病毒工業(yè)微生物學(xué)

1、病毒工業(yè)微生物學(xué)病毒和我們的關(guān)系病毒和我們的關(guān)系“Virus”，它是由，它是由拉丁文中拉丁文中“virus”一一詞演化而來，即詞演化而來，即“有有毒的物質(zhì)毒的物質(zhì)”1886年，年，A. Mayer 發(fā)現(xiàn)具有傳染性的煙草花葉?。话l(fā)現(xiàn)具有傳染性的煙草花葉??；1892年，年，D. Ivanovsky煙草花葉病病原體能通過細(xì)菌濾器：煙草花葉病病原體能通過細(xì)菌濾器： 一種能通過細(xì)菌濾器的一種能通過細(xì)菌濾器的“細(xì)菌毒素細(xì)菌毒素”或或“極小細(xì)菌極小細(xì)菌”1898年，年，M W Beijerinck對煙草花葉病病原體的研究結(jié)果：對煙草花葉病病原體的研究結(jié)果：1884年年Chamberland發(fā)明細(xì)菌濾器發(fā)明細(xì)

2、菌濾器1900年前后，包括口蹄疫（年前后，包括口蹄疫（foot and mouth disease）在內(nèi)的）在內(nèi)的多種動植物疾病病原體的濾過性特性被證明。多種動植物疾病病原體的濾過性特性被證明。F W Twort（1915年）、年）、F dHerelle（1917年），分別發(fā)現(xiàn)年），分別發(fā)現(xiàn)細(xì)菌（細(xì)菌（Shigella dysenteriae）病毒）病毒-噬菌體噬菌體1935年，年，W M Stanley首次提純并結(jié)晶了煙草花葉病毒；首次提純并結(jié)晶了煙草花葉病毒； Bawden等證明煙草花葉病毒的本質(zhì)為核蛋白；等證明煙草花葉病毒的本質(zhì)為核蛋白；1940年，年，Kausche首先用電鏡觀察到煙草

3、花葉病毒顆粒首先用電鏡觀察到煙草花葉病毒顆粒.1952年，年，Hershey和和Chase利用同位素證實(shí)噬菌體的遺傳物質(zhì)是利用同位素證實(shí)噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，將人類帶入病毒的分子生物學(xué)階段。，將人類帶入病毒的分子生物學(xué)階段。 四、病毒的培養(yǎng)和純化四、病毒的培養(yǎng)和純化 將少量噬菌體與將少量噬菌體與大量宿主細(xì)胞混合后大量宿主細(xì)胞混合后，在合適條件下培養(yǎng)，在合適條件下培養(yǎng)一定時(shí)間后，在平板一定時(shí)間后，在平板表面布滿宿主細(xì)胞的表面布滿宿主細(xì)胞的菌苔上，出現(xiàn)一個(gè)個(gè)菌苔上，出現(xiàn)一個(gè)個(gè)肉眼可見的透明小圓肉眼可見的透明小圓斑。（斑。（ “負(fù)菌落負(fù)菌落” ） 設(shè)設(shè)0.10mL稀釋度為稀釋度為10-6的病毒懸

4、液可產(chǎn)生的病毒懸液可產(chǎn)生75個(gè)個(gè)噬菌斑，則樣品的噬菌斑形成單位為：噬菌斑，則樣品的噬菌斑形成單位為：PFU/mL=（75 PFU /0.10 mL ）（106）=7.5 108若標(biāo)本經(jīng)過適當(dāng)稀釋進(jìn)行接種并輔以染色處理，病毒可在若標(biāo)本經(jīng)過適當(dāng)稀釋進(jìn)行接種并輔以染色處理，病毒可在培養(yǎng)的細(xì)胞單層上形成肉眼可見的局部病損區(qū)域，即蝕斑培養(yǎng)的細(xì)胞單層上形成肉眼可見的局部病損區(qū)域，即蝕斑（plaque）或稱空斑。）或稱空斑。 在某些感染病毒的宿主細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)，出現(xiàn)光學(xué)顯在某些感染病毒的宿主細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)，出現(xiàn)光學(xué)顯微鏡下可見的大小、形狀和數(shù)量不等的小體。微鏡下可見的大小、形狀和數(shù)量不等的小體。（鹽析、

5、等電點(diǎn)沉淀、有機(jī)溶劑沉淀、凝膠層析、離子交換等）（鹽析、等電點(diǎn)沉淀、有機(jī)溶劑沉淀、凝膠層析、離子交換等）差速離心、梯度離心（超速離心）差速離心、梯度離心（超速離心） 個(gè)體?。y量單位個(gè)體小（測量單位nm），必需在電鏡下觀察；），必需在電鏡下觀察；基本構(gòu)造：核衣殼基本構(gòu)造：核衣殼(nucleocapsid)非基本構(gòu)造非基本構(gòu)造DNA或或RNA核心核心衣殼衣殼包膜包膜刺突刺突螺旋對稱衣殼病毒：煙草花葉病毒螺旋對稱衣殼病毒：煙草花葉病毒 病毒可以根據(jù)衣殼中衣殼粒的排列方式將其分為病毒可以根據(jù)衣殼中衣殼粒的排列方式將其分為3 3種：種：二十面體對稱衣殼病毒：腺病毒二十面體對稱衣殼病毒：腺病毒復(fù)合對稱衣

