非細(xì)胞微生物病毒

非細(xì)胞微生物病毒第一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第四章非細(xì)胞微生物—病毒acellularorganization－Viruses

第一節(jié)概述第二節(jié)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)第三節(jié)病毒的復(fù)制第四節(jié)病毒的檢出與定量第五節(jié)病毒與實(shí)踐第二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一節(jié)概述一、病毒的發(fā)現(xiàn)和研究歷史1886年，A.Mayer發(fā)現(xiàn)具有傳染性的煙草花葉?。?892年，D.Ivanovsky煙草花葉病病原體能通過(guò)細(xì)菌濾器：一種能通過(guò)細(xì)菌濾器的”細(xì)菌毒素”或極小的細(xì)菌第三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二1898年，MWBeijerinck對(duì)煙草花葉病病原體的研究結(jié)果：

能通過(guò)細(xì)菌濾器；可被乙醇沉淀而不失去其感染性，能在瓊脂凝膠中擴(kuò)散；用培養(yǎng)細(xì)菌的方法不能被培養(yǎng)出來(lái)，推測(cè)只能在植物活細(xì)胞中生活；比細(xì)菌小的具有傳染性的活的流質(zhì)（contagiumvivumfluidum）第四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二1900年前后，包括口蹄疫（footandmouthdisease）(Loeffer和Frosch發(fā)現(xiàn)，1989年)在內(nèi)的多種動(dòng)植物疾病病原體的濾過(guò)性特性被證明。filterableviruses（濾過(guò)性病毒）viruses（病毒）FWTwort（1915年）、Fd’Herelle（1917年），分別發(fā)現(xiàn)細(xì)菌（Shigelladysenteriae）病毒bacteriophages噬菌體（phage）1935年，WMStanley首次提純并結(jié)晶了煙草花葉病毒

(tobaccomosaicvirus,TMV)；

Bawden等證明煙草花葉病毒的本質(zhì)為核蛋白；1940年，Kausche首先用電鏡觀察到煙草花葉病毒顆粒；第五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二極大地豐富了現(xiàn)代生物學(xué)（微生物學(xué)、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)）的理論與技術(shù)；病毒學(xué)（viruology）：研究病毒（virus）的本質(zhì)及其與宿主的相互作用的科學(xué)，是微生物學(xué)的重要分支學(xué)科。有效地控制和消滅人及有益生物的病毒病害；利用病毒對(duì)有害生物、特別是害蟲進(jìn)行生物防治；發(fā)展以基因工程為中心的生物高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)；第六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、病毒的特點(diǎn)和定義1、特點(diǎn)1）不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，具有一般化學(xué)大分子的特征。2）一種病毒的毒粒內(nèi)只含有一種核酸，DNA或者RNA。3）大部分病毒沒有酶或酶系極不完全，不含催化能量代謝的酶，不能進(jìn)行獨(dú)立的代謝作用。4）嚴(yán)格的活細(xì)胞內(nèi)寄生，沒有自身的核糖體，沒有個(gè)體生長(zhǎng)，也不進(jìn)行二均分裂，必須依賴宿主細(xì)胞進(jìn)行自身的核酸復(fù)制，形成子代。5）個(gè)體微小，在電子顯微鏡下才能看見。6）對(duì)大多數(shù)抗生素不敏感，對(duì)干擾素敏感。第七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二病毒是一類既具有化學(xué)大分子屬性，又具有生物體基本特征；既具有細(xì)胞外的感染性顆粒形式，又具有細(xì)胞內(nèi)的繁殖性基因形式的獨(dú)特生物類群。超顯微的、沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的、專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的實(shí)體第八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二細(xì)菌與病毒性質(zhì)的比較第九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、定義病毒為具有獨(dú)立于其宿主的進(jìn)化史的絕對(duì)細(xì)胞內(nèi)寄生物，它的DNA或RNA基因組被其所編碼的蛋白質(zhì)殼體化（encapsidation）。

（Fields等，1990年）非細(xì)胞生物（真）病毒：至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分亞病毒類病毒：只含具侵染性的RNA組分衛(wèi)星RNA：只含有不具侵染性的RNA組分朊病毒：只含蛋白質(zhì)（euvirus）（subvirus)第十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、病毒的宿主范圍病毒幾乎可以感染所有的細(xì)胞生物，并具有宿主特異性噬菌體（phage）、植物病毒（plantviruses）動(dòng)物病毒（animalviruses）第十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第二節(jié)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)病毒是一類既具有化學(xué)大分子屬性，又具有生物體基本特征；既具有細(xì)胞外的感染性顆粒形式，又具有細(xì)胞內(nèi)的繁殖性基因形式的獨(dú)特生物類群。毒粒(virion)[病毒顆粒(virusparticle)]：

