二、4類病毒及其繁殖方式 一原核生物的病毒——噬菌體

1、二、二、4 4類病毒及其繁殖方式類病毒及其繁殖方式（一）（一） 原核生物的病毒原核生物的病毒噬菌體噬菌體 噬菌體（噬菌體（phage, bacteriophage），），即原核生物的病毒，包括：即原核生物的病毒，包括：噬細(xì)菌體（噬細(xì)菌體（bacteriophage）噬放線菌體（噬放線菌體（actinophage）噬藍(lán)細(xì)菌體（噬藍(lán)細(xì)菌體（cyanophage）噬菌體的 6 種主要形態(tài)a型型dsdna蝌蚪狀蝌蚪狀收縮性尾收縮性尾b型型dsdna蝌蚪狀蝌蚪狀非收縮性長尾非收縮性長尾c型型dsdna蝌蚪狀蝌蚪狀非收縮性短尾非收縮性短尾d型型ssdna球狀球狀無尾無尾大頂衣殼粒大頂衣殼粒e型型ssrna

2、球狀球狀無尾無尾小頂衣殼粒小頂衣殼粒f型型ssdna絲狀絲狀無頭尾無頭尾噬菌體的形態(tài)噬菌體的形態(tài)噬菌體的基本形態(tài)和大小噬菌體的基本形態(tài)和大小1. 1. 噬菌體的繁殖噬菌體的繁殖 噬菌體和一切病毒粒不存在個體的生長噬菌體和一切病毒粒不存在個體的生長過程，只有其兩種基本成分過程，只有其兩種基本成分（核酸和蛋白質(zhì)核酸和蛋白質(zhì)）的合成和裝配，即：的合成和裝配，即：核酸復(fù)制蛋白質(zhì)合成核蛋白（病毒粒子）裝配 病毒感染敏感宿主細(xì)胞后，其核酸進入細(xì)胞，病毒感染敏感宿主細(xì)胞后，其核酸進入細(xì)胞，通過復(fù)制與表達(dá)產(chǎn)生子代病毒基因組和新的蛋白通過復(fù)制與表達(dá)產(chǎn)生子代病毒基因組和新的蛋白質(zhì)，然后由這些新合成的病毒組分裝配質(zhì)

3、，然后由這些新合成的病毒組分裝配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式釋放到細(xì)胞外，這種特成子代毒粒，并以一定方式釋放到細(xì)胞外，這種特殊的繁殖方式稱做殊的繁殖方式稱做復(fù)制復(fù)制（replication）。復(fù)制（復(fù)制（replication）病毒的特點之一：嚴(yán)格活細(xì)胞內(nèi)寄生病毒的特點之一：嚴(yán)格活細(xì)胞內(nèi)寄生宿主細(xì)胞宿主細(xì)胞毒粒毒粒原料原料能量能量生物合成場所生物合成場所有繁殖性的病毒基因組有繁殖性的病毒基因組病毒基因組復(fù)制、表達(dá)病毒基因組復(fù)制、表達(dá)病毒核酸和蛋白質(zhì)病毒核酸和蛋白質(zhì)裝配形成具有感染性的毒粒裝配形成具有感染性的毒粒釋放至細(xì)胞外釋放至細(xì)胞外 凡在短時間內(nèi)能連續(xù)完成吸附、侵入、增殖、凡

4、在短時間內(nèi)能連續(xù)完成吸附、侵入、增殖、裝配和裂解裝配和裂解5個階段而實現(xiàn)其繁殖的噬菌體，稱為個階段而實現(xiàn)其繁殖的噬菌體，稱為烈性噬菌體（烈性噬菌體（virulent phage）；）；溫和噬菌體溫和噬菌體（temperate phage）：烈性噬菌體烈性噬菌體（virulent phage）： 進入菌體后并不進行增殖或引起溶菌，將自己的進入菌體后并不進行增殖或引起溶菌，將自己的基因組整合到宿主基因組上，并隨之復(fù)制而進行同步基因組整合到宿主基因組上，并隨之復(fù)制而進行同步復(fù)制，則稱之為溫和噬菌體（復(fù)制，則稱之為溫和噬菌體（temperate phage）。）。 烈性噬菌體所經(jīng)歷烈性噬菌體所經(jīng)歷的繁

5、殖過程，稱為的繁殖過程，稱為裂解裂解性周期性周期（lytic cycle）或或增殖性周期增殖性周期（productive cycle）。）。裂解性周期（裂解性周期（lytic cycle）或增殖性周期（或增殖性周期（productive cycle）噬菌體的繁殖一般分為噬菌體的繁殖一般分為5 5個階段，即：個階段，即：（1） 吸附吸附 （2） 侵入侵入 （3） 增殖增殖（復(fù)制與生物合成）（復(fù)制與生物合成） （4） 成熟成熟（裝配）（裝配） （5） 裂解裂解（釋放）（釋放）e. coli t 偶數(shù)噬菌體的繁殖過程敏感細(xì)胞敏感細(xì)胞隨機碰撞而接觸（靜電引力或氫鍵）隨機碰撞而接觸（靜電引力或氫鍵）可逆

6、吸附，無特異性（非細(xì)胞顆粒也可吸附）可逆吸附，無特異性（非細(xì)胞顆粒也可吸附）病毒表面蛋白與細(xì)胞受體的結(jié)合病毒表面蛋白與細(xì)胞受體的結(jié)合特異性，不可逆吸附，啟動病毒感染的第一階段特異性，不可逆吸附，啟動病毒感染的第一階段（1） 吸附吸附（adsorption）病毒粒病毒粒吸附于大腸桿菌性毛上的噬菌體吸附于大腸桿菌性毛上的噬菌體吸附于大腸桿菌細(xì)胞上的噬菌體吸附于大腸桿菌細(xì)胞上的噬菌體吸附作用受許多內(nèi)外因素的影響吸附作用受許多內(nèi)外因素的影響 噬菌體的數(shù)量噬菌體的數(shù)量 輔助因子輔助因子 陽離子陽離子 溫度溫度 ph 每一宿主細(xì)胞表面的特異每一宿主細(xì)胞表面的特異受體有限，因此所能吸附噬菌受體有限，因此所能

