第三章 非细胞型生物——病毒

1、非细胞型生物-病毒病毒(virus)：一类由一类由核酸和蛋白质等少数几种核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微成分组成的超显微“非细非细胞生物胞生物”，其本质是一种，其本质是一种只含只含DNA或或RNA的遗传的遗传因子，它们能以因子，它们能以感染态感染态和和非感染态非感染态两种状态存在。两种状态存在。 1、个体极小个体极小，可，可以通过滤菌器，形态多以通过滤菌器，形态多样。普通光镜下不可见，样。普通光镜下不可见，形态大小以形态大小以nm计。有计。有球状、杆状、复合型。球状、杆状、复合型。2、无细胞结构无细胞结构，由蛋白质、，由蛋白质、 核酸构成，无细胞器。核酸构成，无细胞器。核酸(Nuclei

2、c acid)蛋白质衣壳(Protein coat) 3、一个病毒体内、一个病毒体内仅含一种核酸仅含一种核酸（or DNA,or RNA) ，核酸可以以单链或双链形，核酸可以以单链或双链形式存在。式存在。 4、生活方式为、生活方式为专性活细胞内寄生专性活细胞内寄生，病毒酶系不全，离开活体后无生命特征。病毒酶系不全，离开活体后无生命特征。5、 病毒以病毒以复制复制(replication)的方式增的方式增殖殖,包括核酸复制、核酸蛋白质装配，包括核酸复制、核酸蛋白质装配，是在分子水平上进行的。是在分子水平上进行的。6 、对抗生素不敏感对抗生素不敏感，对干扰素敏感。，对干扰素敏感。(三三) 环境对病

3、毒的影响环境对病毒的影响温度：温度：病毒的半数存活期：在病毒的半数存活期：在60度以秒计；度以秒计； 37度以分计；度以分计；20度以小时计度以小时计 X射线射线 r射线射线 均可使病毒失活均可使病毒失活紫外线（紫外线（UV）脂溶剂：脂溶剂：有包膜的病毒，因包膜中含有脂类有包膜的病毒，因包膜中含有脂类 物质对脂溶剂敏感物质对脂溶剂敏感甲醛甲醛能使病毒失活能使病毒失活pH6.08.0 ：稳定，：稳定，pH5以下或以下或pH9以上：迅以上：迅速失活速失活.（一）病毒的大小： 1、测定病毒大小的方法: 电镜法电镜法 病毒的形体病毒的形体微小，只能以微小，只能以nm计量，一般计量，一般为为 10 30

4、0 nm。 最大的病毒与最小的病毒最大的病毒与最小的病毒天花病毒天花病毒200300nm脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒口蹄疫病毒口蹄疫病毒10nm衣衣 壳壳核核 酸酸包包 膜膜刺刺 突突核衣壳核衣壳1.1.病毒的衣壳病毒的衣壳 核心核心（core）：由病毒核酸及其结合蛋白组成，并被）：由病毒核酸及其结合蛋白组成，并被壳体包围着的病毒体的中心部分。壳体包围着的病毒体的中心部分。概念：概念：为病毒的最小形态为病毒的最小形态单位，由单位，由16个多肽分子折个多肽分子折叠缠绕成的叠缠绕成的蛋白质亚单位蛋白质亚单位（三级结构）。（三级结构）。 概念概念: :是衣壳粒是衣壳粒以对称形以对称形式式有规律的排列

5、形成的病有规律的排列形成的病毒外壳。内包核酸，形状毒外壳。内包核酸，形状多样。多样。 概念：概念：又称核又称核壳体；病毒蛋壳体；病毒蛋白质衣壳与病白质衣壳与病毒核酸的合称，毒核酸的合称，为病毒的基本为病毒的基本结构。结构。 (1)(1)概念：概念：指核衣指核衣壳外包裹的由糖蛋壳外包裹的由糖蛋白或蛋白质组成的白或蛋白质组成的一层构造较复杂的一层构造较复杂的包膜，亦称被膜或包膜，亦称被膜或外膜。外膜。 来源于宿主细胞来源于宿主细胞膜或膜或 核膜核膜: 如流感病如流感病毒。毒。a.a.维系病毒体结构；维系病毒体结构；b.b.保护病毒核酸；保护病毒核酸； c.c.起始病毒感染所必需（识别）。起始病毒感

