化生专业微生物-第4章-病毒上传课件

病毒和亚病毒VirusesandSubviruses第4章

类病毒Viroid拟病毒Virusoid朊病毒Prion至少含核酸和蛋白质二种组分只含蛋白质只含侵染性RNA组分只含不具侵染性RNA组分真病毒

Euviruses亚病毒Subviruses非细胞生物non-cellularorganisms病毒是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”，其本质是一种只含有DNA或RNA的遗传因子，它们能以感染态和非感染态两种状态存在。Chapter4—1–病毒（Viruses）1900年前后，口蹄疫等多种动植物疾病病原体的滤过性特性被证明；1915，FWTwort

；1917年，FHerelle：发现细菌病毒；1935年，WMStanley：提纯并结晶烟草花叶病毒；Bawden等：证明烟草花叶病毒的本质为核蛋白；1940年，Kansche，观察到烟草花叶病毒颗粒；不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征；一种病毒只含一种核酸，DNA或者RNA；无产能、蛋白质和核酸合成酶系，必须依赖宿主细胞进行蛋白质和核酸合成，再装配形成子代；个体微小，在电子显微镜下才能观察；对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。二、病毒的主要特点

（Generalfeaturesofviruses）离体条件下，以有感染性的无生命的生物大分子形式存在；三、病毒的类型（Typesofviruses）1、根据核酸类型（basedonnucleicacid）DNA病毒DNAvirusesRNA病毒RNAviruses双链DNA和单链DNA病毒单链RNA和双链RNA病毒2、根据宿主（basedonhost）噬菌体（phage）植物病毒（plantviruses）动物病毒（animalviruses）细菌细胞（bacteriacell）植物细胞（plantcell）动物细胞（animalcell）病毒的形状大致可分为：球状、杆状和复杂形状3种。病毒的形态（Virusshapes）衣壳capsid核衣壳nucleocapsid核心core包膜envelop毒粒virusparticle核酸nucleicacid衣壳粒capsomere（1）衣壳（capsid）衣壳结构类型螺旋对称壳体二十面体对称壳体双对称结构包围着病毒核酸的蛋白质外壳，由蛋白质亚基(衣壳粒，capsomere)按对称的形式、有规律地排列而成。螺旋对称壳体：亚基有规律地沿着中心轴（核酸）呈螺旋排列，进而形成高度有序、对称的稳定结构。螺旋对称壳体helicalsymmetry有尾噬菌体（tailedphage）的壳体由头部和尾部组成。包装有病毒核酸的头部通常呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。双对称结构Bisymmetry

仅由核衣壳构成的病毒称作裸露病毒（nakedvirus）。有些病毒核衣壳包裹着的一层脂蛋白膜，它是病毒以出芽方式成熟时，由细胞膜衍生而来的，有维系毒粒结构，保护病毒核壳的作用。病毒的包膜糖蛋白具有多种生物学活性，是启动病毒感染所必需的。有包膜的病毒（envelopedvirus）（2）包膜（envelop）裸露的二十面体毒粒；裸露的螺旋毒粒；有包膜的二十面体毒粒；有包膜的螺旋毒粒；不同病毒的毒粒结构复杂程度有很大的区别；有些病毒，如有尾噬菌体、痘病毒等结构更为复杂，不包括在这些结构类型之内。（3）毒粒的结构类型（typesofvirusparticle）裸露的螺旋毒粒有包膜的螺旋毒粒complexviruses痘苗病毒（vacciniavirus）在病毒中体积最大，在光学显微镜下勉强可见。有尾噬菌体毒粒virusparticle碳水化合物（carbohydrate）病毒颗粒在化学上表现为核蛋白3、毒粒的化学组成（chemicalcomposition）核酸（nucleicacid）蛋白质（protein）脂类（lipid）基本化学组成（2）病毒的蛋白质（proteinofvirus）病毒蛋白质结构蛋白非结构蛋白病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但并不结合于毒粒中的蛋白质。构成一个形态成熟的有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质。壳体蛋白、包膜蛋白、存在于毒粒中的酶。病毒粒子无法用光学显微镜观察，但当它们大量聚集并使宿主细胞发生病变时，就形成了具有一定形态、构造并能用光镜甚至肉眼观察和识别的特殊群体，如包涵体（inclusionbody）、噬菌斑（plaque）、空斑（plaque）、枯斑（lesion）。4、病毒的群体形态（1）吸附（adsorption，attachment）毒粒敏感细胞随机碰撞而接触无特异性，可逆病毒表面蛋白与细胞受体结合特异性，不可逆（2）侵入（penetration，injection）有尾噬菌体以注射方式使噬菌体核酸侵入细胞：尾丝收缩；基板使尾鞘蛋白亚基移位、收缩；尾管插入细胞并释放溶菌酶；头部的核酸通过尾管进入细胞。（3）增殖（replication）包括核酸和蛋白质的生物合成：噬菌体以核酸中的遗传信息向宿主细胞发出指令并提供“蓝图”，使宿主细胞的代谢系统按严密的时序性转向合成噬菌体的组分。T4噬菌体的时序性生物合成（4）装配（maturity）新合成的毒粒结构组分组装成完整的病毒颗粒，称做病毒的装配，亦称成熟。（5）释放（release）当宿主细胞内的大量子代噬菌体成熟后，由于脂肪酶和溶菌酶等的作用，细胞裂解，子代噬菌体释放。2、噬菌体的效价（titer）

