第三章非细胞型微生物课件

本章要求掌握：1、病毒粒子的结构、化学组成及生存的环境条件。2、毒性噬菌体的侵染循环，温和噬菌体和溶原细菌的特点。3、脊椎动物病毒、昆虫病毒、植物病毒的主要特点及代表病毒所含核酸及侵染循环。4、亚病毒的基本知识。重点：噬菌体难点：1、DNA病毒的侵染循环。2、RNA病毒的侵染循环。3、温和噬菌体和溶原化。第三章病毒病毒的发现1886年，麦尔（Mayer）证明传染性1892年伊万诺夫斯基(Д.И.Ивановский)

证明滤过性1898年贝哲林克(Beijerinck)

重复以上2人实验，取名“Virus”(病毒)。1935年，美国人WendellM.Stanley提取了烟草花叶病毒（Tobaccomosaicvirus，TMV）结晶，从而获得NobelPrize生理医学奖。

第一节、病毒的基本知识

病毒是没有细胞构造,活细胞内专性寄生的实体,在寄主内表现生命特性，在寄主外表现大分子特性。

一、病毒的特点

①病毒没有细胞结构。②严格活细胞内寄生，无核糖体和独立的酶反应系统，在寄主细胞外没有生命特征。③只有DNA或RNA一种核酸。病毒向寄主细胞提供自己的遗传信息，通过寄主的转录、翻译和合成系统来复制病毒。④个体极小，多在10-300nm之间，能通过细菌过滤器。二、病毒粒子的形状与大小病毒的形态有球形、卵圆形、砖形、杆状、丝状及蝌蚪状等，但以近似球形的多面体和杆状为主。动物病毒多呈球形，卵圆形或砖形。细菌病毒多为蝌蚪形，也有微球形和丝状的。植物病毒多为杆状。病毒粒子（virion）的大小范围在10-300nm。多数病毒的大小为100nm左右。三、病毒粒子的结构与化学组成病毒粒子的结构病毒粒子由核壳体nucleo-capsid组成。壳体capsid由亚单位——壳粒capsomer组成，化学成分为蛋白质。有的病毒具有包膜envelop（蛋白质和脂肪），有的包膜上还有刺突spike。壳体构型1、螺旋对称排列：杆状，多见于植物病毒，如TMV。2、立体对称排列：球形，多见于动物病毒，如腺病毒。3、复合对称：蝌蚪形，如T4

噬菌体。

病毒的化学组成病毒蛋白蛋白质是病毒的主要组成成分，病毒蛋白质有如下功能：1、病毒蛋白质构成病毒粒子外壳，保护病毒核酸免受核酸酶及其他理化因子的破坏；2、决定病毒感染的特异性，与易感细胞表面存在的受体具特异性亲和力，促使病毒粒子的吸附；3、决定病毒的抗原性，并能刺激机体产生相应的抗体；病毒蛋白质还构成了病毒组成中的酶。比较简单的植物病毒大都只含一种蛋白质，其他病毒均由一种以上的蛋白质构成。在其组成中几乎没有发现什么异常氨基酸的存在。氨基酸的组合与含量因病毒种类而异。

核酸一种病毒只含一种核酸(RNA或DNA)；动物病毒多数属DNA型，如天花病毒等，也些属RNA型，如流感病毒等。

植物病毒绝大多数属RNA型，少数属DNA型，如花椰菜花叶病毒。

噬菌体多数属DNA型，少数属RNA型，如大肠杆菌噬菌体M13和f2等。通常一个病毒粒子中只有一个核酸分子；核酸有单链（ss）和双链(ds)之分。病毒核酸有正、负链之分脂类和多糖类较复杂的病毒如痘类病毒，在其被膜中含有脂类与多糖。脂类中磷脂占50-60%，其余则为胆固醇。多糖常以糖脂、糖蛋白形成存在。有的病毒含有胺类。植物病毒还发现了12种金属阳离子。有的可能还含有类似维生素的物质。病毒的包涵体

