污染控制微生物教學課件新

1、污染控制微生物學 第四章 非細胞生物病毒 病毒傳播方式 病毒(virus)是廣泛寄生于人、動物、植物、微生物細胞中的一類微生物。它比一般微生物小，能夠通過細菌過濾器，必須借助電子顯微鏡才能觀察到。病毒的基本特征： 無細胞結(jié)構(gòu)，只含有一種核酸，或為核糖核酸(RNA)，或為脫氧核糖核酸(DNA)；沒有自身的酶合成機制，不具備獨立代謝的酶系統(tǒng)，營專性寄生生活；個體微小能通過細菌濾器，電子顯微鏡才能觀察到；對抗菌素不敏感，對干擾素敏感；在活細胞外具有一般化學大分子特征，進入宿主細胞后又具有生命特征。 病毒的形態(tài)和大小 在電子顯微鏡下觀察，各種病毒的形狀不一，一般呈球狀、桿狀、橢圓狀、蝌蚪狀和絲狀等。人

2、、動物的病毒大多呈球狀、卵圓狀或磚狀；植物病毒多數(shù)為桿狀或絲狀；細菌病毒即噬菌體（bacteriophage）大多呈蝌蚪狀，少數(shù)呈絲狀。 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu) 病毒的形態(tài)和大小 病毒體積微小，常用納米（nm）表示。病毒的大小差異顯著，有的病毒較大，如痘病毒約為250-300200250nm，而口蹄疫病毒的直徑約為10-22 nm。 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu) 病毒的化學組成和結(jié)構(gòu) 成熟的具有侵染力的病毒顆粒稱為病毒粒子（virion）。大多數(shù)病毒粒子的組成成分只有蛋白質(zhì)和核酸，較大的痘病毒除含蛋白質(zhì)和核酸外，還含類脂質(zhì)、多糖等。蛋白質(zhì)包在核酸外面，稱為衣殼（capsid）。每種病毒僅含一種核酸，大多為RNA，少

3、數(shù)為DNA，其中噬菌體的核酸大多數(shù)為DNA。含DNA的病毒稱為DNA病毒，含RNA的病毒稱為RNA病毒。 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu) 病毒的個體雖小,但也有一定的結(jié)構(gòu)。病毒的衣殼是由一種或幾種多肽鏈折疊而成的蛋白質(zhì)亞單位，并構(gòu)成對稱結(jié)構(gòu)。衣殼的中心包含著病毒的核酸。衣殼與核酸合稱為核衣殼（nucleocapsid）。有些病毒核衣殼是裸露的，有些則由囊膜（envelope）包圍著。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，稱為刺突（spike）。由此可見，病毒的結(jié)構(gòu)具有高度的穩(wěn)定性，從而使病毒核酸不致在細胞外環(huán)境中遭到破壞。）病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu) 大多數(shù)噬菌體為蝌蚪狀，并有頭尾之分。大腸桿菌偶數(shù)噬

4、菌體的結(jié)構(gòu)示意圖，其頭部為對稱的廿面體，尾部為螺旋體對稱。頭部為蛋白質(zhì)外殼，內(nèi)含核酸；尾鞘與頭部由頸部連接，尾鞘為中空結(jié)構(gòu)，稱尾髓。此外，還有基片、刺突、尾絲等附屬物，這些附屬物的作用是附著于寄主細胞上。 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)病毒的增殖病毒的增殖過程 病毒侵入寄主細胞后，利用寄主細胞提供的原料、能量和生物合成機制，在病毒核酸的控制下合成病毒核酸和蛋白質(zhì)，然后裝配為病毒顆粒，再以各種方式從細胞中釋放出病毒粒子。病毒的這個過程與一般微生物的繁殖方式不同，稱增殖（miltiplication），又稱為復(fù)制（replication），整個過程稱為復(fù)制周期。無論是動、植物病毒或噬菌體，其增殖過程基本相同，大致

5、分為吸附、侵入（及脫殼）、生物合成、裝配與釋放等連續(xù)步驟。 病毒的增殖吸附 吸附是病毒粒子通過擴散和分子運動附著在寄主細胞表面的一種現(xiàn)象。對于大腸桿菌T系噬菌體，還包括尾絲和刺突固著在寄主細胞表面。 噬菌體的吸附專一性很強，吸附只發(fā)生在特定寄主細胞的特定部位。這一部位稱為受體，受體大多為細胞壁的脂蛋白或脂多糖部位，少數(shù)為鞭毛或傘毛上。當受體部位發(fā)生突變或經(jīng)化學處理結(jié)構(gòu)改變時，病毒就不能吸附，寄主細胞也就獲得了對該病毒侵染的抗性。 病毒的增殖侵入和脫殼 不同病毒粒子侵入宿主細胞內(nèi)的方式不同。大部分噬菌體通過注射的方式將核酸注入細胞內(nèi)，而外殼則留于細胞外。例如大腸桿菌T4噬菌體，當它的尾端吸附在細

