病毒與類病毒

關于病毒與類病毒非細胞型微生物包括（真）病毒和亞病毒，后者又包括類病毒、擬病毒和朊病毒。

（真）病毒(virus)：至少含有核酸和蛋白質兩種組分.亞病毒:類病毒(viroid)：只含單獨具侵染性的RNA組分.擬病毒(virusoid)：只含不具單獨侵染性的RNA

組分.朊病毒(prion)：只含蛋白質一種組分.病毒和亞病毒——非細胞生物的種類

第2頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第三章病毒與亞病毒第一節(jié)病毒第二節(jié)亞病毒第三節(jié)病毒與實踐第3頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)病毒一、概述二、病毒（virus）的形態(tài)構造和化學成分三、四類病毒及其繁殖方式第4頁,共81頁，2024年2月25日，星期天一、概述

病毒是一類由核酸和蛋白質等少數幾種成分組成的超顯微“非細胞型生物”，其本質是一種只含DNA或RNA

的遺傳因子，能以感染態(tài)和非感染態(tài)兩種狀態(tài)存在。

病毒(virus)，拉丁語的原意是“毒素”。

病毒和病毒顆粒、病毒粒、病毒體(virijon)是其同義詞。

第5頁,共81頁，2024年2月25日，星期天1、形態(tài)極其微小,必須在電鏡下觀察,一般具過濾性;

2、沒有細胞構造,其主要成分僅是核酸和蛋白質兩種，故稱分子生物;3、每一種病毒只含一種核酸,不是DNA就是RNA;4、既無產能酶系,也無蛋白質和核酸酶合成系統(tǒng)，只能活細胞內專性寄生，5、靠其宿主代謝系統(tǒng)的協助來復制核酸、合成蛋白質等組分，然后再進行裝配而得以增殖，形成子代；6、在離體條件下,能以無生命的化學大分子狀態(tài)存在,并可長期保持其侵染活力;7、對一般抗生素不敏感,但對干擾素敏感。8、有些病毒的核酸還能整合到宿主的基因組中，并誘發(fā)潛伏性感染。

（二）病毒特征第6頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（三）宿主范圍（分布）及重要性病毒在自然界分布廣、數量多。幾乎可以感染所有的生物，包括各類微生物、植物、昆蟲、魚類、禽類、哺乳動物和人類。根據宿主可以分為：

動物病毒植物病毒細菌病毒（或稱噬菌體）等第7頁,共81頁，2024年2月25日，星期天二、病毒（virus）的形態(tài)構造

和化學成分

（一）病毒大小（二）病毒的形態(tài)構造（三）化學組成第8頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

病毒粒子(virusparticle)

：指成熟的、結構完整的、有感染性的病毒個體。

在電子顯微鏡下呈特定的形態(tài)。第9頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（一）病毒大小測定病毒大小的單位是納米（10－9)，多數病毒的直徑在100nm以下:<50nm小型病毒

50nm～150nm中等大小病毒（大多數）

>150nm大型病毒（最大300nm）絕大多數病毒是能通過細菌濾器,須用電鏡才能觀察到其具體形態(tài)和大小。第10頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

病毒大小牛痘苗病毒傳染性濃泡皮炎病毒腮腺炎病毒T偶數病毒皰疹病毒大蚊病毒流感病毒煙草花葉病毒腺病毒多瘤病毒脊髓灰質炎病毒1微米第11頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（二）病毒的形態(tài)多數病毒呈球形或近似球形，桿狀，絲狀，少數可為子彈狀、磚塊狀，噬菌體可呈蝌蚪狀。第12頁,共81頁，2024年2月25日，星期天1、病毒粒子的基本結構

衣殼

核心包膜刺突核衣殼衣殼粒第13頁,共81頁，2024年2月25日，星期天病毒粒子結構模式圖A結構簡單的病毒粒子；B結構復雜的病毒粒子第14頁,共81頁，2024年2月25日，星期天2、病毒的對稱體制三類典型形態(tài)的病毒：廿面體對稱的結構(球狀)螺旋對稱的結構(桿狀)復合對稱的結構(蝌蚪狀)大腸桿菌的T偶數噬菌體是由橢圓形的二十面體頭部和螺旋對稱的尾部組合而成，是病毒中復合對稱的代表。第15頁,共81頁，2024年2月25日，星期天病毒粒子的對稱體制螺旋對稱二十面體對稱復合對稱(A)Filamentous(B)Complex(C)Eicosahedral(D)EnvelopedRNAorDNAProteinCoat(Capsomers)Lipidenvelope第16頁,共81頁，2024年2月25日，星期天3、三類典型形態(tài)的病毒及其代表二十面體對稱的代表-腺病毒復合對稱的代表-T偶數噬菌體螺旋對稱的代表-煙草花葉病毒(TMV)第17頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（1）螺旋對稱的代表-煙草花葉病毒

