第三章非细胞生物精选PPT.ppt

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1、第三章 非细胞生物第1页，本讲稿共99页第三节第三节 非细胞生物非细胞生物本章知识要点本章知识要点:u了解病毒的生物学特性以及形态特点和增了解病毒的生物学特性以及形态特点和增殖过程。殖过程。u掌握噬菌体的形态结构以及烈性噬菌体和掌握噬菌体的形态结构以及烈性噬菌体和温性噬菌体的繁殖特点。温性噬菌体的繁殖特点。u了解噬菌体的监测方法以及噬菌体和发酵了解噬菌体的监测方法以及噬菌体和发酵工业的关系。工业的关系。第2页，本讲稿共99页目目 录录第一节第一节 病毒的生物学本质病毒的生物学本质第二节第二节 病毒的形态结构与功能病毒的形态结构与功能第三节第三节 病毒的增殖病毒的增殖第四节第四节 亚病毒粒子亚病

2、毒粒子第五节第五节 病毒的抵抗力与变异病毒的抵抗力与变异第六节第六节 病毒的分类与命名病毒的分类与命名第3页，本讲稿共99页第一节第一节 病毒的生物学本质病毒的生物学本质一、病毒学研究的意义一、病毒学研究的意义二、病毒的基本特点和定义二、病毒的基本特点和定义第4页，本讲稿共99页一、病毒学研究的意义一、病毒学研究的意义u病毒学研究病毒学研究极大地丰富了微生物学乃至现极大地丰富了微生物学乃至现代生物学的理论与技术；代生物学的理论与技术；u病毒学研究病毒学研究对有效控制和消灭人和有益生对有效控制和消灭人和有益生物的病毒性病害具有特别重要的意义。物的病毒性病害具有特别重要的意义。u病毒学研究病毒学研

3、究对防止病毒对食品造成污染对防止病毒对食品造成污染,以以及减少发酵食品生产中噬菌体污染而造成及减少发酵食品生产中噬菌体污染而造成的经济损失具有一定意义。的经济损失具有一定意义。第5页，本讲稿共99页公元前公元前15001500年年,埃及孟非思壁画埃及孟非思壁画中长老患小儿麻中长老患小儿麻痹症。痹症。(脊髓灰质脊髓灰质炎病毒引起炎病毒引起)第6页，本讲稿共99页一、病毒的生物学特点和定义一、病毒的生物学特点和定义 1.1.病毒的概念：病毒的概念：u病毒病毒(virons):(virons):是一类比细菌更小是一类比细菌更小,能通过能通过细菌过滤器细菌过滤器,仅含一种类型核酸仅含一种类型核酸(DN

4、A/RNA)(DNA/RNA)与与少量蛋白质少量蛋白质,只能在活细胞内生长繁殖的非只能在活细胞内生长繁殖的非细胞形态的微生物。细胞形态的微生物。u病毒粒子病毒粒子:一个结构完整一个结构完整,功能齐全而有感功能齐全而有感染性的成熟病毒颗粒。染性的成熟病毒颗粒。第7页，本讲稿共99页2.2.病毒的基本特点病毒的基本特点(1)(1)个体极其微小个体极其微小 病毒粒子病毒粒子(viron)(viron)绝大多数的大小介于最绝大多数的大小介于最小的细菌和最大的蛋白质分子之间小的细菌和最大的蛋白质分子之间(以以nmnm计计),),形态多样形态多样,有球状、杆状、复合型。只能通有球状、杆状、复合型。只能通过

5、电子显微镜观察。过电子显微镜观察。第8页，本讲稿共99页大肠埃希菌大肠埃希菌T T2 2噬菌体噬菌体第9页，本讲稿共99页微生物的大小比较微生物的大小比较葡萄球菌(1000nm）牛痘病毒300250nmABCDEFG立克次体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体、大肠杆菌噬菌体 (65 95nm)B、腺病毒、腺病毒 (70nm)C、脊髓灰质炎病毒、脊髓灰质炎病毒 (30nm)D、乙脑病毒、乙脑病毒 (40nm)E、蛋白分子、蛋白分子 (10nm)F、流感病毒、流感病毒 (100nm)G、烟草花叶病毒、烟草花叶病毒第10页，本讲稿共99页(2)(2)无细胞结构无细胞结构,化学成分简单化学成

6、分简单 由核酸和蛋白质组成的有生命特由核酸和蛋白质组成的有生命特征的核蛋白颗粒征的核蛋白颗粒,且只含有一种核酸且只含有一种核酸(DNA(DNA或或RNA),RNA),核酸以单链或双链形式存核酸以单链或双链形式存在。在。第11页，本讲稿共99页免疫缺陷病毒免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)(human immunodeficiency virus,HIV)获得性免疫缺陷综合征获得性免疫缺陷综合征 第12页，本讲稿共99页(3)(3)缺乏完整酶系统和独立代谢能力缺乏完整酶系统和独立代谢能力 由于病毒不具备生物产能代谢所需要的遗传信息由于病毒不具备生物产

