江南大学微生物学综合03

第三章病毒和亚病毒——非细胞型生物本章主要内容•病毒•病毒概况•病毒的形态、构造和化学组分•噬菌体•病毒与实践•亚病毒•类病毒•拟病毒•朊病毒病毒概述与分类•病毒（Virus）非细胞生物•（真）病毒（Euvirus）:至少含有核酸和蛋白两种组分•亚病毒（Subvirus）•类病毒：只含具单独侵染性的RNA组分•拟病毒：只含不具单独侵染性的RNA组分•朊病毒：只含蛋白质一种组分病毒学(virulogy)发展史十九世纪末，动植物病毒性传染病致病因子的认识•1892年，[俄]伊万诺夫斯基，首次发现感染烟草花叶病的因子，通过细菌滤器•1898年，[荷]贝哲林克，感染因子称为病毒（Virus）1935年，斯坦莱[美]分离提纯了TMV结晶(nobelprize)1952年，Kershey和Chase噬菌体传物质是DNA1955年，Franenkel---conrat完成病毒拆开实验1965年，Spiegelma首次在细胞外复制E.coly噬菌体1970，Baltimore和Temin发现反转录酶11971年以后相继发现了亚病毒，朊病毒，拟病毒并相继测出各类病毒核酸一级结构完成了几种病毒基因组的测序并将完成所有病毒测序第一节病毒形态与结构MorphologyandStructureofVirus本节主要内容•病毒的特征•病毒的形态构造和化学组成•病毒的种类•病毒的繁殖方式病毒的定义•病毒（Virus）没有细胞结构，但具有遗传、变异等生命特征的一类微生物。（体积非常小、结构极其简单、性质十分特殊的生命形式）•病毒具有一个或几个核酸分子组成的基因组，有一层蛋白或脂蛋白保护性外壳，且可在一定宿主细胞中自我复制的感染性因子。病毒的特征形态极其微小,必须在电镜下才能观察,一般都具滤过性;没有细胞构造，每一种病毒只含一种核酸,不是DNA就是RNA;不存在个体生长和二均分裂等细胞繁殖方式;既无产能酶系,也无蛋白合成系统，利用宿主细胞设备进行增殖,能整合到宿主的基因中，诱发潜伏性感染，在宿主活细胞内营专性寄生;在离体条件下,能以无生命的化学大分子状态存在,并可行成结晶;对一般抗生素不敏感,但对于干扰素敏感.病毒与其他微生物的主要区别要点微生物种类含有DNARNA在无生命培养基生长二均分裂核糖体抗生素敏感性干扰素敏感性细菌+++++-枝原体+++++-立克次氏体+-+++-衣原体+-++++病毒DNAorRNA----+宿主范围•几乎所有的生物都可以感染相应的病毒。根据宿主可以分三类：•动物病毒•植物病毒•细菌病毒（或称噬菌体）•病毒总数应大大高于一切细胞生物的总数•已发现：人类病毒有300多种、脊椎动物病毒有931种、昆虫病毒有1671种、植物病毒有600余种、真菌病毒有近100种、已电镜观察的噬菌体至少有2850种或株二.病毒的大小•绝大多数病毒都能通过细菌过滤器•测量病毒大小的单位是nm（10-9m），必须通过电子显微镜才能观察其形态。•病毒:细菌:真菌＝1:10:100•各种病毒的大小差异很大。•最大的病毒：牛痘病毒200nm。大小近似于最小的原核微生物（支原体）•最小的病毒：脊髓灰质炎病毒28nm，相当于最大的蛋白质分子（血红素蛋白质）•图3-1病毒的大小•2.病毒的形态•各种病毒的大小差异很大。•病毒的形态一般可以分为四种：杆形、球形、砖形和蝌蚪形。•植物病毒多为杆形，丝状，也有球状•如烟草花叶病毒；•动物病毒多为球形，卵圆形或砖形，•如流感病毒（球形），痘病毒（砖形）。•噬菌体多为蝌蚪形a.痘苗病毒,b口疮病毒,c腮腺炎病毒,d.e.T偶数噬菌体.f疱疹病毒,.g大蚊虹色病毒,j.烟草花叶病毒,i.腺病毒.多瘤病毒脊髓灰质炎病毒病毒的大小与形态3.典型病毒粒子的构造•基本结构•病毒的对称性•①螺旋对称的病毒粒子•②二十面体对称病毒粒子•③复合对称的病毒粒子3.典型病毒粒子的基本构造•病毒粒子(virion、病毒颗粒virusparticle)：指成熟的、结构完整的并具有感染性的单个病毒。