(tobacomosaicvirus,TMV)有三種類型：纖維狀、直桿狀和彎曲桿狀。衣殼形似一中空柱，內包核酸，衣殼粒和核酸呈螺旋對稱形排列。由95％衣殼Pr和5％SSRNA組成。蛋白質衣殼由衣殼粒（2130個）一個緊挨一個地呈螺旋排列而成，ssRNA位于衣殼內側螺旋狀溝中。

第18頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（2）二十面體對稱的代表－腺病毒(Adenovirus)具有20個面，30條邊和12個頂角。核衣殼由不同數量的衣殼粒按一定方式排列成對稱體。腺病毒粒子共由252個球形的衣殼粒排列成一個具有廿面的對稱體，線狀dsDNA。噬菌體X174只有12個衣殼粒，最大的廿面體是由1，472個衣殼粒組成的昆蟲病毒粒子。第19頁,共81頁，2024年2月25日，星期天絕大多數噬菌體為蝌蚪形，現以E.coliT4為例，介紹蝌蚪形噬菌體的結構：大腸桿菌T4噬菌體構造（3）復合對稱的代表－T偶數噬菌體95nm95nm65nm24環(huán)頸環(huán)第20頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

3、病毒的群體形態(tài)包涵體(inclusionbody)噬菌斑(plaque)空斑(plaque)枯斑(lesion)病毒的群體形態(tài)有：第21頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（1）包涵體（inclusionbody）概念：感染病毒的宿主細胞內，出現在光學顯微鏡下可見的大小、形態(tài)、數量不等的小體，稱為包涵體。在宿主細胞內形成包涵體是病毒的特征，不同的病毒其形成的包涵體具有不同的形態(tài)、結構、和特性。包涵體在細胞中的形成部位：

位于細胞核內—如包疹病毒位于細胞質內—如狂犬病毒等胞核內胞質都有—麻疹病毒

第22頁,共81頁，2024年2月25日，星期天包涵體（inclusionbody）是病毒的聚集體;是病毒的合成部位;是病毒蛋白和與病毒感染有關的蛋白質非病毒性包涵體,由化學因子或細菌感染形成包涵體的實踐意義—-病毒鑒定、臨床診斷依據。第23頁,共81頁，2024年2月25日，星期天(2)噬菌斑(plaque)噬菌斑是指在宿主細菌的菌苔上，噬菌體使菌體裂解而形成的空斑。應用：1、噬菌體定量計數2、噬菌體的鑒定第24頁,共81頁，2024年2月25日，星期天空斑和病斑

在動物細胞培養(yǎng)物上的與噬菌斑類似的空斑,稱為病斑.因為受腫瘤病毒感染。

空斑和病斑用于動物病毒粒子的計數也可以采用噬菌斑法類似的技術。第25頁,共81頁，2024年2月25日，星期天枯斑：植物病毒在植物葉片上形成的群體

稱為枯斑。第26頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（三）化學組成

病毒的主要成分為核酸（DNA或RNA）和蛋白質。有的病毒還含有脂質、糖類等其他組分。第27頁,共81頁，2024年2月25日，星期天1、病毒的核酸

病毒核酸是病毒粒中最重要的成分，是病毒繁殖、遺傳變異與感染性的物質基礎。核酸構成了病毒的基因組。病毒核酸的種類很多，是病毒分類鑒定中的重要指標：①是DNA還是RNA；②是單鏈還是雙鏈；③呈線狀還是環(huán)狀；④是閉環(huán)還是開口環(huán)；⑤基因組是單分子、雙分子、三分子或多分子；⑥核酸的堿基或堿基對數；⑦核苷酸序列，等。第28頁,共81頁，2024年2月25日，星期天◆一種病毒只含有一種核酸（DNA或RNA）。植物病毒絕大多數含DNA;少數含RNA；動物病毒一部分含DNA，一部分含RNA；細菌病毒普遍含DNA，含RNA的極少?！舨《镜暮怂犷愋蜆O為多樣化：病毒的DNA與RNA均有單鏈和雙鏈：dsDNAssDNAdsRNAssRNA