病毒的細(xì)胞外顆粒形式，也是病毒的感染性形式。一團(tuán)能夠自主復(fù)制的遺傳物質(zhì)保護(hù)遺傳物質(zhì)免遭環(huán)境破壞，并作為將遺傳物質(zhì)從一個(gè)宿主細(xì)胞傳遞給另一個(gè)宿主細(xì)胞的載體。蛋白質(zhì)外殼

包膜第十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、毒粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)1、病毒的大小和形狀個(gè)體小，必需在電鏡下觀察；不同病毒的毒粒大小差別很大；毒粒的形狀大致可分球形顆粒(或稱擬球形顆粒)、桿狀顆粒和復(fù)雜形狀顆粒（如蝌蚪狀，卵形）等少數(shù)幾類。第十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二病毒的形狀第十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二病毒的形體微小，只能以nm計(jì)量，一般為10~300nm。

各種毒粒的大小、形態(tài)差異很大第十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、毒粒的化學(xué)組成毒粒（化學(xué)組成）核酸；蛋白質(zhì)；脂類；碳水化合物；基本化學(xué)組成第十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、毒粒的化學(xué)組成1、病毒的核酸

核酸是病毒的遺傳物質(zhì)；一種病毒的毒粒只含有一種核酸：DNA或是RNA；病毒核酸單鏈DNA（ssDNA）；雙鏈DNA（dsDNA）；單鏈RNA（ssRNA）；雙鏈RNA（dsRNA）；第十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二病毒的核酸類型動(dòng)物病毒含DNA雙鏈牛痘病毒單鏈小鼠細(xì)小病毒含RNA雙鏈呼腸弧病毒單鏈脊髓灰質(zhì)炎病毒植物病毒含RNA雙鏈水稻矮縮病毒單鏈煙草花葉病毒含DNA雙鏈花椰菜花葉病毒細(xì)菌病毒含DNA雙鏈大腸桿菌T系噬菌體單鏈大腸桿菌φX174，M13含RNA單鏈大腸桿菌f2噬菌體(5群)第十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二核酸功能：核酸功能儲(chǔ)存病毒的遺傳信息控制病毒的遺傳變異控制病毒的增殖控制病毒對(duì)宿主的感染性第十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、病毒的蛋白質(zhì)病毒蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白非結(jié)構(gòu)蛋白病毒基因組編碼的，在病毒復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生并具有一定功能，但并不結(jié)合于毒粒中的蛋白質(zhì)。構(gòu)成一個(gè)形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所必需的蛋白質(zhì)殼體蛋白；基質(zhì)蛋白；囊膜蛋白；酶蛋白；第二十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二病毒結(jié)構(gòu)蛋白的主要生理功能：1）構(gòu)成蛋白質(zhì)外殼，保護(hù)病毒核酸破壞；2）決定病毒感染的特異性；3）決定病毒的抗原性，能刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體；4）構(gòu)成毒粒酶，或參與病毒對(duì)宿主細(xì)胞的入侵（如T4噬菌體的溶菌酶等），或參與病毒復(fù)制過(guò)程中所需要病毒大分子的合成（如逆轉(zhuǎn)錄酶等）；第二十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.其他成分：較復(fù)雜病毒中還含有:

脂類：有些病毒包膜中含有來(lái)源于宿主細(xì)胞的脂類化合物，其中50-60%為磷脂，余為膽固醇。多糖：以糖脂、糖蛋白的形式存在。有的病毒還含胺類（丁二胺，亞精胺等）、金屬離子等，它們是病毒裝配時(shí)從環(huán)境中獲得的不恒定成分。第二十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、毒粒的結(jié)構(gòu)毒粒的結(jié)構(gòu)衣殼粒(Capsomere)衣殼(Capsid)核酸核殼（nucleocapsid）包膜(envelope)刺突(spike)由一種或幾種多肽鏈折疊而成的蛋白質(zhì)亞單位。病毒的蛋白質(zhì)殼體和病毒核酸（核心）構(gòu)成的復(fù)合物，又稱核衣殼。包膜或核衣殼上的突起。