7、能代谢所需要的遗传信息,没有没有产能酶系统产能酶系统,只能利用活寄主细胞酶类和产能代谢机构只能利用活寄主细胞酶类和产能代谢机构,并借并借助寄主细胞生物合成机构复制其核酸助寄主细胞生物合成机构复制其核酸,以及合成由其核以及合成由其核酸编码的蛋白质酸编码的蛋白质,再由蛋白质外壳包裹核酸装配成子代再由蛋白质外壳包裹核酸装配成子代病毒。病毒生物合成是病毒遗传信息控制下寄主细胞的病毒。病毒生物合成是病毒遗传信息控制下寄主细胞的生物合成过程。核酸构成病毒的基因组生物合成过程。核酸构成病毒的基因组,病毒通过基因病毒通过基因组复制和表达。病毒无个体生长组复制和表达。病毒无个体生长,不能以二均分裂方式进行不能以

8、二均分裂方式进行繁殖繁殖,也不能进行蛋白质、糖类和脂类代谢活动。也不能进行蛋白质、糖类和脂类代谢活动。第13页，本讲稿共99页 有些病毒的核酸能整合到宿有些病毒的核酸能整合到宿主细胞内的主细胞内的(DNA)(DNA)中中,从而诱发潜从而诱发潜伏感染。伏感染。(4)(4)超级寄生超级寄生第14页，本讲稿共99页(5)(5)具有双重存在方式具有双重存在方式 因不具备维持生命活动的完整酶因不具备维持生命活动的完整酶系统系统,只有在活的宿主细胞内才能表现只有在活的宿主细胞内才能表现生命活动生命活动,具有生命的特征。具有生命的特征。在细胞外在细胞外,不能独立进行新陈代谢不能独立进行新陈代谢,只具有一般大

9、分子的特征只具有一般大分子的特征,无生命特征。无生命特征。第15页，本讲稿共99页(6)(6)通过复制来繁殖通过复制来繁殖流感病毒流感病毒病毒病毒以以复制的复制的方式增殖方式增殖,包括包括核酸复制、核核酸复制、核酸蛋白质装配酸蛋白质装配,是在分子水平是在分子水平上进行的。上进行的。第16页，本讲稿共99页 (7)(7)对一般抗生素和作用于微生物代谢途径的药物均不敏对一般抗生素和作用于微生物代谢途径的药物均不敏感。绝大多数病毒在不同程度上对干扰素敏感。而且耐感。绝大多数病毒在不同程度上对干扰素敏感。而且耐冷不耐热。冷不耐热。肺炎病毒肺炎病毒第17页，本讲稿共99页正常细胞正常细胞细胞病变细胞病变

10、(CPE)(CPE)第18页，本讲稿共99页病毒与其它微生物的区别病毒与其它微生物的区别第19页，本讲稿共99页第二节第二节 病毒的形态结构与功能病毒的形态结构与功能一、病毒的形态与大小一、病毒的形态与大小二、病毒的结构与功能二、病毒的结构与功能三、病毒衣壳的对性三、病毒衣壳的对性四、病毒的包涵体四、病毒的包涵体第20页，本讲稿共99页 一、病毒的形态与大小一、病毒的形态与大小 1.1.形态形态 多数病毒呈球形或近似球形多数病毒呈球形或近似球形;少数少数呈杆状呈杆状,丝状丝状;极少数可为子弹状、砖块状极少数可为子弹状、砖块状;噬菌体可呈蝌蚪状。噬菌体可呈蝌蚪状。第21页，本讲稿共99页第22页

11、，本讲稿共99页 感染人和动物后常引起局感染人和动物后常引起局部或全身化脓性皮肤损害。为病毒部或全身化脓性皮肤损害。为病毒粒最大的一类粒最大的一类DNADNA病毒病毒,结构复杂。病毒粒呈砖形或椭圆形结构复杂。病毒粒呈砖形或椭圆形,大小大小(300(300450)nm(170450)nm(170260)nm260)nm。有核心、侧体和包膜。有核心、侧体和包膜,核心含有核心含有与蛋白结合的病毒与蛋白结合的病毒DNA,DNA,为线型双链。为线型双链。第23页，本讲稿共99页烟草花叶病病毒烟草花叶病病毒(杆状杆状)第24页，本讲稿共99页第25页，本讲稿共99页第26页，本讲稿共99页三类典型形态的病

12、毒三类典型形态的病毒:廿面体对称廿面体对称的的结构结构(球状球状)螺旋对称螺旋对称的结构的结构(杆状杆状)复合对称复合对称的结构的结构(蝌蚪状蝌蚪状)大肠杆菌的大肠杆菌的T T4 4噬菌体是噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成螺旋对称的尾部组合而成,是病毒中复合对称的代表。是病毒中复合对称的代表。第27页，本讲稿共99页2.2.大小大小测量单位为纳米测量单位为纳米(nm,(nm,为为1/10001/1000 m)m)50nm 150nm 150nm 大型病毒大型病毒u最小的病毒最小的病毒:口蹄疫病毒口蹄疫病毒(10nm)(10nm)u最大的病毒最大的病

13、毒:痘病毒痘病毒(300nm)(300nm)第28页，本讲稿共99页 核衣壳核衣壳(基本构造基本构造)核核髓髓:由由DNADNA或或RNARNA构成构成病病 衣壳衣壳:由许多衣壳粒蛋白构成由许多衣壳粒蛋白构成毒毒 包膜包膜(非基本结构非基本结构):):由类脂或脂蛋白构成由类脂或脂蛋白构成 刺突或刺突或包膜突起包膜突起(非基本结构非基本结构)衣壳粒是由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单衣壳粒是由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位位,衣壳粒的排列组合方式不同衣壳粒的排列组合方式不同,使病毒表现出不同的构型和使病毒表现出不同的构型和形状。形状。二、病毒的结构与功能二、病毒的结构与功能第29页，

