環(huán)境微生物學(xué)第一章病毒

關(guān)于環(huán)境微生物學(xué)第一章病毒第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)病毒的一般特征及其分類第二節(jié)病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)第三節(jié)病毒的繁殖第四節(jié)病毒的培養(yǎng)第五節(jié)病毒對物理、化學(xué)因素的抵抗力及在污水處理過程中的去除效果第一章病毒第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)病毒的一般特征及其分類一、病毒的特點二、病毒的分類第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、病毒的特點1.個體極小，能通過細菌濾器，需借助電子顯微鏡觀察；2.專性寄生，沒有獨立的代謝功能，只能在特定的宿主細胞內(nèi)繁殖；3.沒有細胞結(jié)構(gòu)，大多數(shù)病毒只是蛋白質(zhì)和核酸組成的大分子，且只含單種核酸（DNA或RNA）；4.繁殖方式是依靠宿主的代謝體系進行“復(fù)制”；5.它對一般的抗生素不敏感，但對于干擾素敏感；6.只有在宿主體內(nèi)才表現(xiàn)出生命的特征，在體外具有生物大分子的特征。第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、病毒的分類隨著對病毒研究的深入，人們還發(fā)現(xiàn)了類病毒因子。所以現(xiàn)在病毒有真病毒、亞病毒和朊病毒之分。通常根據(jù)宿主將病毒分為三大類：動物病毒、植物病毒、細菌病毒（噬菌體）

據(jù)文獻報道統(tǒng)計，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的人類病毒有300多種（1984年），脊椎動物病毒有931種（1981年），昆蟲病毒有1671種（1990年），植物病毒有600余種（1983年），真菌病毒有近100種（1982年）。

1995年在ICTV上共報道了4000余種病毒第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)一、病毒的形態(tài)和大小二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、病毒的形態(tài)和大小動物病毒的形態(tài)有：球形、卵圓形、磚形植物病毒的形態(tài)有：桿狀、絲狀和球狀噬菌體病毒的形態(tài)有：蝌蚪狀和絲狀病毒的形態(tài)第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、病毒的形態(tài)和大小動物病毒的形態(tài)有：球形、卵圓形、磚形植物病毒的形態(tài)有：桿狀、絲狀和球狀噬菌體病毒的形態(tài)有：蝌蚪狀和絲狀病毒的形態(tài)第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

細菌病毒——噬菌體第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月植物病毒——煙草花葉病毒第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月非典型肺炎元兇——冠狀病毒第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月病毒的大小動物病毒：大小痘病毒(200~350nm)(200~250nm)口踢役病毒(10~22nm)植物病毒：甜菜黃葉病毒(1250nm)南瓜花病毒(22nm)噬菌體病毒：大腸桿菌噬菌體T2、T4、T6頭部：9060nm尾部：10020nm25nm大腸桿菌噬菌體f2第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、病毒的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)

病毒的主要化學(xué)組成有蛋白質(zhì)、核酸、少數(shù)較大的病毒含脂類和多糖，如痘病毒。脂類中磷脂占50~60%，其余則為膽固醇；多糖常以糖脂、糖蛋白形式存在。（一）化學(xué)組成第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）病毒結(jié)構(gòu)

整個病毒體可以分成兩部分：蛋白質(zhì)部分和核酸部分病毒的三種結(jié)構(gòu)：衣殼粒以對稱的方式，有規(guī)律地排列，構(gòu)成病毒的蛋白質(zhì)外殼，稱蛋白質(zhì)衣殼(Capsid)；衣殼中包含病毒的核酸，即核髓；有的病毒的核衣殼外還有被膜(Envelope)包圍。第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

核髓和衣殼合稱核衣殼。完整的病毒顆粒稱病毒粒子(Virion)。裸露的病毒粒子有被膜的病毒粒子衣殼粒衣殼核髓核髓衣殼粒被膜（整個外層）核衣殼第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.蛋白質(zhì)衣殼

蛋白質(zhì)衣殼是由一定數(shù)量的衣殼粒（由一種或幾種多肽鏈折疊而成的蛋白質(zhì)亞單位）按一定排列組合構(gòu)成的病毒外殼，稱蛋白質(zhì)衣殼。由于衣殼粒的排列組合不同，使病毒有三種對稱性構(gòu)型：立體對稱型、螺旋對稱型和復(fù)合對稱型第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月立體對稱型螺旋對稱型復(fù)合對稱型第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)衣殼的功能：蛋白質(zhì)是病毒的主要成分，它主要用于構(gòu)成病毒的外殼。以保護病毒的核酸。病毒蛋白質(zhì)外殼決定病毒感染的特異性，與易感細胞表面存在的受體有特異親和力，能促進病毒粒子的吸附。病毒的蛋白質(zhì)還決定其抗原性，會刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.核酸內(nèi)芯

