病毒的传分析.ppt

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1、 病毒病毒(virus)既不同于原核生物，也不居于真既不同于原核生物，也不居于真核生物，因为它们没有一般的细胞结构。在病核生物，因为它们没有一般的细胞结构。在病毒中没有合成蛋白质外壳所必需的核糖体，所毒中没有合成蛋白质外壳所必需的核糖体，所以只能寄生在动物、植物和细菌的细胞内繁殖，以只能寄生在动物、植物和细菌的细胞内繁殖，它能使宿主细胞的机构转而合成它自身新的病它能使宿主细胞的机构转而合成它自身新的病毒物质。尽管病毒能形成晶体，自身不能进行毒物质。尽管病毒能形成晶体，自身不能进行代谢等，但仍将病毒视为生物，因为它们能够代谢等，但仍将病毒视为生物，因为它们能够繁殖。繁殖。病毒离开宿主细胞虽然不能

2、繁殖，但仍可以病毒离开宿主细胞虽然不能繁殖，但仍可以存活。根据宿主细胞的不同而将病毒分为动物存活。根据宿主细胞的不同而将病毒分为动物病毒、植物病毒和细菌茵病毒病毒、植物病毒和细菌茵病毒3种。细菌病毒又种。细菌病毒又称噬茵体称噬茵体(phage)。TailTail FibersBase PlateHead/CapsidContractile Sheath根据宿主不同，可以分为：根据宿主不同，可以分为：动物病毒动物病毒植物病毒植物病毒细菌病毒细菌病毒-噬菌体噬菌体（bacteriophage,phage)SARS病毒颗粒电镜照片 冠状病毒SARS病毒为单链（+）RNA病毒，全长29.725kb,具

3、有11个ORF（Open Reading Frames），分别编码：依赖于RNA的RNA聚合酶、4种结构蛋白（S，E，M，N蛋白）、5种未知蛋白（图5）。与其它宿主来源冠状病毒的序列比较，进化分析，呈一单独的分支。病毒在增殖过程中虽没有逆转录过程，但RNA聚合酶没有矫正机制，变异较大，SARS的变种很多。Phage T4研究最为广泛的是研究最为广泛的是T T噬菌体：噬菌体：Viruses-non-living particles-reproduce only within a hostVirus has protein coat+nucleic acid core-ssDNA,dsDNA,ss

4、RNA,dsRNA-may be linear or circular moleculeViral genome integrated into host genome or separate病毒的一般特性：病毒的一般特性：病毒在遗传学研究中的优越性病毒在遗传学研究中的优越性 :1 1、繁殖快繁殖快,世代短世代短。病毒一小时可繁殖百个。病毒一小时可繁殖百个。2 2、易于培养化学分析易于培养化学分析。一个试管可装很多一个试管可装很多;易于获得大易于获得大的数量用于分析。的数量用于分析。3 3、遗传物质简单遗传物质简单,只含裸露只含裸露DNADNA或或RNARNA。适用基因结构和。适用基因结构和功

5、能研究。功能研究。4 4、便于研究基因突变便于研究基因突变。5 5、便于研究基因的作用便于研究基因的作用。6 6、可用作研究高等生物的简单模型可用作研究高等生物的简单模型。第一节第一节 噬菌体的繁殖和突变型噬菌体的繁殖和突变型一、一、1.噬菌体的形态噬菌体的形态（1）20面体，无尾面体，无尾PM-2（2）20面体，有尾面体，有尾SPO1（3）丝状）丝状M132.几种噬菌体的染色体特点几种噬菌体的染色体特点噬菌体噬菌体宿主宿主核酸核酸染色体染色体染色体长度染色体长度（m）T-evenE.coli双链双链DNA线环线环60T7E.coli双链双链DNA线状线状12E.coli双链双链DNA线状线状

6、16p22沙门氏菌沙门氏菌 双链双链DNA线状线状14 x174E.coli单链单链DNA环状环状1.8Q E.coli单链单链DNA线状线状1.43.T4 噬菌噬菌体的结构体的结构二、噬菌体的生活周期二、噬菌体的生活周期1.噬菌体吸附到宿主细胞上噬菌体吸附到宿主细胞上2.尾丝鞘收缩，中轴刺穿宿主细胞尾丝鞘收缩，中轴刺穿宿主细胞3.头部的头部的DNA被送入宿主细胞被送入宿主细胞4.在数分钟内，所有的细菌核酸和蛋白质在数分钟内，所有的细菌核酸和蛋白质合成都被抑制。合成都被抑制。5.噬菌体大分子合成，细菌的核酸被降解。噬菌体大分子合成，细菌的核酸被降解。（1）噬菌体噬菌体DNA复制。复制。（2）噬