14、本讲稿共99页病毒体结构模式图病毒体结构模式图壳粒壳粒衣壳衣壳(外壳外壳)核酸核酸（DNA/RNADNA/RNA）核衣壳核衣壳包膜包膜包膜病毒包膜病毒包膜子粒包膜子粒(刺突刺突)第30页，本讲稿共99页衣衣 壳壳核核 酸酸包膜包膜刺刺 突突核衣壳核衣壳病毒基本结构：病毒基本结构：第31页，本讲稿共99页(1)(1)核酸核酸(病毒中心、核髓病毒中心、核髓/core)/core)核酸含有病毒的基因组核酸含有病毒的基因组(genome),(genome),能为病毒的增殖、遗传、变异等功能提能为病毒的增殖、遗传、变异等功能提供遗传信息。供遗传信息。第32页，本讲稿共99页根据合成根据合成mRNAmRN

15、A方式不同病毒基因组分类方式不同病毒基因组分类单链单链(ssDNA):(ssDNA):使用细胞使用细胞DNADNA聚合酶合成聚合酶合成dsDNA,dsDNA,再由细胞依赖再由细胞依赖DNADNA的的RNARNA聚合酶转录聚合酶转录mRNAmRNA。双链双链DNA(dsDNA,DNA):DNA(dsDNA,DNA):除豆病毒外除豆病毒外,都使用细胞依赖都使用细胞依赖DNADNA的的RNARNA聚合酶合成聚合酶合成mRNAmRNA。单正链单正链RNA(ss+RNA,+RNA):RNA(ss+RNA,+RNA):单正链单正链RNARNA具有具有mRNAmRNA功能。功能。单负链单负链RNA(ss-R

16、NA,-RNA):RNA(ss-RNA,-RNA):单负链单负链RNARNA是是mRNAmRNA的互补链。细的互补链。细胞缺乏复制胞缺乏复制RNARNA的的RNARNA聚合酶聚合酶,故病毒依靠自身依赖故病毒依靠自身依赖RNARNA的的RNARNA聚合酶合成聚合酶合成mRNAmRNA。双链双链RNA(dsRNA,RNA):RNA(dsRNA,RNA):细胞缺乏从细胞缺乏从RNARNA转录转录mRNAmRNA的聚合酶的聚合酶,故病毒依靠自身依赖故病毒依靠自身依赖RNARNA的的RNARNA聚合酶合成聚合酶合成mRNAmRNA。反转录病毒反转录病毒:含有反转录酶的单正链含有反转录酶的单正链RNARN

17、A病毒。病毒。第33页，本讲稿共99页(2)(2)衣壳体衣壳体(capsid)(capsid)由蛋白质组成的壳粒由蛋白质组成的壳粒(capsomere)(capsomere)来组成衣壳。来组成衣壳。衣壳的功能衣壳的功能:u保护基因组保护基因组,对抗环境中的核酸酶或其他破坏性因素。对抗环境中的核酸酶或其他破坏性因素。u介导病毒核酸进入宿主细胞。介导病毒核酸进入宿主细胞。u具有抗原型具有抗原型.能引起免疫应答。能引起免疫应答。核酸连同衣壳又称为核酸连同衣壳又称为核衣壳核衣壳(nucleocapaid)(nucleocapaid)。第34页，本讲稿共99页外衣壳外衣壳内衣壳内衣壳第35页，本讲稿共9

18、9页(3)(3)包膜包膜(envelope/peles)(envelope/peles)由包膜子粒由包膜子粒(peplomere)(peplomere)组成。具有保护、介导、组成。具有保护、介导、抗原性作用。抗原性作用。包膜包膜是病毒核衣壳在细胞内装配完成后是病毒核衣壳在细胞内装配完成后,以以“出芽出芽”的方式通过细胞膜释放所获得的一层脂蛋白性的膜的方式通过细胞膜释放所获得的一层脂蛋白性的膜(宿宿主的细胞膜可能经病毒编码的蛋白质修饰过主的细胞膜可能经病毒编码的蛋白质修饰过)。也有。也有少数病毒的包膜是来自胞浆内空泡膜或核膜。少数病毒的包膜是来自胞浆内空泡膜或核膜。第36页，本讲稿共99页包膜包

19、膜脂类来源及作用脂类来源及作用 来源于寄主细胞来源于寄主细胞,其种类和含量具有对其种类和含量具有对寄主细胞的特异性。即脂类具有对寄主细寄主细胞的特异性。即脂类具有对寄主细胞的亲嗜性胞的亲嗜性,故可决定病毒特定的侵害部位。故可决定病毒特定的侵害部位。第37页，本讲稿共99页(4)(4)包膜突起包膜突起(刺突刺突)包膜子粒包膜子粒peplomerepeplomere(刺突刺突spike)spike)少数有包膜病毒在包膜表面有突起叫少数有包膜病毒在包膜表面有突起叫做做刺刺突突(由糖蛋白构成由糖蛋白构成)。对病毒分类鉴定有用对病毒分类鉴定有用,与病毒吸附细胞有关。与病毒吸附细胞有关。第38页，本讲稿共

