環(huán)境工程微生物學(xué)：第一章病毒

1、微生物學(xué)基礎(chǔ),第一章 病毒,病毒是沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專性寄生在活的敏感宿主體內(nèi)，可通過細(xì)菌過濾器，大小在0.2微米以下的超微小微生物。 病毒沒有合成細(xì)胞物質(zhì)的酶系統(tǒng)，依靠寄生的宿主細(xì)胞進(jìn)行合成及繁殖。 只在宿主體內(nèi)具有生命特征，體外具有感染宿主的潛在能力,病毒界,一、分類,根據(jù)宿主類型不同可以分為動物病毒、植物病毒、細(xì)菌病毒（噬菌體）、放線菌病毒、藻類病毒、真菌病毒 根據(jù)感染后疾病可以分為乙肝病毒等及各種家畜、植物病毒 根據(jù)核酸不同可以分為DNA病毒和RNA病毒,二、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成,病毒的大小以nm計(jì)。 形態(tài)依種類不同而不同，動物病毒有球形、卵圓形、磚形等，植物病毒有桿狀、絲狀和球狀，噬菌體

2、有蝌蚪狀和絲狀,第六節(jié) 病毒和噬菌體,病毒：非細(xì)胞型+專性寄生+微生物 寄生在微生物中的病毒特稱噬菌體。 （一）、形態(tài)和大小 形態(tài)多種多樣,直徑只有30nm,1nm=10-9m,只能用電子顯微鏡觀察（1018萬倍,二、形態(tài)、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu),病毒的化學(xué)組成有蛋白質(zhì)和核酸，有的病毒還含有類脂質(zhì)和多糖。 每種病毒只含一種核酸，植物病毒大多為RNA，動物病毒和噬菌體大多為DNA,二、形態(tài)、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu),核酸的作用是： 1、病毒繁殖、遺傳變異與感染性的物質(zhì)基礎(chǔ) 2、決定病毒的遺傳、變異 3、對宿主細(xì)胞的敏感力,二、形態(tài)、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)主要作用是： 1、構(gòu)成病毒的外殼（衣殼），保護(hù)病毒核酸不受環(huán)

3、境影響； 2、決定病毒感染的特異性； 3、使病毒與敏感細(xì)胞表面特定部位有特異親和力，加強(qiáng)病毒附著力； 4、決定病原的抗原性，并刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)抗體,二、形態(tài)、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)衣殼和核酸，二者構(gòu)成核衣殼。有的核衣殼裸露，有的則由囊膜包圍。 有些病毒粒子表面尤其是在有囊膜的病毒粒子表面具有突起物，即刺突。這些結(jié)構(gòu)具高度穩(wěn)定性，保護(hù)核酸不致在細(xì)胞外環(huán)境中遭到破壞,病毒粒子的模式構(gòu)造 A -十二面體對稱病毒 B-螺旋對稱病毒,H5N1型禽流感病毒,沒有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核以及各種細(xì)胞器 經(jīng)典病毒 （包膜+）蛋白質(zhì)衣殼+核酸+極少量(或沒有)酶蛋白,非細(xì)胞型+專性寄生+微生物病毒,包膜來

4、自寄主的細(xì)胞膜,RNA或DNA,逆轉(zhuǎn)錄酶蛋白,非細(xì)胞型,朊病毒 （朊ruan，蛋白質(zhì)的舊稱,瘋牛病,人吃人，牛吃牛的結(jié)果,正常蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)病毒,無核酸的蛋白質(zhì)類,三、病毒的增殖 multiplication,病毒侵入寄主細(xì)胞中，利用寄主細(xì)胞提供的原料、能量和生物合成機(jī)制，在病毒核酸的控制下合成病毒的核酸和蛋白質(zhì)，之后裝配病毒顆粒，并從細(xì)胞中釋放出來,Fig. 2: Penetration,Fig. 1: Adsorption,Fig. 4: Late Replication,Fig. 3: Early Replication,Fig. 6: Release,Fig. 5: Maturatio

5、n,Phage T4 infecting its host E. coli cell,三、病毒的增殖 multiplication,病毒的繁殖過程可分為四個連續(xù)步驟 1吸附 具高度專一性地吸附于敏感細(xì)胞表面的接受部位。 2侵入 以各種方式（取決于宿主細(xì)胞的性質(zhì)）侵入敏感細(xì)胞內(nèi)。 3復(fù)制（生物合成）和裝配 包括核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成等，形成自己的完整個體。 5. 釋放 從寄主體內(nèi)釋放出來,三、病毒的增殖 multiplication,通過擴(kuò)散或分子運(yùn)動附著的過程 專一性、受體部位（蛋白質(zhì)外殼,吸附,三、病毒的增殖 multiplication,注射 植物病毒通過傷口侵入或者昆蟲刺吸傳染 動物病

