第一章非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物--病毒

1、問題問題1. 大家耳熟能詳?shù)牟《居心男?？大家耳熟能詳?shù)牟《居心男?艾滋病病毒，乙肝病毒，瘋牛病病毒，艾滋病病毒，乙肝病毒，瘋牛病病毒，SARSSARS病毒，禽流感病毒病毒，禽流感病毒 病毒對人類、動物和植物等生命體的生存造成了極大的威脅。病毒對人類、動物和植物等生命體的生存造成了極大的威脅。問題問題2. 病毒有沒有有益的一面？病毒有沒有有益的一面？ 病毒疫苗病毒疫苗(vaccine)的發(fā)展，為控制人類疾病（如天花、黃熱病、脊的發(fā)展，為控制人類疾病（如天花、黃熱病、脊髓灰質(zhì)炎、麻疹等）和畜禽疾病（如牛瘟、豬瘟等）提供了有效措髓灰質(zhì)炎、麻疹等）和畜禽疾?。ㄈ缗Ｎ痢⒇i瘟等）提供了有效措施；施； 病

2、毒殺蟲劑取代傳統(tǒng)的化學(xué)殺蟲劑，就可以避免對自然環(huán)境的嚴(yán)重病毒殺蟲劑取代傳統(tǒng)的化學(xué)殺蟲劑，就可以避免對自然環(huán)境的嚴(yán)重污染和破壞。污染和破壞。問題問題3. 什么是病毒？什么是病毒？ 對事物的認(rèn)知有一個共同的規(guī)律：從現(xiàn)象到本質(zhì)。在發(fā)現(xiàn)病毒之前，對事物的認(rèn)知有一個共同的規(guī)律：從現(xiàn)象到本質(zhì)。在發(fā)現(xiàn)病毒之前，病毒病就已經(jīng)被人類所認(rèn)識。病毒病就已經(jīng)被人類所認(rèn)識。 病毒學(xué)是一門比較年輕的學(xué)科，從病毒的發(fā)現(xiàn)到目前僅有百余年的病毒學(xué)是一門比較年輕的學(xué)科，從病毒的發(fā)現(xiàn)到目前僅有百余年的研究歷史。然而，人類對病毒病的明確記載卻已經(jīng)有四百多年了。研究歷史。然而，人類對病毒病的明確記載卻已經(jīng)有四百多年了。 1886 18

3、86年，在荷蘭工作的德國人麥爾（年，在荷蘭工作的德國人麥爾（MayerMayer）把患有花葉病的）把患有花葉病的煙草植株的葉片加水研碎，取其汁液注射到健康煙草的葉脈中，煙草植株的葉片加水研碎，取其汁液注射到健康煙草的葉脈中，能引起花葉病，證明這種病是可以傳染的。通過對葉子和土壤的能引起花葉病，證明這種病是可以傳染的。通過對葉子和土壤的分析，麥爾指出煙草花葉病是由細(xì)菌引起的。分析，麥爾指出煙草花葉病是由細(xì)菌引起的。18921892年，俄國的伊萬諾夫斯基（年，俄國的伊萬諾夫斯基（IvanovskiIvanovski）重復(fù)了麥）重復(fù)了麥爾的試驗(yàn)，證實(shí)了麥爾所看到的現(xiàn)象，而且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，爾的試驗(yàn)，證實(shí)

4、了麥爾所看到的現(xiàn)象，而且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，患病煙草植株的葉片汁液，通過細(xì)菌過濾器后，還能引患病煙草植株的葉片汁液，通過細(xì)菌過濾器后，還能引發(fā)健康的煙草植株發(fā)生花葉病。這種現(xiàn)象起碼可以說明，發(fā)健康的煙草植株發(fā)生花葉病。這種現(xiàn)象起碼可以說明，治病的病原不是細(xì)菌，但伊萬諾夫斯基將其解釋為是由治病的病原不是細(xì)菌，但伊萬諾夫斯基將其解釋為是由于細(xì)菌產(chǎn)生的毒素而引起。生活在巴斯德的細(xì)菌致病說于細(xì)菌產(chǎn)生的毒素而引起。生活在巴斯德的細(xì)菌致病說的極盛時代，伊萬諾夫斯基未能做進(jìn)一步的思考，從而的極盛時代，伊萬諾夫斯基未能做進(jìn)一步的思考，從而錯失了一次獲得重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會。錯失了一次獲得重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會。18981898年，