20、99页(5)(5)病毒基质蛋白或被膜病毒基质蛋白或被膜 某些病毒某些病毒(如正黏病毒和副黏病毒如正黏病毒和副黏病毒)在核在核衣客的外层和包膜内层侧垫有一层蛋白衣客的外层和包膜内层侧垫有一层蛋白,称基称基质蛋白。具有支撑包膜质蛋白。具有支撑包膜,维持病毒结构的功能。维持病毒结构的功能。并促进衣壳与包膜之间的识别并促进衣壳与包膜之间的识别,有利于病毒的有利于病毒的装配。疱疹病毒的被膜含有病毒蛋白和酶装配。疱疹病毒的被膜含有病毒蛋白和酶,有有助于起始病毒的复制。助于起始病毒的复制。第39页，本讲稿共99页(6)(6)病毒触须病毒触须 有些无包膜病毒核衣有些无包膜病毒核衣壳上突起物。如壳上突起物。如腺

21、病毒没腺病毒没有包膜有包膜,其核衣壳呈其核衣壳呈2020面面体对称体对称,在在2020面体的各个顶面体的各个顶角上有触须纤维角上有触须纤维,形状宛形状宛如打头针如打头针,顶端膨大呈球顶端膨大呈球形。具有凝集某些动物红形。具有凝集某些动物红细胞和毒害寄主细胞的作细胞和毒害寄主细胞的作用。用。腺病毒腺病毒第40页，本讲稿共99页(7)(7)化学成分化学成分u核酸（核酸（DNADNA或或RNARNA）u蛋白质蛋白质(衣壳蛋白、包膜蛋白、酶蛋白衣壳蛋白、包膜蛋白、酶蛋白)u较复杂的病毒还含有脂类、多糖等较复杂的病毒还含有脂类、多糖等 (仅仅存在包膜上存在包膜上)第41页，本讲稿共99页三、病毒衣壳的对

22、称性三、病毒衣壳的对称性Symmetry of NucleocapsidSymmetry of Nucleocapsid(1)(1)螺旋对称型螺旋对称型(Helical(Helical Symmetry)Symmetry)蛋白质蛋白质遗传物质遗传物质烟草花叶病病毒烟草花叶病病毒第42页，本讲稿共99页(2)(2)二十面体立体对称型二十面体立体对称型(Icosahedral Symmetry)(Icosahedral Symmetry)腺病毒腺病毒(引起呼吸道、胃肠引起呼吸道、胃肠道、泌尿系及眼疾病。少数道、泌尿系及眼疾病。少数有致癌作用有致癌作用)内有遗传物质内有遗传物质蛋白质蛋白质第43页，

23、本讲稿共99页(3)(3)复合对称型复合对称型(Complex Symmetry)(Complex Symmetry)病毒的衣壳病毒的衣壳中既有立体对称中既有立体对称部分部分,又有螺旋对又有螺旋对称部分称部分,称为称为复复合对称。合对称。大肠杆菌的大肠杆菌的T T4 4噬菌体噬菌体内有遗传物质内有遗传物质蛋白质蛋白质第44页，本讲稿共99页四、病毒的包涵体四、病毒的包涵体 在某些感染病毒的寄主细胞内在某些感染病毒的寄主细胞内,形成结构特殊、形成结构特殊、有一定染色特性、在光学显微镜下可见的大小、有一定染色特性、在光学显微镜下可见的大小、形态和数量不等的小体形态和数量不等的小体,称为称为包涵体包

24、涵体(inclusion(inclusion body)body)u作用作用:具有保护病毒粒子的作用。具有保护病毒粒子的作用。u应用应用:病毒病的诊断病毒病的诊断 生物防治生物防治第45页，本讲稿共99页第三节第三节 病毒的增殖病毒的增殖一、一步生长曲线一、一步生长曲线二、病毒的一般增殖过程二、病毒的一般增殖过程三、噬菌体三、噬菌体第46页，本讲稿共99页一、一步生长曲线一、一步生长曲线1.1.实验设计依据实验设计依据:1 1个菌体被个菌体被1 1个噬菌体个噬菌体(phage)(phage)感染感染,避免二次吸附避免二次吸附;细菌群体被噬菌体同步感染。细菌群体被噬菌体同步感染。2.2.实验过程

25、实验过程:敏感菌敏感菌10ml 10ml 噬菌体噬菌体1ml 1ml 混匀混匀,5min,5min,使之吸附使之吸附 离心或用抗离心或用抗噬菌体噬菌体血清血清处理理,去除去除过量量噬菌体噬菌体 高倍稀高倍稀释,吸附吸附噬菌体噬菌体的菌的菌悬液液(避免多次吸附避免多次吸附)3737培养培养,定定时取取样 第47页，本讲稿共99页 取取样人人为裂解裂解处理理(每每5min)5min)样品中加入品中加入氯仿裂解仿裂解细胞胞 24-48h 裂解液加入敏感菌液中裂解液加入敏感菌液中 适当稀适当稀释混合液混合液 涂布于涂布于琼脂培养基上脂培养基上 计数噬菌斑数噬菌斑第48页，本讲稿共99页噬菌斑噬菌斑:概