7、吸附噬菌體的數(shù)目也有一個限量。體的數(shù)目也有一個限量。 每一敏感細(xì)胞所能吸附的每一敏感細(xì)胞所能吸附的相應(yīng)噬菌體的數(shù)量，就稱相應(yīng)噬菌體的數(shù)量，就稱感染感染復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)（m.o.i，multiplicity of infection）。）。 噬菌體的數(shù)量噬菌體的數(shù)量 例如，色氨酸可促進例如，色氨酸可促進t4的尾絲擺脫頸須的束縛，的尾絲擺脫頸須的束縛， 有促吸附作用；有促吸附作用； 生物素促進產(chǎn)谷氨酸細(xì)菌噬菌體的吸附作用。生物素促進產(chǎn)谷氨酸細(xì)菌噬菌體的吸附作用。ca2+、mg2+和和ba2+等陽離子對吸附有促進作用；等陽離子對吸附有促進作用；al3+、fe3+和和cr3+等陽離子則可引起失活。等陽離子則可

8、引起失活。 輔助因子輔助因子 陽離子陽離子在生長最適溫度范圍內(nèi)最有利于吸附。在生長最適溫度范圍內(nèi)最有利于吸附。利用某些理化因子對吸附的促進作用和抑制利用某些理化因子對吸附的促進作用和抑制作用，在發(fā)酵工業(yè)中對防止噬菌體的污染有作用，在發(fā)酵工業(yè)中對防止噬菌體的污染有一定的意義一定的意義。在在ph7，即，即中性時有利于吸附，中性時有利于吸附，在在ph5和和ph10時不易吸附。時不易吸附。 溫度溫度 ph（2）侵入侵入（penetration 或或 injection）侵入又稱病毒內(nèi)化，侵入又稱病毒內(nèi)化，它是一個病毒吸附后幾乎立即發(fā)生，它是一個病毒吸附后幾乎立即發(fā)生，依賴于能量的感染步驟依賴于能量的感

9、染步驟。有伸縮尾的有伸縮尾的t偶數(shù)噬菌體：偶數(shù)噬菌體：注射方式注射方式將噬菌體核酸注入細(xì)胞將噬菌體核酸注入細(xì)胞（1）吸附后尾絲收縮；）吸附后尾絲收縮；（2）基板受到構(gòu)象刺激，刺突固著；）基板受到構(gòu)象刺激，刺突固著；（3）尾鞘中的蛋白質(zhì)亞基移位，緊縮成原長的一半；）尾鞘中的蛋白質(zhì)亞基移位，緊縮成原長的一半；（4）尾管推出并插入細(xì)胞壁和膜中，釋放溶菌酶，水解胞壁產(chǎn)生小孔；）尾管推出并插入細(xì)胞壁和膜中，釋放溶菌酶，水解胞壁產(chǎn)生小孔；（5）核酸通過中空的尾管壓入胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在胞外；）核酸通過中空的尾管壓入胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在胞外；尾絲吸附尾絲吸附刺突固著刺突固著尾鞘收縮尾鞘收縮尾管穿入尾管穿入

10、dna注入注入dna注入注入從吸附到侵入時間極短，只需從吸附到侵入時間極短，只需15 st偶數(shù)噬菌體的脫殼與侵入是一起發(fā)生的，偶數(shù)噬菌體的脫殼與侵入是一起發(fā)生的，但最終僅有病毒核酸及結(jié)合蛋白進入細(xì)胞，但最終僅有病毒核酸及結(jié)合蛋白進入細(xì)胞，蛋白質(zhì)殼體留在細(xì)胞外。蛋白質(zhì)殼體留在細(xì)胞外。病毒毒粒消失，失去原有的感染性，病毒毒粒消失，失去原有的感染性，進入潛隱期。進入潛隱期。病毒基因組的表達(dá)與復(fù)制存在著強烈的時序性病毒基因組的表達(dá)與復(fù)制存在著強烈的時序性病毒基因組病毒基因組進入宿主細(xì)胞內(nèi)進入宿主細(xì)胞內(nèi)宿主細(xì)胞的代謝發(fā)生改變宿主細(xì)胞的代謝發(fā)生改變病毒利用宿主的生物合成機構(gòu)和場所，病毒利用宿主的生物合成機

11、構(gòu)和場所，進行病毒核酸表達(dá)和復(fù)制，進行病毒核酸表達(dá)和復(fù)制，合成大量的病毒蛋白質(zhì)和核酸。合成大量的病毒蛋白質(zhì)和核酸。（3） 增殖（replication） 新合成的毒粒結(jié)構(gòu)部件組裝成完整的病毒顆粒，新合成的毒粒結(jié)構(gòu)部件組裝成完整的病毒顆粒，稱病毒的稱病毒的裝配裝配，亦稱，亦稱成熟成熟（maturation）。（4） 成熟成熟（maturation）主要包括：主要包括： 頭部裝配 無尾絲的尾部裝配 頭尾連接 裝配尾絲至此，一個個成熟的大小相等的噬菌體粒子就裝配完成了。至此，一個個成熟的大小相等的噬菌體粒子就裝配完成了。dna分子的縮合分子的縮合通過衣殼包裹通過衣殼包裹dna而形成頭部而形成頭部尾部