5、荷蘭細(xì)菌學(xué)家貝杰林克（年，荷蘭細(xì)菌學(xué)家貝杰林克（BeijerinckBeijerinck）同樣）同樣證實(shí)了麥爾的觀察結(jié)果，并同伊萬諾夫斯基一樣，發(fā)現(xiàn)證實(shí)了麥爾的觀察結(jié)果，并同伊萬諾夫斯基一樣，發(fā)現(xiàn)煙草花葉病病原能夠通過細(xì)菌過濾器。但貝杰林克想得煙草花葉病病原能夠通過細(xì)菌過濾器。但貝杰林克想得更深入。他把煙草花葉病株的汁液置于瓊脂凝膠塊的表更深入。他把煙草花葉病株的汁液置于瓊脂凝膠塊的表面，發(fā)現(xiàn)感染煙草花葉病的物質(zhì)在凝膠中以適度的速度面，發(fā)現(xiàn)感染煙草花葉病的物質(zhì)在凝膠中以適度的速度擴(kuò)散，而細(xì)菌仍滯留于瓊脂的表面。從這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，擴(kuò)散，而細(xì)菌仍滯留于瓊脂的表面。從這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，貝杰林克指出，引起煙

6、草花葉病的致病因子有三個特點(diǎn)：貝杰林克指出，引起煙草花葉病的致病因子有三個特點(diǎn)：1 1，能通過細(xì)菌過濾器；，能通過細(xì)菌過濾器；2 2，僅能在感染的細(xì)胞內(nèi)繁殖；，僅能在感染的細(xì)胞內(nèi)繁殖；3 3，在體外非生命物質(zhì)中不能生長。根據(jù)這幾個特點(diǎn)他，在體外非生命物質(zhì)中不能生長。根據(jù)這幾個特點(diǎn)他提出這種致病因子不是細(xì)菌，而是一種新的物質(zhì)，稱為提出這種致病因子不是細(xì)菌，而是一種新的物質(zhì)，稱為“有感染性的活的流質(zhì)有感染性的活的流質(zhì)”，并取名為病毒，拉丁名叫，并取名為病毒，拉丁名叫“Virus”Virus”。 1936 1936年人們首次通過電子顯微鏡直接觀察到了煙草年人們首次通過電子顯微鏡直接觀察到了煙草花葉病

7、毒（花葉病毒（TMVTMV），是一種直徑為），是一種直徑為1.5nm1.5nm，長為，長為300nm300nm的的長桿狀的顆粒長桿狀的顆粒 。 而且證實(shí)了病毒顆粒的內(nèi)部是核酸，外面包裹著蛋而且證實(shí)了病毒顆粒的內(nèi)部是核酸，外面包裹著蛋白質(zhì)，有些病毒顆粒外邊被囊膜包裹著。白質(zhì)，有些病毒顆粒外邊被囊膜包裹著。一、病毒的特點(diǎn)一、病毒的特點(diǎn)l無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專性寄生于活細(xì)胞內(nèi)；無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專性寄生于活細(xì)胞內(nèi)；l沒有酶或酶系統(tǒng)極不完全，不能進(jìn)行代謝活動；沒有酶或酶系統(tǒng)極不完全，不能進(jìn)行代謝活動；l個體極?。ㄐ∮趥€體極?。ㄐ∮?.20.2mm），能通過細(xì)菌過濾器；），能通過細(xì)菌過濾器；l只含一種核酸；只含一種核

8、酸；l通過裝配方式進(jìn)行繁殖；通過裝配方式進(jìn)行繁殖；l離體也可長期保持侵染活性；離體也可長期保持侵染活性；l有些能夠整合到寄主的基因組中。有些能夠整合到寄主的基因組中。二、病毒的分類二、病毒的分類l根據(jù)宿主劃分：根據(jù)宿主劃分：植物病毒植物病毒動物病毒動物病毒微生物病毒微生物病毒 一般稱為噬菌體（一般稱為噬菌體（phagephage）l根據(jù)核酸劃分：根據(jù)核酸劃分：DNADNA病毒、病毒、RNARNA病毒病毒l根據(jù)形態(tài)劃分：桿狀、多面體、復(fù)合型根據(jù)形態(tài)劃分：桿狀、多面體、復(fù)合型 類病毒：只含具侵染性的類病毒：只含具侵染性的RNA組分組分 朊病毒：只含蛋白質(zhì)朊病毒：只含蛋白質(zhì) 擬病毒和衛(wèi)星擬病毒和衛(wèi)星

