第一章非细胞结构的超微生物病毒

1、第一章非细胞结构的超微生物病毒问题问题1. 大家耳熟能详的病毒有哪些？大家耳熟能详的病毒有哪些？ 艾滋病病毒，乙肝病毒，疯牛病病毒，艾滋病病毒，乙肝病毒，疯牛病病毒，SARSSARS病毒，禽流感病毒病毒，禽流感病毒 病毒对人类、动物和植物等生命体的生存造成了极大的威胁。病毒对人类、动物和植物等生命体的生存造成了极大的威胁。问题问题2. 病毒有没有有益的一面？病毒有没有有益的一面？ 病毒疫苗病毒疫苗(vaccine)的发展，为控制人类疾病（如天花、黄热病、脊髓灰质的发展，为控制人类疾病（如天花、黄热病、脊髓灰质炎、麻疹等）和畜禽疾病（如牛瘟、猪瘟等）提供了有效措施；炎、麻疹等）和畜禽疾病（如牛瘟

2、、猪瘟等）提供了有效措施； 病毒杀虫剂取代传统的化学杀虫剂，就可以避免对自然环境的严重污染病毒杀虫剂取代传统的化学杀虫剂，就可以避免对自然环境的严重污染和破坏。和破坏。问题问题3. 什么是病毒？什么是病毒？ 对事物的认知有一个共同的规律：从现象到本质。在发现病毒之前，病毒病就对事物的认知有一个共同的规律：从现象到本质。在发现病毒之前，病毒病就已经被人类所认识。已经被人类所认识。 病毒学是一门比较年轻的学科，从病毒的发现到目前仅有百余年的研究历病毒学是一门比较年轻的学科，从病毒的发现到目前仅有百余年的研究历史。然而，人类对病毒病的明确记载却已经有四百多年了。史。然而，人类对病毒病的明确记载却已经

3、有四百多年了。 1886 1886年，在荷兰工作的德国人麦尔（年，在荷兰工作的德国人麦尔（MayerMayer）把患有花叶病的烟草植株的）把患有花叶病的烟草植株的叶片加水研碎，取其汁液注射到健康烟草的叶脉中，能引起花叶病，证明这种叶片加水研碎，取其汁液注射到健康烟草的叶脉中，能引起花叶病，证明这种病是可以传染的。通过对叶子和土壤的分析，麦尔指出烟草花叶病是由细菌引病是可以传染的。通过对叶子和土壤的分析，麦尔指出烟草花叶病是由细菌引起的。起的。18921892年，俄国的伊万诺夫斯基（年，俄国的伊万诺夫斯基（IvanovskiIvanovski）重复了麦尔的试验，）重复了麦尔的试验，证实了麦尔所看

4、到的现象，而且进一步发现，患病烟草植株证实了麦尔所看到的现象，而且进一步发现，患病烟草植株的叶片汁液，通过细菌过滤器后，还能引发健康的烟草植株的叶片汁液，通过细菌过滤器后，还能引发健康的烟草植株发生花叶病。这种现象起码可以说明，治病的病原不是细菌，发生花叶病。这种现象起码可以说明，治病的病原不是细菌，但伊万诺夫斯基将其解释为是由于细菌产生的毒素而引起。但伊万诺夫斯基将其解释为是由于细菌产生的毒素而引起。生活在巴斯德的细菌致病说的极盛时代，伊万诺夫斯基未能生活在巴斯德的细菌致病说的极盛时代，伊万诺夫斯基未能做进一步的思考，从而错失了一次获得重大发现的机会。做进一步的思考，从而错失了一次获得重大发

5、现的机会。18981898年，荷兰细菌学家贝杰林克（年，荷兰细菌学家贝杰林克（BeijerinckBeijerinck）同样证实了麦尔）同样证实了麦尔的观察结果，并同伊万诺夫斯基一样，发现烟草花叶病病原能的观察结果，并同伊万诺夫斯基一样，发现烟草花叶病病原能够通过细菌过滤器。但贝杰林克想得更深入。他把烟草花叶病够通过细菌过滤器。但贝杰林克想得更深入。他把烟草花叶病株的汁液置于琼脂凝胶块的表面，发现感染烟草花叶病的物质株的汁液置于琼脂凝胶块的表面，发现感染烟草花叶病的物质在凝胶中以适度的速度扩散，而细菌仍滞留于琼脂的表面。从在凝胶中以适度的速度扩散，而细菌仍滞留于琼脂的表面。从这些实验结果，贝杰