病毒核酸的種類第29頁,共81頁，2024年2月25日，星期天病毒DNA分子有線裝和環(huán)狀之分。

第30頁,共81頁，2024年2月25日，星期天2.病毒的蛋白質▼有的病毒只有一種蛋白質，多數含有為數不多的幾種蛋白質。▼病毒蛋白質的氨基酸組成與其他生物一樣，但不同病毒蛋白質的氨基酸組成和含量各不相同。▼病毒蛋白質主要在構成病毒結構、病毒的侵染與增殖過程中發(fā)揮作用。

第31頁,共81頁，2024年2月25日，星期天3.其他成分一些較復雜的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白質兩種成分外，還含有脂類、多糖等其他成分。第32頁,共81頁，2024年2月25日，星期天三、各類病毒及其繁殖方式原核生物病毒——噬菌體植物病毒人類和脊椎動物病毒昆蟲病毒第33頁,共81頁，2024年2月25日，星期天(一)原核生物的病毒—噬菌體噬菌體：是病毒中的一種，一般把侵染細菌、放線菌、藍細菌的病毒叫噬菌體，包括噬細菌體、噬放線菌體、噬藍細菌體等。把侵染真菌的病毒叫噬真菌體。噬菌體共有六類形態(tài)。第34頁,共81頁，2024年2月25日，星期天噬菌體的六類形態(tài)：★T-系噬菌體——T-系噬菌體是研究的最廣泛而又深入的細菌噬菌體，按發(fā)現的先后順序進行從T1---T7編號，后來發(fā)現其中偶數者的形態(tài)都相同（蝌蚪形收縮性長尾），故統(tǒng)稱T偶數噬菌體。第35頁,共81頁，2024年2月25日，星期天噬菌體的類型溫和噬菌體（temperatephrage）——噬菌體感染細胞后，將其核酸整合（插入）到宿主的核DNA上，并且可以隨宿主DNA的復制而進行同步復制，在一般情況下，不引起寄主細胞裂解的噬菌體。烈性噬菌體（virulentphage）——感染細胞后,能在寄主細胞內增殖，產生大量子代噬菌體并引起細菌裂解的噬菌體。第36頁,共81頁，2024年2月25日，星期天噬菌體的繁殖分為：吸附、侵入、增殖（復制與生物合成）、成熟（裝配）和裂解（釋放）5個階段。（1）噬菌體的繁殖裂解性周期（增殖性周期）：烈性噬菌體的繁殖過程。第37頁,共81頁，2024年2月25日，星期天①吸附(adsorption)噬菌體對宿主細胞的吸附具高度的特異性。吸附的機理：尾絲尖端與受體發(fā)生共價結合。第38頁,共81頁，2024年2月25日，星期天影響吸附的因素：噬菌體數量；陽離子濃度；溫度；輔助因子（色AA、生物素）等。自外裂解：大量噬菌體吸附在同一細胞表面并釋放眾多的溶菌酶，最終因外在的原因導致細胞裂解。第39頁,共81頁，2024年2月25日，星期天②侵入(penetration)頭部的核酸通過中空的尾髓壓入細胞內，而蛋白質外殼則留在細胞外。尾鞘的收縮性可明顯提高噬菌體核酸注入的速率。第40頁,共81頁，2024年2月25日，星期天③增殖(replication)包括核酸的復制和蛋白質的生物合成。增殖是通過噬菌體基因表達實現的。核酸的復制與病毒蛋白質的合成是分開進行的。第41頁,共81頁，2024年2月25日，星期天病毒核酸鏈接入寄主核酸鏈

病毒核酸復制病毒核酸的復制第42頁,共81頁，2024年2月25日，星期天④成熟（裝配）

已合成的各部件進行自行裝配成新的噬菌體的過程。T偶數噬菌體裝配過程模式圖第43頁,共81頁，2024年2月25日，星期天被感染細胞裂解，成熟的子代噬菌體轉移到外界。開始新的生活史。

⑤裂解（釋放）

裂解量：平均每一宿主細胞裂解后所產生的子代噬菌體數。第44頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

有囊膜病毒以“出芽”方式釋放第45頁,共81頁，2024年2月25日，星期天2、噬菌體效價的測定效價（噬菌斑形成單位數、感染中心數）：每ml樣品中所含有的具侵染性的噬菌體粒子數。測定方法：

斑點試驗法、液體稀釋管法、單層平板法、雙層平板法、快速玻片法第46頁,共81頁，2024年2月25日，星期天瓊脂平板菌液+噬菌體試樣+瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)10余小時計數噬菌斑噬菌斑數=試樣中噬菌體數雙層平板法第47頁,共81頁，2024年2月25日，星期天3、噬菌體增殖規(guī)律的描述方法——

