引引言言甲甲 流流我国我国0.065%，全球平均，全球平均1.24%SARS世界世界卫生生组织统计非典的流行全球感染非典的流行全球感染8422人，死亡人，死亡919人，病死率近人，病死率近11SARSn n无特效药n n隔离病人n n焚烧尸体艾滋病艾滋病AIDS自自1981年在美国年在美国发现以来迅速蔓延，死亡率接近以来迅速蔓延，死亡率接近100艾滋病艾滋病AIDS艾滋病艾滋病AIDS2008年斯威士年斯威士兰42.2%的孕的孕妇都是艾滋病病毒携都是艾滋病病毒携带者者近近40%的高艾滋病感染率的高艾滋病感染率目前斯威士目前斯威士兰的人均寿命的人均寿命仅为37.5岁 AIDS全国累全国累计报告艾滋病病毒感染者和病人分布告艾滋病病毒感染者和病人分布图（截至（截至2007年年10月底）月底）70万，万，0.05 AIDS潜潜伏伏期期七七年年禽流感禽流感AIV禽流感禽流感AIVn n1997年香港一3岁男童死于禽流感，这是全球首宗人类感染H5N1的个案n n2003年11月到2006年7月，全球230多人感染，130多人死亡，病死率51.69禽流感禽流感AIV禽流感禽流感AIV禽流感禽流感AIV1918年西班牙流感死亡年西班牙流感死亡2200万万禽流感禽流感AIV1000万万猪高猪高热病病学学习目的目的n n了解当前流行的病毒，以及致病机理。n n给大家指出一条发家致富的明路。n n对已经发现的病毒，大多数我们还都束手无策，希望通过对这门课的学习使大家对病毒产生兴趣，从而在以后的深造中投身到病毒学的研究中。病毒是什么病毒是什么“我自己也是乙肝的我自己也是乙肝的带菌者菌者”2006年刘德年刘德华担任中国肝炎防治基金会乙肝防治宣担任中国肝炎防治基金会乙肝防治宣传大使大使 病毒与其它微生物的区病毒与其它微生物的区别病毒致病病毒致病过程程第一章第一章 病毒学的病毒学的发展史展史 一一. 经验时期期n n北宋（北宋（960年到年到1127年）年年）年间，吸入病人，吸入病人痂接种人痘来痂接种人痘来预防天防天花。花。17961796年英国医生年英国医生年英国医生年英国医生Edward JennerEdward Jenner发发明了明了明了明了“ “种牛痘种牛痘种牛痘种牛痘” ”的方法的方法的方法的方法预预防天防天防天防天花。花。花。花。1884年巴斯德从科学年巴斯德从科学实践中知道有侵染性的物践中知道有侵染性的物质经过反复反复传代和干燥，会减少其毒性。用减低代和干燥，会减少其毒性。用减低毒性的侵染物接种狗，毒性的侵染物接种狗，该狗即使再感染狂犬狗即使再感染狂犬病毒也不会得狂犬病。病毒也不会得狂犬病。 二二. 发现时期期 18861886年，法国人年，法国人年，法国人年，法国人Adolf MayerAdolf Mayer将感染将感染将感染将感染TMVTMV的烟的烟的烟的烟草叶汁注入健康的烟草叶脉中，草叶汁注入健康的烟草叶脉中，草叶汁注入健康的烟草叶脉中，草叶汁注入健康的烟草叶脉中，诱发诱发了花叶病。了花叶病。了花叶病。了花叶病。 1892189218921892年，俄国科学家年，俄国科学家年，俄国科学家年，俄国科学家Dimitri IwanowskiDimitri IwanowskiDimitri IwanowskiDimitri Iwanowski用无釉陶瓷用无釉陶瓷用无釉陶瓷用无釉陶瓷滤滤膜膜膜膜过滤过滤TMVTMVTMVTMV的病原体，的病原体，的病原体，的病原体，滤过滤过液可以将疾病液可以将疾病液可以将疾病液可以将疾病传传染到另外的染到另外的染到另外的染到另外的植物上。他植物上。他植物上。他植物上。他认为认为是是是是细细菌菌菌菌产产生的毒素引起的。生的毒素引起的。