7、菌体外壳蛋白合成。噬菌体外壳蛋白合成。(1)DNA被包到头部被包到头部(2)(2)组装尾部组装尾部(3)(3)装上尾丝装上尾丝6.噬菌体组装噬菌体组装约约200个噬菌体导致细菌被噬菌体基因个噬菌体导致细菌被噬菌体基因编码的溶菌酶（编码的溶菌酶（lysozyme)溶解。溶解。7.宿主细胞破裂宿主细胞破裂二、噬菌体的繁殖 1951年，年，J.Lederberg 的妻子的妻子Esther lederberg证明了证明了Lederberg和和Tatum使用的使用的K12 E.coli中含有原噬菌体，并命中含有原噬菌体，并命名为名为。10年后终于搞清了溶年后终于搞清了溶源化的实质。源化的实质。二、噬菌体

8、的繁殖 1烈性噬菌体烈性噬菌体（virulent phages）概念：概念：感染细菌后立即在菌体内复制和合成蛋白质外壳，重新组装成噬菌体颗粒，并导致细菌细胞解体，释放出噬菌体。繁殖：繁殖：吸附在特异的受体上酶细胞壁形成微孔注入核酸停止细菌的代谢合成phage的成分裂解，释放。烈性噬菌体溶菌烈性噬菌体溶菌2.温和噬菌体（温和噬菌体（temperate phage）温和噬菌体感染细菌后，将自己的温和噬菌体感染细菌后，将自己的DNA整合到细菌整合到细菌的染色体的染色体DNA中，形成原噬菌体（中，形成原噬菌体（prophage)，这一，这一过程称为溶源化（过程称为溶源化（lysogenization)

9、。整合到细菌染色体的噬菌体整合到细菌染色体的噬菌体DNA随细菌的随细菌的染色体复制而复制。染色体复制而复制。经过若干世代后才从寄主的染色体上脱离经过若干世代后才从寄主的染色体上脱离下来复制和合成噬菌体蛋白，组装成新的下来复制和合成噬菌体蛋白，组装成新的噬菌体，并导致菌体细胞裂解。噬菌体，并导致菌体细胞裂解。温和型噬菌体温和型噬菌体（temperate phage）：具有裂解和溶源两种途径：(1)裂解途径：裂解途径：和烈性噬菌体相同温和噬菌体溶源温和噬菌体溶源(2)溶源途径：溶源途径：溶源周期经诱导进入裂解周期。噬噬菌菌体体的的生生活活史史 噬菌体：噬菌体侵入后，细菌不裂解,附在E.coli染色

10、体上的gal和bio位点间的att座位上,通过交换整合到细菌染色体，并能阻止其它噬菌体的超数感染。P1噬菌体：不整合到细菌的染色体上，而是独立存在于细胞质内。原噬菌体：整合到宿主基因组中的噬菌体。仅少数基因活动，表达出阻碍物关闭其它基因。原噬菌体经诱导可转变为烈性噬菌体 裂解途径。P1和噬菌体的生活周期特性 3、溶源性：、溶源性：有些细菌带有某种噬菌体，但并不立即导致溶菌，这种现象称为溶源性溶源性，具有溶源性的细菌称为溶源性细菌溶源性细菌（lysogenic bacteria），受温和噬菌体感染的细菌，几乎都成为溶源菌。在细菌中处于潜伏状态的噬菌体称为原噬菌体原噬菌体（prophage）或原病

11、毒原病毒（provirus），带有原噬菌体的细菌称溶源性细菌溶源性细菌（lysogenic bacterium），失去原噬菌体的细菌和为非溶源性细菌非溶源性细菌（nonlysogenic bacterium）。溶源性细菌有两个重要特性:(1)免疫性：免疫性：原噬菌体产生一种阴遏蛋白，抑制同类噬菌体DNA的复制，因而能抵抗同类噬菌体的超感染。(2)可诱导性：可诱导性：自发万分之一；紫外线或丝裂霉素90%。三、噬菌体的突变型 噬菌斑噬菌斑（plaque）：由于噬菌体的侵染，使细菌细胞裂解，有菌落上出现的一些园形而清亮的小洞。1、快速溶菌突变体、快速溶菌突变体 (1)野生型r+形成小的噬菌斑1mm，

