教學(xué)模塊四病毒

教學(xué)模塊四病毒第1頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五理論教學(xué)內(nèi)容：1、病毒的概念和基本特征2、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和增殖過程3、病毒的種類和分類4、病毒的致病性和對(duì)理化因素的抵抗力第2頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五知識(shí)技能要求：

掌握病毒的概念、特點(diǎn)、病毒形態(tài)結(jié)構(gòu)、增殖過程和溶源性。熟悉噬菌體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類型。了解植物病毒和動(dòng)物病毒的主要類型，病毒的抗原性及致病性。第3頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五什么是病毒（Virus）？

病毒是超顯微的、無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的、只含一種核酸(DNA或RNA)、對(duì)抗生素不敏感，專性細(xì)胞寄生的非細(xì)胞微生物。

病毒在活細(xì)胞外以病毒粒子的形式存在，不能進(jìn)行代謝和繁殖，不具有生命特征，但一旦進(jìn)入宿主細(xì)胞就具有生命特征。第4頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒的基本特征1）個(gè)體微?。航^大多數(shù)病毒在150nm以下，可通過除菌濾器，必須在電鏡下才能看到。2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：只含有一種類型的核酸，無完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)，沒有或只有少數(shù)的酶。電子顯微鏡第5頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五3）專性寄生：嚴(yán)格的活細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，不能在非生命的人工培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。4）具有受體連結(jié)蛋白：與敏感細(xì)胞表面的病毒受體連結(jié)，進(jìn)而感染細(xì)胞。5）抵抗力特殊：多數(shù)病毒耐冷不耐熱（除乙肝病毒外）；能耐受甘油，常用50%甘油生理鹽水保存病毒材料；對(duì)抗菌素、制霉菌素及磺胺等藥物不敏感；干擾素能干擾病毒的增殖。第6頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五至今發(fā)現(xiàn)的病毒種類：1000多種。研究病毒的技術(shù)：電子顯微鏡技術(shù)

X射線衍射技術(shù)超速離心機(jī)等多功能X射線衍射儀超速離心機(jī)第7頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒感染實(shí)例：“雜色郁金香”造成郁金香雜色綜合癥的主要病原是TBV，其次也有少量的植株被TBBV、TTBV及CMV所感染。TBV及TTBV病毒主要在花瓣和葉片中增殖與積累，并通過種球傳給后代。

原認(rèn)為用以美化和觀賞的名貴品種已從花圃中剔除。第8頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五

病毒已成為微生物學(xué)、病毒學(xué)、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)的研究對(duì)象。第9頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒的大小非常微小，以nm表示。較大的痘病毒直徑約為300nm，較小的口蹄疫病毒顆粒直徑為10~22nm。動(dòng)物病毒大蚊虹色病毒（Tipulairidescentvirus)30nm

腺病毒（Adenovirus）70~90nm

骨髓灰質(zhì)炎病毒（Poliovirus）27~30nm第10頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五植物病毒馬鈴薯Y病毒（PotatovirusY）75012nm南瓜花葉病毒（Squashmosaicvirus）22nm噬菌體大腸桿菌噬菌體fd（Coliphagefd）700x5nm大腸桿菌噬菌體T2,T4,T6（ColiphageT2,T4,T6）頭部90x60nm尾部100x20nm大腸桿菌噬菌體M13（ColiphageM13）長(zhǎng)600~800nm第11頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒的形態(tài)

病毒一般呈球形或桿形，也有呈卵圓形、磚形、絲狀和蝌蚪狀。無囊膜的病毒一般呈球形。

第12頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五動(dòng)物病毒多呈球形、卵圓形或磚形。如腺病毒為球狀，痘病毒為磚形。

植物病毒多呈桿形或絲狀，少數(shù)為球狀。如煙草花葉病毒為絲狀，苜?；ㄈ~病毒為桿狀，花椰菜花葉病毒為球狀。

細(xì)菌病毒即噬菌體多為蝌蚪狀，也有為球狀和絲狀，如大腸桿菌偶數(shù)T噬菌體系列為蝌蚪狀，大腸桿菌噬菌體fd為絲狀，фX174為球形。第13頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五幾種病毒的形態(tài)第14頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五煙草花葉病毒（TMV）第15頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五脊髓灰質(zhì)炎病毒第16頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五脊髓灰質(zhì)炎（小兒麻痹癥）

