病毒的分子生物学精选PPT.ppt
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1、病毒的分子生物学第1页,此课件共56页哦12.1 病毒分子生物学研究的内容病毒分子生物学研究的内容 病毒分子生物学是用现代分子生物学的病毒分子生物学是用现代分子生物学的新理论、新技术和新方法对病毒基因组新理论、新技术和新方法对病毒基因组的结构与功能,基因组的复制、表达和的结构与功能,基因组的复制、表达和调控,病毒与宿主的相互作用关系等进调控,病毒与宿主的相互作用关系等进行研究的一门学科。行研究的一门学科。第2页,此课件共56页哦人类对病毒的研究成果在现代分子生物人类对病毒的研究成果在现代分子生物学的发展史上,做出了重大的贡献。许学的发展史上,做出了重大的贡献。许多分子生物学上的重大突破都是以病
2、毒多分子生物学上的重大突破都是以病毒作为模式或研究材料而进行的。作为模式或研究材料而进行的。第3页,此课件共56页哦其研究成果除了揭示许多重要的分子生其研究成果除了揭示许多重要的分子生物学过程之外,对人类认识病毒感染、物学过程之外,对人类认识病毒感染、致病的分子本质,为病毒引起疾病的诊致病的分子本质,为病毒引起疾病的诊断、预防和治疗提供了理论基础,促进断、预防和治疗提供了理论基础,促进了基因工程疫苗和抗病毒药物的研制和了基因工程疫苗和抗病毒药物的研制和发展。发展。第4页,此课件共56页哦病毒分子生物学研究领域病毒分子生物学研究领域12.1.1 12.1.1 病毒基因组的结构病毒基因组的结构12
3、.1.2 12.1.2 病毒基因组的复制和表达调控病毒基因组的复制和表达调控12.1.3 12.1.3 病毒对宿主细胞的影响病毒对宿主细胞的影响12.1.4 12.1.4 病毒与肿瘤发生病毒与肿瘤发生12.1.5 12.1.5 病毒的基因工程疫苗与病毒载体病毒的基因工程疫苗与病毒载体第5页,此课件共56页哦12.1.1 病毒基因组的结构病毒基因组的结构不同类型的病毒,其基因组有很大差异。不同类型的病毒,其基因组有很大差异。在核酸类型上,有在核酸类型上,有DNA病毒病毒(如腺病毒如腺病毒),有,有RNA病毒病毒(如反转录病毒如反转录病毒),但对每,但对每一种病毒来说,它只能含有一种核酸。一种病毒
4、来说,它只能含有一种核酸。第6页,此课件共56页哦从核酸结构上看,有的是单链核酸,有的是从核酸结构上看,有的是单链核酸,有的是双链核酸,有的是线状,有的是环状。双链核酸,有的是线状,有的是环状。一些单链一些单链RNA病毒的基因组还具有不同的病毒的基因组还具有不同的极性,有的是正链极性,有的是正链RNA,有的是负链,有的是负链RNA。第7页,此课件共56页哦有的正链有的正链RNA病毒基因组病毒基因组5端有帽子结端有帽子结构,也有的正链构,也有的正链RNA病毒基因组病毒基因组3端有端有poly(A)尾结构。尾结构。第8页,此课件共56页哦相对于能独立生活的微生物来说,病毒的基相对于能独立生活的微生
5、物来说,病毒的基因组非常简单。病毒核酸的相对分子质量约因组非常简单。病毒核酸的相对分子质量约为为1.61071.6108,仅为一般细菌基因组的,仅为一般细菌基因组的1l/10。第9页,此课件共56页哦12.1.2 病毒基因组的复制和表达调控病毒基因组的复制和表达调控病病毒毒进进入入活活的的易易感感宿宿主主细细胞胞后后,借借助助于于宿宿主主细细胞胞本本身身提提供供的的原原料料、能能量量、酶酶等等,以自我复制的方式进行繁殖。以自我复制的方式进行繁殖。第10页,此课件共56页哦病毒基因的表达包括转录和翻译两个过程。病毒基因的表达包括转录和翻译两个过程。正链正链RNA病毒的基因组除了作为模板复制出病毒
