環(huán)境微生物-病毒課件

第二章病毒

——非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物2023/12/51

六界學(xué)說(shuō)——王大耜

非細(xì)胞結(jié)構(gòu)－－－－－－－－－－－－－－－－－病毒界

原核生物（細(xì)菌、放線菌、藍(lán)藻）－－原核生物界

具

細(xì)

原生動(dòng)物、真核藻類－真核原生生物界

胞

真核生物

酵母菌、霉菌－－－－－－－－真菌界結(jié)

微型后生動(dòng)物－－－－－－－－動(dòng)物界構(gòu)

低、高等植物－－－－－－－－植物界生物2023/12/52

本章學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.掌握病毒的形態(tài)特征及病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)；2.掌握病毒的主要特點(diǎn)，了解病毒的分類和命名；3.了解亞病毒的特點(diǎn)和新興病毒出現(xiàn)的原因；4.掌握病毒的增殖過(guò)程；5.了解兩種類型的噬菌體：毒（烈）性噬菌體、溫和噬菌體；6.了解病毒的培養(yǎng)特征、培養(yǎng)方法以及環(huán)境因子對(duì)病毒的影響。2023/12/53具體學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)病毒的形態(tài)大小病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)；第二節(jié)病毒的特征及分類病毒的特點(diǎn)病毒的分類第三節(jié)亞病毒和新興病毒第四節(jié)病毒的增殖病毒的增殖過(guò)程病毒的溶原性第五節(jié)病毒的培養(yǎng)和計(jì)數(shù)病毒的培養(yǎng)特征病毒的培養(yǎng)基病毒的培養(yǎng)第六節(jié)環(huán)境因子對(duì)病毒的影響和病毒的存活2023/12/54第一節(jié)病毒的形態(tài)與結(jié)構(gòu)一、病毒的形態(tài)和大小病毒的形狀多樣，依種類不同而不同動(dòng)物病毒——球狀、卵圓形、磚形植物病毒——桿狀、絲狀噬菌體——蝌蚪狀、絲狀2023/12/55流感病毒H5N1:高致病性禽流感病毒。屬于RNA病毒，流感病毒顆粒外臘由兩型表面糖蛋白覆蓋，一型為植物血凝素（即H），一型為神經(jīng)氨酸酶（即N），H又分15個(gè)亞型，N分9個(gè)亞型。2023/12/5672023/12/5采用各種電鏡技術(shù)觀察毒粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖

Orfvirus：口瘡病毒(接觸性膿皰皮炎病毒)

（負(fù)染技術(shù)）Ebolavirus：埃博拉病毒

（正染技術(shù)）Vacciniavirus

痘苗病毒

（投影技術(shù)）Vacciniavirus痘苗病毒在病毒中體積最大，光學(xué)顯微鏡下勉強(qiáng)可見(jiàn)。

2023/12/57“非典型肺炎”元兇--冠狀病毒SARS2023/12/58病毒的大小常用納米來(lái)表示（1nm=10-9m）痘病毒（Poxvirus）:100nm×200nm×300nm，為磚形；口蹄疫病毒(FootandMouthVirus):直徑為22nm。痘病毒2023/12/59有代表性的若干病毒的直徑或大小

2023/12/510二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)

1.病毒的化學(xué)組成

--蛋白質(zhì)+核酸-蛋白質(zhì)-核酸--有些病毒具有被膜（囊膜）類脂質(zhì)（磷脂、膽固醇等）多糖2023/12/5112023/12/5122.病毒的結(jié)構(gòu)（1）病毒的基本結(jié)構(gòu)核衣殼nucleocapsid

蛋白質(zhì)衣殼+核酸內(nèi)芯被膜結(jié)構(gòu)envelope不具被膜（囊膜）的裸露病毒粒子；有被膜包圍的病毒粒子2023/12/513典型的病毒粒子結(jié)構(gòu)核衣殼病毒粒子被膜：類脂質(zhì)、多糖核心：DNA或RNA衣殼：衣殼粒蛋白2023/12/5142023/12/515（2）衣殼粒的基本結(jié)構(gòu)

衣殼粒（capsomere）：用電鏡觀察到由規(guī)則排列著的許多蛋白質(zhì)亞單位小粒子構(gòu)成。2023/12/516基本結(jié)構(gòu)螺旋對(duì)稱helicalsymmetry多面體對(duì)稱（20面體）icosahedralsymmetry復(fù)合對(duì)稱bismmetry2023/12/517

