第-四-章--非细胞型微生物的形态与分类

2020/5/19YangSY,Ph.D.第四章非细胞型微生物的形态与分类Dr.ShengyuanYangProducedby2008-02-16YangSYPh.D非细胞生物真病毒：至少含核酸和蛋白质两种组分亚病毒类病毒：只含具侵染性的RNA组分卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质2008-02-16YangSYPh.D第一节病毒第二节亚病毒2008-02-16YangSYPh.D第一节病毒一、病毒定义二、病毒的形态构造和化学成分三、病毒的繁殖方式2008-02-16YangSYPh.D一、病毒定义：体积小，结构简单，只有一种类型的核酸，只能在活的、敏感细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物。2008-02-16YangSYPh.D无细胞结构；没有酶或酶系统极不完全，不能进行代谢活动，只能在活细胞内寄生；一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA。个体极小，能通过细菌滤器；对抗生素不敏感，对干扰素敏感。（朊病毒甚至仅由蛋白质构成）特点最大的病毒－牛痘苗病毒（200nm）最小的病毒－脊髓灰质炎病毒（28nm）2008-02-16YangSYPh.D2008-02-16YangSYPh.D二、病毒的形态构造和化学成分（一）病毒的大小（二）病毒的形态（三）典型病毒粒的构造（四）病毒粒的对称体制（五）病毒的核酸（六）病毒的群体形态2008-02-16YangSYPh.D（一）病毒的大小个体小，必需在电镜下观察；不同病毒的毒粒大小差别很大；一般为100nm左右；测量单位为纳米（nm,为1/1000m）2008-02-16YangSYPh.D（二）病毒的形态病毒粒或病毒体（virion），有时也称病毒颗粒或病毒粒子（virusparticle）：专指成熟的、结构完整的和有感染性的单个病毒。2008-02-16YangSYPh.D球形颗粒(或称拟球形颗粒)杆状颗粒复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）毒粒的形状2008-02-16YangSYPh.D天花病毒（左：病毒体，右：截面图）2008-02-16YangSYPh.D流感病毒（左：病毒体，右：结构图）2008-02-16YangSYPh.D艾滋病病毒（左：病毒体，右：结构图）2008-02-16YangSYPh.D新的爱滋病病毒HIV-22008-02-16YangSYPh.DHumanCoronavirus-SARS2008-02-16YangSYPh.DHerpessimplexViruses(单纯疱疹病毒)2008-02-16YangSYPh.D噬菌体(phage)2008-02-16YangSYPh.D线状病毒2008-02-16YangSYPh.D衣壳（蛋白质外壳）：由衣壳粒组成核心（核酸）DNA：DNA病毒(如天花病毒、腺病毒等)RNA：RNA病毒(如HIV、脊髓灰质炎病毒等)只含有其中一种核酸核衣壳（三）典型病毒粒的构造有些复杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成的包膜。有的包膜上还长有刺突。病毒的基本结构2008-02-16YangSYPh.D对称体制螺旋对称二十面体对称复合对称有包膜无包膜杆状：烟草花叶病毒（TMV）等丝状：大肠杆菌的f1、fd、M13噬菌体等卷曲状：正粘病毒（流感病毒）等弹状：狂犬病毒，水泡性口膜炎病毒等无包膜有包膜：疱疹病毒大型：腺病毒等小型：脊髓灰质炎病毒，φX174噬菌体等无包膜：大肠杆菌的T偶数噬菌体（蝌蚪状）等有包膜：痘病毒（砖块状）（四）病毒粒的对称体制病毒衣壳的衣壳粒排列具有高度对称性。2008-02-16YangSYPh.D衣壳粒有规律地沿着中心轴（核酸）呈螺旋排列，进而形成高度有序、对称的稳定结构。1、螺旋状对称型：烟草花叶病毒（TMV）2008-02-16YangSYPh.D腺病毒的衣壳是典型的二十面体对称。2、二十面体对称型：腺病毒2008-02-16YangSYPh.DT4由头部（核心是双链线状DNA）、颈部和尾部三个部分构成。