农业微生物学河南农业大学ppt课件

1、Hello everyone,Good afternoon,VIRUS,第三章：非细胞生物病毒Virus,绪言： 1、人类对病毒的发现和认识过程 2、病毒的危害及利用,一、人类对病毒的发现和认识过程,发现：1892：俄国病理学家 伊万诺夫斯基（Ivanovsky） 首次发现烟草花叶病的感染因子能通过细菌过滤器。 命名：1898：荷兰 贝哲林克 （Beijerinck） 证实该致病因子可以被乙醇沉淀下来而不失去其感染性，但用培养细菌的方法培养不出来；给这样的病原体起名叫virus。 提取：1935：美国 斯坦莱(Stanley) 从烟草花叶病病叶中提取出了病毒结晶，又证实了结晶中含核酸和蛋白质两

2、种成分，而只有核酸具感染和复制能力，并因此而获得诺贝尔奖。 遗传：1952：Hershey和Chase用同位素实验证实噬菌体的遗传物质仅仅是DNA，开创了病毒分子生物学。 1971后：陆续发现了各种亚病毒类病毒、朊病毒、和拟病毒,SARS,禽流感,疯牛病,狂犬病,肝炎,Virus,小儿麻痹,凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含有其中之一的分子病原体，称为亚病毒。 类病毒 亚病毒 拟病毒 朊病毒,类病毒,类病毒(viroid)：是目前已知最小的可传染的致病因子，只含有裸露的小分子量RNA. 1971年美国病理学家迪纳（Diener）在马铃薯纺锤形块茎病的植株中发现了比病毒还小的致病性生物，这种致病因

3、子没有蛋白质外壳，仅含有一个分子量很小的单链的、共价闭合的环状RNA分子，称为类病毒（Viroid）。类病毒通常感染高等植物，并整合到植物的细胞核内进行复制，通常通过营养繁殖传播，如寄主植物的嫁接、整枝等，也可通过受感染植株的种子或花粉传播,Viroids,Viroids are unencapsid -ated, small, circular, single stranded RNAs which replicate auto- nomously when inocu -lated into host plants. Some are pathogenic, but others repl

4、icate without eliciting sym -ptoms,Potato Spindle-Tuber Disease Agent,拟病毒,拟病毒(virusoid)：又称类类病毒，含不具单独侵染性的RNA或DNA分子，包被于病毒衣壳内。 它的侵染对象主要是植物病毒。被侵染的植物病毒被称为辅助病毒，拟病毒必须通过辅助病毒才能复制。单独的辅助病毒或拟病毒都不能使植物受到感染。植物中发现的拟病毒有绒毛烟斑驳病毒、苜蓿暂时性条斑病毒和地下三叶草斑驳病毒。近年来在动物病毒中也发现了拟病毒，例如丁型肝炎病毒，它的“宿主”即辅助病毒是乙型肝炎病毒,朊病毒,1982年普什纳（Prusiner）证明引

5、起羊搔痒病的病原是一种分子量为27KD的蛋白质，他称之为蛋白侵染子（Prion） 或朊病毒，是一类不含核酸的传染性蛋白质分子。目前至少有6种人和动物的疾病与此有关，如库鲁病、疯牛病、羊的搔痒病等.朊病毒能耐热，其侵染性在120130条件下处理4h不失活，能抵抗紫外线和电离辐射，并能抵抗DNA酶和RNA酶的处理。但是，朊病毒对尿素、SDS、苯酚和其他使蛋白变性的化学药剂是敏感的,PrPc 少数含DNA；动物病毒一部分含DNA，一部分含RNA；细菌病毒普遍含dsDNA，含RNA的极少。 病毒蛋白质主要在构成病毒结构、病毒的侵染与增殖过程中发挥作用。 病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式存在于病毒的

6、包膜中。 病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在于包膜的表面，决定着病毒的抗原性,六、病毒的理化性质,温度：病毒对温度敏感，55-60，几分钟到一个小时即可灭菌。低温不能灭活病毒。 光及辐射：对病毒有杀灭作用，其作用部位是核酸。 带被膜的病毒易被脂类溶剂破坏，无被膜的病毒可用甲醛来灭。 对抗菌素不敏感,对干扰素敏感,第三节：噬菌体,噬菌体：是病毒中的一种，一般把侵染细菌、放线菌的病毒叫噬菌体。（把侵染真菌的病毒叫噬真菌体） 噬菌体在自然界广泛存在，在1995年发表的ICTV的病毒分类与命名第六次报告中共报道了4000余种，分别划归为49个病毒科,1、组成：主要由蛋白质和核酸组成。 2、基本形态：

