04第三章微生物的形态和构造食品微生物学江南大学.ppt

第三章 微生物的形态和构造 本章主要内容病毒病毒概况病毒概况病毒的形态、构造和化学组分病毒的形态、构造和化学组分噬菌体噬菌体病毒与实践病毒与实践亚病毒类病毒类病毒拟病毒拟病毒朊病毒朊病毒病毒概述与分类病毒（Virus）非细胞生物（真）病毒（真）病毒（EuvirusEuvirus）:至少含有核酸和蛋白两至少含有核酸和蛋白两至少含有核酸和蛋白两至少含有核酸和蛋白两种组分种组分种组分种组分亚病毒（Subvirus）类病毒：只含具单独侵染性的RNA组分拟病毒：只含不具单独侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质一种组分病毒学(virulogy)发展史n n十九世纪末，动植物病毒性传染病致病因子的认识十九世纪末，动植物病毒性传染病致病因子的认识 18921892年，年，俄俄 伊万诺夫斯基，首次发现感染烟草花叶病的因子，通伊万诺夫斯基，首次发现感染烟草花叶病的因子，通过细菌滤器过细菌滤器 18981898年，年，荷荷 贝哲林克，感染因子称为病毒（贝哲林克，感染因子称为病毒（VirusVirus）n n19351935年，斯坦莱年，斯坦莱 美美 分离提纯了分离提纯了TMVTMV结晶结晶(nobelnobel prize)prize)n n19521952年，年，KersheyKershey 和和ChaseChase噬菌体传物质是噬菌体传物质是DNA DNA n n19551955年，年，Franenkel-conratFranenkel-conrat 完成病毒拆开实验完成病毒拆开实验n n19651965年，年，SpiegelmaSpiegelma首次在细胞外复制首次在细胞外复制 E.colyE.coly噬菌体噬菌体n n19701970，BaltimoreBaltimore和和 TeminTemin发现反转录酶发现反转录酶1 1n n19711971年以后相继发现了亚病毒，朊病毒，拟病毒并相继测年以后相继发现了亚病毒，朊病毒，拟病毒并相继测出各类病毒核酸一级结构出各类病毒核酸一级结构 n n完成了几种病毒基因组的测序并将完成所有病毒测序完成了几种病毒基因组的测序并将完成所有病毒测序第一节第一节 病毒形态与结构病毒形态与结构Morphology and Structure of Virus本节主要内容病毒的特征病毒的形态构造和化学组成病毒的种类病毒的繁殖方式病毒的定义病毒的定义病毒病毒（VirusVirusVirusVirus）没有细胞结构，但具有遗传、变异等生命特没有细胞结构，但具有遗传、变异等生命特征的一类微生物。（体积非常小、结构极其征的一类微生物。（体积非常小、结构极其简单、性质十分特殊的生命形式）简单、性质十分特殊的生命形式）病毒是由一个或几个核酸分子组成的基因组，病毒是由一个或几个核酸分子组成的基因组，有一层蛋白或脂蛋白保护性外壳，且可在一有一层蛋白或脂蛋白保护性外壳，且可在一定宿主细胞中自我复制的感染性因子。定宿主细胞中自我复制的感染性因子。病毒的特征q形态极其微小形态极其微小,必须在电镜下才能观察必须在电镜下才能观察,一般都具过滤性一般都具过滤性;q没有细胞构造，没有细胞构造，每一种病毒只含一种核酸每一种病毒只含一种核酸,不是不是DNADNA就是就是RNA;RNA;q不存在个体生长和二均分裂等细胞繁殖方式不存在个体生长和二均分裂等细胞繁殖方式;q既无产能酶系既无产能酶系,也无蛋白合成系统，利用宿主细胞设备进行增也无蛋白合成系统，利用宿主细胞设备进行增殖殖,q能整合到宿主的基因中，诱发潜伏性感染，能整合到宿主的基因中，诱发潜伏性感染，q在宿主活细胞内营专性寄生在宿主活细胞内营专性寄生;q在离体条件下在离体条件下,能以无生命的化学大分子状态存在能以无生命的化学大分子状态存在,并可行成并可行成结晶结晶;q对一般抗生素不敏感对一般抗生素不敏感,但对于干扰素敏感但对于干扰素敏感.病毒的特征（续）q既无产能酶系既无产能酶系,也无蛋白合成系统也无蛋白合成系统;q在宿主活细胞内营专性寄生在宿主活细胞内营专性寄生;q在离体条件下在离体条件下,能以无生命的化学大分子状态存在能以无生命的化学大分子状态存在,并可行成结晶并可行成结晶;q对一般抗生素不敏感对一般抗生素不敏感,但对于干扰素敏感但对于干扰素敏感.