《韶关某学院《普通生物学》复习重点-第十三章病毒.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《韶关某学院《普通生物学》复习重点-第十三章病毒.pdf（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第十三章病毒病 毒(virus)对于我们已经不是陌生的了，人以及动、植物的很多疾病都是由病毒引起的，而病毒又是研究分子生物学的好材料。病毒不具细胞形态，顾山县小，远非光学显微镜所能显示，所以它的发现比细菌的发现要晚得多。天花和狂犬病以及爱滋病等的病原都是病毒。早 在18世纪，英 国 医 生E Jenner用种牛痘的方法使人们获得对天花的免疫，上一世纪巴斯德用免疫的方法对狂犬病进行预防和治疗，但是他们都没有发现病毒病原。1892年，俄国生物学家伊凡诺夫斯基(Dmitri Iwanwsky)间接地证明了病毒的存在。烟草有一种病，称为烟草斑纹病。病叶颜色不均匀，成斑纹状，叶面多皱。伊凡诺夫斯基发现，
2、如将病叶捣碎，将叶对妇到健康叶上，健康时很快也要发生斑纹病。但如将病时汁加热，再练到时上,叶不发病。伊凡诺夫斯基认为，病叶对中必然会有导致发病的“细菌”。于是他用细菌向全过滤器将病叶计过滤来获得无菌的叶汁，将过滤得来的无菌叶汁擦到健康叶上。出他意料之外，滤过的病时汁也能引起斑纹病。他认为有两种可能的解释这种细菌大小，能通过陶土滤器细菌虽被阻，细菌分泌的合素存在于滤波中，可以致病。他后来的实验证明，滤过叶汁中的致病因素在感染到新时中后，有繁殖增生的能力。因此他确认，这个致病因素是一种很小的、能通过细菌过滤器的、显微镜下不能看见的“细菌.此后人们便称这种病原为“滤过性病毒”，简称为病毒(virus
3、)。1935年，烟草花叶病专(tobacco mosaicc virus,)被分离出来了,并且被纯化为结晶。如果把结晶的病毒再注入烟叶中，病专就恢复活性，繁殖增生，而使烟叶患病。从此人们才完全肯定，病毒和细菌是截然不同的。病毒能成为结晶。说明病毒不是细胞，而是比细胞小得多、不具备细胞形态的颗粒。病毒不具备代谢必需的酶系统，或者酶系统很不完全，也不能产生A IP,所以病毒不能独立进行各种生命过程。它们只有在进入细胞之后，才 能“指导”寄主细胞为它们服务 产生新的病毒颗粒。一、病毒结构每一病毒颗粒都是由一个核酸芯子和一个蛋白质外衣，即 衣 壳(capsid)所组成。核酸芯子只含一个DN A分子或一
4、个RNA分子。从来没有2种核酸同时存在于一种病毒颗粒中的情况。这是病毒不同于所有其他生物的一个突出物征。DNA和RNA分子或为单链，或为双链，随不同的病毒而不同。组成核酸分子的核甘酸数目随不同病毒而异，少者几千个，多者可达250 000个。如 果1000个核甘酸相当于一个基因，则每一病毒颗粒的基因数不过是几个到几百个。所以病毒作为生命的一种形态，可说是十分简单的了。病毒的蛋白质衣壳是由许多亚单位，即 衣 壳 体(capsomeres)按一定的规律排列而成。衣壳体亚单位有规律的排列使各病毒具有不同的形态。很多动物病毒在衣壳之外还有一层由脂类双分子层构成的外衣，即 囊 膜(envelope)。囊膜
5、实际来自寄主的细胞膜或核膜，其上有特异的糖蛋白分子，可和寄主细胞膜上的受体分子结合，使病毒粒进入细胞。1、细菌病毒一噬菌体寄生于细菌中的病毒称为噬菌体(bacteriophages)噬菌体也是由核酸芯子和蛋白质衣壳所组成。但噬菌体的形态比寄生于真核细胞的病毒复杂。噬菌体一般可分为头尾两部。头部衣壳呈多角形或螺旋形，核酸芯子位于头部中心。尾部是一个长管。有些噬菌体如大肠杆菌噬菌体T 2的尾部末端有尾丝，用以附着于细菌上。有些噬菌体形态比较简单，没有尾或尾很短，也没有尾丝。噬菌体的核酸分子有单链、双链之分。例如，大肠杆菌噬菌体T1T 7都是双链环状D N A噬菌体，大肠杆菌的另一种噬菌体f2是单链
