微生物主要类群及其形态结构病毒.pptVIP

食品微生物学 第2章微生物主要类群的形态 结构和功能 2 4非细胞生物 病毒 病毒的概念 病毒 是一类超显微的非细胞生物 每一种病毒只含有一种核酸 它们只能在活细胞内营专性寄生 在离体条件下 它们以无生命的化学大分子状态存在 病毒粒子 完整的 具有感染性的病毒颗粒 2 4 1病毒的形态结构及主要类型 病毒的概念 个体极小 以nm计 能通过滤菌器 形态多样 有球状 杆状 复合型 无细胞结构 主要由蛋白质 核酸构成 一个病毒体内仅含一种核酸 核酸以单链或双链形式存在 生活方式为专性活细胞内寄生 病毒酶系不全 离开活体后无生命特征 病毒以复制的方式增殖 包括核酸复制 核酸蛋白质装配 是在分子水平上进行的 对抗生素不敏感 对干扰素敏感 衣壳 核酸 包膜 刺突 核衣壳 1 病毒的基本特点 三类典型形态的病毒 廿面体对称的结构 球状 螺旋对称的结构 杆状 复合对称的结构 蝌蚪状 大肠杆菌的T4噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成 是病毒中复合对称的代表 2 4 1病毒的形态结构及主要类型 1 形态 2 化学组成主要由核酸和蛋白质组成 较复杂的病毒还含有脂类 多糖等 3 结构核衣壳 基本构造 核心 由DNA或RNA构成病衣壳 由许多衣壳粒蛋白构成毒包膜 非基本结构 由类脂或脂蛋白构成刺突 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位 衣壳粒的排列组合方式不同 使病毒表现出不同的构型和形状 2 4 1 2病毒的大小与形态 1 大小 测量病毒大小的单位是纳米 nm 各种病毒的大小相差很大 小的病毒直径只有10 20nm左右 例如 口蹄疫的直径22nm 大的病毒直径可超过250nm 例如 痘病毒的大小约为250 300nm 大多数病毒的直径都在150nm以下 2 形态 病毒的形态有球状 棒杆状 线状和蝌蚪状等 2 4 1 3病毒的结构与化学组成1 病毒粒子的结构病毒的基本形态结构有三种 1 螺旋对称 烟草花叶病毒 2 二十面体对称 腺病毒 3 复合对称 T4噬菌体 2 病毒的化学组成绝大多数病毒主要是由核酸 蛋白质组成 只有少数病毒除上述成分外 还含有脂类 多糖等物质 病毒 病毒的化学组成 2 4 1 4病毒的主要类型 病毒的种类 1 按照结构分类 裸露病毒 囊膜 包膜 病毒 裸病毒和有包膜病毒的基本结构 2 按照寄生性分类 1 微生物病毒 2 植物病毒 3 细菌病毒 噬菌体 4 脊椎动物病毒 5 昆虫病毒 3 病毒结构示意图 爱滋病病毒结构图 2 4 1 5亚病毒因子 亚病毒是一类比病毒更为简单 仅具有某种核酸不具有蛋白质 或仅具有蛋白质而不具有核酸 能够侵染动植物的微小病原体 他不具有完整的病毒结构的一类病毒称之为亚病毒 包括1 类病毒 2 卫星RNA 3 朊病毒 2 4 2噬菌体噬菌体 Phage 是一种侵染细菌的微生物病毒 广泛分布于自然界中 由于噬菌体在发酵工业中的危害较为突出而引起人们的广泛重视 人们对大肠杆菌T 系噬菌体进行了大量的研究 获得了有关病毒的基础知识 因为它是一个很方便的生物模型和独特的研究工具 因为它是一个单细胞的宿主和很简单的寄生物 2 4 2噬菌体 病毒种类很多 根据病毒寄生的对象来分 有植物病毒 动物病毒和微生物病毒 噬菌体 是病毒中的一种 一般把侵染细菌 放线菌的病毒叫噬菌体 把侵染真菌的病毒叫噬真菌体 噬菌体在自然界广泛存在 在1995年发表的国际病毒分类学委员会 ICTV 的病毒分类与命名第六次报告中共报道了4000余种 分别划归为49个病毒科 据Bradley 布拉德利 1967 归纳 噬菌体共有六类形态 2 4 2 1噬菌体的形态同其它病毒一样 噬菌体由核酸和蛋白质组成 核酸的单链或双链分子组成环状或线状 病毒的外壳有不同的形状和大小 基本形态有 蝌蚪形 微球形 线状 2 4 2 2噬菌体的生活周期 一 噬菌体生长的测定 一步生长曲线定量描述毒性噬菌体生长规律的实验曲线称为一步生长曲线 少量病毒与敏感细胞接触 病毒吸附后 高倍稀释 继续培养 定时取样测定培养物中的病毒效价 以感染时间为横坐标 病毒效价为纵坐标 