病毒与其他微生物的主要区别要点微生物种类微生物种类微生物种类微生物种类含有含有含有含有DNA DNA DNA DNA RNARNARNARNA在无生命在无生命在无生命在无生命培养基生培养基生培养基生培养基生长长长长二均分二均分二均分二均分裂裂裂裂核糖体核糖体核糖体核糖体抗生素抗生素抗生素抗生素敏感性敏感性敏感性敏感性干扰素干扰素干扰素干扰素敏感性敏感性敏感性敏感性细细细细 菌菌菌菌+-枝原体枝原体枝原体枝原体+-立克次氏体立克次氏体立克次氏体立克次氏体+-+-衣原体衣原体衣原体衣原体+-+病病病病 毒毒毒毒DNA or DNA or DNA or DNA or RNARNARNARNA-+宿主范围宿主范围几乎所有的生物都可以几乎所有的生物都可以 感染相应的病毒。根据宿感染相应的病毒。根据宿主可以分三类：主可以分三类：动物病毒动物病毒 植物病毒植物病毒 细菌病毒（或称噬菌体）细菌病毒（或称噬菌体）病毒总数应大大高于一切细胞生物的总数病毒总数应大大高于一切细胞生物的总数 已发现：人类病毒有已发现：人类病毒有300300多种、脊椎动物病毒有多种、脊椎动物病毒有931931种、种、昆虫病毒有昆虫病毒有16711671种、植物病毒有种、植物病毒有600600余种、真菌病毒有余种、真菌病毒有近近100100种、已电镜观察的噬菌体至少有种、已电镜观察的噬菌体至少有28502850种或株种或株 二.病毒的大小绝大多数病毒都能通过细菌过滤器测量病毒大小的单位是nm（10-9m），必须通过电子显微镜才能观察其形态。病毒病毒:细菌细菌:真菌真菌1:10:1001:10:100各种病毒的大小差异很大。最大的病毒：牛痘病毒最大的病毒：牛痘病毒200 nm200 nm。大小近似于最大小近似于最小的原核微生物（支原体）小的原核微生物（支原体）最小的病毒：脊髓灰质炎病毒最小的病毒：脊髓灰质炎病毒 28 nm28 nm，相当相当于最大的蛋白质分子（血红素蛋白质）于最大的蛋白质分子（血红素蛋白质）图图3-1 3-1 病毒的大小病毒的大小 2.病毒的形态各种病毒的大小差异很大。病毒的形态一般可以分为四种：杆形、球形、砖形和蝌蚪形。植物病毒多为杆形，植物病毒多为杆形，丝状，也有球状丝状，也有球状如烟草花叶病毒；如烟草花叶病毒；动物病毒多为球形，卵圆形或砖形，动物病毒多为球形，卵圆形或砖形，如流感病毒（球形），痘病毒（砖形）。如流感病毒（球形），痘病毒（砖形）。噬菌体多为蝌蚪形噬菌体多为蝌蚪形 a.痘苗病毒,b口疮病毒,c腮腺炎病毒,d.e.T偶数噬菌体.f疱疹病毒,.g大蚊虹色病毒,j.烟草花叶病毒,i.腺病毒.多瘤病毒 脊髓灰质炎病毒病毒的大小与形态 3.典型病毒粒子的构造基本结构病毒的对称性螺旋对称的病毒粒子二十面体对称病毒粒子复合对称的病毒粒子3.典型病毒粒子的基本构造病毒粒子(virion、病毒颗粒virusparticle)：指成熟的、结构完整的并具有感染性的单个病毒。病毒粒的基本成分：核酸与蛋白质核心（核心（Core,GenomeCore,Genome）：由）：由DNADNA或或RNARNA构成构成衣壳（衣壳（CapsidCapsid）：由许多衣壳粒蛋白构成）：由许多衣壳粒蛋白构成包膜：由类脂或脂蛋白构成包膜：由类脂或脂蛋白构成病毒的构造 核衣壳衣壳核酸包膜病毒学名词解释病毒学名词解释外壳（外壳（capsidcapsid）：）：是由多个病毒蛋白亚基组成的包裹在是由多个病毒蛋白亚基组成的包裹在病毒基因组核酸外面的结构。病毒基因组核酸外面的结构。壳粒（壳粒（capsomercapsomer）：）：组成外壳的结构亚基，并非总是组成外壳的结构亚基，并非总是均匀分布的，往往聚集成群体，二个、三个、五个甚至六均匀分布的，往往聚集成群体，二个、三个、五个甚至六个亚基聚在一起，用负染法在电镜下所分辨开的一个个亚个亚基聚在一起，用负染法在电镜下所分辨开的一个个亚基，可能并非单个结构亚基，而是它们的群体，实际上是基，可能并非单个结构亚基，而是它们的群体，实际上是形态亚基称之为壳粒。形态亚基称之为壳粒。包膜（包膜（envelopenvelop）：）：大多数动物病毒，在毒粒外被有由糖大多数动物病毒，在毒粒外被有由糖蛋白，脂肪所形成的外膜，称之为包膜。糖蛋白在膜上往蛋白，脂肪所形成的外膜，称之为包膜。糖蛋白在膜上往往形成各种形状的突起，包膜在识别寄主、侵入寄主细胞，往形成各种形状的突起，包膜在识别寄主、侵入寄主细胞，病毒的抗原性方面起重要作用。病毒的抗原性方面起重要作用。4.病毒的对称性病毒根据其衣壳粒的排列方式不同而表现出三种病毒根据其衣壳粒的排列方式不同而表现出三种不同的构型：不同的构型：1.1.螺旋对称螺旋对称 蛋白质亚基沿中心轴呈螺旋排列，形成高蛋白质亚基沿中心轴呈螺旋排列，形成高蛋白质亚基沿中心轴呈螺旋排列，形成高蛋白质亚基沿中心轴呈螺旋排列，形成高度有序、对称的稳定结构。度有序、对称的稳定结构。度有序、对称的稳定结构。度有序、对称的稳定结构。以烟草花叶病毒（以烟草花叶病毒（以烟草花叶病毒（以烟草花叶病毒（TMVTMV）为典型代表的植物病毒。）