第三章非细胞型生物

1、1 1 病毒（病毒（virusvirus）2 2 亚病毒亚病毒( (subvirus)subvirus) 病毒发现的历史病毒发现的历史ivnowskyivnowsky (1892): tmv (1892): tmvbeijerinckbeijerinck (1898) (1898)： filterable virus filterable virusloefflerloeffler（18981898）口蹄疫病毒）口蹄疫病毒toworttowort（19151915）噬菌体）噬菌体非细胞生物：非细胞生物： -真病毒真病毒 -亚病毒：亚病毒： 类病毒、拟病毒、朊病毒类病毒、拟病毒、朊病毒1 . 1

2、 . 病毒（真病毒病毒（真病毒）病毒 病毒是一类核酸和蛋白质等少数几病毒是一类核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微非细胞生物，本种成分组成的超显微非细胞生物，本质是一种只含质是一种只含dnadna或或rnarna的遗传因子，的遗传因子，能以感染态和非感染态两种状态存在。能以感染态和非感染态两种状态存在。 病毒的分类：病毒的分类：寄主：寄主： 动物病毒、植物病毒、噬菌体动物病毒、植物病毒、噬菌体遗传物质：遗传物质： dnadna病毒、病毒、rnarna病毒、病毒、形态：形态： 杆状杆状 ( (螺旋状）、多面体、复合型螺旋状）、多面体、复合型病毒的特征病毒的特征 1. 1.形态极其微小形态极其微

3、小 2.2.无细胞构造的分子生物无细胞构造的分子生物 3.3.只含一种核酸只含一种核酸4.4.高度的寄生性高度的寄生性5.5.通过装配方式进行繁殖通过装配方式进行繁殖6.6.离体可保持长期的侵染活性离体可保持长期的侵染活性7.7.对抗生素通常不敏感对抗生素通常不敏感8.8.有些能够整合到寄主的基因组中有些能够整合到寄主的基因组中病毒与人类：病毒与人类：1 1）病毒对人类健康的危害）病毒对人类健康的危害2 2）对人类生活的影响）对人类生活的影响2 2）病毒作为分子生物学研究的工具：）病毒作为分子生物学研究的工具： -dna-dna是遗传物质的证明是遗传物质的证明 （噬菌体感染实验）（噬菌体感染实

4、验） -遗传物质转移的载体遗传物质转移的载体 - -蛋白质工程（噬菌体展示技术蛋白质工程（噬菌体展示技术) )建议读物：h5n1型禽流感病毒（蓝色）正攻击红色细胞 疯牛病疯牛病hiv病毒的计量病毒的计量 单位：单位： nmnm病毒的基因组：病毒的基因组：qq：3 3个基因个基因一、形态构造与化学成分一、形态构造与化学成分 （一、大小）（一、大小）（二）病毒粒子结构与组成（二）病毒粒子结构与组成 壳粒：构成病毒外壳的形态亚单位。壳粒：构成病毒外壳的形态亚单位。病毒病毒粒子粒子 核心：由核心：由dnadna或或rnarna构成构成 核衣壳核衣壳（基本（基本 构造构造 ）衣壳：由许多衣壳粒蛋白构成衣

5、壳：由许多衣壳粒蛋白构成 包膜包膜 （非基本构非基本构造）：由类脂造）：由类脂和糖蛋白构成和糖蛋白构成, ,有的带有刺突有的带有刺突流感病毒刺突流感病毒刺突 血凝素蛋白：与宿主唾液酸结合血凝素蛋白：与宿主唾液酸结合 神经氨醇酶：帮助病毒进入宿主神经氨醇酶：帮助病毒进入宿主 病毒的群体形态病毒的群体形态 1 1、包涵体（病毒）：、包涵体（病毒）：昆虫病毒在宿主细胞内聚集而成的晶体结构。昆虫病毒在宿主细胞内聚集而成的晶体结构。2 2、噬菌斑、噬菌斑 3 3、空斑、空斑4 4、枯斑（组织坏死）、枯斑（组织坏死） 蚀（噬）斑测定（蚀（噬）斑测定（plaque assayplaque assay）：）：

6、 （病毒感染性作为病毒数目测定的依据）（病毒感染性作为病毒数目测定的依据） 在生长的宿主表面，铺上细菌或动在生长的宿主表面，铺上细菌或动物病毒，在单层细胞上形成的蚀（噬）斑，物病毒，在单层细胞上形成的蚀（噬）斑，可以认为由单个病毒增殖产生的。由此，可以认为由单个病毒增殖产生的。由此，可以通过蚀（噬）斑形成单位可以通过蚀（噬）斑形成单位( (pfupfu) )来计算来计算单位体积样品中病毒的数量。单位体积样品中病毒的数量。 （三）病毒核酸（基因组）（三）病毒核酸（基因组） dsdna/ssdna dsdna/ssdna dsrna dsrna/ssrna/ssrna 线状线状/ /环状，环状，