12、除尾絲外的部件獨立裝配完成尾部除尾絲外的部件獨立裝配完成頭頭部部與與尾尾部部相相結(jié)結(jié)合合最最后后裝裝上上尾尾絲絲t4噬菌體的裝配是一個噬菌體的裝配是一個極為復(fù)雜的自我裝配的過程極為復(fù)雜的自我裝配的過程包括包括4個完全獨立的亞裝配途徑：個完全獨立的亞裝配途徑： 頭部的裝配；頭部的裝配； 無尾絲的尾部裝配；無尾絲的尾部裝配； 尾部與頭部自發(fā)結(jié)合；尾部與頭部自發(fā)結(jié)合； 單獨裝配的尾絲與前已裝單獨裝配的尾絲與前已裝 配好的顆粒相連。配好的顆粒相連。（5）裂解裂解（lysis） 當(dāng)宿主細(xì)胞內(nèi)的大量當(dāng)宿主細(xì)胞內(nèi)的大量子代噬菌體已成熟后，由子代噬菌體已成熟后，由于水解細(xì)胞膜的于水解細(xì)胞膜的脂肪酶脂肪酶和和水

13、解細(xì)胞壁的水解細(xì)胞壁的溶菌酶溶菌酶的作的作用，從細(xì)胞內(nèi)部促進了細(xì)用，從細(xì)胞內(nèi)部促進了細(xì)胞的裂解，從而實現(xiàn)了噬胞的裂解，從而實現(xiàn)了噬菌體的釋放。菌體的釋放。 隨著時間的推移，細(xì)菌的數(shù)量變得越來隨著時間的推移，細(xì)菌的數(shù)量變得越來越少，這是因為它們被病毒殺死了，這種現(xiàn)越少，這是因為它們被病毒殺死了，這種現(xiàn)象也稱為象也稱為“溶菌溶菌”現(xiàn)象。現(xiàn)象。 大量噬菌體吸附于大量噬菌體吸附于同一宿主細(xì)胞表面并同一宿主細(xì)胞表面并釋放眾多的溶菌酶，釋放眾多的溶菌酶，最終因外在的原因而最終因外在的原因而導(dǎo)致細(xì)胞裂解的現(xiàn)象導(dǎo)致細(xì)胞裂解的現(xiàn)象稱之為自外裂解。稱之為自外裂解。自外裂解是不能產(chǎn)生子代噬菌體的裂解方式。自外裂解是

14、不能產(chǎn)生子代噬菌體的裂解方式。自外裂解自外裂解（lysis from without）平均每一個宿主細(xì)胞裂解后平均每一個宿主細(xì)胞裂解后所產(chǎn)生的子代噬菌體數(shù)所產(chǎn)生的子代噬菌體數(shù)稱作稱作裂解量裂解量（burst size）。裂解期噬菌斑數(shù)（噬菌體的釋放數(shù)）裂解期噬菌斑數(shù)（噬菌體的釋放數(shù)）潛伏期噬菌斑數(shù)（感染噬菌體的細(xì)菌數(shù)）潛伏期噬菌斑數(shù)（感染噬菌體的細(xì)菌數(shù)） 裂解量裂解量 =吸附吸附侵入侵入早期：病毒特異性酶的合成早期：病毒特異性酶的合成病毒核酸復(fù)制病毒核酸復(fù)制病毒結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成病毒結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成裝配裝配釋放釋放病病毒毒大大分分子子合合成成t4 噬菌體的生命旅程噬菌體的生命旅程噢，一個倒霉的大腸桿

15、菌遇了噢，一個倒霉的大腸桿菌遇了t4 噬菌體！噬菌體！ 病毒馬上抓住獵物不放，病毒馬上抓住獵物不放，但是大腸桿菌體積是病毒的但是大腸桿菌體積是病毒的1 000倍。病毒怎么辦呢？倍。病毒怎么辦呢？請看：請看： 病毒的蛋白質(zhì)外殼發(fā)揮病毒的蛋白質(zhì)外殼發(fā)揮作用，將病毒的核酸物質(zhì)注作用，將病毒的核酸物質(zhì)注入大腸桿菌體內(nèi)，請注意：入大腸桿菌體內(nèi)，請注意：病毒的蛋白質(zhì)外殼最后會被病毒的蛋白質(zhì)外殼最后會被棄在寄主體外。棄在寄主體外。左圖：病毒核酸鏈接入到寄主核酸鏈中左圖：病毒核酸鏈接入到寄主核酸鏈中右圖：病毒核酸鏈指揮大量復(fù)制自己右圖：病毒核酸鏈指揮大量復(fù)制自己 病毒的核酸鏈病毒的核酸鏈（藍(lán)色部分）（藍(lán)色部分

16、）經(jīng)過一系列作用，接入寄主經(jīng)過一系列作用，接入寄主的核酸鏈的核酸鏈（橙色部分）（橙色部分）中，進而控制寄主的生命活動。利用中，進而控制寄主的生命活動。利用寄主本身的營養(yǎng)物質(zhì)復(fù)制出成千上萬的病毒核酸，同時新產(chǎn)寄主本身的營養(yǎng)物質(zhì)復(fù)制出成千上萬的病毒核酸，同時新產(chǎn)生的病毒核酸鏈生的病毒核酸鏈（黃色部分）（黃色部分）又指揮寄主的細(xì)胞，利用寄主又指揮寄主的細(xì)胞，利用寄主的營養(yǎng)物質(zhì)大量地生產(chǎn)病毒外殼蛋白質(zhì)，最后把外殼與病毒的營養(yǎng)物質(zhì)大量地生產(chǎn)病毒外殼蛋白質(zhì)，最后把外殼與病毒核酸一起裝配成完整的新病毒。核酸一起裝配成完整的新病毒。最后: 大腸桿菌破裂并死亡，釋放出里面的大腸桿菌破裂并死亡，釋放出里面的病毒，