6、染所必需（识别）。 概念：概念：病毒包病毒包膜或衣壳表面膜或衣壳表面的突起物。的突起物。 virion核衣壳核衣壳(nucleocapsid)包膜包膜(envelope)刺突刺突(spike)核酸核酸(nucleic acid)DNA or RNA衣壳衣壳(capsid )衣壳粒衣壳粒二十面体对称的结构二十面体对称的结构 ( (球状球状) )螺旋对称的结构螺旋对称的结构 ( (杆状杆状) )复合对称的结构复合对称的结构 ( (蝌蚪状蝌蚪状) )形状形状：多为杆状、纤维状、：多为杆状、纤维状、 弯曲杆状；弯曲杆状； TMV 外壳分子的螺旋结构外壳分子的螺旋结构烟草花叶病毒烟草花叶病毒 （ TMV

7、 ）：）：长长300 nm,直径直径15-18 nm,中心空腔中心空腔4 nm；亚基围绕棒中心轴做右手螺旋排列；亚基围绕棒中心轴做右手螺旋排列；ssRNA位于距棒中心位于距棒中心4 nm的凹槽内。的凹槽内。腺病毒（腺病毒（Adenovirus）:1)球或近球形；球或近球形；2)高倍电镜下为多面体高倍电镜下为多面体, 具具20个等边三角形和个等边三角形和 12个顶点的物体；个顶点的物体；3)多面多角多棱多面多角多棱,是多颗是多颗 粒按一定方式对称排粒按一定方式对称排 列形成列形成,在角上为五邻在角上为五邻 体（体（penton) ，面上六，面上六 邻体邻体(hexon)。 大肠杆菌的大肠杆菌的T

8、4噬菌噬菌体是由椭圆形的二体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋十面体头部和螺旋对称的尾部组合而对称的尾部组合而成，是病毒中复合成，是病毒中复合对称的代表。对称的代表。(1)概念：概念：在感染了病毒的细胞中，在感染了病毒的细胞中，完整病完整病毒和未装配的病毒亚基的聚毒和未装配的病毒亚基的聚合体合体，少数为宿，少数为宿主细胞对病毒感染的主细胞对病毒感染的反应产物反应产物，在，在细胞质细胞质或或细胞核细胞核内出现的内出现的异常染色区域异常染色区域称为包涵体称为包涵体。 概念：概念：将少量噬菌体与将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在大量敏感菌混合培养在营养琼脂中，由于噬菌营养琼脂中，由于噬菌体不断裂解细菌，

9、在平体不断裂解细菌，在平板上形成一个个透明圆板上形成一个个透明圆斑，称为噬菌斑。斑，称为噬菌斑。: 噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。 空斑或病斑空斑或病斑:是动物病毒是动物病毒感染了动物细胞而产生感染了动物细胞而产生的；的；在覆盖一薄层琼脂的一在覆盖一薄层琼脂的一片单层细胞上，如某一细胞片单层细胞上，如某一细胞感染有病毒，则增殖后的病感染有病毒，则增殖后的病毒粒子扩散至邻近细胞，最毒粒子扩散至邻近细胞，最终形成一个终形成一个与噬菌斑类似的与噬菌斑类似的空斑空斑。枯斑枯斑是植物病毒感染植物是植物病毒感染植物细胞形成的；细胞形成的；枯斑在叶片上可见。枯斑在叶片上可见。双链核酸

