化生專業(yè)微生物-第4章-病毒上傳課件

病毒和亞病毒VirusesandSubviruses第4章

類病毒Viroid擬病毒Virusoid朊病毒Prion至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分只含蛋白質(zhì)只含侵染性RNA組分只含不具侵染性RNA組分真病毒

Euviruses亞病毒Subviruses非細胞生物non-cellularorganisms病毒是一類由核酸和蛋白質(zhì)等少數(shù)幾種成分組成的超顯微“非細胞生物”，其本質(zhì)是一種只含有DNA或RNA的遺傳因子，它們能以感染態(tài)和非感染態(tài)兩種狀態(tài)存在。Chapter4—1–病毒（Viruses）1900年前后，口蹄疫等多種動植物疾病病原體的濾過性特性被證明；1915，F(xiàn)WTwort

；1917年，F(xiàn)Herelle：發(fā)現(xiàn)細菌病毒；1935年，WMStanley：提純并結(jié)晶煙草花葉病毒；Bawden等：證明煙草花葉病毒的本質(zhì)為核蛋白；1940年，Kansche，觀察到煙草花葉病毒顆粒；不具有細胞結(jié)構(gòu)，具有一般化學大分子的特征；一種病毒只含一種核酸，DNA或者RNA；無產(chǎn)能、蛋白質(zhì)和核酸合成酶系，必須依賴宿主細胞進行蛋白質(zhì)和核酸合成，再裝配形成子代；個體微小，在電子顯微鏡下才能觀察；對大多數(shù)抗生素不敏感，對干擾素敏感。二、病毒的主要特點

（Generalfeaturesofviruses）離體條件下，以有感染性的無生命的生物大分子形式存在；三、病毒的類型（Typesofviruses）1、根據(jù)核酸類型（basedonnucleicacid）DNA病毒DNAvirusesRNA病毒RNAviruses雙鏈DNA和單鏈DNA病毒單鏈RNA和雙鏈RNA病毒2、根據(jù)宿主（basedonhost）噬菌體（phage）植物病毒（plantviruses）動物病毒（animalviruses）細菌細胞（bacteriacell）植物細胞（plantcell）動物細胞（animalcell）病毒的形狀大致可分為：球狀、桿狀和復雜形狀3種。病毒的形態(tài)（Virusshapes）衣殼capsid核衣殼nucleocapsid核心core包膜envelop毒粒virusparticle核酸nucleicacid衣殼粒capsomere（1）衣殼（capsid）衣殼結(jié)構(gòu)類型螺旋對稱殼體二十面體對稱殼體雙對稱結(jié)構(gòu)包圍著病毒核酸的蛋白質(zhì)外殼，由蛋白質(zhì)亞基(衣殼粒，capsomere)按對稱的形式、有規(guī)律地排列而成。螺旋對稱殼體：亞基有規(guī)律地沿著中心軸（核酸）呈螺旋排列，進而形成高度有序、對稱的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。螺旋對稱殼體helicalsymmetry有尾噬菌體（tailedphage）的殼體由頭部和尾部組成。包裝有病毒核酸的頭部通常呈二十面體對稱，尾部呈螺旋對稱。雙對稱結(jié)構(gòu)Bisymmetry

