教学模块四病毒

理论教学内容：1、病毒的概念和基本特征2、病毒的形态结构、化学组成和增殖过程3、病毒的种类和分类4、病毒的致病性和对理化因素的抵抗力第一页，共六十八页。知识技能要求：

掌握病毒的概念、特点、病毒形态结构、增殖过程和溶源性。熟悉噬菌体的形态结构和类型。了解植物病毒和动物病毒的主要类型，病毒的抗原性及致病性。第二页，共六十八页。什么是病毒（Virus）？

病毒是超显微的、无细胞结构的、只含一种核酸(DNA或RNA)、对抗生素不敏感，专性细胞寄生的非细胞微生物。

病毒在活细胞外以病毒粒子的形式存在，不能进行代谢和繁殖，不具有生命特征，但一旦进入宿主细胞就具有生命特征。第三页，共六十八页。病毒的基本特征1）个体微小：绝大多数病毒在150nm以下，可通过除菌滤器，必须在电镜下才能看到。2）结构简单：只含有一种类型的核酸，无完整细胞结构，没有或只有少数的酶。电子显微镜第四页，共六十八页。3）专性寄生：严格的活细胞内复制增殖，不能在非生命的人工培养基上生长。4）具有受体连结蛋白：与敏感细胞表面的病毒受体连结，进而感染细胞。5）抵抗力特殊：多数病毒耐冷不耐热（除乙肝病毒外）；能耐受甘油，常用50%甘油生理盐水保存病毒材料；对抗菌素、制霉菌素及磺胺等药物不敏感；干扰素能干扰病毒的增殖。第五页，共六十八页。至今发现的病毒种类：1000多种。研究病毒的技术：电子显微镜技术X射线衍射技术超速离心机等多功能X射线衍射仪超速离心机第六页，共六十八页。病毒感染实例：“杂色郁金香”造成郁金香杂色综合症的主要病原是TBV，其次也有少量的植株被TBBV、TTBV及CMV所感染。TBV及TTBV病毒主要在花瓣和叶片中增殖与积累，并通过种球传给后代。

原认为用以美化和观赏的名贵品种已从花圃中剔除。第七页，共六十八页。病毒已成为微生物学、病毒学、分子生物学、分子遗传学的研究对象。第八页，共六十八页。病毒的大小非常微小，以nm表示。较大的痘病毒直径约为300nm，较小的口蹄疫病毒颗粒直径为10~22nm。动物病毒大蚊虹色病毒（Tipulairidescentvirus)30nm腺病毒（Adenovirus）70~90nm骨髓灰质炎病毒（Poliovirus）27~30nm第九页，共六十八页。植物病毒马铃薯Y病毒（PotatovirusY）75012nm南瓜花叶病毒（Squashmosaicvirus）22nm噬菌体大肠杆菌噬菌体fd（Coliphagefd）700x5nm大肠杆菌噬菌体T2,T4,T6（ColiphageT2,T4,T6）头部90x60nm尾部100x20nm大肠杆菌噬菌体M13（ColiphageM13）长600~800nm第十页，共六十八页。病毒的形态

病毒一般呈球形或杆形，也有呈卵圆形、砖形、丝状和蝌蚪状。无囊膜的病毒一般呈球形。

第十一页，共六十八页。动物病毒多呈球形、卵圆形或砖形。如腺病毒为球状，痘病毒为砖形。

植物病毒多呈杆形或丝状，少数为球状。如烟草花叶病毒为丝状，苜蓿花叶病毒为杆状，花椰菜花叶病毒为球状。

细菌病毒即噬菌体多为蝌蚪状，也有为球状和丝状，如大肠杆菌偶数T噬菌体系列为蝌蚪状，大肠杆菌噬菌体fd为丝状，фX174为球形。第十二页，共六十八页。几种病毒的形态第十三页，共六十八页。烟草花叶病毒（TMV）第十四页，共六十八页。脊髓灰质炎病毒第十五页，共六十八页。脊髓灰质炎（小儿麻痹症）

是由脊髓灰质炎病毒引起的小儿急性传染病，多发生在＜5岁小儿,尤其是婴幼儿。病毒侵犯脊髓前角运动神经元，造成弛缓性肌肉麻痹，病情轻重不一，轻者无瘫痪出现，严重者累及生命中枢而死亡；大部分病例可治愈，仅小部分留下瘫痪后遗症。自从口服的脊髓灰质炎减毒活疫苗投入使用后，发病率明显降低。第十六页，共六十八页。电子显微镜下可以观察到乙肝病毒3种不同的形态：大球形颗粒，小球形颗粒和管形颗粒。第十七页，共六十八页。细胞内的腮腺炎病毒（绿宝石色）第十八页，共六十八页。图1.电镜下流感病毒形态

图2.流感病毒模型图甲、乙型流感病毒的形态为多形性或球形，直径约80～120nm，但刚分离到的病毒多为丝状体。第十九页，共六十八页。噬菌体（电镜照片）大肠杆菌T系噬菌体模型

