
四、病毒生物大分子的合成
细胞内正处于复制噬菌 体核酸和合成其蛋白质
衣壳的阶段。
②胞内累积期：又称潜伏期后期， 在隐晦期后，如人为地裂解细胞，
噬菌体开始装配的时期，
在电镜下可观察到已初步 装配好的噬菌体粒子。
10
其裂解液出现侵染性的一段时间。
（2）裂解期（risephase） 紧接在潜伏期后的一段时期：宿主细胞迅速裂 解、溶液中噬菌体粒子急剧增多。
72
核衣壳的装配-二十面体对称
73
核衣壳的装配-螺旋对称
74
病毒粒子包膜的获得
75
通过细胞外吐作用释放病毒粒子
被膜蛋白
疱疹病毒装配、成熟及释放过程
76
77
T4噬菌体的装配是一个 极为复杂的自我装配的过程 包括4个完全独立的亚装 配途径：头部的装配；无 尾丝的尾部装配；尾部与
头部自发结合；单独装配
7
一步生长曲线
第三章 病毒习题及答案
第三章病毒习题及答案一、名词解释1.包涵体：当病毒颗粒大量聚集并使宿主细胞发生病变时，形成了具有一定形态、构造并能用光镜观察的特殊群体，称为包涵体。
2.噬菌斑：将噬菌体与敏感宿主菌在固体培养基上培养一段时间后宿主细菌菌苔上出现的一个个透明圈或负菌落，称为噬菌斑。
3.烈性噬菌体：短时间内能在宿主细胞内增殖，产生大量子代噬菌体，并通过裂解寄主细胞而释放出来的噬菌体，被称为烈性噬菌体。
4.温和噬菌体：某些噬菌体侵染细菌后，将自身核基因组整合到宿主细胞核染色体上，随宿主细胞核基因组的复制而进行同步复制，并不引起寄主细菌裂解，称作温和噬菌体。
5.一步生长曲线：定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。
6.溶源性：温和噬菌体的侵入并不引起宿主细胞裂解，与宿主菌共存的特性称为溶源性或溶源现象。
7.溶源菌：是指在核基因组上整合有前噬菌体，能正常生长繁殖而不被裂解的细菌。
8.病毒多角体：多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的包涵体，称为多角体。
9.类病毒：是由单链共价闭合环状RNA分子组成，专性寄生在活细胞内的分子病原体。
10.拟病毒：是一类包裹于真病毒粒中的有缺陷的类病毒。
11.朊病毒：朊病毒是一类不含核酸的传染性蛋白质分子。
二、包涵体和噬菌斑各有何实践意义？答：1、包涵体是病毒颗粒的群体形态，有助于对病毒的分离、纯化、鉴别和计数等许多实际工作。
由于不同病毒包涵体的大小、形状、组分以及存在于宿主细胞中的部位均不同，所以包涵体可用于病毒的快速鉴别和某些病毒疾病的辅助诊断指标。
2、噬菌斑有一定的形态，可用作该噬菌体的鉴定指标，也用于纯种分离纯化和计数。
三、简述测定噬菌体效价的双层平板法。
答：预先分别配制含2%和1%琼脂的底层培养基和上层培养基。
先用底层培养基在培养皿上浇一层平板，待凝固后，再把预先融化并冷却到45℃以下，加有较浓的敏感宿主和一定体积待测噬菌体样品的上层培养基，在试管中摇匀后，立即倒在底层培养基上铺平待凝，然后在37℃下保温。
西南大学网络和继续教育生活中的DNA-第3章节测试参考答案
西南大学生活中的DNA章节测试第三章DNA以外的遗传物质（65分）1.下列不属于表观遗传学机制的是（C）染色质重塑组蛋白修饰基因突变DNA甲基化2.以下不属于朊病毒致病特点的是（B）患者以痴呆、共济失调、震颤等为主要临床表现潜伏期短一旦发病，呈慢性、进行性发展，以死亡告终无抗原性3.下列不属于朊病毒引起的疾病是（A ）软骨症疯牛病脑软化病库鲁病4.下列与表观遗传相关的疾病有（E）帕金森症阿兹海默症牙周炎智力发育迟滞综合征以上都是5.下列事件中，不属于表观遗传调控的是（D）DNA 甲基化组蛋白乙酰化mRNA 加尾RNA 干扰6.朊病毒样品经下列哪一种处理后，肯定失去了感染能力？( C)100 ℃以上热处理电离辐射处理胰蛋白酶共温育15min进行氨基酸序列检测7.下列朊粒病，哪种最先被发现（A）羊瘙痒病克-雅病疯牛病库鲁病8.关于朊蛋白（PrP）的叙述，下列哪项是错误的（B）由人和动物细胞中的PrP基因编码由PrPC和PrPSC两种异构体PrPC有致病性和传染性PrPC对蛋白酶K敏感9.朊病毒样品经下列哪一种处理后，肯定失去了感染能力？( C)100 ℃以上热处理电离辐射处理胰蛋白酶共温育15min进行氨基酸序列检测10.朊病毒引起的主要疾病是（A ）狂犬病恙虫病莱姆病克雅病11.