6、线状R N A噬菌体，大肠杆菌fd和f l噬菌体是单链环状D N A噬菌体。2、真核细胞病毒寄生于真核细胞中的病毒粒远较噬菌体简单。它们或为螺旋形(杆状)，如烟草花叶病毒，或为多角形如脊髓灰质炎病毒(poliomyelitis virus)和引起呼吸道感染的腺病毒等。它们概无尾管、尾丝等结构。病 毒 的D N A或R N A分子有环形的，也有线形的。例如，寄生于猿猴肾细胞中的猴空疱病毒二、病毒的繁殖病毒只有进入细胞之后才能繁殖。I、噬菌体的繁殖噬菌体以尾部顶端和尾丝附着于细菌表面，尾管外鞘收缩，头部核酸分子被“注射”到细菌中去，壳和尾遗留于外再无用处。噬菌体和细菌能互相识别，一定的噬菌体只能侵
7、入一定的细菌。噬菌体核酸进入细菌后，就“喧宾夺主”，控制并利用细菌的复制、转录、转译机制，复制噬菌体的D N A,并以噬菌体的D N A来转录m RN A,再m RNA转译为蛋白质。这样就既有了 DNA,蛋白质，经过组装就产生了新的噬菌体。全部过程所需的能、酶、核甘酸、氨基酸都由细菌供给。噬菌体组成后，细菌膜溶解，噬菌体逸出，再侵入新的细菌。从噬菌体侵入细菌，到新的噬菌人机界面逸出、侵入新的细菌，这一周期称为溶菌周期(lytic period)。溶菌周期一般都很短，约20min到30 min。这种能使细菌破裂死亡的噬菌体称为毒性噬菌体或溶菌性噬菌体。有些噬菌体在侵入寄主细胞后，不一定立即复制，
8、也不一定使细菌死亡，而 是“参加”到细菌的遗传物质分子中去。具体地说，噬 菌 体D N A拼接到细菌D N A分子的一定部位上去，并且随着 寄 主D N A的复制而一同复制，成了细菌D N A的一部分，这种参加到寄主D N A中噬菌体DNA称为原病毒(provirus或prophage)。处于原病毒的时期是病毒的溶原周期(lysogenic period)、能并入寄主细胞D N A中形成原病毒的噬菌体称为温和噬菌体(temperate bacteriophage)有时溶原性病毒也能脱离奇主D N A而进入溶菌周期，大量复制，而使细菌破裂死亡。有趣的是，原病毒在脱离细菌D N A时。可带上一段细
9、菌的D N A,即细菌的基因。这种带着细菌基因的噬菌体在侵入新细菌时，就把原来寄主细菌的基因带到新寄主中去了。这就是前述的转导。这一特征已被用来进行D N A重的实验。2、真核细胞病毒的繁殖真核细胞的病毒没有尾管，它们直接附着到细胞表面，由细胞将病毒粒全部“吞入”（吞毒作用，viropexls,）。很多病毒的衣壳外面包有一层来自寄主细胞膜的外衣，即囊膜，其上有特异的糖蛋白分子，可和寄主细胞膜上的受体分子结合，使囊膜与寄主细胞膜融合，而使病毒粒（衣壳和其内的核酸）进入寄主细胞。在细胞中衣壳为蛋白质酶溶解，核酸分子即被释放出来。植物细胞有壁，植物病毒大多是由昆虫吸食植物汁液时送人细胞的，病毒颗粒可
10、通过胞间连丝，而从一个细胞进入另一个细胞。病毒核酸可在细胞核内，也可在细胞质内复制，随不同的病毒而不同。病毒蛋白质的合成则一概是在细胞的核糖体上进行的。有了足够核酸和衣壳蛋白质，病毒粒就组装出来了。每一细胞中组装的病毒粒数少则几千个，多 可 达100万个左右。病毒粒大多是从细胞膜上银蛋白质分子是病毒核酸在细胞内经病毒m RNA转译蛋白质，再经内质同加工而产牛的。有些病毒的囊膜不是来自寄主细胞膜，而是来自气来已整如寄生于奇主细胞核巾的疤查病毒就是如此、疤疹病毒是双链D N A病毒，它们在寄主细胞核中复制D N A。和噬菌体一样，疟疾病毒的D N A也可拼接到寄主细胞的D N A分子中而成原病毒，