为典型代表的植物病毒。）为典型代表的植物病毒。）为典型代表的植物病毒。2.2.多面体对称多面体对称 （等轴对称）最常见的多面体是二十（等轴对称）最常见的多面体是二十（等轴对称）最常见的多面体是二十（等轴对称）最常见的多面体是二十面体。面体。面体。面体。以腺病毒为典型代表的动物病毒。以腺病毒为典型代表的动物病毒。以腺病毒为典型代表的动物病毒。以腺病毒为典型代表的动物病毒。3.3.复合对称复合对称 此类病毒的衣壳由两种结构组成，既有此类病毒的衣壳由两种结构组成，既有此类病毒的衣壳由两种结构组成，既有此类病毒的衣壳由两种结构组成，既有螺旋对称部分，也有多面体对称螺旋对称部分，也有多面体对称螺旋对称部分，也有多面体对称螺旋对称部分，也有多面体对称 部分，故称复合对称。部分，故称复合对称。部分，故称复合对称。部分，故称复合对称。例如蝌蚪状的噬菌体（例如蝌蚪状的噬菌体（例如蝌蚪状的噬菌体（例如蝌蚪状的噬菌体（T-T-偶数噬菌体），其头部是偶数噬菌体），其头部是偶数噬菌体），其头部是偶数噬菌体），其头部是多面体多面体多面体多面体对称，对称，对称，对称，尾部是螺旋对称。尾部是螺旋对称。尾部是螺旋对称。尾部是螺旋对称。病毒的三种不同的构型螺旋对称复合对称复合对称 病毒的形态多面体对称 AdenovirusThe nucleocapsid(arrows)can be seen within the envelope.Transmission Electron Micrograph of HIV-1 Stained to Show Surface Glycoproteins病毒的形态螺旋对称 TobaccoMosaicVirus病毒的形态复合对称T4Bacteriophage5.病毒的群体形态当病毒大量聚集并使宿主细胞发生病变时所形成当病毒大量聚集并使宿主细胞发生病变时所形成的具有一定形态、构造并能用光学显微镜加以观的具有一定形态、构造并能用光学显微镜加以观察和识别的特殊群体察和识别的特殊群体包涵体包涵体(inclusionbody)(inclusionbody)噬菌斑噬菌斑(plaque)(plaque)空斑空斑(plaque)(plaque)枯斑枯斑(lesion)(lesion)病毒菌落群体形态的意义病毒菌落群体形态的意义病毒的分离、纯化、鉴别和计数病毒的分离、纯化、鉴别和计数1）包涵体（inclusion body）定义：定义：在某些感染病毒的宿主细胞内，出现光在某些感染病毒的宿主细胞内，出现光学显微镜下可见的大小、形态和数量不等的小体。学显微镜下可见的大小、形态和数量不等的小体。包涵体在细胞中的形成部位：包涵体在细胞中的形成部位：位于细胞核内位于细胞核内如包疹病毒如包疹病毒 位于细胞质内位于细胞质内如狂犬病毒等如狂犬病毒等 胞核内胞质都有胞核内胞质都有麻疹病毒麻疹病毒包涵体的本质：包涵体的本质：大多数是病毒粒子组成的，大多数是病毒粒子组成的，少数是细胞对病毒的反应。少数是细胞对病毒的反应。2）噬菌斑(plaque)将少量的噬菌体和大量的宿主细胞混合后，与琼脂培养基将少量的噬菌体和大量的宿主细胞混合后，与琼脂培养基在培养皿中混合均匀。经一定时间培养后，在平板表面布在培养皿中混合均匀。经一定时间培养后，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上，可用肉眼看到一个一个透亮不长菌满宿主细胞的菌苔上，可用肉眼看到一个一个透亮不长菌的小圆斑。这就是噬菌斑。的小圆斑。这就是噬菌斑。下层培养基双层培养基噬菌斑敏感菌+上层培养基噬菌体稀释液敏感菌菌苔噬菌斑(plaque)噬斑噬斑荧光假单胞菌 噬菌斑应用：用：1 1、噬菌体定量、噬菌体定量计数数 2 2、噬菌体的、噬菌体的鉴定定3 3）空斑和病斑：）空斑和病斑：在动物细胞培养物上的与噬菌斑类似的空斑,称为病斑4 4）枯斑：植物病毒在植物叶片上形成的群体称为枯斑。6.病毒的化学组成蛋白质：构成噬菌体的外壳；构成噬菌体的外壳；有的噬菌体含有少数几种酶有的噬菌体含有少数几种酶核酸：存在于头部内，是噬菌体的遗传物质存在于头部内，是噬菌体的遗传物质每种噬菌体只含一种类型的核酸每种噬菌体只含一种类型的核酸脂类和糖类聚胺类化合物(1)病毒核酸的类型每种病毒中只含有一种核酸：每种病毒中只含有一种核酸：DNADNA或或RNARNA 植物病毒绝大多数含植物病毒绝大多数含DNA;DNA;少数含少数含RNARNA；动物病毒一部分含动物病毒一部分含DNADNA，一部分含，一部分含RNARNA；细菌病毒普遍含细菌病毒普遍含DNADNA，含，含RNARNA的极少。的极少。