6、毒通過胞飲方式,侵入,只是遺傳物質(zhì)的入侵,三、病毒的增殖 multiplication,病毒侵入宿主細(xì)胞后，引起宿主細(xì)胞代謝改變。細(xì)胞的生物合成受病毒核酸攜帶的遺傳信息所控制，并利用宿主細(xì)胞的合成機(jī)制和機(jī)構(gòu)（如核糖體、tRNA、mRNA、酶、ATP等）復(fù)制出病毒核酸，并合成大量病毒蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（如衣殼等,復(fù)制,三、病毒的增殖 multiplication,新合成的核酸與蛋白質(zhì)，在細(xì)胞的一定部位裝配，成為成熟的病毒顆粒。 大多數(shù)DNA病毒的裝配在細(xì)胞核中進(jìn)行，大多數(shù)RNA病毒則在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行,裝配,三、病毒的增殖 multiplication,沒有囊膜的DNA或RNA病毒在裝配完成以后，能合成溶解

7、細(xì)胞的酶，以裂解寄主細(xì)胞的方式使子代病毒一齊從寄主細(xì)胞中釋放出來。 有囊膜的病毒以出芽方式逐個釋放。這類病毒的囊膜是在形成芽體時(shí)由寄主細(xì)胞膜包裹的,釋放,三、病毒的增殖 multiplication,烈性噬菌體：核酸獨(dú)立復(fù)制，寄主細(xì)胞裂解 溶原性噬菌體：核酸整合于寄主細(xì)胞并同步復(fù)制，寄主細(xì)胞不裂解。 遺傳性,病毒的溶原性,四、病毒的培養(yǎng),液體培養(yǎng)基：菌懸液變透明 固體培養(yǎng)基：噬菌斑（空斑）1對1的病毒,四、病毒的培養(yǎng),空斑,四、病毒的培養(yǎng),菌苔,噬菌斑,五、病毒生命活動的影響因素,5.1、物理因素 溫度,60在宿主體外1h以內(nèi)引起蛋白質(zhì)變性，阻礙病毒的吸附過程，使病毒被滅活。 低溫可以保存病毒

8、處于休眠狀態(tài),五、病毒生命活動的影響因素,5.1、物理因素 光照,紫外線照射及離子射線輻射使病毒核酸中的嘧啶受影響，形成共聚體而使病毒滅活。 可見光-針對不見光的病毒（如腸道病毒） X射線、Y射線等,五、病毒生命活動的影響因素,5.1、物理因素 濕度,干燥使病毒RNA釋放引起滅活,土壤中:水分含量低于10%引起滅活,污泥中:水分含量低于35%引起滅活,五、病毒生命活動的影響因素,5.2、化學(xué)因素,抗體和干擾素引起病毒的體內(nèi)滅活。 抗體由機(jī)體對侵入的病毒（抗原）產(chǎn)生的一種特異蛋白質(zhì)，以抵抗入侵的外來病毒。 干擾素宿主抵抗入侵的病毒產(chǎn)生的一種糖蛋白，能進(jìn)一步誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生抗病毒蛋白將病毒滅活,五、病

9、毒生命活動的影響因素,5.2、化學(xué)因素,體外滅活的因素有酚、pH值等。 pH值在59時(shí)病毒比較穩(wěn)定，加石灰提高pH值可以殺死病毒。 高錳酸鉀、過氧化氫、二氧化氯、碘化物、臭氧等氧化劑都很敏感，甲醛、苯酚等也常用于滅活某些病毒。但病毒對漂白粉、液氯的抵抗力較強(qiáng),五、病毒生命活動的影響因素,5.2、化學(xué)因素,體外滅活的化學(xué)物有是： 破壞病毒蛋白質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)，如酚、低離子強(qiáng)度(低滲)； 破壞病毒核酸的化學(xué)物質(zhì)：甲醛、亞硝酸、氨等； 破壞病毒脂類被膜的化學(xué)物質(zhì)：醚、氯仿等脂溶劑,五、病毒生命活動的影響因素,5.3、生物因素,枯草桿菌、綠膿桿菌、鏈霉菌、青霉菌、藻類等產(chǎn)生的代謝物質(zhì)能分解病毒蛋白外殼的酶

10、，從而使病毒滅活。 抗生素,六、病毒的滅活,物理的方法 加溫以及光照破壞水中的病毒 沉淀、絮疑、吸附、過濾等雖能夠去除水中的病毒，但不能破壞和殺死病毒,六、病毒的滅活,化學(xué)的方法 高pH值、化學(xué)消毒劑及染料可以破壞和滅活水中的病毒 加石灰、漂白粉或碘的方法較為常用,六、病毒的滅活,生物的方法 生物因素對病毒的破壞是由于生物直接吞食病毒、產(chǎn)生生物熱、分泌抑制病毒存活的物質(zhì)或影響pH值而導(dǎo)致病毒失活,六、病毒的滅活,水體中的病毒：溫度及受保護(hù)程度影響存在情況； 土壤中的病毒：土壤通過團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和孔隙截留病毒，其存活情況受溫度及濕度影響； 空氣中的病毒：受濕度、紫外輻射及溫度、風(fēng)速影響,六、病毒在廢水處理