病毒在寄主细胞中形成的聚集体称为包涵体。其中包含未装配的病毒亚基、完整的病毒体和寄主编码的蛋白质。包涵体的特点：有特定形态，多为圆形或多角形。体积较大，光学显微镜下可见。位于：细胞质中（质型多角体病毒，具嗜酸性）细胞核中（核型多角体病毒，具嗜碱性）

环境对病毒的影响

温度病毒的半数存活期在：60℃以秒计37℃以分计20℃以小时计4℃以天计-70℃以月计Ｘ射线γ射线紫外线(UV)脂溶剂，有包膜的病毒因包膜中含有脂类物质对脂溶剂敏感。甲醛能使病毒失活。四、病毒的分类

早期的病毒分类以宿主为主，将病毒分为脊椎动物病毒，无脊椎动物病毒、昆虫病毒、植物病毒、细菌病毒等。并采用了隐码。1979年国际病毒分类委员会(InternationalCommitteeonTaxonomyofVirus，简称ICTV)通过的关于病毒分类的第三次报告，提出了以病毒的核酸作为主要的分类依据。目前国际病毒分类委员会提出了病毒分类的八条原则：

(1)、核酸的类型、结构及相对分子质量；(2)、病毒的形状和大小；(3)、病毒的形态结构；(4)、病毒对乙醚、氯仿等脂溶剂的敏感性；(5)、血清学性质和抗原关系；(6)、病毒在细胞培养上的特性；(7)、除脂溶剂外对其他化学和物理因子的敏感性；(8)、流行病学特点：包括病毒属的宿主范围，传播方式和媒介种类，临床病理学特征。ICTV的分类系统ICTV（InternationalCommitteeonTaxonomyofVirus）批准的病毒分类系统包括3个目，62个科，216个属，另加亚病毒感染因子卫星病毒、类病毒（下分2科7属）和朊病毒，共约4000种。dsDNA病毒：

有尾噬菌体目（下分3科15个属）未分目的科：17个科（下分47个属）ssDNA

病毒：未分目的科：5个科（下分17个属）RNA－DNA逆转录病毒：未分目的科：5个科（下分19个属）dsRNA

病毒：未分目的科：6个科（下分22个属）裸露RNA病毒：未分目的科：1个科（下分2个属）－ssRNA

病毒：

单分子负链RNA病毒目（下分4个科，14个属）未分目的科：3个科（下分13个属）+ssRNA

病毒：未分目的科：16个科（下分73个属）

套病毒目（下分2个科，3个属）第二节病毒的增殖病毒的侵染循环

病毒缺乏增殖所需要的酶系，只能在感染的细胞内利用宿主细胞提供的能量、原料和场所完成病毒的复制。一般可分为吸附、侵入与脱壳、生物合成、装配、释放等五个连续步骤。（一）吸附（adsorption）吸附是指病毒通过其表面结构与宿主细胞的病毒受体特异性结合，导致病毒附着于细胞表面的过程。可逆性吸附受pH等的影响。不可逆吸附。例如流感病毒包膜上的血凝素能与红细胞表面的糖蛋白受体结合形成不可逆的吸附。(二)病毒的侵入与脱壳动物病毒的侵入：①膜融合：如流感病毒。②细胞吞噬：由宿主细胞内的溶酶体释放的酶将其衣壳降解,从而释放出核酸,如痘病毒poxvirus。

③病毒粒子直接侵入：如呼肠孤病毒。④壳体蛋白重排：壳体破损，病毒核酸得以进入细胞内，如脊髓灰质炎病毒。植物病毒的侵入：

靠伤口感染侵入靠昆虫的刺吸式口器将病毒粒子注入植物体内噬菌体的侵入：有尾噬菌体靠尾鞘收缩将核酸注入宿主细胞

从细菌的性菌毛侵入脱壳(uncoating)脱壳就是病毒粒子脱去包膜和壳体，病毒的脱壳方式因种而异。

（三）病毒大分子的合成

(病毒的生物合成)

病毒大分子的合成包括:

病毒核酸的复制mRNA的转录蛋白质的合成

病毒核酸的复制机制主要有两种模式即半保留复制全保留复制病毒核酸的复制

mRNA的转录

病毒要合成自身所需的结构蛋白，必须先由核酸转录出mRNA，然后由mRNA翻译出蛋白质。不同的病毒所含的核酸不同，转录mRNA的方式也不相同。概括起来病毒转录mRNA的方式可归为六大类:天花病毒噬菌体x174呼肠孤病毒麻疹病毒逆转录病毒脊髓灰质炎病毒（1）±DNA病毒（2）＋DNA病毒

（3）±RNA病毒（4）－RNA病毒

（5）＋RNA病毒（6）逆转录病毒病毒蛋白质的合成病毒转录出mRNA后，就可由mRNA翻译出病毒蛋白质,病毒合成的蛋白质包括早期蛋白和后期蛋白。

早期蛋白是由侵入的母体DNA转录的mRNA翻译的，这些蛋白质有的是病毒DNA复制所需要的酶，如DNA解旋酶，DNA聚合酶，DNA连接酶等；有的用来调节病毒基因组的转录；有的用来调节宿主细胞RNA和蛋白质的合成。

后期蛋白是由病毒子代DNA转录的mRNA翻译的，主要是病毒自身的结构蛋白。（四）装配(assembly)

在病毒感染的宿主细胞内，将合成的病毒核酸和蛋白质组装为成熟病毒粒子的过程，称为装配。

烟草花叶病毒的装配

烟草花叶病毒自我装配时蛋白质亚基先形成许多20S的双层园盘（每层17个亚基，共34个亚基）。随着pH的降低，圆盘与TMV的RNA基因组3´端特导性装配起始序列结合，RNA贯穿螺旋的中心孔，并在生长端形成一个可移动的环。

包膜病毒的包膜装配（五）释放（release）

成熟的病毒粒子从被感染细胞内转移到细胞外的过程称为病毒释放。动物病毒释放的方式多样:①细胞溶解或局部破裂而释放，象腺病毒、脊髓灰质炎病毒即属此；②具包膜的病毒则通过与“胞饮”相反的过程—“出芽”作用或细胞排废作用而释放；③通过细胞之间的接触而扩散。植物病毒：不裂解细胞，通过胞间连丝传递。

细菌病毒：裂解细胞的方式释放同微生物学其他学科分支一样，病毒学的进步完全得益于研究方法和技术手段的发展。通过病毒的分离与纯化获得纯化的、有感染性的病毒制备物是病毒学研究和实践的基本技术。第三节病毒的人工培养病毒的培养噬菌体细菌培养物培养液营养琼脂平板细菌培养液变清亮细菌平板成为残迹平板若是噬菌体标本经过适当稀释再接种细菌平板，经过一定时间培养，在细菌菌苔上可形成圆形局部透明区域，即噬菌斑（plague）。如同对细菌计数一样，形成的噬菌斑也可用于对噬菌体的数目进行估算。动物病毒实验动物鸡胚多种细胞培养若标本经过适当稀释进行接种并辅以染色处理，病毒可在培养的细胞单层上形成肉眼可见的局部病损区域，即蚀斑（plaque）或称空斑。动物病毒感染敏感细胞培养能引起其显微表现的改变，即产生致细胞病变效应（cytopathic

effect,CPE），例如细胞聚集成团、肿大、圆缩、脱落，细胞融合形成多核细胞，细胞内出现包涵体（inclusionbody），乃至细胞裂解等。植物病毒敏感植物叶片产生坏死斑，或称枯斑第四节干扰现象和干扰素干扰现象interference

当两种病毒同时或先后感染同一细胞时，可发生一种病毒的增殖抑制另一种病毒增殖的现象产生原因

——干扰素interferon，IFN——竞争干扰（细胞表面受体、底物、酶）

——改变细胞代谢途径（抑制第二种病毒mRNA的转译）干扰现象的意义1、非特异性免疫的构成部分——抗病毒作用2、指导正确使用疫苗干扰素定义：由病毒或其他干扰素诱生剂刺激机体细胞所产生的一种具有抗病毒等作用的糖蛋白