6、殼病毒：復(fù)合對稱衣殼病毒：T4T4噬菌體噬菌體 殼體外形如中空的蛋白質(zhì)圓管，呈堅(jiān)殼體外形如中空的蛋白質(zhì)圓管，呈堅(jiān)硬或柔韌狀。硬或柔韌狀。 由由2130個(gè)相同的蛋白質(zhì)亞基（個(gè)相同的蛋白質(zhì)亞基（158個(gè)氨基酸）以逆時(shí)針方向螺旋狀排列個(gè)氨基酸）以逆時(shí)針方向螺旋狀排列，形成一個(gè)長，形成一個(gè)長300nm，內(nèi)徑，內(nèi)徑4nm，外，外徑徑15nm的剛直中空柱。的剛直中空柱。ssRNA盤盤繞在殼體內(nèi)面由亞基形成的溝內(nèi)繞在殼體內(nèi)面由亞基形成的溝內(nèi)，與蛋白質(zhì)亞基通過弱鍵結(jié)合。，與蛋白質(zhì)亞基通過弱鍵結(jié)合。螺旋對稱殼體病毒螺旋對稱殼體病毒代表：代表：TMV流感病毒流感病毒衣殼有衣殼有20個(gè)等邊三角形面，個(gè)等邊三角形面，

7、12個(gè)頂角。包括個(gè)頂角。包括12個(gè)五鄰體（分布在個(gè)五鄰體（分布在12個(gè)頂角上的衣殼粒）個(gè)頂角上的衣殼粒）和和240個(gè)六鄰體（分布在棱上和面上的非頂角衣個(gè)六鄰體（分布在棱上和面上的非頂角衣殼粒）。核心為線狀雙鏈殼粒）。核心為線狀雙鏈DNA(dsDNA)，核，核酸分子以高度卷曲的狀態(tài)存在于衣殼內(nèi)。酸分子以高度卷曲的狀態(tài)存在于衣殼內(nèi)。 五鄰體五鄰體六鄰體六鄰體二十面體衣殼在形成時(shí)通常是由五邊形衣二十面體衣殼在形成時(shí)通常是由五邊形衣殼粒（五鄰體）和六邊形衣殼粒（六鄰體殼粒（五鄰體）和六邊形衣殼粒（六鄰體）組成的）組成的（參見（參見P74） 其殼體由頭部和尾部組成。通常頭部呈二十面體對稱，尾部呈螺旋對其

8、殼體由頭部和尾部組成。通常頭部呈二十面體對稱，尾部呈螺旋對稱。線狀稱。線狀dsDNA折疊盤繞于頭部的核心。折疊盤繞于頭部的核心。代表：大腸桿菌的代表：大腸桿菌的T偶數(shù)噬菌體偶數(shù)噬菌體頭頭尾髓尾髓頸環(huán)頸環(huán)尾鞘尾鞘尾絲尾絲刺突刺突基板基板1、 病毒的核酸病毒的核酸病毒基因組大小差別很大病毒基因組大小差別很大 最小的基因組（最小的基因組（MS2病毒，病毒，QB病毒）只有病毒）只有1 106 Da，僅夠，僅夠編碼編碼34種蛋白質(zhì)，這些病毒利用重疊基因來節(jié)省空間。最大的基種蛋白質(zhì)，這些病毒利用重疊基因來節(jié)省空間。最大的基因組（因組（T偶數(shù)噬菌體，皰疹病毒，痘病毒）達(dá)偶數(shù)噬菌體，皰疹病毒，痘病毒）達(dá)1.6

9、 108 Da，可編，可編碼碼100多種蛋白質(zhì)。多種蛋白質(zhì)。單鏈單鏈DNA（ss DNA）；）；雙鏈雙鏈DNA（ds DNA）；）；單鏈單鏈RNA（ss RNA）；）；雙鏈雙鏈RNA（ds RNA）4種類型種類型(1) DNA病毒病毒 特殊的堿基：除常見核苷酸外，許多病毒具有特殊的堿基，如，大特殊的堿基：除常見核苷酸外，許多病毒具有特殊的堿基，如，大腸桿菌腸桿菌T偶數(shù)噬菌體以偶數(shù)噬菌體以5-羥甲基胞嘧啶代替胞嘧啶。羥甲基胞嘧啶代替胞嘧啶。 (2) RNA病毒病毒 2、病毒的蛋白質(zhì)、病毒的蛋白質(zhì)3、病毒的其它化學(xué)成分、病毒的其它化學(xué)成分 （一）雙鏈（一）雙鏈DNA噬菌體的復(fù)制噬菌體的復(fù)制1. 一

10、步生長實(shí)驗(yàn)一步生長實(shí)驗(yàn) 病毒的滴度（病毒的滴度（titer），又稱效價(jià)，是指每毫升樣品中含有的侵），又稱效價(jià)，是指每毫升樣品中含有的侵染性病毒粒子的數(shù)量。染性病毒粒子的數(shù)量。(雙層平板法測雙層平板法測)潛伏期：是從噬菌體潛伏期：是從噬菌體吸附于宿主細(xì)胞表面吸附于宿主細(xì)胞表面到子代噬菌體釋放所到子代噬菌體釋放所需的最短時(shí)間需的最短時(shí)間裂解量：是每個(gè)受侵裂解量：是每個(gè)受侵染的細(xì)胞所產(chǎn)生的子染的細(xì)胞所產(chǎn)生的子代噬菌體的數(shù)目。代噬菌體的數(shù)目。 2. 噬菌體的復(fù)制過程（烈性噬菌體的裂解周期）噬菌體的復(fù)制過程（烈性噬菌體的裂解周期） 受體（吸附）位點(diǎn)受體（吸附）位點(diǎn)：細(xì)胞壁上的脂多：細(xì)胞壁上的脂多糖、蛋白

11、質(zhì)、磷壁糖、蛋白質(zhì)、磷壁酸，以及鞭毛和菌酸，以及鞭毛和菌毛毛附著附著 固著固著 尾部收縮尾部收縮 刺入細(xì)胞刺入細(xì)胞 DNA注入注入T4噬菌體吸附和侵入宿主細(xì)胞過程：噬菌體吸附和侵入宿主細(xì)胞過程：如果大量噬菌體在短時(shí)間內(nèi)吸附于同一細(xì)胞上，使細(xì)胞壁產(chǎn)生許多如果大量噬菌體在短時(shí)間內(nèi)吸附于同一細(xì)胞上，使細(xì)胞壁產(chǎn)生許多小孔，也可引起細(xì)胞立即裂解，但并未進(jìn)行噬菌體的增殖，這種現(xiàn)小孔，也可引起細(xì)胞立即裂解，但并未進(jìn)行噬菌體的增殖，這種現(xiàn)象稱為自外裂解（象稱為自外裂解（lysis from without）。）。早期早期mRNA ：宿主：宿主RNA聚合酶開始合成的病毒聚合酶開始合成的病毒mRNA，即噬菌體，即