每種病毒只含有單一類型的核酸（DNA或RNA）。動物病毒有的是DNA型，有的是RNA型；植物病毒絕大多數(shù)屬RNA型，少數(shù)為DNA型，噬菌體多數(shù)為DNA型，少數(shù)為RNA型。核酸內(nèi)芯的功能：

決定病毒的遺傳、變異和對敏感宿主細胞的感染力。第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3.被膜

有的病毒的核衣殼外有一層松散的被膜（囊膜），被膜主要由蛋白質(zhì)（常為糖蛋白）和脂類組成。

第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月病毒的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)衣殼核酸被膜第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)病毒的繁殖一、病毒的繁殖過程二、病毒的溶原性第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、病毒的繁殖過程病毒復(fù)制研究得較為清楚的是大腸桿菌T系噬菌體。其繁殖過程包括：吸附(Absorption)——侵入(Penetration)——增殖(Breeding或復(fù)制Replication)——成熟(Maturity或稱裝配Assembly)——釋放(Release)。噬菌體蛋白質(zhì)噬菌體DNA吸附侵入增殖成熟釋放第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、病毒的繁殖過程噬菌體的結(jié)構(gòu)第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）吸附吸附是病毒感染宿主細胞的第一步。以大腸桿菌T系噬菌體的繁殖過程為例：首先，大腸桿菌T系噬菌體以它的尾部末端吸附到敏感細胞表面上某一特定的化學(xué)成分，或是細胞壁，或是鞭毛，或是纖毛。病毒對宿主細胞的吸附具有高度的特異性。噬菌體吸附位點是細菌表面的特定受體，這些受體是細胞表面的化學(xué)組分。如：流感病毒的受體為糖蛋白。第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）侵入

病毒侵入的方式以T系噬菌體最復(fù)雜：動物病毒往往通過動物細胞吞噬(Phagocytosis)或胞飲(Pinocytosis)而進入細胞。病毒進入細胞后，核酸再與蛋白質(zhì)外殼分離。植物病毒通過表面?zhèn)诨蚪柚ハx器進入植物體。大腸桿菌T系噬菌體以其尾部吸附到敏感菌的表面后，將尾絲展開，通過尾部的突刺固著在細胞上；然后用尾部釋放的酶水解細胞壁的肽聚糖，使菌壁產(chǎn)生一小孔；接著尾鞘收縮，將尾髓壓入細胞。（如左圖）第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）增殖（復(fù)制）病毒侵入細胞后，宿主細胞的代謝將發(fā)生變化，它的生物合成將受到病毒核酸的遺傳信息控制。病毒利用宿主的RNA聚合酶等進行轉(zhuǎn)錄，生成噬菌體的mRNA。再由宿主的蛋白質(zhì)合成體系進行翻譯，合成復(fù)制噬菌體DNA所需要的酶類。第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）聚集（裝配）當(dāng)所有噬菌體的成分合成完畢后，就開始裝配，形成大量的子代噬菌體。如大腸桿菌噬菌體T4的裝配過程：先合成含有DNA的頭部，然后合成尾部的尾鞘、尾髓和尾絲，裝配成一個完整的噬菌體。第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）釋放噬菌體粒子成熟后，籍細胞裂解而釋放出來，重新感染新的宿主細胞。細胞裂解可導(dǎo)致肉眼可見的培養(yǎng)物溶解，即產(chǎn)生噬菌體斑或使液體培養(yǎng)物由渾濁變清。但是也有例外，如線性噬菌體fd成熟后，并不破壞細胞壁，而是從宿主細胞中鉆出來，細菌細胞仍可繼續(xù)生長。第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、病毒的溶源性烈性噬菌體：感染宿主細胞后，立即引起細胞裂解的噬菌體稱為烈性噬菌體。溫和性噬菌體：感染宿主細胞后，并不馬上引起細胞裂解，而是以“原噬菌體”方式整合在宿主細胞的DNA中，隨寄主繁殖而延續(xù)傳代的噬菌體稱為溫和性噬菌體或溶源性噬菌體。含有溫和噬菌體核酸的宿主細胞就稱作溶原細胞。噬菌體有烈性噬菌體和溫和性噬菌體兩種類型：第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月病毒侵入細胞的兩種反應(yīng)宿主DNA噬菌體DNA裂解反應(yīng)溶原性反應(yīng)第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月溶原性是細菌的遺傳特性，即每個溶原性細菌的子細胞一般也是溶原性的。在溶原性細菌內(nèi)的溫和噬菌體核酸稱原噬菌體。原噬菌體不同于營養(yǎng)期的噬菌體，它沒有感染性，對宿主一般無不良影響。細菌的溶原性第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月溶原性細菌的特征：1.具有產(chǎn)生噬菌體的潛在能力：溶原性細菌培養(yǎng)時，大多數(shù)原噬菌體不進行營養(yǎng)繁殖，但少數(shù)會自發(fā)脫離染色體，導(dǎo)致細菌裂解。2.具有抗同原噬菌體感染的“免疫性”。即溶原性細菌對其本身產(chǎn)生的噬菌體或外來的同源性噬菌體不敏感，這些噬菌體雖然可以進入溶原性細菌，但不能增殖，也不能導(dǎo)致溶原性細菌細菌的裂解。3.溶原性細菌的復(fù)愈。溶原性細菌有時會丟失原噬菌體，又成為非溶原性細菌，稱為溶原性細菌的非溶原化，此時，溶原性細菌并沒有發(fā)生裂解。4.獲得新的生理特性。如白喉桿菌只有感染了特定的原噬菌體后，才會產(chǎn)生白喉毒素，引起被感染機體發(fā)病。第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)病毒的培養(yǎng)一、病毒的培養(yǎng)特征二、病毒的培養(yǎng)基三、病毒的培養(yǎng)第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、病毒的培養(yǎng)特征（一）病毒在液體中的培養(yǎng)特征將噬菌體的敏感細菌接種在液體培養(yǎng)基中，經(jīng)培養(yǎng)后敏感細菌均勻分布在培養(yǎng)基中而使培養(yǎng)基渾濁。然后接種噬菌體，敏感細菌被噬菌體感染后發(fā)生菌體裂解，原來渾濁的懸浮液變成透明的溶液。第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）病毒在固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征將噬菌體的敏感細菌接種在固體培養(yǎng)基上生長形成許多菌落，當(dāng)接種稀釋適度的噬菌體后引起點性感染，在感染點上進行反復(fù)的感染過程，宿主細菌菌落就一個個地被裂解成一個個的空斑，這些空斑就叫噬菌斑。第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、病毒的培養(yǎng)基敏感細胞要具備如下條件：1.必須是活的敏感動物或活的敏感動物組織細胞；2.能提供病毒附著的受體；3.敏感細胞內(nèi)沒有破壞特異性病毒的限制性核酸內(nèi)切酶。病毒是專性寄生在活的敏感宿主細胞內(nèi)才能生長繁殖的微生物。所以病毒的培養(yǎng)基——活的敏感細胞。第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三、病毒的培養(yǎng)（一）動物病毒的培養(yǎng)動物病毒的培養(yǎng)方法有動物接種、雞胚接種和組織培養(yǎng)技術(shù)。

