coyp第四章非细胞生物

1,第四章非细胞型生物,2,第四章非细胞生物(Virusandsubvirus),第一节概述第二节病毒第三节亚病毒,3,第一节概述,什么是非细胞生物非细胞生物是一种形体微小、结构简单、仅含有1种核酸或仅含有蛋白质、并具有超级寄生性、且必须在电子显微镜下才能观察到的一类非细胞形态的微生物非细胞生物包括病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组成成分亚病毒：凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中之一的生物体，包括类病毒、拟病毒、朊病毒,4,非细胞型生物的种类,非细胞生物,真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分,亚病毒,类病毒:只含具有独立侵染性的组分拟病毒:只含不具独立侵染性的组分朊病毒:只含单一蛋白质组分,5,第一节概述,非细胞生物的发现1892年，发现并研究了烟草花叶病的病原，认为它是能通过细菌滤器的“细菌毒素”或极小的“细菌”1898年，首次提出烟草花叶病的病原是一种“传染性的活性液体”或称“病毒”1935年，首次提纯并结晶了烟草花叶病毒（tobaccomosaicvirus,TMV）1971年起，人们陆续发现了各种亚病毒类病毒、拟病毒和朊病毒,6,病毒的概念病毒的大小与形态病毒的化学组成病毒的结构病毒的繁殖病毒的分离和测定,第二节病毒,7,什么是病毒病毒是形体微小，结构简单，仅含有1种核酸,(DNA或RNA)，具有超级寄生性，且必须在电子显微镜下才能观察到的一类非细胞形态的微生物.,一、病毒的概念,8,病毒的特点个体微小，可通过细菌滤器，大多数必须用电镜才能看见非细胞构造，只是蛋白质包裹着核酸颗粒化学成分简单，主要是核酸和蛋白质有双重存在方式.对一般抗生素不敏感、对干扰素敏感严格细胞内寄生，缺乏完整的酶和产能系统，只能利用宿主活细胞的现成代谢系统合成病毒自身的核酸和蛋白质*,一、病毒的概念,9,病毒的宿主范围宿主：是病毒能够感染并在其中复制的寄主种类和组织细胞种类宿主范围：可以感染所有的细胞生物.根据病毒的宿主范围可将其分为原核生物病毒噬菌体真菌病毒或真菌噬菌体植物病毒动物病毒,一、病毒的概念,10,研究病毒的重要意义,一是控制和消灭有害病毒病毒威胁着人类健康和家养动物养殖业,病毒性疾病对国民经济造成严重的影响防止病毒对食品造成污染发酵工业中的噬菌体污染会严重影响发酵生产二是病毒的研究和利用价值主要表现为改良品种，培育活病毒疫苗株保护生态环境，利用病毒作为昆虫杀虫剂,11,病毒粒子（virion）指成熟的、结构完整的和有感染力的单个病毒病毒粒子的大小计量单位nm各种病毒大小相差很大.测定方法：超滤、电镜、超速离心沉降、电泳,二、病毒的大小与形态,12,病毒个体的形态基本形态：球形、杆形、蝌蚪状多形态：卵圆形、砖形、丝状球形或近球形：人、动物和真菌的病毒的多为球形杆状或丝状：很多植物病毒呈杆状或丝状砖形：常见大型病毒如天花病毒、痘病毒弹性：狂犬病病毒、水泡性口膜炎病毒蝌蚪形：T偶数噬菌体、噬菌体,二、病毒的大小与形态,13,病毒的群体形态.包涵体（inclusionbody)在某些感染了病毒的寄主细胞内，形成一种光学显微镜下可以看见的，大小、形态和数量不等的小体主要成分：多角体蛋白，不易被蛋白酶水解形态：有多角形和颗粒形功能：是病毒复制的加工厂，具有保护病毒粒子的作用分布：多数位于细胞质内，少数位于细胞核内,二、病毒的大小与形态,14,病毒的群体形态噬菌斑将少量噬菌体与大量宿主细胞混合后，将此混合液与45左右的琼脂培养基在培养皿中充分混匀，经数小时的培养，在宿主细胞的菌苔上，有一个可用肉眼看见的透亮不长菌的圆斑空斑由动物病毒在宿主单层细胞培养物上形成枯斑是植物叶片上的植物病毒的群体.,二、病毒的大小与形态,15,基本化学组成核酸蛋白质有包膜的病毒粒含有脂类和多糖个别含有聚胺