生的毒素引起的。生的毒素引起的。Dmitri Iwanowski (1864-1920)ChamberlandChamberland过滤器器 18981898年，年，年，年，Martinus BeijerinkMartinus Beijerink发现发现稀稀稀稀释释后的后的后的后的滤滤液可以在植物液可以在植物液可以在植物液可以在植物的活的活的活的活组织组织中复制并保持其力量中复制并保持其力量中复制并保持其力量中复制并保持其力量 而且它不能像而且它不能像而且它不能像而且它不能像细细菌一菌一菌一菌一样样在无在无在无在无细细胞状胞状胞状胞状态态下培养，他称之下培养，他称之下培养，他称之下培养，他称之为为“ “传传染性活汁液染性活汁液染性活汁液染性活汁液” ”Martinus Beijerinick (1851-1931)他称他称这种种“有感染性的、活的流有感染性的、活的流质”为“病毒病毒”他被誉他被誉为“病毒学之父病毒学之父”第一个病毒引起的第一个病毒引起的动物病例物病例Freidrich Loeffler (1852-1915)同年，同年，Freidrich Loeffler证明牛口蹄疫病是可明牛口蹄疫病是可滤性病毒引起的。性病毒引起的。 n n19151915年，年，年，年，Fredrick TwortFredrick Twort首次首次首次首次发现发现了噬菌体。了噬菌体。了噬菌体。了噬菌体。n n19171917年，年，年，年，Felix dFelix d HerelleHerelle将将将将“ “能溶解能溶解能溶解能溶解琼琼脂平板脂平板脂平板脂平板上的上的上的上的细细菌的物菌的物菌的物菌的物质质” ”命名命名命名命名为为“ “噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体” ”细菌的病毒噬菌体菌的病毒噬菌体三三. 病毒本病毒本质的研究的研究时期期早期的生化早期的生化实验工作中得出的主要工作中得出的主要结论是，蛋白是，蛋白变性、性、强酸酸强碱、高温都碱、高温都对病毒有害，而温和的蛋白沉淀病毒有害，而温和的蛋白沉淀剂、低温和中性低温和中性ph一般一般对病毒无害。病毒无害。 1935年，美国生化学家年，美国生化学家Wendell Meredith Stanley获得得TMV的晶的晶体，并于体，并于1946年因此年因此获得得诺贝尔奖。1937年，英国的年，英国的Bawden和和Pirie证明明TMV的的结晶含磷和晶含磷和RNA，提示，提示TMV是个核蛋白。是个核蛋白。1939年，年，Kausche和和Ruska用用电镜照片，直照片，直观证实TMV是杆状是杆状颗粒。粒。 四四. 病毒与宿主相互关系的探索病毒与宿主相互关系的探索时期期n n病毒核酸可以整合到宿主病毒核酸可以整合到宿主细细胞基因胞基因组组中中n nDNADNA是噬菌体的是噬菌体的遗传遗传物物质质 n n某些病毒感染引起某些病毒感染引起细细胞融合胞融合 n n某些病毒引起某些病毒引起细细胞生胞生长习长习性和形性和形态态特征特征的的转转化化 uu1915191519151915年，年，年，年，Fredrick TwortFredrick TwortFredrick TwortFredrick Twort首次首次首次首次发发表了关于噬菌体的文章。表了关于噬菌体的文章。表了关于噬菌体的文章。表了关于噬菌体的文章。