螺旋對(duì)稱helicalsymmetry：桿狀病毒、線狀病毒煙草花葉病毒、流感病毒、狂犬病毒2023/12/518192023/12/5煙草花葉病毒(TMV)---螺旋對(duì)稱衣殼衣殼蛋白：占95%，2130個(gè)衣殼粒核心RNA：占5%TMV是一種RNA病毒，專門感染植物，尤其是煙草及其他茄科植物，使葉上出現(xiàn)花葉癥狀，生長(zhǎng)陷于不良狀態(tài)，葉常呈畸形。已知最耐熱的植物病毒，在未經(jīng)稀釋的汁液中，其致死溫度為93℃，而在干葉中，加熱至120℃維持30分鐘，病毒仍有侵染力。TMV病毒2023/12/519多面體對(duì)稱（20面體）icosahedralsymmetry：球狀病毒、卵圓形病毒由至少60個(gè)衣殼粒組成20面體腺病毒（Adenovirus）、皰疹病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、禽流感病毒2023/12/520安徽師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)學(xué)院212023/12/5腺病毒(ADENOVIRUS)---20面體立體對(duì)稱1953年發(fā)現(xiàn)是一群分布十分廣泛的DNA病毒能引起人類呼吸道、胃腸道、泌尿系及眼的疾病。少數(shù)對(duì)動(dòng)物有致癌作用。形狀：二十面體腺質(zhì)體致病性：消化道炎癥等12個(gè)頂角20個(gè)面30個(gè)邊衣殼：252個(gè)衣殼粒

12個(gè)五鄰體，240個(gè)六鄰體核心：線狀2023/12/521安徽師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)學(xué)院復(fù)合對(duì)稱bismmetry頭部：多面體對(duì)稱尾部：螺旋對(duì)稱少數(shù)病毒殼體為復(fù)合對(duì)稱結(jié)構(gòu)有尾噬菌體tailedphage：大腸桿菌T系噬菌體頭部尾部

橢圓形20面體衣殼粒212個(gè)內(nèi)含DNA和中心蛋白螺旋對(duì)稱衣殼粒144個(gè)注射核酸的通道（尾鞘）蝌蚪狀2023/12/522安徽師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)學(xué)院232023/12/5七種毒性的大腸桿菌噬菌體T1－T7的總稱（T為type的縮寫）。在完全偶然的情況下發(fā)現(xiàn)其中的T2、T4、T6三種噬菌體在性質(zhì)和形態(tài)方面有許多相似之處，所以把它們稱為T偶數(shù)噬菌體。此后又進(jìn)一步證明，這些噬菌體的DNA分子有許多部分相同。與此相應(yīng)地把T1、T3、T5、T7稱為T奇數(shù)噬菌體，T3和T7的DNA僅稍有相同部分，較之T偶數(shù)噬菌體，它們相似性較少。

2023/12/523安徽師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)學(xué)院2023/12/524252023/12/5病毒的蛋白質(zhì)分類病毒蛋白質(zhì)根據(jù)其是否存在于毒粒中分為：

結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)蛋白是構(gòu)成一個(gè)形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所必需的蛋白質(zhì)，包括殼體蛋白、包膜蛋白和存在于毒粒中的酶等；非結(jié)構(gòu)蛋白指在病毒復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生并具有一定功能，但并不結(jié)合于毒粒中的蛋白質(zhì)。2023/12/525262023/12/5病毒結(jié)構(gòu)蛋白的主要生理功能構(gòu)成蛋白質(zhì)外殼，保護(hù)病毒核酸免受核酸酶及其它理化因子的破壞；決定病毒感染的特異性，與宿主細(xì)胞表面存在的受體具特異性親和力，促使病毒粒子的吸附和入侵。2023/12/526272023/12/5

病毒的核酸動(dòng)物病毒的核酸一部分是DNA，一部分是RNA；大多數(shù)植物病毒的核酸為RNA，少數(shù)為DNA；噬菌體的核酸大多數(shù)為DNA，少數(shù)為RNA；RNA病毒多數(shù)是單鏈，極少數(shù)為雙鏈；DNA病毒多數(shù)為雙鏈，少數(shù)單鏈。病毒核酸功能：遺傳、變異和對(duì)敏感宿主細(xì)胞的感染力RNA病毒2023/12/5272023/12/528第二節(jié)病毒的特征和分類一、病毒的特點(diǎn)1.體積極小，形態(tài)多樣