7、闭环闭环/ /缺口环缺口环 单分子单分子/ /双分子双分子 / /三分子三分子/ /多分子多分子 hbvhbv（人乙肝病毒）的缺口环（人乙肝病毒）的缺口环多分子基因组（流感病毒）多分子基因组（流感病毒）（四）噬菌体形态（四）噬菌体形态1 1、噬菌体的模式结构：、噬菌体的模式结构：t t偶数噬菌体偶数噬菌体头部：头部：颈部：颈部：尾部：尾部： 尾鞘、尾鞘、 尾管、尾管、 基板、刺突、基板、刺突、 尾丝、尾丝、 噬菌体形态噬菌体形态二、病毒的繁殖方式二、病毒的繁殖方式 （一）噬菌体（一）噬菌体烈性噬菌体烈性噬菌体 感染后短时间内能连续感染后短时间内能连续完成繁殖过程而使宿主细胞裂解的噬菌体。完成繁

8、殖过程而使宿主细胞裂解的噬菌体。温和噬菌体温和噬菌体 感染后其基因组整合到宿主的基因组上，并感染后其基因组整合到宿主的基因组上，并随宿主基因组的复制而同步，而不引起宿主细随宿主基因组的复制而同步，而不引起宿主细胞的裂解的噬菌体。胞的裂解的噬菌体。繁殖过程（烈性噬菌体）：繁殖过程（烈性噬菌体）：1 1）吸附：尾丝与宿主表面特异受体结合）吸附：尾丝与宿主表面特异受体结合2 2）侵入：溶菌酶水解肽聚糖，核酸进入宿）侵入：溶菌酶水解肽聚糖，核酸进入宿 主细胞。主细胞。3 3）增殖：控制细胞代谢系统，合成噬菌体）增殖：控制细胞代谢系统，合成噬菌体 的各种的各种 “ “部件部件”。 增殖过程的增殖过程的3

9、 3阶段：阶段： 1 1）早期转录）早期转录- -翻译翻译：2 2）次早期转录）次早期转录- -翻翻译译3 3）晚期转录）晚期转录- -翻译翻译4 4）成熟：）成熟：自装配过程。自装配过程。5 5）释放：多种酶）释放：多种酶类作用，促进细类作用，促进细胞裂解，释放子胞裂解，释放子代噬菌体代噬菌体。 噬菌体的测定噬菌体的测定( (效价的测定效价的测定) )效价效价: :生物制品活性（数量）高低的标志，生物制品活性（数量）高低的标志， 通常采用生物学方法测定。通常采用生物学方法测定。噬菌体效价：噬菌体效价： 又称噬菌斑形成单位（又称噬菌斑形成单位（pfupfu）数）数, ,指每毫指每毫升试样中含有

10、侵染性噬菌体的粒子数。升试样中含有侵染性噬菌体的粒子数。双层平板法双层平板法技术要点： 1.双层琼脂 , 2.半固体琼脂 3.高浓度宿主细胞, 4.倒上皿温度双层平板法测定效价的优点双层平板法测定效价的优点1 1）弥补平板不平）弥补平板不平2 2）噬菌斑位于同个平面，较清晰）噬菌斑位于同个平面，较清晰3 3）上层为半固体培养基，有利噬菌体）上层为半固体培养基，有利噬菌体 扩散扩散 一步生长曲线（一步生长曲线（debruckdebruck，19391939） 定量描述烈性噬菌体生长规律的定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，用于反映各种噬菌体潜伏实验曲线，用于反映各种噬菌体潜伏期、裂解期和裂解量

11、的特征曲线。期、裂解期和裂解量的特征曲线。1 1、用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；、用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；2 2、数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清、数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬菌（中和未吸附的噬菌体）体）；3 3、将上述混合物用培养物大量稀释，终止抗血清的作、将上述混合物用培养物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新释放的噬菌体感染其它细胞；用和防止新释放的噬菌体感染其它细胞；4 4、保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价、保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌对噬菌体含量进行计数体含量进行计数）；）；5 5、以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标

12、，、以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘绘 制出病毒特征性的繁殖曲线；制出病毒特征性的繁殖曲线；实验步骤实验步骤问题：问题：1 1）在一个培养系统中，如何测定噬菌体数量？）在一个培养系统中，如何测定噬菌体数量？ 2 2）请设想不断的定时测定，群体数量的变化过程？）请设想不断的定时测定，群体数量的变化过程？裂解期：裂解期：平稳期：平稳期：效价最高期效价最高期裂解量：裂解量：每个受染细胞每个受染细胞产生的噬菌体产生的噬菌体的总数。的总数。（平稳期（平稳期pfu/pfu/ 受染细胞受染细胞？） 潜伏期：潜伏期：( (侵入到装配侵入到装配): ): 隐悔期；胞内累积期隐悔期；胞内累积期温和噬