12、噬菌體DNA復(fù)制前轉(zhuǎn)錄的復(fù)制前轉(zhuǎn)錄的mRNA。早期蛋白：早期早期蛋白：早期mRNA翻譯成的蛋白，這些蛋白將接管宿主細(xì)胞并合成翻譯成的蛋白，這些蛋白將接管宿主細(xì)胞并合成病毒核酸。其中一些酶將宿主病毒核酸。其中一些酶將宿主DNA降解成核苷酸，為病降解成核苷酸，為病毒毒DNA的合成提供原料；一些蛋白對宿主細(xì)胞的合成提供原料；一些蛋白對宿主細(xì)胞RNA聚合聚合酶進(jìn)行修飾，使其識別病毒的酶進(jìn)行修飾，使其識別病毒的DNA啟動子，開始轉(zhuǎn)錄合啟動子，開始轉(zhuǎn)錄合成中期成中期mRNA。中期中期mRNA：即病毒：即病毒DNA復(fù)制所需的酶的復(fù)制所需的酶的mRNA。 噬菌體噬菌體DNADNA注入宿主細(xì)胞后，宿主細(xì)胞自身的

13、注入宿主細(xì)胞后，宿主細(xì)胞自身的DNADNA、RNARNA和蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)的合成便會中止，轉(zhuǎn)而合成病毒復(fù)制所需的成分。的合成便會中止，轉(zhuǎn)而合成病毒復(fù)制所需的成分。中期蛋白中期蛋白：中期中期mRNA翻譯成的蛋白翻譯成的蛋白(DNA復(fù)制所需的酶、羥甲基復(fù)制所需的酶、羥甲基胞嘧啶合成酶以及晚期胞嘧啶合成酶以及晚期mRNA聚合酶等聚合酶等)，病毒，病毒DNA開開始復(fù)制始復(fù)制(某些堿基的修飾是抵制宿主的限制某些堿基的修飾是抵制宿主的限制)。 多聯(lián)體多聯(lián)體-合成的合成的T4噬菌體噬菌體DNA具有末端冗余具有末端冗余(重復(fù)的一段堿基重復(fù)的一段堿基序列序列)，大約，大約6-10個(gè)克隆通過末端冗余序列連接在一起個(gè)

14、克隆通過末端冗余序列連接在一起，這種由若干單元同向相連形成的超長鏈，這種由若干單元同向相連形成的超長鏈DNA稱為多稱為多聯(lián)體，多聯(lián)體在裝配過程中被切割。聯(lián)體，多聯(lián)體在裝配過程中被切割。 晚期晚期mRNA： DNA復(fù)制完成后合成的復(fù)制完成后合成的mRNA(指導(dǎo)結(jié)構(gòu)蛋白、裝指導(dǎo)結(jié)構(gòu)蛋白、裝配蛋白、溶菌酶等配蛋白、溶菌酶等)。晚期蛋白：噬菌體的結(jié)構(gòu)蛋白、裝配蛋白、溶菌酶等這些細(xì)胞裂解期晚期蛋白：噬菌體的結(jié)構(gòu)蛋白、裝配蛋白、溶菌酶等這些細(xì)胞裂解期間合成的蛋白質(zhì)間合成的蛋白質(zhì)。大致分為大致分為4個(gè)獨(dú)立的途徑：個(gè)獨(dú)立的途徑：1）頭部殼體裝入）頭部殼體裝入DNA形成成形成成熟的頭部熟的頭部2）由基板、尾管、

15、尾鞘組裝）由基板、尾管、尾鞘組裝成無尾絲的尾部；成無尾絲的尾部；3）頭部與尾部自發(fā)結(jié)合；）頭部與尾部自發(fā)結(jié)合；4）裝上尾絲）裝上尾絲頭部頭部衣殼粒衣殼粒DNA衣殼衣殼尾部尾部尾鞘尾鞘噬菌體噬菌體尾絲尾絲 37培養(yǎng)時(shí)，侵染約培養(yǎng)時(shí)，侵染約22分鐘后，分鐘后，E. coli發(fā)生裂解并釋放約發(fā)生裂解并釋放約300個(gè)個(gè)T4噬菌體。這一過程需要一些噬菌體。這一過程需要一些T4基因的支持：基因的支持： 一種基因指導(dǎo)溶菌酶的合成，溶菌酶可以攻擊細(xì)胞壁的肽一種基因指導(dǎo)溶菌酶的合成，溶菌酶可以攻擊細(xì)胞壁的肽聚糖；聚糖； 另一種噬菌體蛋白稱為另一種噬菌體蛋白稱為holin，它可破壞細(xì)胞膜，使溶菌，它可破壞細(xì)胞膜，

16、使溶菌酶到達(dá)并破壞細(xì)胞壁，同時(shí)阻止細(xì)胞膜上的能量代謝反酶到達(dá)并破壞細(xì)胞壁，同時(shí)阻止細(xì)胞膜上的能量代謝反應(yīng)。應(yīng)。 （二）單鏈（二）單鏈DNA噬菌體的復(fù)制噬菌體的復(fù)制(1) X174噬菌體噬菌體DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后，利用宿主進(jìn)入宿主細(xì)胞后，利用宿主DNA聚合酶以聚合酶以單鏈單鏈DNA為模板合成雙鏈模式為模板合成雙鏈模式(復(fù)制型復(fù)制型DNA或或RF DNA); (2)隨后復(fù)制型隨后復(fù)制型DNA將指導(dǎo)合成更多的將指導(dǎo)合成更多的RF DNA、mRNA和和+DNA基因組，基因組，mRNA翻譯成病毒蛋白；翻譯成病毒蛋白；(3)此類噬菌體的裂解和釋放機(jī)制和此類噬菌體的裂解和釋放機(jī)制和T4噬菌體基本相同。噬菌體