26、念概念:将少量噬菌体与大量敏将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂感菌混合培养在营养琼脂中中,在平板表面布满宿主细在平板表面布满宿主细胞的菌苔上胞的菌苔上,可以用肉眼看可以用肉眼看到一个个透明的不长菌的到一个个透明的不长菌的小圆斑小圆斑,称为噬菌斑称为噬菌斑(每个每个噬菌斑一般是由一个噬噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的菌体粒子形成的)。应用：应用：噬菌斑可用于检出、噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。噬菌体的计数。噬菌斑噬菌斑第49页，本讲稿共99页一步生长曲线一步生长曲线 以培养时间为横坐以培养时间为横坐标标,以噬菌斑数为纵坐以噬菌斑数为纵坐标标

27、,绘制成的曲线为绘制成的曲线为一一步生长曲线。步生长曲线。可分以下阶段：可分以下阶段：u潜伏期潜伏期u隐蔽期隐蔽期u裂解期裂解期u稳定期稳定期 第50页，本讲稿共99页u潜伏期潜伏期:病毒吸附于细胞到受染细胞释放出子代病病毒吸附于细胞到受染细胞释放出子代病毒所需的最短时间。不同病毒潜伏期长短不一，噬菌毒所需的最短时间。不同病毒潜伏期长短不一，噬菌体一般有几分钟，动物病毒和植物病毒以小时或天计。体一般有几分钟，动物病毒和植物病毒以小时或天计。u隐蔽期隐蔽期:病毒在感染细胞内消失到细胞内重新出现病毒在感染细胞内消失到细胞内重新出现新的感染病毒的时期。人为裂解病毒感染细胞新的感染病毒的时期。人为裂解

28、病毒感染细胞,在潜在潜伏期前一阶段伏期前一阶段,受染细胞内检测不到感染性病毒。受染细胞内检测不到感染性病毒。u裂解期裂解期:在潜伏期后在潜伏期后,病毒效价急剧增加病毒效价急剧增加,这是新合这是新合成的病毒核酸和蛋白质装配成大量病毒粒子成的病毒核酸和蛋白质装配成大量病毒粒子,并释放并释放的结果。的结果。u稳定期稳定期:裂解期末裂解期末,受染细胞将子代病毒粒子全部释受染细胞将子代病毒粒子全部释放出来放出来,病毒效价稳定在最高处的时期。病毒效价稳定在最高处的时期。第51页，本讲稿共99页裂解量裂解量:每个受染细胞产生的子代病毒粒子的平均数目每个受染细胞产生的子代病毒粒子的平均数目,其其值等于稳定期受

29、染细胞释放的全部子代病毒粒子数除以潜值等于稳定期受染细胞释放的全部子代病毒粒子数除以潜伏期受染细胞的数目伏期受染细胞的数目,即稳定期病毒效价与潜伏期病毒效即稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。价之比。稳定期噬菌斑数稳定期噬菌斑数 裂解量裂解量 =潜伏期噬菌斑数潜伏期噬菌斑数 裂解量裂解量取决于病毒种类和宿主细胞菌龄以及环境因数取决于病毒种类和宿主细胞菌龄以及环境因数有关。不同病毒有不同的裂解量有关。不同病毒有不同的裂解量,噬菌体的裂解量一般噬菌体的裂解量一般几十到几百个几十到几百个,而植物病毒和动物病毒一般为几百到几万个。而植物病毒和动物病毒一般为几百到几万个。第52页，本讲稿共99页二、病毒

30、的一般增殖过程二、病毒的一般增殖过程 病毒没有完整的酶系统病毒没有完整的酶系统,只能依靠宿主只能依靠宿主活细胞活细胞,在原代病毒基因组控制下合成病毒在原代病毒基因组控制下合成病毒核酸和蛋白质核酸和蛋白质,并装配为成熟的子代病毒并装配为成熟的子代病毒,释放出细胞外释放出细胞外,或再感染其他易感染活细胞或再感染其他易感染活细胞,这种病毒的增殖方式称为这种病毒的增殖方式称为病毒复制病毒复制(replication)(replication)。第53页，本讲稿共99页复制可分为六个连续阶段复制可分为六个连续阶段 从病毒靠近宿主细胞从病毒靠近宿主细胞,并进入细胞并进入细胞,到到病毒复制后再释放出来的全过

31、程病毒复制后再释放出来的全过程,称为称为复复制周期制周期(replication cycle)(replication cycle)也叫也叫感染周感染周期。期。吸附吸附穿入穿入(侵入侵入)脱壳脱壳生物合成生物合成装配装配与成熟与成熟释放释放第54页，本讲稿共99页病毒粒子病毒粒子宿主宿主细胞细胞吸附吸附侵入侵入成熟病毒粒子成熟病毒粒子装配装配合成蛋白合成蛋白质衣壳质衣壳核酸复制核酸复制先期步骤先期步骤病毒酶合成病毒酶合成第55页，本讲稿共99页释放释放装配与成熟装配与成熟生物合成生物合成侵入侵入吸附吸附烈性噬菌体的繁殖过程烈性噬菌体的繁殖过程脱壳脱壳第56页，本讲稿共99页T T4 4噬菌体的

32、生命周期示意图噬菌体的生命周期示意图第57页，本讲稿共99页1.1.吸附吸附(adsorption)(adsorption)病毒病毒感染细胞先要感染细胞先要吸附在易感染细胞上吸附在易感染细胞上,可分为两步。可分为两步。离子键或电荷的吸引离子键或电荷的吸引,可逆的。可逆的。病毒颗粒特异的吸附于病毒颗粒特异的吸附于宿主细胞表面宿主细胞表面,是病毒是病毒颗粒的表面成分与细胞颗粒的表面成分与细胞膜的受体发生相互作用膜的受体发生相互作用的结果的结果,不可逆的。不可逆的。第58页，本讲稿共99页2.2.侵入侵入(penetration)(penetration)病毒吸附在宿病毒吸附在宿主细胞膜后通过多主细