绘制出病毒特征性的繁殖曲线 即一步生长曲线 一步生长曲线 1 实验设计依据 1个菌体被1个噬菌体感染 避免二次吸附 细菌群体被噬菌体同步感染 2 实验过程 敏感菌10ml噬菌体 Phage 1ml混匀 5min 使之吸附离心或用抗噬菌体 phage 血清处理 去除过量噬菌体 phage 高倍稀释 吸附 噬菌体 phage的菌悬液 避免多次吸附 37 培养 定时取样 具体实验方法 对数生长期的敏感菌悬浮液与适量的噬菌体混合 混合比例为10 1 避免几个噬菌侵染一个菌体 数分钟后 加入一定量的噬菌体抗血清 以中和未被吸收的噬菌体 用培养液高倍稀释 以免第二次吸附 感染 培养含噬菌体样品与敏感菌混合 平板培养 计算噬菌斑数 以培养时间为横坐标 以噬菌斑数为纵坐标 绘制成的曲线为一步生长曲线 可分以下阶段 潜伏期裂解期稳定期 一步生长曲线 结果可见 1 潜伏期 吸附后开始一段时间 约5 10min 噬菌体的数量不见增加 说明噬菌体未完成复制和组装 2 裂解期 感染后20 30min 平板中噬菌斑数量突然直线上升 表示噬菌体已从寄主细胞中裂解释放了 3 裂解量 每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数称为裂解量 裂解期平均噬菌斑数裂解量 潜伏期平均噬菌斑数 噬菌斑 概念 将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂中 在平板表面布满宿主细胞的菌苔上 可以用肉眼看到一个个透明的不长菌的小圆斑 称为噬菌斑 每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的 应用 噬菌斑可用于检出 分离 纯化噬菌体和进行噬菌体的计数 噬菌斑 2 毒性噬菌体通常把毒性噬菌体看作噬菌体的正常表现 大肠杆菌T4噬菌体即为毒性噬菌体 一 毒性噬菌体侵入宿主细胞的过程 五个阶段1 吸附 与细胞的特异性受体结合 一种噬菌体吸附后不影响另外一种噬菌体的吸附 例如 大肠杆菌T4噬菌体吸附于细胞后 并不会影响到其它种类的噬菌体在此细胞的吸附 2 侵入 吸附后 噬菌体的核酸部分注入到细胞中 蛋白质壳体留在外面 从吸附到侵入只需几秒钟 几分钟 一 毒性噬菌体侵入宿主细胞的过程 五个阶段3 复制 噬菌体核酸进入宿主细胞后 操纵宿主细胞代谢机能 大量复制噬菌体核酸 并合成病毒所需的蛋白质 但不形成带壳体的粒子 4 粒子成熟 装配 寄主细胞合成噬菌体的壳体 并进一步组装成完整的噬菌体粒子 5 寄主细胞裂解 释放 噬菌体粒子成熟后 引起寄主细胞裂解 释放出病毒子 释放量因噬菌体种类而有所不同 一个寄主细胞可释放10 10000个噬菌体粒子 噬菌体侵染细菌的表现1 在细菌培养液中 细菌被噬菌体感染 菌体细胞裂解 浑浊的菌悬液变成为透明的裂解液 2 在双层平板固体培养基上 稀释的噬菌体悬液引起点状感染 在感染点上进入反复的侵染过程 产生透明的空斑称为噬菌斑 噬菌体侵染细菌的表现3 温和噬菌体和溶源性 1 温和噬菌体 有些噬菌体侵入宿主细胞后 并不象上述毒性噬菌体那样发展 而是它们的核酸和宿主细胞同步复制 寄主细胞不裂解 这类噬菌体称为温和噬菌体 2 溶源细胞 含有温和噬菌体的宿主细胞称为溶源细胞 溶原性细菌的特点 可稳定遗传 子代细菌都含有原噬菌体 均具有溶原性 可自发裂解 温和噬菌体的核酸也可从宿主DNA上脱落下来 恢复原来的状态 进行大量的复制 变成烈性噬菌体 自发裂解几率10 2 10 5 可诱导裂解 用化学 物理方法诱导具有 免疫性 溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的噬菌体不敏感 对同源噬菌体具免疫性 对非同源噬菌体没有免疫性 可复愈 自然遗失前噬菌体 但不发生自发裂解和诱导裂解溶源转变 由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一些新的生理特征 三 噬菌体的危害和应用 噬菌体的危害 主要是引起发酵中的噬菌体污染例 丙酮 丁醇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