第四章 非细胞微生物.ppt

1、第四章非细胞球微生物的形态结构，前言第一节细小病毒(指真细小病毒)第二节亚细小病毒，非细胞球生物是细小病毒(virus )，在历史上人们已经与细小病毒有接触，公元前23世纪中国和印度有天花的记载，细小病毒的发现为1890，俄罗斯植物病理学家d . 1898年，荷兰学者M.W.Beijerinek首次提出这个细小病毒是“传染性活性液”或“细小病毒”，从此揭开了现代病毒学的历史。 另外，各种动物、植物病毒病相继被发现，电子显微镜的应用促进了病毒学的发展，1971年以后，人们相继发现了各种亚细小病毒类细小病毒(1971 Diener )朊病毒(1982 Prusiner )和仿真细小病毒(Gibbs

2、，1983 ) 的人们对细小病毒本质的认识是非细胞球生物真细小病毒：至少含有核酸和蛋白质两种成分的亚细小病毒类细小病毒：仅含有具有独立侵入性的RNA成分的拟细小病毒：仅含有不具有独立侵入性的RNA成分的朊病毒：仅含有单一蛋白质成分，在此细小病毒非细胞球生物(真病毒) 和亚细小病毒进行讨论，从给定的细小病毒特征总结非细胞球大分子结构，在特异的活细胞球内寄生现象的生物状态和细胞球外无生物状态交替仅包含核酸或DNA或RNA。 真细小病毒的定义：亚细小病毒(特别是朊病毒的存在)由于很难为细小病毒给出正确的定义，因此这里真细小病毒的定义是，细小病毒是一种超显微的非细胞球生物，各细小病毒只含有一种核酸的这

3、些个特异地寄生在活着的细胞内，通过宿主细胞代谢系统的协同使核酸、 在只能复制合成蛋白质等成分，然后组装增殖的离体状态下，没有生命的大分子状态长期存在，维持着感染活性。 第一节细小病毒(指真细小病毒)、细小病毒的特点：身体极微小，必须用电子显微镜观察。 一般由于细菌过滤烟嘴没有细胞结构，分子生物的主要成分只有核酸和蛋白质，没有核酸或DNA或RNA的生产能力，没有蛋白质合成系统，没有宿主细胞球的配合，通过核酸复制和核蛋白质的组合进行增殖的生物的所有地方(因为是活的细胞球内寄生物)都必须与其相应的细小病毒，因此进行研究一、细小病毒的形态结构和化学成分(一)、细小病毒的大小，大部分细小病毒都可以通过细

4、菌过滤烟嘴，必须用电子显微镜观察其形态和大小。 测定时以毫微米(nm 10-9m )为单位，多数病毒粒子的d (直径)为100nm左右，最大最小的细小病毒菜豆畸形低细小病毒为911nm，小于血清白蛋白分子(详见本第64页)。 (二)形态，1 .典型的病毒粒子结构：细小病毒又称病毒粒子(virion即细小病毒体)，是指成熟结构完整的单一细小病毒，主要成分为核酸和蛋白质。 核酸位于病毒粒子的中心，构成核(core )或染色体组(genome )的蛋白质围绕核的周围，构成病毒粒子的胶囊(capsid )。 衣壳是病毒粒子的主要心脏支架结构和Ag成分，具有保护核酸的作用。 衣壳由许多电子显微镜可见的形

5、态单位衣壳粒子(capsomere或capsomer )构成，核与衣壳合称为核衣壳，这是(真正的)细小病毒所必需的基本构造。 复杂的细小病毒核壳外有脂质和蛋白质组成的被膜。复膜有刺突(spike )等附着物，该复膜来源于宿主胞质膜，经细小病毒改造成具有独特抗原特性的膜状构造，有时被醚等有机溶剂破坏。 您可以选择、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、或者、被膜粒子、2 .病毒粒子的对称体制、细小病毒是由同一蛋白质亚单位粒子组成的病毒粒子，通常只能形成螺旋对称和二十面体对称(等轴对称)两个体制，前者能使

6、核酸与蛋白质亚单位之间的接触更紧密， 后者以特别有利于核酸分子的高卷曲的形式被小体积的衣服包裹，螺旋对称和螺旋对称无被膜棒状：烟草花叶细小病毒(TMV )等对称体制丝状：大肠菌群的f1，fd， M13噬菌体等有被膜卷缩状：正粘细小病毒(流感细小病毒)等弹状：狂犬病，水泡性口膜炎细小病毒等二十面体对称无被膜小型：脊髓灰质细小病毒宏命令噬菌体等大型：有腺病毒等被膜：有疱疹病毒等复合对称无被膜：大肠菌的偶数噬菌体(蝌蚪状) 等的被膜有：牛痘细小病毒(板砖状)、3 .细小病毒的集团形态(1)包涵体位于感染某细小病毒的宿主细胞球内，多位于细胞质内； 少数位于细胞核，吃碱性，在质、核中。 根据包涵体的特点

