微生物學(xué)病毒第二章

微生物學(xué)病毒第二章第一頁，共六十三頁，2022年，8月28日本章主要內(nèi)容原核微生物真核微生物病毒第二頁，共六十三頁，2022年，8月28日生物中哪些是微生物生物細(xì)胞生物非細(xì)胞生物：病毒、亞病毒原核生物：三菌、三體真核生物：真菌、單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物第三頁，共六十三頁，2022年，8月28日2.3病毒和亞病毒非細(xì)胞生物至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分(真)病毒亞病毒類病毒衛(wèi)星RNA朊病毒只含具侵染性的RNA組分只含有不具侵染性的RNA組分只含蛋白質(zhì)第四頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的一般屬性病毒的定義和特點(diǎn)定義是一類既具有化學(xué)大分子屬性，又具有生物體基本特征；既具有細(xì)胞外的感染性顆粒形式，又具有細(xì)胞內(nèi)的繁殖性基因形式的獨(dú)特生物類群。第五頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的一般屬性病毒的定義和特點(diǎn)定義病毒是專性細(xì)胞內(nèi)寄生物，其大小在10~300nm之間。在形狀和化學(xué)組成上有所不同，但都僅含有RNA或DNA。完整的顆粒稱為“病毒粒子”，它包括一個(gè)衣殼，在衣殼的外面常包圍有糖蛋白—脂類的膜。病毒對抗生素不敏感。第六頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的一般屬性病毒的定義和特點(diǎn)定義病毒是超顯微的，沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的實(shí)體。它們在活細(xì)胞外具有一般化學(xué)大分子特征。一旦病毒進(jìn)入細(xì)胞，毒粒便會(huì)解體，釋放出的病毒基因組具有繁殖性，能利用宿主細(xì)胞的大分子合成裝置進(jìn)行復(fù)制表達(dá)、病毒繁殖，表現(xiàn)出遺傳、變異等一系列生命特征。第七頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的一般屬性病毒的定義和特點(diǎn)基本特征沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)；只含有DNA或RNA一類核酸；不以二分分裂法繁殖，只能在特定的寄主細(xì)胞內(nèi)以核酸復(fù)制的方式增殖；沒有核糖體，不含與能量代謝有關(guān)的酶，在活體外沒有生命特征.第八頁，共六十三頁，2022年，8月28日2.3.2病毒的大小和形態(tài)大小納米(nm)，10~300nm，100nm。形態(tài)球狀—球狀病毒(或多面體病毒)。動(dòng)物病毒多為球狀。桿狀—桿狀病毒(包括棒狀或線狀)。植物病毒多呈桿狀。蝌蚪狀—蝌蚪狀病毒。細(xì)菌病毒也即噬菌體多呈蝌蚪狀。第九頁，共六十三頁，2022年，8月28日第十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

SizesandShapesofViruses(AnimalRNAViruses)第十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日SizesandShapesofViruses(AnimalDNAViruses)第十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日SizesandShapesofViruses(Bacteriophages)第十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)病毒粒子的結(jié)構(gòu)核殼(nucleo-capsid)病毒主要由殼體和核酸二部分構(gòu)成，二者統(tǒng)稱核殼。殼粒(capsomere)

是構(gòu)成病毒粒子的最小形態(tài)單位，每個(gè)殼粒由1-6個(gè)同種多肽分子折疊纏繞而成的蛋白質(zhì)亞單位。也稱為衣殼粒。殼體(capsid)

由殼粒以對稱的形式，有規(guī)律地排列成桿狀、球狀、二十面體或其它形狀，構(gòu)成病毒的外殼。也稱作衣殼，蛋白質(zhì)外殼。第十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日ViralStructure(HelicalVirus)第十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日ViralStructure(PolyhedralVirus)第十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)病毒粒子的結(jié)構(gòu)包膜(envelope)

在殼體外層還具有一層由病毒編碼的封套，有包膜的病毒粒子是以出芽的方式穿過被侵染細(xì)胞的核膜或原生質(zhì)膜。

病毒的包膜上具有受體，它能使粒子附著并感染宿主細(xì)胞。第十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日ViralStructure(EnvelopedHelicalVirus)第十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日ViralStructure(EnvelopedPolyhedralVirus)第十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)病毒的對稱性