現(xiàn)在動物接種很少用，僅柯薩奇A病毒組（腸病毒）的分離仍用此法。雞胚接種常用于分離流感病毒，雞胚的羊膜腔和尿囊腔用作常規(guī)注射部位，如痘病毒被注射入絨毛尿囊膜上，以呈現(xiàn)在尿囊膜表面的痘斑或痘皰進行計數(shù)。雞胚注射第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）噬菌體的分離培養(yǎng)用雙層瓊脂法培養(yǎng)。首先制作底層瓊脂培養(yǎng)基：適合某種宿主細菌的生長；再制作含宿主細菌的軟瓊脂培養(yǎng)基，加入噬菌體，倒入先前制作的瓊脂平板上，凝固后培養(yǎng)。第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)病毒對物理、化學(xué)因素的抵抗力

及在污水處理過程中的去除效果一、病毒對物理因素的抵抗力二、病毒對化學(xué)因素的抵抗力三、病毒對抗菌物質(zhì)的抵抗力四、病毒在環(huán)境中的存活和在污水處理過程中的去除效果第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、病毒對物理因素的抵抗力1.溫度

一般情況下，高溫使病毒的核酸和蛋白質(zhì)衣殼受損傷，高溫對病毒蛋白質(zhì)的滅活比對病毒核酸的滅活要快。2.光及其他輻射（1）紫外輻射：紫外光可以使病毒的核酸受到損傷。UV促使胸腺嘧啶形成胸腺嘧啶二聚體第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月尿嘧啶水合反應(yīng)（2）可見光：日光對病毒也有滅活作用（3）離子輻射：X射線射線對病毒也有滅活作用。3.干燥

相對濕度較低時，病毒存活時間較短，反之，相對濕度較高，則病毒容易存活。第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、病毒對化學(xué)因素的抵抗力病毒的滅活分為體內(nèi)滅活和體外滅活。體內(nèi)滅活的化