《微生物形态》PPT课件.ppt

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1、第二章微生物形态生生 物物细胞生物细胞生物非细胞生物：病毒、亚病毒非细胞生物：病毒、亚病毒原核生物：三菌、三体原核生物：三菌、三体真核生物：真菌、单细胞藻类、真核生物：真菌、单细胞藻类、原生动物原生动物第一节第一节 原核生物和真核生物原核生物和真核生物 细胞细胞第二节第二节 原核生物原核生物第三节第三节 真核微生物真核微生物第四节第四节 病毒病毒第第二二章章微微生生物物形形态态病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态&病毒病毒一、病毒的一般属性一、病毒的一般属性 二、噬菌体二、噬菌体 三、其它病毒三、其它病毒病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微

2、微 生生 物物 形形 态态 F病毒的一般属性病毒的一般属性(一一)病毒的定义和特点病毒的定义和特点 (二二)大小和形态大小和形态 (三三)化学组成和结构化学组成和结构 病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 F病毒的定义和特点病毒的定义和特点1 1、定义、定义|病毒是专性细胞内寄生物，其大病毒是专性细胞内寄生物，其大小在小在10300nm之间。在形状和之间。在形状和化学组成上有所不同，但都仅含化学组成上有所不同，但都仅含有有RNA或或DNA。完整的颗粒称。完整的颗粒称为为“病毒粒子病毒粒子”，它包括一个衣，它包括一个衣壳，在衣壳的外面常包围有糖蛋壳，在衣壳

3、的外面常包围有糖蛋白白脂类的膜。病毒对抗生素不脂类的膜。病毒对抗生素不敏感。敏感。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|一旦一旦病毒进入细胞病毒进入细胞，毒粒便，毒粒便会会解体解体，释放出的病毒基因，释放出的病毒基因组具有组具有繁殖性繁殖性，能利用，能利用宿主宿主细胞的大分子细胞的大分子合成装置合成装置进行进行复制表达、复制表达、病毒繁殖病毒繁殖，表现，表现出遗传、变异等一系列生命出遗传、变异等一系列生命特征。特征。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|目前，病毒还目前，病毒还没有确切没有确切的定的定义，一般可以这

4、样描述：义，一般可以这样描述：病毒是一类既具有病毒是一类既具有化学化学大分子大分子属性，又具有属性，又具有生物体生物体基本特征；既具有细胞外的基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒感染性颗粒形式，又具有细形式，又具有细胞内的胞内的繁殖性基因形式繁殖性基因形式的独的独特生物类群。特生物类群。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 2、病毒的基本特征、病毒的基本特征|没有细胞结构；没有细胞结构；|只含有只含有DNA或或RNA一类核酸；一类核酸；|不以二分分裂法繁殖，只能在不以二分分裂法繁殖，只能在特定的寄主细胞内以核酸复制特定的寄主细胞内以核酸复制的方式增殖；的方

5、式增殖；|没有核糖体，不含与能量代谢没有核糖体，不含与能量代谢有关的酶，在活体外没有生命有关的酶，在活体外没有生命特征。特征。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 F 大小和形态大小和形态 1、大小、大小|纳米纳米(nm)，10300nm，100nm。2、形态、形态|球状球状球状病毒（或多面体病毒）球状病毒（或多面体病毒）。动物病毒多为球状。动物病毒多为球状。|杆状杆状杆状病毒（包括棒状或线杆状病毒（包括棒状或线状）。植物病毒多呈杆状。状）。植物病毒多呈杆状。|蝌蚪状蝌蚪状蝌蚪状病毒。细菌病毒蝌蚪状病毒。细菌病毒也即噬菌体多呈蝌蚪状也即噬菌体多呈蝌蚪状。

6、Sizes and Shapes of Viruses(Animal RNA Viruses)Sizes and Shapes of Viruses(Animal DNA Viruses)Sizes and Shapes of Viruses(Bacteriophages)病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 F病毒病毒化学组成和结构化学组成和结构 1 1、病毒粒子的结构、病毒粒子的结构 核壳核壳（nucleo-capsid）病毒）病毒主要由主要由壳体和核酸壳体和核酸二部分构二部分构成，二者统称成，二者统称核壳核壳。壳粒壳粒（capsomere）是构成）