种类：种类 产生细胞 抗病毒抗肿瘤免疫调节 人白细胞 强 弱 弱 人成纤维细胞强弱弱

T细胞 弱 弱强 I型II型干扰素性质糖蛋白、抗原性弱、对蛋白酶、胰酶敏感具有相对稳定性，56°C30分钟不被灭活抗病毒谱广、无特异性、无毒性干扰素的产生早于特异性抗体在体内作用时间短抗病毒意义：抗病毒特点种的特异性、间接性、广谱性抗病毒机理：细胞受干扰素作用后，合成抗病毒蛋白（蛋白激酶、2，-5，合成酶、磷酸二酯酶）早期中断病毒复制，阻止病毒扩散干扰素产生机理操纵基因结构基因A:DNA转录转录mRNAmRNA翻译翻译A阻遏物干扰素病毒A阻遏物与病毒结合失去活性干扰素作用机理B:DNA操纵基因结构基因转录转录mRNAmRNA翻译翻译B阻遏物翻译抑制蛋白TIP抑制病毒蛋白质合成B阻遏物与干扰素结合失去活性干扰素第五节噬菌体噬菌体：侵染细菌的病毒称为噬菌体bacteriophage,后来简称phage

。烈性噬菌体侵染循环1.吸附

2.侵入3.复制4.装配5.释放吸附侵入复制组装释放噬菌体的组装一步生长曲线（one-stepgrowthcurve）

利用烈性噬菌体的生活周期,可以在实验室条件下获得噬菌体的生长曲线。这种用来测定噬菌体侵染和成熟病毒体释放的时间间隔,并用以估计每个被侵染的细胞释放出来的新的噬菌体粒子的数量的生长曲线称为一步生长曲线。

将低剂量的噬菌体悬液加入敏感细菌的培养液中,使得一个病毒体与10-100个细菌细胞相混合。经过短时间的培养使噬菌体吸附在细菌上,再用抗体或稀释除去未吸附上的噬菌体。用新鲜培养液把经过上述处理的细菌悬液高倍稀释，以免发生第二次吸附和感染。培养后定时取样,将含有噬菌体的样品与敏感细菌培养物混合培养,计算每个样品在培养基平板表面产生的噬菌斑数目。以培养时间为横坐标,噬菌斑为纵坐标,可以绘出一步生长曲线。

温和噬菌体（temperatephagesorlysogenicphages）

某些噬菌体感染宿主细胞后并不使宿主细胞马上裂解而是噬菌体的核酸或整合到宿主细胞染色体上,或游离在宿主细胞质中并随宿主细胞的分裂把噬菌体的核酸传给子细胞。这种感染宿主细胞后不引起宿主细胞迅速裂解的噬菌体称为温和噬菌体。溶源细胞lysogeniccells含有温和噬菌体的细胞称为溶源细菌(或溶源细胞)。整合在宿主染色体上的噬菌体DNA称为前噬菌体。溶源细菌的特点：①遗传的产生前噬菌体的能力②可裂解（自发或诱发）③溶源细胞可失去噬菌体的核酸后复愈④溶源细菌对同源噬菌体的感染具有免疫性⑤溶源性转变：某些溶源细菌可以合成特殊的代谢产物,如白喉杆菌只有在被λ噬菌体感染形成溶源细菌后才能产生白喉毒素。⑥局限性转导

温和噬菌体及其溶源化λ噬菌体与PI噬菌体的主要区别：λ噬菌体DNA通常整合到宿主染色体上，并有特定位点，在bio和gal基因之间。PI噬菌体感染宿主后主要游离在细胞质中，如果整合到宿主染色体上也是随机插入，没有特定位点。

噬菌体的应用：用于鉴定未知细菌用于治疗某些传染性疾病利用噬菌体可以检验由种子携带的植物病原菌测定辐射剂量在分子生物学研究方面的应用通过对大肠杆菌噬菌体侵染过程的研究，使遗传学的很多基本问题弄得更清楚了。噬菌体作为基因工程的载体。噬菌体的防治：选育抗噬菌体的突变株第六节病毒与人类关系

