《非细胞生物》PPT课件.ppt

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1、台州科技职业学院台州科技职业学院生物与食品教研室生物与食品教研室 陈江萍陈江萍20092009年年1 1月月食品微生物学食品微生物学第三节第三节 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。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

2、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

3、意义。u病毒学研究病毒学研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。公元前公元前15001500年年,埃及孟非思壁埃及孟非思壁画中长老患小画中长老患小儿麻痹症。儿麻痹症。(脊脊髓灰质炎病毒髓灰质炎病毒引起引起)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,能能通过细菌过滤器通过细菌过滤器,仅含一种类型核酸仅含一种类型核酸(DNA/RNA)(DN

4、A/RNA)与少量蛋白质与少量蛋白质,只能在活细胞只能在活细胞内生长繁殖的非细胞形态的微生物。内生长繁殖的非细胞形态的微生物。u病毒粒子病毒粒子:一个结构完整一个结构完整,功能齐全而有功能齐全而有感染性的成熟病毒颗粒。感染性的成熟病毒颗粒。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于最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、复有球状、杆状、复合型。合型。只能通过电子显微镜观察。只能通过电子显微镜观察。大肠埃

5、希菌大肠埃希菌T T2 2噬菌体噬菌体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(2)(2)无细胞结构无细胞结构,化学成分简单化学成分简单 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

6、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核酸以单链或双链形式存在。存在。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(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能代谢所需要的遗传信息,没有产能酶系统没有产能酶系统,只能利用活寄主细胞酶类和产能代只能利用活寄主细胞酶类和产能代谢机构谢机构,并借助寄主细胞生物合成机构复制

7、其核酸并借助寄主细胞生物合成机构复制其核酸,以以及合成由其核酸编码的蛋白质及合成由其核酸编码的蛋白质,再由蛋白质外壳包裹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生物合成过程。核酸构成病毒的基控制下寄主细胞的生物合成过程。核酸构成病毒的基因组因组,病毒通过基因组复制和表达。病毒无个体生长病毒通过基因组复制和表达。病毒无个体生长,不能以二均分裂方式进行繁殖不能以二均分裂方式进行繁殖,也不能进行蛋白质、也不能进行蛋白质、糖类和脂类代谢活动。糖类和脂类代谢活动。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

8、的主细胞内的(DNA)(DNA)中中,从而诱发从而诱发潜伏感染。潜伏感染。(4)(4)超级寄生超级寄生(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因不具备维持生命活动的完整酶系统酶系统,只有在活的宿主细胞内才能只有在活的宿主细胞内才能表现生命活动表现生命活动,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不能独立进行新陈代谢谢,只具有一般大分子的特征只具有一般大分子的特征,无生命无生命特征。特征。(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,包包括核酸复制、括核酸复制、核酸蛋白质装核酸蛋白质装

9、配配,是在分子是在分子水平上进行的。水平上进行的。(7)(7)对一般抗生素和作用于微生物代谢途径的药物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。而且耐冷不耐热。敏感。而且耐冷不耐热。肺炎病毒肺炎病毒正常细胞正常细胞细胞病变细胞病变(CPE)(CPE)病毒与其它微生物的区别病毒与其它微生物的区别第二节第二节 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 一、病毒的形态

10、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。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

11、病毒DNA,DNA,为线型双链。为线型双链。烟草花叶病病毒烟草花叶病病毒(杆状杆状)三类典型形态的三类典型形态的病毒病毒: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噬菌体噬菌体是由椭圆形的二十面体头是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合部和螺旋对称的尾部组合而成而成,是病毒中复合对称的是病毒中复合对称的代表。代表。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

12、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毒:痘病毒痘病毒(300nm)(300nm)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衣壳粒是由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位亚单位,衣壳粒衣壳粒的排列组合方式不同的排列组合方式不同,使病毒表现出不使病毒表现出不同的构型和形状。同的构型和形状。

13、二、病毒的结构与功能二、病毒的结构与功能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)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：(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、能为病毒的增殖、遗传、变异等功能提供遗传信息。变异等功能提供遗传信息。根据合成根据合成mRNAmRNA方式不同病毒基因组分类方式不同病毒基因组分类

14、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,再由细再由细胞依赖胞依赖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-RNA,-RNA):RNA(ss-RNA,-RN

15、A):单负链单负链RNARNA是是mRNAmRNA的互补链。的互补链。细胞缺乏复制细胞缺乏复制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的聚的聚合酶合酶,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RNARNA病毒。病毒。(2)(2)衣壳体衣壳体(cap

16、sid)(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)。外衣壳外衣壳内衣壳内衣壳(3)(3)包膜包膜(envelope/peles)(envelope/peles)由包膜子粒由包膜子粒(pepl