uu1917191719171917年，年，年，年，Felix dFelix dFelix dFelix d HerelleHerelleHerelleHerelle将将将将“ “能溶解能溶解能溶解能溶解琼琼脂平板上的脂平板上的脂平板上的脂平板上的细细菌菌菌菌” ”命名命名命名命名为为“ “噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体” ”（三）噬菌体的发现 1935 1935 1935 1935年，美国生化学家年，美国生化学家年，美国生化学家年，美国生化学家Wendell Meredith Wendell Meredith Wendell Meredith Wendell Meredith StanleyStanleyStanleyStanley获获得得得得TMVTMVTMVTMV的晶体，并于的晶体，并于的晶体，并于的晶体，并于1946194619461946年因此年因此年因此年因此获获得得得得诺贝诺贝尔奖尔奖。n n免疫兔子制免疫兔子制免疫兔子制免疫兔子制备备出出出出TMVTMVTMVTMV抗血清抗血清抗血清抗血清-说说明病毒的蛋白明病毒的蛋白明病毒的蛋白明病毒的蛋白质质本性。本性。本性。本性。n n1937193719371937年，英国的年，英国的年，英国的年，英国的BawdenBawdenBawdenBawden和和和和PiriePiriePiriePirie证证明明明明TMVTMVTMVTMV的的的的结结晶含晶含晶含晶含5%RNA5%RNA5%RNA5%RNA和和和和0.5%0.5%0.5%0.5%的磷，其它都是蛋白的磷，其它都是蛋白的磷，其它都是蛋白的磷，其它都是蛋白质质，提示，提示，提示，提示TMVTMVTMVTMV是个核蛋白。是个核蛋白。是个核蛋白。是个核蛋白。 n n 1938193819381938年，年，年，年，测测定了各种病毒定了各种病毒定了各种病毒定了各种病毒颗颗粒大小。粒大小。粒大小。粒大小。n n 1939193919391939年，年，年，年，KauscheKauscheKauscheKausche和和和和RuskaRuskaRuskaRuska用用用用电镜电镜照片，直照片，直照片，直照片，直观证实观证实TMVTMVTMVTMV是杆是杆是杆是杆状状状状颗颗粒。粒。粒。粒。 至此，至此，TMVTMV是核蛋白而不是是核蛋白而不是纯蛋白蛋白质，病，病毒是毒是颗粒状而不是毒液的争粒状而不是毒液的争论到此到此结束。束。 v 1952 1952年，美国冷泉港卡内基年，美国冷泉港卡内基遗传学学实验室的室的Alfed Alfed HersheyHershey和和Martha ChaseMartha Chase用用3535S S和和3232P P分分别标记T2T2噬菌体的蛋白噬菌体的蛋白质和核酸和核酸试图追踪噬菌体吸附追踪噬菌体吸附进入大入大肠杆菌杆菌细胞的机制，胞的机制，结果果证明只有明只有DNADNA进入就足以提供复制出入就足以提供复制出100100多个子代病毒所需的多个子代病毒所需的遗传信息。信息。n n同年，同年，同年，同年，WyattWyattWyattWyatt和和和和CohenCohenCohenCohen在在在在T T T T偶偶偶偶噬菌体和噬菌体和噬菌体和噬菌体和动动物病毒中物病毒中物病毒中物病毒中发现发现有寄主有寄主有寄主有寄主DNADNADNADNA所没有的新碱基所没有的新碱基所没有的新碱基所没有的新碱基羟羟甲基胞甲基胞甲基胞甲基胞嘧啶嘧啶，最，最，最，最终证终证明是病毒明是病毒明是病毒明是病毒DNADNADNADNA编编码羟码羟甲基甲基甲基甲基酶酶被合成的原因，可被合成的原因，可被合成的原因，可被合成的原因，可见见病毒的病毒的病毒的病毒的遗传遗传信息在寄主信息在寄主信息在寄主信息在寄主细细胞内被表达成蛋白胞内被表达成蛋白胞内被表达成蛋白胞内被表达成蛋白质质。