是由脊髓灰質(zhì)炎病毒引起的小兒急性傳染病，多發(fā)生在＜5歲小兒,尤其是嬰幼兒。病毒侵犯脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，造成弛緩性肌肉麻痹，病情輕重不一，輕者無癱瘓出現(xiàn)，嚴(yán)重者累及生命中樞而死亡；大部分病例可治愈，僅小部分留下癱瘓后遺癥。自從口服的脊髓灰質(zhì)炎減毒活疫苗投入使用后，發(fā)病率明顯降低。第17頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五電子顯微鏡下可以觀察到乙肝病毒3種不同的形態(tài)：大球形顆粒，小球形顆粒和管形顆粒。第18頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五細(xì)胞內(nèi)的腮腺炎病毒（綠寶石色）第19頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五圖1.電鏡下流感病毒形態(tài)

圖2.流感病毒模型圖甲、乙型流感病毒的形態(tài)為多形性或球形，直徑約80～120nm，但剛分離到的病毒多為絲狀體。第20頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體（電鏡照片）大腸桿菌T系噬菌體模型

第21頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒粒子的結(jié)構(gòu)病毒粒子（Virion）

是指一個(gè)結(jié)構(gòu)和功能完整的病毒顆粒，它是成熟的具有侵染力的病毒個(gè)體。

病毒的結(jié)構(gòu)組成：

核酸（nuclearacid)

蛋白質(zhì)殼體(proteincoast)

囊膜(envelope)第22頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒結(jié)構(gòu)示意圖第23頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒模式圖第24頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五艾滋病病毒衣殼糖蛋白第25頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五乙肝病毒（HBV）結(jié)構(gòu)示意圖。第26頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五第27頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五

人類禽流感病是指禽類動(dòng)物中流行的高致病性禽流感病毒感染人體引起的以流感樣癥狀、結(jié)膜炎或肺炎為主要表現(xiàn)的疾病，是一種人畜共患病。由于人類缺乏對(duì)禽流感病毒的免疫力，因此病死率較高，并有可能給人類造成較嚴(yán)重的傷害。第28頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒的核酸

位于病毒粒子中心，構(gòu)成了其核心或基因（Genome）。一種病毒只有一種類型的核酸，或RNA或DNA?？赡軉喂?，也可能雙股。大病毒含有1904個(gè)堿基對(duì)，小的僅含5個(gè)基因。

病毒核酸儲(chǔ)存有病毒的遺傳信息，控制著病毒的遺傳變異、增殖和對(duì)宿主的感染性。無蛋白質(zhì)殼體的病毒核酸仍具有感染性，且感染范圍更廣，但感染力較弱。第29頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒的蛋白質(zhì)殼體

是指圍繞病毒核酸并與之緊密相連的蛋白質(zhì)外殼，由許多殼粒（Capsomere）組成。殼粒是指在電子顯微鏡下可以認(rèn)辯的組成殼體的亞單位，由一個(gè)或多個(gè)多肽分子組成。

功能主要保護(hù)病毒核酸，決定病毒感染的特異性，具有抗原性，可刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)抗體。第30頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五

組成殼體的殼?；旧嫌袃煞N對(duì)稱排列：一種為二十面體，即殼粒沿著三根相互垂直的軸形形成對(duì)稱體，殼體即為二十面體。另一種為螺旋狀體，殼粒和核酸呈螺旋對(duì)稱形排列成直桿形,伸長(zhǎng)的纖維狀，彎曲桿狀。第31頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒的囊膜