17、基本相同。 E. coli噬菌體噬菌體X174的遺傳物質(zhì)是單鏈的遺傳物質(zhì)是單鏈DNA。其。其DNA序列與病序列與病毒毒mRNA相同，即為正鏈，其基因組中有重疊基因（相同，即為正鏈，其基因組中有重疊基因（overlapping genes）。）。復(fù)制過程復(fù)制過程1. X174復(fù)制過程復(fù)制過程2. 絲狀絲狀ssDNA噬菌體噬菌體(如：如：fd噬菌體噬菌體)(1)絲狀噬菌體通過附著于絲狀噬菌體通過附著于大腸桿菌性菌毛而侵染宿主大腸桿菌性菌毛而侵染宿主細(xì)胞。細(xì)胞。(2)噬菌體噬菌體DNA在吸附蛋白協(xié)在吸附蛋白協(xié)助下沿著或通過菌毛注入宿助下沿著或通過菌毛注入宿主。主。(3)噬菌體噬菌體DNA首先合成復(fù)首

18、先合成復(fù)制型制型DNA，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，噬菌體，噬菌體DNA以滾環(huán)模式以滾環(huán)模式進(jìn)行復(fù)制。進(jìn)行復(fù)制。絲狀絲狀ssDNA噬菌體單鏈?zhǔn)删w單鏈DNA為環(huán)形，位于衣殼中心。其復(fù)制過程不為環(huán)形，位于衣殼中心。其復(fù)制過程不同于同于X174噬菌體或其他噬菌體或其他ssDNA噬菌體。噬菌體。 A-蛋白蛋白細(xì)細(xì)胞胞壁壁細(xì)胞膜細(xì)胞膜衣殼蛋白衣殼蛋白噬菌體噬菌體ssDNAC-蛋白蛋白(4)子代顆粒的裝配是在噬菌體子代顆粒的裝配是在噬菌體DNA穿過宿主細(xì)胞外膜時(shí)完成并分泌穿過宿主細(xì)胞外膜時(shí)完成并分泌出來，不引起細(xì)胞破裂，但降低細(xì)胞生長速率。出來，不引起細(xì)胞破裂，但降低細(xì)胞生長速率。（三）（三）RNA噬菌

19、體的復(fù)制噬菌體的復(fù)制 MS2是是E. coli的單鏈的單鏈RNA噬菌體。吸附宿主的性菌毛，噬菌體。吸附宿主的性菌毛，RNA進(jìn)進(jìn)入宿主。其入宿主。其RNA只有只有34個(gè)基因，分別編碼與吸附有關(guān)的蛋個(gè)基因，分別編碼與吸附有關(guān)的蛋白、衣殼蛋白、白、衣殼蛋白、RNA復(fù)制酶和細(xì)胞裂解蛋白。復(fù)制酶和細(xì)胞裂解蛋白。+RNA翻譯翻譯RNA復(fù)制酶復(fù)制酶RNA(ds)+RNA其單鏈其單鏈RNA為正鏈，可作為為正鏈，可作為mRNA指指導(dǎo)噬菌體蛋白合成導(dǎo)噬菌體蛋白合成組裝成噬菌體組裝成噬菌體（四）其它類型（四）其它類型RNA噬菌體（病毒）的復(fù)制噬菌體（病毒）的復(fù)制 +RNA反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄酶DNA(ds)+RNA組裝成

20、噬菌體組裝成噬菌體反轉(zhuǎn)錄病毒反轉(zhuǎn)錄病毒 +RNADNADNA聚合酶聚合酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄+RNA病毒病毒 RNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄+RNA+RNARNA組組裝裝成成噬噬菌菌體體目前發(fā)現(xiàn)的唯一一種目前發(fā)現(xiàn)的唯一一種dsRNA噬菌體，以銅綠假單胞菌噬菌體，以銅綠假單胞菌為宿主。還不清楚該噬菌體如何復(fù)制。為宿主。還不清楚該噬菌體如何復(fù)制。 6噬菌體噬菌體 感染宿主細(xì)胞后能在細(xì)胞內(nèi)正常復(fù)制并引起宿主細(xì)胞迅速裂感染宿主細(xì)胞后能在細(xì)胞內(nèi)正常復(fù)制并引起宿主細(xì)胞迅速裂解的噬菌體。解的噬菌體。 感染宿主細(xì)胞后，噬菌體基因組長期存在于宿主細(xì)胞內(nèi)（整合感染宿主細(xì)胞后，噬菌體基因組長期存在于宿主細(xì)胞內(nèi)（整合于宿主的基因組上或以質(zhì)粒形成

21、獨(dú)立存在），并隨宿主基因組的復(fù)于宿主的基因組上或以質(zhì)粒形成獨(dú)立存在），并隨宿主基因組的復(fù)制而同步復(fù)制，沒有成熟噬菌體產(chǎn)生，不引起宿主細(xì)胞裂解的噬菌制而同步復(fù)制，沒有成熟噬菌體產(chǎn)生，不引起宿主細(xì)胞裂解的噬菌體。體。 這種噬菌體與宿主之間的關(guān)系稱為溶源性（這種噬菌體與宿主之間的關(guān)系稱為溶源性（lysogeny）。）。 凡能引起溶源性的噬菌體稱為溫和噬菌體，其宿主稱為溶凡能引起溶源性的噬菌體稱為溫和噬菌體，其宿主稱為溶源菌。源菌。第三節(jié)第三節(jié) 噬菌體噬菌體溫和噬菌體的存在形式有溫和噬菌體的存在形式有3種：種：游離態(tài)：游離態(tài)：前噬菌體所攜帶的遺傳信息由于受噬菌體本身編碼的一種特異阻遏物前噬菌體所攜帶的

