非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物病毒.ppt

1、第二章 非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物-病毒,第一節(jié) 病毒的一般特征及其分類,由于人類視覺所限，故形體越小的生物就越不易被發(fā)現(xiàn)。因此，在生物界中，微生物的發(fā)現(xiàn)比動、植物遲得多；在微生物中，細(xì)菌發(fā)現(xiàn)得較遲，病毒更遲；在病毒中，類病毒、擬病毒和朊病毒等亞病毒的發(fā)現(xiàn)最遲,病毒的發(fā)現(xiàn),發(fā) 現(xiàn),1886年，德國農(nóng)業(yè)化學(xué)家 邁爾在荷蘭 的接種試驗 (煙草花葉病是一種傳染性疾病,1892年，俄羅斯 伊萬諾夫斯基 煙草花葉病感病因子（細(xì)菌濾器濾過性,發(fā) 現(xiàn),發(fā) 現(xiàn),1935年，美國生物化學(xué)家 斯坦萊 煙草花葉病毒結(jié)晶,病毒定義,病毒是一類超顯微的非細(xì)胞生物，每一種病毒只含有一種核酸；它們只能在活細(xì)胞內(nèi)營專性寄生，靠其宿

2、主代謝系統(tǒng)的協(xié)助來復(fù)制核酸、合成蛋白質(zhì)等組分，然后再進行裝配而得以增殖；在離體條件下，它們能以無生命的化學(xué)大分子狀態(tài)長期存在并保持其侵染活性,一、病毒的特點,病毒在寄主細(xì)胞外，不能獨立地進行代謝和繁殖，它們是嚴(yán)格的寄生物，與其它生物相比有明顯不同，具有其本身的特點。 1.形體及其微小，必須在電子顯微鏡下才能觀察，一般都可通過細(xì)菌濾器； 2.沒有細(xì)胞構(gòu)造，故也稱分子生物； 3.其主要成分僅有核酸和蛋白質(zhì)兩種； 4.每一種病毒只有一種核酸，不是DNA就是RNA,5.缺乏酶系統(tǒng)，既無產(chǎn)酶系統(tǒng)也無蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)； 6.在宿主細(xì)胞的協(xié)助下，通過核酸的復(fù)制和核酸蛋白裝配的形式進行增殖，不存在個體的生長和二

3、分裂法等細(xì)胞繁殖方式； 7.在宿主的活細(xì)胞內(nèi)營專性寄生； 8.在離體條件下，能以無生命的化學(xué)大分子狀態(tài)存在，并可形成結(jié)晶,9.經(jīng)提純的病毒結(jié)晶能保持侵染力。 人類傳染病中，約7080%屬于病毒病，每一種植物至少有一種病毒引起的病害。引起人類致病的病毒相當(dāng)多，如肝炎，膽囊炎，狂犬病，愛滋病，風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等，也有多種病毒可以致人癌癥。 10.對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感。 迄今，還未發(fā)現(xiàn)一種藥劑或抗菌素對人、動植物體內(nèi)病毒有效的藥物，也沒有一種藥劑能殺死細(xì)胞體內(nèi)的病毒而又不傷害寄主。經(jīng)提純分離在體外的病毒結(jié)晶，用不少的藥物都可殺死，但寄主細(xì)胞內(nèi)的病毒均不敏感。 干擾素（IFN）是一組具有多種功

4、能的活性蛋白質(zhì)（主要是糖蛋白），是一種由單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子。它們在同種細(xì)胞上具有廣譜的抗病毒、影響細(xì)胞生長，以及分化、調(diào)節(jié)免疫功能等多種生物活性。不直接殺傷或抑制病毒，而主要是通過細(xì)胞表面受體作用使細(xì)胞產(chǎn)生抗病毒蛋白，從而抑制病毒的復(fù)制；同時還可增強自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）、巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的活力，從而起到免疫調(diào)節(jié)作用，并增強抗病毒能力,二、病毒的分類,病毒的分類 病毒有自己單獨的分類系統(tǒng)，其分類依據(jù)主要有：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)、有無被膜等。 1.根據(jù)專性寄主分類：植物病毒、動物病毒、細(xì)菌病毒（噬菌體）、放線菌病毒（噬放線菌體）、藻類病毒