17、新一代病毒開始新的生命旅程。病毒，新一代病毒開始新的生命旅程。烈性噬菌體的繁殖烈性噬菌體的繁殖效價效價（titre titer）：）：表示每毫升試樣中所含有表示每毫升試樣中所含有 的具侵染性的噬菌體粒子的具侵染性的噬菌體粒子 數(shù)，又稱數(shù)，又稱噬菌斑形成單位噬菌斑形成單位 數(shù)數(shù)（plaque-forming unit， pfu）或或感染中心數(shù)感染中心數(shù)（in- fective centre）。）。精確的測定方法：雙層平板法（精確的測定方法：雙層平板法（two layer plating method）2. 噬菌體效價的測定噬菌體效價的測定常用且精確的測定方法：常用且精確的測定方法：雙層平板法雙層

18、平板法（two layer plating method）測定效價的方法雙雙層層平平板板法法底層平板（底層平板（2瓊脂培養(yǎng)基瓊脂培養(yǎng)基10 ml）上層平板上層平板上層培養(yǎng)基（上層培養(yǎng)基（1瓊脂培養(yǎng)基瓊脂培養(yǎng)基5 ml）宿主菌懸液（對數(shù)期菌液宿主菌懸液（對數(shù)期菌液0.2 ml）噬菌體試樣（合適稀釋液噬菌體試樣（合適稀釋液0.1 ml）混混勻勻37371010余小時余小時計數(shù)噬菌斑計數(shù)噬菌斑 雙層平板法主要有以下幾個優(yōu)點：雙層平板法主要有以下幾個優(yōu)點： 底層培養(yǎng)基，彌補玻璃皿底面不平的的缺陷；底層培養(yǎng)基，彌補玻璃皿底面不平的的缺陷； 全部噬菌斑都處于同一平面上，每一噬菌斑全部噬菌斑都處于同一平面上

19、，每一噬菌斑 的大小接近，邊緣清晰，且不發(fā)生上下噬菌的大小接近，邊緣清晰，且不發(fā)生上下噬菌 斑重疊的現(xiàn)象；斑重疊的現(xiàn)象； 上層培養(yǎng)基中瓊脂較稀，形成的噬菌斑較大，上層培養(yǎng)基中瓊脂較稀，形成的噬菌斑較大， 更有利于計數(shù)。更有利于計數(shù)。3. 3. 一步生長曲線一步生長曲線 定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實驗定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線，稱作曲線，稱作一步生長曲線或一級生長曲線一步生長曲線或一級生長曲線（one step growth curve）。t4噬噬菌菌體體的的一一步步生生長長曲曲線線反映每種噬菌體的反映每種噬菌體的三個最重要的特性參數(shù)三個最重要的特性參數(shù) ： 潛伏期潛伏期（laten

20、t phase）裂解期裂解期（rise phase）裂解量裂解量（burst size）噬菌體的一步生長曲線（1）潛伏期潛伏期（latent phase）（2）裂解期裂解期（rise phase）（3）平穩(wěn)期平穩(wěn)期（plateau） 指噬菌體的核酸侵入宿主細(xì)胞后至指噬菌體的核酸侵入宿主細(xì)胞后至第一個噬菌體粒子裝配前的一段時間。第一個噬菌體粒子裝配前的一段時間。（1）潛伏期潛伏期（latent phase）整段潛伏期中整段潛伏期中沒有一個成熟的噬菌體粒子沒有一個成熟的噬菌體粒子從細(xì)胞中釋放出來從細(xì)胞中釋放出來（2）裂解期裂解期（rise phase） 緊接在潛伏期后的一段宿主細(xì)胞緊接在潛伏期后的

21、一段宿主細(xì)胞迅速裂解、溶液中噬菌體粒子急劇增迅速裂解、溶液中噬菌體粒子急劇增多的一段時間。多的一段時間。（3）平穩(wěn)期平穩(wěn)期（plateau） 指感染后的宿主已全部裂解，溶液指感染后的宿主已全部裂解，溶液中噬菌體效價達(dá)到最高點后的時期。中噬菌體效價達(dá)到最高點后的時期。 溫和噬菌體侵入相應(yīng)宿主細(xì)胞后，由于前者的溫和噬菌體侵入相應(yīng)宿主細(xì)胞后，由于前者的基因組整合到后者的基因組上，并隨后者的復(fù)制而基因組整合到后者的基因組上，并隨后者的復(fù)制而進行同步復(fù)制，因此，這種溫和噬菌體的侵入進行同步復(fù)制，因此，這種溫和噬菌體的侵入并不引起宿主細(xì)胞裂解并不引起宿主細(xì)胞裂解，此即稱此即稱溶源性溶源性或或溶源現(xiàn)象溶源現(xiàn)

22、象。4. 溶源性（溶源性（lysogeny） 凡吸附并侵入細(xì)胞后，凡吸附并侵入細(xì)胞后，噬菌體的噬菌體的dna只整合只整合在宿主的核染色體組上在宿主的核染色體組上，并可長期隨宿主，并可長期隨宿主dna的的復(fù)制而進行同步復(fù)制，因而在一般情況下不進行復(fù)制而進行同步復(fù)制，因而在一般情況下不進行增殖和引起宿主細(xì)胞裂解的噬菌體，稱增殖和引起宿主細(xì)胞裂解的噬菌體，稱溫和噬菌體溫和噬菌體（temperate phage）或或溶源噬菌體溶源噬菌體（lysogenic phage）。）。（1 1）溶源噬菌體）溶源噬菌體（lysogenic phage） 當(dāng)溫和噬菌體侵入其敏感宿主的當(dāng)溫和噬菌體侵入其敏感宿主的細(xì)胞