RNARNA（ssRNAssRNA、dsRNAdsRNA）线状；）线状；DNADNA（ssDNAssDNA、dsDNAdsDNA）线状、环状。）线状、环状。植物病毒一般含植物病毒一般含ssRNAssRNA；动物病毒有些含；动物病毒有些含ssRNAssRNA，有些，有些含含dsDNAdsDNA；微生物的噬菌体一般含；微生物的噬菌体一般含dsDNAdsDNA。病毒核酸的分子量约在病毒核酸的分子量约在2102106 610108 8道尔顿之间。道尔顿之间。核酸类型：ssDNAssDNA：大肠杆菌噬菌体：大肠杆菌噬菌体X174X174等等dsDNAdsDNA：大大肠肠杆杆菌菌T T系系偶偶数数噬噬菌菌体体（T2T2、T4T4、T6T6）等）等ssRNAssRNA：大肠杆菌噬菌体：大肠杆菌噬菌体MS2MS2、f2f2等等dsRDAdsRDA：假单胞菌的：假单胞菌的66噬菌体噬菌体病毒病毒DNADNA分子有线装和环状之分。分子有线装和环状之分。病毒核酸有正链（）和负链（病毒核酸有正链（）和负链（）的区分：）的区分：规定：将碱基序列与规定：将碱基序列与mRNAmRNA一致的核酸单链定位正链，一致的核酸单链定位正链，将碱基序列与将碱基序列与mRNAmRNA互补的核酸单链定位负链。因此，互补的核酸单链定位负链。因此，就病毒核酸链的单与双以及正和负有以下就病毒核酸链的单与双以及正和负有以下6 6 种类型：种类型：()DNA()DNA大部分大部分DNADNA病毒病毒()RNA()RNA动物呼肠孤病毒动物呼肠孤病毒()DNA)DNA 大肠杆菌大肠杆菌 X174X174噬菌体噬菌体()RNA)RNA所有单链所有单链RNARNA病毒病毒 大部分植物病毒大部分植物病毒()DNA)DNA腺病毒腺病毒()RNA)RNA 流感病毒流感病毒(2)病毒的蛋白质：病毒的蛋白质：组成病毒的蛋白质分子量在组成病毒的蛋白质分子量在10000150001000015000道尔道尔顿之间，顿之间，A.壳体蛋白：壳体蛋白：壳体蛋白是构成病毒壳体结构的蛋白质，由一壳体蛋白是构成病毒壳体结构的蛋白质，由一条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基，是构条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基，是构成壳体蛋白的最小单位。成壳体蛋白的最小单位。功能：功能：构成病毒的壳体，保护病毒的核酸。构成病毒的壳体，保护病毒的核酸。构成病毒的壳体，保护病毒的核酸。构成病毒的壳体，保护病毒的核酸。无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入，无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入，无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入，无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入，决定病毒的宿主嗜性，决定病毒的宿主嗜性，决定病毒的宿主嗜性，决定病毒的宿主嗜性，是病毒的表面抗原。能刺激机体产生抗体。是病毒的表面抗原。能刺激机体产生抗体。是病毒的表面抗原。能刺激机体产生抗体。是病毒的表面抗原。能刺激机体产生抗体。B.包膜蛋白：包膜蛋白：构成病毒包膜结构的病毒蛋白质，包括包构成病毒包膜结构的病毒蛋白质，包括包膜糖蛋白和基质蛋白两类。膜糖蛋白和基质蛋白两类。功能：功能：1)是病毒的主要表面抗原，它们与细胞受体相互是病毒的主要表面抗原，它们与细胞受体相互作用启动病毒感染发生，有些还介导病毒的进作用启动病毒感染发生，有些还介导病毒的进入。入。2)还可能具有凝集脊椎动物红血球细胞、细胞融还可能具有凝集脊椎动物红血球细胞、细胞融合以及酶等活性。合以及酶等活性。3)基质蛋白构成膜脂双层与核衣壳之间的亚膜结基质蛋白构成膜脂双层与核衣壳之间的亚膜结构，具有支撑包膜、维持病毒构，具有支撑包膜、维持病毒C.毒粒酶：毒粒酶根据功能大致分为两类：T4噬菌体的溶菌酶参与病毒进入、释放等过程逆转录病毒的逆转录酶参与病毒的大分子合成(3)病毒的脂质许多病毒包膜内存在有脂类化合物，如磷脂、脂肪酸、甘油三酸脂和胆固醇等。这些脂类几乎都是由病毒粒子在细胞内成熟，在细胞膜处以芽生方式释放，直接从寄主细胞膜上得到。病毒脂类存在与病毒的吸附和侵入有关。(4)病毒的碳水化合物：除病毒的核酸中所含戊糖外，有的病毒还含有少量的碳水化合物，为核糖或脱氧核糖和磷酸组成的核酸骨架。有包膜病毒中碳水化合物以寡糖侧链的形式与蛋白质结合形成包膜糖蛋白。