5、、真菌病毒。 動物病毒寄生在人體和動物體內(nèi)引起人和動物疾病：如流行性感冒、水痘、麻疹、腮腺炎、乙型腦炎、脊髓灰質(zhì)炎、甲型肝炎、乙型肝炎、天花、艾滋病等。 植物病毒引起植物疾病：煙草花葉病、番茄叢矮病等。 噬菌體寄生在細(xì)菌體內(nèi)引起細(xì)菌疾病。用藍(lán)細(xì)菌噬菌體控制水華。 2.根據(jù)核酸分類：DNA病毒和RNA病毒,類病毒 是目前已知最小的可傳染的致病因子，比普通病毒簡單，是無蛋白質(zhì)外殼保護的游離的共價閉合環(huán)狀單鏈RNA分子，侵入宿主細(xì)胞后自我復(fù)制，并使宿主致病或死亡。 不能像病毒那樣感染細(xì)胞，只有當(dāng)植物細(xì)胞受到損傷，失去膜屏障，才能在供體植株與受體植株間傳染。柑桔裂皮病，黃瓜白果病，椰子死亡病等 防治的

6、方法主要選擇無感的種子和繁殖體，以及防止機械傳播。 對類病毒的研究可能為揭示生命起源和進化、生命過程的實現(xiàn)等生命科學(xué)的重大理論問題作出貢獻(xiàn),朊病毒 又稱蛋白質(zhì)侵染因子。朊病毒是一類能侵染動物并在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的小分子無免疫性疏水蛋白質(zhì)。與一般病毒不一樣，它只有蛋白質(zhì)而無核酸，但卻既有感染性，又有遺傳性， 三百年前，羊搔癢癥，廣泛傳播于歐洲和澳洲 ，1996年春天英國蔓延的“瘋牛病”。 1997年，諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎授予了美國生物化學(xué)家斯坦利普魯辛納 。 為致死性中樞神經(jīng)系統(tǒng)的慢性退化性腦病，感染朊病毒后有超長的潛伏期，平均20年，最長可達(dá)到50年，發(fā)病前無法檢測和診斷。朊病毒目前尚未有有效的治療

7、方法，因此屬“不治之癥?！?朊病毒的傳播途徑包括，食用動物肉骨粉飼料、牛骨粉湯；醫(yī)源性感染，如使用腦垂體生長激素、促性腺激素和硬腦膜移植、角膜移植、輸血等,第二節(jié) 病毒形態(tài)和結(jié)構(gòu),一.病毒的大小和形態(tài) 測量的單位是納米，在電子顯微鏡下觀察。多數(shù)病毒粒子的直徑在100nm左右。 不同病毒大小差別較大。 病毒的形態(tài)主要有球形、桿形、磚形、蝌蚪形等,有代表性的若干病毒的直徑或大小,煙草mosaic病毒,煙草花葉病毒的桿狀殼體由2130個殼粒螺旋排列而成，大約有130個螺旋,大腸桿菌的T4噬菌體是由橢圓形的二十面體頭部和螺旋對稱的尾部組合而成，是病毒中復(fù)合對稱的代表,登革熱病毒照片,艾滋病病毒,水生動

8、物皮瘤中的虹色病毒,Bacterial Viruses,Main types of bacterial viruses. Sizes are approximate scale,二.病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),由于病毒是非細(xì)胞生物，故單個病毒個體不能稱作“單細(xì)胞”，這樣，就產(chǎn)生了病毒粒子（virion，即病毒體）的名詞。 病毒粒子有時也稱病毒顆粒（virusparticle），是指結(jié)構(gòu)完整的、具有感染力的病毒體,病毒粒子的主要成分是核酸和蛋白質(zhì)。核酸位于病毒粒子的中心，構(gòu)成了它的核心（核酸內(nèi)芯）或基因組；蛋白質(zhì)包圍在核心周圍，構(gòu)成了病毒粒子的衣殼。 衣殼是病毒粒子的主要支架結(jié)構(gòu)和抗原成分，對核酸有保

9、護作用。衣殼是由許多在電鏡下可辨別的形態(tài)學(xué)亞單位衣殼粒所構(gòu)成。 核心和衣殼合在一起稱為核衣殼，它是任何病毒（指“真病毒”）所必須具備的基本結(jié)構(gòu)。 有些較復(fù)雜的病毒，在其核衣殼外還被一層由類脂或脂蛋白組成的被膜包裹著。有時，被膜上還長有刺突等附屬物,病毒蛋白質(zhì)的功能： 保護病毒使其免受環(huán)境因素的影響。 決定病毒感染的特異性。 使病毒與敏感細(xì)胞表面特定部位有特異親和力，病毒可牢固的附著在敏感細(xì)胞上。 病毒蛋白質(zhì)還有致病性、毒力和抗原性,動植物病毒核酸類型 dsDNA，ssDNA，dsRNA ，ss RNA。病毒其核酸含量占1-5%不等，如感冒病毒核酸占1%，99%占蛋白質(zhì)。TMV含核酸5%，含95