7、噬菌体共有三大类形态：蝌蚪形、微球形和丝形,一）噬菌体的形态结构与组成,以大肠杆菌T4噬菌体为例 头部：廿面体对称结构，由蛋白质衣壳构成，内含dsDNA。 颈部：薄盘状，附颈须。 尾鞘：长95nm, 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,2、蝌蚪形噬菌体的构造,刺突tail pins,head,neck,tail（24环,尾丝(tail fibers,尾鞘,基板,尾管,用来测定噬菌体侵染和成熟病毒粒释放的时间间隔，并用以估计每个被侵染的细胞释放出来的新的噬菌体

8、粒子的数量的生长曲线，称为一步生长曲线。 功能：可反映每种噬菌体的3个重要特性参数：潜伏期、裂解期和裂解量（爆裂大小,二）噬菌体的一步生长曲线,噬菌体一步生长曲线可分为： 1、潜伏期 ：是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 隐晦期：噬菌体侵染细菌细胞后，细胞内只出现噬菌体核酸和蛋白质尚无噬菌体释放的阶段 胞内累积期：即潜伏后期，指在隐晦期后，若人为地裂解细胞，其裂解液已呈现侵染性的一段时间。 2、裂解期：紧接在潜伏期后的宿主细胞迅速裂解、溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。 3、平稳期：指感染后的宿主细胞已全部裂解，溶液中噬菌体效价达到最高点的时期。 裂解量即是每个感

9、染细菌所释放的新噬菌体的平均数量,噬菌体生长的一步曲线图,三）、噬菌体(phage)的繁殖,噬菌体并没有个体的生长过程，而只有其基本成分的合成和装配，即首先将各个部件合成出来，然后装配，所以一般将噬菌体的繁殖称做复制。 根据噬菌体与宿主的关系： 烈性噬菌体：指感染宿主细胞后，能够使宿主细胞裂解的噬菌体. 温和噬菌体（或溶源性噬菌体）：噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核DNA上，并且可以随宿主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,烈性噬菌体的繁殖过程一般分为五个阶段： 即吸附Absorption 、侵入Penetration 、增殖Replicati

10、on 、装配Assembly和释放Lysis,1、烈性噬菌体的繁殖,吸附：噬菌体和宿主细胞上的特异性吸附部位进行特异性结合，噬菌体以尾丝牢固吸附在受体上后，靠刺突“钉”在细胞表面上。 侵入：核酸注入细胞的过程。噬菌体尾部所含酶类物质可使细胞壁产生一些小孔，然后尾鞘收缩，尾髓刺入细胞壁，并将核酸注入细胞内，蛋白质外壳留在细胞外。 复制 ：包括核酸的复制和蛋白质合成。噬菌体核酸进入宿主细胞后，会控制宿主细胞的合成系统，然后以噬菌体核酸中的指令合成噬菌体所需的核酸和蛋白质,Adsorption and Penetration,Receptor Sites,病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸

11、表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸,装配： 主要步骤有： DNA分子的缩合通过衣壳包裹DNA而形成头部尾丝及尾部的其它部件独立装配完成头部与尾部相结合最后装上尾丝，至此，一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成,释放： 方式： 裂解：多以裂解细胞的方式释放。 分泌：噬菌体穿出细胞，细胞并不裂解。 通常情况下，大肠杆菌的T偶数噬菌体从吸附到粒子成熟释放需15-30min 一个噬菌体通过上述五个过程能合成101000个噬菌体。烈性噬菌体的这种生长繁殖方式也称为一步生长,病毒的繁殖过程,噬菌斑：在涂布有敏感宿主细菌的固体培养基表面，若接种上相应噬菌体的稀释液，其中每一噬菌体粒子由于先侵染和裂解

12、一个细胞，然后以此为中心，再反复侵染和裂解周围大量的细胞，结果就会在菌苔上形成一个具有一定形状、大小和边缘的透明的不长菌的小圆斑称,2. 噬菌斑和病毒的效价,病毒的效价：指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数（pfu)或感染中心数。测定效价的常用方法为双层平板法,3、温和噬菌体与溶源性细菌,温和噬菌体：噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核DNA上，并且可以随宿主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。 溶原性：温和噬菌体的侵入并不引起宿主细胞裂解的现象。 溶原菌： 温和噬菌体的宿主菌,温和噬菌体的存在形式有3种： 游离态，指

13、成熟后被释放并有侵染性的游离噬菌体粒子。 整合态，指已整合到宿主基因组上的前噬菌体状态。 营养态，指前噬菌体经外界理化因子诱导后，脱离宿主核基因组而处于积极复制、合成和装配的状态,溶原性细菌的特点： 可稳定遗传：子代细菌都含有原噬菌体，均具有溶原性。 可自发裂解：温和噬菌体的核酸也可从宿主DNA上脱落下来，恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发裂解机率10-210-5 。 可诱导裂解：用化学、物理方法诱导 具有“免疫性”：溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性，对非同源噬菌体没有免疫性。 可复愈：自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解和诱导裂解 溶

