环境工程微生物学病毒.pptx
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1、1 1生物中的微生物生物中的微生物生生 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、亚病毒原核生物原核生物:三菌、三体: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1页/共66页非细胞生物非细胞生物至少含核至少含核酸和蛋白酸和蛋白质二种组质二种组分分(真真)病毒病毒亚病毒亚病毒类病毒类病毒卫星卫星RNA朊病毒朊病毒只含具只含具侵染性侵染性的的RNA组分组分只含有只含有不具侵不具侵染性的染性的RNA组组分分只含蛋只含蛋白质白质第2页/共66页1.1 病毒的一般属性病毒的一般属性 1.1.1 病毒的定义和特点病毒的定义和特点 1.1.1.1
2、 定义定义目前,病毒尚无确切定义,一般可描述为:目前,病毒尚无确切定义,一般可描述为:病毒是一类既具有病毒是一类既具有化学大分子化学大分子属性,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形感染性颗粒形式式,又具有细胞内的,又具有细胞内的繁殖性基因形式繁殖性基因形式的独特生物的独特生物类群。类群。第3页/共66页病毒是专性细胞内寄生物病毒是专性细胞内寄生物其大小在其大小在10300nm之间。之间。在形状和化学组成上有所不同,但都仅含在形状和化学组成上有所不同,但都仅含有有RNA或或DNA。完整的颗粒称为完整的颗粒称为“病毒粒子病毒粒子”,它包括一,它
3、包括一个衣壳,在衣壳的外面常包围有糖蛋白个衣壳,在衣壳的外面常包围有糖蛋白脂类的膜。脂类的膜。病毒对抗生素不敏感。病毒对抗生素不敏感。第4页/共66页病毒的一般属性病毒的一般属性 超显微的,没有细胞结构的,专性活细超显微的,没有细胞结构的,专性活细胞内寄生胞内寄生的实体。的实体。在活细胞外具有一般在活细胞外具有一般化学大分子特征化学大分子特征。一旦病毒进入细胞,毒粒便会解体,释一旦病毒进入细胞,毒粒便会解体,释放出的病毒基因组具有繁殖性,能利用宿放出的病毒基因组具有繁殖性,能利用宿主细胞的大分子合成装置进行复制表达、主细胞的大分子合成装置进行复制表达、病毒繁殖,表现出遗传、变异等一系列病毒繁殖
4、,表现出遗传、变异等一系列生生命特征命特征。第5页/共66页没有细胞结构;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,只能在特定的不以二分分裂法繁殖,只能在特定的寄主细胞内以寄主细胞内以核酸复制的方式增殖核酸复制的方式增殖;没有核糖体,不含与能量代谢有关的没有核糖体,不含与能量代谢有关的酶,在活体外没有生命特征。酶,在活体外没有生命特征。第6页/共66页病毒的大小和形态病毒的大小和形态(1)大小)大小 l纳米纳米(nm),10300nm,100nm。(2)形态)形态 球状球状球状病毒球状病毒(或多面体病毒或多面体病毒)。动物病毒。动物病毒多为球状。多为球状
5、。杆状杆状杆状病毒杆状病毒(包括棒状或线状包括棒状或线状)。植物病。植物病毒多呈杆状。毒多呈杆状。蝌蚪状蝌蚪状蝌蚪状病毒。细菌病毒也即噬菌体蝌蚪状病毒。细菌病毒也即噬菌体多呈蝌蚪状多呈蝌蚪状。第7页/共66页第8页/共66页 Sizes and Shapes of Viruses(Animal RNA Viruses)第9页/共66页Sizes and Shapes of Viruses(Animal DNA Viruses)第10页/共66页Sizes and Shapes of Viruses(Bacteriophages)第11页/共66页病毒的化学组成和结构病毒的化学组成和结构(1)病