10、%蛋白質(zhì)。核酸可用物理、化學(xué)方法分離出來，分離出的核酸仍具有侵染力。 病毒核酸的功能 決定病毒遺傳、變異和對敏感宿主細(xì)胞的感染力,病毒粒子的模式構(gòu)造,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（主要是20面體）；螺旋對稱型；復(fù)合對稱型,復(fù)合對稱的代表T偶數(shù)噬菌體,噬菌體感染大腸桿菌,一組噬菌體,一、病毒的繁殖過程 以大腸桿菌T系噬菌體為例。有如下四步：吸附、侵入、復(fù)制、聚集和釋放,第三節(jié) 病毒的繁殖,烈性噬菌體的繁殖過程（裂解性周期,1.吸附 通過噬菌體表面特異性吸附蛋白與細(xì)菌細(xì)胞表面受體相互作用。 E.Coli的T4噬菌體：以細(xì)菌細(xì)胞壁脂多糖或蛋白質(zhì)作受體，受體性質(zhì)的變化與

11、噬菌體宿主選擇性有關(guān)。T4噬菌體吸附涉及多個尾部結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個尾絲接觸菌體表面的受體后，噬菌體的吸附過程就開始。在更多的尾絲接觸后，刺突、基板就固定到細(xì)胞表面,吸附的機理：尾絲尖端與受體發(fā)生共價結(jié)合,影響因素：噬菌體數(shù)量；陽離子；輔助因子；溫度,2.侵入 T偶數(shù)噬菌體核酸以注射式侵入方式進人細(xì)胞。 機制：T偶數(shù)噬菌體尾部的溶菌酶使細(xì)胞壁變?nèi)?，?dāng)尾鞘與細(xì)胞壁接觸后，尾鞘蛋白收縮的結(jié)果使得基板上升，擠壓尾管穿過削弱的細(xì)菌細(xì)胞壁到達(dá)質(zhì)膜或細(xì)胞質(zhì)，于是噬菌體頭部的dsDNA分子通過尾管注人細(xì)胞內(nèi),3. 復(fù)制：噬菌體核酸進入寄主細(xì)胞后，操縱寄主細(xì)胞的代謝機能，大量復(fù)制噬菌體核酸，進而合成噬菌體的蛋白質(zhì)，但

12、不形成帶殼體的粒子，稱為潛育期,聚集（裝配或成熟）和釋放：寄主細(xì)胞合成噬菌體殼體形成完整的噬菌體粒子。噬菌體粒子成熟，引起寄主細(xì)胞的裂解釋放出病毒粒子。隨種類不同，一個寄主細(xì)胞釋放101000個噬菌體粒子,聚集主要步驟：DNA分子縮合，通過衣殼包裹DNA而形成完整頭部，尾絲和尾部其他部件獨立裝配完成，頭部和尾部相結(jié)合后，最后裝上尾絲。 釋放：成熟的噬菌體，在細(xì)胞內(nèi)積累到一定量后，可通過噬菌體編碼的溶菌酶降解細(xì)菌細(xì)胞壁，導(dǎo)致細(xì)胞裂解，釋放出噬菌體,把合成的各種“部件”進行自行裝配的過程,大腸桿菌死亡并破裂，釋放出里面的病毒，新一代病毒開始新的生命旅程,二、噬菌體的類型,根據(jù)噬菌體與宿主菌的相互關(guān)

13、系，噬菌體可分為兩類： 毒（烈）性噬菌體：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細(xì)菌。屬正常表現(xiàn)的噬菌體，引起裂解。 溫和噬菌體：某些噬菌體感染宿主細(xì)胞后并不使宿主細(xì)胞馬上裂解而是噬菌體的核酸整和到宿主細(xì)胞染色體上并隨宿主細(xì)胞的分裂把噬菌體的核酸傳給子細(xì)胞。這種感染宿主細(xì)胞后不引起宿主細(xì)胞迅速裂解的噬菌體稱為溫和噬菌體,溫和噬菌體的基因組能與宿主菌基因組整合，并隨細(xì)菌分裂傳至子代細(xì)菌的基因組中，不引起細(xì)菌裂解。整合在細(xì)菌基因組中的噬菌體基因組稱為前噬菌體(prophage)，帶有前噬菌體基因組的細(xì)菌稱為溶原性細(xì)菌(lysogenic bacterium). 前噬菌體偶爾可自發(fā)地