类化合物及无机阳离子,三、病毒的化学组成,16,核酸一种病毒只含一种核酸，位于病毒的中心部分，称为核心或基因组，控制着病毒的遗传变异、增殖及感染性不同宿主细胞病毒的核酸种类不同噬菌体的核酸大多为DNA真菌病毒大部分是RNA植物病毒的核酸大多为RNA，少数为DNA动物病毒包括昆虫病毒的核酸部分是DNA，部分是RNA,三、病毒的化学组成,17,核酸核酸的类型有单链(ss)、双链(ds)、正链(+)、负链(-)、线状和环状的区别噬菌体以线状的dsDNA居多真菌病毒都是dsRNA动物病毒以线状的dsDNA和ssRNA为多植物病毒以ssRNA为主核酸的含量差别较大：150%,三、病毒的化学组成,18,蛋白质种类：衣壳蛋白：包围在核心周围的蛋白质，构成了病毒粒的衣壳，保护病毒的核酸，病毒的表面抗原囊膜蛋白：包围在衣壳外面，有蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜，称为“包膜”，病毒的主要表面抗原酶：存在于病毒颗粒中含量：不同的病毒粒其含量不同.种类：不同的病毒粒其种类不同,三、病毒的化学组成,19,蛋白质功能结构功能：构成病毒粒子外壳，使病毒有一定大小形态,维持病毒结构，壳体具保护作用侵染性：决定病毒感染的特异性亲合力增殖：构成病毒各种酶抗原性：决定病毒粒子的抗原性,三、病毒的化学组成,20,病毒的脂类病毒脂类是病毒在成熟释放过程中从宿主细胞获得的，主要存在于病毒的包膜病毒的糖类某些病毒含有少量的糖类糖蛋白是重要的免疫原其他成分多胺类有机阳离子化合物.,三、病毒的化学组成,21,病毒的结构基本结构衣壳：是包围着病毒核酸分子外面的蛋白质结构，衣壳由衣壳粒组成核心(core)：位于病毒体的中心部分核衣壳(nucleocapsid)：由衣壳和核心一起构成的复合结构非基本结构包膜：是一层覆盖在核衣壳外的脂蛋白膜刺突(spikes)：是在病毒包膜表面的糖蛋白突起,四、病毒的结构,22,病毒的结构,四、病毒的结构,病毒粒子,核衣壳(基本结构),包膜：有类脂或糖蛋白构成,核心：由DNA或RNA构成,衣壳：有许多衣壳粒组成,包膜和刺突（非基本结构）,刺突：糖蛋白突起,23,病毒的结构,核酸,衣壳,衣壳粒,无包膜病毒模式结构,刺突,有包膜病毒模式结构,包膜,24,病毒的结构剖面图,刺突,25,病毒的结构类型,四、病毒的结构,病毒结构类型,螺旋对称结构,二十面体对称结构,复合对称结构,无包膜,有包膜,无包膜,杆状：烟草花叶病毒等丝状：大肠杆菌M13噬菌体等,卷曲状：流感病毒等弹状：狂犬病毒等,小型：脊髓灰质炎病毒大型：腺病毒,有包膜：疱疹病毒,无包膜：大肠杆菌T偶数噬菌体（蝌蚪状）,有包膜：痘病毒（砖块状）,26,螺旋对称蛋白质衣壳由衣壳粒一个紧挨一个地螺旋排列而成，单股的RNA位于衣壳内侧螺旋状沟中代表：烟草花叶病毒,病毒结构的对称性,烟草花叶病毒粒子,27,28,立体对称衣壳粒围绕具立体对称的正二十面体的角或边排列，形成一个封闭的蛋白质鞘，具有20个三角形面，30条边和12个顶的多面体代表：腺病毒,病毒结构的对称性,腺病毒,29,复合对称它们的结构都具有比较复杂的对称类型。它具有多面体对称的头部又具螺旋对称的尾部如:痘病毒、弹状病毒以及一些噬菌体,病毒结构的对称性,噬菌体,30,T偶系列噬菌体的结构图,T偶数噬菌体的组成：头部、颈部、尾部尾部的组成：尾鞘、尾管、颈部、基板、尾钉和尾丝,31,原核生物的病毒噬菌体噬菌体增殖一步生长曲线噬菌体效价的测定温和性噬菌体与溶原性细菌,.五、病毒的增殖,32,原核生物的病毒噬菌体,形态蝌蚪形微球形丝状T系列噬菌体的组成头部：蛋白质、内含DNA颈部：颈环尾部：尾鞘、尾髓尾丝、基板和刺突,33,1、烈性噬菌体的增殖,烈性噬菌体能在宿主细菌细胞内增殖，产生大量子噬菌体，并通过裂解细菌细胞而释放出来的噬菌体，被称为烈性噬菌体（virulentphage）病毒增殖可分为五个阶段吸附侵入合成成熟裂解,34,1、烈性噬菌体的增殖,吸附尾丝与特异性受体接触，附着在受体上，刺突、基板固定于细胞表面，有少数噬菌体则吸附在细菌的鞭毛、伞毛、性伞毛或荚膜上.