•病毒粒的基本成分：核酸与蛋白质•核心（Core,Genome）：由DNA或RNA构成•衣壳（Capsid）：由许多衣壳粒蛋白构成•包膜：由类脂或脂蛋白构成病毒的构造核衣壳衣壳核酸包膜病毒学名词解释•外壳（capsid）：是由多个病毒蛋白亚基组成的包裹在病毒基因组核酸外面的结构。•壳粒（capsomer）：组成外壳的结构亚基，并非总是均匀分布的，往往聚集成群体，二个、三个、五个甚至六个亚基聚在一起，用负染法在电镜下所分辨开的一个个亚基，可能并非单个结构亚基，而是它们的群体，实际上是形态亚基称之为壳粒。•包膜（envelop）：大多数动物病毒，在毒粒外被有由糖蛋白，脂肪所形成的外膜，称之为包膜。糖蛋白在膜上往往形成各种形状的突起，包膜在识别寄主、侵入寄主细胞，病毒的抗原性方面起重要作用。4.病毒的对称性•病毒根据其衣壳粒的排列方式不同而表现出三种不同的构型：•1.螺旋对称蛋白质亚基沿中心轴呈螺旋排列，形成高度有序、对称的稳定结构。•以烟草花叶病毒（TMV）为典型代表的植物病毒。•2.多面体对称（等轴对称）最常见的多面体是二十面体。•以腺病毒为典型代表的动物病毒。•3.复合对称此类病毒的衣壳由两种结构组成，既有螺旋对称部分，也有多面体对称部分，故称复合对称。•例如蝌蚪状的噬菌体（T-偶数噬菌体），其头部是多面体对称，尾部是螺旋对称。病毒的构型螺旋对称复合对称复合对称病毒的形态——多面体对称AdenovirusThenucleocapsid(arrows)canbeseenwithintheenvelope.TransmissionElectronMicrographofHIV-1StainedtoShowSurfaceGlycoproteins病毒的形态——螺旋对称TobaccoMosaicVirus病毒的形态——复合对称T4Bacteriophage5.病毒的群体形态•当病毒大量聚集并使宿主细胞发生病变时所形成的具有一定形态、构造并能用光学显微镜加以观察和识别的特殊群体•包涵体(inclusionbody)•噬菌斑(plaque)•空斑(plaque)•枯斑(lesion)•病毒菌落群体形态的意义病毒的分离、纯化、鉴别和计数1）包涵体（inclusionbody）•定义：在某些感染病毒的宿主细胞内，出现光学显微镜下可见的大小、形态和数量不等的小体。•包涵体在细胞中的形成部位：•位于细胞核内—如包疹病毒•位于细胞质内—如狂犬病毒等•胞核内胞质都有—麻疹病毒•包涵体的本质：•大多数是病毒粒子组成的，•少数是细胞对病毒的反应。2）噬菌斑(plaque)•将少量的噬菌体和大量的宿主细胞混合后，与琼脂培养基在培养皿中混合均匀。经一定时间培养后，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上，可用肉眼看到一个一个透亮不长菌的小圆斑。这就是噬菌斑。下层培养基双层培养基噬菌斑敏感菌+上层培养基噬菌体稀释液敏感菌菌苔噬菌斑(plaque)噬斑荧光假单胞菌噬菌斑应用：1、噬菌体定量计数2、噬菌体的鉴定•3）空斑和病斑：在动物细胞培养物上的与噬菌斑类似的空斑,称为病斑•4）枯斑：植物病毒在植物叶片上形成的群体称为枯斑。6.病毒的化学组成•蛋白质：•构成噬菌体的外壳；•有的噬菌体含有少数几种酶•核酸：•存在于头部内，是噬菌体的遗传物质•每种噬菌体只含一种类型的核酸•脂类和糖类•聚胺类化合物(1)病毒核酸的类型•每种病毒中只含有一种核酸：DNA或RNA•植物病毒绝大多数含DNA;少数含RNA；•动物病毒一部分含DNA，一部分含RNA；•细菌病毒普遍含DNA，含RNA的极少。•RNA（ssRNA、dsRNA）线状；DNA（ssDNA、dsDNA）线状、环状。•植物病毒一般含ssRNA；动物病毒有些含ssRNA，有些含dsDNA；微生物的噬菌体一般含dsDNA。•病毒核酸的分子量约在2×106~108道尔顿之间。•核酸类型：•ssDNA：大肠杆菌噬菌体φX174等•dsDNA：大肠杆菌T系偶数噬菌体（T2、T4、T6）等•ssRNA：大肠杆菌噬菌体MS2、f2等•dsRDA：假单胞菌的φ6噬菌体•病毒DNA分子有线状和环状之分。