22、遺傳信息由于受噬菌體本身編碼的一種特異阻遏物的阻遏作用而得不到表達(dá)，因此不進(jìn)行的阻遏作用而得不到表達(dá)，因此不進(jìn)行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。但隨宿主菌基因組的復(fù)制而同步復(fù)制。但隨宿主菌基因組的復(fù)制而同步復(fù)制。營養(yǎng)態(tài)：營養(yǎng)態(tài)：整合態(tài)：整合態(tài)：指成熟后被釋放并有侵染性的游離噬菌體粒子指成熟后被釋放并有侵染性的游離噬菌體粒子已整合到宿主基因組上的噬菌體核酸，稱為前噬菌體已整合到宿主基因組上的噬菌體核酸，稱為前噬菌體（prophage ）。）。指前噬菌體經(jīng)外界理化因子誘導(dǎo)后，脫離宿主核指前噬菌體經(jīng)外界理化因子誘導(dǎo)后，脫離宿主核基因組而處于積極復(fù)制、合成和裝配的狀態(tài)基因組而處于積極復(fù)制、合

23、成和裝配的狀態(tài)（參見（參見P82）整合于細(xì)菌染色體或以質(zhì)粒形整合于細(xì)菌染色體或以質(zhì)粒形成存在的溫和噬菌體基因組稱成存在的溫和噬菌體基因組稱做原噬菌體（做原噬菌體（prophage）細(xì)胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在的細(xì)胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在的溫和噬菌體基因組的細(xì)菌稱做溶源溫和噬菌體基因組的細(xì)菌稱做溶源性細(xì)菌（性細(xì)菌（lysogenic bacteria）噬菌體的的溶源性反應(yīng)：噬菌體的的溶源性反應(yīng)：基因組的基因組的表達(dá)與復(fù)表達(dá)與復(fù)制存在著制存在著強(qiáng)烈的時(shí)強(qiáng)烈的時(shí)序性序性噬菌體基因組有噬菌體基因組有40多個(gè)基因，大多數(shù)基因根據(jù)功能不同聚集在一多個(gè)基因，大多數(shù)基因根據(jù)功能不同聚集在一起，分別涉及頭部合

24、成、尾部合成、溶源性及調(diào)控、起，分別涉及頭部合成、尾部合成、溶源性及調(diào)控、DNA復(fù)制和復(fù)制和細(xì)胞裂解。細(xì)胞裂解。3. 溶源菌（溶源菌（lysogen或或 lysogenic bacteria）含有含有噬菌體基因組的大腸桿菌，表示：噬菌體基因組的大腸桿菌，表示：E. coli K12()溶源菌的特性：溶源菌的特性：第四節(jié)第四節(jié) 真核細(xì)胞病毒真核細(xì)胞病毒主要參考兩方面的特征主要參考兩方面的特征: 形態(tài)學(xué)特征、核酸特征形態(tài)學(xué)特征、核酸特征 與噬菌體基本相同，其復(fù)制可以分成六個(gè)階段：與噬菌體基本相同，其復(fù)制可以分成六個(gè)階段：吸附吸附、侵侵入和脫殼入和脫殼，病毒核酸的復(fù)制病毒核酸的復(fù)制，病毒外殼的合成與

25、裝配病毒外殼的合成與裝配，最后是，最后是成熟病毒的釋放成熟病毒的釋放。 (1)隨機(jī)碰撞而接觸（靜電引力或氫鍵）隨機(jī)碰撞而接觸（靜電引力或氫鍵）可逆吸附，無特異性（可逆吸附，無特異性（）(2)病毒吸附蛋白與細(xì)胞受體的結(jié)合病毒吸附蛋白與細(xì)胞受體的結(jié)合特異性，不可逆吸附，特異性，不可逆吸附，動物病毒：動物病毒： 3種侵入方式種侵入方式無包膜病毒只有核酸注入細(xì)胞質(zhì)中；無包膜病毒只有核酸注入細(xì)胞質(zhì)中；大多數(shù)包膜病毒或部分無包膜病毒通過細(xì)大多數(shù)包膜病毒或部分無包膜病毒通過細(xì)胞的內(nèi)吞功能胞的內(nèi)吞功能病毒包膜與細(xì)胞質(zhì)病毒包膜與細(xì)胞質(zhì) 膜的融合膜的融合；動物病毒存在不同的結(jié)構(gòu)類型和不同的侵入方式，動物病毒存在不

26、同的結(jié)構(gòu)類型和不同的侵入方式，其脫殼過程也較復(fù)雜。其脫殼過程也較復(fù)雜。病毒的毒粒消失，失去原有的感染性，進(jìn)入潛隱期。病毒的毒粒消失，失去原有的感染性，進(jìn)入潛隱期。 DNA復(fù)制：通常在宿主細(xì)胞核完成，也有一些病毒的基因組復(fù)制：通常在宿主細(xì)胞核完成，也有一些病毒的基因組在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制(如痘病毒如痘病毒)。早期。早期mRNA通常由宿主的酶以病毒通常由宿主的酶以病毒DNA為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，仍有例外情況，如痘病毒利用自身的聚合酶合為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，仍有例外情況，如痘病毒利用自身的聚合酶合成成mRNA。 RNA的復(fù)制：在宿主細(xì)胞基質(zhì)中進(jìn)行的。的復(fù)制：在宿主細(xì)胞基質(zhì)中進(jìn)行的。 單鏈單鏈RNA病毒通