朊病毒的主要组成成分是：（ B）RNA蛋白质多糖DNA12.朊粒病的共同特征中不包括（D）潜伏期长，达数月、数年甚至数十年一旦发病呈慢性、进行性发展，以死亡告终表现为海绵状脑病或蛋白质脑病产生严重反应和免疫病理性损伤13.关于朊粒的特性的叙述，下列哪项是错误的（D）未查到任何核酸对理化因素抵抗力弱增殖缓慢，致病潜伏期长致病机制尚不清楚14.下列对朊病毒生物学特性描述不正确的是A朊病毒的复制类似于病毒的复制朊病毒蛋白的前体是一种正常无害的蛋白质朊病毒主要破坏大脑神经细胞病原体为蛋白质15.下列哪一项不是朊病毒的特性（B）能够引起疾病电镜下能观察到病毒粒子的结构对宿主范围有特异性有可滤过过性、传染性、致病性16.以下不属于表观遗传学特点的是（B）可以遗传可能导致基因组碱基的改变可能引起疾病DNA序列没有发生改变二、判断题17.朊病毒的发现揭示了生物的遗传物质并不全是核酸。
医学微生物学教案
医学微生物学教案第一章：微生物学基本概念1.1 微生物学的定义和发展史1.2 微生物的分类和特点1.3 微生物的观察和培养技术第二章：细菌2.1 细菌的形态与结构2.2 细菌的生理代谢2.3 细菌的遗传与变异2.4 细菌的分类与命名第三章：病毒3.1 病毒的形态与结构3.2 病毒的复制与感染机制3.3 病毒的分类与命名3.4 病毒与疾病的关系第四章：真菌4.1 真菌的形态与结构4.2 真菌的生理代谢4.3 真菌的分类与命名4.4 真菌与疾病的关系第五章：微生物与人类的关系5.1 微生物在自然界中的作用5.2 微生物在食品发酵中的应用5.3 微生物在药物研发中的应用5.4 微生物与人类健康的关联第六章：微生物实验室技术6.1 微生物实验室的安全与操作规范6.2 微生物的分离与纯化技术6.3 微生物的鉴定与计数方法6.4 常见微生物实验室检测案例分析第七章：抗生素与抗菌治疗7.1 抗生素的发现与发展史7.2 抗生素的分类与作用机制7.3 抗菌治疗的原则与策略7.4 抗生素的耐药性与防治措施第八章：感染性疾病8.1 感染性疾病的概述与分类8.2 传染病的传播途径与预防措施8.3 常见感染性疾病的临床表现与诊断8.4 感染性疾病的治疗与控制策略第九章：疫苗与免疫预防9.1 疫苗的原理与类型9.2 疫苗的研发与接种程序9.3 免疫记忆与疫苗的长期效果9.4 疫苗的不良反应与应对措施第十章：微生物学的前沿与发展10.1 微生物学的最新研究进展10.2 微生物组与人类健康的关系10.3 微生物病原体的进化与适应机制10.4 未来微生物学的发展方向与挑战重点和难点解析一、微生物学基本概念补充说明：微生物的分类包括原核生物、真核生物和病毒，特点包括微小、多样性、广泛分布等。
观察技术主要包括光学显微镜和电子显微镜，培养技术包括液体培养和固体培养等。
二、细菌补充说明：细菌的形态包括球形、杆形、螺旋形等，结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质等。
环境工程微生物学-3病毒新
第二节 毒粒的性质 一、毒粒的形态结构
1、病毒的大小和形状
个体小，必需在电镜下观察；
不同病毒的毒粒大小差别很大； 毒粒的形状:动物病毒有球状、卵圆状、砖形
植物病毒有杆状、丝状、球状 噬菌体有蝌蚪状和丝状
采用各种电镜技术观察毒粒的形态结构
Orf virus：口疮病毒(接触性脓疱皮炎病毒) （负染技术）
结构蛋白
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
壳体蛋白； 包膜蛋白； 存在于毒粒中的酶；
2、病毒的蛋白质
二、毒粒的化学组成
病毒结构蛋白的主要生理功能：
1）构成蛋白质外壳，保护病毒核酸免受核酸酶及其它理化 因子的破坏；
2）决定病毒感染的特异性，与易感细胞表面存在的受体具 特异性亲和力，促使病毒粒子的吸附和入侵；
第三节 病毒的复制
一、病毒的复制周期
1、一步生长曲线（one step growth curve）