23、后，前者的核酸可整合到后者的細(xì)胞后，前者的核酸可整合到后者的核基因組（核基因組（genome，即核染色體）上，即核染色體）上，這種處于這種處于整合態(tài)的噬菌體核酸整合態(tài)的噬菌體核酸，稱，稱作作原噬菌體原噬菌體（prophage）。）。（2 2）原噬菌體（）原噬菌體（prophage）游離態(tài)游離態(tài)指成熟后被釋放并有侵染性的游離噬菌體粒子；指成熟后被釋放并有侵染性的游離噬菌體粒子；整合態(tài)整合態(tài)指已整合在宿主基因組上的原噬菌體（指已整合在宿主基因組上的原噬菌體（prophage）狀態(tài)；狀態(tài)；營養(yǎng)態(tài)營養(yǎng)態(tài)指原噬菌體經(jīng)外界理化因子誘導(dǎo)后，脫離宿主核指原噬菌體經(jīng)外界理化因子誘導(dǎo)后，脫離宿主核基因組而處于積極

24、復(fù)制、合成和裝配的狀態(tài)?；蚪M而處于積極復(fù)制、合成和裝配的狀態(tài)。（3 3）溫和噬菌體的三種存在形式）溫和噬菌體的三種存在形式溫和噬菌體的種類很多，溫和噬菌體的種類很多，常見的有常見的有 e.coli 的的、mu-1、p1 和和 p2 噬菌體等。噬菌體等。e.coli的的噬菌體噬菌體e.coli 的的p2噬菌體噬菌體進入宿主后線狀基因組進入宿主后線狀基因組依靠粘性末端環(huán)化依靠粘性末端環(huán)化e.coli 的的噬菌體噬菌體噬噬菌菌體體的的溶溶源源性性反反應(yīng)應(yīng)通過特定位點整合通過特定位點整合（切離）細(xì)菌染色體（切離）細(xì)菌染色體 凡能引起溶源性的噬菌體即稱溫和噬菌體，凡能引起溶源性的噬菌體即稱溫和噬菌體，

25、而其而其宿主宿主就稱就稱溶源菌溶源菌（lysogen 或或 lysogenic bacteria）。）。（4 4）溶源菌溶源菌溶源菌是一類能與溫和噬菌體長期共存，溶源菌是一類能與溫和噬菌體長期共存，一般不會出現(xiàn)有害影響的宿主細(xì)胞。一般不會出現(xiàn)有害影響的宿主細(xì)胞。（5 5）溶源菌的顯著特性溶源菌的顯著特性 溶源性是溶源菌的一個極穩(wěn)定的遺傳特性溶源性是溶源菌的一個極穩(wěn)定的遺傳特性 自發(fā)裂解（自發(fā)裂解（spontaneous lysis） 誘發(fā)裂解（誘發(fā)裂解（induction lysis ） 免疫性（免疫性（immunity） 復(fù)愈復(fù)愈 溶源轉(zhuǎn)變（溶源轉(zhuǎn)變（lysogenicn conversio

26、n）整合于細(xì)菌染色體或以質(zhì)粒形成存在的溫和噬菌體整合于細(xì)菌染色體或以質(zhì)粒形成存在的溫和噬菌體基因組稱做原噬菌體基因組稱做原噬菌體（prophage）在原噬菌體階段，噬菌體的復(fù)制被抑制，宿主細(xì)胞在原噬菌體階段，噬菌體的復(fù)制被抑制，宿主細(xì)胞正常地生長繁殖，而噬菌體基因組與宿主細(xì)菌染色正常地生長繁殖，而噬菌體基因組與宿主細(xì)菌染色體同步復(fù)制，并隨細(xì)胞分裂而傳遞給子代細(xì)胞。體同步復(fù)制，并隨細(xì)胞分裂而傳遞給子代細(xì)胞。細(xì)胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在的溫和噬菌體基因組細(xì)胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在的溫和噬菌體基因組的細(xì)菌稱做溶源性細(xì)菌（的細(xì)菌稱做溶源性細(xì)菌（lysogenic bacteria）溶源性細(xì)菌經(jīng)自發(fā)裂

27、解或誘發(fā)裂解，進入裂解循環(huán)溶源性細(xì)菌經(jīng)自發(fā)裂解或誘發(fā)裂解，進入裂解循環(huán)噬菌體的溶源性循環(huán)噬菌體的溶源性循環(huán)吸附吸附侵入侵入增殖增殖成熟成熟裂解裂解整合整合同步復(fù)制同步復(fù)制自發(fā)或誘導(dǎo)自發(fā)或誘導(dǎo)多次循環(huán)多次循環(huán)裂解性循環(huán)裂解性循環(huán)溶溶源源性性循循環(huán)環(huán)烈性噬菌體與溫和噬菌體的生活史比較：烈性噬菌體與溫和噬菌體的生活史比較：（6 6）溶源菌的識別溶源菌的識別敏感性指示菌：敏感性指示菌： 遇溶源菌裂解后所釋放的溫和噬菌體遇溶源菌裂解后所釋放的溫和噬菌體 會發(fā)生裂解循環(huán)者。會發(fā)生裂解循環(huán)者。第一步：少量溶源菌與大量的第一步：少量溶源菌與大量的 敏感性指示菌相混合敏感性指示菌相混合第二步第二步: :與上層瓊

28、脂培養(yǎng)基混勻與上層瓊脂培養(yǎng)基混勻 后倒在已經(jīng)凝固的底層后倒在已經(jīng)凝固的底層 營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上第三步：經(jīng)培養(yǎng)后溶源菌就一一第三步：經(jīng)培養(yǎng)后溶源菌就一一長成菌落。長成菌落。第四步：觀察平皿形成了一個個中央有溶源菌的第四步：觀察平皿形成了一個個中央有溶源菌的 小菌落，四周有透明圈圍著的這種獨特小菌落，四周有透明圈圍著的這種獨特 噬菌斑。噬菌斑。 植物病毒大多為植物病毒大多為 ssrna 病毒病毒，基本，基本形態(tài)為桿狀、絲狀和球狀（二十面體），形態(tài)為桿狀、絲狀和球狀（二十面體），一般無包膜。一般無包膜。 植物病毒對宿主的專一性通常較差。植物病毒對宿主的專一性通常較差。例如，例如，tmv