6、毒粒子的结构)病毒粒子的结构 核壳核壳(nucleo-capsid)病毒主要由壳体和核病毒主要由壳体和核酸二部分构成,二者统称核壳。酸二部分构成,二者统称核壳。壳粒壳粒(capsomere)是构成病毒粒子的是构成病毒粒子的最小最小形态单位形态单位,每个壳粒由,每个壳粒由1-6个同种多肽分子个同种多肽分子折叠缠绕而成的蛋白质亚单位。也称为衣折叠缠绕而成的蛋白质亚单位。也称为衣壳粒。壳粒。壳体壳体(capsid)由壳粒以对称的形式,有规由壳粒以对称的形式,有规律地排列成杆状、球状、二十面体或其它律地排列成杆状、球状、二十面体或其它形状,构成病毒的外壳。也称作衣壳,蛋形状,构成病毒的外壳。也称作衣壳
7、,蛋白质外壳。白质外壳。第12页/共66页Viral Structure(Helical Virus)第13页/共66页Viral Structure(Polyhedral Virus)第14页/共66页包膜包膜(envelope)在壳体外层还具有一层在壳体外层还具有一层由病毒编码的封套,有包膜的病毒粒子由病毒编码的封套,有包膜的病毒粒子是以出芽的方式穿过被侵染细胞的核膜是以出芽的方式穿过被侵染细胞的核膜或原生质膜。或原生质膜。病毒的包膜上具有受体,能使粒子附着病毒的包膜上具有受体,能使粒子附着并感染宿主细胞。并感染宿主细胞。第15页/共66页Viral Structure(Enveloped
8、 Helical Virus)第16页/共66页Viral Structure(Enveloped Polyhedral Virus)第17页/共66页(2)病毒的对称性)病毒的对称性病毒的衣壳具有螺旋体对称或二十面体对病毒的衣壳具有螺旋体对称或二十面体对称。称。1)螺旋体对称)螺旋体对称l可以看作蛋白亚基通过有序的螺旋方式,排可以看作蛋白亚基通过有序的螺旋方式,排列在病毒核酸周围。列在病毒核酸周围。2)二十面体)二十面体l规则的立体结构,由许多蛋白亚基的重复聚规则的立体结构,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结构。集组成,从而形成一种类似于球形的结构。第18页/共66页病
9、毒粒的对称体制病毒粒的对称体制第19页/共66页螺旋状对称型:螺旋状对称型:烟草花叶病毒烟草花叶病毒(TMV)第20页/共66页二十面体对称型二十面体对称型:腺病毒腺病毒第21页/共66页复合对称型:偶数噬菌体复合对称型:偶数噬菌体第22页/共66页(3)病毒的化学组成)病毒的化学组成 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、包衣壳、包膜膜)还还是非结构蛋白是非结构蛋白(例如,酶例如,酶)都是由病都是由病毒的毒的基因组编码基因组编码的,这些蛋白在组织培的,这些蛋白在组织培养的复制中可以是必要或非必要的。养的复制中可以是必要或非必要的。第23页/共66页结构
10、蛋白结构蛋白 是核衣壳、基质,或者是包膜是核衣壳、基质,或者是包膜中的蛋白,这些蛋白对病毒基因组起保护中的蛋白,这些蛋白对病毒基因组起保护作用,并且能够利用宿主上的受体在宿主作用,并且能够利用宿主上的受体在宿主间传递基因组。同样在病毒粒子的装配过间传递基因组。同样在病毒粒子的装配过程中也起到了主要作用。程中也起到了主要作用。非结构蛋白非结构蛋白 包含在病毒体内的非结构蛋包含在病毒体内的非结构蛋白,并不作为病毒体的结构,通常具有酶白,并不作为病毒体的结构,通常具有酶的活性,对启动病毒的感染是必要的。的活性,对启动病毒的感染是必要的。第24页/共66页2)病毒的核酸)病毒的核酸 l核酸是病毒的核酸
11、是病毒的遗传物质遗传物质;控制着病毒的增;控制着病毒的增殖及对宿主的感染性;殖及对宿主的感染性;l一种病毒的毒粒只含有一种病毒的毒粒只含有一种一种核酸:核酸:DNA或或是是RNA;l病毒基因组病毒基因组在大小、结构和核苷酸的组成在大小、结构和核苷酸的组成上是多种多样的,有线状、环状、双链上是多种多样的,有线状、环状、双链DNA(dsDNA)、单链、单链DNA(ssDNA)、双链、双链RNA(dsRNA)、单链、单链RNA(ssRNA)、分段、分段的或者不分段的。的或者不分段的。第25页/共66页3)脂类)脂类l病毒所含的脂类主要是一些病毒所含的脂类主要是一些磷脂磷脂、胆固胆固醇醇和和中性脂肪中