一步生長曲線定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線。第48頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（1）一步生長曲線的基本實驗步驟離心術抗病毒血清培養(yǎng)定時取樣測噬菌斑數以培養(yǎng)時間為橫坐標，以噬菌斑數為縱坐標，繪出的曲線為一步生長曲線。第49頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（2）一步生長曲線的三個階段:潛伏期、裂解期、平穩(wěn)期

1）潛伏期噬菌體的核酸侵入宿主細胞至第一個成熟噬菌體粒子裝配前的一段時間?？煞譃閮蓚€階段：隱晦期、胞內累積期。2）裂解期緊接在潛伏期后的宿主細胞迅速裂解、溶液中噬菌體粒子急劇增多的一段時間。3）平穩(wěn)期感染后的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。第50頁,共81頁，2024年2月25日，星期天溫和噬菌體特點游離態(tài)溫和整合態(tài)(原噬菌體）營養(yǎng)態(tài)具有整合能力；具有同步復制能力；都是dsDNA;4、溶源性溶源性：溫和噬菌體侵入宿主細菌細胞后，由于其核酸整合到宿主核基因組上，并隨宿主核酸同步復制，并不引起宿主細胞裂解的特性。子代均具有溶源性。溫和噬菌體存在形式第51頁,共81頁，2024年2月25日，星期天溶源性與溶源性細菌溶源性細菌：含有原噬菌體的細菌稱為溶源性細菌（lysogenicbacteria）或溶源化細胞(lysogeniccell)。溶源菌是一類能和溫和噬菌體長期共存，一般不會出現有害影響的細胞。溶源性（溶源現象）：是溫和噬菌體侵入宿主細菌細胞后，由于其核酸整合到宿主核基因組上，并隨宿主核酸同步復制，并不引起宿主細胞裂解的特性。凡能引起溶源性的噬菌體即為溫和噬菌體。第52頁,共81頁，2024年2月25日，星期天溶源性廣泛存在于各種細菌中，如大腸桿菌、假單胞菌、沙門氏菌、鏈球菌、芽孢桿菌、棒桿菌、弧菌和極毛桿菌等。溶源性菌株命名：在敏感菌株的名稱后面加一括號，其中寫上溶源性噬菌體，例如E.coli

K12(λ)。第53頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（5）裂解性循環(huán)與溶原性循環(huán)的關系

裂解性循環(huán)和溶源性循環(huán)的相互關系第54頁,共81頁，2024年2月25日，星期天溶源性細菌的測定

1）將少量溶源菌與大量敏感性的指示菌相混合；2）與瓊脂培養(yǎng)基混勻后倒平板；3）經培養(yǎng)后溶源菌長出如圖菌落。第55頁,共81頁，2024年2月25日，星期天噬菌體的應用

噬菌體會給人類造成損失，利用微生物進行發(fā)酵的工業(yè)常深受其害。但是，由于噬菌體的某些生物學特性，使其在人類的生產實踐和生物學基礎理論研究中都有一定價值?？筛爬橐韵聨追矫?。

第56頁,共81頁，2024年2月25日，星期天1)用于鑒定未知細菌在醫(yī)學上，有些難鑒別的病原菌，利用噬菌體對宿主細胞的高度?；缘拿舾行?，不僅可鑒定到菌種，而且可鑒定到菌型。2)用于臨床治療某些傳染性疾病。如果將噬菌體制劑與抗生素或者磺胺藥物配合應用，則效果更好。3)檢驗植物病原菌利用噬菌體可以檢驗由種子攜帶的植物病原菌。4)測定輻射劑量某些噬菌體(如T2)對輻射劑量的反應敏感而精確。5)噬菌體在分子生物學研究中的作用噬菌體現已成為進行分子生物學研究的較為理想的重要材料。

第57頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（二）植物病毒已知的植物病毒多達700種（1989年），多數是ssRNA病毒。形態(tài)：桿、絲、球狀，一般無包膜。1619年荷蘭畫師描畫的有病郁金香的畫像。