10、：双链核酸： 包括包括dsDNA,dsRNAdsDNA,dsRNA。 储存病毒的遗传信息储存病毒的遗传信息 控制病毒的遗传变异控制病毒的遗传变异 控制病毒的增殖控制病毒的增殖 控制病毒对宿主的感染性控制病毒对宿主的感染性复合对称结构基本形态基本形态:蝌蚪形蝌蚪形复合对称结构复合对称结构微球形微球形二十面体对称结构二十面体对称结构纤丝形纤丝形螺旋对称结构螺旋对称结构形态可分形态可分6群。群。头部头部二十面体对称结构；二十面体对称结构； 组成：蛋白质、小肽、多组成：蛋白质、小肽、多 胺、内含胺、内含DNA。颈部颈部六角形薄盘状、六角形薄盘状、连接头尾的结构；包括颈连接头尾的结构；包括颈环和颈须环和

11、颈须。尾鞘（尾鞘（tail sheath)：长长95nm, 衣衣壳粒螺旋对称；可伸缩壳粒螺旋对称；可伸缩,伸展时伸展时24 转，收缩时转，收缩时12转。转。尾管尾管(tail tube):长长80-100nm，中空，中空，DNA可由此进入细胞。可由此进入细胞。基板基板(base plate):六角形盘状物，六角形盘状物，中空，其角上有刺突、尾丝中空，其角上有刺突、尾丝刺突刺突(spike): 长长20nm，有吸附，有吸附功能。功能。尾丝尾丝(tail fiber): 长长140nm，有，有识别吸附功能，可专一性的吸识别吸附功能，可专一性的吸附在敏感细胞表面相应受体上。附在敏感细胞表面相应受体上

12、。烈性噬菌体（烈性噬菌体（virulent phage)：指能够指能够裂裂解解宿主细胞的噬菌体宿主细胞的噬菌体.温和噬菌体温和噬菌体(temperat phage)：噬菌体感噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到细染细胞后，将其核酸整合（附着）到细菌染色体上，导致菌染色体上，导致溶源性溶源性发生的噬菌体。发生的噬菌体。1. 吸附吸附2. 侵入侵入3. 复制复制4. 装配装配5. 裂解裂解(释放释放)烈性噬菌体的生活周期烈性噬菌体的生活周期尾部外鞘蛋白质亚基发生构想变化，外鞘长度减少尾部外鞘蛋白质亚基发生构想变化，外鞘长度减少了一半，但中心管长度不变，了一半，但中心管长度不变，外鞘的收缩形成的

13、推外鞘的收缩形成的推力使中心管穿过尾板，直穿细胞壁和细胞膜；力使中心管穿过尾板，直穿细胞壁和细胞膜；中心管所含酶类物质可使细胞壁产生一些小孔；中心管所含酶类物质可使细胞壁产生一些小孔； 使使DNA进入寄主细胞，并将蛋白质壳体留在壁外。进入寄主细胞，并将蛋白质壳体留在壁外。装配与释放装配与释放又称又称成熟成熟，是分期、分是分期、分批进行的。批进行的。当宿主细胞内的大量子当宿主细胞内的大量子代噬菌体成熟后，由于代噬菌体成熟后，由于水解细胞膜的脂肪酶和水解细胞膜的脂肪酶和水解细胞壁的溶菌酶的水解细胞壁的溶菌酶的作用，使细胞裂解，从作用，使细胞裂解，从而完成子代噬菌体的释而完成子代噬菌体的释放。放。自

14、外裂解自外裂解(lysis from without)：指大量噬菌体：指大量噬菌体吸附在同一宿主细胞表面并释放众多的溶吸附在同一宿主细胞表面并释放众多的溶菌酶，最终因外在的原因而导致细胞裂解菌酶，最终因外在的原因而导致细胞裂解。裂解量（裂解量（burst size):每一受感染细胞所产生每一受感染细胞所产生的子代的子代 virion的平均数。的平均数。烈性噬烈性噬菌体的菌体的这种生这种生长方式长方式称称一步一步生长生长。病毒效价：病毒效价：指单位体积指单位体积(ml)病毒悬液的感染单位数病毒悬液的感染单位数目目(IUml)或称毒力或称毒力 ；噬菌体效价噬菌体效价（pfu) ：又称噬菌斑形成单位