1939年，Max Delbruck & Emory Ellis： 该实验标志着分子病毒学、分子生物学和分子遗传学的建立 Max Delbruck因此荣获1969年NobelEP.rcizoeli / bacteriopage 1、用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞； 2、数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬菌体）； 3、将上述混合物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新释放 的噬菌体感染其它细胞； 4、保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌体含量 进行计数）； 5、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；
噬菌体 X174只有12个衣壳粒，最大的廿面体 是由1，472个衣壳粒组成的昆虫病毒粒子。
（3）复合对称的代表－T偶数噬菌体
第三章 DNA的复制
（1）端粒和端粒酶的发现
1978 年 ， Blackburn 发现四膜虫大核中 rDNA 小分 子 末 端 的 端 粒 结 构 为 370520bp 的 (GGGGTT)n 重复片段。
加尾实验 1984
加尾实验 1985
四膜虫抽提液
酵母 末端重复序列
端 粒 酶 的 鉴 定
1985
端粒酶的分离纯化
TA
母代DNA 子代DNA
半保留复制的意义
按半保留复制方式，亲代DNA所含的信 息以极高的准确度传递给子代DNA分子,子 代保留了亲代的全部遗传信息 ，体现了遗 传的保守性。
遗传的保守性，是物种稳定性的分子基 础，但不是绝对的。
3.1.2 复制叉和复制体
复制叉：发生复制的 位点，或者称为生 长点。
后随链：背向复制叉，一段亲本DNA链先暴露 出来才能以相反方向合成DNA小片段，然后 这些小片段DNA连接形成完整的后随链。
冈崎的实验—脉冲标记实验
lig-突变体
冈崎的实验—脉冲追踪实验
3.1.5复制的起点、方向
复制起点（origin of replication，ori）
原核生物复制起始位点区特点
Dolly 1996-2003
端粒酶和永生
3.3 DNA复制的终止
ColE I
3.4 DNA复制的调控
质 粒 的 复 制 调 控
真核生物的DNA复制的调控
GLN1 GLN2 GLN3
cyclin
p34
MPF
cdc6,cdc8, cdc9,cdc21
3.2.2 多复制子复制的非一致性
每个复制子发动复制的先后时序有很大区别： 同一染色体上不同复制子之间 不同类型细胞之间
复制子的多少与DNA复制的速度有关 基因组的复制完成与细胞、组织及发育状态有 关。
第三章-3.4RNA复制(延伸讲解)
逆转录病毒的生活史
1.附着与融合 2.核心颗粒释放和逆转录 3.原病毒DNA进入细胞核 4.整合 5.转录及后加工 6.转录物输出到细胞质 7.翻译及翻译后加工 8.新病毒装配和出芽释放
（viroplasm），再组装成非成熟病毒颗粒 ➢ 在颗粒内以 mRNA 为模板，合成负链 RNA, 形成 dsRNA
二、 单链 RNA 病毒的 RNA 复制
★ 正链 RNA 和负链 RNA 基因组的复制
1、 正链 RNA 病毒的 RNA 复制
➢ 基因组 RNA 具有 mRNA 的功能，可直接附着于 胞质的核糖体，转译出病毒的非结构蛋白与结构 蛋白。
➢ 流感病毒属于此类型
3.4.2 以DNA为中间物的RNA复制
一、逆转录病毒的RNA复制
上世纪60年代，Howard Temin观察到某些RNA病毒的复制 和增殖受到DNA复制和转录的抑制剂—放线菌素D的抑制， 于是他大胆地推测这些病毒的生活史中有DNA中间物的存 在或者有从RNA到DNA的逆转录过程。
3.4.1 依赖于RNA的RNA合成
➢ 以RNA 为模板合成 RNA，发生在 RNA 病毒生活史中 ➢ 由依赖于 RNA 的 RNA pol 催化，RdRP，RNA-
dependent RNA polymerase ➢ RdRP 一般为病毒基因组编码，需宿主细胞的辅助蛋白 ➢ RdRP 序列保守，只有 聚合酶 活性，没有 外切酶 活性
艾滋病毒完整的生活史
逆转录酶的结构与功能
具有三个酶活性： 依赖于RNA的5'→3'DNA聚合酶活性，该活性用来催
安徽农业大学病毒学思考题
安徽农业大学《病毒学》PPT思考题第一章绪论1.与其他生物相比，病毒具有什么特点？病毒是一类既具有生物大分子属性和生物体基本特征，又具有细胞外感染性颗粒形式和细胞内繁殖性基因形式的十分独特的生物类群。
