第3章病毒和亚病毒1

1、 第三节第三节 真核生物病毒真核生物病毒第四节第四节 亚病毒亚病毒第五节第五节 病毒与生产实践病毒与生产实践第一节第一节 病毒病毒第二节第二节 噬菌体噬菌体第三章第三章 非细胞微生物非细胞微生物-病毒和亚病毒因子病毒和亚病毒因子 第三章第三章 病毒和亚病毒因子病毒和亚病毒因子第三章 病毒和亚病毒因子非细胞生物非细胞生物（真）病毒真）病毒：至少含核酸和蛋白质两种组分：至少含核酸和蛋白质两种组分亚病毒因子亚病毒因子类病毒：只含具侵染性的类病毒：只含具侵染性的RNA组分组分拟病毒：只含有不具侵染性的拟病毒：只含有不具侵染性的RNA卫星病毒：与真病毒伴生的缺陷病毒卫星病毒：与真病毒伴生的缺陷病毒卫星卫

2、星RNA；只含与侵染无关的；只含与侵染无关的RNA组分组分朊病毒：只含单一蛋白质组分朊病毒：只含单一蛋白质组分第一节第一节 病病 毒（毒（Virus）：(p67)(p67)1、个体极小，可以通过滤菌器，形态多样。普通光镜下不可见，形态、个体极小，可以通过滤菌器，形态多样。普通光镜下不可见，形态大小以大小以nm计。计。2、无细胞结构，由蛋白质、无细胞结构，由蛋白质、 核酸构成，无细胞器核酸构成，无细胞器3、一个病毒体内仅含一种核酸（、一个病毒体内仅含一种核酸（DNA, or RNA) 4、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、生活方式为专性活细胞内寄生，病毒酶系不全，离开活

3、体后无生命特征；特征；5、 病毒以复制病毒以复制(replication)的方式增殖的方式增殖,包括核酸复制、核酸蛋白质装包括核酸复制、核酸蛋白质装配，是在分子水平上进行的；配，是在分子水平上进行的；6 、在离体条件下，能以无生命大分子状态存，并可长期保持其侵染活、在离体条件下，能以无生命大分子状态存，并可长期保持其侵染活力；力；7、对抗生素不敏感，对干扰素敏感；、对抗生素不敏感，对干扰素敏感；8 、有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。、有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。第三章 病毒和亚病毒因子一、定义：一、定义：迄今仍无一个科学而严谨的定义迄今仍

4、无一个科学而严谨的定义 是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微显微“非细胞生物非细胞生物”，其本质是一种只含，其本质是一种只含DNA或或RNA的遗传因子，它们能以感染态和非感染态两种状态存的遗传因子，它们能以感染态和非感染态两种状态存在。在宿主体内时呈感染态（活细胞内专性寄生），在。在宿主体内时呈感染态（活细胞内专性寄生），依赖宿主的代谢系统获取能量、合成蛋白质和复制核依赖宿主的代谢系统获取能量、合成蛋白质和复制核酸，然后通过核酸与蛋白质的装配而实现其大量繁殖；酸，然后通过核酸与蛋白质的装配而实现其大量繁殖；在离体条件下，它们能以无生命的生物大

5、分子长期存在离体条件下，它们能以无生命的生物大分子长期存在，并可保持其侵染活性。在，并可保持其侵染活性。分布：分布： 各种生物中，专性活细胞内的寄生物各种生物中，专性活细胞内的寄生物与人类关系：与人类关系：（1）至今人类和许多有益动物的疑难疾病和威胁性最大的传染病几乎都）至今人类和许多有益动物的疑难疾病和威胁性最大的传染病几乎都是病毒病；是病毒病；（2）发酵工业中的噬菌体（细菌病毒）污染会严重危及生产；）发酵工业中的噬菌体（细菌病毒）污染会严重危及生产；（3）许多侵染有害生物的病毒则可制成生物防制剂而用于生产实践；）许多侵染有害生物的病毒则可制成生物防制剂而用于生产实践；（4）许多病毒还是生物

