非細(xì)胞型微生物-病毒課件

第三章非細(xì)胞型微生物—病毒

病毒是一類非細(xì)胞形態(tài)的微生物，具有以下幾個(gè)重要基本特征：1.病毒非常微小，無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)病毒只能用電子顯微鏡觀察；2.病毒是由核酸和蛋白質(zhì)組成，且只含一種核酸，即RNA或DNA；3.病毒只能在一定的活的宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制和裝配新的子代病毒；4.病毒無細(xì)胞壁，對(duì)胞壁酸有影響的抗生素對(duì)病毒影響不大；5.絕大多數(shù)病毒在不同程度上對(duì)干擾素敏感。

病毒種類繁多，分布廣泛，可以感染人類、動(dòng)物、植物和微生物等。按其感染的對(duì)象不同，可分別稱為動(dòng)物病毒、植物病毒和細(xì)菌病毒(即噬菌體)等三大類。病毒能侵害飼料作物和畜禽，引起傳染病，造成畜牧業(yè)的嚴(yán)重?fù)p失。第一節(jié)病毒的特點(diǎn)和定義

病毒在細(xì)胞外環(huán)境以形態(tài)成熟的顆粒形式，即毒粒(virion)存在。毒粒具有一定的大小、形態(tài)、化學(xué)組成和理化性質(zhì)，甚至可以結(jié)晶純化，如同化學(xué)大分子一般不表現(xiàn)任何生命特征。但是毒粒具有感染性，即具有在一定條件下進(jìn)入宿主細(xì)胞的能力。病毒不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，一些簡(jiǎn)單的病毒僅由核酸和蛋白質(zhì)外殼(coat)構(gòu)成，故可把它們視為核蛋白分子。一種病毒的毒粒內(nèi)通常只含有一種核酸，DNA或者RNA，而且病毒不具有完整的酶系統(tǒng)和能量合成系統(tǒng)，也不具有核糖體。不能以分裂方式進(jìn)行繁殖。

病毒感染敏感宿主細(xì)胞后，病毒核酸進(jìn)入細(xì)胞，通過其復(fù)制與表達(dá)產(chǎn)生子代病毒基因組和新的蛋白質(zhì)，然后由這些新合成的病毒組分裝配(assembly)成子代毒粒，并以一定方式釋放到細(xì)胞外。病毒的這種特殊繁殖方式稱做復(fù)制(replication)。病毒是嚴(yán)格的細(xì)胞內(nèi)寄生物。在生活的細(xì)胞內(nèi)，病毒核酸提供遺傳信息，利用宿主細(xì)胞的酶、能量合成系統(tǒng)、核糖體、細(xì)胞因子以及大分子合成的前體來完成自身的生命活動(dòng)，病毒的寄生是基因水平的寄生。第二節(jié)病毒的形態(tài)和大小結(jié)構(gòu)

病毒外形多呈球狀或近似球狀，少數(shù)病毒呈桿狀、絲狀、彈狀或磚塊狀，而噬菌體多呈蝌蚪狀。測(cè)量病毒大小的單位為毫微米(nm)。病毒大小不一，一般為10~250nm之間，大病毒可長達(dá)300nm，如痘病毒；最小的病毒，其直徑僅為10nm，如口蹄疫病毒等。病毒大多數(shù)能通過細(xì)菌過濾器。一個(gè)結(jié)構(gòu)齊全、功能完整而有感染性的成熟病毒顆粒，稱為病毒子(Virion)。病毒子的中心為核酸，它含有病毒的基因組，能為病毒的增殖、遺傳、變異等功能提供遺傳信息。核酸的外周包有蛋白質(zhì)外殼，稱為，衣殼(Capsid)。衣殼是由殼粒(capsomere)規(guī)則排列組成。殼粒是由單個(gè)或多個(gè)多肽分子構(gòu)成。殼粒的排列呈二十面體立體對(duì)稱型，螺旋對(duì)稱型，也有殼粒排列不規(guī)律的復(fù)合對(duì)稱型。囊膜是病毒核衣殼在細(xì)胞內(nèi)裝配完成后，以“出芽”的方式通過細(xì)胞膜釋放時(shí)獲得的一層脂蛋白性的膜；也有少數(shù)病毒的囊膜是來自胞漿內(nèi)空泡膜或核膜。囊膜表面有許多不同性質(zhì)的突起物，稱為囊膜?；蚶w突(Peplomere)。囊膜的主要功能可能與病毒吸附于細(xì)胞有關(guān)。第三節(jié)病毒的化學(xué)組成比較簡(jiǎn)單的病毒，由核酸和少量多肽組成；化學(xué)組成復(fù)雜的病毒，除核酸和多肽外，還含有脂類和碳水化合物。有些病毒含有的某些化學(xué)組分，系來自它們侵染繁殖的細(xì)胞；少數(shù)例外，還有將寄主細(xì)胞的核酸或多肽組整合到病毒顆粒中去的情況。(2)．病毒的蛋白質(zhì)