(5)其它组成：在某些动物、植物病毒中存在多胺类有机阳离子，包括丁二胺、亚精胺、精胺等，它们大都结合于病毒核酸，对核酸的构型有一定影响。在某些病毒的病毒体中，还发现有其它的小分子量组份，如ATP，对噬菌体尾鞘收缩提供能量。7.病毒的分类原核生物病毒-噬菌体植物病毒人类和脊椎动物病毒昆虫病毒8.原核生物病毒-噬菌体噬菌体的形态与结构噬菌体的增殖噬菌体效价的测定一步生长曲线溶源菌8-1噬菌体的基本形态和大小噬菌体：感染原核生物的病毒噬菌体：感染原核生物的病毒 噬细菌体噬细菌体 噬放线菌体噬放线菌体 噬蓝细菌体噬蓝细菌体噬菌体的六种形态噬菌体的六种形态 A A型：型：dsDNAdsDNA，蝌蚪状、收缩性尾，蝌蚪状、收缩性尾 B B型：型：dsDNAdsDNA，蝌蚪状、非收缩性尾，蝌蚪状、非收缩性尾 C C型：型：dsDNAdsDNA，非收缩性尾，非收缩性尾 D D型：型：ssDNAssDNA，球状、无尾、大顶衣壳粒，球状、无尾、大顶衣壳粒 E E型：型：ssRNAssRNA，球状、无尾、小顶衣壳粒，球状、无尾、小顶衣壳粒 F F型：型：ssDNAssDNA，丝状、无头尾，丝状、无头尾T4噬菌体的结构T-T-系噬菌体系噬菌体T-T-系噬菌体是研究的系噬菌体是研究的最广泛而又深入的细菌噬菌体，按最广泛而又深入的细菌噬菌体，按发现的先后顺序进行从发现的先后顺序进行从T1-T7T1-T7编号，编号，后来发现其中后来发现其中偶数者的形态都偶数者的形态都相同相同（蝌蚪形收缩性长尾），故统称（蝌蚪形收缩性长尾），故统称T T偶偶数噬菌体数噬菌体。构造构造 头部头部：正二十面体，内装：正二十面体，内装DNADNA 尾部尾部：包括颈环、尾鞘、尾髓、基板、：包括颈环、尾鞘、尾髓、基板、尾丝、刺突尾丝、刺突大小（大小（T4T4）头部：头部：6590nm6590nm 尾部：尾部：20110nm20110nm 刺突：约刺突：约20nm20nm DNA尾鞘尾鞘基板基板颈环颈环大肠杆菌T4噬菌体模式图大肠杆菌噬菌体T4电镜照片模式图Phage T4 infecting its host E.coli cell 8-2噬菌体的增殖病毒是专性细胞内寄生物，病毒粒子没有个体的生长病毒是专性细胞内寄生物，病毒粒子没有个体的生长过程，只能在活的寄主细胞内以合成蛋白质和核酸，过程，只能在活的寄主细胞内以合成蛋白质和核酸，并将其装配的方式来进行增殖。并将其装配的方式来进行增殖。噬菌体增殖的过程噬菌体增殖的过程：1.1.吸附：吸附：2.2.侵入：侵入：3.3.增殖增殖：4.4.装配：装配：5.5.释放：释放：一、吸附一、吸附（AdsorptionAdsorption）是指病毒附着于敏感细胞的表面，它是感染的起始期。是指病毒附着于敏感细胞的表面，它是感染的起始期。是指病毒附着于敏感细胞的表面，它是感染的起始期。是指病毒附着于敏感细胞的表面，它是感染的起始期。是决定感染成功与否的是决定感染成功与否的关键环节。关键环节。需要病毒表面特异性的需要病毒表面特异性的吸附蛋白（吸附蛋白（VAP VAP，Virus Virus Attachment ProteinAttachment Protein）与）与细胞表面受体（也称为细胞表面受体（也称为病毒受体，病毒受体，virus virus receptorreceptor）相互作用。）相互作用。吸附的特点和影响吸附的因素吸附的专一性：寄主专一性和位点专一性吸附的专一性：寄主专一性和位点专一性感染复数（感染复数（m.o.im.o.i）：每一敏感细胞所能吸附的相）：每一敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量，一般可达应噬菌体的数量，一般可达250360 250360 影响噬菌体吸附的病毒的干扰现象 两种病毒感染同一种细胞或机体时，常常发生一种病毒抑制另一种病毒复制的现象，称为干扰现象（interference）。干扰现象可在同种以及同株的病毒间发生，后者如流感病毒的自身干扰。异种病毒和无亲缘关系的病毒之间也可以干扰，且比较常见。理化因素对病毒的影响1、物理因素温度温度 大多数病毒耐冷不耐热，大多数病毒耐冷不耐热，pH pH 大多数病毒在大多数病毒在pH6-8pH6-8的范围内比较稳定，的范围内比较稳定，而在而在pH5.0pH5.0以下或者以下或者pH9.0pH9.0以上容易灭活。以上容易灭活。辐射辐射 电离辐射中的电离辐射中的 射线和射线和 射线以及非电离辐射线以及非电离辐射中的紫外线都能使病毒灭活。射中的紫外线都能使病毒灭活。2、化学因素脂溶剂：脂溶剂：有包膜病毒对脂溶剂敏感。有包膜病毒对脂溶剂敏感。氧化剂、卤素、醇类：氧化剂、卤素、醇类：病毒对各种氧化剂、卤素、病毒对各种氧化剂、卤素、醇类物质敏感。