<0.2μm，用納米（nm）來(lái)衡量2.無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，大多數(shù)由蛋白質(zhì)和核酸組成，有的含有類脂質(zhì)、多糖等結(jié)構(gòu)。2023/12/5293.專性寄生無(wú)合成蛋白質(zhì)的機(jī)構(gòu)——核糖體；無(wú)合成細(xì)胞物質(zhì)和繁殖所必備的酶系統(tǒng)；不具獨(dú)立的代謝能力，必須專性寄生在活的敏感宿主細(xì)胞內(nèi)，依靠宿主細(xì)胞合成病毒的化學(xué)組成，繁殖新個(gè)體。4.只有一種核酸（DNA或RNA）DNA病毒（大多數(shù)為雙鏈DNA）RNA病毒（大多數(shù)為單鏈RNA）2023/12/530

病毒的分類病毒有單獨(dú)的分類系統(tǒng)，分類依據(jù)：病毒的宿主、所致疾病、核酸種類、病毒粒子的大小、病毒的結(jié)構(gòu)、有無(wú)被膜等。根據(jù)病毒專性宿主的不同進(jìn)行分類：動(dòng)物病毒、植物病毒、細(xì)菌病毒（噬菌體）、放線菌病毒（噬放線菌體）、藻類病毒（噬藻類體）、真菌病毒（噬真菌體）按照所致的疾病進(jìn)行分類：煙草花葉病毒、流感病毒按核酸分類，可把病毒分為：DNA病毒和RNA病毒二、病毒的分類和命名2023/12/531病毒的命名

病毒的命名沒(méi)有明確規(guī)定以所引起的疾病命名痘病毒、皰疹病毒以其形態(tài)特點(diǎn)命名冠狀病毒：形狀像帽子彈狀病毒（狂犬病毒）：形狀像子彈（桿狀）

冠狀病毒彈狀病毒2023/12/532以發(fā)現(xiàn)地命名科薩奇病毒（在美國(guó)科薩奇小鎮(zhèn)最早被分離）一種腸病毒（enteroviruses），分為AB兩類，妊娠期感染可引起非麻痹性脊髓灰質(zhì)炎性病變，并致胎兒宮內(nèi)感染和致畸。以發(fā)現(xiàn)人者姓名命名Epstein-Barr病毒科薩奇病毒感染科薩奇病毒癥狀33第三節(jié)亞病毒和新興病毒

一些新的病毒類型出現(xiàn)，是一些比病毒更小的不明致病因子。結(jié)構(gòu)比病毒更簡(jiǎn)單(亞病毒)有的只有一段核酸而無(wú)蛋白質(zhì)外殼---類病毒；有的甚至無(wú)任何遺傳物質(zhì)存在---朊病毒。2023/12/534一類寄生于高等生物細(xì)胞中最小的病原體；與病毒類似，營(yíng)嚴(yán)格專性寄生；化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)比病毒更簡(jiǎn)單，僅有一段單鏈RNA,長(zhǎng)約50-70nm，呈游離的棒狀結(jié)構(gòu)，無(wú)蛋白質(zhì)衣殼。1971年發(fā)現(xiàn)第一種類病毒—馬鈴薯紡錘塊莖類病毒；目前對(duì)類病毒的結(jié)構(gòu)、組成、復(fù)制的機(jī)理等方面積累的知識(shí)還不多，發(fā)現(xiàn)的多種類病毒都是以植物為宿主。類病毒（Viroid）2023/12/535

—又稱類類病毒、殼內(nèi)類病毒、衛(wèi)星病毒等一類包裹在病毒體中的有缺陷的類病毒，具有環(huán)狀單鏈RNA；感染對(duì)象不是細(xì)胞，而是病毒；被擬病毒感染的病毒稱為輔助病毒；擬病毒必須通過(guò)輔助病毒的幫助才能復(fù)制，擬病毒又會(huì)

對(duì)輔助病毒的感染和復(fù)制起作用；擬病毒的侵染對(duì)象是植物病毒，近年來(lái)在乙型、丁型肝

炎病毒中也有發(fā)現(xiàn)；最早在植物絨毛煙斑駁病毒中發(fā)現(xiàn)。擬病毒（Virusoids）2023/12/536

擬病毒2023/12/537即普立昂（Prion），Proteinaceousinfectiousparticle一詞的

縮寫，意為“蛋白質(zhì)性質(zhì)的感染顆?！?；1982年，美國(guó)病毒學(xué)家Prusiner發(fā)現(xiàn)羊搔癢病致病因子為一種蛋白質(zhì)，是一種不含核酸的微蛋白顆粒。能自行增殖；變異后耐100℃高溫。形態(tài)為桿狀顆粒，直徑25nm，長(zhǎng)