6、学基础研究和基因工程中的重要材料或工具。）许多病毒还是生物学基础研究和基因工程中的重要材料或工具。第三章 病毒和亚病毒因子病毒的形态、大小病毒的形态、大小 （p68）1.病毒的形态病毒的形态球形颗粒球形颗粒杆状颗粒杆状颗粒复合状：复合状： 2病毒的大小病毒的大小直径直径 20-200nm（100 nm）病毒：细菌：真菌病毒：细菌：真菌 = 1：10：100蝌蚪状蝌蚪状 砖状砖状 弹状弹状 Generalized Structure of Viruses 测量病毒大小的方法：1、核酸、核酸 (p71)病毒核酸功能病毒核酸功能：指导病毒蛋白质的合成指导病毒蛋白质的合成控制着病毒的遗传、变异、增值及

7、对宿主的感染性控制着病毒的遗传、变异、增值及对宿主的感染性对衣壳的形成与稳定也有一定的作用对衣壳的形成与稳定也有一定的作用单链单链DNA（ss DNA）；）；双链双链DNA（ds DNA）；）；单链单链RNA（ss RNA）；）；双链双链RNA（ds RNA）；）；病毒核酸病毒核酸t 核酸是病毒的遗传物质；核酸是病毒的遗传物质；t 一种病毒的毒粒只含有一种核酸：一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是或是RNA；2、病毒的蛋白质、病毒的蛋白质 (p68)病毒蛋白质病毒蛋白质结构蛋白结构蛋白非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病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产

8、生并具有一定功能，但并不结合于毒粒中的蛋白质。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；壳体蛋白；包膜蛋白；包膜蛋白；存在于毒粒中的酶；存在于毒粒中的酶；构成病毒壳体，使病毒有一定大小形态，维持病毒结构。构成病毒壳体，使病毒有一定大小形态，维持病毒结构。具保护作用，使核酸免受酶或其他理化因子的影响。具保护作用，使核酸免受酶或其他理化因子的影响。参与病毒感染过程，决定宿主范围，表现为吸附作用。参与病毒感染过程，决定宿主范围，表现为吸附作用。决定病毒的抗原性（将蛋白质注入体内，即预防病毒感染的决定病

9、毒的抗原性（将蛋白质注入体内，即预防病毒感染的原理）原理）发生毒性反应的主要成分，对机体或细胞有毒性作用。发生毒性反应的主要成分，对机体或细胞有毒性作用。a.构成了病毒组成中的酶构成了病毒组成中的酶病毒蛋白质功能：病毒蛋白质功能：衣壳衣壳(capsid)核酸核酸(genome)衣壳粒衣壳粒(capsomere)衣壳衣壳核酸核酸包膜（包膜（envelope）糖蛋白糖蛋白核衣壳核衣壳(nucleocapsid)1、典型病毒的构造、典型病毒的构造 （p68)病毒粒子病毒粒子核衣壳（基本构造）核衣壳（基本构造）包膜（非基本构造）：脂类或脂蛋白构成包膜（非基本构造）：脂类或脂蛋白构成核心（核心（RNA，

10、DNA）衣壳（蛋白质）衣壳（蛋白质）毒粒（病毒颗粒）：毒粒（病毒颗粒）：病毒的细胞外颗粒形式，也是病毒的感染性形式病毒的细胞外颗粒形式，也是病毒的感染性形式。2、病毒粒的对称机制、病毒粒的对称机制 （p68）螺旋对称的代表螺旋对称的代表烟草花叶病毒烟草花叶病毒TMV外形直杆状，长外形直杆状，长300 nm，宽，宽15 nm，中空（内径为中空（内径为4 nm）衣壳蛋白：衣壳蛋白：95%，2130个亚基（衣壳个亚基（衣壳 粒），以逆时针方向作螺旋粒），以逆时针方向作螺旋 状排列。状排列。ssRNA：5%，6390个核酸，位于距轴个核酸，位于距轴 中心中心4 nm处以相等的螺距盘处以相等的螺距盘 绕