僅由核衣殼構(gòu)成的病毒稱作裸露病毒（nakedvirus）。有些病毒核衣殼包裹著的一層脂蛋白膜，它是病毒以出芽方式成熟時，由細胞膜衍生而來的，有維系毒粒結(jié)構(gòu)，保護病毒核殼的作用。病毒的包膜糖蛋白具有多種生物學活性，是啟動病毒感染所必需的。有包膜的病毒（envelopedvirus）（2）包膜（envelop）裸露的二十面體毒粒；裸露的螺旋毒粒；有包膜的二十面體毒粒；有包膜的螺旋毒粒；不同病毒的毒粒結(jié)構(gòu)復雜程度有很大的區(qū)別；有些病毒，如有尾噬菌體、痘病毒等結(jié)構(gòu)更為復雜，不包括在這些結(jié)構(gòu)類型之內(nèi)。（3）毒粒的結(jié)構(gòu)類型（typesofvirusparticle）裸露的螺旋毒粒有包膜的螺旋毒粒complexviruses痘苗病毒（vacciniavirus）在病毒中體積最大，在光學顯微鏡下勉強可見。有尾噬菌體毒粒virusparticle碳水化合物（carbohydrate）病毒顆粒在化學上表現(xiàn)為核蛋白3、毒粒的化學組成（chemicalcomposition）核酸（nucleicacid）蛋白質(zhì)（protein）脂類（lipid）基本化學組成（2）病毒的蛋白質(zhì)（proteinofvirus）病毒蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白非結(jié)構(gòu)蛋白病毒基因組編碼的，在病毒復制過程中產(chǎn)生并具有一定功能，但并不結(jié)合于毒粒中的蛋白質(zhì)。構(gòu)成一個形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所必需的蛋白質(zhì)。殼體蛋白、包膜蛋白、存在于毒粒中的酶。病毒粒子無法用光學顯微鏡觀察，但當它們大量聚集并使宿主細胞發(fā)生病變時，就形成了具有一定形態(tài)、構(gòu)造并能用光鏡甚至肉眼觀察和識別的特殊群體，如包涵體（inclusionbody）、噬菌斑（plaque）、空斑（plaque）、枯斑（lesion）。4、病毒的群體形態(tài)（1）吸附（adsorption，attachment）毒粒敏感細胞隨機碰撞而接觸無特異性，可逆病毒表面蛋白與細胞受體結(jié)合特異性，不可逆（2）侵入（penetration，injection）有尾噬菌體以注射方式使噬菌體核酸侵入細胞：尾絲收縮；基板使尾鞘蛋白亞基移位、收縮；尾管插入細胞并釋放溶菌酶；頭部的核酸通過尾管進入細胞。（3）增殖（replication）包括核酸和蛋白質(zhì)的生物合成：噬菌體以核酸中的遺傳信息向宿主細胞發(fā)出指令并提供“藍圖”，使宿主細胞的代謝系統(tǒng)按嚴密的時序性轉(zhuǎn)向合成噬菌體的組分。T4噬菌體的時序性生物合成（4）裝配（maturity）新合成的毒粒結(jié)構(gòu)組分組裝成完整的病毒顆粒，稱做病毒的裝配，亦稱成熟。（5）釋放（release）當宿主細胞內(nèi)的大量子代噬菌體成熟后，由于脂肪酶和溶菌酶等的作用，細胞裂解，子代噬菌體釋放。2、噬菌體的效價（titer）

效價：每毫升試樣中所含有的具有侵染性的噬菌體粒子數(shù)，又稱噬菌斑形成單位數(shù)（plaque-formingunit，pfu）。測定效價常用雙層平板法（twolayerplatingmethod）。3、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線稱為一步生長曲線。一步生長曲線反映了每種噬菌體的3個最重要的特征參數(shù)：潛伏期（latentphase）、裂解期（risephase）和裂解量（burstsize）。自病毒在受染細胞內(nèi)消失到細胞內(nèi)出現(xiàn)新的感染性病毒的時間為為隱蔽期（eclipsephase）。潛伏后期，胞內(nèi)出現(xiàn)了感染性病毒，為胞內(nèi)積累期（intracellularaccumulationphase）。（1）潛伏期（latentphase）（2）裂解期（risephase）病毒粒子只有個體裝配而沒有個體生長，再加上宿主細胞裂解的突發(fā)性，理論上裂解期是瞬時出現(xiàn)的，但事實上由于群體細胞中各個細胞的裂解并不同步，所以出現(xiàn)了較長的裂解期。（3）平穩(wěn)期（plateau）指感染后宿主細胞已全部裂解，溶液中噬菌體效價達到最高點的時期。平均每一宿主細胞裂解后產(chǎn)生的子代噬菌體數(shù)稱為裂解量（burstsize）。溫和噬菌體（temperatephage）侵入相應宿主細胞后，基因組整合到宿主基因組上，并隨宿主的復制而進行同步復制，因此，這種溫和噬菌體的侵入并不引起宿主細胞裂解，稱為溶源性或溶源現(xiàn)象。4、溫和噬菌體的溶源性反應（lysogenyoftemperatephage）溫和噬菌體的生活史二元培養(yǎng)物法六、病毒的培養(yǎng)和純化