27、常將病毒通常將ssRNA轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)制型轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)制型dsRNA，指導(dǎo)合成新的病毒，指導(dǎo)合成新的病毒RNA基因組?；蚪M。 雙鏈雙鏈RNA病毒一般包含多條不同的病毒一般包含多條不同的dsRNA，RNA要與特定蛋白結(jié)合形成一個(gè)復(fù)合體，在復(fù)要與特定蛋白結(jié)合形成一個(gè)復(fù)合體，在復(fù)合體中復(fù)制形成一個(gè)雙鏈基因組。合體中復(fù)制形成一個(gè)雙鏈基因組。反轉(zhuǎn)錄病毒核酸的復(fù)制：在其它病毒也顯著不同。形成的反轉(zhuǎn)錄病毒核酸的復(fù)制：在其它病毒也顯著不同。形成的dsDNA進(jìn)行環(huán)化，然后整合到宿主細(xì)胞染色體上，之后病毒核酸進(jìn)行環(huán)化，然后整合到宿主細(xì)胞染色體上，之后病毒核酸才開始增殖，或轉(zhuǎn)錄和合成能使細(xì)胞腫瘤化的蛋白。才開始增殖，或轉(zhuǎn)錄

28、和合成能使細(xì)胞腫瘤化的蛋白。 晚期晚期mRNA指導(dǎo)衣殼蛋白的合成，衣殼蛋白的自發(fā)裝配過程指導(dǎo)衣殼蛋白的合成，衣殼蛋白的自發(fā)裝配過程與噬菌體的裝配過程類似。與噬菌體的裝配過程類似。 裝配在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。在裝配過程中，空的前衣殼首先形成，裝配在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。在裝配過程中，空的前衣殼首先形成，然后核酸以某種未知的方式插入衣殼中。然后核酸以某種未知的方式插入衣殼中。 有包膜病毒的衣殼的裝配通常與無包膜病毒相同。有包膜病毒的衣殼的裝配通常與無包膜病毒相同。 無包膜病毒粒子和有包膜病毒粒子釋放的機(jī)制是不同的。無包膜病毒粒子和有包膜病毒粒子釋放的機(jī)制是不同的。包膜病毒的釋放與包膜的形成通常是并行的，宿主細(xì)胞

29、可以在一包膜病毒的釋放與包膜的形成通常是并行的，宿主細(xì)胞可以在一段時(shí)間里持續(xù)釋放病毒粒子。段時(shí)間里持續(xù)釋放病毒粒子。病毒編碼的蛋白質(zhì)與病毒編碼的蛋白質(zhì)與細(xì)胞膜融合，然后在細(xì)胞膜融合，然后在釋放核衣殼的同時(shí)，釋放核衣殼的同時(shí)，細(xì)胞膜以出芽的形式細(xì)胞膜以出芽的形式形成病毒包膜。形成病毒包膜。無包膜病毒通常是通過裂解宿主細(xì)胞而釋放的。無包膜病毒通常是通過裂解宿主細(xì)胞而釋放的。 有包膜病毒的裝配與釋放有時(shí)有包膜病毒的裝配與釋放有時(shí)也是同時(shí)完成的。也是同時(shí)完成的。 主要依據(jù)形態(tài)學(xué)特征主要依據(jù)形態(tài)學(xué)特征：(很多植物病毒具有螺旋型衣殼很多植物病毒具有螺旋型衣殼 ，多，多數(shù)植物病毒衣殼是由一種類型的蛋白質(zhì)組成

30、的數(shù)植物病毒衣殼是由一種類型的蛋白質(zhì)組成的) 幾乎所有的植物病毒都是單鏈或雙鏈的幾乎所有的植物病毒都是單鏈或雙鏈的RNA病毒，極少數(shù)是病毒，極少數(shù)是DNA病毒。病毒。 通過因人為地或自然的機(jī)械損傷所形成的微傷口進(jìn)入細(xì)胞通過因人為地或自然的機(jī)械損傷所形成的微傷口進(jìn)入細(xì)胞；或者靠攜帶有病毒的媒介，主要靠是有吮吸式口器的昆蟲取；或者靠攜帶有病毒的媒介，主要靠是有吮吸式口器的昆蟲取食將病毒帶入細(xì)胞。食將病毒帶入細(xì)胞。+RNA翻譯翻譯RNA復(fù)制酶復(fù)制酶RNA(ds)+RNA其單鏈其單鏈RNA為正鏈，可作為為正鏈，可作為mRNA指導(dǎo)噬菌體蛋白合成指導(dǎo)噬菌體蛋白合成組裝成噬菌體組裝成噬菌體病毒粒子整個(gè)裝配過

31、程高度有序。在衣殼病毒粒子整個(gè)裝配過程高度有序。在衣殼蛋白和蛋白和RNA基因組合成完畢后，衣殼?；蚪M合成完畢后，衣殼?？繑n，衣殼蛋白與靠攏，衣殼蛋白與TMV RNA同時(shí)從專一同時(shí)從專一的裝配起始位點(diǎn)開始裝配。衣殼粒不斷地的裝配起始位點(diǎn)開始裝配。衣殼粒不斷地以螺旋方式裝配，形成一個(gè)長桿狀衣殼。以螺旋方式裝配，形成一個(gè)長桿狀衣殼。隨著桿的延長，隨著桿的延長，RNA也螺旋形盤繞于衣殼也螺旋形盤繞于衣殼的中間通道內(nèi)，并在末端形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。的中間通道內(nèi)，并在末端形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 增殖產(chǎn)生的子代病毒或病毒核酸可通過病毒編碼的運(yùn)動增殖產(chǎn)生的子代病毒或病毒核酸可通過病毒編碼的運(yùn)動蛋白（蛋白（movement

32、protein）與胞間連絲的相互作用從受染細(xì)）與胞間連絲的相互作用從受染細(xì)胞進(jìn)入鄰近細(xì)胞。胞進(jìn)入鄰近細(xì)胞。 依據(jù)病毒是否能感染昆蟲并在其體內(nèi)繁殖以及是否以昆蟲為主依據(jù)病毒是否能感染昆蟲并在其體內(nèi)繁殖以及是否以昆蟲為主要宿主，可把病毒分為要宿主，可把病毒分為7個(gè)科：個(gè)科：桿狀病毒科、桿狀病毒科、虹彩病毒科、虹彩病毒科、呼腸弧病毒科、呼腸弧病毒科、痘病毒科、痘病毒科、細(xì)小病毒科、細(xì)小病毒科、微小核糖核酸病毒科、微小核糖核酸病毒科、彈狀病毒科彈狀病毒科 最重要的最重要的3 3個(gè)科個(gè)科 很多昆蟲的感染伴隨著細(xì)胞內(nèi)包涵體的形成。根據(jù)包很多昆蟲的感染伴隨著細(xì)胞內(nèi)包涵體的形成。根據(jù)包涵體的形狀和形成位置可將