7、可将这些个分为4类：细小病毒的集合体多由动物病毒构成的包涵体是细小病毒的合成部位。 是由细小病毒蛋白质和与细小病毒感染相关的蛋白质组成的非细小病毒性包涵体：某些化学因子是不属于细菌感染也能形成的细小病毒的集团形态。 包涵体在实际应用中有两个方面：一是细小病毒病的诊断鉴定；二是用于昆虫等生物防治的染色体组型多角体细小病毒和质型多角体细小病毒。 (2)将噬菌斑、少量噬菌体与大量敏感菌混合，加入到约45个琼脂中，培养平板后，在平板表面生长菌苔的背景下出现肉眼可见的透明且不长的菌圆斑，这就是噬菌斑。 一般一个噬菌体感染一个细菌并增殖后，释放出大量子群的噬菌体，感染周围的细菌细胞球，又增殖分解，经过多次

8、重复的结果，噬菌斑只是收集“负的菌落”。 噬菌斑的形成可用于噬菌体的检测、分离(纯化)和订正。 (3)在空斑和病斑、噬菌斑的启发下，发明了单层动物细胞球上的空斑订正数法，在复盖薄层琼脂的单层细胞球上，如果细胞球感染细小病毒，增殖的细小病毒就只能扩散到邻近的细胞球，最终用像噬菌斑一样的空斑，如中性红等活性染料染色，就可以区别死亡和活细胞的单层细胞就是肿瘤病毒(4)枯斑是植物叶上的植物病毒病群，即细小病毒使植物细胞球产生的坏死巢。 (三)三种典型形态的细小病毒1 .螺旋对称的代表烟草花叶细小病毒(TMV )含有棒状长度为300nm、宽度为15nm、中空(内径为4nm )为95%的蛋白质和5%的单链

9、RNA(ssRNA )，即衣粒沿逆时针方向螺旋排列共计130转(每转) 16 .有33个壳粒)，ssRNA含有6390个核苷酸，分子量为2106，离中心轴4nm，在蛋白质的壳内以相等的间距缠绕，3个核苷酸和1个壳粒结合，每周含有49个核苷酸。2、二十面体对称的代表性腺病毒，其动物病毒外形为典型的二十面体，呈球状，无被膜，直径7080nm有12个角，20个面，有30个边，外壳由252个壳粒构成，内分布有被称为五邻体的壳粒12个顶角， 被称为六邻体的240个衣壳粒子分布在20个面上，每隔五邻体前端突出有带有掌门人的蛋白质纤维，这被称为刺突。 其核心是线性双链DNA(dsDNA )。 所有腺病毒(不

10、论宿主和血清型)染色体组均为36500个核酸对。 3复合对称的代表性t双位数噬菌体、Ecoli的t双位数噬菌体共有3种T2，T4和T6，分布范围T4最清晰. T4 (图)由头部、颈部和尾部三个部分组成，头部为二十面体对称，尾部为螺旋对称，故称为复合对称。 头部的二十面体有212个涂层颗粒，核心是线状dsDNA。 头和尾之间有项圈和脖子胡子的构造。 项圈均为六角形盘状，6条颈必须从项圈伸出，其功能包括吸附前的尾丝，尾部由尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝5个部分构成。 尾鞘是用壳粒围绕24环的螺旋。 尾管中央有细孔，是头部核酸注入宿主细胞球的必由之路。 尾管也由24环螺旋组成，正好与尾鞘相对应，尾部的

11、基板与项圈同样为六角、皿状、中空，尾线等长的2段，可以吸附在宿主细胞球的专一性接纳体上。 (4)细小病毒的核酸、细小病毒的核酸种类很多，是分类的分子基础，细小病毒的核酸类型可以区分DNA、RNA、单链结构(ss single strand )、双链结构(ds double strand )，另外，也可以对核酸进行更细致的分析比较。 请参照表格。 总的来说，动物病毒以线状dsDNA和ssRNA多，植物病毒病以ssRNA为主，噬菌体以线状dsDNA多，迄今发现的真菌细小病毒为dsRNA，藻类细小病毒均为dsDNA。两种(噬菌体)细小病毒及其繁殖方式，(一)原核生物细小病毒噬菌体1 .一般介绍噬菌体