第二十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

第二十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二殼體結(jié)構(gòu)類型螺旋對(duì)稱（helicalsymmetry）殼體二十面體對(duì)稱(icosahedralsymmetry)殼體復(fù)合對(duì)稱(complexsymmetry)結(jié)構(gòu)第二十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二亞基有規(guī)律地沿著中心軸（核酸）呈螺旋排列，進(jìn)而形成高度有序、對(duì)稱的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。此形狀多為RNA病毒，具螺旋對(duì)稱的動(dòng)物病毒多有包膜。1.螺旋對(duì)稱（helicalsymmetry）殼體：第二十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二有包膜的螺旋毒粒裸露的螺旋毒粒；第二十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.二十面體對(duì)稱(icosahedralsymmetry)殼體：1)球或近球形，沒有包膜，直徑70-80nm。

2)高倍電鏡下為多面體,它有12個(gè)角，20個(gè)面，30條棱。呈5（角）：3（面）：2（線）軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。3)衣殼由252個(gè)衣殼粒組成，每個(gè)衣殼粒通常是由5個(gè)或6個(gè)蛋白質(zhì)亞基聚集形成。有12個(gè)稱做五鄰體（penton）的衣殼粒（分子量各為70000Da），位于12個(gè)角上。每個(gè)五鄰體上突出一根末端帶有頂球的蛋白纖維，稱為觸須樣纖維（也叫刺突）。有240個(gè)六鄰體（hexon）（分子量各為120000Da）位于均勻分布在20個(gè)面上。第二十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二構(gòu)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)殼體的第二種方式是蛋白質(zhì)亞基圍繞具立方對(duì)稱的正多面體的角或邊排列，進(jìn)而形成一個(gè)封閉的蛋白質(zhì)的鞘。第二十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.復(fù)合對(duì)稱(complexsymmetry)大腸桿菌的T4噬菌體是由橢圓形的二十面體頭部和螺旋對(duì)稱的尾部組合而成，是病毒中復(fù)合對(duì)稱的代表。第三十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二有尾噬菌體（tailedphage），其殼體由頭部和尾部組成。包裝有病毒核酸的頭部通常呈二十面體對(duì)稱，尾部呈螺旋對(duì)稱。第三十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第三節(jié)病毒的復(fù)制病毒的特點(diǎn)：嚴(yán)格細(xì)胞內(nèi)寄生物，只能在活細(xì)胞內(nèi)繁殖。病毒感染敏感宿主細(xì)胞后，病毒核酸進(jìn)入細(xì)胞，通過(guò)其復(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（assembly）成子代毒粒，并以一定方式釋放到細(xì)胞外。病毒的這種特殊繁殖方式稱做復(fù)制（replication）。病毒的復(fù)制：第三十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、病毒的復(fù)制周期復(fù)制周期（replicativecircle）或稱復(fù)制循環(huán)：自病毒吸附于細(xì)胞開始，到子代病毒從感染細(xì)胞釋放到細(xì)胞外的病毒復(fù)制過(guò)程。①吸附(absorption)；②侵入(penetration)；③復(fù)制(replication)；④裝配(assembly)（成熟）；⑤釋放(release)；第三十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二烈性噬菌體的繁殖過(guò)程第三十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二①吸附：噬菌體和宿主細(xì)胞上的特異性吸附部位進(jìn)行特異性結(jié)合，噬菌體以尾絲牢固吸附在受體上后，靠刺突“釘”在細(xì)胞表面上。②侵入：核酸注入細(xì)胞的過(guò)程。噬菌體尾部所含酶類物質(zhì)可使細(xì)胞壁產(chǎn)生一些小孔，然后尾鞘收縮，尾髓刺入細(xì)胞壁，并將核酸注入細(xì)胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外。③復(fù)制：包括核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。噬菌體核酸進(jìn)入宿主細(xì)胞后，會(huì)控制宿主細(xì)胞的合成系統(tǒng)，然后以噬菌體核酸中的指令合成噬菌體所需的核酸和蛋白質(zhì)。第三十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二④裝配：主要步驟有：DNA分子的縮合——通過(guò)衣殼包裹DNA而形成頭部——尾絲及尾部的其它部件獨(dú)立裝配完成——頭部與尾部相結(jié)合——最后裝上尾絲，至此，一個(gè)個(gè)成熟的形狀、大小相同的噬菌體裝配完成。第三十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二⑤釋放：方式：裂解：多以裂解細(xì)胞的方式釋放。分泌：噬菌體穿出細(xì)胞，細(xì)胞并不裂解。通常情況下，一個(gè)噬菌體通過(guò)上述五個(gè)過(guò)程能合成100——300個(gè)噬菌體。烈性噬菌體的這種生長(zhǎng)繁殖方式也稱為一步生長(zhǎng)，第三十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、烈性噬菌體與一步生長(zhǎng)曲線烈性噬菌體(virulentphage):能在宿主細(xì)胞內(nèi)增殖，產(chǎn)生大量子噬菌體并引起細(xì)菌裂解的噬菌體烈性噬菌體的這種生長(zhǎng)方式稱一步生長(zhǎng)。第三十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二一步生長(zhǎng)曲線（onestepgrowthcurve）1939年，MaxDelbruck&EmoryEllis：E.coli/bacteriopage1、用噬菌體的稀釋液感染高濃度的宿主細(xì)胞；2、數(shù)分鐘后，加入抗噬菌體的抗血清；3、將上述混合物大量稀釋，終止抗血清的作用和防止新釋放的噬菌體感染其它細(xì)胞；4、保溫培養(yǎng)并定期檢測(cè)培養(yǎng)物中的噬菌體效價(jià)；5、以感染時(shí)間為橫坐標(biāo)，病毒的感染效價(jià)為縱坐標(biāo)，繪制出病毒特征性的繁殖曲線；概念：經(jīng)過(guò)一步生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)后,得到以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo),以噬菌斑數(shù)為縱坐標(biāo)繪制成的有潛伏期、裂解期和穩(wěn)定期的特征性曲線。第三十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:敏感菌10ml+Phage1ml混勻，5min,使之吸附離心或用抗phage血清處理,去除過(guò)量phage高倍稀釋,吸附phage的菌懸液(避免多次吸附)37℃培養(yǎng),定時(shí)取樣樣品中加入氯仿裂解細(xì)胞24-48h裂解液加入敏感菌液中適當(dāng)稀釋混合液涂布于瓊脂培養(yǎng)基上計(jì)數(shù)噬菌斑人為裂解處理（每5min）第四十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二一步生長(zhǎng)曲線（onestepgrowthcurve）噬菌體復(fù)制（繁殖）的三個(gè)階段：1、吸附期(adsorptionperiod)；游離的噬菌體吸附到宿主細(xì)胞2、潛伏期(latentperiod)；從噬菌體吸附到細(xì)胞到釋放出新噬菌體的最短時(shí)期3、裂解期(lysisperiod)；隨著菌體不斷破裂，新噬菌體數(shù)目增加，直到最高值