醇类物质敏感。抗生素和中草药：抗生素和中草药：病毒对抗生素不敏感，在分离病毒对抗生素不敏感，在分离病毒时，用抗生素处理或在培养液中加入抗生素病毒时，用抗生素处理或在培养液中加入抗生素可抑制样品中的杂菌，有利于病毒分离。可抑制样品中的杂菌，有利于病毒分离。近年来的研究表明，有些中药如板兰根、大青叶、柴近年来的研究表明，有些中药如板兰根、大青叶、柴胡、大黄、贯仲等对某些病毒有抑制作用。胡、大黄、贯仲等对某些病毒有抑制作用。小儿麻痹症病毒(示表面受体)二、入侵（Penetration)指病毒核酸或感染性指病毒核酸或感染性核衣壳穿过细胞进入胞浆，开始病毒感染的细胞内核衣壳穿过细胞进入胞浆，开始病毒感染的细胞内期期 侵入方式侵入方式 注射式侵入：一般为有尾噬菌体的侵入方式。通过尾部收缩将衣壳内的DNA基因组注入宿主细胞内。细胞内吞：动物病毒的常见侵入方式。经细胞膜内陷形成吞噬泡，使病毒粒子进入细胞质中。膜融合：有包膜病毒侵入过程中病毒包膜与细胞膜融合。大肠杆菌T系列噬菌体侵入过程1.尾部吸附到敏感菌的表面后，将尾丝展开，尾部吸附到敏感菌的表面后，将尾丝展开，通过尾部的刺突固着在细胞上通过尾部的刺突固着在细胞上2.尾部释放的酶水解细胞壁的肽聚糖，使菌壁尾部释放的酶水解细胞壁的肽聚糖，使菌壁产生一小孔产生一小孔3.尾鞘收缩，将尾髓压入细胞。头部的尾鞘收缩，将尾髓压入细胞。头部的DNADNA通通过尾髓这一空管注入细菌细胞内，而蛋白质过尾髓这一空管注入细菌细胞内，而蛋白质外壳留在胞外外壳留在胞外自外裂解现象：大量自外裂解现象：大量噬菌体侵入同一细胞，噬菌体侵入同一细胞，将使细胞壁产生许多将使细胞壁产生许多小孔，在尚未进行噬小孔，在尚未进行噬菌体增殖时就可能引菌体增殖时就可能引起细胞立即裂解起细胞立即裂解 T4噬菌体的吸附和侵入过程轮状病毒的入侵三、复制(replication)病毒核酸物质及蛋白质在寄主细胞内的合成病毒核酸物质及蛋白质在寄主细胞内的合成病毒借助宿主细胞提供的原料、能量和场所合成病毒借助宿主细胞提供的原料、能量和场所合成核酸和蛋白质，期间所需的多数酶也来自宿主细核酸和蛋白质，期间所需的多数酶也来自宿主细胞。胞。在病毒进入宿主细胞后生物合成阶段，胞浆中无在病毒进入宿主细胞后生物合成阶段，胞浆中无病毒颗粒，称为隐蔽期（病毒颗粒，称为隐蔽期（eclipseeclipse）。）。病毒核酸的复制双链双链DNADNA的复制的复制:()DNA()DNA()DNA()DNA单链单链DNADNA的复制的复制:+DNA -DNA DNA +DNA+DNA -DNA DNA +DNA双链双链RNARNA的复制的复制:RNA+RNA-RNA RNARNA+RNA-RNA RNA +RNA+RNA复制复制:+RNA-RNA RNA+RNA+RNA-RNA RNA+RNA-RNA-RNA复制复制:-RNA +RNA(mRNA)Pr(RNA-RNA +RNA(mRNA)Pr(RNA复制酶复制酶)逆转录病毒单链逆转录病毒单链RNARNA的复制的复制:+RNA (-)DNA ()DNA+RNA+RNA (-)DNA ()DNA+RNA肿瘤病毒肿瘤病毒病毒核酸的复制左图：病毒核酸链接入寄主核酸链右图：病毒核酸复制增殖过程中基因表达特点基因表达有先有后基因表达的顺序为:早期表达;次早期表达;核酸复制;晚期表达前一次表达产物是后一次表达的mRNA 聚合酶 晚期表达的结果是合成了各种装配蛋白(另外还有溶菌酶)四、装配（Assembly）与成熟（Maturity)装配：增殖期合成的噬菌体的核酸和蛋白质按一定的顺序装配成噬菌体颗粒 病毒合成的位置大多数大多数DNADNA病毒病毒，在，在核内复制核内复制DNADNA，在，在胞浆内合成胞浆内合成蛋白质蛋白质，转入核内装配成熟。而痘苗病毒其全部，转入核内装配成熟。而痘苗病毒其全部成份及装配均在胞浆内完成。成份及装配均在胞浆内完成。RNARNA病毒病毒多在胞浆内复制核酸及合成蛋白。多在胞浆内复制核酸及合成蛋白。无包膜病毒组装成核衣壳即为成熟的病毒体，病无包膜病毒组装成核衣壳即为成熟的病毒体，病毒的早期蛋白，即非病毒结构成分不组装入病毒，毒的早期蛋白，即非病毒结构成分不组装入病毒，残留在感染细胞中。残留在感染细胞中。五、释放(Release)从细胞内转移到细胞外的过程为释放。病毒装配成熟后释放的方式有：（1）宿主细胞裂解，病毒释放到周围环境中，见于无包膜病毒，绝大多数无包膜病毒释放时被感染的 细胞崩解，释放出病毒颗粒，宿主细 胞膜破坏，细胞迅即死亡。