29、可侵染十余科、百余種草本可侵染十余科、百余種草本和木本植物。和木本植物。 （二）（二） 植物病毒植物病毒 因葉綠體被破壞或不能合成新的葉綠素，因葉綠體被破壞或不能合成新的葉綠素， 而引起花葉、黃化或紅化等癥狀；而引起花葉、黃化或紅化等癥狀；植物患病毒病后，主要出現(xiàn)三類癥狀：植物患病毒病后，主要出現(xiàn)三類癥狀： 植株發(fā)生矮化、叢枝或畸形等；植株發(fā)生矮化、叢枝或畸形等； 形成枯斑或壞死等癥狀。形成枯斑或壞死等癥狀。rtyv 引起的水稻黃葉病引起的水稻黃葉病cmv引起的蕨葉癥引起的蕨葉癥煙煙草草花花葉葉病病毒毒病病msdv引起的玉米條紋矮縮病引起的玉米條紋矮縮病玉玉米米條條紋紋矮矮縮縮病病黃萎病病毒黃

30、萎病病毒洋蔥黃萎病洋蔥黃萎病植物病毒病 植物病毒一般無特殊吸附結(jié)構(gòu)，植物病毒一般無特殊吸附結(jié)構(gòu)，只能以只能以被動方式侵入被動方式侵入，通過人為的通過人為的或自然的機械損傷所形成的或自然的機械損傷所形成的微傷口微傷口進入細(xì)胞；或者靠攜帶有病毒的媒進入細(xì)胞；或者靠攜帶有病毒的媒介，主要靠是有介，主要靠是有刺吸式口器的昆蟲刺吸式口器的昆蟲（蚜蟲、葉蟬和飛虱等半翅目昆蟲）（蚜蟲、葉蟬和飛虱等半翅目昆蟲）取食將病毒帶入細(xì)胞。取食將病毒帶入細(xì)胞。植物病毒的侵入 植物病毒一旦進入細(xì)胞后，增殖產(chǎn)生的子代病毒或植物病毒一旦進入細(xì)胞后，增殖產(chǎn)生的子代病毒或病毒核酸可通過病毒編碼的病毒核酸可通過病毒編碼的運動蛋白運

31、動蛋白（movement protein）與與胞間連絲的相互作用胞間連絲的相互作用從受染細(xì)胞進入鄰近細(xì)胞而實現(xiàn)從受染細(xì)胞進入鄰近細(xì)胞而實現(xiàn)病毒粒的擴散和傳播。病毒粒的擴散和傳播。植物病毒的擴散 與噬菌體不同的是，植物病毒必須在侵入宿主與噬菌體不同的是，植物病毒必須在侵入宿主細(xì)胞后才脫去蛋白質(zhì)衣殼，這一過程稱為細(xì)胞后才脫去蛋白質(zhì)衣殼，這一過程稱為脫殼脫殼（encoating 或或 uncoating）。植物病毒在其植物病毒在其核酸復(fù)制核酸復(fù)制和和衣殼蛋白合成衣殼蛋白合成的基礎(chǔ)上，的基礎(chǔ)上，即可進行病毒粒裝配。即可進行病毒粒裝配。 1986年，年，powell abel等報道，通過轉(zhuǎn)等報道，通過轉(zhuǎn)

32、 tbsv 基基因植物基因工程技術(shù)將因植物基因工程技術(shù)將煙煙草花葉病毒（草花葉病毒（tmv）外殼外殼蛋白基因蛋白基因（coat protein，cp）轉(zhuǎn)化煙草，獲得高表達(dá)外轉(zhuǎn)化煙草，獲得高表達(dá)外殼蛋白的轉(zhuǎn)基因煙草植株。殼蛋白的轉(zhuǎn)基因煙草植株。這些轉(zhuǎn)基因煙草表現(xiàn)出對這些轉(zhuǎn)基因煙草表現(xiàn)出對tmv侵染的抗性。侵染的抗性。轉(zhuǎn)基因煙草對黃瓜花葉病毒轉(zhuǎn)基因煙草對黃瓜花葉病毒（cmv）的抗性的抗性左：對照；右：轉(zhuǎn)基因煙草左：對照；右：轉(zhuǎn)基因煙草 這一工作首次證明，表達(dá)病毒外殼蛋白這一工作首次證明，表達(dá)病毒外殼蛋白的轉(zhuǎn)基因植物可獲得抗病作用，由此確立了的轉(zhuǎn)基因植物可獲得抗病作用，由此確立了抗病毒植物基因工程這

33、一新領(lǐng)域，為植物病抗病毒植物基因工程這一新領(lǐng)域，為植物病毒病的防治開辟了一條嶄新的途徑。毒病的防治開辟了一條嶄新的途徑。 在人類、哺乳動物、禽類、兩棲類、爬在人類、哺乳動物、禽類、兩棲類、爬行類和魚類等各種脊椎動物中，廣泛存在著行類和魚類等各種脊椎動物中，廣泛存在著相應(yīng)的病毒。相應(yīng)的病毒。 與人類健康有關(guān)的病毒超過與人類健康有關(guān)的病毒超過300300種，與其種，與其他脊椎動物有關(guān)的病毒超過他脊椎動物有關(guān)的病毒超過900900種。種。（三）（三） 人類和脊椎動物病毒人類和脊椎動物病毒流行性感冒（流感）流行性感冒（流感）乙型肝炎（乙肝）乙型肝炎（乙肝）天花天花嚴(yán)重急性呼吸綜合癥（嚴(yán)重急性呼吸綜合癥