囊膜也稱封套或包膜（Envelope）是指包被在病毒核殼體外的一層包膜，含有脂類、蛋白質(zhì)和糖類。囊膜為雙脂層膜，與之相連的是病毒特異性蛋白。囊膜表面具有突起物，稱為刺突（Spike），也稱為包膜子粒（Peplomer）囊膜對(duì)脂溶劑敏感。有囊膜的病毒易于吸附于寄主細(xì)胞表面，破壞宿主細(xì)胞表面受體，易于侵入細(xì)胞。第32頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒殼體的對(duì)稱性第33頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五煙草花葉病毒結(jié)構(gòu)示意圖第34頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五腺病毒的二十面體結(jié)構(gòu)第35頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒結(jié)構(gòu)示意圖第36頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒的分類實(shí)用性分類——寄主型分類動(dòng)物性病毒植物性病毒細(xì)菌病毒病毒理化特性分類科（viridae）亞科（virrinae）屬（virus）第37頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五以病毒核酸分類類型：DNA或RNA

股數(shù):單股（ss）或雙股（ds）病毒粒子有無囊膜第38頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒分類圖1第39頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒分類圖2第40頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五

不同噬菌體的形態(tài)結(jié)構(gòu)

噬菌體Bacteriophage第41頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體典型圖第42頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五T4噬菌體的示意圖與電鏡照片第43頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的分類烈性噬菌體（Virulentphage）

凡侵入寄主細(xì)胞后進(jìn)行復(fù)制繁殖并導(dǎo)致細(xì)胞裂解的噬菌體即為烈性噬菌體。溫和性噬菌體（Temperatephage）凡侵入細(xì)胞后與宿主細(xì)胞同步復(fù)制，并隨宿主細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖而傳代下去，在一般情況下不引起宿主細(xì)胞裂解的噬菌體，稱為溫和性噬菌體。第44頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五病毒的增殖是病毒基因組在寄主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制與表達(dá)的結(jié)果，這種繁殖方式與其他微生物不同，故稱為增殖。各種病毒的增殖過程基本相似，一般可分為吸附、侵入、合成、裝配、釋放5個(gè)階段。第45頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五以噬菌體的增殖周期為例吸附（Absorption）侵入（Penetration）復(fù)制（Replication）裝配（Assembly）裂解（Lysis）第46頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的吸附(Absorption)吸附是噬菌體侵染宿主細(xì)胞的第一步吸附過程決定于：1）細(xì)胞表面受點(diǎn)的結(jié)構(gòu)

2）噬菌體的吸附器官吸附過程為噬菌體的吸附器官于敏感細(xì)菌細(xì)胞表面的敏感接受點(diǎn)相互特異性的互補(bǔ)不可逆接合。第47頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五一種細(xì)菌細(xì)胞表面可被多種和多個(gè)噬菌體吸附感染。據(jù)測(cè)定，一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞表面可被250~360個(gè)噬菌體吸附達(dá)到飽和量。吸附受環(huán)境因子溫度、pH、陽離子濃度等影響。第48頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的侵染(Penetration)

侵染即注入核酸

噬菌體以其尾部固著于敏感細(xì)菌細(xì)胞表面后，將尾絲展開固著于細(xì)胞，尾部的酶水解細(xì)胞壁的肽聚糖，使細(xì)胞壁產(chǎn)生一個(gè)小孔，然后尾鞘收縮，將頭部的核酸通過中空的尾髓壓入細(xì)胞內(nèi)，而蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)胞外。此過程可在幾十秒內(nèi)完成。

第49頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五通常一種細(xì)菌可受到幾種噬菌體的侵染，但細(xì)菌細(xì)胞一般只允許一種噬菌體進(jìn)入細(xì)胞。往往先進(jìn)入的噬菌體可排斥或抑制后進(jìn)入者。即使進(jìn)入了，也不能增殖而消亡。尾鞘并不是侵染的必備條件，無尾鞘者也可有效侵染，但有尾鞘者可提高侵染效率。第50頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的吸附與侵染圖第51頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的復(fù)制(Replication)

包括噬菌體DNA的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成。

DNA的復(fù)制：噬菌體進(jìn)入細(xì)胞后立即以噬菌體DNA為模板，利用細(xì)菌原有的RNA合成酶合成早期的mRNA，由早期mRNA翻譯成早期蛋白質(zhì)。這些早期蛋白質(zhì)是病毒復(fù)制所需的酶及抑制細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)蛋白。●在這些酶催化下，以親代DNA為模板，半保留復(fù)制出子代DNA。第52頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五在DNA開始復(fù)制后轉(zhuǎn)錄的mRNA為晚期mRNA，再由晚期mRNA翻譯成晚期蛋白質(zhì)即噬菌體外殼的結(jié)構(gòu)蛋白，如頭部蛋白質(zhì)、尾部蛋白質(zhì)。