脊椎动物病毒的主要特点:1、核酸主要为DNA，也有RNA如流感病毒。2、病毒粒子多为球状。3、病毒的侵入主要靠胞饮作用。4、病毒脱壳靠溶酶体酶或脱壳酶。有的动物病毒参与了正常动物细胞转化成癌细胞的过程。人类疾病：80%的传染病由病毒引起。如：天花，流感，肝炎，麻疹，脊髓灰质炎，爱滋病等畜禽疾病：口蹄疫，狂犬病，疯牛病，猪瘟，鸡新城疫等，其中前三种为人畜共患。各种形态的脊椎动物病毒dsDNAdsDNAdsDNAssDNAdsDNA(RT)dsRNAssRNA(--)ssRNA(+)ssRNA(RT)1．痘病毒科（

Poxviridae）形态：V.粒子砖形或椭圆形。300—450nm×170-260nm核酸：双链DNA，分子量85—240×106Da.蛋白质：含30种以上的结构蛋白和V.各自的酶。脂类：占V.重量的4%糖类：占V.重量的3%复制：在胞质内繁殖，形成胞浆内包函体，包函体为圆形或卵形。代表种：天花病毒（Variolavirus），1980年世界卫生组织正式宣布天花已彻底消灭。侧体栅栏层包膜核小体2.嗜肝DNA病毒科

乙肝病毒（HepatitisBvirus）是该科的典型代表。具感染性的完整病毒粒子（Dane颗粒）圆形，具双层衣壳，直径42nm，所含核酸为dsDNA，外衣壳相当包膜，由脂质和蛋白质组成。乙肝病毒（HBV）也属于逆转录病毒是因为它在复制过程中有从RNA→DNA的过程。

HBsAgHBcAg-DNA+DNAHBeAg由基因组编码HBV的侵染循环3.5KbRNA(前基因组)2.1KbRNA(编码外衣壳)dsDNARNA--DNA不完全+DNA3.人类免疫缺陷病毒(Humanimmunodeficiencyvirus)引起人爱滋病(AIDS)的病毒最早分离到HIV的人是法国的卢克蒙塔博士。1983年，他在《Science》报道从同性恋人血清中分离到新的逆转录病毒。1986年，WHO定名为HIV(humanimmunodeficiencyvirus)HIV是一种逆转录病毒，核酸为RNA,可由RNA转录DNA.粒子球形，直径约100nm，有包膜与刺突。它感染并杀死T4细胞。感染者:全球500万感染者，4000万携带者，非洲比例最高，博茨瓦那，10%。中国：20万感染者，100万携带者。传播途径:输血与血制品母乳传播性生活传播防治:洁身自好，严格控制血制品.鸡尾酒疗法（何大一），死亡率减半HIV的侵染循环+RNACDNA+RNAdsDNA部分RNA拼接为mRNA翻译蛋白质4.口蹄疫病毒(Foodandmouthdiseasevirus)病毒特点:核酸:+ssRNA

离子形态:30nm二十面体理化性状:对日光、热、酸、碱敏感。传染:主要感染牛、羊、猪等偶蹄动物，人畜共患，春季最胜，使仔猪大批死亡，成年动物感染较少，不致死，掉膘、少奶、少毛。患病症状:体温升高，精神不振，食欲降低，口腔、鼻吻部、蹄部产生水疱和溃烂。传播:呼出气体、排泄物。预防:检疫封锁注射疫苗环境消毒,1-2%火碱、3-5%福尔马林、0.2-0.3%过氧乙酸危害:无食品安全问题，人感染<40例，较轻。对畜牧业危害远大于疯牛病。英国：至2001.4屠宰220万头牛、羊、猪。中国：只进口鱼粉一种动物性蛋白原料,以防口蹄疫进入。5.非典病毒(Seriousactuerespiratorysyndrome简称SARS),非典病毒是一种冠状病毒(Coronavirus),其核酸为+RNA。http://冠状病毒的侵染复制第七节亚病毒亚病