17、omere)(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的方式通过细胞膜释放所获得的一层脂蛋白性的膜白性的膜(宿主的细胞膜可能经病毒编码的蛋白质宿主的细胞膜可能经病毒编码的蛋白质修饰过修饰过)。也有少数病毒的包膜是来自胞浆内空泡。也有少数病毒的包膜是来自胞浆内空泡膜或核膜。膜或核膜。包膜包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,其种类和含量具有其种类和含量具有对寄主细胞的特异性。即脂类具有对寄对寄主细胞的特

18、异性。即脂类具有对寄主细胞的亲嗜性主细胞的亲嗜性,故可决定病毒特定的侵故可决定病毒特定的侵害部位。害部位。(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,与病毒吸附细与病毒吸附细胞有关。胞有关。(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

19、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。(6)(6)病毒触须病毒触须 有些无包膜病毒核有些无包膜病毒核衣壳上突起物。如衣壳上突起物。如腺病腺病毒没有包膜毒没有包膜,其核衣壳其核衣壳呈呈2020面体对称面体对称,在在2020面面体的各个顶角上有触须体的各个顶角上有触须纤维纤维,形状宛如打头针形状宛如打头针,顶端膨大呈球形。具有顶端膨大呈球形。具有凝集

20、某些动物红细胞和凝集某些动物红细胞和毒害寄主细胞的作用。毒害寄主细胞的作用。腺病毒腺病毒(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 (仅存在包膜上仅存在包膜上)三、病毒衣壳的对称性三、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

21、毒烟草花叶病病毒(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、胃引起呼吸道、胃肠道、泌尿系及眼疾病。肠道、泌尿系及眼疾病。少数有致癌作用少数有致癌作用)内有遗传物质内有遗传物质蛋白质蛋白质(3)(3)复合对称型复合对称型(Complex Symmetry)(Complex Symmetry)病毒的衣病毒的衣壳中既有立体壳中既有立体对称部分对称部分,又有又有螺旋对称部分螺旋对称部分,称为称为复合对称。复合对称。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

22、质蛋白质四、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,形成结构特形成结构特殊、有一定染色特性、在光学显微镜下可见的殊、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大小、形态和数量不等的小体,称为称为包涵体包涵体(inclusion body)(inclusion 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、噬菌体一、一步生长曲线一、一

23、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)感感染染,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 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

24、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噬菌斑噬菌斑:概念概念:将少量噬菌体与大量将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养敏感菌混合培养在营养琼脂中琼脂中,在平板表面布满在平板表面布满宿主细胞的菌苔上宿主细胞的菌苔上,可以可以用肉眼看到一个个透明用肉眼看到一个个透明的不长菌的小圆斑的不长菌的小圆斑,称为称为噬菌斑噬菌斑(每个噬菌斑一般每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形是由一个噬菌体粒子形成的成的)。应用：应用：噬菌斑可用于检出、噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进分离、纯化噬菌体和

25、进行噬菌体的计数。行噬菌体的计数。噬菌斑噬菌斑一步生长曲线一步生长曲线 以培养时间为横以培养时间为横坐标坐标,以噬菌斑数为纵以噬菌斑数为纵坐标坐标,绘制成的曲线为绘制成的曲线为一步生长曲线。一步生长曲线。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 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

26、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。裂解量裂解量:每

27、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,其值等于稳定期受染细胞释放的全部子代病毒粒子其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数除以潜伏期受染细胞的数目,即稳定期病毒效价与即稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。潜伏期病毒效价之比。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取决于病毒种类种类和宿主细胞和宿主细胞菌龄以及环菌龄以及环境因数有关。境因数有关。不同病毒有不同的裂解量不同病毒有不同的裂解量,噬菌体的裂噬菌体的裂解量一般几十到几百个解量一般几十到几百个,而植物病毒和动

28、物病毒一般而植物病毒和动物病毒一般为几百到几万个。为几百到几万个。二、病毒的一般增殖过程二、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,只能依靠宿只能依靠宿主活细胞主活细胞,在原代病毒基因组控制下合成在原代病毒基因组控制下合成病毒核酸和蛋白质病毒核酸和蛋白质,并装配为成熟的子代并装配为成熟的子代病毒病毒,释放出细胞外释放出细胞外,或再感染其他易感或再感染其他易感染活细胞染活细胞,这种病毒的增殖方式称为这种病毒的增殖方式称为病毒病毒复制复制(replication)(replication)。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

29、进入细胞并进入细胞,到病毒复制后再释放出来的全过程到病毒复制后再释放出来的全过程,称称为为复制周期复制周期(replication cycle)(replication cycle)也叫也叫感染周期。感染周期。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装配与成熟配与成熟释放释放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T T4 4噬菌体的生命周期示意图噬菌体的