33、病毒分為三類：顆粒體病毒、涵體的形狀和形成位置可將病毒分為三類：顆粒體病毒、細(xì)胞質(zhì)多面體和核心多面體病毒。細(xì)胞質(zhì)多面體和核心多面體病毒。顆粒體病毒：在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成的顆粒狀蛋白包含體顆粒體病毒：在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成的顆粒狀蛋白包含體多面體病毒：在被感染細(xì)胞的細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中形成多面體包含體。多面體病毒：在被感染細(xì)胞的細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中形成多面體包含體。 包涵體的成分是蛋白質(zhì)，其內(nèi)包裹一個(gè)或多個(gè)病毒粒子。多包涵體的成分是蛋白質(zhì)，其內(nèi)包裹一個(gè)或多個(gè)病毒粒子。多面體病毒粒子對高溫、低面體病毒粒子對高溫、低pH和多種化學(xué)物質(zhì)有耐受力，但當(dāng)接觸到和多種化學(xué)物質(zhì)有耐受力，但當(dāng)接觸到昆蟲腸中的堿性物質(zhì)后，包含體就會溶

34、解，釋放出病毒粒子，隨后感昆蟲腸中的堿性物質(zhì)后，包含體就會溶解，釋放出病毒粒子，隨后感染昆蟲的中腸細(xì)胞。染昆蟲的中腸細(xì)胞。第一，昆蟲病毒只攻擊無脊椎動物，有很強(qiáng)的宿主專一性第一，昆蟲病毒只攻擊無脊椎動物，有很強(qiáng)的宿主專一性，因此相對安全可靠。，因此相對安全可靠。第二，由于包含體對病毒具有保護(hù)作用，當(dāng)散布到環(huán)境中這第二，由于包含體對病毒具有保護(hù)作用，當(dāng)散布到環(huán)境中這些病毒粒子有較長的保存期和較高的存活率。些病毒粒子有較長的保存期和較高的存活率。第三，這些病毒粒子在昆蟲的幼蟲組織內(nèi)能夠達(dá)到很高第三，這些病毒粒子在昆蟲的幼蟲組織內(nèi)能夠達(dá)到很高的濃度（每只幼蟲含有高達(dá)的濃度（每只幼蟲含有高達(dá)1010個(gè)

35、病毒粒子），個(gè)病毒粒子），因此非常適合商業(yè)生產(chǎn)。因此非常適合商業(yè)生產(chǎn)。 大多數(shù)真菌病毒來自高等真菌，如青霉菌屬和曲霉菌屬大多數(shù)真菌病毒來自高等真菌，如青霉菌屬和曲霉菌屬，一般包含有雙鏈，一般包含有雙鏈RNA，真菌病毒大多是具有潛伏性的，真菌病毒大多是具有潛伏性的病毒，該病毒在宿主體內(nèi)可誘發(fā)植物疾病。病毒，該病毒在宿主體內(nèi)可誘發(fā)植物疾病。 低等真菌的病毒知之甚少，在研究過的少量病毒中，含低等真菌的病毒知之甚少，在研究過的少量病毒中，含有有dsRNA和和dsDNA基因組。與高等真菌的病毒不同，低基因組。與高等真菌的病毒不同，低等真菌病毒的繁殖都伴隨著宿主損傷和裂解。等真菌病毒的繁殖都伴隨著宿主損傷

36、和裂解。 真核藻類的病毒只有少數(shù)被分離出來，目前所有研究過的真核藻類的病毒只有少數(shù)被分離出來，目前所有研究過的這類病毒都具有這類病毒都具有dsDNA基因組和多面體結(jié)構(gòu)衣殼?；蚪M和多面體結(jié)構(gòu)衣殼。 第五節(jié)第五節(jié) 亞病毒亞病毒類病毒類病毒擬病毒（衛(wèi)星病毒）擬病毒（衛(wèi)星病毒） 朊病毒朊病毒 自然界中一些只含有核酸或只含有蛋白質(zhì)的分子病自然界中一些只含有核酸或只含有蛋白質(zhì)的分子病原體，被稱為亞病毒。原體，被稱為亞病毒。亞病毒亞病毒一、類病毒（一、類病毒（viroids）1.定義：定義：只含只含RNA組分、專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的分子病原體。組分、專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的分子病原體。2.與其它病毒不同點(diǎn)：與其它病

37、毒不同點(diǎn)：沒有衣殼；沒有衣殼；閉合閉合ssRNA (250-370bp)；堿基配對的桿狀區(qū)與未配對的環(huán)狀區(qū)相間排列（棒狀閉合環(huán)狀分子）堿基配對的桿狀區(qū)與未配對的環(huán)狀區(qū)相間排列（棒狀閉合環(huán)狀分子）不作不作mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成；能在宿主細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制。指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成；能在宿主細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制。3.致病性：致病性：馬鈴薯紡錘形塊莖病，柑橘裂皮病馬鈴薯紡錘形塊莖病，柑橘裂皮病二、擬病毒（二、擬病毒（virusoids）擬病毒：一類包裹在真病毒粒子中的有缺陷的亞病毒。擬病毒：一類包裹在真病毒粒子中的有缺陷的亞病毒。輔助病毒：包裹擬病毒的真病毒被稱為輔助病毒。輔助病毒：包裹擬病毒的真病毒被稱為輔助病毒。擬