9、RNA：只含有不具侵染性的只含有不具侵染性的RNA組分組分至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分三、非細(xì)胞生物三、非細(xì)胞生物第二節(jié)第二節(jié) 病毒的形態(tài)和構(gòu)造病毒的形態(tài)和構(gòu)造一、病毒的大小和形態(tài)一、病毒的大小和形態(tài)個體小，必需在電鏡下觀察；個體小，必需在電鏡下觀察；不同病毒的毒粒大小差別很大；不同病毒的毒粒大小差別很大；毒粒的形狀大致可分球形、毒粒的形狀大致可分球形、桿狀和復(fù)雜形狀等。桿狀和復(fù)雜形狀等。一、病毒的大小和形態(tài)一、病毒的大小和形態(tài)幾種病毒的形狀幾種病毒的形狀二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)1 1、基本成分、基本成分核核 酸酸位于中心，稱為位于中心，稱為蛋白

10、質(zhì)蛋白質(zhì)包圍在核心周圍，形成衣殼包圍在核心周圍，形成衣殼二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)2 2、病毒的結(jié)構(gòu)、病毒的結(jié)構(gòu)對稱構(gòu)型對稱構(gòu)型立體對稱立體對稱螺旋對稱螺旋對稱復(fù)合對稱復(fù)合對稱呈直桿狀，長呈直桿狀，長300300nmnm，寬寬1515nmnm，中中空內(nèi)徑空內(nèi)徑4 4nmnm，由由158158個氨基酸組成一個氨基酸組成一個皮鞋狀的衣殼粒，相對分子量為個皮鞋狀的衣殼粒，相對分子量為1750017500，總共，總共21302130個衣殼粒，排列個衣殼粒，排列成成130130圈螺旋，核酸核心是單鏈的圈螺旋，核酸核心是單鏈的RNARNA，相對分子質(zhì)量為相對分子質(zhì)量為260260萬，

11、含有萬，含有63906390個核苷酸，每個核苷酸，每3 3個核苷酸與一個核苷酸與一個衣殼粒相結(jié)合，盤繞于蛋白質(zhì)的個衣殼粒相結(jié)合，盤繞于蛋白質(zhì)的中空內(nèi)徑中。中空內(nèi)徑中。(1)(1)螺旋狀對稱型：螺旋狀對稱型：煙草花葉病毒（煙草花葉病毒（TMVTMV）二十面體具有二十面體具有1212個角、個角、2020個面、和個面、和3030條棱。腺病毒的衣殼是條棱。腺病毒的衣殼是典型的二十面體對稱，由典型的二十面體對稱，由252252個衣殼組成，沒有包膜。腺病個衣殼組成，沒有包膜。腺病毒的核心是由線狀雙鏈毒的核心是由線狀雙鏈DNADNA構(gòu)成的。其基因組的大小都約為構(gòu)成的。其基因組的大小都約為3650036500

12、個核苷酸對。個核苷酸對。(2)(2)立體對稱型：立體對稱型： AIDS T T4 4由頭部（核心是雙鏈線狀由頭部（核心是雙鏈線狀DNADNA）、）、頸部和尾部（尾鞘、頸部和尾部（尾鞘、尾管、基板、刺突和尾絲）三個部分構(gòu)成。尾管、基板、刺突和尾絲）三個部分構(gòu)成。(3)(3)復(fù)合對稱型：偶數(shù)噬菌體復(fù)合對稱型：偶數(shù)噬菌體二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)3 3、蛋白質(zhì)的功能、蛋白質(zhì)的功能核酸內(nèi)芯核酸內(nèi)芯核糖核酸核糖核酸 （RNARNA）脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 （DNADNA）植物病毒植物病毒噬菌體噬菌體核酸的功能核酸的功能：決定病毒遺傳、變異和感染力：決定病毒遺傳、變異和感染力蛋白質(zhì)

13、外殼蛋白質(zhì)外殼：保護(hù)核心和將病毒的核酸：保護(hù)核心和將病毒的核酸物質(zhì)注入其他生物的細(xì)胞內(nèi)。物質(zhì)注入其他生物的細(xì)胞內(nèi)。 病毒粒子并無個體的生長過程，而只有其兩病毒粒子并無個體的生長過程，而只有其兩種基本成分的合成和裝配，即：種基本成分的合成和裝配，即： 核酸復(fù)制核酸復(fù)制+ +蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成病毒粒子病毒粒子噬菌體的繁殖一般可分四個階段，即噬菌體的繁殖一般可分四個階段，即吸附吸附侵入侵入復(fù)制與聚集（裝配）復(fù)制與聚集（裝配）1) 裂解（釋放）裂解（釋放）一、病毒的繁殖過程一、病毒的繁殖過程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

