水产动物微生物学第4章 病毒

第一节病毒的形态结构第二节病毒的增殖第三节亚病毒因子第四节病毒的分离和培养第五节干扰现象与干扰素,第四章病毒,病毒的特征：1、没有细胞结构；2、只含DNA或RNA一种核酸；3、专性寄生，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；4、不以二分裂法繁殖，只能在特定宿主细胞内以核酸复制的方式增生。5、有些病毒的基因组能整合到宿主细胞的DNA中并随宿主细胞的复制而增殖，导致潜伏感染。6、对抗生素和阻断代谢的药物均不敏感。,一、病毒的大小和形态病毒的大小表现出很大的差异其形态有球形、卵圆形、专形、杆状、丝状及蝌蚪状。幻灯片3（一）、动物病毒多呈球形、卵圆形、砖形。最大的如痘病毒，大小为200250nm250300nm，近似小的细菌。（二）、植物病毒多为杆状或丝状，多数介于300nm750nm之间，宽约1020nm。,第一节病毒的形态结构,红细胞7500细菌立克次氏体750250痘病毒210疱疹病毒130弹状病毒125流感病毒85腺病毒75T2噬菌体65脊髓灰质炎病毒27黄热病毒22口蹄疫病毒21烟草花叶病毒15300血红蛋白分子15鸡蛋的白蛋白分子10,第一节病毒的形态结构,（三）、细菌病毒多为蝌蚪形，也有微球形和丝状的。如大肠杆菌噬菌体T2、T1为蝌蚪状，头部为1108nm的多面体，尾长110nm；大肠杆菌噬菌体174为球状，直径2530nm；大肠杆菌噬菌体fl、fd为丝状，大小为6800nm。（四）、包涵体病毒感染细胞后，常可使宿主细胞呈现一种在光镜上可见的小体，称包涵体。包涵体位于细胞质或细胞核内或二者都有。,头部,核酸,领圈,尾丝,尾釘,尾板,尾鞘,核酸,被膜,第二节病毒的增殖(P107),痘病毒腮腺炎病毒疱疹病毒腺病毒噬菌体弹状病毒HIV乳头状瘤病毒,利用提纯的病毒进行研究，大多数病毒由蛋白质和核酸组成，只有少数病毒还含有脂类、多糖等。（一）、核酸是病毒的主要成分之一，病毒核酸是病毒繁殖、遗传变异与感染性的物质基础。,二、病毒的化学组成,组成病毒的核酸具以下特点：,1、每一种病毒只含单一类核酸：DNA或RNA。2、病毒中有四种类型：双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA。3、不同病毒其核酸含量不同：1%(新城疫病毒)50%(T2噬菌体)。4、不同病毒DNA中G+C碱基含量不同：在一定的分类学范围内G+C%值可作为分类依据。5、病毒核酸还有正()、负()链的区别。6、病毒核酸所含的核苷酸数比高等生物要少得多。,1、构成病毒粒子外壳，保护病毒核酸；2、决定病毒感染的特异性，与易感细胞表面存在的受体有特异性亲和力，使病毒吸附；3、具有抗原性，能刺激机体产生相应的抗体；4、参与病毒的复制。（三）、其他有些结构复杂的病毒在被膜中含有脂类和多糖；有的还有多聚酶；有的病毒还有一些阳离子，与环境有关。,（二）、蛋白质,完整的具感染性的病毒颗粒称为病毒粒子。无被膜的病毒粒子由核衣壳组成，有被膜的病毒粒子则由被膜与核衣壳组成。,三、病毒的结构,A裸露性病毒B有被膜的病毒1.衣壳粒(衣壳)5.核衣壳2.核酸3.被膜4.刺突,病毒粒子,病毒粒子结构,（一）、廿面体病毒粒子（立方体对称）腺病毒由252个衣壳粒排列廿面体（每边6个）；疱症病毒有162个衣壳粒，多瘤病毒为72个，脊髓灰质炎病毒有32个衣壳粒排列成532对称体的廿面体。,四、病毒的构型,边线三角面的中心顶点,2重对称3重对称5重对称15个对称轴10个对称轴6个对称轴,（二）、螺旋体病毒粒子（螺旋对称）有些病毒粒子呈杆状或丝状，借助于高分辨率电镜可见其表面有精细的螺旋结构，内包核酸。