效价：每毫升试样中所含有的具有侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位数（plaque-formingunit，pfu）。测定效价常用双层平板法（twolayerplatingmethod）。3、一步生长曲线（onestepgrowthcurve）定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称为一步生长曲线。一步生长曲线反映了每种噬菌体的3个最重要的特征参数：潜伏期（latentphase）、裂解期（risephase）和裂解量（burstsize）。自病毒在受染细胞内消失到细胞内出现新的感染性病毒的时间为为隐蔽期（eclipsephase）。潜伏后期，胞内出现了感染性病毒，为胞内积累期（intracellularaccumulationphase）。（1）潜伏期（latentphase）（2）裂解期（risephase）病毒粒子只有个体装配而没有个体生长，再加上宿主细胞裂解的突发性，理论上裂解期是瞬时出现的，但事实上由于群体细胞中各个细胞的裂解并不同步，所以出现了较长的裂解期。（3）平稳期（plateau）指感染后宿主细胞已全部裂解，溶液中噬菌体效价达到最高点的时期。平均每一宿主细胞裂解后产生的子代噬菌体数称为裂解量（burstsize）。温和噬菌体（temperatephage）侵入相应宿主细胞后，基因组整合到宿主基因组上，并随宿主的复制而进行同步复制，因此，这种温和噬菌体的侵入并不引起宿主细胞裂解，称为溶源性或溶源现象。4、温和噬菌体的溶源性反应（lysogenyoftemperatephage）温和噬菌体的生活史二元培养物法六、病毒的培养和纯化

（Culturingandpurification）1、培养（culturing）噬菌体细菌培养物培养液营养琼脂平板细菌培养液变清亮细菌平板成为残迹平板出现病变出现痘疱细胞聚集、出现空斑动物病毒实验动物鸡胚多种细胞培养植物病毒敏感植物叶片产生坏死斑，或称枯斑（1）标准（standards）纯化的病毒制备物应保持其感染性病毒是有感染性的生物体病毒具有化学大分子的属性纯化的病毒制备物的理化性质应具有均一性2、病毒纯化（purification）蛋白质提纯方法盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、凝胶层析、离子交换等（2）方法（methods）主要化学组成为蛋白质具有一定的大小、形状和密度差速离心梯度离心Chapter4—2–亚病毒（Subvirus）凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中之一的分子病原体，称为亚病毒，包括类病毒（Viroid）、拟病毒（Virusoid）和朊病毒（Prion）3类。一、类病毒（Viroid）类病毒是当今所知道的最小、只含RNA一种成分及专性细胞内寄生的分子生物。1971年首次报道，引起马铃薯纺锤形块茎病。二、拟病毒（Virusoid）拟病毒又称类类病毒或病毒的病毒，它是一些必须依赖辅助病毒才能复制的小分子单链RNA片段，它被包装在辅助病毒的壳体中，本身对于辅助病毒的复制不是必需的，而且它与辅助病毒的基因组无明显的同源性。三、朊病毒（Prion）朊病毒又称“普列昂”或蛋白质侵染因子。据目前所知，朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。朊病毒在电子显微镜下呈杆状颗粒，直径25nm，长100～200nm。杆状颗粒不单独存在，总是呈丛状排列，每丛大小和形状不一，多时可含100个。Chapter4—3–病毒与实践噬菌体与发酵工业昆虫病毒与生物防治病毒与基因工程发酵液受噬菌体污染的实例

丙酮丁醇连续发酵异常时，发酵停止，不产生气泡，醪液上层澄清，呈暗黑色，出现睡眠症。正常发酵12-18小时，丙酮产量可达200mg/L，异常发酵时达到相同水平则需36-42小时，丁醇量也偏低，醪液的蒸馏效率低于正常的10-20%。

红霉素发酵液污染噬菌体后，往往在数小时至十几小时突然出现发酵液变稀，氨态氮上升，pH值升高，菌丝自溶，细胞破碎，噬菌体数可达1010pfu/ml以上。噬菌体应用的举例用于鉴定细菌的分型；分子生物学领域的重要实验工具和最理想的材料；细菌的感染治疗：用噬菌体的混合制剂局部外用或口服治疗因耐抗生素等而久治不愈的患者。如术后绿脓杆菌感染、菌痢患者大肠杆菌感染以及呼吸道的金黄色葡萄球菌感染。噬菌体载体病毒粒子为球状正二十面体，在宿主细胞质内增殖，具蛋白质包涵体，核酸为分段双链RNA。多角体一般为四边形、六边形等，大小大致在0.5～10μm范围。感染质型多角体病毒的昆虫死亡周期较缓慢，一般为3～18天乃至更长。但病虫患病期间，病毒不断随粪便排出，感染其它健康虫，感病幼虫繁殖力下降，可经卵传递给下一代，在害虫种群