此時(shí)為潛伏期，在細(xì)胞內(nèi)還觀察不到噬菌體粒子。潛伏期（Latentperiod）是指噬菌體棲于宿主細(xì)胞至宿主細(xì)胞裂解，釋放噬菌體的最短時(shí)間。第53頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的裝配(Assembly)

裝配是將分別合成的噬菌體核酸、蛋白質(zhì)裝配成一個(gè)成熟的、有侵染力的噬菌體粒子的過程。大腸桿菌噬菌體的DNA、頭部蛋白質(zhì)亞單位、尾鞘、尾髓、基板、尾絲等合成后，收縮聚集，被頭部外殼蛋白包圍，形成二十面體的噬菌體頭部。尾部也同時(shí)裝配，與頭部連接。最后裝配完畢，成為新的子代噬菌體。第54頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體各元件的裝配第55頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的裂解(Lysis)成熟的噬菌體粒子大多借宿主細(xì)胞的裂解而得到釋放。

●細(xì)菌細(xì)胞的裂解可導(dǎo)致原渾濁的培養(yǎng)液變清，固體培養(yǎng)物出現(xiàn)噬菌斑。●也有絲狀噬菌體成熟后不裂解細(xì)菌細(xì)胞，而是從宿主細(xì)胞中鉆出來，細(xì)菌細(xì)胞仍可生長(zhǎng)。

●大腸桿菌的T偶數(shù)噬菌體從吸附到粒子成熟釋放需15~30min時(shí)間。第56頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五

噬菌斑第57頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五第58頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的侵染、復(fù)制和釋放第59頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五細(xì)菌的溶源性

溶源性（Lysogeny）是溫和噬菌體侵入宿主細(xì)胞后產(chǎn)生的特性。溫和性噬菌體侵入到宿主細(xì)菌細(xì)胞后，其DNA可整合到宿主細(xì)胞的染色體上，并與宿主細(xì)胞染色體DNA同步復(fù)制，但不合成自己的蛋白質(zhì)殼體，宿主細(xì)胞不裂解而能繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖。第60頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五整合在宿主細(xì)胞上的溫和性噬菌體的基因稱為原噬菌體（Prophage），個(gè)別噬菌體不整合在宿主細(xì)胞的上而是附著在細(xì)胞膜的某一位點(diǎn)上呈質(zhì)粒狀態(tài)。含有原噬菌體的宿主細(xì)胞稱為溶源性細(xì)胞。（Lysogeniccell）第61頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五溫和噬菌體的遺傳學(xué)特性

溫和性噬菌體的基因能整合到宿主細(xì)胞染色體DNA中，有一個(gè)與細(xì)菌染色體相附著的位點(diǎn)，并在其某種基因產(chǎn)物（酶）的作用下，兩者在此發(fā)生特異性重組。

溫和噬菌體能編碼合成一種阻遏體蛋白的基因，它可阻止噬菌體所有有關(guān)增殖基因的表達(dá)，使其不能進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。第62頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五另外有一些基因調(diào)節(jié)、控制阻遏體的合成，以維持穩(wěn)定的溶源狀態(tài)。

溶源細(xì)胞的自發(fā)性裂解：當(dāng)阻遏體水平降低到不足以維持溶源狀態(tài)，原噬菌體可離開宿主細(xì)胞的染色體而進(jìn)入增殖周期，并引起宿主細(xì)胞裂解的現(xiàn)象。自發(fā)性裂解的頻率在10-2~10-5。第63頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五溶源性細(xì)胞的特性1溶源細(xì)胞的誘發(fā)裂解溶源細(xì)胞可受各種理化因子如射線、化學(xué)誘變劑的影響而誘發(fā)裂解，釋放出噬菌體粒子。第64頁，共69頁，2023年，2月20日，星期五●溶源細(xì)胞的免疫性

阻遏體蛋白除阻遏原噬菌體的基因組外，也同樣能阻遏進(jìn)入溶源細(xì)菌的其他同型噬菌體的基因組，使