《原核细胞的病毒》课件

原核细胞的病毒本课件将深入探讨原核细胞的病毒世界，从病毒的定义和发现历程，到病毒的分类、结构和基因组类型，再到原核细胞感染过程、病毒复制和免疫反应，最后介绍病毒在生物学研究和疾病治疗中的应用，以及未来展望课程目标了解原核细胞病毒的基本概念掌握原核细胞感染过程和病毒复认识病毒在生物学研究和疾病治制机制疗中的应用学生将能够定义病毒，了解病毒的发现历程、分类和结构学生将能够描述细菌噬菌体和巨噬菌体学生将了解细菌噬菌体治疗、合成生物的复制过程，并了解原核细胞对病毒的学与病毒的应用，以及病毒在实验室中免疫反应的应用绪论原核细胞是地球上最古老、数量最多的生命形式，包括细菌和古菌1病毒是能够感染原核细胞和真核细胞的非细胞型生物体2原核细胞病毒对原核细胞的生存和演化起着重要的作用3原核细胞病毒在生物学研究、疾病治疗和生物技术领域具有重要意4义总论病毒的定义病毒的发现历程病毒是能够感染生物体的非细胞型生物体，它们没有细胞结构，病毒的发现源于对多种疾病的研究，例如烟草花叶病、狂犬病和而是由蛋白质外壳包裹的遗传物质（或）组成脊髓灰质炎DNA RNA病毒定义非细胞型寄生性病毒没有细胞结构，它们不是生病毒无法独立生存，它们必须寄物体，而是由蛋白质外壳包裹的生在宿主细胞内才能复制它们遗传物质（或）组利用宿主细胞的资源来进行自身DNA RNA成的复制和增殖感染性病毒能够感染生物体，并导致疾病的发生它们通过入侵宿主细胞，破坏宿主细胞的功能或引起免疫反应来造成疾病病毒的发现历程18921俄国植物学家伊万诺夫斯基发现烟草花叶病的病原体，该病原体能够通过细菌过滤器，表明其尺寸小于细菌18982荷兰微生物学家贝杰林克证实了伊万诺夫斯基的发现，并将这种病原体命名为病毒“”19153英国细菌学家弗莱明发现了溶菌现象，即细菌被病毒感染后裂解死亡19354美国生物学家斯坦利首次成功地结晶了烟草花叶病毒，证明病毒具有独特的结构和化学性质年代19405电子显微镜的发明使人们能够观察到病毒的形态和结构，为病毒研究提供了新的工具病毒的分类病毒病毒反转录病毒DNA RNA这类病毒的遗传物质是这类病毒的遗传物质是这类病毒的遗传物质是，包括双链，包括正链单股，但它们可以通过DNA DNA RNA RNA病毒和单链病毒病毒、负链单股逆转录酶将逆转录DNA RNA RNA病毒和双股成，并整合到宿主RNA RNA DNA病毒细胞的基因组中病毒的结构衣壳衣壳是由蛋白质亚基组成的外壳，保护病毒的遗传物质基因组基因组包含病毒的遗传物质，可以是或DNARNA包膜一些病毒还拥有一个包膜，包膜是由宿主细胞的膜衍生而成的，可以帮助病毒进入宿主细胞病毒基因组的类型正链单股病毒负链单股病毒RNA RNA这类病毒的基因组可以直接作为这类病毒的基因组需要先被转录成正链RNA RNA，在宿主细胞中翻译成病毒蛋白，才能作为进行翻译mRNA12RNA mRNA反转录病毒双股病毒RNA这类病毒的基因组需要先被逆转录成这类病毒的基因组由两条互补的链组RNA RNA，才能整合到宿主细胞的基因组中，63成，其中一条链可以作为进行翻DNA mRNA并进行复制译双股病毒单股病毒DNA DNA这类病毒的基因组可以直接作为模板，54这类病毒的基因组需要先被转录成DNA DNA在宿主细胞中转录成和复制成新的，才能在宿主细胞中翻译成病毒蛋mRNA mRNA白DNA正链单股病毒RNA吸附病毒附着在宿主细胞表面侵入病毒的基因组进入宿主细胞RNA复制宿主细胞的核糖体利用病毒作为进行翻译，合成病毒蛋白RNA mRNA组装新合成的病毒蛋白和组装成新的病毒颗粒RNA释放新组装的病毒颗粒从宿主细胞释放出来，感染新的宿主细胞负链单股病毒RNA吸附1病毒附着在宿主细胞表面侵入2病毒的基因组进入宿主细胞RNA转录3病毒携带的聚合酶将负链转录成正链RNA RNARNA复制4宿主细胞的核糖体利用正链作为进行翻译，合成病毒蛋白RNA mRNA组装5新合成的病毒蛋白和组装成新的病毒颗粒RNA释放6新组装的病毒颗粒从宿主细胞释放出来，感染新的宿主细胞双股病毒RNA吸附1病毒附着在宿主细胞表面侵入2病毒的基因组进入宿主细胞RNA复制3病毒的聚合酶利用双股作为模板，复制出新的链RNARNARNA翻译4宿主细胞的核糖体利用病毒作为进行翻译，合成病毒蛋白RNA mRNA组装5新合成的病毒蛋白和组装成新的病毒颗粒RNA释放6新组装的病毒颗粒从宿主细胞释放出来，感染新的宿主细胞单股病毒DNA123吸附侵入复制病毒附着在宿主细胞表面病毒的基因组进入宿主细胞宿主细胞的聚合酶利用病毒作为模板，复制出DNA DNA DNA新的链DNA456转录翻译组装宿主细胞的聚合酶利用病毒作为模板，转录出宿主细胞的核糖体利用病毒作为模板，合成病毒新合成的病毒蛋白和组装成新的病毒颗粒RNA DNAmRNA