第一篇第1章病毒

第一章非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物

——病毒了解病毒的形態(tài)、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和病毒的繁殖、培養(yǎng)。了解病毒對(duì)環(huán)境因素的抵抗力及在污水處理過(guò)程中的去除效果。在微生物家族中比較特殊的是病毒。它們的個(gè)體實(shí)在太小，只有在電子顯微鏡下放大幾萬(wàn)倍，才顯露原形。與其他微生物不同，病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只能在寄主細(xì)胞內(nèi)繁殖。進(jìn)入“病毒戶口簿”的大約有2800種。病毒與人類關(guān)系極為密切，病毒能引起人類、動(dòng)植物、昆蟲的多種疾病，像艾滋病、肝炎等。目前人類還沒(méi)找到一種對(duì)病毒有直接治療效果的藥說(shuō)。當(dāng)然，病毒并不全“壞”，它們?cè)诜肿由飳W(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用、在病蟲害防治中的作用正被人類所認(rèn)識(shí)。病毒學(xué)（virulogy）發(fā)展史十九世紀(jì)末，動(dòng)植物病毒性傳染病致病因子的認(rèn)識(shí)；1935年，Stanley分離提純了TMV(煙草花葉病毒)結(jié)晶(NobelPrize)；Bawden提示了TMV實(shí)質(zhì)是核蛋白；1940年，Kausche用電鏡看到了TMV的桿狀外形；1952年，Kershey

和Chase噬菌體傳物質(zhì)是DNA；1955年，F(xiàn)ranenkel——Conrat

完成病毒拆開(kāi)實(shí)驗(yàn)；Cncnc-micro1960年，Anderer弄清了TMV外殼蛋白亞基aa排序；1965年，Spiegelma首次在細(xì)胞外復(fù)制E.coly噬菌體；1970年，Baltimore和Temin發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶1；以后相繼發(fā)現(xiàn)了亞病毒、朊病毒、擬病毒，并相繼測(cè)出各類病毒核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)；隨后相繼完成了幾種病毒基因組的測(cè)序并將完成所有病毒測(cè)序。病毒的研究方法電子顯微鏡法(利用負(fù)染法)分級(jí)過(guò)濾法超速離心法沉降法電泳法X射線晶體衍射煙草花葉病毒TMVTobaccoMosaicVirus(TEMx376,200)(TEMx207,480)T4噬菌體T4Bacteriophage(TEMx390,000)PolioVirus(TEMx350,000)Listeriasp.BacteriophageoftheBacterium流感病毒InfluenzaAVirus(TEMx240,980)被病毒感染的T淋巴細(xì)胞HumanT-lymphocyteVirusAttackingaT-lymphocyte

T淋巴細(xì)胞中的愛(ài)滋病毒HIVInfectioninHumanLymphTissue

血液淋巴細(xì)胞中的單皰病毒HerpesSimplexVirus(TEMx169,920)大豆黃萎病毒CowpeaChloroticMottleVirus(TEMx326,040)第一節(jié)病毒的一般特征及其分類一、病毒的特點(diǎn)二、病毒的分類宿主：動(dòng)物、植物、細(xì)菌等核酸：DNA或RNA所致疾病、大小、結(jié)構(gòu)、被膜病毒的特征形態(tài)極其微小，必須在電鏡下才能觀察，一般都具過(guò)濾性；沒(méi)有細(xì)胞構(gòu)造，故也稱分子生物；其主要成分僅是核酸和蛋白質(zhì)兩種；每一種病毒只含一種核酸，不是DNA就是RNA；既無(wú)產(chǎn)能酶系，也無(wú)蛋白合成系統(tǒng)；利用宿主細(xì)胞設(shè)備進(jìn)行增殖,不存在個(gè)體生長(zhǎng)和二均分裂等細(xì)胞繁殖方式；在宿主活細(xì)胞內(nèi)營(yíng)專性寄生；在離體條件下,能以無(wú)生命的化學(xué)大分子狀態(tài)存在,并可行成結(jié)晶；對(duì)一般抗生素不敏感,但對(duì)于干擾素敏感。AviruscanhaveeitherDNAorRNAbutneverboth!!最大的病毒與最小的病毒天花病毒200×300nm脊髓灰質(zhì)炎病毒口蹄疫病毒10nm病毒的大小和組成第二節(jié)病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)一、病毒的形態(tài)和大小病毒的形體微小，只能以nm計(jì)量，一般為10~300nm。

病毒大小牛痘苗病毒傳染性濃泡皮炎病毒腮腺炎病毒T偶數(shù)病毒皰疹病毒大蚊病毒流感病毒煙草花葉病毒腺病毒多瘤病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒1μm病毒的形態(tài):

病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)

病毒粒子的對(duì)稱體質(zhì)螺旋對(duì)稱二十面體對(duì)稱復(fù)合對(duì)稱RNAorDNALipidenvelopeProteinCoat(Capsomers)

三類典型形態(tài)的病毒螺旋對(duì)稱的代表-煙草花葉病毒(TMV)二十面體對(duì)稱的代表-腺病毒復(fù)合對(duì)稱的代表-T偶數(shù)噬菌體螺旋對(duì)稱的代表-煙草花葉病毒