6、胞壁上后，便依靠存在于尾端的溶菌酶水解細菌細胞壁上的肽聚糖，并通過尾鞘收縮，將頭部的DNA射入細胞內(nèi)。植物病毒沒有直接侵入細胞壁的能力，在自然界中大多通過傷口侵入或昆蟲刺吸傳染，并通過導(dǎo)管和篩管等組織傳布至整個植株。動物病毒以類似吞噬作用的胞飲方式，由宿主細胞將整個病毒顆粒吞入細胞內(nèi)，或者通過病毒囊膜與細胞質(zhì)膜的融合方式進入細胞。 病毒的增殖侵入和脫殼 有些動、植物病毒當侵入細胞時衣殼已開始破損。有囊膜的病毒其囊膜與細胞質(zhì)融合除去囊膜后，以完整的核衣殼進入細胞，被吞飲的病毒在吞噬泡中進行脫殼。多數(shù)病毒的脫殼是依靠寄主細胞內(nèi)的溶酶體進行的，溶酶體分泌的酶能將衣殼和囊膜降解去除。病毒的增殖生物合成

7、 病毒的生物合成包括核酸復(fù)制和蛋白質(zhì)合成兩部分。病毒侵入寄主細胞后，引起寄主細胞代謝發(fā)生改變。細胞的生物合成不再由細胞本身支配，而受病毒核酸攜帶的遺傳信息所控制，并利用寄主細胞的合成機制和機構(gòu)（如核糖體、tRNA、RNA、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）。 病毒的增殖裝配與釋放 新合成的核酸與蛋白質(zhì)，在細胞的一定部位裝配，成為成熟的病毒顆粒。如大多數(shù)DNA病毒(除痘病毒等少數(shù)外)的裝配在細胞核中進行，大多數(shù)RNA病毒則在細胞質(zhì)中進行。一般情況下，T4噬菌體的裝配是先由頭部和尾部連結(jié)，然后再接上尾絲，完成噬菌體的裝配。裝配成的病毒顆粒離開細胞的過程稱為病毒的釋

8、放。病毒的增殖病毒的釋放方式有兩種： 沒有囊膜的DNA或RNA病毒在裝配成以后，能合成溶解細胞的酶，以裂解寄主細胞的方式使子代病毒一齊從寄主細胞中釋放出來，釋放量在10010 000個左右。 有囊膜的病毒如流感病毒、皰疹病毒等以出芽方式逐個釋放。這類病毒的囊膜是在形成芽體時由寄主細胞膜包裹的。經(jīng)釋放后的病毒顆粒重新成為具有侵染能力的病毒粒子。病毒的增殖烈性噬菌體與溫和性噬菌體 病毒的生長規(guī)律可以通過噬菌體的一步生長曲線(one step growth curve)研究。噬菌體的增殖過程與細胞生物完全不同，其增殖速率很快。 一步生長曲線可分為潛伏期(latent period)和突破期(rise

9、 phase)。潛伏期噬菌體經(jīng)歷了吸附、侵入、生物合成和裝配階段。潛伏期的后期若將細菌細胞破碎，便可發(fā)現(xiàn)已形成的噬菌體顆粒。突破期細菌細胞開始裂解，釋放出噬菌體粒子，直至全部釋放完成，達到極限。影響水中病毒存活的因素物理因素對水中病毒的影響 溫度 光線 滲透壓 影響水中病毒存活的因素化學因素對水中病毒的影響 酸堿度 化學藥劑 影響水中病毒存活的因素 生物因素對水中病毒的影響 少數(shù)細菌如枯草桿菌、綠膿桿菌等能夠滅活病毒，一般認為是由于這些細菌具有能分解病毒蛋白外殼的酶而引起的。部分藻類產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物亦可使病毒失活。 盡管影響病毒在水中存活的因素是多種多樣的，但許多腸道病毒具有較強的抵抗力，仍能夠較長時間地存活在廢水及自然水體中。就腸道病毒而言，柯薩奇組病毒的抵抗力比較強，在河水及廢水中最為常見；其次是脊髓灰質(zhì)炎病毒和埃可病毒，由于它們在自然水體及廢水中常和水中的懸浮固體顆粒結(jié)合在一起，使其在水中的生存期更長。因此，在處理廢水或給水時，不能忽視水中病毒的去除。水