6、林克指出，引起烟草花叶病的致病因子有这些实验结果，贝杰林克指出，引起烟草花叶病的致病因子有三个特点：三个特点：1 1，能通过细菌过滤器；，能通过细菌过滤器；2 2，仅能在感染的细胞内繁，仅能在感染的细胞内繁殖；殖；3 3，在体外非生命物质中不能生长。根据这几个特点他提出这种，在体外非生命物质中不能生长。根据这几个特点他提出这种致病因子不是细菌，而是一种新的物质，称为致病因子不是细菌，而是一种新的物质，称为“有感染性的活的流有感染性的活的流质质”，并取名为病毒，拉丁名叫，并取名为病毒，拉丁名叫“Virus”Virus”。 1936 1936年人们首次通过电子显微镜直接观察到了烟草花叶病毒年人们首

7、次通过电子显微镜直接观察到了烟草花叶病毒（TMVTMV），是一种直径为），是一种直径为1.5nm1.5nm，长为，长为300nm300nm的长杆状的颗粒的长杆状的颗粒 。 而且证实了病毒颗粒的内部是核酸，外面包裹着蛋白质，有些病而且证实了病毒颗粒的内部是核酸，外面包裹着蛋白质，有些病毒颗粒外边被囊膜包裹着。毒颗粒外边被囊膜包裹着。一、病毒的特点一、病毒的特点l无细胞结构，专性寄生于活细胞内；无细胞结构，专性寄生于活细胞内；l没有酶或酶系统极不完全，不能进行代谢活动；没有酶或酶系统极不完全，不能进行代谢活动；l个体极小（小于个体极小（小于0.20.2mm），能通过细菌过滤器；），能通过细菌过滤器

8、；l只含一种核酸；只含一种核酸；l通过装配方式进行繁殖；通过装配方式进行繁殖；l离体也可长期保持侵染活性；离体也可长期保持侵染活性；l有些能够整合到寄主的基因组中。有些能够整合到寄主的基因组中。二、病毒的分类二、病毒的分类l根据宿主划分：根据宿主划分：植物病毒植物病毒动物病毒动物病毒微生物病毒微生物病毒 一般称为噬菌体（一般称为噬菌体（phagephage）l根据核酸划分：根据核酸划分：DNADNA病毒、病毒、RNARNA病毒病毒l根据形态划分：杆状、多面体、复合型根据形态划分：杆状、多面体、复合型 类病毒：只含具侵染性的类病毒：只含具侵染性的RNA组分组分 朊病毒：只含蛋白质朊病毒：只含蛋白

9、质 拟病毒和卫星拟病毒和卫星RNA：只含有不具侵染性的只含有不具侵染性的RNA组分组分至少含核酸和蛋白质二种组分至少含核酸和蛋白质二种组分三、非细胞生物三、非细胞生物第二节第二节 病毒的形态和构造病毒的形态和构造一、病毒的大小和形态一、病毒的大小和形态个体小，必需在电镜下观察；个体小，必需在电镜下观察；不同病毒的毒粒大小差别很大；不同病毒的毒粒大小差别很大；毒粒的形状大致可分球形、毒粒的形状大致可分球形、杆状和复杂形状等。杆状和复杂形状等。一、病毒的大小和形态一、病毒的大小和形态几种病毒的形状几种病毒的形状二、病毒的化学组成和结构二、病毒的化学组成和结构1 1、基本成分、基本成分核核 酸酸位于

10、中心，称为位于中心，称为蛋白质蛋白质包围在核心周围，形成衣壳包围在核心周围，形成衣壳二、病毒的化学组成和结构二、病毒的化学组成和结构2 2、病毒的结构、病毒的结构对称构型对称构型立体对称立体对称螺旋对称螺旋对称复合对称复合对称呈直杆状，长呈直杆状，长300300nmnm，宽宽1515nmnm，中空内径中空内径4 4nmnm，由由158158个氨基酸组成一个皮鞋状的衣个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，相对分子量为壳粒，相对分子量为1750017500，总共，总共21302130个衣个衣壳粒，排列成壳粒，排列成130130圈螺旋，核酸核心是单链圈螺旋，核酸核心是单链的的RNARNA，相对分子质量为相