11、潜伏不动、等到条件合适时，原病毒可脱离寄主D N A而复制，产生新的病毒颗粒而使寄主发病。3、R N A病毒的复制R N A病毒没有D N A作为模板，它们是怎样复制的呢？不同的R N A病毒有不同的复制方法：一A 用RNA R N A o有 些R N A病毒有m RN A的作用，它们附到寄主细胞的核糖体上转译成RNA转录酶，这样就使病毒R N A分子可以作为模板而转录出新的R N A病毒。有 些R N A病毒可能本一 身 就带有R N A转录酶，因而不难转录成病毒RNA；RNA DNA。有些R N A病毒能以自身为模板，依靠自身带入细胞的反转录醐转录出DNA,这个D N A加入到细胞的染色体
12、（DNA）中去，成为R N A病毒的原病毒。原病毒的D N A转录而产生新的病毒R N A,同时也产生mRNA。有了 m RN A也就能够产生病毒蛋白质，因而新的病毒颗粒也就产生了。新产生的病毒以出芽 的f 形式从寄主细胞中释出。这种带有反转录酶、能够完成RNA D N A的反转录的病毒称为反病毒（retrovirus）爱滋病和一些肿瘤的病毒就是反病毒。三、病毒病植物的很多疾病都是病毒引起的。伊凡诺夫斯基最早发现的滤过性病毒就是烟草花叶病的病原。人和动物的病毒病更不胜枚举，家畜的口蹄疫，禽类的劳氏肉瘤，牛痘、狂大病、人的天花。流感、麻疹、肝炎、脊髓灰质炎等，都是病毒引起的疾病。此外，人们谈虎色
13、变的爱滋病也是由一种反转录病毒，即HIV（human Immunodeficiencyviru s,图1 8-9）引起的。H IV是一种反转录病毒，含 有2个单链R N A,能产生反转录酶，因而R N A可作为模板而反转录为DNA。H IV病毒主要侵染T细胞，也能侵染巨噬细胞、某 些B细胞以及其他细胞。在寄主细胞中，病毒可迅速复制，新病毒粒随血液而流至身体各处，再侵入新的细胞中。HIV还可在反转录为DNA后，将 DNA拼接到奇主细胞的DNA分子中，成为原病毒而潜伏，人的免疫系统对此就无能为力了。更重要的是，HIV作为抗原分子，每繁殖一次，新的病毒粒都要发生一些有别于原来病毒分子的变异，这就使寄
14、主的抗体难于识别而不能把它们及时消灭有些疾病虽非病毒所引起，但病毒却起着推波助澜的作用。白喉的病原，即白喉杆菌(Coryne-bacterium diphlheriae),只有在感染了温和噬菌体之后才能分泌外毒素，才有致病性。腥红热的病原菌(Streptococcus pyogenes)也是如此。这些噬菌体在细菌中进入溶原周期，因而使细菌改变了遗传特性，才产生了毒素。这一现象称为细菌的溶原转变。四、癌病毒病毒能引起多种动物如蛙、鸡、仓鼠、小鼠、兔、马以及灵长类(猴)等的细胞癌变。现在己经找到了多种致癌病毒(oncogenic viruses)。例如，(Polyoma v iru s),是一种D
15、NA病毒，能使实验室小鼠细胞恶化。SV40也 是 DNA病毒，能使仓鼠结缔组织生癌。实验动物最易发生的癌是乳腺癌，它的病原是存在于乳腺中的一种RNA病毒。人类肿瘤的病原是不是病毒？对这一问题还不能做出确切的解答，但许多实验无疑地使人们越来越相信人体细胞的癌变与病毒感染有关。人的肉疣(无害)已被证明可用一种小的DNA病毒乳多孔病毒诱导产生。在人的乳腺癌细胞中，和在乳腺癌患者的乳中已分离出和小鼠乳腺癌中的RNA病毒相似的病毒颗粒。1964年，Epstein和 Barr在体外培养的柏氏淋巴肉瘤中分离出一种病毒，EB病毒。这种恶性肉瘤，只发生于中非，患 者多为12岁14岁的儿童。现在普遍认为，EB病毒