15、数指单位：又称噬菌斑形成单位数指单位体积试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数。体积试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数。方法：方法：下层：下层：2%2%琼脂琼脂10ml,10ml,凝后凝后 加上层，加上层， 上层：上层：1%1%琼脂琼脂3 34ml,4ml,内加内加0.1ml0.1ml待待 检液，检液，0.2ml0.2ml敏感菌液。敏感菌液。 37-10 37-10余余h h 培养，计数噬菌斑数。培养，计数噬菌斑数。应用：应用：可定性、定量可定性、定量 根据皿中噬菌斑数计算噬菌体效价根据皿中噬菌斑数计算噬菌体效价效价（效价（u/ml) =噬菌斑平均值噬菌斑平均值稀释倍数稀释倍数 10 以培养时

16、间为横以培养时间为横坐标坐标,以噬菌斑数为纵以噬菌斑数为纵坐标坐标,绘制成的曲线。绘制成的曲线。经过一步生长实验后经过一步生长实验后,得到的有得到的有潜伏期、裂潜伏期、裂解期解期的特征性曲线。的特征性曲线。噬菌体的增殖潜伏期（隐蔽期）潜伏期（隐蔽期）latent period(eclipse period )裂解期裂解期lysis period稳定期稳定期steady period可分以下阶段：可分以下阶段：l曲线平行于横轴，未曲线平行于横轴，未裂解液中的噬菌体数裂解液中的噬菌体数无变化。无变化。l样品中无游离的样品中无游离的P。l此期为病毒复制所需此期为病毒复制所需的最短时间。为病毒的最短时

17、间。为病毒复制的特征性数据。复制的特征性数据。 噬菌体以分钟计；噬菌体以分钟计； 动植物病毒以小时、动植物病毒以小时、天计。天计。l曲线直线上升。曲线直线上升。l子代噬菌体不断释放子代噬菌体不断释放到培养基中。到培养基中。稳定期稳定期(steady phase) ：曲线呈一个平顶。曲线呈一个平顶。感染细胞复制的子代噬感染细胞复制的子代噬 菌体全部释放，噬菌斑数菌体全部释放，噬菌斑数稳定，一次感染结束。稳定，一次感染结束。1. 温和噬菌体：温和噬菌体：能导致溶源性反应噬菌体能导致溶源性反应噬菌体e。 1）特点：）特点：a、均为、均为dsDNA。 b、不同噬菌体与宿主、不同噬菌体与宿主DNA的结合

18、的结合位点不同。位点不同。 2）状态：）状态：a、游离态，胞外游离的病毒粒子。、游离态，胞外游离的病毒粒子。 b、整合态，、整合态，前噬菌体（前噬菌体（prophage)： 即整合即整合 在宿主在宿主DNA上的或附着在宿主细胞内上的或附着在宿主细胞内的噬菌体的噬菌体DNA。 c、营养态，可产生噬菌体、营养态，可产生噬菌体DNA 和和蛋白质。蛋白质。概念概念：1)温和噬菌体温和噬菌体的侵入并不引起宿主的侵入并不引起宿主细胞裂解的现象细胞裂解的现象;2)在大多数情况下，在大多数情况下，溶源性细菌内温和噬溶源性细菌内温和噬菌体基因组整合于宿菌体基因组整合于宿主细菌染色体中主细菌染色体中;3)随之复制

19、传至后代随之复制传至后代的特性。的特性。1）概念：概念：染色体上整合有原噬菌体的细菌叫染色体上整合有原噬菌体的细菌叫溶溶源性细菌源性细菌, 可进行正常生长繁殖可进行正常生长繁殖,而不被裂解。而不被裂解。2）特点：特点： a.可稳定遗传可稳定遗传 b.可诱导裂解可诱导裂解:用化学、物理诱导用化学、物理诱导; c. 可自发裂解可自发裂解:10-210-5 d.具有具有“免疫性免疫性”: e.可复愈可复愈:自然遗失前噬菌体自然遗失前噬菌体; f.溶源转变：产生新的生理特征溶源转变：产生新的生理特征.动物病毒动物病毒 动物病毒是指寄生在脊椎动物或无脊椎动物动物病毒是指寄生在脊椎动物或无脊椎动物体内的病