100-200nm，成叢排列；侵染動(dòng)物，priondiseasesScrapie:sheep

羊搔癢病BSE(bovinespongiform

encephalopathy):cows瘋牛病CJD(Creutzfeld-JacobDisease):

human庫(kù)魯病、克-雅氏病朊病毒（Virino）2023/12/538392023/12/5中心法則指出遺傳信息不能由蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)或核酸之中Thecentraldogmaofmolecularbiologydealswiththedetailedresidue-by-residuetransferofsequentialinformation.Itstatesthatsuchinformationcannotbetransferredfromproteintoeitherproteinornucleicacid.）換句話說(shuō)，遺傳信息傳到蛋白質(zhì)之后，不能回流到核酸之中。遺傳信息的標(biāo)準(zhǔn)流程“DNA制造RNA，RNA制造蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)反過(guò)來(lái)協(xié)助前兩項(xiàng)流程，并協(xié)助DNA自我復(fù)制”，或者更簡(jiǎn)單的“DNA→RNA→蛋白質(zhì)”。所以整個(gè)過(guò)程可以分為三大步驟：轉(zhuǎn)錄、翻譯和DNA復(fù)制。朊病毒是中心法則現(xiàn)時(shí)已知的唯一例外。2023/12/539402023/12/5中心法則理由1：RNA核苷酸比DNA核苷酸更容易合成，DNA可能是從RNA進(jìn)化來(lái)的，比RNA更穩(wěn)定，其作為遺傳力的保管員的作用要?jiǎng)龠^(guò)RNA。如逆轉(zhuǎn)錄病毒，它仍攜帶遺傳信息；理由2：新近發(fā)現(xiàn)RNA具有酶的功能，稱酢酶。進(jìn)化的結(jié)果蛋白質(zhì)完全擔(dān)負(fù)起了催化的功能。如朊病毒也能攜帶信息。2023/12/540新興病毒2023/12/541第四節(jié)病毒的增殖

一、病毒的增殖過(guò)程病毒必須專性寄生在活的敏感宿主細(xì)胞內(nèi)，依靠宿主的合成機(jī)構(gòu)，進(jìn)行自身的核酸復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。各類病毒的增殖過(guò)程基本相似，以E.coliT系列噬菌體為例（烈性噬菌體），可分成五步：吸附侵入增殖（復(fù)制）成熟（裝配）裂解和釋放2023/12/542432023/12/51吸附adsorption，attachment

吸附噬菌體與細(xì)菌表面受體發(fā)生特異性結(jié)合的過(guò)程其特異性取決于噬菌體蛋白與宿主菌表面受體分子結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性位點(diǎn)過(guò)程隨機(jī)碰撞、尾絲散開(kāi)、固著2023/12/5432.侵入過(guò)程：尾絲展開(kāi)、釋放溶菌酶、

水解細(xì)菌細(xì)胞壁、尾絲尾鞘收

縮、DNA注入、小孔被修復(fù)2023/12/5443.增殖（復(fù)制）過(guò)程：細(xì)菌自身的DNA被破壞，噬菌體借助于細(xì)菌的合成機(jī)構(gòu)（核糖體、mRNA、tRNA、酶等），噬菌體進(jìn)行自身的核酸復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。2023/12/545安徽師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)學(xué)院462023/12/5DNA分子的縮合通過(guò)衣殼包裹DNA而形成頭部尾絲和尾部其它部件獨(dú)立裝配完成頭部與尾部相結(jié)合裝上尾絲4成熟（裝配）

maturity，assembly

2023/12/5465.裂解和釋放宿主細(xì)胞裂解和成熟噬菌體粒子的釋放，10～1000個(gè)（平均為300個(gè)）；釋放出的新的病毒粒子又可去感染新的宿主細(xì)胞。2023/12/547二、毒（烈）性噬菌體和溫和噬菌體毒（烈）性噬菌體侵入宿主細(xì)胞后立即引起宿主細(xì)胞破裂的噬菌體。（E.coliT系列噬菌體）溫和噬菌體侵入宿主細(xì)胞后，其核酸附著并整合在宿主染色體上，和宿主染色體一起同步復(fù)制，不引起宿主細(xì)胞裂解的噬菌體。2023/12/5482023/12/549含有溫和噬菌體的宿主細(xì)胞稱為溶原細(xì)胞。在溶原細(xì)胞內(nèi)的溫和噬菌體核酸，稱為原噬菌體（前噬菌體