38、病毒特點(diǎn)：擬病毒一般不具有衣殼，基因組為擬病毒特點(diǎn)：擬病毒一般不具有衣殼，基因組為RNA或或DNA，多數(shù)只含，多數(shù)只含300-400個(gè)核苷酸，是輔助病毒的個(gè)核苷酸，是輔助病毒的“衛(wèi)星病毒衛(wèi)星病毒”（所以又（所以又稱衛(wèi)星病毒），不能獨(dú)立復(fù)制，必須依賴輔助病毒的協(xié)助稱衛(wèi)星病毒），不能獨(dú)立復(fù)制，必須依賴輔助病毒的協(xié)助。擬病毒和輔助病毒基因組沒有同源性。擬病毒和輔助病毒基因組沒有同源性。輔助病毒的復(fù)制不需要擬病毒的參與輔助病毒的復(fù)制不需要擬病毒的參與三、朊病毒（三、朊病毒（prion）又稱又稱“普利昂普利昂”或或“蛋白侵染子蛋白侵染子”1.定義：定義：一類不含核酸的侵染性蛋白質(zhì)分子，通常稱為一類不含核

39、酸的侵染性蛋白質(zhì)分子，通常稱為PrP(prion protein)2. 致病性：致病性：引起人與動物的致死性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病引起人與動物的致死性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病羊瘙癢病羊瘙癢病牛海綿狀腦?。ǒ偱２。┡：＞d狀腦?。ǒ偱２。?庫魯氏病庫魯氏病克雅氏病克雅氏病 格格-史氏綜合癥史氏綜合癥3. 朊病毒致病的可能機(jī)制朊病毒致病的可能機(jī)制推測其致病機(jī)制是：推測其致病機(jī)制是： prp存在兩種類型，即在患病組織中的存在兩種類型，即在患病組織中的prpsc（致病型）和正常腦（致病型）和正常腦組織與患病組織中都存在的組織與患病組織中都存在的prpc（細(xì)胞型）。（細(xì)胞型）。 兩種蛋白的一級結(jié)構(gòu)相同，但二級結(jié)構(gòu)有很大

40、差異，細(xì)胞型兩種蛋白的一級結(jié)構(gòu)相同，但二級結(jié)構(gòu)有很大差異，細(xì)胞型prp對蛋白酶敏感，無聚集能力，而致病型對蛋白酶敏感，無聚集能力，而致病型prp對蛋白酶有一定抗性，且對蛋白酶有一定抗性，且可聚集成纖維狀組織?？删奂衫w維狀組織。 動物體內(nèi)如果未被朊病毒感染，通常細(xì)胞型動物體內(nèi)如果未被朊病毒感染，通常細(xì)胞型prp不會自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏粫园l(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏⌒筒⌒蚿rp，而當(dāng)被朊病毒感染后，患者體內(nèi)的細(xì)胞型，而當(dāng)被朊病毒感染后，患者體內(nèi)的細(xì)胞型prp會發(fā)生構(gòu)象會發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變而成為致病型轉(zhuǎn)變而成為致病型prp。 朊病毒感染會導(dǎo)致多拷貝的朊病毒蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，是否違背朊病毒感染會導(dǎo)致多拷貝的朊病毒蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，是

41、否違背“中心中心法則法則”？朊病毒的發(fā)現(xiàn)與思考朊病毒的發(fā)現(xiàn)與思考1）蛋白質(zhì)是否可以作為遺傳物質(zhì)？）蛋白質(zhì)是否可以作為遺傳物質(zhì)？ prion是生命的一個(gè)特例？還是僅僅為表達(dá)調(diào)控的一種形式？是生命的一個(gè)特例？還是僅僅為表達(dá)調(diào)控的一種形式？2）蛋白質(zhì)折疊與功能的關(guān)系，是否存在折疊密碼？）蛋白質(zhì)折疊與功能的關(guān)系，是否存在折疊密碼？1. 噬菌體的侵染與異常發(fā)酵噬菌體的侵染與異常發(fā)酵 發(fā)酵周期延長；發(fā)酵周期延長；碳源消耗緩慢；碳源消耗緩慢；OD值不升或下降；值不升或下降；pH值變化大，明顯上升；值變化大，明顯上升；發(fā)酵液產(chǎn)氣泡，粘稠，拉絲；發(fā)酵液產(chǎn)氣泡，粘稠，拉絲；革氏染色不均勻，菌體少，有碎片；革氏染色

42、不均勻，菌體少，有碎片；發(fā)酵產(chǎn)物形成緩慢或根本不形成；發(fā)酵產(chǎn)物形成緩慢或根本不形成；用敏感菌作平板檢查時(shí)，出現(xiàn)大量噬菌斑；用敏感菌作平板檢查時(shí)，出現(xiàn)大量噬菌斑；電鏡觀察，可見大量噬菌體粒子。電鏡觀察，可見大量噬菌體粒子。一、噬菌體與發(fā)酵工業(yè)一、噬菌體與發(fā)酵工業(yè)2. 噬菌體的分離與檢查噬菌體的分離與檢查直接觀察法（電鏡）直接觀察法（電鏡）雙層平板法或液體法雙層平板法或液體法3. 預(yù)防噬菌體污染的措施預(yù)防噬菌體污染的措施(1) 決不使用污染或有污染嫌疑的菌種，并經(jīng)常輪換生產(chǎn)菌決不使用污染或有污染嫌疑的菌種，并經(jīng)常輪換生產(chǎn)菌種種;(2) 嚴(yán)格保持環(huán)境衛(wèi)生嚴(yán)格保持環(huán)境衛(wèi)生;(3) 各種非生產(chǎn)菌液及時(shí)滅活各種非生產(chǎn)菌液及時(shí)滅活;(4) 生產(chǎn)設(shè)備定期清洗、滅菌生產(chǎn)設(shè)備定期清洗、滅菌;(5) 嚴(yán)格操作守則。嚴(yán)格操作守則。4. 已染噬菌體后發(fā)酵過程應(yīng)采取的措施已染噬菌體后發(fā)酵過程應(yīng)采取的措施