头部呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。3、复合对称型：Ｔ偶数噬菌体2008-02-16YangSYPh.D（五）病毒的核酸核酸是病毒的遗传物质（基因组）；具有遗传信息的载体和传递体的作用。一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或RNA；病毒核酸单链DNA（ssDNA）双链DNA（dsDNA）单链RNA（ssRNA）双链RNA（dsRNA）2008-02-16YangSYPh.D病毒粒大量聚集并使动植物宿主细胞发生病变时，就形成了具有一定形态、构造并能用光镜加以观察和识别的特殊“群体”，称之为包涵体（inclusionbody）。1、包涵体（inclusionbody）（六）病毒的群体形态2008-02-16YangSYPh.D狂犬病病毒包涵体（内基小体）2008-02-16YangSYPh.D巨细胞病毒包涵体2008-02-16YangSYPh.D2、噬菌斑（plaque）将少量的噬菌体与大量的宿主细胞的混合液与琼脂培养基在培养皿中充分混匀，培养后肉眼可见一个个透亮不长菌的小圆斑，即为噬菌斑。2008-02-16YangSYPh.D3、空斑（plaque）病毒在宿主单层细胞培养物上形成一个与噬菌斑类似的肉眼可见的局部病损区域，称之为蚀斑或称空斑。2008-02-16YangSYPh.D病毒在植物叶片上形成的局部坏死斑，称之为枯斑（lesion，病斑）。4、枯斑（lesion）2008-02-16YangSYPh.D2008-02-16YangSYPh.D苹果花叶病2008-02-16YangSYPh.D三、病毒的繁殖方式毒粒宿主细胞具有感染性的毒粒消失,有繁殖性的病毒基因组病毒基因组复制、表达病毒核酸和蛋白质装配形成具有感染性的毒粒释放至细胞外原料；能量；生物合成场所；2008-02-16YangSYPh.D（一）、噬菌体的繁殖方式以原核生物的病毒—噬菌体为例基本形态为蝌蚪形、球形、和丝状三种。2008-02-16YangSYPh.D头部：廿面体对称结构，由蛋白质衣壳构成，内含一条DNA。颈部：薄盘状，附颈须。尾鞘：衣壳粒螺旋对称；可伸缩尾髓:中空，DNA可由此进入细胞。基板:六角形盘状物，其上有刺突、尾丝。刺突:有吸附功能。尾丝:有识别吸附功能。大肠杆菌T4噬菌体构造蝌蚪形噬菌体的构造（以大肠杆菌T4噬菌体为例）2008-02-16YangSYPh.D噬菌体的繁殖一般分为5个阶段，即①吸附②侵入③增殖（复制与生物合成）④成熟（装配）⑤裂解（释放）2008-02-16YangSYPh.D2008-02-16YangSYPh.D烈性噬菌体（virulentphage）：凡在短时间内能连续完成以上5个阶段而实现其繁殖的噬菌体。感染细胞后，能在寄主细胞内增殖，产生大量子代噬菌体并引起细菌裂解的噬菌体。温和噬菌体（temperatephage）：进入菌体后并不进行增殖或引起溶菌的噬菌体。感染细胞后，将其核酸整合（插入）到宿主的核DNA上，并且随宿主DNA的复制而进行同步复制，在一般情况下不引起寄主细胞裂解的噬菌体。2008-02-16YangSYPh.D•温和噬菌体2008-02-16YangSYPh.D烈性噬菌体所经历的繁殖过程，称为裂解性周期（lyticcycle）或增殖性周期（productivecycle）。2008-02-16YangSYPh.D1、吸附（adsorption）尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触，可触发尾丝散开，附着在受体上，随之把刺突、基板固定。2008-02-16YangSYPh.D分别吸附于大肠杆菌性毛和菌体上的噬菌体2008-02-16YangSYPh.D2008-02-16YangSYPh.D侵入又称病毒内化，它是一个病毒吸附后几乎立即发生，依赖于能量的感染步骤。2、侵入（penetration）不同的病毒－宿主系统的病毒侵入机制不同2008-02-16YangSYPh.D噬菌体：采用注射方式将噬菌体核酸注入细胞2008-02-16YangSYPh.D噬菌体尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外。