,（三）、结构与对称性复杂的类型1、痘病毒：是病毒中体积最大、结构最复杂的脊椎动物病毒，在光镜下可见。病毒粒子呈砖形、卵圆形或扁平柱状，电镜下观察，不具明显的衣壳，但在病毒核髓外有较复杂的脂蛋白外膜包围，核髓部分呈双凹盘状,2、弹状病毒：呈子弹状或杆状，有被膜。被膜表面呈现横的条纹，核衣壳为螺旋对称，如狂犬病病毒。,3、蝌蚪状噬菌体：除具廿面体衣壳组成的头部外，还有一螺旋对称的尾部。头部有蛋白质外壳，内含核酸，尾部则由不同于头部的蛋白质组成，外围尾鞘，中为一空髓为尾髓。幻灯片6,病毒是专性细胞内寄生，它们感染细胞后，“接管”宿主细胞的生物合成机构，使之按照病毒的遗传特性，合成病毒的核酸和蛋白质，然后聚集成新的病毒离子。这种繁殖方式与一般生物的繁殖方式根本不同，称为病毒的复制。,第二节病毒的增殖,（一）、吸附、穿入和脱壳病毒对细胞的吸附具高度的特异性。病毒穿入的方式取决于宿主细胞的性质。,一、病毒的增殖过程,T4噬菌体DNA注入细胞示意图,利用宿主细胞的合成机构，如核糖体、tRNA、酶、ATP等，使病毒核酸复制，并合成大量蛋白质。1、病毒特异性mRNA的转录2、病毒核酸的复制3、病毒mRNA转译病毒多肽,（二）、生物合成,DNA,+DNADNA,-RNA+RNA,RNA,+RNARNA,+RNA-DNADNA-RNA,DNA,+DNA,-RNA,RNA,+RNA,+RNA,T4噬菌体牛痘病毒X174噬菌体正粘、副粘、弹状病毒,呼肠孤病毒RNA噬菌体脊髓灰质炎病毒RNA肿瘤病毒,+mRNA,病毒核酸的转录,-RNA,RNA,+RNA-RNA,+RNA-DNADNA,+DNA,1,2,3,4,5,6,蛋白质合成特点：（1）、病毒由于自身没有核糖体和产能机构，合成蛋白质所需的核糖体、氨基酸、tRNA等都是由寄主细胞提供的。（2）、病毒合成的蛋白质除衣壳蛋白外，还合成包括能抑制寄主细胞代谢过程的酶类和病毒释放时所需要的蛋白质。（3）、病毒合成蛋白质除遵守“中心法则”外，有的是通过病毒RNADNAmRNA蛋白质，或直接以病毒RNA来合成蛋白质,是病毒核酸和蛋白质在被感染的细胞内组合成子代病毒粒子的过程，多数DNA病毒在细胞核中进行，多数RNA病毒在细胞质中进行。有被膜的病毒是在释放时从细胞膜获得被膜（但疱疹病毒的被膜是核膜形成的）。装配完成后，病毒从细胞内释放出来。1、没有被膜的病毒：裂解的方式释放2、有被膜的病毒：出芽的方式释放,（三）、装配和释放,T4噬菌体毒粒装配示意图,胞膜病毒的装配示意图a.从宿主细胞核膜芽出b.从宿主细胞质芽出,T4噬菌体的复制循环,噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生的现象。烈性噬菌体温和噬菌体溶源性细菌溶源性细菌的特点：1、溶源性可以遗传每个溶源性细菌产生的子细胞一般也是溶源性的。原（前）噬菌体,二、溶源性,溶源细菌的溶源性循环,2、可能会失去溶源性3、有些新的特性4、少部分原噬菌体可自发脱离细菌染色体，变为烈性噬菌体5、用指示菌株才能察觉游离噬菌体的存在6、溶源性菌株的命名如：E.ColiK12()即大肠杆菌K12是温和噬菌体的溶源性菌株，或噬菌体是一种温和噬菌体，寄生在大肠杆菌K12中。7、许多动植物病毒能建立潜伏性感染，被感染寄主并不表现出特异性病症，其机理可能类似于溶源性细菌。,三、一步生长曲线,(一)、一步生长规律即病毒的增殖规律，其特点是感染细胞至复制组装完成之前，在细胞外是检测不到病毒的，一旦细胞裂解，病毒大量释放，数量直线上升。,（二）、一步生长曲线的制作,病毒的一步生长曲线,感染后到噬菌体释放前的这段时间称为潜伏期（隐蔽期）。