33、胞膜后通过多种方式进入细胞内种方式进入细胞内,称为称为侵入侵入。第59页，本讲稿共99页细胞膜吞入细胞膜吞入(病病毒胞饮毒胞饮),),形成形成含病毒的吞饮含病毒的吞饮泡泡,主要方式。主要方式。直接进入直接进入第60页，本讲稿共99页病毒包膜与宿主病毒包膜与宿主细胞膜融合细胞膜融合核酸挤入细胞内核酸挤入细胞内,其余部分留在细其余部分留在细胞外。胞外。第61页，本讲稿共99页从性菌毛进入从性菌毛进入第62页，本讲稿共99页3.3.脱壳脱壳(encoating)(encoating)病毒进入细胞后病毒进入细胞后,迅速在溶酶体蛋迅速在溶酶体蛋白水解酶的作用下脱掉蛋白质衣壳白水解酶的作用下脱掉蛋白质衣壳

34、,释释放出核酸。有些侵入时同时脱壳。放出核酸。有些侵入时同时脱壳。第63页，本讲稿共99页4.4.生物合成生物合成(biosynthesis)(biosynthesis)核酸的复制和蛋白质的合成。核酸的复制和蛋白质的合成。多数多数DNADNA病毒在宿主细胞核内合成病毒在宿主细胞核内合成核酸核酸,多数多数RNARNA病毒在细胞质合成核病毒在细胞质合成核酸。酸。第64页，本讲稿共99页5.5.装配与成熟装配与成熟主要步骤有：主要步骤有：DNADNA分子缩合分子缩合通过衣壳包裹通过衣壳包裹DNADNA而形成头部而形成头部尾丝及尾丝及尾部的其它部件独立装配完成尾部的其它部件独立装配完成头部与尾部相结合

35、头部与尾部相结合最后最后装上尾丝装上尾丝,至此至此,一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成。成。装配成完整的核衣壳装配成完整的核衣壳:DNADNA病毒在核内装配（痘病毒除外）病毒在核内装配（痘病毒除外）RNARNA病毒和痘病毒在胞浆内装配。病毒和痘病毒在胞浆内装配。第65页，本讲稿共99页6.6.释放释放u破胞释放破胞释放:无包膜病毒在细胞内装配完成后无包膜病毒在细胞内装配完成后,借助自身降解宿主借助自身降解宿主细胞壁或细胞膜的酶细胞壁或细胞膜的酶,如噬菌体溶菌酶和脂肪酶、流感病毒包如噬菌体溶菌酶和脂肪酶、流感病毒包膜刺突神经氨酸酶等裂解宿主细胞膜刺

36、突神经氨酸酶等裂解宿主细胞,子代病毒便一起释放到胞外子代病毒便一起释放到胞外,宿主细胞死亡。宿主细胞死亡。u芽生释放芽生释放:有包膜的病毒在宿主细胞内合成衣壳蛋白时有包膜的病毒在宿主细胞内合成衣壳蛋白时,还合成包膜还合成包膜蛋白蛋白,经添加糖残基修饰成糖蛋白经添加糖残基修饰成糖蛋白,转移到核膜、细胞膜上转移到核膜、细胞膜上,取代宿取代宿主细胞的膜蛋白。宿主核膜或细胞膜上有该病毒特异糖蛋白部主细胞的膜蛋白。宿主核膜或细胞膜上有该病毒特异糖蛋白部位位,便是出芽位置。在细胞质内装配病毒便是出芽位置。在细胞质内装配病毒,出芽时外包上一层质膜出芽时外包上一层质膜成分。若在核内装配病毒成分。若在核内装配病

37、毒,出芽时包上一层核膜成分。有的先包上一层出芽时包上一层核膜成分。有的先包上一层核膜成分核膜成分,后又包上一层质膜成分后又包上一层质膜成分,其包膜由两层膜构成其包膜由两层膜构成,两层包膜上两层包膜上均带有病毒编码特异蛋白、血凝素、神经氨酸酶等，宿主细胞并不死均带有病毒编码特异蛋白、血凝素、神经氨酸酶等，宿主细胞并不死亡。亡。第66页，本讲稿共99页三、噬菌体三、噬菌体(phage)(phage)病毒种类很多病毒种类很多,根据病毒寄生的对象来分根据病毒寄生的对象来分,有植物有植物病毒、动物病毒和微生物病毒。病毒、动物病毒和微生物病毒。噬菌体噬菌体:是病毒中的一种是病毒中的一种,一般把侵染细菌、放

38、线一般把侵染细菌、放线菌的病毒叫噬菌体。菌的病毒叫噬菌体。(把侵染真菌的病毒叫噬真菌把侵染真菌的病毒叫噬真菌体体)噬菌体在自然界广泛存在噬菌体在自然界广泛存在,在在19951995年发表的年发表的ICTVICTV的病毒分类与命名第六次报告中共报道了的病毒分类与命名第六次报告中共报道了40004000余种余种,分别划归为分别划归为4949个病毒科。据个病毒科。据Bradley(1967)Bradley(1967)归纳归纳,噬菌体共有六类形态。噬菌体共有六类形态。第67页，本讲稿共99页u组成组成:主要由蛋白质和核酸组成。主要由蛋白质和核酸组成。u基本形态基本形态:蝌蚪形、微球形和纤丝形。蝌蚪形、