14、或在某些理化和生物因素的誘導(dǎo)下脫離宿主菌基因組而進入溶菌周期，產(chǎn)生成熟噬菌體，導(dǎo)致細(xì)菌裂解。溫和噬菌體這種產(chǎn)生成熟噬菌體顆粒和溶解宿主菌的潛在能力，稱為溶原性(lysogeny)。 溫和噬菌體可有三種存在狀態(tài)：A. 游離的具有感染性的噬菌體顆粒；B. 宿主菌胞質(zhì)內(nèi)類似質(zhì)粒形式的噬菌體核酸；C. 前噬菌體。 某些前噬菌體可導(dǎo)致細(xì)菌基因型和性狀發(fā)生改變，這稱為溶原性轉(zhuǎn)換(lysogenic conversion,溫和噬菌體,溫和噬菌體及其溶原化,第四節(jié) 病毒的測定與培養(yǎng),二、病毒的培養(yǎng)特征 在細(xì)菌培養(yǎng)液中，細(xì)菌被噬菌體感染，細(xì)胞裂解，渾濁的菌懸液變成為透明的裂解溶液。 在固體培養(yǎng)基上-噬菌斑,一、

15、病毒的測定： 1、病毒顆粒計數(shù)法：濃度 2、間接計數(shù)法：血細(xì)胞凝集，效價 3、病毒感染效價測定法：噬菌體,噬菌斑,將少量噬菌體與大量宿主細(xì)胞混合后，將此混合液與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)小時至10余小時后，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個透亮不長菌的小圓斑，這就是噬菌斑(plaque) 。每一個噬菌斑一般是由一個噬菌體粒子形成的。 原因：當(dāng)一個噬菌體侵染一個敏感細(xì)胞后，隔不久即釋放出一群子代噬菌體，它們通過瓊脂層的擴散又侵染周圍的宿主細(xì)胞，并引起它們裂解，如此經(jīng)過多次重復(fù)，就出現(xiàn)了一個由無數(shù)噬菌體粒子構(gòu)成的群體,噬菌斑的形成與細(xì)菌菌落的形成有點

16、相似，所不同的只是噬菌斑甚像一個“負(fù)菌落”。噬菌斑的形成可用于檢出、分離、純化噬菌體和進行噬菌體的計數(shù),若將噬菌體按一定倍數(shù)稀釋，通過噬斑計數(shù)，可測定一 噬斑形成單位(plaque forming units,pfu,2.病毒的培養(yǎng)基： 病毒是專性寄生在活的敏感宿主細(xì)胞內(nèi)才能生長繁殖的微生物。因此病毒的培養(yǎng)基要求苛刻，專一性強。 敏感細(xì)胞要求具備以下條件： 必須是活的敏感宿主或是活的敏感宿主組織細(xì)胞； 能夠提供病毒附著的受體； 敏感細(xì)胞內(nèi)沒有破壞特異性病毒的限制性核酸內(nèi)切酶，病毒進入細(xì)胞就可生長繁殖,脊椎動物病毒的培養(yǎng)基：人胚組織細(xì)胞、人組織細(xì)胞、人腫瘤細(xì)胞、動物組織細(xì)胞、雞鴨胚細(xì)胞、敏感動物

17、。 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。 噬菌體的培養(yǎng)基：相應(yīng)的敏感細(xì)菌,不同種類的病毒培養(yǎng)基是不同的,3.病毒的培養(yǎng) 動物病毒：動物接種、雞胚接種和組織培養(yǎng)技術(shù) 噬菌體：雙層瓊脂法培養(yǎng),噬菌斑數(shù)=試樣中噬菌體數(shù),雙層平板法,病毒的滴度：能產(chǎn)生培養(yǎng)管中50%的CPE（細(xì)胞病理效應(yīng)）的最高病毒稀釋度（即最少病毒量），稱為TCLD50組織培養(yǎng)感染劑量。 若是敏感動物則用ID50（使50%的敏感動物發(fā)生變化的感染劑量），或LD50（引起50%敏感動物死亡的致死劑量）表示病毒的滴度,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 1.溫度 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。 高溫使病毒的核酸和蛋白質(zhì)衣殼受損傷，蛋白質(zhì)的變性作用阻礙了病毒吸附到宿主細(xì)胞上，削弱了病毒的感染力。 低溫不會滅活病毒，通常在-75 保存病毒,2.光和其它輻射,紫外輻射：有滅活病毒的作用。滅活的部位是病毒的核酸，形成胸腺嘧啶二聚體。 可見光：大多數(shù)腸道病毒對可見光很敏感而被殺死，稱為“光滅活作用”。 離子輻射：X射線、r射線也有滅活作用,3.干燥,干燥也是控制環(huán)境中病毒的重要因素。 在土壤中，水分含量低于10時，病