潜伏期的噬菌斑数就是感染噬菌体的细菌数，释放期的噬菌斑数就是噬菌体的释放数。把潜伏期前的噬菌斑数除释放期的噬菌斑数就是噬菌体的裂解量。通常，大肠杆菌T4噬菌体的裂解量为100。裂解量的大小与种类和条件有关。一步生长曲线的研究，首先在噬菌体中进行，但也适用于动植物病毒。,一、卫星病毒必须依赖于辅助病毒才能产生成熟病毒颗粒的病毒称卫星病毒。卫星病毒与辅助病毒之间有明显的干扰现象。二、卫星RNA是指一些必须依赖辅助病毒进行复制的小分子单链RNA片断，它们被包装在辅助病毒的壳体中，本身对辅助病毒的复制不是必需的，且与辅助病毒的基因组无明显的同源性。RNA病毒能减轻辅助病毒引起的宿主症状。三、类病毒没有蛋白质和类脂成分，只有裸露的核酸。四、朊病毒是一类能引起哺乳动物的亚急性海棉样脑病的病原因子。,第三节亚病毒因子,马铃薯纺锤块茎病病毒(potatospindletubediseasevirus),一、病毒的分离和纯化(以噬菌体为例)目的：找到对特定的宿主具感染力的病毒；鉴定某种病毒（一）、噬菌体的分离1、培养敏感菌如培养大肠杆菌；2、增殖噬菌体所采集样品与大肠杆菌培养液一起培养；3、制备裂解液离心、过滤，取少量滤液作无菌试验，以证明除菌彻底；4、验证噬菌体的存在将滤液滴加在涂有大肠杆菌的平皿上看是否有噬菌斑，应用生理盐水作对照；,第四节病毒的分离和培养,1、将含有噬菌体的滤液稀释，倒双层平板，挑取典型的噬菌斑接种、培养，重复操作，直至在平板表面的菌苔中出现形状和大小完全一致的噬菌斑时，才可认为获得了较纯的大肠杆菌噬菌体。2、增殖噬菌体。3、去除菌体。,（二）、噬菌体的纯化,噬菌体的效价即每毫升所含有感染噬菌体的粒子数。表示方法有两种：一种是以在液体试管中能引起溶菌现象（即菌悬液由浑浊变为澄清）的最高稀释度来表示；另一种则以在平板菌苔表面形成的噬菌斑数再换算出每毫升原液中的噬菌体数来表示，公式为：效价值噬菌斑数/取样量稀释度,（三）、计算噬菌体的初步效价,例如当稀释度为108时，取样量为0.1毫升/皿，同一稀释度中3个平板上的噬菌斑平均值为154个，则该样品的效价为：154/0.11081.541011/mL即每毫升病毒悬液中有1.541011感染单位的病毒。,(一)、细胞培养1、原代细胞培养2、二倍体细胞株3、传代细胞系(二)、鸡胚培养方便、经济。但不是每种病毒都适合于在鸡胚中增殖。(三)、动物接种现已很少采用，但还用于研究病理机制。,二、病毒的培养,（1）、细胞病变（2）、红细胞吸附有些病毒感染细胞后，使细胞膜获得了能吸附红细胞的能力，这一现象称为红细胞吸附作用。这是因为这些病毒所合成的病毒蛋白血凝素结合在细胞膜上的结果。（3）、干扰现象一种病毒感染动物和机体（或细胞）后，能产生抑制它种病毒感染的作用，称为病毒的干扰现象。有自身干扰、同种干扰和同属干扰。,病毒在细胞培养中生长的迹象,A:IPNV接种RTG-2细胞后出现的空斑；B:IHNV接种RTG-2细胞后出现的空斑；C:VHS接种RTG-2细胞后出现的空斑；D:CCV接种RTG-2细胞后出现的空斑RTG-2虹鳟性腺,一种杆形病毒在CAR细胞左和EPC细胞上右形成的合胞体CAR鲫囊胚EPC鲤上皮乳头瘤,合胞体观察,鲤呼肠孤病毒在EPC细胞上形成的合胞体,病毒在鱼红细胞中形成的细胞质包涵体,病毒在虾胰腺细胞中形成的细胞核包涵体,包涵体观察,一、干扰现象一种病毒干扰另一种病毒增殖的现象。二、干扰素干扰素细胞受病毒感染后，能产生一种低分子量的蛋白质，它可以和病毒与细胞分开，并作用于未受感染的细胞而产生干扰作用，这种物质称为干扰素。,第五节干扰现象与干扰素,1、是一种低分子的蛋白质