平穩(wěn)期（plateauphase）第四十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二潛伏期（latentperiod）：毒粒吸附于細(xì)胞到受染細(xì)胞釋放出子代毒粒所需要的最短時(shí)間。噬菌體幾分鐘，動(dòng)物病毒與植物病毒以小時(shí)或天計(jì)算。裂解量（burstsize)：每個(gè)受染細(xì)胞所產(chǎn)生的子代病毒顆粒的平均數(shù)目。等于潛伏期受染細(xì)胞的數(shù)目除以穩(wěn)定期受染細(xì)胞所釋放的全部子代病毒的數(shù)目，噬菌體的裂解量一般為幾十到幾百，動(dòng)植物病毒幾百到上萬(wàn)個(gè)。一步生長(zhǎng)曲線的特征性數(shù)據(jù)第四十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、溫和噬菌體和溶源性溫和噬菌體(temperatephage)或稱溶源性噬菌體（lysogenicphage）：侵染細(xì)菌后不產(chǎn)生子噬菌體和引起細(xì)菌裂解的噬菌體。溶源性(lysogeny)：溫和噬菌體侵染敏感細(xì)菌后不裂解它們，而與細(xì)菌共存的特性。前噬菌體(prophage)：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。（一）溫和噬菌體第四十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第四十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二溫和噬菌體的溶源性反應(yīng)：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(zhǎng)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。第四十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二（二）溶源性細(xì)菌及其檢出溶源性感染對(duì)細(xì)胞的影響：溶源菌的特性：1.溶源性細(xì)菌（lysogenicbacteria）

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。(2)裂解：自發(fā)裂解(spontaneouslysis)

誘發(fā)裂解(inductivelysis)；(1)具有遺傳的、產(chǎn)生前噬菌體的能力；(3)復(fù)愈；(4)免疫性(5)溶源轉(zhuǎn)變(6)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)第四十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.溶源性細(xì)菌的檢出：培養(yǎng)UV輻射（誘導(dǎo)裂解）復(fù)制培養(yǎng)（進(jìn)入裂解周期）離心取上清與敏感菌倒平板菌落周圍出現(xiàn)透明圈即為溶源性細(xì)菌第四十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第四十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二