第一章-病毒

青岛理工大学806环境工程微生物学-2-第一章非细胞结构的超微生物一、病毒的一般特征及其分类（一）病毒的特征1．形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察，可通过细菌滤器；2．没有细胞构造，故也称分子生物；其主要成分仅有核酸和蛋白质两种；3．每一种病毒只有一种核酸，不是DNA就是RNA；4．既无产能酶系也无蛋白质合成系统（核糖体）；5．在宿主细胞协助下，通过核酸复制和核酸蛋白装配的形式增殖，不存在个体生长和二分裂法繁殖方式；6．在宿主的活细胞内营专性寄生；离体条件下，以无生命的化学大分子状态存在，并可形成结晶（二）病毒的分类国际病毒分类委员会ICTV将病毒分为3个目，73个科，11个亚科，289个属，1950个种（2005.7）。根据专性寄主分类：植物病毒、动物病毒、细菌病毒（噬菌体）、放线菌病毒（噬放线菌体）、藻类病毒、真菌病毒。根据核酸分类：DNA病毒和RNA病毒二、病毒的形态和结构（一）病毒的形态和大小测量的单位是纳米，多数病毒粒子直径在10~300nm之间。病毒的形态主要有球形、杆形、砖形等、蝌蚪形等。不同病毒大小差别较大。-3-（二）病毒的化学组成和结构由于病毒是非细胞生物，单个病毒个体不能称作“单细胞”，这样，就产生了病毒粒子（virion）的名词。病毒粒子有时也称病毒颗粒（virusparticle），是指成熟的、结构完整的单个病毒。病毒的化学组成由蛋白质和核酸，有的还含类脂质和多糖。核酸位于病毒粒子的中心，构成了它的核心（核酸内芯）或基因组；蛋白质包围在核心周围，构成了病毒粒子的衣壳。三、病毒的繁殖（一）病毒的繁殖过程1．吸附：是噬菌体与细菌表面受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性。2．侵入：噬菌体吸附在细菌细胞壁的受体上以后，核酸注入细菌细胞中，蛋白质壳体留在外面。从吸附到侵入，时间间隔很短，只有几秒到几分钟。3．复制和聚集：噬菌体核酸进入寄主细胞后，操纵寄主细胞的代谢机能，大量复制噬菌体核酸，但不形成带壳体的粒子，称为潜育期。寄主细胞合成噬菌体壳体形成完整的噬菌体粒子。4．释放:噬菌体粒子成熟，引起寄主细胞的裂解释放出病毒粒子。随种类不同，一个寄主细胞释放10～1000个噬菌体粒子。（二）病毒的溶原性根据噬菌体与宿主菌的相互关系，噬菌体可分为两类：1．毒性噬菌体(virulentphage)：能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。2．温和噬菌体(temperatephage)：噬菌体基因与宿主染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体(prophage)，带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌(lysogenicbacterium)。-4-前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物因素的诱导下脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。温和噬菌体这种产生成熟噬菌体颗粒和溶解宿主菌的潜在能力，称为溶原性(lysogeny)。温和噬菌体可有三种存在状态：A.游离的具有感染性的噬菌体颗粒；B.宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；C.前噬菌体。某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，这称为溶原性转换(lysogenicconversion)。四、病毒的培养（一）病毒的培养特征1．在细菌培养液中，细菌被噬菌体感染，细胞裂解，浑浊的菌悬液变成为透明的裂解溶液。2．在固体培养基上-噬菌斑：将少量噬菌体与大量宿主细胞混合后，将此混合液与45℃左右的琼脂培养基在培养皿中充分混匀，铺平后培养。经数小时至10余小时后，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上，可以用肉眼看到一个个透亮不长菌的小圆斑，就是噬菌斑(plaque)。每一个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的。注意：若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬斑计数，可测定噬斑形成单位(plaqueformingunits）（二）病毒的培养基敏感细胞要求具备条件：1．必须是活的敏感宿主或是活的敏感宿主组织细胞；2．能够提供病毒附着的受体；3．敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内切酶，病毒进入细胞就可生长繁殖。五、病毒对物理、化学因素的抵抗力及在污水处理过程的去污效果（一）病毒对物理因素、化学因素1．温度：高温使病毒核酸和蛋白质衣壳受损伤，蛋白质变性作用阻碍病毒吸附到宿主细胞上，削弱了病毒的感染力。低温不会灭活病毒，通常在-75℃保存病毒。2．光和其他辐射：1)紫外辐射：有灭活病毒的作用。灭活的部位是病毒核酸，形成胸腺嘧啶二聚体。-5-2)可见光：大多数肠道病毒对可见光很敏感而被杀死，称为“光灭活作用”。3)离子辐射：X射线、r射线也有灭活作用。3．干燥：干燥也是控制环境中病毒的重要因素。在土壤中，水分含量低于10％时，病毒会迅速灭活。（二）抗菌物质的抵抗力1．体内灭活：抗体、干扰素2．体外灭活：3．破坏蛋白质的化学物质：酚、低离子强度环境4．破坏核酸的化学物质：甲醛、亚硝酸、氨5．影响脂类的化学物质：醚、SDS、氯仿、去氧胆酸（三）病毒存活及在污水处理中的去除效果一级处理（物理过程）去除30%；二级处理（生物过程）去除90~99%；三级处理（深度处理）可使病毒滴度LOG值下降4~6。