34、（sars 又稱傳染又稱傳染 性非典型肺炎）性非典型肺炎）脊髓灰質(zhì)炎（小兒麻痹癥）脊髓灰質(zhì)炎（小兒麻痹癥）水皰性皮疹水皰性皮疹狂犬病狂犬病艾滋病等艾滋病等 1.1.常見的病毒病常見的病毒病 例如，例如，2. 腫瘤腫瘤 在人類的在人類的惡性腫瘤惡性腫瘤中，有中，有1520%是由于病毒的感染而誘發(fā)的。是由于病毒的感染而誘發(fā)的。 1933年理查德年理查德畢肖普畢肖普（richard bishope）發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)了第一個了第一個dna腫瘤病毒即腫瘤病毒即兔乳頭瘤病毒兔乳頭瘤病毒。 sv40 是實驗室常用作是實驗室常用作研究分子病毒學(xué)的重要工具，研究分子病毒學(xué)的重要工具，它是在用猴腎細(xì)胞培養(yǎng)制備它是在用猴腎

35、細(xì)胞培養(yǎng)制備脊髓灰質(zhì)炎疫苗時發(fā)現(xiàn)的。脊髓灰質(zhì)炎疫苗時發(fā)現(xiàn)的。 1960年又從猴腎細(xì)胞年又從猴腎細(xì)胞中找到一種中找到一種 猴空泡病毒猴空泡病毒40（sv40）。）。 研究表明，至少有研究表明，至少有3 3種病毒與人類腫瘤種病毒與人類腫瘤有密切關(guān)系。有密切關(guān)系。肝炎病毒（肝炎病毒（hbv、hcv）愛潑斯坦愛潑斯坦-巴爾病毒（巴爾病毒（ebv）人乳頭瘤病毒（人乳頭瘤病毒（hpv）肝細(xì)胞癌肝細(xì)胞癌伯基特淋巴瘤、鼻咽癌伯基特淋巴瘤、鼻咽癌宮頸癌宮頸癌 1980年曾發(fā)現(xiàn)年曾發(fā)現(xiàn)人類嗜人類嗜t細(xì)胞病毒細(xì)胞病毒（htlv）與與人類某些人類某些淋巴細(xì)胞性白血病淋巴細(xì)胞性白血病的關(guān)系，使人類腫瘤的關(guān)系，使人類腫瘤

36、病毒病因?qū)W獲得巨大突破。病毒病因?qū)W獲得巨大突破。白血病患者血液中的癌細(xì)胞（三個顏色深的）白血病患者血液中的癌細(xì)胞（三個顏色深的）禽、畜等動物的病毒病普遍且危害嚴(yán)重。禽、畜等動物的病毒病普遍且危害嚴(yán)重。例如，豬瘟、牛瘟、兔的乳頭狀瘤、例如，豬瘟、牛瘟、兔的乳頭狀瘤、 口蹄疫、雞瘟、雞新城疫、口蹄疫、雞瘟、雞新城疫、 馬傳染性病毒病和勞氏肉瘤等。馬傳染性病毒病和勞氏肉瘤等。 雞新城疫雞新城疫豬瘟豬瘟 世界上已證實的人畜共患病約有世界上已證實的人畜共患病約有200200種，種，其中較重要的有其中較重要的有8989種，種，病毒病病毒病2727種種。人畜共患病人畜共患病（zoonosis）人類和脊椎動物

37、之間自然傳播的疾病和感染。人類和脊椎動物之間自然傳播的疾病和感染。例如，流行性乙型腦炎、口蹄疫、西部馬腦炎、例如，流行性乙型腦炎、口蹄疫、西部馬腦炎、 委內(nèi)瑞拉馬腦炎、狂犬病、禽流感等。委內(nèi)瑞拉馬腦炎、狂犬病、禽流感等。禽流感禽流感（avian influenza）是由是由a a型流感病毒型流感病毒引起的一種引起的一種禽類感染或疾病綜合征，禽類感染或疾病綜合征，易在禽鳥間散播，可引致易在禽鳥間散播，可引致家禽大量死亡，對家禽業(yè)家禽大量死亡，對家禽業(yè)帶來不可估量的破壞。帶來不可估量的破壞。 1997年，香港發(fā)生全世界第一宗人類受年，香港發(fā)生全世界第一宗人類受h5型禽流感型禽流感感染病例，原本只影

38、響雞的病毒亦令人類患病。受影響感染病例，原本只影響雞的病毒亦令人類患病。受影響的人數(shù)為的人數(shù)為18人，其中人，其中6人死亡人死亡。 口蹄疫口蹄疫是由是由口蹄疫病毒口蹄疫病毒感染引起的偶蹄動物共患的急感染引起的偶蹄動物共患的急性、熱性、接觸性傳染病，最性、熱性、接觸性傳染病，最易感染的動物是黃牛、水牛、易感染的動物是黃牛、水牛、豬、羊、鹿等。豬、羊、鹿等。 患口蹄疫的動物會出現(xiàn)發(fā)熱、跛行和在皮膚與皮膚粘膜患口蹄疫的動物會出現(xiàn)發(fā)熱、跛行和在皮膚與皮膚粘膜上出現(xiàn)泡狀斑疹等癥狀。人受到口蹄疫病毒傳染，經(jīng)過上出現(xiàn)泡狀斑疹等癥狀。人受到口蹄疫病毒傳染，經(jīng)過218天的潛伏期后突然發(fā)病，表現(xiàn)為發(fā)燒，口腔干熱，