11、于蛋白质外壳内，绕于蛋白质外壳内，3个核苷个核苷 酸与酸与1个蛋白质亚基相结合。个蛋白质亚基相结合。由于其核酸有合适的蛋白衣壳包裹和保护，由于其核酸有合适的蛋白衣壳包裹和保护，故结构十分稳定，甚至在室温下放置故结构十分稳定，甚至在室温下放置5050年后年后仍不丧失其侵染力。仍不丧失其侵染力。Tobacco Mosaic Virus2、二十面体对称病毒、二十面体对称病毒 第四章第四章 病毒和亚病毒病毒和亚病毒二十面体对称的代表二十面体对称的代表腺病毒腺病毒3、复合对称、复合对称复合对称的代表复合对称的代表T偶数噬菌体偶数噬菌体刺突刺突tail pinsheadnecktail（24环）环）尾丝尾

12、丝(tail fibers)尾鞘尾鞘基板基板尾管尾管Influenza Virus an Enveloped Virus with a Helical Nucleocapsid 3. 病毒的群体形态病毒的群体形态1、病毒包涵体、病毒包涵体（inclusion body）有四种类型：有四种类型： 是病毒的聚集体，核型多角体病毒（是病毒的聚集体，核型多角体病毒（NPV），质型多角体病毒），质型多角体病毒(CPV)大多数由动物病毒引起的包涵体，是病毒的合成部位大多数由动物病毒引起的包涵体，是病毒的合成部位是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白质（例如植物病毒引起的包涵是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白质（例

13、如植物病毒引起的包涵体）体） 非病毒性包含体：某些化学因子，甚至由于细菌感染非病毒性包含体：某些化学因子，甚至由于细菌感染 也可引起包涵体的形成。也可引起包涵体的形成。 应用：用于病毒病的诊断；用于生物防治。应用：用于病毒病的诊断；用于生物防治。 5 5、枯斑：、枯斑：叶子上出现的坏死灶即枯斑。叶子上出现的坏死灶即枯斑。2 2、噬菌斑：、噬菌斑：噬菌体连续重复感染细菌，使大量的细菌噬菌体连续重复感染细菌，使大量的细菌死亡，在培养细菌的平板上，可以看到一个个透亮不长死亡，在培养细菌的平板上，可以看到一个个透亮不长细菌的小圆斑，称为噬菌斑。细菌的小圆斑，称为噬菌斑。3 3、空斑：、空斑：人工培养的

14、单层动物细胞感染病毒后，也会人工培养的单层动物细胞感染病毒后，也会形成类似噬菌斑的动物病毒群体，称为空斑。形成类似噬菌斑的动物病毒群体，称为空斑。4 4、病斑：、病斑：单层动物细胞受到肿瘤病毒的感染后，会使单层动物细胞受到肿瘤病毒的感染后，会使动物细胞恶性增生，形成类似细菌菌落的病灶，称为病动物细胞恶性增生，形成类似细菌菌落的病灶，称为病斑。斑。噬噬菌菌斑斑荧光假单胞菌噬菌斑(plaque)下层培养基下层培养基双层培养基双层培养基敏感菌敏感菌+上层培养基上层培养基噬菌体稀释液噬菌体稀释液培养培养噬菌斑噬菌斑噬菌斑噬菌斑敏感菌菌苔敏感菌菌苔枯斑三、病毒的增殖三、病毒的增殖 方式（方式（p73）吸