prophage）。溶原性具有遺傳性，溫和噬菌體一旦發(fā)生變異（自發(fā)或誘發(fā)），會(huì)轉(zhuǎn)化成毒性噬菌體，引起細(xì)菌裂解。應(yīng)用：溫和噬菌體的核酸從宿主染色體上脫離時(shí)，會(huì)攜帶部分宿主的基因?；蚬こ讨校脺睾褪删w進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移。2023/12/550第五節(jié)病毒的培養(yǎng)和計(jì)數(shù)一、病毒的培養(yǎng)基特點(diǎn)病毒專性寄生的習(xí)性，培養(yǎng)較困難。須提供活的敏感細(xì)胞須能提供病毒附著的受體，不對(duì)侵入的病毒核酸進(jìn)行破壞（沒(méi)有破壞特異性病毒的限制性核酸內(nèi)切酶）。限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別DNA的特異序列，并在識(shí)別位點(diǎn)或其周圍切割雙鏈DNA的一類內(nèi)切酶。2023/12/551不同種類的病毒培養(yǎng)基不同噬菌體的培養(yǎng)基相應(yīng)的敏感細(xì)菌植物病毒的培養(yǎng)基與之相應(yīng)的敏感植株和敏感的植物組織細(xì)胞脊椎動(dòng)物病毒的培養(yǎng)基動(dòng)物組織細(xì)胞、雞鴨胚細(xì)胞、人胚組織細(xì)胞、人腫瘤細(xì)胞、敏感動(dòng)物。乙型腦炎----豬腎細(xì)胞

2023/12/552二、病毒（噬菌體）的培養(yǎng)特征（一）在液體培養(yǎng)基中

接種敏感細(xì)菌細(xì)菌均勻分布，培養(yǎng)基渾濁接種噬菌體敏感細(xì)菌被感染后裂解，培養(yǎng)基溶液透明

2023/12/553（二）在瓊脂固體培養(yǎng)基中將少量噬菌體與大量宿主細(xì)胞混合，將混合液與45℃左右的瓊脂培養(yǎng)基在培養(yǎng)皿中充分混勻，鋪平后培養(yǎng)。經(jīng)數(shù)小時(shí)-10余小時(shí)后，在平板表面布滿宿主細(xì)胞的菌苔上，可以用肉眼看到一個(gè)個(gè)透亮不長(zhǎng)菌的小圓斑，這就是噬菌斑(plaque)。2023/12/554

接種噬菌體敏感細(xì)菌

形成細(xì)菌菌落接種噬菌體

反復(fù)增殖感染細(xì)菌被裂解形成空斑（噬菌斑，plaque）宿主細(xì)菌菌落上出現(xiàn)空斑（噬菌斑）每一個(gè)噬菌斑一般由一個(gè)噬菌體粒子形成。

2023/12/5552023/12/556噬菌斑熒光假單胞菌2023/12/557動(dòng)物病毒的培養(yǎng)動(dòng)物接種雞胚接種組織培養(yǎng)植物病毒的培養(yǎng)噬菌體的培養(yǎng)雙層瓊脂法三、病毒的培養(yǎng)2023/12/5582023/12/5592023/12/560第六節(jié)病毒對(duì)物理、化學(xué)因素的抵抗力及在污水處理中的去除效果2023/12/561物理因素溫度：高溫和低溫光：紫外輻射、可見(jiàn)光干燥化學(xué)因素各種化學(xué)因子，會(huì)對(duì)病毒產(chǎn)生影響；抗菌物質(zhì)由于病毒的非細(xì)胞結(jié)構(gòu)，一般情況下作用于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的抗生素對(duì)病毒無(wú)效。2023/12/562一、物理因素溫度高溫使病毒的核酸和蛋白質(zhì)衣殼受損傷；蛋白質(zhì)的變性作用阻礙病毒吸附到宿主細(xì)胞上，削弱了病毒的感染力。在宿主細(xì)胞外的病毒，大多數(shù)在55-65℃范圍內(nèi)不到1h滅活。低溫不會(huì)滅活病毒，通常在-75℃保存病毒。天花病毒在雞胚膜中冰凍15年仍能存活。2023/12/563光和其它輻射紫外輻射：有滅活作用滅活的部位是病毒的核酸，形成胸腺嘧啶二聚體（T-T二聚體（TTdimer），在相鄰的胸腺嘧啶直接形成共價(jià)鍵。可見(jiàn)光在氧氣和染料（美蘭、中性紅）存在條件下，大多數(shù)腸道病毒對(duì)可見(jiàn)光很敏感而被殺死，稱為“光滅活作用”。染料附著在病毒的核酸上，能催化光氧化作用，引起病毒滅活。離子輻射X射線、r射線2023/12/564干燥控制環(huán)境中病