7、是构成病毒粒子的病毒粒子的最小形态单位最小形态单位，每个壳粒由每个壳粒由1-6个同种个同种多肽多肽分子折叠缠绕分子折叠缠绕而成的而成的蛋白质蛋白质亚单位亚单位。也称为衣壳粒。也称为衣壳粒。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|壳体壳体(capsid)由壳粒以对由壳粒以对称的形式，有规律地称的形式，有规律地排列成排列成杆状、球状、二十面体或其杆状、球状、二十面体或其它形状，它形状，构成病毒的外壳。构成病毒的外壳。也称作衣壳，蛋白质外壳。也称作衣壳，蛋白质外壳。Viral Structure(Helical Virus)Viral Structure(Pol

8、yhedral Virus)病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|包膜包膜（envelope）在壳体外层还在壳体外层还具有一层由病毒编码的封套，具有一层由病毒编码的封套，有包有包膜的病毒粒子是以出芽的方式穿过膜的病毒粒子是以出芽的方式穿过被侵染细胞的核膜或原生质膜。被侵染细胞的核膜或原生质膜。病毒的包膜上具有受体，它能病毒的包膜上具有受体，它能使粒子附着并感染宿主细胞。使粒子附着并感染宿主细胞。Viral Structure(Enveloped Helical Virus)Viral Structure(Enveloped Polyhedral Viru

9、s)病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|病毒的对称性病毒的对称性 病毒的衣壳具有病毒的衣壳具有螺螺旋体对称或二十面体对称旋体对称或二十面体对称。螺旋体对称螺旋体对称可以看作蛋白亚基通可以看作蛋白亚基通过有序的螺旋方式，排列在病毒核过有序的螺旋方式，排列在病毒核酸周围。酸周围。二十面体二十面体是一种有规则的立体结是一种有规则的立体结构，它由许多蛋白亚基的重复聚集构，它由许多蛋白亚基的重复聚集组成，从而形成一种类似于球形的组成，从而形成一种类似于球形的结构。结构。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 2、病毒的化学组

10、成、病毒的化学组成 1 1）病毒蛋白）病毒蛋白 病毒蛋白，无论是病毒蛋白，无论是结构蛋白结构蛋白(衣壳、包膜衣壳、包膜)还还是非是非结构蛋白结构蛋白(例如，酶例如，酶)都是由病都是由病毒的基因组编码的，这些蛋白毒的基因组编码的，这些蛋白在组织培养的复制中可以是必在组织培养的复制中可以是必要或非必要的。要或非必要的。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|结构蛋白结构蛋白 是核衣壳、基质，是核衣壳、基质，或者是包膜中的蛋白，这些蛋或者是包膜中的蛋白，这些蛋白对病毒基因组起白对病毒基因组起保护作用保护作用，并且能够利用宿主上的受体在并且能够利用宿主上的受体在宿

11、主间宿主间传递基因组传递基因组。同样在病。同样在病毒粒子的毒粒子的装配过程装配过程中也起到了中也起到了主要作用主要作用。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|非结构蛋白非结构蛋白 包含在病毒体内的包含在病毒体内的非结构蛋白非结构蛋白(并不作为病毒体的并不作为病毒体的结构结构)，它们通常具有，它们通常具有酶的活性酶的活性，这这对启动病毒的感染是必要的对启动病毒的感染是必要的。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 2）病毒的核酸病毒的核酸|病毒基因组在病毒基因组在大小、结构和核苷大小、结构和核苷酸的组成酸的组成上是多种