(tobaomosaicvirus,TMV)二十面體對(duì)稱的代表:

腺病毒(Adenovirus)衣殼?？倲?shù)N=10(n-1)2+2；n為每條邊的衣殼粒數(shù)復(fù)合對(duì)稱的代表：

T噬菌體

(TBacteriophage

)

T噬菌體結(jié)構(gòu)模式圖

蛋白質(zhì)、核酸、類脂質(zhì)、多糖蛋白質(zhì)——衣殼?！職ず怂帷獌?nèi)芯類脂質(zhì)+多糖——被膜（囊膜）核衣殼病毒顆粒病毒顆粒第三節(jié)病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)病毒的蛋白質(zhì)構(gòu)成病毒外殼，保護(hù)病毒核酸免受核酸酶及其他理化因子的破壞；決定病毒感染的特異性，與易感細(xì)胞表面存在的受體具特異親合力,促使病毒粒子的吸附；決定病毒的抗原性,并能刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體；病毒蛋白還構(gòu)成了病毒組成的酶。Cncnc-micro病毒的核酸DNA，RAN之分；單雙鏈（singlestrsnd,ss/doublestrand,ds）之分；環(huán)狀，線狀之分(閉合，開(kāi)放)；正負(fù)鏈之分；基因組是單分子、雙分子、三分子、多分子。Cncnc-micro病毒的基因第四節(jié)病毒的繁殖一、烈性噬菌體的繁殖吸附侵入復(fù)制與聚集裂解和釋放吸附(adsorption)吸附的機(jī)理：尾絲尖端與受體發(fā)生共價(jià)結(jié)合；影響因素：噬菌體數(shù)量、陽(yáng)離子、輔助因子、溫度等。侵入(penetration)

T噬菌體的尾部借助尾絲固著在細(xì)菌細(xì)胞壁上，尾部的酶水解細(xì)胞壁上的肽聚糖形成小孔，尾鞘消耗ATP獲得能量收縮將尾髓壓入宿主細(xì)胞內(nèi)，尾髓將頭部的DNA注入宿主細(xì)胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外。

噬菌體的核酸進(jìn)入宿主細(xì)胞后，借用宿主細(xì)胞的合成機(jī)構(gòu)如核糖體mRNA、tRNA、ATP及酶等復(fù)制核酸，進(jìn)而合成噬菌體蛋白，核酸和蛋白質(zhì)聚集合成新的噬菌體，即裝配。在這個(gè)過(guò)程中，宿主細(xì)胞內(nèi)的核酸不能按自身的遺傳特征復(fù)制和合成蛋白質(zhì)。復(fù)制(replication)和裝配(assembly)

噬菌體的水解酶水解宿主細(xì)胞壁，宿主死亡并破裂，釋放出里面的病毒，新一代病毒開(kāi)始新的生命旅程。裂解(lytic)和釋放(release)二、溫和性噬菌體的溶原性毒(烈)性噬菌體：侵入宿主細(xì)胞后，隨即引起宿主細(xì)胞裂解的噬菌體。是正常表現(xiàn)的噬菌體。溫和噬菌體：侵入宿主細(xì)胞后，其核酸附著并整合在宿主染色體上，和宿主核酸同步復(fù)制，宿主細(xì)胞不裂解繼續(xù)生長(zhǎng)。前噬菌體(prophage)：整合在細(xì)菌基因組中的噬菌體基因組；溶原性細(xì)菌(lysogenicbacterium)：帶有前噬菌體基因組的細(xì)菌。溫和噬菌體可有三種存在狀態(tài)：A.游離的具有感染性的噬菌體顆粒；B.宿主菌胞質(zhì)內(nèi)類似質(zhì)粒形式的噬菌體核酸；C.前噬菌體。前噬菌體偶爾可自發(fā)地或在某些理化和生物因素的誘導(dǎo)下脫離宿主菌基因組而進(jìn)入溶菌周期，產(chǎn)生成熟噬菌體，導(dǎo)致細(xì)菌裂解。溫和噬菌體這種產(chǎn)生成熟噬菌體顆粒和溶解宿主菌的潛在能力，稱為溶原性(lysogeny)。某些前噬菌體可導(dǎo)致細(xì)菌基因型和性狀發(fā)生改變，這稱為溶原性轉(zhuǎn)換(lysogenicconversion)。溫和噬菌體侵染宿主病毒的溶原性動(dòng)物病毒感染的結(jié)果一、病毒的培養(yǎng)特征液體:透明的裂解溶液；固體:空斑(噬菌斑)二、病毒的培養(yǎng)基要求苛刻；專一性強(qiáng)三、病毒的培養(yǎng)第五節(jié)病毒的培養(yǎng)噬菌斑試驗(yàn)(PlaqueAssay)

若將噬菌體按一定倍數(shù)稀釋，通過(guò)噬斑計(jì)數(shù)，可測(cè)定一定體積內(nèi)的噬斑形成單位(plaqueformingunits,pfu)數(shù)目，即噬菌體的數(shù)目。噬菌斑噬斑熒光假單胞菌亞病毒

