非細(xì)胞生物病毒優(yōu)秀公開課件

Chapter4非細(xì)胞生物---病毒重點(diǎn)和難點(diǎn)：病毒主要特點(diǎn)，毒性噬菌體的侵染循環(huán)，溫和噬菌體和溶原細(xì)菌、昆蟲病毒和植物病毒的主要特點(diǎn)。非細(xì)胞型微生物包括：病毒和亞病毒——非細(xì)胞生物的種類

（真）病毒(virus)：至少含有核酸和蛋白質(zhì)兩種組分亞病毒類病毒(viroid)：擬病毒(virusoid)：朊病毒(prion)：只含單獨(dú)具侵染性的RNA組分只含不具單獨(dú)侵染性的RNA組分只含蛋白質(zhì)一種組分4.1.2人類對(duì)病毒的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)過(guò)程1892：俄國(guó)伊萬(wàn)諾夫斯基首次發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒的感染因子能通過(guò)細(xì)菌過(guò)濾器。1898：荷蘭貝格林克證實(shí)該致病因子可以被乙醇從懸液中沉淀下來(lái)而不失去其感染性但用培養(yǎng)細(xì)菌的方法培養(yǎng)不出來(lái)；給這樣的病原體起名叫virus。1935：美國(guó)斯壇萊從煙草花葉病病葉中提取出了病毒結(jié)晶，又證實(shí)了結(jié)晶中含核酸和蛋白質(zhì)兩種成分，而只有核酸具感染和復(fù)制能力。1952：Hershey和Chase證實(shí)噬菌體的遺傳物質(zhì)僅僅是DNA,開創(chuàng)了病毒分子生物學(xué)。1971后：陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了各種亞病毒——類病毒、朊病毒、擬病毒。4.1.3病毒特征1.形態(tài)極其微小,必須在電鏡下觀察,一般具過(guò)濾性;2.沒(méi)有細(xì)胞構(gòu)造,其主要成分僅是核酸和蛋白質(zhì)兩種，故稱分子生物;3.每一種病毒只含一種核酸,不是DNA就是RNA;4.既無(wú)產(chǎn)能酶系,也無(wú)蛋白質(zhì)和核酸酶合成系統(tǒng)，也沒(méi)有核糖體，只能活細(xì)胞內(nèi)專性寄生;5.靠其宿主代謝系統(tǒng)的協(xié)助來(lái)復(fù)制核酸、合成蛋白質(zhì)等組分，然后再進(jìn)行裝配而得以增殖，形成子代；6.在離體條件下,能以無(wú)生命的化學(xué)大分子狀態(tài)存在,并可長(zhǎng)期保持其侵染活力;經(jīng)提純的病毒結(jié)晶能保持侵染力;7.對(duì)一般抗生素不敏感,但對(duì)干擾素敏感。(在寄主細(xì)胞內(nèi)的病毒對(duì)各種化學(xué)藥劑和抗菌素不敏感);8.有些病毒的核酸還能整合到宿主的基因組中，并誘發(fā)潛伏性感染。4.1.4宿主范圍（分布）病毒在自然界分布廣、數(shù)量多。幾乎可以感染所有的生物，包括各類微生物、植物、昆蟲、魚類、禽類、哺乳動(dòng)物和人類。根據(jù)宿主可以分為：動(dòng)物病毒植物病毒細(xì)菌病毒（或稱噬菌體）4.3病毒的分類病毒分類的主要依據(jù)：病毒的結(jié)構(gòu)和寄主范圍根據(jù)寄主范圍不同分為：①細(xì)菌病毒（噬菌體）②植物病毒③昆蟲病毒根據(jù)ICTV1995年第六次報(bào)告，現(xiàn)已知病毒有3600多種，分別屬于71個(gè)科，但科以上的分類結(jié)構(gòu)尚未建立，一般歸為以下七類：⑴dsDNA有包膜的病毒⑵dsDNA無(wú)包膜的病毒⑶ssDNA無(wú)包膜的病毒⑷dsRNA有包膜的病毒⑸dsRNA無(wú)包膜的病毒⑹ssRNA有包膜的病毒⑺ssRNA無(wú)包膜的病毒4.4各類病毒及其繁殖方式4.4.1原核生物病毒---噬菌體4.4.2植物病毒4.4.4人類和脊椎動(dòng)物病毒4.4.3昆蟲病毒4.5亞病毒