12、(bacteriophage，phage )，迄今大多数微生物发现了相应的噬菌体，Bradley(1967 ) 相反，它被称为温和的噬菌体。 裂性噬菌体经历的繁殖过程称为裂解性生活周期或增殖性生活周期，现在以t双位数噬菌体为代表介绍这五个阶段，(1)吸附(adsorption )噬菌体与宿主细胞球在溶液中相遇时，尾丝顶端接触宿主表面的特异接纳体即可牵头弯曲的尾线附着在接纳体上，影响尾刺吸附的因素：噬菌体量、宿主细胞表面特异接纳体的数量决定吸附噬菌体的数量，各敏感细胞球可吸附的噬菌体的数量为感染多个(m.o.i，multiplicity of infection ) 大量噬菌体在云同步上吸附一个

13、敏感细胞球时，由于噬菌体尾管口沾有少量溶血工作团队，宿主细胞表面出现突然地“千疮百孔”开裂，该超m.o.i的外来噬菌体吸附引起的子噬菌体开裂是自外开裂(lysis from 色氨酸等辅助因子，促进生物素吸附的PH :中性有利于吸附，小于5和超过10则不利的温度：最佳生长温度有利于吸附。(2)侵入(penetration )、吸附后，尾板从尾丝得到一个结构刺激，尾鞘的亚单位发生复杂位移，缩短为原来长度的一半，推出尾管插入细胞贴壁和膜，头部核酸通过尾管注入宿主细胞球，蛋白质壳残留在细胞贴壁外，这一时间较短的2种不影响那个孩子的数量。 它们相互排斥。相反，被排斥的噬菌体增殖，减少噬菌体的释放量称为抑

14、制作用。 (3)增殖(replication )，增殖包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。 首先，噬菌体以其核酸中的遗传信息向宿主细胞球发出指令，提供“蓝摄影图片”，使宿主的代谢途径转向噬菌体的“成分”和“零配件”，所述“原料”可以从宿主的原核酸等的分解、代谢库内的储藏物或环境中摄取， 合成大量“零配件”后强烈噬菌体的增殖按其核酸类型可分为3种，即早期、次早期、晚期基因依次转录、翻译、复制的dsDNA噬菌体方式。 以第一种方式解说了用小萝莉模型复制ssDNA的二十面体噬菌体(x174 )和丝状噬菌体(f1 )的方式，用“花”复制a蛋白质(成熟蛋白质)，用第一种方式解释了复制外壳蛋白质和复制酶催化

15、剂蛋白质(复制RNA用)的方式。 当噬菌体的dsDNA入侵细胞球时，在宿主原来的RNA多聚酶上转录噬菌体的早期mRNAmRNA，然后转录到噬菌体的早期蛋白的现象也被称为早期转录，其中早期蛋白的种类很多， 最重要的只是噬菌体下一个早期的mRNA多聚酶，而T4等早期蛋白称为修饰蛋白，其特点是没有RNA多聚酶能力，可与原细胞球的RNA多聚酶结合，修饰后者，只能转录噬菌体下一个早期基因在早期蛋白中利用新合成或改变的RNA多聚酶转录噬菌体的二级早期基因，产生二级早期mRNA的过程中该mRNA指代二级早期mRNA的进一步转录，二级早期转录结果产生多种二级早期蛋白，涉及分解宿主细胞球DNA的DNA酶催化剂，

16、 复制噬菌体DNA的DNA多聚酶，HMC(5- )晚期转录是指在完成新噬菌体DNA的复制后，将晚期基因转录作用生成晚期mRNA，可以通过晚期转换用于子噬菌体酶催化剂的部分晚期蛋白质，即头部塔大量生成各种组装蛋白质(约30种)和溶菌工作团队等，由此完成核酸复制和各种蛋白质的生物合成。 各种核酸型细小病毒的复制，重要的是下一代v的生物科学特性遗传到子v，即用不同种类的核酸使遗传信息转移到v的mRNA，Baltimore1971将其分类为6种。 DNA细小病毒双链DNA的复制：复制、转录、翻译都遵循“中心法则”。 DNA能够复制的数字大板块，能够以半保留复制方式复制子DNA，翻译成成熟v所需要的外衣蛋白质。 DNA细小病毒ssDNA的复制是所有ssDNA细小病毒的核酸都是D