病毒：是介于生命和非生命之间的一种物质形式，是一类比较原始的、有生命特征的、能够自我复制和严格细胞内寄生的非细胞生物。
病毒的特点：（1）没有细胞结构；（2）仅有一种类型的核酸；（3）特殊的繁殖方式；（4）缺乏完整的酶系统和能量合成系统，也没有核糖体；（5）绝对的细胞内寄生。
2.简述病毒学研究内容及发展趋势。
病毒学研究的任务在于阐明病毒的性质及其与宿主的关系，研究的目的在于：（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。
现代病毒学研究出现以下发展趋势：（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；（4）DNA疫苗的研究。
第二章病毒的形态、结构与分类1.病毒有哪些形态？如何测量病毒大小？（1）形态：电子显微镜下的病毒大小、形态多种多样，但多为对称结构，大致可分为球状、杆状和蝌蚪状3种基本形态。
随着电子显微镜技术的发展，不断发现新的病毒形态，如子弹状、丝状、卵圆形、砖状、多形性等。
（2）病毒体积极其微小，是亚显微的。
病毒大小可以用电子显微镜直接、准确地测量。
此外，也可通过分级过滤、超速离心、电泳等方法间接的测定。
【单位：nm（10-9m）或Å。
】【使用显微测微尺】2.病毒粒子对称体制有哪几种？（1）螺旋对称（烟草花叶病毒TMV）。
（2）二十面体对称（动物的腺病毒）。
（3）复合对称（大肠杆菌的T偶数噬菌体如T4噬菌体）。
（4）复杂对称（痘病毒）。
3.病毒的主要化学组成及其功能是什么？从化学组成上看，病毒粒子含有核酸、蛋白质，某些复杂的病毒，特别是动物病毒，除核酸和蛋白质外，还含有脂类、碳水化合物和少量的其他成分。
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制出病毒特征性的繁殖曲线； 8
潜伏期（latentphase） 裂解期（risephase） 裂解量（burstsize） 9
（1）潜伏期（latentphase）
指噬菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个噬菌 体粒子装配完成前的一段时间。潜伏期中没有一个 成熟的噬菌体粒子从细胞中释放出来。
单纯疱疹病毒的受体是硫酸乙酰肝素； 狂犬病毒(Rabies virus)的受体是细胞表面的乙酰胆碱受体。
17
典 型 的 细 胞 受 体 结 构
18
19
20
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。
21
Poliovirus receptor (PVR)
6
一、噬菌体―细胞培养系统
1）宿殖容易观察，使细菌培 养物变清亮或在琼脂平 板上形成噬斑。 3）噬菌体和细菌的增 殖速度快、增殖周期短。
一步法生长试验(one-step growth experiment) 由
Ellis 和Delbruck 1939首先建立
一、病毒复制与复制周期
自病毒吸附于细胞 开始，到产生成熟 子代病毒从感染细 胞释放到细胞外的 复制过程称为病毒 的复制周期
5
二、研究病毒复制的一般方法
病毒只能在其敏感的宿主细胞内复制，一般 来说，原核生物病毒只能感染原核细胞，植物病 毒和动物病毒也分别以植物细胞和动物细胞为其 复制的场所（以昆虫为传播介体的一些植物病毒 例外）。为了研究病毒复制的方便，应首先建立 适于病毒复制的细胞培养系统。
26
③阳离子： Ca2+、Mg2+和Ba2+等阳离子对噬菌体的吸附有促进作 用； Al3+、Fe3+和Cr3+等阳离子则可引起失活； Na+或K+可使脊髓灰质炎病毒、新域疫病毒、腺病毒 、流感病毒等达到最大量的吸附； 二价阳离子也可提高柯萨奇病毒A9和人鼻病毒2型对 Hela细胞的吸附速率。 加入螯合剂（如EDTA）则吸附会受到抑制
15
病毒吸附蛋白
病毒表面上能够识别特异的宿主细胞受体的结构蛋白， 称为病毒吸附蛋白(virus attachment protein，VAP)。
无包膜毒粒的VAP是核壳的组成部分 T偶数噬菌体的尾丝蛋白
有包膜病毒的VAP为包膜糖蛋白 流感病毒包膜表面的血凝素糖蛋白
16
细胞受体
病毒的细胞受体亦称病毒受体(virus receptor)，是存在 于细胞表面上能被病毒吸附蛋白特异性地识别并与之 结合，使病毒侵入细胞和启动感染发生的细胞表面组 分。其化学本质是蛋白聚糖、脂类或糖脂、糖蛋白。 细胞受体:本身就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分