4.5.1類病毒(Viroid)4.5.2擬病毒(Virusoid)4.5.3朊病毒(Prion)只含核酸或蛋白質(zhì)一種成分的分子病原體

包括：測(cè)定病毒大小的單位是納米(nm)（10－9)，多數(shù)病毒的直徑在100nm以下.絕大多數(shù)病毒是能通過(guò)細(xì)菌濾器,須用電鏡才能觀察到其具體形態(tài)和大小。牛痘苗病毒傳染性濃泡皮炎病毒大蚊病毒腮腺炎病毒T偶數(shù)病毒皰疹病毒腺病毒流感病毒多瘤病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒披膜病毒煙草花葉病毒副黏病毒核糖體呼腸弧病毒天花病毒病毒粒子(virusparticle)

：指成熟的、結(jié)構(gòu)完整的、有感染性的病毒個(gè)體。在電子顯微鏡下呈特定的形態(tài)。1.病毒粒子的基本結(jié)構(gòu)

衣殼

核心包膜刺突核衣殼衣殼粒病毒粒子結(jié)構(gòu)模式圖A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的病毒粒子B.結(jié)構(gòu)復(fù)雜的病毒粒子2、病毒的對(duì)稱體制由于殼粒在殼體上的不同排列，病毒具有三種典型形態(tài)結(jié)構(gòu)：廿面體對(duì)稱的結(jié)構(gòu)(球狀)螺旋對(duì)稱的結(jié)構(gòu)(桿狀)

復(fù)合對(duì)稱的結(jié)構(gòu)(蝌蚪狀)大腸桿菌的T偶數(shù)噬菌體是由橢圓形的二十面體頭部和螺旋對(duì)稱的尾部組合而成，是病毒中復(fù)合對(duì)稱的代表。3、三類典型形態(tài)的病毒及其代表二十面體對(duì)稱的代表-腺病毒復(fù)合對(duì)稱的代表-T偶數(shù)噬菌體螺旋對(duì)稱的代表-煙草花葉病毒(TMV)（1）螺旋對(duì)稱的代表-煙草花葉病毒

(tobacomosaicvirus,TMV)有三種類型：纖維狀、直桿狀和彎曲桿狀。衣殼形似一中空柱，內(nèi)包核酸，衣殼粒和核酸呈螺旋對(duì)稱形排列。由95％衣殼Pr和5％SSRNA組成。蛋白質(zhì)衣殼由衣殼粒（2130個(gè)）一個(gè)緊挨一個(gè)地呈螺旋排列而成，ssRNA位于衣殼內(nèi)側(cè)螺旋狀溝中。

二十面體對(duì)稱的代表-腺病毒具有20個(gè)面，30條邊和12個(gè)頂角。核衣殼由不同數(shù)量的衣殼粒按一定方式排列成對(duì)稱體。腺病毒粒子共由252個(gè)球形的衣殼粒排列成一個(gè)具有廿面的對(duì)稱體，線狀dsDNA。噬菌體X174只有12個(gè)衣殼粒，最大的廿面體是由1，472個(gè)衣殼粒組成的昆蟲病毒粒子。包涵體(inclusionbody)噬菌斑(plaque)空斑(plaque)枯斑(lesion)病毒的群體形態(tài)有：概念：感染病毒的宿主細(xì)胞內(nèi)，出現(xiàn)在光學(xué)顯微鏡下可見的大小、形態(tài)、數(shù)量不等的小體，稱為包涵體。在宿主細(xì)胞內(nèi)形成包涵體是病毒的特征，不同的病毒其形成的包涵體具有不同的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和特性。包涵體在細(xì)胞中的形成部位：

位于細(xì)胞核內(nèi)—如包疹病毒位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)—如狂犬病毒等胞核內(nèi)胞質(zhì)都有—麻疹病毒