6、的基因组除了作为模板复制出子代子代RNA之外,还有之外,还有mRNA的作用。作为翻的作用。作为翻译的模板,一般先翻译出单一的大分子肽链,译的模板,一般先翻译出单一的大分子肽链,然后再由蛋白酶降解为不同功能的结构蛋白然后再由蛋白酶降解为不同功能的结构蛋白等。等。第11页,此课件共56页哦负链负链RNA病毒的基因组无病毒的基因组无mRNA的功能,的功能,必须由复制出的互补必须由复制出的互补RNA(cRNA)来发挥来发挥mRNA的作用。的作用。第12页,此课件共56页哦12.1.3 病毒对宿主细胞的影响病毒对宿主细胞的影响病毒只能在活细胞中存活,因此,病毒与宿主病毒只能在活细胞中存活,因此,病毒与宿
7、主细胞之间有着十分密切的关系。病毒利用宿主细胞之间有着十分密切的关系。病毒利用宿主细胞的细胞器、能量和酶等进行自身的复制,细胞的细胞器、能量和酶等进行自身的复制,并通过宿主细胞的蛋白表达系统来表达自身所并通过宿主细胞的蛋白表达系统来表达自身所需的蛋白质,这些过程都将会对宿主细胞的形需的蛋白质,这些过程都将会对宿主细胞的形态和功能产生重大的影响。态和功能产生重大的影响。第13页,此课件共56页哦病毒对宿主细胞的影响主要体现在病毒病毒对宿主细胞的影响主要体现在病毒对宿主细胞对宿主细胞形态和结构形态和结构的影响以及病毒的影响以及病毒对宿主细胞对宿主细胞功能功能的影响两个方面。的影响两个方面。第14页
8、,此课件共56页哦12.1.4 病毒与肿瘤发生病毒与肿瘤发生 人类和动物肿瘤的形成除了与遗传和环境因人类和动物肿瘤的形成除了与遗传和环境因素相关外,某些素相关外,某些DNA和和RNA病毒也可以通过病毒也可以通过不同的机制诱发恶性肿瘤。不同的机制诱发恶性肿瘤。有些病毒直接作用于细胞的基因组,使细胞有些病毒直接作用于细胞的基因组,使细胞增殖,最终导致肿瘤形成;有些病毒则通过增殖,最终导致肿瘤形成;有些病毒则通过抑制机体的免疫系统,诱导细胞恶性转变,抑制机体的免疫系统,诱导细胞恶性转变,形成肿瘤。形成肿瘤。第15页,此课件共56页哦有有些些病病毒毒常常伴伴随随一一些些特特定定肿肿瘤瘤的的发发生生,但
9、但它它们们与与肿肿瘤瘤的的关关系系还还未未得得到到确确认认.例例如如在艾滋病病人中引发的在艾滋病病人中引发的Kaposis肉瘤。肉瘤。总总之之,大大约约15%的的恶恶性性肿肿瘤瘤与与病病毒毒有有关关,因因此此研研究究肿肿瘤瘤的的病病毒毒病病因因具具有有十十分分重重要要的意义。的意义。第16页,此课件共56页哦12.1.5 病毒基因工程疫苗与病毒载体病毒基因工程疫苗与病毒载体基基因因工工程程疫疫苗苗是是指指用用基基因因工工程程的的方方法法,表表达达病病原原微微生生物物的的一一段段基基因因序序列列,将将表表达达产产物物(多多数数是是无无毒毒性性、无无感感染染能能力力,但但具具有有较较强强的的免免疫
10、疫原原性性)用用作作疫疫苗苗,例例如如正正在在使使用用的的大大多多数数乙乙型型肝肝炎炎疫疫苗苗就就是是基基因因工程疫苗。工程疫苗。第17页,此课件共56页哦常见的基因工程疫苗包括亚基疫苗和肽常见的基因工程疫苗包括亚基疫苗和肽疫苗两类。以流感疫苗为例,其途径就疫苗两类。以流感疫苗为例,其途径就是把病毒的免疫原蛋白是把病毒的免疫原蛋白(HA抗原、抗原、NA抗抗原原)的的mRNA提取出来,再制备提取出来,再制备cDNA,克克隆到大肠杆菌中,高效表达该抗原。隆到大肠杆菌中,高效表达该抗原。第18页,此课件共56页哦由于基因工程疫苗具有安全性好、产量由于基因工程疫苗具有安全性好、产量高、成本低,以及良好