20、毒，可引起多种疾病，如：天花、肝炎、体内的病毒，可引起多种疾病，如：天花、肝炎、脊髓灰质炎、口蹄疫、流感和狂犬病等；动物病脊髓灰质炎、口蹄疫、流感和狂犬病等；动物病毒也可引起肿瘤毒也可引起肿瘤 HIV病毒的寄主是病毒的寄主是T4淋巴细胞，当人体受到淋巴细胞，当人体受到HIV的的侵染后，就会引起免疫功能的丧失侵染后，就会引起免疫功能的丧失 HIV病毒主在通过血液和分泌物，并经粘膜表面和病毒主在通过血液和分泌物，并经粘膜表面和皮肤的破损处进入体内皮肤的破损处进入体内艾滋病毒艾滋病毒 80年代初，人类发现一种可怕的病毒性传染病年代初，人类发现一种可怕的病毒性传染病 艾滋病（艾滋病（AIDS），即获得

21、性免疫缺陷综合病症），即获得性免疫缺陷综合病症（Acauired Immure Deficiency Syndrome） 艾滋病由人类免疫缺陷病毒艾滋病由人类免疫缺陷病毒HIV（human immuno-deficiency virus）引起，引起，HIV病毒体呈圆球形，直径病毒体呈圆球形，直径100nm，病毒的壳体由病毒的壳体由P18和和P24两种蛋白组成，核心含有两种蛋白组成，核心含有RNA和逆和逆转录酶，病毒壳体外有包膜，包膜由脂类和蛋白质组成转录酶，病毒壳体外有包膜，包膜由脂类和蛋白质组成艾滋病毒的组成艾滋病毒的组成艾滋病毒的致病性艾滋病毒的致病性昆虫病毒昆虫病毒 昆虫病毒的特点昆虫病

22、毒的特点 昆虫病毒的主要特点是病毒粒子与宿主细胞内的昆虫病毒的主要特点是病毒粒子与宿主细胞内的蛋白质形成结晶体，称为包含体，包含体有一定的形蛋白质形成结晶体，称为包含体，包含体有一定的形状，如六角形、五角形、四角形等，故称多角体。根状，如六角形、五角形、四角形等，故称多角体。根据包含体在寄主细胞内的存在部位和包含体中病毒粒据包含体在寄主细胞内的存在部位和包含体中病毒粒子的多少以及包含体的有无，将之分为：子的多少以及包含体的有无，将之分为：核型多角体病毒（核型多角体病毒（NPV）质型多角体病毒（质型多角体病毒（CPV）颗粒体病毒（颗粒体病毒（GV）无包含体病毒无包含体病毒昆虫病毒是指寄生在昆虫体

23、内的病毒昆虫病毒是指寄生在昆虫体内的病毒植物病毒植物病毒 植物病毒是指感染植物的病毒植物病毒是指感染植物的病毒植物病毒的特点植物病毒的特点植物病毒的粒子形态多杆状植物病毒的粒子形态多杆状核酸多为单链核酸多为单链RNA感染的专化性不强，一种病毒可感染不感染的专化性不强，一种病毒可感染不同科、属的植物同科、属的植物混合感染常见，即一种植物可被多种病混合感染常见，即一种植物可被多种病毒感染毒感染病毒常在感染宿主细胞内由病毒子堆叠病毒常在感染宿主细胞内由病毒子堆叠成结晶性内含体或是由病毒粒子与细胞成结晶性内含体或是由病毒粒子与细胞组分形成非结晶性内含体组分形成非结晶性内含体 类病毒类病毒 拟病毒拟病毒 朊病毒朊病毒 凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中一种的分子病原体。中一种的分子病原体。l为裸露的单链为裸露的单链RNA,营专性细胞内寄生的最小营专性细胞内寄生的最小分子生物分子生物.lRNA为闭合环状为闭合环状,形似棒状形似棒状.l核酸分子量约为核酸分子量约为10