（1）包涵體（inclusionbody）空斑和病斑在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)物上的與噬菌斑類似的空斑,稱為病斑.因?yàn)槭苣[瘤病毒感染?？瞻吆筒“哂糜趧?dòng)物病毒粒子的計(jì)數(shù)也可以采用噬菌斑法類似的技術(shù)?？莅撸褐参锊《驹谥参锶~片上形成的群體稱為枯斑。4.2.3化學(xué)組成病毒的主要成分核酸（DNA或RNA）蛋白質(zhì)有的還含有脂質(zhì)糖類1.病毒的核酸病毒核酸是病毒粒中最重要的成分，是病毒繁殖、遺傳變異與感染性的物質(zhì)基礎(chǔ)。核酸構(gòu)成了病毒的基因組?！粢环N病毒只含有一種核酸（DNA或RNA）。植物病毒絕大多數(shù)含DNA;少數(shù)含RNA；動(dòng)物病毒一部分含DNA，一部分含RNA；細(xì)菌病毒普遍含DNA，含RNA的極少?！舨《镜暮怂犷愋蜆O為多樣化：病毒的DNA與RNA均有單鏈和雙鏈：dsDNAssDNAdsRNAssRNA病毒核酸的種類病毒DNA分子有線狀和環(huán)狀之分2.病毒的蛋白質(zhì)▼有的病毒只有一種蛋白質(zhì)，多數(shù)含有為數(shù)不多的幾種蛋白質(zhì)。▼病毒蛋白質(zhì)的氨基酸組成與其他生物一樣，但不同病毒蛋白質(zhì)的氨基酸組成和含量各不相同。▼病毒蛋白質(zhì)主要在構(gòu)成病毒結(jié)構(gòu)、病毒的侵染與增殖過(guò)程中發(fā)揮作用。3.其他成分一些較復(fù)雜的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白質(zhì)兩種成分外，還含有脂類、多糖等其他成分。大蚊虹色病毒含有5%脂類流感病毒除含19%脂類外，還含6%的非核糖成分的糖類磷脂、膽固醇和中性脂肪（存在于包膜中）脂類主要是:葡萄糖、龍膽二糖、巖藻糖、半乳糖糖類主要是:如：4.4.1原核生物的病毒—噬菌體噬菌體：是病毒中的一種，一般把侵染細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌的病毒叫噬菌體，包括噬細(xì)菌體、噬放線菌體、噬藍(lán)細(xì)菌體等。把侵染真菌的病毒叫噬真菌體。1.噬菌體的類型溫和噬菌體（temperatephrage）——噬菌體感染細(xì)胞后，將其核酸整合（插入）到宿主細(xì)胞核的DNA上，并且可以隨宿主DNA的復(fù)制而進(jìn)行同步復(fù)制，在一般情況下，不引起寄主細(xì)胞裂解的噬菌體。烈性噬菌體（virulentphage）——感染細(xì)胞后,能在寄主細(xì)胞內(nèi)增殖，產(chǎn)生大量子代噬菌體并引起細(xì)菌裂解的噬菌體。噬菌體的繁殖分為：2.噬菌體的繁殖裂解性周期（增殖性周期）：烈性噬菌體的繁殖過(guò)程。①吸附②侵入③增殖（復(fù)制與生物合成）④成熟（裝配）⑤裂解（釋放）①

吸附(adsorption)噬菌體對(duì)宿主細(xì)胞的吸附具高度的特異性。吸附的機(jī)理：尾絲尖端與受體發(fā)生共價(jià)結(jié)合。影響吸附的因素：噬菌體數(shù)量；陽(yáng)離子濃度；溫度；輔助因子（生物素）等。自外裂解：大量噬菌體吸附在同一細(xì)胞表面并釋放眾多的溶菌酶，最終因外在的原因?qū)е录?xì)胞裂解。②

侵入(penetration)頭部的核酸通過(guò)中空的尾髓壓入細(xì)胞內(nèi)，而蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)胞外。尾鞘的收縮性可明顯提高噬菌體核酸注入的速率。③

增殖(replication)包括核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)的生物合成。增殖是通過(guò)噬菌體基因表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。核酸的復(fù)制與病毒蛋白質(zhì)的合成是分開進(jìn)行的。病毒核酸鏈接入寄主核酸鏈

病毒核酸復(fù)制病毒核酸的復(fù)制④成熟（裝配）已合成的各部件進(jìn)行自行裝配成新的噬菌體的過(guò)程。T偶數(shù)噬菌體裝配過(guò)程模式圖被感染細(xì)胞裂解，成熟的子代噬菌體轉(zhuǎn)移到外界，開始新的生活史。⑤裂解（釋放）