病毒的衣殼具有螺旋體對稱或二十面體對稱。螺旋體對稱可以看作蛋白亞基通過有序的螺旋方式，排列在病毒核酸周圍。二十面體是一種有規(guī)則的立體結(jié)構(gòu)，它由許多蛋白亞基的重復(fù)聚集組成，從而形成一種類似于球形的結(jié)構(gòu)。第二十頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒粒的對稱體制第二十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日螺旋狀對稱型：煙草花葉病毒(TMV)第二十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日二十面體對稱型:腺病毒第二十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日復(fù)合對稱型：Ｔ偶數(shù)噬菌體第二十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)病毒的化學(xué)組成病毒蛋白病毒蛋白，無論是結(jié)構(gòu)蛋白(衣殼、包膜)還是非結(jié)構(gòu)蛋白(例如，酶)都是由病毒的基因組編碼的，這些蛋白在組織培養(yǎng)的復(fù)制中可以是必要或非必要的。第二十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)病毒的化學(xué)組成病毒蛋白結(jié)構(gòu)蛋白是核衣殼、基質(zhì)，或者是包膜中的蛋白，這些蛋白對病毒基因組起保護(hù)作用，并且能夠利用宿主上的受體在宿主間傳遞基因組。同樣在病毒粒子的裝配過程中也起到了主要作用。非結(jié)構(gòu)蛋白包含在病毒體內(nèi)的非結(jié)構(gòu)蛋白(并不作為病毒體的結(jié)構(gòu))，它們通常具有酶的活性，這對啟動(dòng)病毒的感染是必要的。第二十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)病毒的核酸核酸是病毒的遺傳物質(zhì)；控制著病毒的增殖及對宿主的感染性；一種病毒的毒粒只含有一種核酸：DNA或是RNA；病毒基因組在大小、結(jié)構(gòu)和核苷酸的組成上是多種多樣的，有線狀、環(huán)狀、雙鏈DNA(dsDNA)、單鏈DNA(ssDNA)、雙鏈RNA(dsRNA)、單鏈RNA(ssRNA)、分段的或者不分段的。第二十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)脂類病毒所含的脂類主要是一些磷脂、膽固醇和中性脂肪，多數(shù)存在于包膜。糖類病毒所含的糖類主要是葡萄糖、龍膽二糖、巖藻糖、半乳糖等。第二十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)病毒的群體形態(tài)寄主細(xì)胞被病毒感染后形成的蛋白質(zhì)結(jié)晶體，內(nèi)含有1至幾個(gè)病毒粒子。有的病毒在寄主細(xì)胞內(nèi)可形成包含體結(jié)構(gòu)，它們多數(shù)位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，具嗜酸性；少數(shù)位于細(xì)胞核內(nèi)，具嗜堿性；也有細(xì)胞核內(nèi)和細(xì)胞質(zhì)都存在的類型。噬菌斑(plaque)枯斑(lesin)第二十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日第三十頁，共六十三頁，2022年，8月28日ElectronMicrographofPoliomyelitisVirus

Caption:--Poliovirus;RNAvirus,PicornaviridaeFamily.

第三十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體細(xì)菌噬菌體(bacteriophage)，通常稱為噬菌體(phage)，是侵染細(xì)菌的病毒。它們是專性細(xì)胞內(nèi)寄生物，可以噬菌體顆粒在細(xì)菌細(xì)胞外存在，但只能在細(xì)胞內(nèi)繁殖。它們由核酸基因組和被稱為衣殼的病毒外殼包圍而構(gòu)成。噬菌體侵染細(xì)菌后，在細(xì)胞內(nèi)指令細(xì)胞合成噬菌體的組分。第三十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體的結(jié)構(gòu)噬菌體有許多類型。20面體，絲狀，復(fù)合體基因組是DNA或RNA；單鏈(ss)或雙鏈(ds)，環(huán)狀或線狀。第三十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體的形態(tài)20面體(icosahedron)

由20個(gè)三角形面構(gòu)成的特殊的形狀，20面體在自然界是非常普遍的形狀，因?yàn)楹苋菀籽b配成一個(gè)由亞單位包裹的外殼。絲狀(filamentous)

由衣殼蛋白裝配成的螺旋狀結(jié)構(gòu)的長的蛋白管。復(fù)合體(complex)

某些噬菌體由20面體頭部和連接螺旋狀尾部復(fù)合構(gòu)成。頭部為拉長的20面體。尾部尾部作用是幫助遺傳物質(zhì)注入細(xì)胞。第三十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日ViralStructure(Binal)

AT-evenbacteriophageconsistingofahead,sheath,andtail.

第三十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日ElectronMicrographofColiphageT4Caption:--T4bacteriophage(DNAvirus).第三十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體的生活周期典型噬菌體生活周期一個(gè)噬菌體典型的生活周期，從噬菌體在細(xì)菌細(xì)胞表面的特異受體吸附開始，隨后遺傳物質(zhì)注入宿主。細(xì)菌含有降解外源DNA的限制修飾系統(tǒng)，許多侵染是不成功的。接著核酸復(fù)制開始，噬菌體基因編碼的酶被合成。最后，合成噬菌體衣殼蛋白，裝配成新的噬菌體外殼，同時(shí)包裝一個(gè)拷貝的基因。然后，噬菌體釋放，普遍通過裂解進(jìn)入周圍培養(yǎng)基。也即經(jīng)過吸附，侵入，復(fù)制，組裝和釋放5個(gè)階段。第三十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日

第三十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日1)吸附(附著)(adsorption,attachment)AdsorptionduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageThebacteriophagebindstoreceptorsonthebacterialcellwall.第三十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日2)侵入(Penetration)PenetrationduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageThebacteriophageinjectsitsgenomeintothebacterium'scytoplasm.第四十頁，共六十三頁，2022年，8月28日3)核酸復(fù)制(nucleicacidreplication)EarlyReplicationduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageThebacteriophagegenomereplicatesandbacteriophagecomponentsbegintobeproducedbywayofthehostbacterium'smetabolicmachinery.第四十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日LateReplicationduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageTheproductionofbacteriophagecomponentsandenzymesprogresses.第四十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日4)噬菌體裝配(Phageassembly)MaturationduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageThebacteriophagecomponentsassemble.

第四十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日第四十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日5)釋放(release)ReleaseduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageAbacteriophage-codedenzymebreaksdownthepeptidoglycaninthebacterialcellwallcausingosmoticlysis.第四十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日AnimationoftheLyticLifeCycleofaBacteriophage第四十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體的生活周期噬菌體效價(jià)的測定效價(jià)表示每毫升試樣中所含有的具侵染性的噬菌體粒子數(shù)，又稱噬菌斑形成單位(pfu)或感染中心。測定的方法——雙層平板法用雙層平板法測出的效價(jià)比用電鏡直接記數(shù)得到的效價(jià)低。前者是計(jì)有感染力的噬菌體粒子，后者是計(jì)噬菌體的總數(shù)。第四十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日第四十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體的生活周期一步生長曲線定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線稱作一步生長曲線。一步生長曲線可分為三個(gè)時(shí)期潛伏期是指菌體的核酸侵入宿主細(xì)胞后至第一個(gè)噬菌體粒子裝配前的一段時(shí)間。裂解期是指溶液中噬菌體粒子急劇增多的一段時(shí)間。穩(wěn)定期溶液中噬菌體總數(shù)達(dá)到最高點(diǎn)后的時(shí)期。第四十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日第五十頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體的生活周期溶源性噬菌體生活周期許多噬菌體，典型的為λ噬菌體，在細(xì)胞進(jìn)入裂解周期前，產(chǎn)生終止噬菌體復(fù)制的阻遏蛋白,使得這些噬菌體不進(jìn)入裂解循環(huán)，而是它們進(jìn)入稱為溶源性(lysogeny)的階段。在此階段它們或者整合至染色體上形成原噬菌體(prophage)(如λ噬菌體)或者像質(zhì)粒存在細(xì)胞質(zhì)中(如P1噬菌體)。結(jié)果，這些溶源性噬菌體(有時(shí)稱為溫和噬菌體)隨宿主染色體復(fù)制而復(fù)制，然后分配到子細(xì)胞中。第五十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體的生活周期溶源性噬菌體生活周期噬菌體進(jìn)入溶源化階段，噬菌體的基因組隨染色體復(fù)制而復(fù)制，而且通過一個(gè)世代傳至下一個(gè)世代。溶源噬菌體可從溶源階段自發(fā)誘導(dǎo)，進(jìn)入裂解周期。大多數(shù)溶源性噬菌體(有時(shí)稱為溫和噬菌體)以原噬菌體狀態(tài)整合至染色體上隨宿主復(fù)制；但某些噬菌體，如P1噬菌體，卻像一個(gè)質(zhì)粒存在細(xì)胞質(zhì)中。第五十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體的生活周期溶源性噬菌體生活周期溶源性噬菌體具有特別的特性，因?yàn)樗鼈兡軘y帶改變宿主表型的功能性基因。稱為溶源性轉(zhuǎn)變(lysogenicconversion)，溶源性噬菌體的特性有助于細(xì)菌在寄主中存活的能力。沙門氏菌噬菌體溶源化時(shí)改變細(xì)菌脂多糖(LPS)O-抗原的組分，因此改變細(xì)菌抗原的特性。許多細(xì)菌的毒素基因也由溫和噬菌體攜帶，包括白喉棒桿菌(Corynebacteriadiphtheriae)的噬菌體攜帶的白喉毒素基因。霍亂毒素也在此類之中。第五十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日噬菌體的生活周期溶源性噬菌體生活周期溶源細(xì)菌自發(fā)裂解和誘發(fā)裂解在溶源細(xì)菌中極少數(shù)(約10-6)會(huì)發(fā)生原噬菌體大量復(fù)制、成熟，導(dǎo)致寄主細(xì)胞裂解，這種現(xiàn)象稱為溶源細(xì)菌的自發(fā)裂解；若用低劑量的紫外線照射處理或其他理化方法處理，能夠誘發(fā)溶源細(xì)胞大量潰溶，釋放成熟噬菌體粒子，這就是溶源細(xì)菌的誘發(fā)裂解。溶源細(xì)菌細(xì)胞復(fù)愈溶源細(xì)胞中的原噬菌體有時(shí)會(huì)消失，成為非溶源細(xì)胞，不會(huì)裂解，稱為溶源細(xì)菌細(xì)胞復(fù)愈。第五十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日

第五十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日ProphageFormationduringtheLysogenicLifeCycleofaTemperateBacteriophage.Thebacteriuminsertsitsgenomeintothebacterium'snucleoidtobecomeaprophage.第五十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日AnimationoftheLysogenicLifeCycleofaTemperateBacteriophage第五十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日植物病毒*植物病毒沒有專門的