12、多样的，有线上是多种多样的，有线状、环状、双链状、环状、双链DNA(dsDNA)、单链单链DNA(ssDNA)、双链、双链RNA(dsRNA)、单链、单链RNA(ssRNA)、分、分段的或者不分段的。段的或者不分段的。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 3）脂类和糖类）脂类和糖类|病毒所含的病毒所含的脂类脂类主要是一些主要是一些磷脂、磷脂、胆固醇和中性脂肪胆固醇和中性脂肪，多数存在于，多数存在于包包膜膜。|病毒所含的病毒所含的糖类糖类主要是主要是葡萄糖、龙葡萄糖、龙胆二糖、岩藻糖、半乳糖等胆二糖、岩藻糖、半乳糖等。病病毒毒的的一一般般属属性性 第第 二

13、二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 3）病毒的包含体）病毒的包含体|寄主细胞被病毒感染后形成的寄主细胞被病毒感染后形成的蛋蛋白质结晶体白质结晶体，内含有，内含有1 1至几个病毒至几个病毒粒子。粒子。有的病毒在寄主细胞内可形有的病毒在寄主细胞内可形成成包含体结构包含体结构，它们多数位于细，它们多数位于细胞质内，具胞质内，具嗜酸性嗜酸性；少数位于细；少数位于细胞核内，具胞核内，具嗜碱性嗜碱性；也有细胞核；也有细胞核内和细胞质都存在的类型。内和细胞质都存在的类型。Electron Micrograph of Poliomyelitis Virus Caption:-Polio virus;RNA

14、 virus,Picornaviridae Family.Transmission Electron Micrograph of HIV-1 The nucleocapsid(arrows)can be seen within the envelope.噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 F 噬菌体噬菌体1、噬菌体形态、结构 2、噬菌体的生活周期 噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|细菌噬菌体细菌噬菌体(bacteriophage)，通，通常称为常称为噬菌体噬菌体(phage)，是，是侵染细侵染细菌的病毒菌的病毒。|它们是专性细胞内寄生物，可

15、以噬它们是专性细胞内寄生物，可以噬菌体颗粒在细菌细胞外存在，但菌体颗粒在细菌细胞外存在，但只只能在细胞内繁殖能在细胞内繁殖。它们。它们由核酸基因由核酸基因组和被称为衣壳的病毒外壳包围而组和被称为衣壳的病毒外壳包围而构成构成。噬菌体侵染细菌后，在细胞。噬菌体侵染细菌后，在细胞内内指令指令细胞合成噬菌体的组分。细胞合成噬菌体的组分。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 F噬菌体形态、结构噬菌体形态、结构 1、噬菌体的结构、噬菌体的结构 M噬菌体有噬菌体有许多类型许多类型。M20面体，丝状，复合体面体，丝状，复合体M基因组是基因组是DNA或或RNA；单链；单链(ss)或双链或

16、双链(ds)，环状或线状，环状或线状。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 2、噬菌体的形态、噬菌体的形态|2020面体面体(icosahedron)(icosahedron)由由20个三个三角形面构成的特殊的形状，角形面构成的特殊的形状，20面面体在自然界是非常普遍的形状，体在自然界是非常普遍的形状，因为很容易装配成一个由亚单位因为很容易装配成一个由亚单位包裹的外壳。包裹的外壳。|丝状丝状(filamentous)(filamentous)由衣壳蛋白由衣壳蛋白装配成的螺旋状结构的长的蛋白装配成的螺旋状结构的长的蛋白管。管。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物

17、物 形形 态态|复合体复合体(complex)(complex)某些噬菌某些噬菌体由体由20面体头部和连接螺旋面体头部和连接螺旋状尾部复合构成。状尾部复合构成。z头部为拉长的头部为拉长的20面体。面体。z尾部尾部 尾部作用是帮助遗传物尾部作用是帮助遗传物质注入细胞。质注入细胞。Viral Structure(Binal)A T-even bacteriophage consisting of a head,sheath,and tail.Electron Micrograph of Coliphage T4 Caption:-T4 bacteriophage(DNA virus).噬噬菌菌体体