類病毒

擬病毒

朊病毒

類病毒(Viroid)為裸露的單鏈RNA，營(yíng)專性細(xì)胞內(nèi)寄生的最小分子生物。RNA為閉合環(huán)狀，形似棒狀。核酸分子量約為100,000道爾頓，350個(gè)核苷酸。借宿主細(xì)胞內(nèi)依賴DNA的RNA聚合酶Ⅱ以非對(duì)稱模型復(fù)制。較耐熱，90℃下仍存活。主要感染植物，可通過(guò)種子傳播。亞病毒擬病毒(Virusoids)為包裹在植物病毒衣殼內(nèi)的單鏈環(huán)狀RNA分子.如：絨毛煙斑駁病毒（VTMoV）；輔助病毒—RNA-1;擬病毒—RNA-2；二者單獨(dú)接種,都不能感染和復(fù)制,合在一起才可以感染和復(fù)制；借助宿主細(xì)胞內(nèi)依賴于RNA的RNA聚合酶以滾環(huán)方式進(jìn)行復(fù)制。亞病毒朊病毒(Prion)一類能侵染動(dòng)物的并在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的小分子無(wú)免疫性的疏水蛋白質(zhì)，亦稱蛋白質(zhì)感染因子(prionproteinPrP)。可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)退化性紊亂疾病，如:克雅氏綜合癥(Creatzfeldt-Jokobdisease)；庫(kù)魯病(Kuradisease)；羊瘙癢癥(Scrapie)；致死性家族失眠癥；瘋牛病。亞病毒羊瘙癢病PrPC與PrPSC的三維結(jié)構(gòu)β折疊病毒、類病毒、朊病毒的區(qū)別蛋白質(zhì)(衣殼)核酸感染性病毒有有有或無(wú)類病毒無(wú)有有朊病毒有無(wú)有第六節(jié)病毒與人類的關(guān)系在發(fā)酵工業(yè)中，噬菌體感染菌體后會(huì)使發(fā)酵周期明顯延長(zhǎng)，發(fā)酵產(chǎn)物形成緩慢或不形成，造成經(jīng)濟(jì)損失；某些植物病毒能夠感染經(jīng)濟(jì)植物，造成植株死亡或減產(chǎn)，如煙草花葉病毒、黃豆黃萎病毒等；引起家畜的疾病，如瘋牛病、口蹄疫等，導(dǎo)致家畜死亡；病毒能夠引起人類疾病和癌癥，如流感病毒、乙肝病毒、HIV病毒等。病毒可以作為基因工程的載體，將特定的DNA片段導(dǎo)入目的生物中；昆蟲病毒可用作生物農(nóng)藥，具有專一性強(qiáng)、效果好、后效長(zhǎng)、對(duì)人畜安全、無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)；噬藻體可以用來(lái)防治海洋赤潮和湖泊水華；噬菌體可以用來(lái)治療某些由真菌引起的疾??；某些植物病毒可以用作除草劑；可以利用病毒來(lái)生產(chǎn)疫苗和干擾素?？谔阋咝奔y夜蛾病毒殺蟲劑及甜菜夜蛾病毒殺蟲劑一種核型多角體病毒（NPV）第七節(jié)病毒對(duì)物理、化學(xué)因素的抵抗力及在污水處理過(guò)程中的去除效果一、病毒對(duì)物理因素的抵抗力二、病毒對(duì)化學(xué)因素的抵抗力三、病毒對(duì)抗菌物質(zhì)的抵抗力四、病毒在環(huán)境中的存活和在污水處理過(guò)程中的去除效果一、病毒對(duì)物理因素的抵抗力

溫度

高溫能使病毒的核酸和蛋白質(zhì)衣殼變性，蛋白質(zhì)變性能阻礙病毒吸附到宿主細(xì)胞上，削弱病毒感染力。低溫不會(huì)滅活病毒，通常在-75℃保存病毒。光及其他輻射紫外輻射、可見(jiàn)光、X射線、γ射線等都有滅活病毒的作用。干燥干燥是控制環(huán)境中病毒的重要因素。二、病毒對(duì)化學(xué)因素的抵抗力體內(nèi)滅活體內(nèi)滅活的化學(xué)物質(zhì)有抗體和干擾素體外滅活體外滅活的化學(xué)物質(zhì)有：酚、低滲緩沖液、甲醛、亞硝酸、氨、醚類、十二烷基硫酸鈉、氯仿、去氧膽酸鈉、氯（或次氯酸、二氧化氯、漂白粉）、溴、碘、臭氧、乙醇、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑等。他們能夠破壞病毒的蛋白質(zhì)、核酸或脂類被膜。三、病毒對(duì)抗菌物質(zhì)的抵抗力

鏈霉菌、青霉菌、藻類等會(huì)分泌一些抗菌物質(zhì)，各種鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素對(duì)大多數(shù)病毒無(wú)滅活作用，只有鸚鵡—淋巴肉芽腫病毒例外。藻類產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)如丙烯酸和多酚對(duì)病毒有滅活作用。枯草桿菌、大