（Culturingandpurification）1、培養(yǎng)（culturing）噬菌體細菌培養(yǎng)物培養(yǎng)液營養(yǎng)瓊脂平板細菌培養(yǎng)液變清亮細菌平板成為殘跡平板出現(xiàn)病變出現(xiàn)痘皰細胞聚集、出現(xiàn)空斑動物病毒實驗動物雞胚多種細胞培養(yǎng)植物病毒敏感植物葉片產(chǎn)生壞死斑，或稱枯斑（1）標準（standards）純化的病毒制備物應保持其感染性病毒是有感染性的生物體病毒具有化學大分子的屬性純化的病毒制備物的理化性質(zhì)應具有均一性2、病毒純化（purification）蛋白質(zhì)提純方法鹽析、等電點沉淀、有機溶劑沉淀、凝膠層析、離子交換等（2）方法（methods）主要化學組成為蛋白質(zhì)具有一定的大小、形狀和密度差速離心梯度離心Chapter4—2–亞病毒（Subvirus）凡在核酸和蛋白質(zhì)兩種成分中，只含其中之一的分子病原體，稱為亞病毒，包括類病毒（Viroid）、擬病毒（Virusoid）和朊病毒（Prion）3類。一、類病毒（Viroid）類病毒是當今所知道的最小、只含RNA一種成分及專性細胞內(nèi)寄生的分子生物。1971年首次報道，引起馬鈴薯紡錘形塊莖病。二、擬病毒（Virusoid）擬病毒又稱類類病毒或病毒的病毒，它是一些必須依賴輔助病毒才能復制的小分子單鏈RNA片段，它被包裝在輔助病毒的殼體中，本身對于輔助病毒的復制不是必需的，而且它與輔助病毒的基因組無明顯的同源性。三、朊病毒（Prion）朊病毒又稱“普列昂”或蛋白質(zhì)侵染因子。據(jù)目前所知，朊病毒是一類能侵染動物并在宿主細胞內(nèi)復制的小分子無免疫性疏水蛋白質(zhì)。朊病毒在電子顯微鏡下呈桿狀顆粒，直徑25nm，長100～200nm。桿狀顆粒不單獨存在，總是呈叢狀排列，每叢大小和形狀不一，多時可含100個。Chapter4—3–病毒與實踐噬菌體與發(fā)酵工業(yè)昆蟲病毒與生物防治病毒與基因工程發(fā)酵液受噬菌體污染的實例

丙酮丁醇連續(xù)發(fā)酵異常時，發(fā)酵停止，不產(chǎn)生氣泡，醪液上層澄清，呈暗黑色，出現(xiàn)睡眠癥。正常發(fā)酵12-18小時，丙酮產(chǎn)量可達200mg/L，異常發(fā)酵時達到相同水平則需36-42小時，丁醇量也偏低，醪液的蒸餾效率低于正常的10-20%。

紅霉素發(fā)酵液污染噬菌體后，往往在數(shù)小時至十幾小時突然出現(xiàn)發(fā)酵液變稀，氨態(tài)氮上升，pH值升高，菌絲自溶，細胞破碎，噬菌體數(shù)可達1010pfu/ml以上。噬菌體應用的舉例用于鑒定細菌的分型；分子生物學領(lǐng)域的重要實驗工具和最理想的材料；細菌的感染治療：用噬菌體的混合制劑局部外用或口服治療因耐抗生素等而久治不愈的患者。如術(shù)后綠膿桿菌感染、菌痢患者大腸桿菌感染以及呼吸道的金黃色葡萄球菌感染。噬菌體載體病毒粒子為球狀正二十面體，在宿主細胞質(zhì)內(nèi)增殖，具蛋白質(zhì)包涵體，核酸為分段雙鏈RNA。多角體一般為四邊形、六邊形等，大小大致在0.5～10μm范圍。感染質(zhì)型多角體病毒的昆蟲死亡周期較緩慢，一般為3～18天乃至更長。但病蟲患病期間，病毒不斷隨糞便排出，感染其它健康蟲，感病幼蟲繁殖力下降，可經(jīng)卵傳遞給下一代，在害蟲種群