15、附吸附侵入侵入增殖增殖成熟成熟裂解裂解（一）原核生物的病毒（一）原核生物的病毒-噬菌体噬菌体能够侵染细菌、放线菌等原核微生物的病毒能够侵染细菌、放线菌等原核微生物的病毒微球形微球形噬菌体有三种形态噬菌体有三种形态蝌蚪形蝌蚪形丝状丝状噬菌体的形态噬菌体的形态1、噬菌体的增殖噬菌体的增殖 （p73）噬菌体噬菌体烈性烈性噬菌体噬菌体温和性温和性噬菌体噬菌体烈性烈性噬菌体：噬菌体：侵入寄主后能引起寄主细胞发生裂解的噬菌体。侵入寄主后能引起寄主细胞发生裂解的噬菌体。温和温和噬菌体：噬菌体：侵入寄主后暂时不引起寄主细胞发生裂解。侵入寄主后暂时不引起寄主细胞发生裂解。(一一) 烈性烈性噬菌体噬菌体 烈性噬菌

16、体侵入寄主细胞后，按照噬菌体的遗传特性，借寄主细烈性噬菌体侵入寄主细胞后，按照噬菌体的遗传特性，借寄主细胞的生化机制，进行核酸复制和蛋白质的合成，形成各部件再组胞的生化机制，进行核酸复制和蛋白质的合成，形成各部件再组装成许多子代噬菌体的过程称为增殖。装成许多子代噬菌体的过程称为增殖。（1）吸附）吸附(adsorption) 不同的噬菌体有不同的吸附位点，据研究一个细菌的表面约有不同的噬菌体有不同的吸附位点，据研究一个细菌的表面约有300个吸附点个吸附点（2）侵入（）侵入（penetration)尾管插入细胞壁和膜内，将核酸注入细胞（约数十秒钟）尾管插入细胞壁和膜内，将核酸注入细胞（约数十秒钟）

17、（3）增殖）增殖(replication) 增殖过程包括核酸的复制和蛋白质的合成。增殖过程包括核酸的复制和蛋白质的合成。 噬菌体的核酸操纵寄主的代谢系统，为噬菌体合成原料，并在噬菌体的核酸操纵寄主的代谢系统，为噬菌体合成原料，并在寄主细胞内装配噬菌体粒子。寄主细胞内装配噬菌体粒子。（4）成熟（）成熟（maturity） 此时，开始噬菌体粒子的装配、组合，此时，开始噬菌体粒子的装配、组合，DNA分子缩合通过分子缩合通过 衣壳包裹衣壳包裹DNA而形成头部、尾部，最后装上尾丝。而形成头部、尾部，最后装上尾丝。（5）裂解（释放）裂解（释放）release 在脂肪酶溶解细胞膜和溶菌酶溶解细胞壁作用下从细

18、胞内部在脂肪酶溶解细胞膜和溶菌酶溶解细胞壁作用下从细胞内部促进了细胞的裂解。促进了细胞的裂解。吸附(adsorption)吸附的机理：尾丝尖端与受体发生共价结合。吸附的机理：尾丝尖端与受体发生共价结合。吸附吸附(adsorption)影响因素影响因素：噬菌体数量噬菌体数量；阳离子阳离子；辅助因子辅助因子；温度。温度。吸附吸附 2. 2.侵入侵入增殖过程中基因表达的特点增殖过程中基因表达的特点病毒核酸的复制病毒核酸的复制病毒核酸的转录病毒核酸的转录增增 殖殖 3 .增殖(replication) 噬菌体核酸物质及蛋白质在寄主细胞内的合成。噬菌体以其核酸的遗传信息向宿主细胞发出指令并提供蓝图。增殖

19、过程中基因表达特点 （p74）dsDNA噬菌体的转录、翻译、复制增殖过程噬菌体的转录、翻译、复制增殖过程核酸转录核酸转录蛋白质合成蛋白质合成左图左图：病毒核酸链接病毒核酸链接 入寄主核酸链入寄主核酸链右图右图：病毒核酸复制病毒核酸复制病毒核酸的复制病毒核酸的复制病毒核酸的转录病毒核酸的转录4 成熟（装配）成熟（装配） DNA分子的缩合分子的缩合通过衣壳包裹通过衣壳包裹DNA而形成头部而形成头部尾丝和尾部其它部件独立装配完成尾丝和尾部其它部件独立装配完成头部与尾部相结合头部与尾部相结合装上尾丝装上尾丝5 、裂解（释放）、裂解（释放）最后最后: :大肠杆菌死亡并破裂，释放出里面的病毒，新一大肠杆菌

