微生物学第四章 非细胞型微生物的形态与分类

第四章

非细胞型微生物的形态与分类第一节病毒的形态结构与功能第二节病毒的复制第三节病毒的培养第四节细菌病毒和发酵工业第五节噬菌体的防治措施第六节亚病毒类一.病毒的形态

1.定义病毒是一类比细菌小得多的生物体，光镜下不可见，它无完整的细胞结构，也无完整的酶系,不能独立生活，只能寄生在活的细胞内，是严格的寄生生物体，病毒与人类安全密切相关。病毒(或病毒粒子)是由RNA或DNA分子组成的传染因子，是非细胞生命体，常由一种或几种蛋白质构成的衣壳包裹，有些病毒还覆盖有更为复杂的包(囊)膜。第一节病毒的形态结构与功能22023/3/282.病毒不同于其他微生物的几个特征（1）病毒只含有一种核酸——RNA或DNA。（2）病毒通过基因组复制和表达，产生子代病毒的核酸和蛋白质，随后装配成完整的病毒粒子。病毒属于最小生命形态，是只能在寄生细胞内才能复制的微生物。HIV病毒32023/3/28（3）病毒必须利用寄主细胞的酶类和产能机构，并能借助寄主细胞的生物合成机构复制其核酸以及合成由其核酸编码的蛋白质。（4）某些RNA病毒的RNA经反转录合成互补DNA（c-DNA）,与细胞基因组整合，并随细胞DNA的复制而增殖。（5）病毒无细胞壁，也不进行蛋白质、糖和脂类的代谢活动。42023/3/283.病毒的大小、形态和结构病毒的种类繁多，形态结构各具特点。有的呈棒状，有的为球形或多角形，还有的呈蝌蚪形等。病毒的大小亦各不相同。从10nm-250nm不等。一个完整的病毒或病毒粒子是由蛋白质（或多肽）组成的壳膜，构成最外层，壳膜内包含有核蛋白构成的核心，壳膜及其包裹着的核酸和相随蛋白质合起来组成核蛋白壳膜，叫做核壳体。依据核壳体的形态，病毒颗粒可分为立体对称型和螺旋对称型。52023/3/28病毒最外层：包膜（无）核壳体：核膜+核心即包膜中心核衣壳表面包膜核酸(DNA或RNA)各种蛋白病毒粒子62023/3/28病毒和细菌的相对大小72023/3/2882023/3/28电镜下病毒的各种形态92023/3/28102023/3/28112023/3/28122023/3/28132023/3/28病毒的蛋白主要在壳膜中。这些蛋白质或多肽在病毒形态学上称作化学亚单位或结构亚单位。许多化学亚单位以非共价键串联起来，形成了电子显微镜下可以见到的子粒即形态亚单位。大多数病毒含有大量蛋白质，占病毒粒子总重的70%以上。病毒蛋白具有较高的毒性作用，是使机体发生各种毒性反应的主要成分。二.病毒的蛋白142023/3/28病毒粒子的蛋白构造随病毒种类而有所不同。结构简单的小型病毒只有3--4种蛋白质；结构复杂的病毒，蛋白质种类多达100种以上。病毒粒子的蛋白可以分为4个主要种类：衣壳蛋白、基质蛋白、囊膜蛋白和酶蛋白。152023/3/28病毒的衣壳(capsid)：是指已经或即将与核酸进行组装的蛋白外壳。衣壳在电镜下呈许多球形或管状亚单位，即壳粒按一定的对称规律构成，是病毒粒子的保护性外壳。病毒的包膜（或囊膜）(envelope)：比较复杂的病毒，核衣壳外面有一层或几层富含有脂质的外膜，其性质和组成尚不十分清楚，大多包膜既含有病毒特异性物质，同时又含有寄主细胞膜的成分。三.病毒的衣壳和包膜162023/3/28172023/3/28EnvelopedvirusNakedvirus182023/3/28定义：病毒的增殖又称病毒的复制，是病毒在活细胞中的繁殖过程。这一过程非常特殊，而且形式多样化。既有每种病毒特有规律，又有共同规律。病毒仅在活细胞中才能表现其生命活性。第二节病毒的复制192023/3/28202023/3/28噬菌体（phage）：能侵入细菌体中，并能在菌体中增殖，最终将菌体裂解的病毒。一.细菌病毒(噬菌体)复制212023/3/28噬菌体的构造222023/3/28232023/3/28烈性噬菌体：噬菌体感染细菌细胞后，在胞内增殖，凡导致寄主细胞裂解者叫烈性噬菌体或毒性噬菌体，这类寄主细胞称为敏感性细胞。温和噬菌体：不使寄主细胞发生裂解，并与寄主细胞同步复制的噬菌体，这类寄主细胞称为溶原性细胞。242023/3/281.烈性噬菌体复制以大肠杆菌的T-噬菌体为例吸附和侵入复制与装配释放252023/3/28大肠杆菌T-4噬菌体的结构262023/3/28

吸附和侵入

复制与装配释放272023/3/28

①吸附（Adsorption）尾丝与特异性受体接触，就附着在受体上，刺突、基板固定于细胞表面。282023/3/28

②侵入（Penetration）

尾管所携带的溶菌酶把细胞壁上的肽聚糖水解。同时将遗传物质压入菌体内。.292023/3/28③复制与装配：

包括核酸的复制和蛋白质的合成。把合成好的“部件”进行自装配。302023/3/28

④释放（Release）

在脂肪酶和溶菌酶的作用下，促使细胞裂解。312023/3/282.温和噬菌体有些噬菌体入侵寄主细胞后核酸不复制，也不产生蛋白质外壳，故不影响细菌的正常生命活动，而是将基因整合到细菌染色体上，成为寄主细胞染色体附加体。当细菌进行分裂时，与细菌的染色体同步复制，分别进入两个子细胞的基因中，寄主细胞内温和噬菌体的DNA叫原噬菌体。322023/3/28