病毒蛋白質(zhì)根據(jù)其是否存在于毒粒中分為結(jié)構(gòu)蛋白(structureprotein)和非結(jié)構(gòu)蛋白(nonstructureprotein)兩類：前者系指構(gòu)成一個(gè)形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所必需的蛋白質(zhì)，包括殼體蛋白、包膜蛋白和存在于毒粒中的酶等；后者系指由病毒基因組編碼的，在病毒復(fù)制過程中產(chǎn)生并具有一定功能，但不結(jié)合于毒粒中的蛋白質(zhì)。在此主要介紹病毒的結(jié)構(gòu)蛋白。1衣殼蛋白衣殼蛋白是構(gòu)成病毒殼體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，.蛋白的標(biāo)志。衣殼蛋白的功能是構(gòu)成病毒的殼體，保護(hù)病毒的核酸。無包膜病毒的殼體蛋白參與病毒的吸附、進(jìn)入、決定病毒的宿主嗜性，同時(shí)它們還是病毒的表面抗原，并還可能有其他的功能活性。2包膜蛋白構(gòu)成病毒包膜結(jié)構(gòu)的病毒蛋白質(zhì)包括包膜糖蛋白和基質(zhì)蛋白(matrixprotein)兩類。包膜糖蛋白多為病毒吸附蛋白，它們與細(xì)胞受體相互作用啟動(dòng)病毒感染發(fā)生，有些病毒的包膜糖蛋白還介導(dǎo)病毒的進(jìn)入，此外它們還可能具有凝集脊椎動(dòng)物紅血球細(xì)胞、細(xì)胞融合以及酶活性。如正粘病毒.副粘病毒.3毒粒酶4．病毒的糖類有些病毒、其中絕大多數(shù)是有包膜病毒含有少量的糖類。它們主要是以寡糖側(cè)鏈存在于病毒糖蛋白和糖脂中，或以粘多糖形式存在。除了有包膜病毒的糖蛋白突起外，某些復(fù)雜病毒的毒粒還含有內(nèi)部糖蛋白或者糖基化的殼體蛋白。由于這些糖類通常是由細(xì)胞合成的，所以它們的組成與宿主細(xì)胞相關(guān)。5．其他組成在一些動(dòng)物、植物和噬菌體的病毒內(nèi)、存在一些如T2胺、亞精胺、精胺等陽離子化合物。在某些植物病毒中還發(fā)現(xiàn)有金屬陽離子存在。這些含量極微的有機(jī)陽離子或無機(jī)陽離子與病毒核酸呈無規(guī)則的結(jié)合，并對(duì)核酸的構(gòu)型產(chǎn)生一定的影響。。第四節(jié)病毒的抵抗力病毒受理化因素作用后會(huì)失去感染性，稱為滅活。有些滅活的病毒仍能保留其他活性，如紅細(xì)胞吸附、血凝等。理化因素對(duì)病毒的滅活作用可以是直接破壞核酸，或改變病毒蛋白及脂類結(jié)構(gòu)成分，以致使病毒基因組不能進(jìn)入宿主細(xì)胞。一般來說，病毒對(duì)外界環(huán)境因素的抵抗力要比細(xì)菌小。通常干燥難以致死病毒，但能使之致弱。高溫易將病毒殺死，低溫對(duì)它無影響，所以用低溫(-20℃或更低)來保存病毒。囊膜病毒往往對(duì)乙醚等脂溶劑敏感。常用此特性來鑒別病毒有無囊膜。甲醛能破壞病毒的感染性而不影響其抗原性，故常用于制備滅活的病毒疫苗。絕大多數(shù)病毒對(duì)甘油都能抵抗，所以常用50％甘油生理鹽水保存含病毒的病料。第五節(jié)病毒的增殖與人工培養(yǎng)一、病毒的增殖病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖，完全不同于其他微生物。病毒沒有完整的酶系統(tǒng)，只能依靠宿主活細(xì)胞，在原代病毒基因組控制下合成病毒核酸和蛋白質(zhì)，并裝配為成熟的子代病毒，以不同的方式釋放出細(xì)胞外，或再感染其他易感活細(xì)胞，這種病毒增殖的方式稱為病毒復(fù)制(Replication)。從病毒靠近宿主細(xì)胞，并進(jìn)入細(xì)胞，到復(fù)制后再釋放出來的全過程，稱為復(fù)制周期或增殖周期，也叫感染周期。復(fù)制周期一般可分為五個(gè)連續(xù)的階段，即吸附、侵入、脫殼、生物合成、裝配和釋放。2.侵入