39、唇、齒齦、天的潛伏期后突然發(fā)病，表現(xiàn)為發(fā)燒，口腔干熱，唇、齒齦、舌邊、頰部、咽部潮紅，出現(xiàn)水皰（手指尖、手掌、腳趾），舌邊、頰部、咽部潮紅，出現(xiàn)水皰（手指尖、手掌、腳趾），同時伴有頭痛、惡心、嘔吐或腹瀉。同時伴有頭痛、惡心、嘔吐或腹瀉。 復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)院、上海農(nóng)科院畜牧復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)院、上海農(nóng)科院畜牧所、浙江農(nóng)科院病毒所和中國農(nóng)科院蘭州獸所、浙江農(nóng)科院病毒所和中國農(nóng)科院蘭州獸醫(yī)所，經(jīng)過醫(yī)所，經(jīng)過1818年潛心攻關(guān)，已成功研制出抗年潛心攻關(guān)，已成功研制出抗口蹄疫基因工程疫苗口蹄疫基因工程疫苗 “抗豬抗豬o o型口蹄疫基因工程疫苗型口蹄疫基因工程疫苗”dsdna 和和 ssdna 病毒病毒3.

40、3.脊椎動物病毒核酸的類型脊椎動物病毒核酸的類型有包膜病毒有包膜病毒無包膜病毒無包膜病毒dsrna 和和 ssrna 病毒病毒核酸類型核酸類型包膜有無包膜有無（1）吸附（刺突） （2）侵入（胞飲、胞膜溶入細(xì)胞膜或特異受體的轉(zhuǎn)移） （3）脫殼 （4）增殖 （核酸復(fù)制和衣殼蛋白的生物合成） （5）成熟（裝配） （6）釋放 （形成大量有侵染力的子代病毒）4.4.人類和脊椎動物病毒的增殖過程人類和脊椎動物病毒的增殖過程 已知的昆蟲病毒有已知的昆蟲病毒有1 671種，其中種，其中80以上以上都是農(nóng)、林業(yè)中常見的鱗翅目害蟲的病原體，都是農(nóng)、林業(yè)中常見的鱗翅目害蟲的病原體，因此是害蟲生物防治中的巨大資源庫。

41、因此是害蟲生物防治中的巨大資源庫。（四）（四） 昆蟲病毒昆蟲病毒 多數(shù)昆蟲病毒可在宿主細(xì)胞內(nèi)形成光鏡下呈多數(shù)昆蟲病毒可在宿主細(xì)胞內(nèi)形成光鏡下呈多角形的多角形的包涵體包涵體，稱為，稱為多角體多角體（polyhedron）。 多角體在細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成，成分為多角體在細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成，成分為堿溶性結(jié)晶蛋白堿溶性結(jié)晶蛋白，其內(nèi)包裹著數(shù)目不等的病毒粒。，其內(nèi)包裹著數(shù)目不等的病毒粒。功能：功能：保護病毒粒免受外界不良環(huán)境的破環(huán)。保護病毒粒免受外界不良環(huán)境的破環(huán)。包包涵涵體體多多角角體體昆蟲病毒的種類主要有昆蟲病毒的種類主要有3 3種種 核型多角體病毒核型多角體病毒 （nuclear polyhed

42、rosis virus，npv） 質(zhì)型多角體病毒質(zhì)型多角體病毒 （cytoplasmic polyhedrosis virus，cpv） 顆粒體病毒顆粒體病毒 （granulosis virus，gv） 核型多角體病毒核型多角體病毒 （nuclear polyhedrosis virus，npv） 這是一類在昆蟲細(xì)胞核內(nèi)增殖的、具有這是一類在昆蟲細(xì)胞核內(nèi)增殖的、具有蛋白質(zhì)包涵體的桿狀病毒，數(shù)量最多。蛋白質(zhì)包涵體的桿狀病毒，數(shù)量最多。核型多角體核型多角體桿狀病毒粒子桿狀病毒粒子 質(zhì)型多角體病毒質(zhì)型多角體病毒 （cytoplasmic polyhedrosis virus，cpv） 這是一類在昆蟲

43、細(xì)胞質(zhì)內(nèi)增殖的、這是一類在昆蟲細(xì)胞質(zhì)內(nèi)增殖的、可形成蛋白質(zhì)包涵體的球狀病毒?？尚纬傻鞍踪|(zhì)包涵體的球狀病毒。 顆粒體病毒顆粒體病毒 （granulosis virus，gv） 這是一類具有蛋白質(zhì)包涵體，而每個包這是一類具有蛋白質(zhì)包涵體，而每個包涵體內(nèi)通常僅含一個病毒粒的昆蟲桿狀病毒。涵體內(nèi)通常僅含一個病毒粒的昆蟲桿狀病毒。病毒核酸為病毒核酸為dsdna。本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)1. 1. 病毒是侵害各種生物的分子病原體病毒是侵害各種生物的分子病原體真病毒真病毒亞病毒亞病毒類病毒類病毒擬病毒擬病毒朊病毒朊病毒非非細(xì)細(xì)胞胞生生物物2. 2. 病毒的基本結(jié)構(gòu)病毒的基本結(jié)構(gòu)衣殼（蛋白質(zhì)外殼）核心（核酸）dna：dna病毒rna：rna病毒只含有其中一種核酸核衣殼3. 3. 病毒的形態(tài)病毒的形態(tài)對對稱稱體體制制螺旋對稱螺旋對稱二十面體對稱二十面體對稱復(fù)合對稱復(fù)合對稱4. 4. 病毒的繁殖過程病毒的繁殖過程 （t t偶數(shù)噬菌體為例）偶數(shù)噬菌體為例）一般分為一般分為5 5個階段，即個階段，即吸附吸附 侵入侵入 增殖增殖（復(fù)制與生物合成）（復(fù)制與生物合成） 成熟成熟（裝配）（裝配）