n n 1956195619561956年年年年 根据病毒根据病毒根据病毒根据病毒负负染的染的染的染的电镜电镜照片第一次提出病毒照片第一次提出病毒照片第一次提出病毒照片第一次提出病毒颗颗粒的粒的粒的粒的外壳蛋白是由外壳蛋白是由外壳蛋白是由外壳蛋白是由组组分相同的蛋白分相同的蛋白分相同的蛋白分相同的蛋白质亚质亚基做基做基做基做对对称的二十面体或称的二十面体或称的二十面体或称的二十面体或螺旋式的排列而成。螺旋式的排列而成。螺旋式的排列而成。螺旋式的排列而成。n n1955-19571955-19571955-19571955-1957年年年年, , , ,美国的美国的美国的美国的F. Raenkel ConratF. Raenkel ConratF. Raenkel ConratF. Raenkel Conrat和和和和SingerSingerSingerSinger与德国的与德国的与德国的与德国的GiererGiererGiererGierer和和和和SchrammSchrammSchrammSchramm分分分分别别独立地独立地独立地独立地证证明明明明纯纯化化化化TMV-RNATMV-RNATMV-RNATMV-RNA有侵染性并决定有侵染性并决定有侵染性并决定有侵染性并决定TMVTMVTMVTMV的的的的遗传遗传特性，特性，特性，特性，证证明明明明DNADNADNADNA和和和和RNARNARNARNA都是携都是携都是携都是携带遗传带遗传信息的信息的信息的信息的遗传遗传物物物物质质。近代病毒学（1960年至今）uu病毒学与分子生物学病毒学与分子生物学uu病毒学与基因工程病毒学与基因工程 n n利用噬菌体突利用噬菌体突利用噬菌体突利用噬菌体突变变体的重体的重体的重体的重组组，以及基因缺失和置，以及基因缺失和置，以及基因缺失和置，以及基因缺失和置换换突突突突变变的的的的杂杂交，交，交，交，鉴鉴定和定位定和定位定和定位定和定位噬菌体的基因，噬菌体的基因，噬菌体的基因，噬菌体的基因，获获得基因得基因得基因得基因组组的物理的物理的物理的物理图谱图谱。vv噬菌体溶原性和裂解性生活史的噬菌体溶原性和裂解性生活史的噬菌体溶原性和裂解性生活史的噬菌体溶原性和裂解性生活史的发现发现和相和相和相和相互互互互转换转换机制的研究，如阻抑蛋白机制的研究，如阻抑蛋白机制的研究，如阻抑蛋白机制的研究，如阻抑蛋白cIcIcIcI的的的的负调负调控和控和控和控和转录转录因子因子因子因子N N N N蛋白和蛋白和蛋白和蛋白和Q Q Q Q蛋白的正蛋白的正蛋白的正蛋白的正调调控、以控、以控、以控、以及多基因及多基因及多基因及多基因间间表达表达表达表达调调控的相互控的相互控的相互控的相互协调协调、相互制、相互制、相互制、相互制约约的复的复的复的复杂杂关系的研究关系的研究关系的研究关系的研究, , , ,奠定了分子生物学操奠定了分子生物学操奠定了分子生物学操奠定了分子生物学操纵纵子学子学子学子学说说的基的基的基的基础础。n n T T T T4 4 4 4噬菌体是另一个利用突噬菌体是另一个利用突噬菌体是另一个利用突噬菌体是另一个利用突变变体体体体获获得基因得基因得基因得基因组组物理物理物理物理图谱图谱的的的的实实例。例。例。例。对对其基因其基因其基因其基因结结构和功能的研究，尤其是构和功能的研究，尤其是构和功能的研究，尤其是构和功能的研究，尤其是对对rArArArA和和和和rBrBrBrB两两两两个个个个顺顺反子的反子的反子的反子的遗传遗传分析分析分析分析导导致移致移致移致移码码突突突突变变，首次支持，首次支持，首次支持，首次支持遗传遗传密密密密码码是是是是三三三三联联体密体密体密体密码码的学的学的学的学说说。