第二十页，共六十八页。病毒粒子的结构病毒粒子（Virion）

是指一个结构和功能完整的病毒颗粒，它是成熟的具有侵染力的病毒个体。

病毒的结构组成：

核酸（nuclearacid)蛋白质壳体(proteincoast)囊膜(envelope)第二十一页，共六十八页。病毒结构示意图第二十二页，共六十八页。病毒模式图第二十三页，共六十八页。艾滋病病毒衣壳糖蛋白第二十四页，共六十八页。乙肝病毒（HBV）结构示意图。第二十五页，共六十八页。第二十六页，共六十八页。

人类禽流感病是指禽类动物中流行的高致病性禽流感病毒感染人体引起的以流感样症状、结膜炎或肺炎为主要表现的疾病，是一种人畜共患病。由于人类缺乏对禽流感病毒的免疫力，因此病死率较高，并有可能给人类造成较严重的伤害。第二十七页，共六十八页。病毒的核酸

位于病毒粒子中心，构成了其核心或基因（Genome）。一种病毒只有一种类型的核酸，或RNA或DNA。可能单股，也可能双股。大病毒含有1904个碱基对，小的仅含5个基因。

病毒核酸储存有病毒的遗传信息，控制着病毒的遗传变异、增殖和对宿主的感染性。无蛋白质壳体的病毒核酸仍具有感染性，且感染范围更广，但感染力较弱。第二十八页，共六十八页。病毒的蛋白质壳体

是指围绕病毒核酸并与之紧密相连的蛋白质外壳，由许多壳粒（Capsomere）组成。壳粒是指在电子显微镜下可以认辩的组成壳体的亚单位，由一个或多个多肽分子组成。

功能主要保护病毒核酸，决定病毒感染的特异性，具有抗原性，可刺激机体产生相应抗体。第二十九页，共六十八页。

组成壳体的壳粒基本上有两种对称排列：一种为二十面体，即壳粒沿着三根相互垂直的轴形形成对称体，壳体即为二十面体。另一种为螺旋状体，壳粒和核酸呈螺旋对称形排列成直杆形,伸长的纤维状，弯曲杆状。第三十页，共六十八页。病毒的囊膜

囊膜也称封套或包膜（Envelope）是指包被在病毒核壳体外的一层包膜，含有脂类、蛋白质和糖类。囊膜为双脂层膜，与之相连的是病毒特异性蛋白。囊膜表面具有突起物，称为刺突（Spike），也称为包膜子粒（Peplomer）囊膜对脂溶剂敏感。有囊膜的病毒易于吸附于寄主细胞表面，破坏宿主细胞表面受体，易于侵入细胞。第三十一页，共六十八页。病毒壳体的对称性第三十二页，共六十八页。烟草花叶病毒结构示意图第三十三页，共六十八页。腺病毒的二十面体结构第三十四页，共六十八页。病毒结构示意图第三十五页，共六十八页。病毒的分类实用性分类——寄主型分类动物性病毒植物性病毒细菌病毒病毒理化特性分类科（viridae）亚科（virrinae）属（virus）第三十六页，共六十八页。以病毒核酸分类类型：DNA或RNA股数:单股（ss）或双股（ds）

病毒粒子有无囊膜第三十七页，共六十八页。病毒分类图1第三十八页，共六十八页。病毒分类图2第三十九页，共六十八页。

不同噬菌体的形态结构

噬菌体Bacteriophage第四十页，共六十八页。大肠杆菌T偶数噬菌体典型图第四十一页，共六十八页。T4噬菌体的示意图与电镜照片第四十二页，共六十八页。噬菌体的分类烈性噬菌体（Virulentphage）

凡侵入寄主细胞后进行复制繁殖并导致细胞裂解的噬菌体即为烈性噬菌体。温和性噬菌体（Temperatephage）凡侵入细胞后与宿主细胞同步复制，并随宿主细胞的生长繁殖而传代下去，在一般情况下不引起宿主细胞裂解的噬菌体，称为温和性噬菌体。第四十三页，共六十八页。病毒的增殖是病毒基因组在寄主细胞内复制与表达的结果，这种繁殖方式与其他微生物不同，故称为增殖。各种病毒的增殖过程基本相似，一般可分为吸附、侵入、合成、装配、释放5个阶段。第四十四页，共六十八页。以噬菌体的增殖周期为例吸附（Absorption）侵入（Penetration）复制（Replication）装配（Assembly）裂解（Lysis）第四十五页，共六十八页。噬菌体的吸附(Absorption)吸附是噬菌体侵染宿主细胞的第一步吸附过程决定于：1）细胞表面受点的结构2）噬菌体的吸附器官吸附过程为噬菌体的吸附器官于敏感细菌细胞表面的敏感接受点相互特异性的互补不可逆接合。

第四十六页，共六十八页。一种细菌细胞表面可被多种和多个噬菌体吸附感染。据测定，一个细菌细胞表面可被250~360个噬菌体吸附达到饱和量。吸附受环境因子温度、pH、阳离子浓度等影响。第四十七页，共六十八页。噬菌体的侵染(Penetration)