DNA病毒蛋白mRNA7释放新组装的病毒颗粒从宿主细胞释放出来，感染新的宿主细胞双股病毒DNA吸附侵入复制转录翻译组装释放双股病毒的复制过程包括吸附、侵入、复制、转录、翻译、组装和释放等阶段DNA反转录病毒逆转录酶整合反转录病毒携带一种特殊的酶逆转录酶，可以将逆转录逆转录得到的可以整合到宿主细胞的基因组中，并随宿主细——RNADNA成胞的复制而复制DNA原核细胞感染过程原核细胞的感染过程包括病毒的吸附、侵入、复制和释放病毒首先附着在宿主细胞表面，然后进入细胞内部，利用宿主细胞的资源进行复制，最后释放出新的病毒颗粒，感染新的宿主细胞溶藻细菌和大肠杆菌病毒溶藻细菌大肠杆菌病毒溶藻细菌是一类能够感染蓝藻的病毒，它们在自然水体中广泛存大肠杆菌病毒是一类能够感染大肠杆菌的病毒，它们在人类肠道在，对蓝藻的生长和死亡起着重要的调节作用中广泛存在，一些大肠杆菌病毒可以被用来治疗细菌感染原核细胞中的病毒复制噬菌体复制巨噬菌体复制细菌噬菌体是一类能够感染细菌的病毒，它们通过将自身的巨噬菌体是一类能够感染古菌的病毒，它们与细菌噬菌体有遗传物质整合到细菌的基因组中，或通过复制自身并破坏细相似的复制机制菌细胞来进行复制细菌噬菌体的复制过程吸附1噬菌体附着在细菌细胞表面侵入2噬菌体的基因组进入细菌细胞复制3噬菌体的基因组利用细菌细胞的资源进行复制，产生新的噬菌体基因组转录4噬菌体的基因组被转录成，合成病毒蛋白mRNA翻译5病毒被翻译成病毒蛋白，包括衣壳蛋白和酶mRNA组装6新合成的病毒蛋白和基因组组装成新的噬菌体颗粒释放7新组装的噬菌体颗粒从细菌细胞释放出来，感染新的细菌细胞巨噬菌体的复制过程吸附巨噬菌体附着在古菌细胞表面侵入巨噬菌体的基因组进入古菌细胞复制巨噬菌体的基因组利用古菌细胞的资源进行复制，产生新的巨噬菌体基因组转录巨噬菌体的基因组被转录成，合成病毒蛋白mRNA翻译病毒被翻译成病毒蛋白，包括衣壳蛋白和酶mRNA组装新合成的病毒蛋白和基因组组装成新的巨噬菌体颗粒释放新组装的巨噬菌体颗粒从古菌细胞释放出来，感染新的古菌细胞原核细胞对病毒的免疫反应噬菌体干扰细菌细胞可以产生一些蛋白质，这些蛋2白质可以干扰噬菌体的吸附或侵入限制性内切酶1细菌细胞可以利用限制性内切酶来识别和降解病毒的DNA系统CRISPR-Cas细菌细胞可以利用系统来CRISPR-Cas记忆之前感染过的噬菌体，并针对它们3进行免疫细菌的抗病毒机制12限制性内切酶修饰酶限制性内切酶是一种能够识别并切割特定修饰酶可以修饰细菌自身的，使其DNA序列的酶，细菌细胞可以利用限制免受限制性内切酶的攻击，而病毒的DNA性内切酶来识别和降解病毒的，从则无法被修饰，因此会被限制性内DNA DNA而阻止病毒的复制切酶降解3噬菌体干扰噬菌体干扰是指细菌细胞产生一些蛋白质，这些蛋白质可以干扰噬菌体的吸附或侵入，从而阻止病毒感染细菌细胞系统CRISPR-CasCRISPR Cas是一个细菌基因组中的短序列重复序列，它存储了之前是一系列与相关的酶，它们可以利用存储的CRISPR CasCRISPR CRISPR感染过的噬菌体的序列序列来识别并降解入侵的病毒DNADNADNA噬菌体的逃逸机制基因突变噬菌体的基因组可以通过突变来改变自身的序列，从而逃脱细菌的DNA免疫识别抗性基因一些噬菌体携带抗性基因，这些基因可以编码一些蛋白质，这些蛋白质可以抑制细菌的免疫系统，从而帮助噬菌体感染细菌细胞疫苗的开发预防感染疫苗开发疫苗可以通过刺激宿主细胞的免疫系统，产生针对病毒的抗体，科学家正在研究开发新的疫苗，以预防原核细胞病毒引起的疾从而预防病毒感染病，例如大肠杆菌感染和溶藻细菌感染细菌噬菌体治疗细菌噬菌体治疗是一种利用细菌噬菌体来治疗细菌感染的方法，它可以有效地杀死细菌，而不伤害宿主细胞合成生物学与病毒病毒的改造病毒的应用合成生物学可以用来改造病毒，使它们能够执行特定的任务，例改造后的病毒可以被用来开发新的治疗方法，例如治疗癌症、遗如传递基因、杀死特定的细胞或产生新的物质传疾病和感染病毒在实验室的应用基因工程蛋白质表达免疫学研究123病毒可以被用来作为载体，将外源病毒可以被用来表达特定的蛋白病毒可以被用来研究免疫系统，例基因导入宿主细胞，用于基因表质，用于研究蛋白质的功能、开发如研究抗体的产生和作用机制达、基因敲除和基因治疗等研究新的药物或治疗疾病电子显微镜下的病毒感染过程电子显微镜可以用来观察病毒的形态和结构，以及病毒感染宿主细胞的过程，为人们深入了解病毒感染机制提供了重要依据总结与展望应用价值原核细胞病毒在生物学研究、疾病治疗和生物技术领域具有重要意义1深入研究2对原核细胞病毒进行深入研究，可以帮助我们更好地理解病毒感染机制，开发新的治疗方法，并利用病毒进行生物技术应用未来展望3随着科技的进步，我们对原核细胞病毒的了解将更加深入，病毒在生物学研究和疾病治疗中的应用也将更加广泛复习题1什么是原核细胞？复习题2病毒的结构特点是什么？复习题3噬菌体的复制过程分为几个阶段？复习题4细菌有哪些抗病毒机制？复习题5细菌噬菌体治疗的原理是什么？实验环节说明本课程设计了个实验，旨在实验内容包括噬菌体的分离152让学生通过实践操作，加深对与鉴定、噬菌体的宿主范围测原核细胞病毒的理解定、噬菌体对宿主细胞的影响、噬菌体基因组的提取与分析以及系统的应CRISPR-Cas用实验操作需严格按照实验指导书进行，并注意实验室安全3实验噬菌体的分离与鉴定1实验目的实验步骤从环境样本中分离和鉴定噬菌体收集环境样本；培养细菌；将样本接种到细菌培养基