如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等；病毒粒子的释放（2）以出芽的方式释放，见于有包膜病毒，如疱疹病毒在核膜上获如疱疹病毒在核膜上获得囊膜，得囊膜，流感病毒在细胞膜上获流感病毒在细胞膜上获得囊膜而成熟，然后以得囊膜而成熟，然后以出芽方式释放出成熟病出芽方式释放出成熟病毒。毒。8-3 噬菌体的类型根据噬菌体所经历的繁殖过程可将噬菌体分为两种：1.1.烈性噬菌体烈性噬菌体(virulent phage)(virulent phage)：凡在短时间内凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、复制、装配和裂解这能连续完成吸附、侵入、复制、装配和裂解这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体。五个阶段而实现其繁殖的噬菌体。2.2.温和性噬菌体温和性噬菌体(temperate phage)(temperate phage)：凡在吸附凡在吸附并侵入细胞后，噬菌体的并侵入细胞后，噬菌体的DNADNA只整合在宿主的只整合在宿主的核染色体组上并可长期随宿主核染色体组上并可长期随宿主DNADNA的复制而进的复制而进行同步复制，一般部进行增殖和引起宿主细胞行同步复制，一般部进行增殖和引起宿主细胞裂解的噬菌体裂解的噬菌体。又称溶源性噬菌体。又称溶源性噬菌体。烈性噬菌体与温和性噬菌体生活史的比较烈性噬菌体与温和性噬菌体生活史的比较烈性噬菌体的生活史温和性噬菌体的生活史 8-4噬菌体效价的测定噬菌体的效价：指每毫升试样中所含有的侵染性的噬菌体的粒子数。测定方法：液体稀释管法液体稀释管法斑点试验法斑点试验法：半定量，结果不准确：半定量，结果不准确双层平板法双层平板法：精确测定，普遍采用底层平板：精确测定，普遍采用底层平板为为2%2%左右的琼脂培养基左右的琼脂培养基78ml 78ml 上层平板包上层平板包括上层培养基（括上层培养基（1%1%琼脂培养基琼脂培养基3ml3ml）宿主）宿主菌悬液、噬菌体试样菌悬液、噬菌体试样单层平板法单层平板法：方法简单，但效果较差：方法简单，但效果较差玻片快速法：玻片快速法：快速但精确度较差快速但精确度较差测定噬菌体生长的方法测定噬菌体生长的方法高浓度敏感细菌适量噬菌体除去游离噬菌体进行高倍稀释培养定时取样测定噬菌体数混合一定时间(5min)8-5一步生长曲线（one-stepgrowthcurve）定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线19391939年，年，年，年，MaxDelbruck&EmoryEllisMaxDelbruck&EmoryEllis：该实验标志着分子病毒学、分子生物学和分子遗传学的建该实验标志着分子病毒学、分子生物学和分子遗传学的建该实验标志着分子病毒学、分子生物学和分子遗传学的建该实验标志着分子病毒学、分子生物学和分子遗传学的建立立立立MaxDelbruckMaxDelbruck因此荣获因此荣获因此荣获因此荣获19691969年年年年NobelPrizeNobelPrize一步生长曲线是研究病毒复制的一个经典试验，最初是为一步生长曲线是研究病毒复制的一个经典试验，最初是为一步生长曲线是研究病毒复制的一个经典试验，最初是为一步生长曲线是研究病毒复制的一个经典试验，最初是为研究噬菌体的复制而建立，以后推广到动物病毒和植物病研究噬菌体的复制而建立，以后推广到动物病毒和植物病研究噬菌体的复制而建立，以后推广到动物病毒和植物病研究噬菌体的复制而建立，以后推广到动物病毒和植物病毒的复制研究中。毒的复制研究中。毒的复制研究中。毒的复制研究中。一步生长曲线（one-stepgrowthcurve）1 1、用噬菌体的稀释液感染高浓度、用噬菌体的稀释液感染高浓度、用噬菌体的稀释液感染高浓度、用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；的宿主细胞；的宿主细胞；的宿主细胞；2 2、数分钟后，加入抗噬菌体的抗、数分钟后，加入抗噬菌体的抗、数分钟后，加入抗噬菌体的抗、数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清血清血清血清（中和未吸附的噬菌体中和未吸附的噬菌体中和未吸附的噬菌体中和未吸附的噬菌体）；3 3、将上述混合物大量稀释，终止、将上述混合物大量稀释，终止、将上述混合物大量稀释，终止、将上述混合物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新释放的抗血清的作用和防止新释放的抗血清的作用和防止新释放的抗血清的作用和防止新释放的噬菌体感染其它细胞；噬菌体感染其它细胞；噬菌体感染其它细胞；噬菌体感染其它细胞；4 