侵入尾管所携带的溶菌酶把细胞壁上的肽聚糖水解，将核酸注入细菌体内，而将蛋白质外壳留在细菌体外,35,1、烈性噬菌体的增殖,增殖包括病毒在寄主细胞内核酸的复制和蛋白质的合成噬菌体DNA进入宿主细胞后，立即以噬菌体DNA为模板，利用细菌原有的RNA合成酶来合成早期mRNA，由早期mRNA翻译成早期蛋白质在RNA聚合酶的催化下，以亲代DNA为模板，半保留复制的方式，复制出子代的DNA在DNA开始复制以后转录的mRNA称为晚期mRNA，再由晚期mRNA翻译成晚期蛋白质,36,噬菌体转录增殖过程图示,37,1、烈性噬菌体的增殖,装配装配就是将分别合成的病毒核酸和蛋白质组装成完整的病毒粒子的过程释放成熟的病毒粒子从被感染细胞内移到外界的过程，称为病毒释放。噬菌体靠其溶菌酶使细胞壁裂解，将子代病毒放出来,38,裂解和释放,装配,衣壳,生物合成,穿透,吸附,尾核,尾板,收缩作用,衣壳,核酸,细菌胞壁,细菌核酸,衣壳（头部）,尾鞘,细胞壁,尾针,尾纤维,烈性噬菌体增殖图示,39,噬菌体T4吸附在大肠杆菌细胞(Madiganetal.,1997)A.未吸附B.C.尾部附着D.尾鞘收缩，注入DNA,40,.2、一步生长曲线,定义定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线叫做一步生长曲线(one-stepgrowthcurve)基本试验步骤:它可反映每种噬菌体的三个最重要的特性参数潜伏期裂解期平稳期,41,2、一步生长曲线,潜伏期是指病毒侵入宿主细胞到病毒粒子释放出胞外前的一段时间.裂解期是指宿主细胞迅速裂解，溶液中病毒粒子急剧上升的一段时间平稳期是指感染病毒的宿主细胞全部裂解，溶液中病毒效价达到最高点以后的时期以裂解量计算裂解量：每一宿主细胞释放的平均噬菌体粒子数,42,3、温和性噬菌体与溶原性细菌,温和噬菌体（temperatephage）噬菌体侵入细胞后并不增殖，而是将基因整合到寄主细胞染色体中，并可长期随寄主细胞分裂而同步复制，并不引起细菌裂解释放噬菌体溶原性（lysogeny）噬菌体基因组长期存在于寄主细胞内，并没有成熟的噬菌体产生这一现象称为溶原性前病毒或前噬菌体（prophage）整合到细菌细胞染色体上的噬菌体核酸,43,3、温和性噬菌体与溶原性细菌,温和嗜菌体的存在形式游离态指已成熟释放并有侵染性的游离噬菌体粒子整合态指整合在宿主核染色体上处于前噬菌体的状态营养态指前噬菌体经外界理化因子诱导后，脱离宿主核基因组而处于积极复制和装配的状态,44,3、温和性噬菌体与溶原性细菌,溶原性细菌：指在核染色体组上整合有前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂解的细菌(或其他微生物)溶原性细菌的特点稳定性免疫性自发或诱导裂解溶原复原溶原转变,45,噬菌体与寄主菌细胞之间的关系,裂解性循环,溶原性循环,46,病毒的分离培养寄主接种鸡胚培养细胞培养病毒的纯化再培养盐析等电点沉淀超速离心凝胶层析,六、病毒的分离和测定,47,病毒的检出直接法：电镜下观察并计数间接法：利用病毒感染宿主细胞留下痕迹嗜菌斑、病毒空斑、坏死斑、包涵体病毒测定病毒效价的测定,六、病毒的分离和测定,48,病毒效价的测定,病毒的效价表示每毫升试样中所含有的侵染性病毒粒子数，也即噬菌斑形成单位数(plaque-forming-unit,pfu)或感染中心数(infectivecentre)测定方法斑点试验法液体稀释管法双层平板法单层平板法,49,类病毒拟病毒朊病毒,第三节亚病毒,50,一、类病毒,具有环状闭合的、缺乏蛋白质外壳的感染性的单链RNA分子通常246399个核苷酸寄生于植物细胞中一类最小的病原体，分子量约为己知最小病毒的l/l0不同的类病毒具有不同的宿主范围代表：马铃薯纺锤块茎类病毒,51,二、朊病毒,只含有蛋白组分，无免