裂解量：平均每一宿主細(xì)胞裂解后所產(chǎn)生的子代噬菌體數(shù)。3.噬菌體增殖規(guī)律的描述方法

----一步生長(zhǎng)曲線定量描述烈性噬菌體生長(zhǎng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線。一步生長(zhǎng)曲線的三個(gè)階段:潛伏期裂解期平穩(wěn)期噬菌體的核酸侵入宿主細(xì)胞至第一個(gè)成熟噬菌體粒子裝配前的一段時(shí)間。緊接在潛伏期后的宿主細(xì)胞迅速裂解、溶液中噬菌體粒子急劇增多的一段時(shí)間。感染后的宿主細(xì)胞已全部裂解，溶液中噬菌體效價(jià)達(dá)到最高點(diǎn)的時(shí)期。溫和噬菌體特點(diǎn)游離態(tài)溫和整合態(tài)(原噬菌體）營(yíng)養(yǎng)態(tài)具有整合能力具有同步復(fù)制能力都是dsDNA4.溶源性溶源性：溫和噬菌體侵入宿主細(xì)菌細(xì)胞后，由于其核酸整合到宿主核基因組上，并隨宿主核酸同步復(fù)制，并不引起宿主細(xì)胞裂解的特性。子代均具有溶源性。溫和噬菌體存在形式溶源性與溶源性細(xì)菌溶源性細(xì)菌：含有原噬菌體的細(xì)菌稱為溶源性細(xì)菌（lysogenicbacteria）或溶源化細(xì)胞(lysogeniccell)。溶源菌是一類能和溫和噬菌體長(zhǎng)期共存，一般不會(huì)出現(xiàn)有害影響的細(xì)胞。溶源性（溶源現(xiàn)象）：是溫和噬菌體侵入宿主細(xì)菌細(xì)胞后，由于其核酸整合到宿主核基因組上，并隨宿主核酸同步復(fù)制，并不引起宿主細(xì)胞裂解的特性。凡能引起溶源性的噬菌體即為溫和噬菌體。噬菌體的應(yīng)用

噬菌體會(huì)給人類造成損失，利用微生物進(jìn)行發(fā)酵的工業(yè)常深受其害。但是，由于噬菌體的某些生物學(xué)特性，使其在人類的生產(chǎn)實(shí)踐和生物學(xué)基礎(chǔ)理論研究中都有一定價(jià)值。可概括為以下幾方面。1)用于鑒定未知細(xì)菌在醫(yī)學(xué)上，有些難鑒別的病原菌，利用噬菌體對(duì)宿主細(xì)胞的高度?；缘拿舾行?，不僅可鑒定到菌種，而且可鑒定到菌型。2)用于臨床治療某些傳染性疾病。如果將噬菌體制劑與抗生素或者磺胺藥物配合應(yīng)用，則效果更好。3)檢驗(yàn)植物病原菌利用噬菌體可以檢驗(yàn)由種子攜帶的植物病原菌。4)測(cè)定輻射劑量某些噬菌體(如T2)對(duì)輻射劑量的反應(yīng)敏感而精確。5)噬菌體在分子生物學(xué)研究中的作用噬菌體現(xiàn)已成為進(jìn)行分子生物學(xué)研究的較為理想的重要材料。4.4.2植物病毒已知的植物病毒多達(dá)700種（1989年），多數(shù)是ssRNA病毒。1619年荷蘭畫師描畫的有病郁金香的畫像

形態(tài)：桿、絲、球狀，一般無(wú)包膜?；ㄈ~、黃化或紅化等癥狀植株發(fā)生矮化，叢枝或畸形等形成枯斑或壞死等癥狀植物感染病毒后的主要癥狀植物黃萎病借昆蟲刺吸式口器進(jìn)入、通過(guò)傷口或嫁接進(jìn)入，再通過(guò)胞間連絲或輸導(dǎo)組織迅速向其它部位擴(kuò)散引起普遍感染。1、“侵入”方式3、核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成2、脫殼植物病毒侵入宿主細(xì)胞后才能發(fā)生脫殼。增殖過(guò)程