12、性脂肪,多数存在于包膜。,多数存在于包膜。4)糖类)糖类l病毒所含的糖类主要是病毒所含的糖类主要是葡萄糖葡萄糖、龙胆二龙胆二糖糖、岩藻糖岩藻糖、半乳糖半乳糖等。等。第26页/共66页(4)病毒的群体形态)病毒的群体形态l寄主细胞被病毒感染后形成的蛋白质结晶体,寄主细胞被病毒感染后形成的蛋白质结晶体,内含有内含有1至几个病毒粒子。至几个病毒粒子。l有的病毒在寄主细胞内可形成有的病毒在寄主细胞内可形成包含体包含体结构,结构,它们多数位于细胞质内,具嗜酸性;少数位它们多数位于细胞质内,具嗜酸性;少数位于细胞核内,具嗜碱性;也有细胞核内和细于细胞核内,具嗜碱性;也有细胞核内和细胞质都存在的类型。胞质都
13、存在的类型。l噬菌斑噬菌斑(plaque)l枯斑枯斑(lesin)第27页/共66页第28页/共66页Electron Micrograph of Poliomyelitis Virus Caption:-Polio virus;RNA virus,Picornaviridae Family.第29页/共66页Transmission Electron Micrograph of HIV-1.The nucleocapsid(arrows)can be seen within the envelope.第30页/共66页1.2 噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体(bacteriophage),通常称为噬
14、菌体,通常称为噬菌体(phage),是侵染细菌的病毒。,是侵染细菌的病毒。它们是专性细胞内寄生物,可以噬菌体颗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,但只能在细胞内繁粒在细菌细胞外存在,但只能在细胞内繁殖。殖。它们由核酸基因组和被称为衣壳的病毒外它们由核酸基因组和被称为衣壳的病毒外壳包围而构成。壳包围而构成。噬菌体侵染细菌后,在细胞内指令细胞合噬菌体侵染细菌后,在细胞内指令细胞合成噬菌体的组分。成噬菌体的组分。第31页/共66页噬菌体的结构噬菌体的结构 噬菌体有许多类型。噬菌体有许多类型。l20面体,丝状,复合体面体,丝状,复合体l基因组是基因组是DNA或或RNA;单链;单链(
15、ss)或双链或双链(ds),环状或线状。,环状或线状。第32页/共66页噬菌体的形态噬菌体的形态(1)20面体面体(icosahedron)由由20个三角形面构成个三角形面构成的特殊的形状,的特殊的形状,20面体在自然界是非常普遍面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包的形状,因为很容易装配成一个由亚单位包裹的外壳。裹的外壳。(2)丝状丝状(filamentous)由衣壳蛋白装配成的螺由衣壳蛋白装配成的螺旋状结构的长的蛋白管。旋状结构的长的蛋白管。(3)复合体复合体(complex)某些噬菌体由某些噬菌体由20面体头部面体头部和连接螺旋状尾部复合构成。和连接螺旋状尾部复合构
16、成。l头部为拉长的头部为拉长的20面体。面体。l尾部尾部 尾部作用是帮助遗传物质注入细胞。尾部作用是帮助遗传物质注入细胞。第33页/共66页Viral Structure(Binal)A T-even bacteriophage consisting of a head,sheath,and tail.第34页/共66页Electron Micrograph of Coliphage T4 Caption:-T4 bacteriophage(DNA virus).第35页/共66页噬菌体的生活周期噬菌体的生活周期 典型噬菌体(毒性噬菌体)生活周期典型噬菌体(毒性噬菌体)生活周期(1)侵染过程侵
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- 环境工程 微生物学 病毒
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