•病毒核酸有正链（＋）和负链（—）的区分：•规定：将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定位正链，将碱基序列与mRNA互补的核酸单链定位负链。因此，就病毒核酸链的单与双以及正和负有以下6种类型：•(±)DNA——大部分DNA病毒•(±)RNA——动物呼肠孤病毒•(＋)DNA——大肠杆菌X174噬菌体•(＋)RNA——所有单链RNA病毒\大部分植物病毒•(－)DNA——腺病毒•(－)RNA——流感病毒(2)病毒的蛋白质：•组成病毒的蛋白质分子量在10000~15000道尔顿之间，A.壳体蛋白：壳体蛋白是构成病毒壳体结构的蛋白质，由一条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基，是构成壳体蛋白的最小单位。•功能：•构成病毒的壳体，保护病毒的核酸。•无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入，决定病毒的宿主嗜性，•是病毒的表面抗原。能刺激机体产生抗体。•B.包膜蛋白：构成病毒包膜结构的病毒蛋白质，包括包膜糖蛋白和基质蛋白两类。•功能：1)是病毒的主要表面抗原，它们与细胞受体相互作用启动病毒感染发生，有些还介导病毒的进入。2)还可能具有凝集脊椎动物红血球细胞、细胞融合以及酶等活性。3)基质蛋白构成膜脂双层与核衣壳之间的亚膜结构，具有支撑包膜、维持病毒C.毒粒酶：毒粒酶根据功能大致分为两类：•T4噬菌体的溶菌酶参与病毒进入、释放等过程•逆转录病毒的逆转录酶参与病毒的大分子合成(3)病毒的脂质•许多病毒包膜内存在有脂类化合物，如磷脂、脂肪酸、甘油三酸脂和胆固醇等。这些脂类几乎都是由病毒粒子在细胞内成熟，在细胞膜处以芽生方式释放，直接从寄主细胞膜上得到。•病毒脂类与病毒的吸附和侵入有关。(4)病毒的碳水化合物：•除病毒的核酸中所含戊糖外，有的病毒还含有少量的碳水化合物，为核糖或脱氧核糖和磷酸组成的核酸骨架。有包膜病毒中碳水化合物以寡糖侧链的形式与蛋白质结合形成包膜糖蛋白。(5)其它组成：•在某些动物、植物病毒中存在多胺类，包括丁二胺、亚精胺、精胺等，它们大都结合于病毒核酸，对核酸的构型有一定影响。•在某些病毒的病毒体中，还发现有其它的小分子量组份，如ATP，对噬菌体尾鞘收缩提供能量。7.病毒的分类•原核生物病毒-噬菌体•植物病毒•人类和脊椎动物病毒•昆虫病毒8.原核生物病毒-噬菌体•噬菌体的形态与结构•噬菌体的增殖•噬菌体效价的测定•一步生长曲线•溶源菌8-1噬菌体的基本形态和大小•噬菌体：感染原核生物的病毒•噬细菌体•噬放线菌体•噬蓝细菌体•噬菌体的六种形态•A型：dsDNA，蝌蚪状、收缩性尾•B型：dsDNA，蝌蚪状、非收缩性尾•C型：dsDNA，非收缩性尾•D型：ssDNA，球状、无尾、大顶衣壳粒•E型：ssRNA，球状、无尾、小顶衣壳粒•F型：ssDNA，丝状、无头尾T4噬菌体的结构•T-系噬菌体——T-系噬菌体是研究的最广泛而又深入的细菌噬菌体，按发现的先后顺序进行从T1---T7编号，后来发现其中偶数者的形态都相同（蝌蚪形收缩性长尾），故统称T偶数噬菌体。•构造•头部：正二十面体，内装DNA•尾部：包括颈环、尾鞘、尾髓、基板、尾丝、刺突•大小（T4）•头部：65×90nm•尾部：20×110nm•刺突：约20nmDNA尾鞘基板颈环大肠杆菌T4噬菌体模式图大肠杆菌噬菌体T4电镜照片模式图PhageT4infectingitshostE.colicell8-2噬菌体的增殖•病毒是专性细胞内寄生物，病毒粒子没有个体的生长过程，只能在活的寄主细胞内以合成蛋白质和核酸，并将其装配的方式来进行增殖。噬菌体增殖的过程：•1.吸附：•2.侵入：•3.增殖：•4.装配：•5.释放：一、吸附（Adsorption）是指病毒附着于敏感细胞的表面，它是感染的起始期。•是决定感染成功与否的关键环节。•需要病毒表面特异性的吸附蛋白（VAP，VirusAttachmentProt