11、对分子质量为260260万，含有万，含有63906390个核苷酸，每个核苷酸，每3 3个核苷酸与一个衣个核苷酸与一个衣壳粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内壳粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内径中。径中。(1)(1)螺旋状对称型：螺旋状对称型：烟草花叶病毒（烟草花叶病毒（TMVTMV）二十面体具有二十面体具有1212个角、个角、2020个面、和个面、和3030条棱。腺病毒的衣壳是典型的二十条棱。腺病毒的衣壳是典型的二十面体对称，由面体对称，由252252个衣壳组成，没有包膜。腺病毒的核心是由线状双链个衣壳组成，没有包膜。腺病毒的核心是由线状双链DNADNA构成的。其基因组的大小都约为构成的。其基因组的大

12、小都约为3650036500个核苷酸对。个核苷酸对。(2)(2)立体对称型：立体对称型： AIDS T T4 4由头部（核心是双链线状由头部（核心是双链线状DNADNA）、）、颈部和尾部（尾鞘、尾管、基颈部和尾部（尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝）三个部分构成。板、刺突和尾丝）三个部分构成。(3)(3)复合对称型：偶数噬菌体复合对称型：偶数噬菌体二、病毒的化学组成和结构二、病毒的化学组成和结构3 3、蛋白质的功能、蛋白质的功能核酸内芯核酸内芯核糖核酸核糖核酸 （RNARNA）脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 （DNADNA）植物病毒植物病毒噬菌体噬菌体核酸的功能：决定病毒遗传、变异和感染力核酸的功能：决定

13、病毒遗传、变异和感染力蛋白质外壳：保护核心和将病毒的核酸物质注蛋白质外壳：保护核心和将病毒的核酸物质注入其他生物的细胞内。入其他生物的细胞内。 病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本成分的合成和装配，即：本成分的合成和装配，即： 核酸复制核酸复制+ +蛋白质合成蛋白质合成病毒粒子病毒粒子噬菌体的繁殖一般可分四个阶段，即噬菌体的繁殖一般可分四个阶段，即吸附吸附侵入侵入复制与聚集（装配）复制与聚集（装配）1) 裂解（释放）裂解（释放）一、病毒的繁殖过程一、病毒的繁殖过程吸附吸附侵入侵入早期：病毒特异性酶的合成早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒核

14、酸复制病毒结构蛋白质合成病毒结构蛋白质合成装配装配释放释放病病毒毒大大分分子子合合成成尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性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。在受体上，随之把刺突、基板固定。1 1）吸附）吸附(attachment)病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范德华力。间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范德华力。以噬菌体侵染大肠杆菌为例以噬菌体侵染大肠杆菌为例2）侵入）侵入(penetratio

15、n)尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘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，蛋白质外壳留在胞收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外。外。3 3）增殖与装配）增殖与装配(synthesis and assembly) 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，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。产生大量的病毒蛋白质和核酸。T4T4噬菌体的装配是一个极为复杂的自噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程我装配的过程3 3）增殖与装配）增殖与装配4 4）裂解（释放

16、）裂解（释放）(release)二、噬菌体的溶原性二、噬菌体的溶原性温和噬菌体温和噬菌体-溶原性噬菌体溶原性噬菌体（lysogenic phagelysogenic phage）：）：这一现象称做噬菌体的溶原性（这一现象称做噬菌体的溶原性（lysogenylysogeny）前噬菌体前噬菌体二、噬菌体的溶原性二、噬菌体的溶原性一、病毒的测定一、病毒的测定电子显微镜观察计数电子显微镜观察计数红细胞凝集试验红细胞凝集试验空斑实验空斑实验二、病毒的培养特征二、病毒的培养特征l（一）液体培养基：浑浊（一）液体培养基：浑浊澄清澄清l（二）固体培养基：菌落（二）固体培养基：菌落空斑空斑三、病毒的培养基三、病毒的培养基专一性专一性四、病毒的培养四、病毒的培养（一）动物病毒：（一）动物病毒：是最原始的病毒培养方法，根据病毒种类不同，选择敏是最原始的病毒培养方法，根据病毒种类不同，选择敏感动物及适宜接种部位，如嗜神经性病毒（狂犬病毒）感动物及适宜接种部位，如嗜神经性病毒（狂犬病毒）可接种于小鼠脑内，痘病毒可接种于家兔角膜或皮内。可接种于小鼠脑内，痘病毒可接种于家兔角膜或皮内。 鸡胚对多种病毒敏感