18、 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 F噬菌体的生活周期噬菌体的生活周期 1、典型噬菌体生活周期、典型噬菌体生活周期 一个噬菌体典型的生活周期，一个噬菌体典型的生活周期，从噬菌体在细菌细胞表面的从噬菌体在细菌细胞表面的特异特异受体吸附受体吸附开始，随后开始，随后遗传物质注遗传物质注入宿主入宿主。细菌含有降解外源。细菌含有降解外源DNA的限制修饰系统，许多侵染是不的限制修饰系统，许多侵染是不成功的。成功的。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 接着接着核酸复制核酸复制开始，噬菌体开始，噬菌体基因编码的酶被合成。最后，合基因编码的酶被合成。最后，合成成噬菌体衣壳

19、蛋白噬菌体衣壳蛋白，装配装配成新的成新的噬菌体外壳，同时包装一个拷贝噬菌体外壳，同时包装一个拷贝的基因。然后，的基因。然后，噬菌体释放噬菌体释放，普，普遍通过裂解进入周围培养基。也遍通过裂解进入周围培养基。也即经过即经过吸附，侵入，复制，组装吸附，侵入，复制，组装和释放和释放5个阶段个阶段。Adsorption during the Lytic Life Cycle of a Lytic Bacteriophage The bacteriophage binds to receptors on the bacterial cell wall.1)吸附吸附(附着附着)(adsorption,at

20、tachment)Penetration during the Lytic Life Cycle of a Lytic BacteriophageThe bacteriophage injects its genome into the bacteriums cytoplasm.2)侵入侵入(Penetration)Early Replication during the Lytic Life Cycle of a Lytic BacteriophageThe bacteriophage genome replicates and bacteriophage components begin

21、to be produced by way of the host bacteriums metabolic machinery.3)核酸复制核酸复制(nucleic acid replication)Late Replication during the Lytic Life Cycle of a Lytic BacteriophageThe production of bacteriophage components and enzymes progresses.Maturation during the Lytic Life Cycle of a Lytic BacteriophageT

22、he bacteriophage components assemble.4)噬菌体装配噬菌体装配(Phage assembly)A bacteriophage-coded enzyme breaks down the peptidoglycan in the bacterial cell wall causing osmotic lysis.Release during the Lytic Life Cycle of a Lytic Bacteriophage 5)释放释放(release)Animation of the Lytic Life Cycle of a Bacteriophag

23、e噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 2、溶源性噬菌体生活周期、溶源性噬菌体生活周期|噬菌体进入噬菌体进入溶源化溶源化阶段，阶段，噬菌体噬菌体的基因组随染色体复制而复制的基因组随染色体复制而复制，而且通过一个世代传至下一个世而且通过一个世代传至下一个世代。代。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|溶源噬菌体可从溶源阶段自发诱溶源噬菌体可从溶源阶段自发诱导，进入裂解周期。导，进入裂解周期。大多数溶源大多数溶源性噬菌体性噬菌体(有时称为温和噬菌体有时称为温和噬菌体)以原噬菌体状态以原噬菌体状态整合整合至染色体上至染色体上随宿主复制；但某些噬菌体，如

24、随宿主复制；但某些噬菌体，如P1噬菌体噬菌体，却像一个，却像一个质粒质粒存在细存在细胞质中。胞质中。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|许多噬菌体，典型的为许多噬菌体，典型的为噬菌体噬菌体，在细胞进入裂解周期前，产生在细胞进入裂解周期前，产生终终止噬菌体复制的阻遏蛋白止噬菌体复制的阻遏蛋白,使得使得这些噬菌体不进入裂解循环，而这些噬菌体不进入裂解循环，而是它们进入称为是它们进入称为溶源性溶源性(lysogeny)的阶段。的阶段。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|在此阶段它们或者整合至染色体上在此阶段它们或者整合至染色体上形成形成原噬菌体原噬