13、菌体温和噬菌体溶原性（溶原现象）溶原性（溶原现象）: :温和噬菌体侵入温和噬菌体侵入宿主后并不引起宿主细胞裂解的现象宿主后并不引起宿主细胞裂解的现象称之。称之。溶原菌：受温和噬菌体感染的宿主称溶原菌：受温和噬菌体感染的宿主称之为溶原菌。之为溶原菌。前噬菌体：整合在宿主基因组上的温前噬菌体：整合在宿主基因组上的温和噬菌体的核酸。和噬菌体的核酸。溶源原因溶源原因-合成阻遏蛋白，阻遏噬菌体合成阻遏蛋白，阻遏噬菌体mrnamrna合成合成-关闭某些噬菌体蛋白基因关闭某些噬菌体蛋白基因( (晚期蛋白）晚期蛋白） 的表达的表达-整合酶的合成整合酶的合成 噬菌体整合过程噬菌体整合过程温和噬菌体的自发或诱发裂

14、解温和噬菌体的自发或诱发裂解 uvuv、x x射线和氮芥子气能干扰或射线和氮芥子气能干扰或破坏阻遏蛋白的作用，从而使噬破坏阻遏蛋白的作用，从而使噬菌菌体失去溶源控制，进入裂解过程。体失去溶源控制，进入裂解过程。噬菌体感染结果噬菌体感染结果温和噬菌体存在状态温和噬菌体存在状态 - - 游离态游离态 -整合态整合态 -营养态营养态温和噬菌体的检查温和噬菌体的检查( (二二) ) 植物病毒和动物病毒植物病毒和动物病毒植物病毒的特点植物病毒的特点-病毒粒子形态螺旋对称病毒粒子形态螺旋对称-通过昆虫、伤口等传播途径进入宿主细胞通过昆虫、伤口等传播途径进入宿主细胞-核酸主要为核酸主要为ssrnassrna

15、-引起花叶、黄化、从枝、枯斑等症状引起花叶、黄化、从枝、枯斑等症状植物病毒形态植物病毒形态+ +ssrnassrna： rna rna的碱基序列与病毒的的碱基序列与病毒的mrnamrna序列相序列相同，可以直接用于指导蛋白质的合成。同，可以直接用于指导蛋白质的合成。（但逆转录病毒则需逆转录为（但逆转录病毒则需逆转录为dnadna才能合成蛋白质。）才能合成蛋白质。）-ssrna-ssrna： rna rna的碱基序列与病毒的的碱基序列与病毒的mrnamrna序列序列互补，需要合成互补，需要合成+ +mrnamrna，才能合成相才能合成相应的蛋白质。应的蛋白质。植物病毒的装配植物病毒的装配动物病毒

16、与人类疾病动物病毒与人类疾病核酸类型核酸类型动物病毒的增殖动物病毒的增殖 （吸附）吸附）侵入侵入脱壳脱壳增殖增殖释放释放一些病毒宿主的表面受体：一些病毒宿主的表面受体：腺病毒腺病毒 carcar蛋白蛋白hiv t-hiv t-辅助细胞上的辅助细胞上的cd4cd4流感病毒流感病毒a a型型 含唾液酸的糖蛋白含唾液酸的糖蛋白狂犬病毒狂犬病毒 神经元上乙酰胆碱神经元上乙酰胆碱 病毒粒子的感染与释放病毒粒子的感染与释放（流感病毒：（流感病毒：- -rnarna）以出芽方式释放以出芽方式释放包膜蛋白插入膜中，包膜蛋白插入膜中，细胞膜出芽方式释放细胞膜出芽方式释放病毒粒子。病毒粒子。感染结果感染结果hiv

17、hiv病毒病毒aidsaids发展过程发展过程疫苗疫苗昆虫病毒昆虫病毒包涵体：包裹着病毒粒子、光学显微镜包涵体：包裹着病毒粒子、光学显微镜 可见的碱溶性结晶蛋白质。可见的碱溶性结晶蛋白质。类型类型-核型多角体病毒（核型多角体病毒（npvnpv）-质型多角体病毒（质型多角体病毒（cpvcpv）-颗粒体病毒（颗粒体病毒（gvgv） .2 .2 亚病毒亚病毒凡在核酸和蛋白质两种成分中凡在核酸和蛋白质两种成分中, ,只含其中之只含其中之一一 的分子病原体的分子病原体, ,称为亚病毒。称为亚病毒。1 1、类病毒、类病毒( (viroid)viroid) 只含只含rnarna一种成分，专性寄生在活细胞内一

18、种成分，专性寄生在活细胞内的分子病原体。的分子病原体。 裸露环状的裸露环状的ssrnassrna 分子量很小，约分子量很小，约 由由246-375246-375核苷酸组成核苷酸组成 寄生多种植物。寄生多种植物。建议读物：2 2、拟病毒、拟病毒( (virusoid )virusoid ) 类类病毒类类病毒( (病毒卫星病毒卫星), ),包裹在真病毒颗粒包裹在真病毒颗粒 中有缺陷的类病毒。中有缺陷的类病毒。 -仅含裸露的仅含裸露的rnarna - - 分子量很小，约由分子量很小，约由300-400300-400个核苷酸组成个核苷酸组成 -复制需要真病毒的协助复制需要真病毒的协助 -寄生于多种动植物。寄生于多种动植物。 3 3、朊病毒（、朊病毒（prionprion） 一类不含核酸的传染性蛋白质因子，能引起宿主体一类不含核酸的传染性蛋白