病毒吸附在宿主胞膜后，可通過多種方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，稱為侵入或穿入。有的病毒是通過細(xì)胞膜吞入，稱為病毒胞飲，’形成含病毒的吞飲泡，是病毒穿入的主要方式。有的病毒可直接穿過宿主細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞漿。還有的病毒被吸附后，其病毒囊膜與宿主細(xì)胞膜發(fā)生融合，囊膜留在細(xì)胞外面進(jìn)入細(xì)胞漿內(nèi)。有些病毒在進(jìn)入的過程中同時(shí)脫殼，如大腸桿菌噬菌體T4。3.脫殼

病毒進(jìn)入細(xì)胞后，迅速在溶酶體蛋白水解酶的作用下，脫掉衣殼，釋放出核酸。不同病毒從吸附至脫殼所需的時(shí)間從數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)不等。

4.生物合成

病毒在細(xì)胞內(nèi)從脫殼到新的子代病毒出現(xiàn)這一階段稱為隱蔽期。此期不能從細(xì)胞檢出感染性病毒顆粒，但其生物合成作用卻非?；钴S，包括核酸和蛋白質(zhì)的合成兩部分。5.裝配和釋放

病毒核酸與蛋白質(zhì)合成完畢后，根據(jù)病毒種類不同或在細(xì)胞核內(nèi)；在胞漿內(nèi)進(jìn)行裝配，形成核衣殼。有囊膜的病毒，形成核衣殼之后，其囊膜是通過細(xì)胞核膜或細(xì)胞膜時(shí)獲得，并以“出芽”的方式釋放。無囊膜病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)裝配成核衣殼后，為成熟的病毒子，以宿主細(xì)胞破裂或反吞飲方式釋放出來。二、病毒的人工培養(yǎng)病毒是嚴(yán)格的細(xì)胞內(nèi)寄生物，因此培養(yǎng)病毒要選擇對(duì)該種病毒適應(yīng)的細(xì)胞或動(dòng)物。人工培養(yǎng)病毒的方法有雞胚培養(yǎng)法、細(xì)胞培養(yǎng)法(包括器官、組織和單層細(xì)胞培養(yǎng)法等)和易感的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等。