14、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尾絲尖端與宿主細(xì)胞表面的特尾絲尖端與宿主細(xì)胞表面的特異性受體接觸，可觸發(fā)尾絲散異性受體接觸，可觸發(fā)尾絲散開，附著在受體上，隨之把刺開，附著在受體上，隨之把刺突、基板固定。突、基板固定。1 1）吸附）吸附(attachment)病毒吸附蛋白與細(xì)胞受體間的結(jié)合力來源于空間結(jié)構(gòu)的病毒吸附蛋白與細(xì)胞受體間的結(jié)合力來源于空間結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性，相互間的電荷、氫鍵、疏水性相互作用及范德互補(bǔ)性，相互間的電荷、氫鍵、疏水性相互作用及范德華力。華力。以噬菌體侵染大腸桿菌為例以噬菌體侵染大腸桿菌為例2）侵入）侵入(penetration)尾部的酶水解細(xì)胞壁的肽聚

15、糖，使細(xì)胞壁產(chǎn)生小孔；尾部的酶水解細(xì)胞壁的肽聚糖，使細(xì)胞壁產(chǎn)生小孔；尾鞘收縮，核酸通過中空的尾管壓入胞內(nèi)，蛋白質(zhì)尾鞘收縮，核酸通過中空的尾管壓入胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在胞外。外殼留在胞外。3 3）增殖與裝配）增殖與裝配(synthesis and assembly) 病毒利用宿主的生物合成機(jī)構(gòu)和場所，使病毒核酸表達(dá)病毒利用宿主的生物合成機(jī)構(gòu)和場所，使病毒核酸表達(dá)和復(fù)制，產(chǎn)生大量的病毒蛋白質(zhì)和核酸。和復(fù)制，產(chǎn)生大量的病毒蛋白質(zhì)和核酸。T4T4噬菌體的裝配是一個極為復(fù)雜噬菌體的裝配是一個極為復(fù)雜的自我裝配的過程的自我裝配的過程3 3）增殖與裝配）增殖與裝配4 4）裂解（釋放）裂解（釋放）(releas

16、e)二、噬菌體的溶原性二、噬菌體的溶原性溫和噬菌體溫和噬菌體-溶原性噬菌體溶原性噬菌體（lysogenic phagelysogenic phage）：）：這一現(xiàn)象稱做這一現(xiàn)象稱做噬菌體的溶原性（噬菌體的溶原性（lysogenylysogeny）前噬菌體前噬菌體二、噬菌體的溶原性二、噬菌體的溶原性一、病毒的測定一、病毒的測定電子顯微鏡觀察計數(shù)電子顯微鏡觀察計數(shù)紅細(xì)胞凝集試驗(yàn)紅細(xì)胞凝集試驗(yàn)空斑實(shí)驗(yàn)空斑實(shí)驗(yàn)二、病毒的培養(yǎng)特征二、病毒的培養(yǎng)特征l（一）液體培養(yǎng)基：渾濁（一）液體培養(yǎng)基：渾濁澄清澄清l（二）固體培養(yǎng)基：菌落（二）固體培養(yǎng)基：菌落空斑空斑三、病毒的培養(yǎng)基三、病毒的培養(yǎng)基專一性專一性四、病毒的培養(yǎng)四、病毒的培養(yǎng)（一）動物病毒：（一）動物病毒：是最原始的病毒培養(yǎng)方法，根據(jù)病毒種類不同，是最原始的病毒培養(yǎng)方法，根據(jù)病毒種類不同，選擇敏感動物及適宜接種部位，如嗜神經(jīng)性病毒選擇敏感動物及適宜接種部位，如嗜神經(jīng)性病毒（狂犬病毒）可接種于小鼠腦內(nèi)，痘病毒可接種（狂犬病毒）可接種于小鼠腦內(nèi)，痘病毒可接種于家兔角膜或皮內(nèi)。于家兔角膜或皮內(nèi)。 雞胚對多種病毒敏感。一般采用孵化雞胚對多種病毒敏感。一般采用孵化9 91414天的天的雞胚，根據(jù)病毒