16、是这种恶性肿瘤的病原。此外，乙型肝炎的病毒在长期感染乙肝的人体中似乎也能引起肝癌，妇女的宫颈癌也有人认为是一种病毒(乳头状瘤病毒)感染所致，成年人的一种白血病的病原可能是一种反转录病毒(HTW-1)。这些致癌的病毒都是插入寄主细胞D N A 中，成为原病毒而起着癌基因(oncogene)的作用。其实细胞本身的基因受到损伤，就可能变为癌基因。大概致癌病毒在嵌入细胞DNA中后，它的癌基因和细胞本身的癌基因一同作用而导致细胞癌变。五、类病毒20世 纪 20年代，英国东北部的马铃薯发生纺锤块茎病。病薯多瘤，变得细长，多开裂。用病毒制成的匀浆能感染马铃薯和西红柿发病。研究发现，这一病原比病毒颗粒还要小，
17、脂溶剂、蛋白质酶和DNA醐都不能使之失活，只有RNA醐能使之失去感染能力。1971年 T.O.Diener给这个病原定称为类病毒（viroid）。类病毒没有蛋白质外壳，它只是一个由300多个核甘酸构成的单链环状或线形RNA分子。很多过去找不到病原的植物病大多是类病毒引起的，如柑橘裂皮症、黄瓜白果病等。菲律宾椰子树的一种称为cadang-cadang的病，造成大批椰树死亡，也是由类病毒引起的。1979年，Diener提出，类病毒可能是来自基因中的内含子，根据是类病毒（如马铃薯纺锤块茎病）的一些核甘酸顺序和某些基因中内含子的核昔酸顺序有相似之处。似乎类病毒和内含子是有同源关系的。六、病毒和干扰素细
18、胞感染了病毒后，它的反应是释放一种称为干扰素（interferon）的糖蛋白。干扰素和周围健康细胞的表面受体结合而使这些细胞具有了抵制病毒入侵的能力。同时干扰素还促使体内的杀伤细胞（淋巴细胞等）活化，而有能力杀伤感染了病毒的细胞。除活的病毒外，加热致死的病毒以及外来的双链、细菌的内毒素等都能诱导细胞产生干扰素。干扰素的作用可能是改变细胞的膜中某些脂类分子的饱和度，从而使细胞的一切与膜有关的性质都发生变化。小鼠如感染了流行感冒病毒，肺中病毒量在第三天达到最高峰，以后逐渐减少。肺中干扰素的含量也是在第三天至第五天时最多 然后逐渐减少。抗体是在第七天才开始出现，然后越来越多。由此观之，干扰素似乎是抵
19、抗病毒感染的第一道防线。抗体是在干扰素出现之后才出场的第二道防线。七、病毒起源病毒是不是生物？如果说它是不具细胞形态的原始生物，它却没有完整的酶系统，不能制造A T P,不能独立生活，离开了细胞就只是一个没有生命的分子。如果说它不是生物，它却具有完整的按照生物界通用的遗传密码编制的程序。只此一点便足以说明它即使不是完整的生命，也是和生命以及生命进化有密切关系的。由于病毒离开了细胞就没有生命活动这一特性，多数人认为病毒不可能是细胞出现以前的“前细胞“生物”，只能是细胞出现以后的产物。分子生物学家大多认为，病毒只是细胞中的一部分遗传物质加上一个外壳而形成的不完全生命。我们知道，细菌和酵母菌中有独立
20、于染色体的质粒。质粒能复制自身，能拼接到染色体中，还能从一个细胞进入另一个细胞。多细胞生物染色体中有转座子，是能跳动移位的DNA序列。病毒和质粒、转座子都有相似之处。此外，病毒含有的一些基因常和寄主细胞的基因相同或相似，而和他种病毒的基因不同。所有这些来自分子生物学研究的结果，都有利于说明病毒来自细胞，是细胞分出来的部分。这一看法虽占优势，却还不是最后结论，还需继续研究。（附）肮粒这是只含蛋白质而无核酸的分子。月元粒（prions）能侵入寄主细胞。在寄主细胞中繁殖，引起寄主中枢神经系统病变，使寄主死亡。例如羊的摩擦症（scrapie）,患羊的一个症状是摩擦皮肤，发病很慢，最后死亡。肮粒算不算生物？阮粒不合核酸不具备复制转录功能，因而不像是生物：但肮粒有信号分子的作用。能使寄主细胞制造新的肮粒，因而具有繁殖的能力，似乎仍应算是生物。有人设想，肮粒中含有不能检测出来的极微量核酸，还有人设想，肮粒可能引起基因的转译后变化，即可使蛋白质变为不正常，因而生病。肮粒、类病毒等的发现说明生命现象十分错综复杂，有待我们探寻的事物很多很多，这些都是有待生物学工作者研究的课题。