4、保温培养并定期检测培养物中、保温培养并定期检测培养物中、保温培养并定期检测培养物中、保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（的噬菌体效价（的噬菌体效价（的噬菌体效价（对噬菌体含量进对噬菌体含量进对噬菌体含量进对噬菌体含量进行计数行计数行计数行计数）；）；）；）；5 5、以感染时间为横坐标，病毒的、以感染时间为横坐标，病毒的、以感染时间为横坐标，病毒的、以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病感染效价为纵坐标，绘制出病感染效价为纵坐标，绘制出病感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线；毒特征性的繁殖曲线；毒特征性的繁殖曲线；毒特征性的繁殖曲线；T4噬菌体的一步生长曲线噬菌体的一步生长曲线裂解末期平均噬菌体数裂解量=潜伏期平均数 一步生长曲线潜伏期潜伏期指噬菌体侵入寄主细胞到寄主释放新的噬菌体的最指噬菌体侵入寄主细胞到寄主释放新的噬菌体的最短时间，分为隐晦期和胞内累积期短时间，分为隐晦期和胞内累积期 不同病毒的潜伏期长短不同，不同病毒的潜伏期长短不同，不同病毒的潜伏期长短不同，不同病毒的潜伏期长短不同，噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体以以以以分钟分钟分钟分钟计，计，计，计，动物病毒动物病毒动物病毒动物病毒和和和和植物病植物病植物病植物病毒毒毒毒以以以以小时小时小时小时或或或或天天天天计。计。计。计。裂解期裂解期从被感染的第一个细胞裂解到最后一个细胞裂解完从被感染的第一个细胞裂解到最后一个细胞裂解完毕所需的时间毕所需的时间平稳期平稳期感染的细胞全部裂解，溶液中噬菌体效价达最高点感染的细胞全部裂解，溶液中噬菌体效价达最高点后的时期后的时期裂解量裂解量=裂解末期平均噬菌体数裂解末期平均噬菌体数/潜伏期平均数潜伏期平均数=b/=b/噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体的裂解量一般为的裂解量一般为的裂解量一般为的裂解量一般为几十到上百个几十到上百个几十到上百个几十到上百个，植物病毒和动物病毒植物病毒和动物病毒植物病毒和动物病毒植物病毒和动物病毒可达可达可达可达数数数数百乃至上万个百乃至上万个百乃至上万个百乃至上万个。一步生长曲线中的潜伏期指噬菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个成熟噬菌体粒子装配前的一段时间隐晦期：指在潜伏前期人为裂解细胞以后裂解隐晦期：指在潜伏前期人为裂解细胞以后裂解液无侵染性的一段时间液无侵染性的一段时间胞内积累期：潜伏后期，在隐晦期后人为裂解胞内积累期：潜伏后期，在隐晦期后人为裂解液呈现侵染性的一段时间液呈现侵染性的一段时间细胞内已经开始装配噬菌体粒子细胞内已经开始装配噬菌体粒子进行一步生长曲线的测定，能了解噬菌体在菌体内的最短进行一步生长曲线的测定，能了解噬菌体在菌体内的最短进行一步生长曲线的测定，能了解噬菌体在菌体内的最短进行一步生长曲线的测定，能了解噬菌体在菌体内的最短潜伏期，和平均收获量，还可测知理化因素的变化对噬菌潜伏期，和平均收获量，还可测知理化因素的变化对噬菌潜伏期，和平均收获量，还可测知理化因素的变化对噬菌潜伏期，和平均收获量，还可测知理化因素的变化对噬菌体感染循环的时间和对每个被感染噬菌体释放噬菌体的影体感染循环的时间和对每个被感染噬菌体释放噬菌体的影体感染循环的时间和对每个被感染噬菌体释放噬菌体的影体感染循环的时间和对每个被感染噬菌体释放噬菌体的影响。响。响。响。8-6 温和性噬菌体的特点1.其核酸的类型都是dsDNA。2.2.具有整合能力。前噬菌体前噬菌体(prophage)(prophage)：处于整合态的噬菌体的核酸。处于整合态的噬菌体的核酸。溶源菌溶源菌(lysogenicbacteria)(lysogenicbacteria)：染色体上整合有前噬菌体并能染色体上整合有前噬菌体并能正常生长繁殖的细菌正常生长繁殖的细菌。游离态游离态 温和噬菌体存在形式温和噬菌体存在形式整合态整合态营养态营养态3 3.具有同步复制能力。敏感细菌：能被噬菌体感染的细菌溶源性细菌(lysogenic bacteria)含有原噬菌体的寄主细菌，能正常生长繁殖而不被裂解，与温和噬菌体长期共存，一般不会出现有害影响溶源化敏感细菌被温和噬菌体感染而转变成溶源性细菌的过程8-7溶源菌