11、的免疫原性,它高、成本低,以及良好的免疫原性,它必将成为传统疫苗的有效替代疫苗。必将成为传统疫苗的有效替代疫苗。第19页,此课件共56页哦12.2 DNA病毒的分子生物学病毒的分子生物学DNA病毒基因组有单链和双链两种结构,病毒基因组有单链和双链两种结构,并以线状或环状形式存在,大部分为单并以线状或环状形式存在,大部分为单一分子,也有的由数个片段的一分子,也有的由数个片段的DNA分子分子构成分段的基因组。构成分段的基因组。第20页,此课件共56页哦动物动物DNA病毒多为双链病毒多为双链DNA基因组,腺病基因组,腺病毒、痘病毒、疱疹病毒都是双链线状毒、痘病毒、疱疹病毒都是双链线状DNA基因组,末
12、端有重复序列,经退火能形成环基因组,末端有重复序列,经退火能形成环形分子。形分子。腺病毒腺病毒(Aflenovirus)是一种典型的双链是一种典型的双链DNA病毒,下面以腺病毒的基因表达调控为例,病毒,下面以腺病毒的基因表达调控为例,简要介绍简要介绍DNA病毒的分子生物学。病毒的分子生物学。第21页,此课件共56页哦12.2.1 腺病毒的发现腺病毒的发现 1953年年,Rowe等等人人从从外外科科手手术术摘摘除除的的儿儿童童腺腺体体中中分分离离到到一一种种致致病病因因子子,可可以以使使培培养养的的细细胞胞发发生生慢慢性性进进行行性性病病变变,称称之之为为腺腺体体退退化化因因子子,后后来来证证明
13、明这这种种致致病病因因子子是是病病毒毒,1956年年,Enders等等建建议议命命名名为腺病毒。为腺病毒。第22页,此课件共56页哦腺病毒分布十分广泛,腺病毒分布十分广泛,从各种胎生哺乳动物、从各种胎生哺乳动物、鸟类和两栖类动物中都已分离到。鸟类和两栖类动物中都已分离到。腺病毒科分两个属:腺病毒科分两个属:1 1、哺乳动物腺病毒属、哺乳动物腺病毒属 (Mastadenovirus)2 2、禽腺病毒属、禽腺病毒属(Ariadenovirus)。第23页,此课件共56页哦腺病毒感染细胞后可关闭宿主细胞某些腺病毒感染细胞后可关闭宿主细胞某些基因的表达,大量合成病毒蛋白质,致基因的表达,大量合成病毒蛋
14、白质,致使细胞的功能失常。使细胞的功能失常。腺病毒致癌的分子机理是目前分子病毒腺病毒致癌的分子机理是目前分子病毒学的一个重要研究领域。学的一个重要研究领域。第24页,此课件共56页哦12.2.2 腺病毒的毒粒结构腺病毒的毒粒结构 完整的腺病毒颗粒其相对分子质量完整的腺病毒颗粒其相对分子质量1.7108-1.85108,沉降常数约,沉降常数约560S,在,在 CsCl中的中的密度为密度为1.321.35g/cm3。腺病毒对热和酸稳。腺病毒对热和酸稳定,能在肠道中存活。腺病毒颗粒无包膜,定,能在肠道中存活。腺病毒颗粒无包膜,外边是蛋白外壳,中间为紧密的核心颗粒,外边是蛋白外壳,中间为紧密的核心颗粒
15、,内含单一拷贝的双链内含单一拷贝的双链DNA。第25页,此课件共56页哦12.2.3 腺病毒的基因组结构腺病毒的基因组结构 腺病毒基因组为线形双链腺病毒基因组为线形双链 DNA,人类腺,人类腺病毒基因组包括早期基因病毒基因组包括早期基因 E1A、E1B、E2A、E2B、E3 和和 E4以及晚期基因以及晚期基因 L1、L2、L3、L4 和和 L5。第26页,此课件共56页哦12.2.4 腺病毒的复制腺病毒的复制第27页,此课件共56页哦12.2.5 腺病毒的基因转录腺病毒的基因转录 第28页,此课件共56页哦12.2.6 腺病毒与肿瘤腺病毒与肿瘤至至今今尚尚未未发发现现腺腺病病毒毒感感染染与与任
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