30、生命周期示意图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。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。细胞膜

31、吞入细胞膜吞入(病毒胞饮病毒胞饮),),形成含病毒的形成含病毒的吞饮泡吞饮泡,主要主要方式。方式。直接进入直接进入病毒包膜与宿病毒包膜与宿主细胞膜融合主细胞膜融合核酸挤入细胞核酸挤入细胞内内,其余部分留其余部分留在细胞外。在细胞外。从性菌毛进入从性菌毛进入3.3.脱壳脱壳(encoating)(encoating)病毒进入细胞后病毒进入细胞后,迅速在溶酶体迅速在溶酶体蛋白水解酶的作用下脱掉蛋白质衣蛋白水解酶的作用下脱掉蛋白质衣壳壳,释放出核酸。有些侵入时同时释放出核酸。有些侵入时同时脱壳。脱壳。4.4.生物合成生物合成(biosynthesis)(biosynthesis)核酸的复制和蛋白质的

32、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。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部的其它部件独立装配完成尾丝及尾部的其它部件独立装配完成头部与尾部相头部与尾部相结合结合最后装上尾丝最后装上尾丝,至此至此,一个个成熟的形状、大小相一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成。同的噬菌体装配完成。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

33、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。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,借助自身降解借助自身降解宿主细胞壁或细胞膜的酶宿主细胞壁或细胞膜的酶,如噬菌体溶菌酶和脂肪酶、流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感病毒包膜刺突神经氨酸酶等裂解宿主细胞,子代病毒便子代病毒便一起释放到胞外一起释放到胞外,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,还还合成包膜蛋白合成包膜蛋白,经添

34、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、转移到核膜、细胞膜上细胞膜上,取代宿主细胞的膜蛋白。宿主核膜或细胞膜上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位有该病毒特异糖蛋白部位,便是出芽位置。在细胞质内装便是出芽位置。在细胞质内装配病毒配病毒,出芽时外包上一层质膜成分。若在核内装配病毒出芽时外包上一层质膜成分。若在核内装配病毒,出芽时包上一层核膜成分。有的先包上一层核膜成分出芽时包上一层核膜成分。有的先包上一层核膜成分,后后又包上一层质膜成分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,两层包膜上均两层包膜上均带有病毒编码特异蛋白、血凝素、神经氨

35、酸酶等，宿主细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。胞并不死亡。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,有有植物病毒、动物病毒和微生物病毒。植物病毒、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把侵染真菌的病毒叫噬真菌体菌体)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年发表年发表的的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

36、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。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、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头部头部:廿面体对称结构廿面体对称结构,由蛋白质衣壳构成由蛋白质衣壳构成,内含内含一条一条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,衣壳粒螺衣壳粒螺旋对称旋对称;可伸缩。可

37、伸缩。尾髓尾髓:中空中空,DNA,DNA可由此进可由此进入细胞。入细胞。基板基板:六角形盘状物六角形盘状物,其其上有刺突、尾丝。上有刺突、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蚪形噬菌体的构造蝌蚪形噬菌体的构造(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凡能在敏感细菌细胞内复制增殖殖,产生许多子代噬菌体产生许多子代噬菌体,并最终裂解并最终裂解细菌细菌,称为称为烈性噬菌体烈性噬菌体(virulent(virulent phage)phage)。.噬菌体与宿主的关系噬菌

38、体与宿主的关系 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若用适量噬菌体和宿主菌液混合后接种培养混合后接种培养,培养基表面可有透亮的溶菌空斑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体复制增殖并裂解细出现。一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成的菌后形成的,称为噬斑称为噬斑(plaque)(plaque)。(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

39、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。.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

40、染食品工业上的噬菌体污染防治：防治：控制控制活菌排放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使用菌种药物防治药物防治(金霉素、四环素金霉素、四环素)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

41、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

42、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

43、制。必须依赖辅助病毒进行复制。一、类病毒一、类病毒 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分子分子组成组成,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,大大小仅为最小病毒的小仅为最小病毒的1/10,1/10,这种这种RNARNA能在敏感细胞内自我能在敏感细胞内自我复制复制,不需要辅助病毒不需要辅助病毒,其结构和性质都与已知病毒不其结构和性质都与已知病毒不同同,故名类病毒。马铃薯纺锤形块茎病类病毒故名类病毒。马铃薯纺锤形块茎病类病毒(PSTV)(PSTV)是发现的第一个类病毒是发现的第一个