DNA注入2008-02-16YangSYPh.D病毒基因组的表达与复制存在着强烈的时序性病毒基因组进入胞内宿主细胞的代谢发生改变病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸。3、增殖（replication）2008-02-16YangSYPh.D早期（early,immediateearly）转录与转译出早期蛋白，即只能转录噬菌体的次早期mRNA聚合酶。次早期（delayedearly）转录与转译出次早期蛋白，如裂解宿主DNA的DNA酶，复制噬菌体的DNA聚合酶等。晚期（late）转录与转译出晚期蛋白，包括噬菌体的头部蛋白、尾部蛋白、各种装配蛋白、溶菌酶等。2008-02-16YangSYPh.D早期（early,immediateearly）次早期（delayedearly）晚期（late）2008-02-16YangSYPh.D新合成的毒粒结构组分组装成完整的病毒颗粒的过程称为成熟（maturation），亦称做病毒的装配。4、成熟（maturation）2008-02-16YangSYPh.DDNA分子的缩合通过衣壳包裹DNA而形成头部尾丝和尾部的其他部件独立装配完成头部与尾部相结合最后装上尾丝主要步骤有：2008-02-16YangSYPh.D•噬菌体增殖、成熟过程2008-02-16YangSYPh.D5、裂解（lysis）当宿主细胞内的大量子代噬菌体已成熟后，由于水解细胞膜的脂肪酶和水解细胞壁的溶菌酶的作用，从细胞内部促进了细胞的裂解，从而实现了噬菌体的释放。2008-02-16YangSYPh.D2008-02-16YangSYPh.D2008-02-16YangSYPh.D效价：表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位（pfu）或感染中心数。测定的方法——双层平板法用双层平板法测出的效价比用电镜直接记数得到的效价低。前者是计有感染力的噬菌体粒子，后者是计噬菌体的总数。（二）、噬菌体效价的测定2008-02-16YangSYPh.D双层平板法底层平板（2％琼脂培养基10mL）上层平板上层培养基（1％琼脂培养基5mL）宿主菌悬液（对数期菌液0.2mL）噬菌体试样（合适稀释液0.1mL）混匀37℃10余h计数噬菌斑2008-02-16YangSYPh.D定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，称作一步生长曲线或一级生长曲线。潜伏期（latentphase）裂解期（risephase）裂解量（burstsize）（三）、一步生长曲线（onestepgrowthcurve）一步生长曲线可分为三个时期：2008-02-16YangSYPh.D指噬菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个噬菌体粒子装配前的一段时间。（1）潜伏期（latentphase）整段潜伏期中没有一个成熟的噬菌体粒子从细胞中释放出来2008-02-16YangSYPh.D潜伏期又可分两段：①隐晦期（eclipsephase）指在潜伏期前期人为地（用氯仿）裂解细胞，裂解液仍无侵染性的一段时间。细胞内正处于复制噬菌体核酸和合成其蛋白质衣壳的阶段2008-02-16YangSYPh.D②胞内累积期（intracellularaccumulationphase）又称潜伏后期，在隐晦期后，如人为地裂解细胞，其裂解液出现侵染性的一段时间。噬菌体开始装配的时期，在电镜下可观察到已初步装配好的噬菌体粒子。2008-02-16YangSYPh.D（2）裂解期（risephase）紧接在潜伏期后的一段宿主细胞迅速裂解、溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。（3）平稳期（plateau）指感染后的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体效价达到最高点后的时期。2008-02-16YangSYPh.D温和噬菌体侵入相应宿主细胞后，由于前者的基因组整合到后者的基