12、周边有朦胧的光环。原因原因：有两个以上的噬菌体侵染一个细菌时，出现溶菌溶菌阻碍现象阻碍现象，混有裂解和未裂解的细胞。(2)快速溶菌突变体r（rapid lysis）形成大的噬菌斑2mm，边缘清晰。原因：原因：无溶菌阻碍现象。(3)鉴别：噬菌斑大小。2、寄主范围突变体、寄主范围突变体(1)野生型h+能感染野生型的大肠杆菌Ttos，但不能感染Ttor (2)突变型h 对Ttos 和Ttor都能感染。(3)鉴别：混合Ttor 和 Ttos，野生型h+出现混浊噬菌斑，突变型出现清亮噬菌斑。(4)噬菌体与细菌的关系侵染与抗性。部分溶菌3、条件致死突变体、条件致死突变体 所谓条件致死突变型条件致死突变型，

13、就是在某些条件下，这些突变型是致死的，那么这些条件就称为限制限制条件条件(restrictive condition)；而在另一些条件下仍可进行繁殖，从而得以扩增进行研究，所以这些条件称为许可条件许可条件(permissive condition)。常用的有两大类条件致死突变：（1）“温度敏感温度敏感”突变突变(temperature sensitive mutation)（2）“抑制因子敏感抑制因子敏感”突变突变(suppressor-sensitive mutation,sus)（1）“温度敏感温度敏感”突变突变(temperature sensitive mutation)：野生型噬茵体

14、能在很大的温度范围内感染宿主并进行繁殖。热敏感突变型热敏感突变型(heat sensitive mutants，ts)：通常在30(许可条件)感染宿主进行繁殖，但在40一42(限制条件)条件下就是致死的，不能形成噬菌斑；冷敏感突变型冷敏感突变型(cold sensitive mutation，cs)：在较低温度下就是致死的。原因：温度敏感性几乎总是一种突变的结果，基因突变后所编码的蛋白质中有一个氨基酸的替换，而这种蛋白质在“限制温度”下不稳定而丧失活性。（2）“抑制因子敏感抑制因子敏感”突变突变(suppressor-sensitive mutation,sus)：实质是原来正常的密码子变成了

15、终止密码子，因而翻译提前终止，不能形成完整肽链而产生有活性的蛋白质，属于无义突变无义突变（nonsence mautation）。带有sus突变的噬菌体在感染一种带有抑制基因抑制基因(suppressor,su)(许可条件)的宿主菌时能产生子代，但在感染另一种没有抑制基因(su)(限制条件)的宿主菌时，不能产生子代。野生型噬菌体在这两种宿主中都能产生子代。sus突变不像“宿主范围突变”那样影响噬菌体对宿主的吸附，这种突变的噬菌体能正常地吸附、注入自身的DNA，杀死宿主细胞，但不产生子代。（1 1）抑制因子敏感突变的概念：）抑制因子敏感突变的概念：例如：噬菌体例如：噬菌体mRNAmRNA基因基因

16、 细菌细菌tRNAtRNA基因反密码子基因反密码子 正常正常 突变突变 突变突变 正常正常基因：基因：5TA5TAC C 3 35TA5TAG G 3 3 3 3ATATC C 5 533ATATG G 5 5 mRNA 5UAmRNA 5UAC C 3 5UA 3 5UAG G 3 3 3 3AUAUC C 5 3 5 3AUAUG G 5 5 表型：酪氨酸表型：酪氨酸 终止终止 5UA5UAG G 3 3 酪酪氨酸氨酸 酪酪氨酸氨酸33AUAUC C 5 5 酪酪氨酸氨酸表表5-25-2携带不同专一性抑制基因宿主中携带不同专一性抑制基因宿主中sussus突变噬菌体的表现突变噬菌体的表现噬菌体基因型噬菌体基因型 宿主菌基因型宿主菌基因型susu-su su+amb suamb su+och suoch su+opop野生型野生型sus ambersus ambersus ochresus ochresus opalsus opal +-+-+-+-+-+-+（2 2）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现 琥珀型（琥珀型（amberamber）UA