11
动物病毒―动物细胞培养系统
经过50多年的努力，已建立了动物细胞的体外 培养的细胞株：脊椎动物细胞（主要是哺乳动物的 细胞株）；无脊椎动物细胞（主要是昆虫细胞株）。
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植物病毒―原生质体培养系统
把病毒与植物机体或组织之间的复杂关系，转 变为病毒与植物单细胞的简单关系，为植物病毒的 复制研究提供了一个较好的实验系统。
（2）裂解期（risephase）
紧接在潜伏期后的一段时期：宿主细胞迅速裂 解、溶液中噬菌体粒子急剧增多。 （3）平稳期（plateau）
指感染后的宿主细胞已全部裂解，溶液中噬 菌体效价达到最高点后的一段时期。 （4）裂解量
每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数 目，或稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。
7
一步生长曲线
定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，称作 一步生长曲线或一级生长曲线（one-step growth curve）
用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞； 数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬
菌体）； 将上述混合物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新
释放的噬菌体感染其它细胞； 保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌
①隐晦期：指在潜伏期前期人 为地（用氯仿）裂解细胞，裂 解液仍无侵染性的一段时间。
细胞内正处于复制噬菌 体核酸和合成其蛋白质 衣壳的阶段。
②胞内累积期：又称潜伏期后期， 在隐晦期后，如人为地裂解细胞， 其裂解液出现侵染性的一段时间。
噬菌体开始装配的时期，
在电镜下可观察到已初步
装配好的噬菌体粒子。
10
13
第二节 病毒的复制过程
14
一、吸附
吸附(adsorption)是病毒与细胞表面的相互作用，是病毒 复制的第一步。多数病毒的吸附过程一般分两个阶段。
随机碰撞而接触（静电引力或氢键）
可逆吸附，无特异性（非细胞颗粒也可吸附）
病
毒
敏感细胞
粒
特异性，不可逆吸附，启动病毒感染的第一阶段
病毒表面吸附蛋白与细胞受体的结合
22
23
病毒吸附蛋白和与其相应的细胞受体
24
分别吸附于大肠杆菌性毛和菌体上的噬菌体
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吸附作用受许多内外因素的影响
①温度：在一定范围内，病毒的吸附速率与温度成正比 ，例如脊髓灰质炎病毒在1°C时的吸附率仅是37°C时 的十分之一。
②pH值：病毒与细胞的吸附反应的第一步是以静电引力 结合，环境pH对其结合是有影响的：例如腺病毒T型与红 细胞结合的最适pH是5.5~8.7；而柯萨奇病毒B4吸附Hela 细胞的最适pH为3.0~3.5。
第三章 病毒的复制
主讲：马金成
生命科学学院微生物学教研室
1
第一节 病毒复制概论 第二节 病毒的复制过程 第三节 病毒的非增殖性感染
2
第一节 病毒复制概论
病毒属于微生物界，其不同于其他微生物 的特性包括：
病毒一般只含有一种核酸——DNA或RNA; 病毒通过基因组复制和表达，产生子代病毒的核酸和
蛋白，随后装配成完整的病毒粒子；
某些RNA病毒(反转录病毒)的RNA经反转录合成互补 DNA (cDNA)，随细胞DNA的复制而增殖；
病毒没有细胞壁，也不进行蛋白质、糖和脂类的代谢 活动。
3
一、病毒复制与复制周期
病毒感染细胞后，在病毒核酸（基因组）控制下合成病毒 的核酸（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外， 感染其它细胞，这种增殖的方式叫复制（Replication）。 4