如果在其他条件突然改变后，温和噬菌体有可能变为烈性噬菌体，而导致菌体溶解，使不溶解菌体的噬菌体转变为溶解菌体的噬菌体。332023/3/28342023/3/28352023/3/28

利用特殊饲养的动物培养，由于病毒对动物具有一定的特异性，特定动物才能传播一定种类病毒。依实验要求，使用不同年龄的动物，常将样品或病毒注射进入到脑、血液、肌肉、体腔、皮肤或脚掌内。第三节病毒的培养一.利用活体动物接种362023/3/28

胚胎是细胞早期快速分化的发展阶段，具有丰富的营养，可支持病毒生长。由于对卵的注射必须刺破卵壳。因此，无菌要求极严格。注射方式有绒毛膜接种、尿囊腔接种、卵黄囊接种和羊膜腔接种。病毒在胚胎中发育可引起肉眼可见变化或变化不明显，起生长表现包括胚胎死亡、胚胎发展缺陷、膜局部缺损。如果病变不明显，必须用其他方法检测。二.用鸡（禽）胚372023/3/28将动物细胞分离、体外培养的方式称细胞培养。病毒检测方式观察细胞单层中感染细胞变性和溶解。病毒蚀斑：被破坏的病毒感染区呈现清晰的限定性斑，又称空斑。同样技术也可用于噬菌体检测和计数。噬菌体计数三.

细胞培养技术382023/3/28产生空斑的平板392023/3/281.溶原性细菌特征有产生噬菌体的潜在能力。具有抗同源噬菌体感染的“免疫性”。溶源性细菌的复愈。获得新的生理特征。第四节细菌病毒和发酵工业一.发酵工业中噬菌体的一些性质402023/3/282.溶原性细菌的检测溶源性细菌特征往往会给发酵生产带来潜在危险，造成经济损失。因为在溶原（温和）性细菌培养物中，虽有少量游离的噬菌体存在，但并引起同原菌株细胞裂解，故不易被人察觉。一旦溶原性细菌发生自我性裂解或诱发裂解，将会危害发酵菌株。412023/3/28溶原性细菌检测一般用敏感的非溶原性菌株作为指示菌。将待测菌样在合适的培养基中培养，并在生长的对数期进行紫外线照射，诱导原噬菌体复制。进一步培养，将培养物过滤，去除活菌体，将滤液与指示菌混合后倒平皿，观察是否有噬菌斑出现。也可将滤液加到指示菌的液体培养物中，观察菌液能否变清。422023/3/28432023/3/281.污染原因:噬菌体污染发酵菌株，几乎所有菌种都可能是溶原性的；噬菌体分布广泛，凡有细菌的地方几乎都有噬菌体；发酵系统本身的原因如空气过滤系统失效或发酵中存在大量噬菌体等。二.

发酵工业中噬菌体污染原因和现象442023/3/282.污染现象：

常出现一些明显的异常现象，如碳源和氮源的消耗减慢，发酵周期延长，pH值异常变化，泡沫骤增，发酵液色泽和稠度改变，出现异常臭味，菌体裂解和减少，引起光密度降低和产物锐减等。

污染严重时，无法继续发酵。452023/3/28乳球菌乳糖乳酸奶酪乳球菌乳糖奶酪三.乳品工业发酵剂中常见的噬菌体462023/3/28杜绝各种噬菌体的来源；控制活菌体的排放；净化环境；使用抗噬菌体菌株和定期轮换生产菌种；基因防治噬菌体侵染；乳品噬菌体的控制系统；菌种被噬菌体污染后的补救措施。第五节噬菌体的防治措施472023/3/28定义：1995年国际病毒委员会第六次报告将亚病毒因子分为卫星病毒、类病毒、和朊病毒三类。类病毒和拟病毒只感染植物,朊病毒只在脊椎动物存在,可引致人和动物的海绵状脑病。第六节亚病毒类482023/3/281.定义

是至今尚未完全清楚的一种蛋白质传染源，现在对该病毒未查到任何核酸，对各种理化作用具有很强的抵抗力，有传染性甚强的传染性蛋白颗粒，在人和动物中可引起海绵脑病或白质脑病。朊病毒的三维结构一.朊病毒492023/3/282.特点：引起中枢神经系统致死性的慢性退化性疾患。大脑皮质的神经元细胞退化，空泡变性、死亡、消失，被星状细胞取而代之，因而出现海绵状态。大脑皮质变薄、变性相对增加，因而成为海绵脑病或白质脑病。朊病毒的复制过程502023/3/281.定义是使植物发病的最小病原。如马铃薯纺锤块茎病和柑橘裂皮病的病原，是最小RNA病毒，只有最小病毒的1/10左右，由246-600个核苷酸组成，不具有蛋白质外壳。

2.结构由于广泛的分子内碱基配对，类病毒按能量最低原则形成一种棍棒状结构，但存在一些单链区。在一定条件下，如高浓度的氯化钠溶液和高温等，结构发生转换，如形成新的发夹结构等。二.类病毒512023/3/283.特点能引起许多经济植物和人的疾病。分子小，不编码蛋白质，它们的基因组包含了大量的遗传信息