1.雞胚培養(yǎng)法

2.細(xì)胞培養(yǎng)法此法用于多種病毒的分離、增殖、抗原制備及中和試驗(yàn)等，比雞胚法和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物法經(jīng)濟(jì)、效果好。其培養(yǎng)方法可分為懸浮培養(yǎng)、固定培養(yǎng)和單層細(xì)胞培養(yǎng)。3.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物法這是一種古老的方法，可用于病毒病原性的測(cè)定、，疫苗效力試驗(yàn)、疫苗生產(chǎn)、抗血清制造及病毒性傳染病的診斷等。實(shí)驗(yàn)時(shí)多用幼齡動(dòng)物或無特定病原(SPF)動(dòng)物或無菌(Germ-free)動(dòng)物。第六節(jié)病毒干擾現(xiàn)象一種病毒感染動(dòng)物機(jī)體(或細(xì)胞)后能產(chǎn)生抑制其它他種病毒再感染的作用，這種現(xiàn)象稱為病毒的干擾現(xiàn)象。干擾現(xiàn)象可因滅活病毒或缺損病毒的產(chǎn)生而發(fā)生于同一株病毒內(nèi)，稱為自身干擾：也可發(fā)生于同種異型或異株之間，稱為同種干擾，發(fā)生于同屬異種之間，稱為同屬干擾。同屬干擾較常見。干擾素是一種糖蛋白，幾乎所有的細(xì)胞都可產(chǎn)生干擾素，產(chǎn)生后可擴(kuò)散到附近細(xì)胞，也可進(jìn)入血液流至全身。干擾素進(jìn)入細(xì)胞后能誘導(dǎo)產(chǎn)生另一種叫翻譯抑制蛋白的物質(zhì)(又稱抗病毒蛋白)，阻止病毒mRNA的翻譯，從而抑制多種病毒(無論是DNA病毒或RNA病毒)在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制。干擾素沒有特異性，而且不能防止病毒對(duì)細(xì)胞的吸附或入侵。干擾素對(duì)蛋白分解酶敏感，能為乙醚、氯仿等所滅活，在常溫或在pH2~11環(huán)境下不變性。對(duì)機(jī)體或細(xì)胞無毒性，也無抗原性，故人們?cè)囉酶蓴_素來預(yù)防或治療病毒性傳染病，有一定的效果，但發(fā)現(xiàn)其動(dòng)物種屬專一性很強(qiáng)，故應(yīng)用受到限制。除病毒外，。如細(xì)菌、立克次氏體和原蟲等的抽提物、真菌產(chǎn)物、植物血凝素以及人工合成的化學(xué)誘導(dǎo)劑，如多聚肌苷酸、多聚胞苷酸、梯洛龍等，均可刺激機(jī)體細(xì)胞產(chǎn)生干擾素。第七節(jié)噬菌體噬菌體也是一種病毒，因?yàn)樗鼈兗纳诩?xì)菌菌體內(nèi)，并能在菌體內(nèi)復(fù)制，最后使菌體崩解，將這類病毒稱為噬菌體(Bacteriophage)。不同類型的噬菌體，其形態(tài)構(gòu)造亦有不同。有些具一個(gè)正二十面體的頭，一條長而能收縮的尾，有些尾部不能收縮，有些只有短尾，有些無尾，有些則整個(gè)呈長絲狀。噬菌體的核酸，多數(shù)為DNA，少數(shù)為RNA。能使細(xì)菌細(xì)胞裂解的噬菌體稱為烈性噬菌體。有的噬菌體感染細(xì)菌后，并不繁殖也不使細(xì)菌細(xì)胞裂解，而是將其核酸整合到細(xì)菌細(xì)胞染色體中去，隨著細(xì)菌的繁殖，噬菌體的核酸也復(fù)制遺傳下去，但可能在某一世代中，出現(xiàn)細(xì)菌細(xì)胞裂解，這種噬菌體稱為溫和性噬菌體。帶這種噬菌體的細(xì)菌稱為溶原性細(xì)菌。第八節(jié)病毒的分類與命名1．根據(jù)核酸類型將病毒分為DNA病毒和RNA病毒兩大類。2．根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)可以分科和屬，其主要分類依據(jù)是病毒衣殼的對(duì)稱性，有無囊膜，衣殼裝配部位及殼粒數(shù)，病毒子大小，核酸的分子量，病毒對(duì)乙醚的敏感性等。3．根據(jù)病毒的免疫學(xué)性質(zhì)分種和型。附1朊病毒朊病毒(Virino)是一類能引起哺乳動(dòng)物的亞急性海綿樣腦病的病原因子，目前定名為朊病毒，或蛋白侵染因子。它與病毒和類病毒全然不同，是一種大分子，約27KD左右。人和動(dòng)物的慢性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。如動(dòng)物的羊搔癢癥(Scrapic)、貂的傳染性腦病(Transmissibleminkencephal-opathy，TME)、黑尾鹿與麋鹿的慢性消耗病(Chronicwastingdisease)以及牛海綿狀腦病(spongiformencephalopathy)。朊病毒的理化性質(zhì)無免疫原性、對(duì)紫外線、輻射、非離子型去污劑、蛋白酶等能使病毒滅活的理化因子有較強(qiáng)的抗性。高溫、核酸酶，如羥胺、亞硝酸之類的核酸變性劑都不能破壞其感染性。SDS、尿素、苯酚之類的蛋白質(zhì)變性劑都能使之失活。由于迄今未能證明它含有核酸，故多數(shù)人認(rèn)為其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，是一種蛋白質(zhì)侵染顆粒。即朊病毒。附