第58頁,共81頁，2024年2月25日，星期天病毒侵染對花瓣顏色的影響第59頁,共81頁，2024年2月25日，星期天植物病毒的特點病毒粒子形態(tài)多桿狀核酸多為單鏈RNA感染的?；圆粡姡环N病毒可感染不同科、屬的植物混合感染常見，即一種植物可被多種病毒感染第60頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第61頁,共81頁，2024年2月25日，星期天引起的癥狀：①因葉綠體被破壞或不能合成葉綠素而使葉片發(fā)生花葉、黃化或紅化癥狀；②植株發(fā)生矮化、叢枝或畸形；③形成枯斑或壞死。病毒侵染對花瓣顏色的影響第62頁,共81頁，2024年2月25日，星期天借昆蟲刺吸式口器進入、通過傷口或嫁接進入，再通過胞間連絲或輸導組織迅速向其它部位擴散引起普遍感染。1、“侵入”方式3、核酸的復制和蛋白質的合成2、脫殼植物病毒侵入宿主細胞后才能發(fā)生脫殼。增殖過程

4、裝配（成熟）第63頁,共81頁，2024年2月25日，星期天（三）人類和脊椎動物病毒在人類與脊椎動物中廣泛寄生著相應的病毒。人類傳染病80％由病毒引起（＞300種），脊椎動物病毒＞900種，許多病毒引起人畜共患病。另一些病毒感染動物后，并不致死宿主細胞，而是引起腫瘤。種類

dsDNA、ssDNA、dsRNA、ssRNA。衣殼外有的有包膜，有的無包膜，有的包膜上有刺突。第64頁,共81頁，2024年2月25日，星期天病毒感染的防治接種疫苗、

生物制劑、中藥預防、干擾素等。增殖過程與噬菌體的增殖大致相同，可分為五個連續(xù)步驟：1）吸附具高度專一性地吸附于敏感細胞表面的受體。2）侵入以胞飲、包膜溶入細胞膜、特異受體轉移等方式侵入敏感細胞內。3）脫殼脫去衣殼和包膜。4）生物合成核酸的復制和蛋白質的合成。5）裝配和成熟分別合成的核酸和蛋白質組合成完整的、新的病毒粒子。6）釋放大量有侵染性的子代病毒。第65頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

多角體：多數昆蟲病毒可在宿主細胞內形成光鏡下呈多角形的包涵體。直徑一般3μm（0.5～10μm），堿溶性蛋白，內包裹數目不等的病毒粒，可在細胞核或細胞質內形成。功能：保護病毒粒免受外界不良環(huán)境的破壞。（四）昆蟲病毒（無脊椎動物病毒）已知昆蟲病毒1671種（1990），其中80％以上鱗翅目昆蟲的病原體。第66頁,共81頁，2024年2月25日，星期天昆蟲病毒的種類除非包涵體病毒病毒外，可分為：核型多角體病毒(nuclearpolyhedrosisvirus,NPV)質型多角體病毒(cytoplasmicpolyhedrosisvirus,CPY)顆粒體病毒(granulosisvirus,GV)第67頁,共81頁，2024年2月25日，星期天昆蟲病毒做為生物農藥優(yōu)點：專一性高毒力大后效長使用方便對人畜安全無公害缺點危害經濟動物第68頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

類病毒(Viroid)擬病毒(Virusoid)朊病毒(Prion)第二節(jié)亞病毒只含核酸或蛋白質一種成分的分子病原體。

包括：第69頁,共81頁，2024年2月25日，星期天一、類病毒

只含RNA一種成分，專性活細胞內寄生的分子病原體。是寄生于高等生物細胞中一類最小的新的病原體。ssRNA，分子量約5×104Da～12×104Da，為已知最小病毒分子量的十分之一左右。到目前為止，類病毒只在植物中被發(fā)現。類病毒對各種化學和物理因子的作用都不敏感，對熱以及紫外光和離子輻射有高度抗性。第70頁,共81頁，2024年2月25日，星期天類病毒(Viroid)馬鈴薯紡錘塊莖病的病原體長50nm棒狀RNA分子179核苷酸半體180核苷酸半體RNA由組成兩半體間有70％堿基以氫鍵方式結合共形成122個堿基對，27個內環(huán)。ViroidDiseasesofPotato第71頁,共81頁，2024年2月25日，星期天二、擬病毒(virusoids，類類病毒)是包裹在動植物病毒粒子中的類病毒極其微小，僅由裸露的RNA（300～400個核苷酸）或DNA組成。

輔助病毒：類病毒“寄生”的真病毒。擬病毒為輔助病毒的“衛(wèi)星”，其復制必須依賴輔助病毒的協助。擬病毒也可干擾輔助病毒的復制、減輕其對宿主的病害、用于生物防治中。第72頁,共81頁，2024年2月25日，星期天是一類不含核酸的侵染性蛋白質分子。小型蛋白質顆粒，分子量3.3×104～3.5×104Da,約由250個氨基酸