20、死亡并破裂，释放出里面的病毒，新一代病毒开始新的生命旅程代病毒开始新的生命旅程 （1）噬菌斑）噬菌斑：在涂布有敏感宿主细胞的固体培养基表面，若：在涂布有敏感宿主细胞的固体培养基表面，若接种上相应噬菌体的稀释液，其中每一噬菌体粒子由于先侵染接种上相应噬菌体的稀释液，其中每一噬菌体粒子由于先侵染和裂解一个细胞，然后以此为中心，再反复侵染和裂解周围大和裂解一个细胞，然后以此为中心，再反复侵染和裂解周围大量的细胞，结果就会在菌苔上形成一个具有一定形状、大小、量的细胞，结果就会在菌苔上形成一个具有一定形状、大小、边缘和透明度的噬菌斑。边缘和透明度的噬菌斑。（2）效价）效价：这一名词在不同的场合有不同的涵

21、义。这一名词在不同的场合有不同的涵义。在这里，在这里，效价表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数。又效价表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数。又称噬菌斑形成单位数或感染中心数。称噬菌斑形成单位数或感染中心数。2. 噬菌体效价的测定噬菌体效价的测定 （p75） （3）双层平板法：）双层平板法： 底层平板（约底层平板（约2%琼脂培养基琼脂培养基7-8ml） 37 上层培养基（约上层培养基（约1%琼脂培养基琼脂培养基3ml） 10余余h计数计数 上层平板上层平板 宿主菌悬液（对数期菌液宿主菌悬液（对数期菌液0.2 ml） 混匀混匀 噬菌体试样（合适稀释液噬菌体试样（合适稀释液0.1

22、 ml） 用双层平板法计算出来的噬菌体效价总是比电镜直接计数用双层平板法计算出来的噬菌体效价总是比电镜直接计数得到的效价低。得到的效价低。成斑率：成斑率：同一样品根据噬菌斑计算出来的效价与用电同一样品根据噬菌斑计算出来的效价与用电镜计算出来的效价之比，称成斑率。镜计算出来的效价之比，称成斑率。双层平板法琼脂平板菌液+噬菌体试样+琼脂培养基培养10天计数噬菌斑噬菌斑数=试样中噬菌体数噬菌体增殖规律的描述方法离 心 术抗病毒血清培养定时取样测噬菌斑数一步生长曲线一步生长曲线3.3.一步生长曲线一步生长曲线 （p76p76） 先将噬菌体与敏感的细菌混合发生吸附，未吸附的噬菌先将噬菌体与敏感的细菌混合

23、发生吸附，未吸附的噬菌体以离心法或加抗血清除去；然后定时取样接种在有可体以离心法或加抗血清除去；然后定时取样接种在有可裂解的敏感性细菌的平板上，经培养，以时间为横坐标，裂解的敏感性细菌的平板上，经培养，以时间为横坐标，噬菌斑数为纵坐标绘图得到的曲线。噬菌斑数为纵坐标绘图得到的曲线。2、三个时期、三个时期1、定义、定义裂解期裂解期噬菌斑数突然直线上升，新噬菌体大量释出，噬菌斑数突然直线上升，新噬菌体大量释出，直至所有感染细胞全部裂解直至所有感染细胞全部裂解潜伏期潜伏期从噬菌体吸附到细菌表面至出现新的噬菌体的从噬菌体吸附到细菌表面至出现新的噬菌体的最短时间（最短时间（4 4个阶段：吸附、侵入、复制