14、源转变：由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一些新的生理特征,检验某菌株是否为溶源菌的方法: 将少量溶源菌与大量的敏感性指示菌（遇溶源菌裂解后释放的温和噬菌体会发生裂解循环者）相混合，然后与琼脂培养基混匀后倒平板，经培养后溶源菌就一一长成菌落。 由于溶源菌在细胞分裂过程中有极少数个体会引起自发裂解，其释放的噬菌体可不断侵染溶源菌菌落周围的指示菌菌苔，于是就形成了一个个中央有溶源菌的小菌落，四周有透明圈围着的这种独特噬菌斑,植物病毒大多是含单链RNA的病毒。按粒子形态分为3种类型:杆状、线状或近球形的多面体。植物病毒和其它病毒一样是严格寄生生物,但它们的专化性不强,第四节 植物病毒和动物

15、病毒,一 植物病毒,植物感染病毒后可使植物表现出3类症状: 叶绿体受到破坏或不能形成叶绿素 ,从而引起花叶、黄化、红化等症状; 植株矮化、丛簇、畸形等; 形成枯斑及坏死等。病毒侵染植物除造成上述外表症状外,还有内部细胞的或组织的不正常表现。最突出的表现是在感染病毒植株的细胞内形成细胞包涵体,这在花叶病毒病中发生较普遍,细胞包涵体分为两类，一类是结晶形的,另一类是非结晶形的(又称为X-小体)。结晶形包涵体通常由病毒粒子堆叠而成;在非结晶形的包涵体中,有不少是病毒粒子和寄主细胞成分混合而成。包涵体在细胞内的分布因病毒而异,在原生质体、细胞核及叶绿体,甚至在空胞内都可以见到有包涵体存在,植物病毒的传

16、播感染途径有,昆虫传播是自然条件下最主要的传播途径。主要的虫媒是半 翅目刺吸式口器的昆虫,蚜虫、叶蝉和飞虱； 病株的汁液接触无病植株伤口,可以使健康植株感染病毒。病毒一般很少从植物的自然孔口侵入； 嫁接传染。几乎所有全株性的病毒病都能通过嫁接传染,二、动物病毒,寄生于脊椎动物细胞内,是人和其他动物多种传染病的病原。有砖形、球形或卵圆形。核酸为RNA或DNA。 该病毒的危害程度远远超过其他微生物引起的传染病。据估计,人类的传染病80%由病毒引起 。诸如流行性感冒、肝炎、麻疹、水痘、腮腺炎、流行性乙型脑炎、脊髓灰质炎及爱滋病等人类的常见病都是由病毒引起的。这些病毒性疾病,传染性强,流行范围广,死亡

17、率较高,1、脊椎动物病毒,在人类的恶性肿瘤中,约有15%是由于病毒感染诱发的。家畜和其它哺乳动物中的病毒病也极为普遍,如猪瘟、牛瘟、口蹄疫、马传染性病毒病和兔的乳头状瘤等。家禽中则有鸡新城疫、鸡瘟和鸡的劳斯氏肉瘤等。病毒如何引起肿瘤,迄今仍不清楚。含RNA的致肿瘤病毒属逆转录病毒,均含逆转录酶,它们的基因组皆为单链RNA分子,无脊椎动物病毒主要在节肢动物的昆虫纲中发现,亦见于螨蛛纲与甲壳纲动物。这里仅以昆虫病毒为例予以介绍。 昆虫病毒寄生于无脊椎动物昆虫的细胞内,呈杆状或球状,核酸为RNA或DNA。最大特点是病毒粒子在寄主细胞内常包埋于蛋白质基质中形成包涵体(inclusions),又称内含体

18、。据包涵体 的有无及包涵体在细胞中的位置及形状,可将昆虫病毒分为4类,2、无脊椎动物病毒,核型多角体病毒(nuclear polyhedrosis virus,NPV,病毒粒子杆状,是双股DNA病毒。该病毒包在包涵体内,包涵体呈多面体,位于宿主细胞核内。这类病毒已从鳞翅目、膜翅目与双翅目,并偶尔从脉翅目昆虫中分离得到。感染家蚕、柞蚕和蓖麻蚕的病毒,有的也属于细胞核型多角体病毒,它们引起蚕病,对养蚕业危害很大。 核型多角体病毒主要通过口器传染。被核型多角体感染致死的幼虫是感染源,释放出大量多角体。被活虫吞食,包涵体在虫体内被消化,释放出病毒粒子,侵入细胞核,在核内繁殖并形成 角体,杀死寄主后,成为新的感染源,昆虫幼虫感染核型多角体病毒后,食欲减退,动作迟钝,随后躯体软化,体内组织液化,白色或 褐色体液从破裂的皮肤流出,一般从感染到死亡整个过程为420天。病死的幼虫倒吊在植物枝条上,由于组织液化下坠,使下端膨大,这是感染虫体的特征,病毒粒子近球形,直径约60nm,是多面体双链RNA病毒。一个多角体包涵体内含有多个病