1.

2.

3.中；观察溶菌现象；挑取单一噬菌体斑进行纯化；进行

4.

5.

6.噬菌体的鉴定实验噬菌体的宿主范围测2定实验目的1测定噬菌体的宿主范围，即该噬菌体能够感染哪些细菌实验步骤2准备不同种类的细菌；将噬菌体接种到不同种类的细菌

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2.培养基中；观察溶菌现象；确定噬菌体的宿主范围

3.

4.实验噬菌体对宿主细胞的3影响实验目的观察噬菌体对宿主细胞的影响，例如细菌细胞的裂解、生长抑制等实验步骤将噬菌体接种到细菌培养基中；在不同时间点观察细菌细

1.

2.胞的生长情况；观察溶菌现象；分析噬菌体对宿主细胞的

3.

4.影响实验噬菌体基因组的提取与分析412实验目的实验步骤提取噬菌体基因组，并进行基因组分析纯化噬菌体；提取噬菌体基因组；进行基因组测序；分

1.

2.

3.

4.析基因组序列，确定噬菌体的基因组结构和功能实验系统的设计与应用5CRISPR-Cas实验目的实验步骤设计和构建系统，并应用于细菌的基因编辑选择合适的系统；设计针对目标基因的CRISPR-Cas

1.CRISPR-Cas

2.；将系统导入细菌细胞；验证sgRNA

3.CRISPR-Cas

4.系统的基因编辑效率CRISPR-Cas课程总结知识点实验操作本课程介绍了原核细胞病毒的定义、分类、结构、复制过程、免通过个实验，学生能够熟练掌握原核细胞病毒的实验操作，并5疫反应，以及病毒在生物学研究和疾病治疗中的应用加深对相关知识的理解参考文献原核生物学科学出版社病毒学原理高等教育出版社噬菌体科学

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3..出版社合成生物学科学出版社系统科学出版社.

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5.CRISPR-Cas..。