25、菌体(prophage)(如如 噬噬菌体菌体)或者像或者像质粒存在细胞质质粒存在细胞质中中(如如P1噬菌体噬菌体)。结果，这些溶源性噬。结果，这些溶源性噬菌体菌体(有时称为温和噬菌体有时称为温和噬菌体)随宿主随宿主染色体复制而复制，然后分配到子染色体复制而复制，然后分配到子细胞中。细胞中。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|溶源性噬菌体具有溶源性噬菌体具有特别的特性特别的特性，因为它们能携带改变宿主表型的因为它们能携带改变宿主表型的功能性基因。称为功能性基因。称为溶源性转变溶源性转变(lysogenic conversion)，溶源，溶源性噬菌体的特性有助于细菌在寄性

26、噬菌体的特性有助于细菌在寄主中存活的能力。主中存活的能力。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|例：例：沙门氏菌噬菌体溶源化沙门氏菌噬菌体溶源化时改变细时改变细菌脂多糖菌脂多糖(LPS)O-抗原的组分，因抗原的组分，因此改变细菌抗原的特性。许多细此改变细菌抗原的特性。许多细菌的菌的毒素基因毒素基因也由也由温和噬菌体携温和噬菌体携带带，包括，包括白喉棒杆菌白喉棒杆菌(Corynebacteria diphtheriae)的的 噬菌体噬菌体携带的白喉毒素基因。携带的白喉毒素基因。霍霍乱毒素乱毒素也在此类之中。也在此类之中。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形

27、形 态态|溶源细菌自发裂解和诱发裂解溶源细菌自发裂解和诱发裂解 在在溶源细菌溶源细菌中极少数中极少数(约约10-6)会发生原噬菌体大量复制、成会发生原噬菌体大量复制、成熟，导致熟，导致寄主细胞裂解寄主细胞裂解，这种现，这种现象称为象称为溶源细菌的自发裂解溶源细菌的自发裂解；若用低剂量的若用低剂量的紫外线照射处紫外线照射处理理或其他或其他理化方法处理理化方法处理，能够，能够诱诱发发溶源细胞大量溃溶，释放成熟溶源细胞大量溃溶，释放成熟噬菌体粒子，这就是噬菌体粒子，这就是溶源细菌的溶源细菌的诱发裂解诱发裂解。噬噬菌菌体体 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|溶源细菌细胞复愈溶源细菌细胞复

28、愈 溶源溶源细胞中的原噬菌体有时会消细胞中的原噬菌体有时会消失，成为非溶源细胞，不会失，成为非溶源细胞，不会裂解，称为裂解，称为溶源细菌细胞复溶源细菌细胞复愈愈。Prophage Formation during the Lysogenic Life Cycle of a Temperate Bacteriophage The bacterium inserts its genome into the bacteriums nucleoid to become a prophage.Animation of the Lysogenic Life Cycle of a Temperate Bac

29、teriophage亚亚病病毒毒 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态|亚 病 毒（一）（一）类病毒类病毒(Viroid)是一个是一个裸露的闭合环状裸露的闭合环状RNA分子分子，它，它能能感染寄主细胞感染寄主细胞并在其中自我并在其中自我复制使寄主产生病症。复制使寄主产生病症。（二）（二）拟病毒拟病毒 通常，病毒粒子通常，病毒粒子含有核酸和蛋白质组分，拟病含有核酸和蛋白质组分，拟病毒则是存在于毒则是存在于植物病毒颗粒植物病毒颗粒中中的的环状环状RNA分子分子。亚亚病病毒毒 第第 二二 章章 微微 生生 物物 形形 态态 （三）（三）朊病毒朊病毒(Prion&Virion)Prusiner于于1982年发现，是年发现，是一种对人一种对人有侵染性的蛋白质颗粒有侵染性的蛋白质颗粒。引起羊的引起羊的“瘙痒症瘙痒症”、牛的海绵、牛的海绵状脑状脑“疯牛症疯牛症”、人的苦鲁病。、人的苦鲁病。|人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒(HIV)感染引起人的获得性感染引起人的获得性人类免人类免疫缺陷综合征疫缺陷综合征(Acquired Immune Deficiency Syndrome,即即AIDS)。