vv 利用利用利用利用T4T4T4T4噬菌体溶菌噬菌体溶菌噬菌体溶菌噬菌体溶菌酶酶基因基因基因基因所所所所进进行的移行的移行的移行的移码码突突突突变结变结果直果直果直果直接接接接证实证实了了了了这这一学一学一学一学说说。n n利用噬菌体利用噬菌体利用噬菌体利用噬菌体为为材料研究基因材料研究基因材料研究基因材料研究基因组组DNADNADNADNA的复制机制及所需各种的复制机制及所需各种的复制机制及所需各种的复制机制及所需各种酶酶活性，促活性，促活性，促活性，促进进了了了了对对原核生物原核生物原核生物原核生物遗传遗传物物物物质质复制地了解。复制地了解。复制地了解。复制地了解。n n以病毒以病毒以病毒以病毒为为材料，如材料，如材料，如材料，如SV40SV40SV40SV40研究研究研究研究DNADNADNADNA与寄主与寄主与寄主与寄主组组蛋白的作用，蛋白的作用，蛋白的作用，蛋白的作用，给给E.coliE.coliE.coliE.coli基因基因基因基因组结组结构和哺乳构和哺乳构和哺乳构和哺乳动动物染色体物染色体物染色体物染色体结结构的了解以重要的构的了解以重要的构的了解以重要的构的了解以重要的启示。启示。启示。启示。n n独特独特独特独特类类型的病毒基因型的病毒基因型的病毒基因型的病毒基因组组，如，如，如，如ssDNA,ssDNA,ssDNA,ssDNA,（+ + + +）RNA RNA RNA RNA 、 （- - - -）RNARNARNARNA先先先先后在体外翻后在体外翻后在体外翻后在体外翻译译体系中被体系中被体系中被体系中被转录转录，充分，充分，充分，充分显显示了生物示了生物示了生物示了生物遗传遗传信息信息信息信息储储存方式的多存方式的多存方式的多存方式的多样样性。性。性。性。n n转录转录增增增增强强子元件、子元件、子元件、子元件、转录转录因子与启因子与启因子与启因子与启动动子子子子结结合合合合 -SV40-SV40-SV40-SV40的研究的研究的研究的研究n nRNARNARNARNA聚合聚合聚合聚合酶酶与启与启与启与启动动子子子子识别识别并并并并进进行行行行转录转录-腺病毒腺病毒腺病毒腺病毒VAVAVAVA基因的研究基因的研究基因的研究基因的研究n n基因在基因在基因在基因在DNADNADNADNA基因基因基因基因组组上的位置是不上的位置是不上的位置是不上的位置是不连续连续的，有内含子存在，的，有内含子存在，的，有内含子存在，的，有内含子存在，转录转录体需要剪裁，拼接成体需要剪裁，拼接成体需要剪裁，拼接成体需要剪裁，拼接成mRNAmRNAmRNAmRNA-T4-T4-T4-T4噬菌体和腺病毒的研究噬菌体和腺病毒的研究噬菌体和腺病毒的研究噬菌体和腺病毒的研究n nmRNA3mRNA3mRNA3mRNA3 - - - -端的聚腺苷酸化端的聚腺苷酸化端的聚腺苷酸化端的聚腺苷酸化-痘病毒痘病毒痘病毒痘病毒n n首次首次首次首次发现发现聚腺苷酸化信号聚腺苷酸化信号聚腺苷酸化信号聚腺苷酸化信号-SV40-SV40-SV40-SV40n nmRNA5mRNA5mRNA5mRNA5 - - - -端的帽子端的帽子端的帽子端的帽子结结构和碱基的甲基化作用构和碱基的甲基化作用构和碱基的甲基化作用构和碱基的甲基化作用-呼呼呼呼肠肠病病病病毒毒毒毒n n翻翻翻翻译译后的前体后的前体后的前体后的前体经经蛋白蛋白蛋白蛋白酶酶加工裂解成加工裂解成加工裂解成加工裂解成为为功能蛋白功能蛋白功能蛋白功能蛋白质质，经经高高高高尔尔基体的糖基化以及被蛋白激基体的糖基化以及被蛋白激基体的糖基化以及被蛋白激基体的糖基化以及被蛋白激酶酶磷酸化的研究磷酸化的研究磷酸化的研究磷酸化的研究-病毒病毒病毒病毒意意意意义义：1. 