4、裝配（成熟）

多角體：多數(shù)昆蟲病毒可在宿主細(xì)胞內(nèi)形成光鏡下呈多角形的包涵體。直徑一般3μm（0.5～10μm），堿溶性蛋白，內(nèi)包裹數(shù)目不等的病毒粒，可在細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成。功能：保護(hù)病毒粒免受外界不良環(huán)境的破壞。4.4.3昆蟲病毒已知昆蟲病毒1671種（1990），其中80％以上鱗翅目昆蟲的病原體。昆蟲病毒的種類除非包涵體病毒外，可分為：核型多角體病毒(nuclearpolyhedrosisvirus,NPV)質(zhì)型多角體病毒(cytoplasmicpolyhedrosisvirus,CPV)顆粒體病毒(granulosisvirus,GV)昆蟲病毒做為生物農(nóng)藥優(yōu)點(diǎn)：專一性高毒力大后效長(zhǎng)使用方便對(duì)人畜安全無(wú)公害缺點(diǎn)危害經(jīng)濟(jì)動(dòng)物4.4.4人類和脊椎動(dòng)物病毒在人類與脊椎動(dòng)物中廣泛寄生著相應(yīng)的病毒。人類傳染病80％由病毒引起（＞300種），脊椎動(dòng)物病毒＞900種，許多病毒引起人畜共患病。另一些病毒感染動(dòng)物后，并不致死宿主細(xì)胞，而是引起腫瘤。種類:

dsDNA、ssDNA、dsRNA、ssRNA。衣殼外有的有包膜，有的無(wú)包膜，有的包膜上有刺突。病毒感染的防治接種疫苗、

生物制劑、中藥預(yù)防、干擾素等。增殖過(guò)程與噬菌體的增殖大致相同，可分為五個(gè)連續(xù)步驟：1）吸附具高度專一性地吸附于敏感細(xì)胞表面的受體。2）侵入以胞飲、包膜溶入細(xì)胞膜、特異受體轉(zhuǎn)移等方式侵入敏感細(xì)胞內(nèi)。3）脫殼脫去衣殼和包膜。4）生物合成核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成。5）裝配和成熟分別合成的核酸和蛋白質(zhì)組合成完整的、新的病毒粒子。6）釋放大量有侵染性的子代病毒。類病毒

只含RNA一種成分，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的分子病原體。是寄生于高等生物細(xì)胞中一類最小的新的病原體。ssRNA，分子量約5×104Da～12×104Da，為已知最小病毒分子量的十分之一左右。到目前為止，類病毒只在植物中被發(fā)現(xiàn)。類病毒對(duì)各種化學(xué)和物理因子的作用都不敏感，對(duì)熱以及紫外光和離子輻射有高度抗性。類病毒(Viroid)馬鈴薯紡錘塊莖病的病原體長(zhǎng)50nm棒狀RNA分子179核苷酸半體180核苷酸半體RNA由組成兩半體間有70％堿基以氫鍵方式結(jié)合共形成122個(gè)堿基對(duì)，27個(gè)內(nèi)環(huán)。ViroidDiseasesofPotato擬病毒(virusoids，類病毒)是包裹在動(dòng)植物病毒粒子中的類病毒,極其微小，僅由裸露的RNA（300～400個(gè)核苷酸）或DNA組成。

輔助病毒：類病毒“寄生”的真病毒。擬病毒為輔助病毒的“衛(wèi)星”，其復(fù)制必須依賴輔助病毒的協(xié)助。擬病毒也可干擾輔助病毒的復(fù)制、減輕其對(duì)宿主的病害、用于生物防治中。是一類不含核酸的侵染性蛋白質(zhì)分子。小型蛋白質(zhì)顆粒，分子量3.3×104～3.5×104Da,約由250個(gè)氨基酸組成。能引起宿主體內(nèi)現(xiàn)成的同類蛋白質(zhì)分子發(fā)生與其相似的構(gòu)象變化而使宿主致病。毒性很強(qiáng)，1g含朊病毒的鼠腦可感染1億只小鼠。朊病毒引起的疾病

羊搔癢病、瘋牛病、瘋羊病、克雅氏病。朊病毒侵入人體大腦的過(guò)程借食物進(jìn)入消化道，再經(jīng)淋巴系統(tǒng)侵入大腦。

與真病毒的主要區(qū)別:（1）在電鏡下，朊病毒呈淀粉樣顆粒狀，成叢排列，每叢大小和形狀不一；（2）無(wú)核酸成分；（3）無(wú)免疫原性；（4）由宿主細(xì)胞內(nèi)的基因編碼；（5）抗逆性強(qiáng)，能耐殺菌劑（甲醛）和高溫（120～130℃處理4h后仍具感染性）。人的庫(kù)魯病(kuru)、克雅氏病(CreutzfeldtJakobdisease,CJD)等羊搔癢癥(scrapie)牛海綿狀腦病(