39、微球形和纤丝形。1.1.噬菌体的形态结构与组成噬菌体的形态结构与组成第68页，本讲稿共99页第69页，本讲稿共99页头部头部:廿面体对称结构廿面体对称结构,由由蛋白质衣壳构成蛋白质衣壳构成,内含一条内含一条DNADNA。颈部颈部:薄盘状薄盘状,附颈须。附颈须。尾鞘尾鞘:长长95nm,95nm,衣壳粒螺旋衣壳粒螺旋对称对称;可伸缩。可伸缩。尾髓尾髓:中空中空,DNA,DNA可由此进入可由此进入细胞。细胞。基板基板:六角形盘状物六角形盘状物,其上其上有刺突、尾丝。有刺突、尾丝。刺突刺突:有吸附功能。有吸附功能。尾丝尾丝:有识别吸附功能。有识别吸附功能。大肠杆菌大肠杆菌T4T4噬菌体构造噬菌体构造蝌

40、蚪形噬菌体的构造蝌蚪形噬菌体的构造第70页，本讲稿共99页(1)(1)噬菌体的增殖和溶菌过程噬菌体的增殖和溶菌过程 凡能在敏感细菌细胞内复制增殖凡能在敏感细菌细胞内复制增殖,产生许多子代噬菌体产生许多子代噬菌体,并最终裂解细菌并最终裂解细菌,称为称为烈性噬菌体烈性噬菌体(virulent phage)(virulent phage)。.噬菌体与宿主的关系噬菌体与宿主的关系第71页，本讲稿共99页 在固体培养基中在固体培养基中,若用适量噬菌体和宿主菌液混合后若用适量噬菌体和宿主菌液混合后接种培养接种培养,培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。一个培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。一个空斑系由一个噬菌

41、体复制增殖并裂解细菌后形成的空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成的,称为噬斑称为噬斑(plaque)(plaque)。第72页，本讲稿共99页(2)(2)溶原现象溶原现象自然界还存在另一种噬菌体自然界还存在另一种噬菌体,当其侵入宿当其侵入宿主细胞后主细胞后,并不增殖而是隐蔽下来并不增殖而是隐蔽下来,其基因就其基因就插入宿主细胞基因组中插入宿主细胞基因组中,随宿主细胞的基因组随宿主细胞的基因组复制而复制复制而复制,当细菌分裂时当细菌分裂时,噬菌体的基因也噬菌体的基因也随着分布到两个子代细菌的基因中去随着分布到两个子代细菌的基因中去,这种噬这种噬菌体称为菌体称为温和性噬菌体温和性噬菌体或或溶

42、原性噬菌体溶原性噬菌体。带。带有噬菌体基因组的细菌称为有噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌溶原性细菌。整。整合在细胞核上的噬菌体核酸称为合在细胞核上的噬菌体核酸称为原噬菌体原噬菌体。第73页，本讲稿共99页第74页，本讲稿共99页第75页，本讲稿共99页.危害与应用危害与应用噬菌体的危害：噬菌体的危害：主要是引起发酵中噬菌体污染主要是引起发酵中噬菌体污染例例:丙酮、丁醇发酵噬菌体污染丙酮、丁醇发酵噬菌体污染 抗生素发酵中的噬菌体污染抗生素发酵中的噬菌体污染 食品工业上的噬菌体污染食品工业上的噬菌体污染防治：防治：控制活菌排放控制活菌排放选育抗性生产菌株选育抗性生产菌株生产中轮换使用菌种生产中轮换

43、使用菌种药物防治药物防治(金霉素、四环素金霉素、四环素)第76页，本讲稿共99页噬菌体的应用噬菌体的应用(1)(1)细菌分类鉴定细菌分类鉴定 噬菌体与宿主菌关系高度特异性噬菌体与宿主菌关系高度特异性噬菌体与宿主菌关系高度特异性噬菌体与宿主菌关系高度特异性,可用于未知细菌鉴定分型。如应用伤寒沙门菌可用于未知细菌鉴定分型。如应用伤寒沙门菌可用于未知细菌鉴定分型。如应用伤寒沙门菌可用于未知细菌鉴定分型。如应用伤寒沙门菌ViViViVi噬菌噬菌噬菌噬菌体可将有体可将有体可将有体可将有ViViViVi抗原的伤寒沙门菌分成抗原的伤寒沙门菌分成抗原的伤寒沙门菌分成抗原的伤寒沙门菌分成96969696个噬菌体

44、型。个噬菌体型。个噬菌体型。个噬菌体型。(2)(2)(2)(2)诊断治疗疾病诊断治疗疾病 用噬菌体效价增长试验检测标本中用噬菌体效价增长试验检测标本中相应细菌。在怀疑有某种细菌存在的标本中相应细菌。在怀疑有某种细菌存在的标本中,加入一加入一定数量已知噬菌体定数量已知噬菌体,37,37孵育孵育6 68h,8h,再测定该噬菌体再测定该噬菌体效价辅助治疗效价辅助治疗,用铜绿假单胞菌噬菌体治疗创口感染。用铜绿假单胞菌噬菌体治疗创口感染。(3)(3)分子生物学研究工具分子生物学研究工具 噬菌体基因数量少噬菌体基因数量少,结构比结构比细菌和高等细胞简单得多细菌和高等细胞简单得多,而且容易获得大量突变体。而