1. 1. 1. 揭示了病毒正揭示了病毒正揭示了病毒正揭示了病毒正链链RNARNARNARNA基因基因基因基因组组复制和基因表达的一种新复制和基因表达的一种新复制和基因表达的一种新复制和基因表达的一种新类类型。型。型。型。2. 2. 2. 2. 对对20202020世世世世纪纪60606060年代所形成的中心法年代所形成的中心法年代所形成的中心法年代所形成的中心法则则理理理理论论的重要修的重要修的重要修的重要修饰饰和和和和补补充。充。充。充。3. 3. 3. 3. 反反反反转录酶转录酶广泛广泛广泛广泛应应用于用于用于用于cDNAcDNAcDNAcDNA克隆的技克隆的技克隆的技克隆的技术术。 （一）（一） 反反转录酶的的发现2020世世纪7070年代年代 反反转录酶的的发现-RNA-RNA肿瘤病毒瘤病毒uu 20 20 20 20世世世世纪纪70707070年代另一个病毒学研年代另一个病毒学研年代另一个病毒学研年代另一个病毒学研究中最有深究中最有深究中最有深究中最有深远远影响的影响的影响的影响的发现发现。uu 在在在在对对噬菌体与其寄主相互关系噬菌体与其寄主相互关系噬菌体与其寄主相互关系噬菌体与其寄主相互关系的研究中的研究中的研究中的研究中发现发现的。的。的。的。( (二）限制性内切二）限制性内切酶的的发现1972197219721972年年年年 P. BergP. BergP. BergP. Berg在斯坦福大学第一次体外构建在斯坦福大学第一次体外构建在斯坦福大学第一次体外构建在斯坦福大学第一次体外构建重重重重组组DNADNADNADNA分子，即将分子，即将分子，即将分子，即将噬菌体基因和噬菌体基因和噬菌体基因和噬菌体基因和E.ColiE.ColiE.ColiE.Coli半乳半乳半乳半乳糖基因插入糖基因插入糖基因插入糖基因插入SV40SV40SV40SV40的的的的环环状状状状DNADNADNADNA中。中。中。中。1973197319731973年年年年 H.BoyerH.BoyerH.BoyerH.Boyer和和和和S. CohenS. CohenS. CohenS. Cohen用用用用E.coliE.coliE.coliE.coli质质粒粒粒粒pSCIOI(TetpSCIOI(TetpSCIOI(TetpSCIOI(Tetr r r r) ) ) )上上上上仅仅有一个有一个有一个有一个EcoREcoREcoREcoR切点的特点与另切点的特点与另切点的特点与另切点的特点与另一个一个一个一个质质粒粒粒粒R R R R6-36-36-36-3(Neo(Neo(Neo(Neor r r r) ) ) )组组合成嵌合合成嵌合合成嵌合合成嵌合质质粒，粒，粒，粒，转转化化化化E.coliE.coliE.coliE.coli后在含四后在含四后在含四后在含四环环素和新霉素培养基上素和新霉素培养基上素和新霉素培养基上素和新霉素培养基上选选出有出有出有出有TetTetTetTetr r r r和和和和NeoNeoNeoNeor r r r的新的新的新的新转转化子。化子。化子。化子。Paul Berg(1926-)( (三）基因工程的三）基因工程的诞生生CMV CMV 立刻早期基因立刻早期基因IEIE的启的启动子含有增子含有增强子、子、TATAboxTATAbox、和和转录起始位点起始位点u 载体的一些必要元件如复制原点、启体的一些必要元件如复制原点、启动子、子、转录增增强子、子、翻翻译增增强子等等大多来自病毒子等等大多来自病毒 u 多种病毒多种病毒载体的广泛体的广泛应用。用。SV40SV40的的poly Apoly A