24、、组装）个阶段：吸附、侵入、复制、组装）裂解量裂解量每一宿主细胞产生每一宿主细胞产生平均平均子代噬菌体粒子的数量子代噬菌体粒子的数量。裂解量裂解量=裂解期的噬菌斑数裂解期的噬菌斑数/潜伏期的噬菌斑数潜伏期的噬菌斑数（细菌数）（细菌数）例：裂解量例：裂解量=2100/100=210噬菌斑粒子数噬菌斑粒子数/细菌细菌稳定期稳定期完全裂解后，噬菌斑数又趋稳定，曲线变平坦，完全裂解后，噬菌斑数又趋稳定，曲线变平坦，称稳定期。称稳定期。 4. 溶源性溶源性温和性噬菌体定义温和性噬菌体定义整合到染色体上的噬菌体整合到染色体上的噬菌体DNA叫叫原（前）噬菌体原（前）噬菌体含原噬菌体的细菌称为含原噬菌体的细菌

25、称为溶源性细菌溶源性细菌。温和噬菌体基因组形成原噬菌体的过程称为温和噬菌体基因组形成原噬菌体的过程称为溶源化溶源化 凡吸附侵入菌体后，不立即裂解细菌细胞，而是将其凡吸附侵入菌体后，不立即裂解细菌细胞，而是将其核酸整合到寄主染色体上，进行同步复制，随细胞分裂核酸整合到寄主染色体上，进行同步复制，随细胞分裂传递给子代，并赋予菌细胞以新的性状。传递给子代，并赋予菌细胞以新的性状。溶源菌溶源菌细菌的溶源性具有细菌的溶源性具有遗传性遗传性溶源菌对同源噬菌体具有溶源菌对同源噬菌体具有免疫性免疫性溶源性细菌在培养中溶源性细菌在培养中不易被查觉不易被查觉非溶源细胞非溶源细胞自发裂解和诱导裂解自发裂解和诱导裂解

26、：有少数噬菌体可自发或：有少数噬菌体可自发或诱发裂解宿主细胞变成烈性噬菌体诱发裂解宿主细胞变成烈性噬菌体溶源性细胞可获得一些溶源性细胞可获得一些新的生理特性新的生理特性复愈复愈:溶源菌溶源菌失去前噬菌体失去前噬菌体白喉杆菌白喉杆菌白喉毒素白喉毒素噬菌体噬菌体宿主发病宿主发病（补充）温和噬菌体存在的形式（补充）温和噬菌体存在的形式八、非增殖性感染八、非增殖性感染 第三章第三章 病毒和亚病毒病毒和亚病毒九、理化因素对病毒的影响九、理化因素对病毒的影响1.物理因素物理因素 病毒在寄主外存在时，病毒在寄主外存在时，55-60病毒悬液几分钟内就变性；病毒悬液几分钟内就变性；4可以保存一天，在可以保存一天

27、，在-70 可以保存几个月。可以保存几个月。X射线射线 、Y射线、射线、紫外线照射都能使病毒衣壳蛋白质变性失活，吸附功能降低，紫外线照射都能使病毒衣壳蛋白质变性失活，吸附功能降低，DNA氢键断裂。氢键断裂。2.化学因素化学因素 乙醚、氯仿，去氯胆酸钠可以剥去病毒的外膜，防腐剂乙醚、氯仿，去氯胆酸钠可以剥去病毒的外膜，防腐剂-漂漂白粉、甲醛等可以杀死病毒。诱变剂杀死病毒。白粉、甲醛等可以杀死病毒。诱变剂杀死病毒。 带包膜的病毒容易被脂肪溶剂破坏；无包膜的病毒对多种常用带包膜的病毒容易被脂肪溶剂破坏；无包膜的病毒对多种常用的消毒剂抗性较强。的消毒剂抗性较强。1、病毒的种类、病毒的种类根据宿主的不同将病毒分为噬菌体噬菌体植物病毒植物病毒昆虫病毒昆虫病毒人类和脊椎动物病毒人类和脊椎动物病毒2、病毒的分类、病毒的分类1995年国际病毒分类委员会第六次报道有4000多种，将目前