侵染即注入核酸

噬菌体以其尾部固着于敏感细菌细胞表面后，将尾丝展开固着于细胞，尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生一个小孔，然后尾鞘收缩，将头部的核酸通过中空的尾髓压入细胞内，而蛋白质外壳则留在细胞外。此过程可在几十秒内完成。

第四十八页，共六十八页。通常一种细菌可受到几种噬菌体的侵染，但细菌细胞一般只允许一种噬菌体进入细胞。往往先进入的噬菌体可排斥或抑制后进入者。即使进入了，也不能增殖而消亡。尾鞘并不是侵染的必备条件，无尾鞘者也可有效侵染，但有尾鞘者可提高侵染效率。第四十九页，共六十八页。噬菌体的吸附与侵染图第五十页，共六十八页。噬菌体的复制(Replication)

包括噬菌体DNA的复制和蛋白质的合成。DNA的复制：噬菌体进入细胞后立即以噬菌体DNA为模板，利用细菌原有的RNA合成酶合成早期的mRNA，由早期mRNA翻译成早期蛋白质。这些早期蛋白质是病毒复制所需的酶及抑制细胞代谢的调节蛋白。●在这些酶催化下，以亲代DNA为模板，半保留复制出子代DNA。第五十一页，共六十八页。在DNA开始复制后转录的mRNA为晚期mRNA，再由晚期mRNA翻译成晚期蛋白质即噬菌体外壳的结构蛋白，如头部蛋白质、尾部蛋白质。

此时为潜伏期，在细胞内还观察不到噬菌体粒子。

潜伏期（Latentperiod）是指噬菌体栖于宿主细胞至宿主细胞裂解，释放噬菌体的最短时间。第五十二页，共六十八页。噬菌体的装配(Assembly)

装配是将分别合成的噬菌体核酸、蛋白质装配成一个成熟的、有侵染力的噬菌体粒子的过程。大肠杆菌噬菌体的DNA、头部蛋白质亚单位、尾鞘、尾髓、基板、尾丝等合成后，收缩聚集，被头部外壳蛋白包围，形成二十面体的噬菌体头部。尾部也同时装配，与头部连接。

最后装配完毕，成为新的子代噬菌体。第五十三页，共六十八页。噬菌体各元件的装配第五十四页，共六十八页。噬菌体的裂解(Lysis)成熟的噬菌体粒子大多借宿主细胞的裂解而得到释放。

●细菌细胞的裂解可导致原浑浊的培养液变清，固体培养物出现噬菌斑。●也有丝状噬菌体成熟后不裂解细菌细胞，而是从宿主细胞中钻出来，细菌细胞仍可生长。

●大肠杆菌的T偶数噬菌体从吸附到粒子成熟释放需15~30min时间。第五十五页，共六十八页。

噬菌斑第五十六页，共六十八页。第五十七页，共六十八页。噬菌体的侵染、复制和释放第五十八页，共六十八页。细菌的溶源性

溶源性（Lysogeny）是温和噬菌体侵入宿主细胞后产生的特性。温和性噬菌体侵入到宿主细菌细胞后，其DNA可整合到宿主细胞的染色体上，并与宿主细胞染色体DNA同步复制，但不合成自己的蛋白质壳体，宿主细胞不裂解而能继续生长繁殖。第五十九页，共六十八页。整合在宿主细胞上的温和性噬菌体的基因称为原噬菌体（Prophage），个别噬菌体不整合在宿主细胞的上而是附着在细胞膜的某一位点上呈质粒状态。

含有原噬菌体的宿主细胞称为溶源性细胞。（Lysogeniccell）第六十页，共六十八页。温和噬菌体的遗传学特性

温和性噬菌体的基因能整合到宿主细胞染色体DNA中，有一个与细菌染色体相附着的位点，并在其某种基因产物（酶）的作用下，两者在此发生特异性重组。

温和噬菌体能编码合成一种阻遏体蛋白的基因，它可阻止噬菌体所有有关增殖基因的表达，使其不能进入营养状态

。第六十一页，共六十八页。另外有一些基因调节、控制阻遏体的合成，以维持稳定的溶源状态。

溶源细胞的自发性裂解：当阻遏体水平降低到不足以维持溶源状态，原噬菌体可离开宿主细胞的染色体而进入增殖周期，并引起宿主细胞裂解的现象。自发性裂解的频率在10-2~10-5。第六十二页，共六十八页。溶源性细胞的特性1溶源细胞的诱发裂解溶源细胞可受各种理化因子如射线、化学诱变剂的影响而诱发裂解，释放出噬菌体粒子。第六十三页，共六十八页。●溶源细胞的免疫性

阻遏体蛋白除阻遏原噬菌体的基因组外，也同样能阻遏进入溶源细菌的其他同型噬菌体的基因组，使其不能在该细胞内复制。因此溶源细菌对同型噬菌体呈现一种特异的免疫现象。如含有λ原噬