45、且容易获得大量突变体。(4)(4)检验植物病原菌检验植物病原菌 (5)(5)测定辐射剂量测定辐射剂量第77页，本讲稿共99页第四节第四节 亚病毒粒子亚病毒粒子 是一类比一般病毒更小、更简单是一类比一般病毒更小、更简单,仅具有核仅具有核酸或仅有蛋白质的感染性活体。亚病毒包括类酸或仅有蛋白质的感染性活体。亚病毒包括类病毒、卫星病毒、卫星病毒、卫星病毒、卫星RNARNA以及朊病毒。在亚以及朊病毒。在亚病毒中病毒中,仅类病毒和朊病毒能独立复制仅类病毒和朊病毒能独立复制,卫星病卫星病毒及卫星毒及卫星RNARNA必须依赖辅助病毒进行复制。必须依赖辅助病毒进行复制。第78页，本讲稿共99页一、类病毒一、类病

46、毒 类病毒类病毒(viroid)(viroid)是由单链共价闭合环状是由单链共价闭合环状RNARNA分子组成分子组成,类病毒相对分子质量为类病毒相对分子质量为O.710O.7105 51.2101.2105 5,大小仅为最小大小仅为最小病毒的病毒的1/10,1/10,这种这种RNARNA能在敏感细胞内自我复制能在敏感细胞内自我复制,不需要辅不需要辅助病毒助病毒,其结构和性质都与已知病毒不同其结构和性质都与已知病毒不同,故名类病毒。故名类病毒。马铃薯纺锤形块茎病类病毒马铃薯纺锤形块茎病类病毒(PSTV)(PSTV)是发现的第一个类病是发现的第一个类病毒毒,它是由它是由359359个核苷酸组成的单

47、链环状个核苷酸组成的单链环状RNARNA分子分子,是由高度碱是由高度碱基配对的双链区与未配对的环状区相间排列而成的杆状构型。基配对的双链区与未配对的环状区相间排列而成的杆状构型。第79页，本讲稿共99页马铃薯纺锤形块茎病类病毒马铃薯纺锤形块茎病类病毒(PSTV)(PSTV)结构结构 第80页，本讲稿共99页 类病毒类病毒RNARNA能自我复制能自我复制,但不能编码蛋白质但不能编码蛋白质,迄今已知的迄今已知的类病毒只存在于高等植物中类病毒只存在于高等植物中,其核酸都是其核酸都是RNARNA型型,如马铃薯纺如马铃薯纺锤形块茎病类病毒、柑橘裂皮病类病毒锤形块茎病类病毒、柑橘裂皮病类病毒(CEV)(C

48、EV)、鳄梨白斑类、鳄梨白斑类病毒病毒(ASBV)(ASBV)等。等。类病毒的传染力很强类病毒的传染力很强,但大多数呈不显性感染。但大多数呈不显性感染。SinghSingh氏等氏等(1973(1973年年)发现发现1111个科的个科的138138种植物能够感染类病种植物能够感染类病毒毒,但只有茄科和菊科的但只有茄科和菊科的1212种植物呈现症状。类病毒感染的种植物呈现症状。类病毒感染的第二个特点是潜伏期很长第二个特点是潜伏期很长,马铃薯在感染后几个月甚至第二马铃薯在感染后几个月甚至第二代才出现块茎呈纺锤形的症状代才出现块茎呈纺锤形的症状,严重减产。严重减产。第81页，本讲稿共99页二、卫星病毒

49、二、卫星病毒 卫星病毒卫星病毒(satellite virus)(satellite virus)是一类基因组缺损、需是一类基因组缺损、需要依赖辅助病毒要依赖辅助病毒,基因才能复制和表达基因才能复制和表达,才能完成增殖的亚才能完成增殖的亚病毒。如大肠杆菌噬菌体病毒。如大肠杆菌噬菌体P P4 4,缺乏编码衣壳蛋白的基因缺乏编码衣壳蛋白的基因,需需辅助病毒大肠杆菌噬菌体辅助病毒大肠杆菌噬菌体P P2 2同时感染同时感染,且依赖且依赖P P2 2合成的壳体合成的壳体蛋白装配成含蛋白装配成含P P2 2壳体壳体1/31/3左右的左右的P P4 4壳体壳体,与较小的与较小的P P4 4DNADNA组组装

50、成完整的装成完整的P P4 4颗粒颗粒,完成增殖过程。丁型肝炎病毒完成增殖过程。丁型肝炎病毒(HDV)(HDV)必须利用乙型肝炎病毒的包膜蛋白才能完成复制周期必须利用乙型肝炎病毒的包膜蛋白才能完成复制周期,常见常见的卫星病毒还有腺联病毒的卫星病毒还有腺联病毒(AAV)(AAV)、卫星烟草花叶病毒、卫星烟草花叶病毒(STMV)(STMV)、卫星玉米白线花叶病毒卫星玉米白线花叶病毒(SMWLMV)(SMWLMV)、卫星稷子花叶病、卫星稷子花叶病(SPMV)(SPMV)。第82页，本讲稿共99页三、卫星三、卫星RNARNA 卫星卫星RNA(sat-RNA)RNA(sat-RNA)是一类寄生于辅助病毒