44、类病毒,它是由它是由359359个核苷酸组成的单个核苷酸组成的单链环状链环状RNARNA分子分子,是由高度碱基配对的双链区与未配对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。的环状区相间排列而成的杆状构型。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 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,迄今迄今已知的类病毒只存在于高等植物中已知的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,如马铃薯纺锤形块茎病类病毒、柑橘裂皮病类病毒如马铃薯纺锤形块茎病类病毒、柑橘裂皮病类病毒(CEV)(CE

45、V)、鳄梨白斑类病毒、鳄梨白斑类病毒(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种植物能够感染种植物能够感染类病毒类病毒,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。类种植物呈现症状。类病毒感染的第二个特点是潜伏期很长病毒感染的第二个特点是潜伏期很长,马铃薯在感染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后几个月甚至第二代才出现块茎呈纺锤形的症状,严严重减产。重减产。二、卫星病毒二、卫星病毒 卫星病毒卫星

46、病毒(satellite virus)(satellite virus)是一类基因组缺损、是一类基因组缺损、需要依赖辅助病毒需要依赖辅助病毒,基因才能复制和表达基因才能复制和表达,才能完成增才能完成增殖的亚病毒。如大肠杆菌噬菌体殖的亚病毒。如大肠杆菌噬菌体P P4 4,缺乏编码衣壳蛋缺乏编码衣壳蛋白的基因白的基因,需辅助病毒大肠杆菌噬菌体需辅助病毒大肠杆菌噬菌体P P2 2同时感染同时感染,且且依赖依赖P P2 2合成的壳体蛋白装配成含合成的壳体蛋白装配成含P P2 2壳体壳体1/31/3左右的左右的P P4 4壳壳体体,与较小的与较小的P P4 4DNADNA组装成完整的组装成完整的P P4

47、 4颗粒颗粒,完成增殖过完成增殖过程。丁型肝炎病毒程。丁型肝炎病毒(HDV)(HDV)必须利用乙型肝炎病毒的包必须利用乙型肝炎病毒的包膜蛋白才能完成复制周期膜蛋白才能完成复制周期,常见的卫星病毒还有腺联常见的卫星病毒还有腺联病毒病毒(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、卫星玉米白线花叶病毒线花叶病毒(SMWLMV)(SMWLMV)、卫星稷子花叶病、卫星稷子花叶病(SPMV)(SPMV)。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壳体是一类寄生于辅助病毒壳体内内,虽然与辅助病毒

48、基因组无同源性虽然与辅助病毒基因组无同源性,但必须依赖于但必须依赖于辅助病毒才能复制的辅助病毒才能复制的RNARNA分子片段。有人也称之为拟分子片段。有人也称之为拟病毒病毒(virusoid)(virusoid)。如绒毛烟斑驳病毒。如绒毛烟斑驳病毒(VTMoV)(VTMoV)的卫星的卫星RNA(RNA(环状环状RNA-2RNA-2或其线状形式或其线状形式RNA-3)RNA-3)单独不能复制单独不能复制,但与但与VTMoVVTMoV基因组基因组RNA-1RNA-1共存时可感染和复制。许多共存时可感染和复制。许多卫星卫星RNARNA能影响其辅助病毒在宿主中感染寄生的症状能影响其辅助病毒在宿主中感染

49、寄生的症状,如烟草环斑病毒如烟草环斑病毒(TobRSV)(TobRSV)的卫星的卫星RNARNA能减轻能减轻TobRSVTobRSV在在烟草上引起的环斑症状。常见的卫星烟草上引起的环斑症状。常见的卫星RNARNA还有番茄黑还有番茄黑环病毒环病毒(TobRSV)(TobRSV)的卫星的卫星RNARNA、黄瓜花叶病毒、黄瓜花叶病毒(CMV)(CMV)的的卫星卫星RNARNA等。等。四、朊病毒四、朊病毒 朊病毒朊病毒(prion)(prion)是一类具有侵染性并能在宿主细胞内复制是一类具有侵染性并能在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。如人的库鲁病的小分子无免疫性疏水蛋白质。如人的库鲁病(Ku

50、ru)(Kuru)、羊搔、羊搔痒病痒病(scrapie)(scrapie)、牛海绵状脑病、牛海绵状脑病(疯牛病疯牛病)、雅氏病、雅氏病(CJD)(CJD)等病等病的病原体均为朊病毒。的病原体均为朊病毒。1982 1982年年,美国科学家美国科学家S SB BPrusinerPrusiner在研究羊搔痒病病原在研究羊搔痒病病原体时发现体时发现,经紫外线辐射、高温等能使病毒失活的因子处理后经紫外线辐射、高温等能使病毒失活的因子处理后该病的病原体仍有活性该病的病原体仍有活性,而而SDSSDS、尿素、苯酚等蛋白变性剂则、尿素、苯酚等蛋白变性剂则能使之失活能使之失活,认为这种病原体是一种蛋白质侵染颗粒认