第三章病毒和亚病毒

第三章病毒和亚病毒第1页，共82页，2023年，2月20日，星期一第2页，共82页，2023年，2月20日，星期一教学目标掌握病毒的定义及其特性；掌握噬菌体繁殖方式（重难点）；熟悉病毒的形态、构造及其化学成分；熟悉亚病毒因子的种类与生物学特性；了解病毒在工农业生产中的应用。第3页，共82页，2023年，2月20日，星期一教学内容第一节概述病毒的定义及其特性；病毒大小及其形态；病毒的化学成分病毒的分类第二节噬菌体第三节亚病毒因子第4页，共82页，2023年，2月20日，星期一第一节概述第5页，共82页，2023年，2月20日，星期一一、病毒的定义和特性1定义一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”，其本质是一类含DNA或RNA的特殊遗传物质。第6页，共82页，2023年，2月20日，星期一Field等（1990年）：病毒为具有独立于宿主的进化史的绝对细胞内寄生物，它的DNA或RNA基因组被其编码的蛋白质壳体化。

是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。第7页，共82页，2023年，2月20日，星期一第8页，共82页，2023年，2月20日，星期一由一个或数个RNA或DNA分子构成的感染性因子，通常（但非必须）覆盖有由一种或数种蛋白质构成的外壳，有的外壳还有更为复杂的膜结构；这些因子能将其核酸从一个宿主细胞传递给另一个宿主细胞；能利用宿主的酶系统进行细胞内的复制；有些还能将其基因组整合入宿主细胞DNA，依靠这种机制，或是导致持续性感染，或是导致细胞转化，肿瘤形成。（沈萍版，p164）第9页，共82页，2023年，2月20日，星期一2、病毒的基本特征形体微小（20-200nm）；没有细胞结构，称为分子生物；只含有DNA或RNA一类核酸；既无产能酶系，也无蛋白质合成系统；不以二分分裂法繁殖，只能在特定的寄主细胞内以核酸复制的方式增殖；在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并长期保持其侵染活力；它对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感第10页，共82页，2023年，2月20日，星期一1、大小二、大小和形态(20-200nm)第11页，共82页，2023年，2月20日，星期一第12页，共82页，2023年，2月20日，星期一第13页，共82页，2023年，2月20日，星期一第14页，共82页，2023年，2月20日，星期一第15页，共82页，2023年，2月20日，星期一病毒粒子核衣壳（基本构造）核酸：由DNA或RNA构成衣壳：由衣壳粒构成包膜（非基本构造）：由类脂或脂蛋白构成形状：二十面体对称、螺旋体对称、复合型2、病毒粒子的构造

第16页，共82页，2023年，2月20日，星期一核衣壳（nucleo-capsid）病毒主要由壳体和核酸二部分构成，二者统称核衣壳。第17页，共82页，2023年，2月20日，星期一包膜（envelope）在壳体外层还具有一层由病毒编码的封套，有包膜病毒粒子是以出芽的方式穿过被侵染细胞的核膜或原生质膜。包膜可能含有少量的糖蛋白，例如人类免疫缺陷性病毒(HIV)，也可能含有大量的糖蛋白，例如单纯疱疹病毒(HSV)。病毒的包膜上具有受体，它能使粒子附着并感染宿主细胞。第18页，共82页，2023年，2月20日，星期一病毒的对称性

病毒的衣壳具有螺旋体对称或二十面体对称。螺旋体对称可以看作蛋白亚基通过有序的螺旋方式，排列在病毒核酸周围，二十面体是一种有规则的立体结构，它由许多蛋白亚基的重复聚集组成，从而形成一种类似于球形的结构。第19页，共82页，2023年，2月20日，星期一1.

Adenovirusstructure二十面体对称第20页，共82页，2023年，2月20日，星期一螺旋对称第21页，共82页，2023年，2月20日，星期一第22页，共82页，2023年，2月20日，星期一3、个体形态与群体形态

第23页，共82页，2023年，2月20日，星期一AdenovirusInfluenzavirusEnterovirusTabccomosaicvirus第24页，共82页，2023年，2月20日，星期一第25页，共82页，2023年，2月20日，星期一第26页，共82页，2023年，2月20日，星期一第27页，共82页，2023年，2月20日，星期一3、病毒的化学组成

蛋白质核酸脂质碳水化合物其他组成第28页，共82页，2023年，2月20日，星期一1）病毒蛋白

结构蛋白

构成一个形态成熟的有感染性病毒颗粒所必须的蛋白，包括壳体蛋白、包膜蛋白存在于毒粒中的酶。

非结构蛋白

由病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但不结合于毒粒中的蛋白。第29页，共82页，2023年，2月20日，星期一2）病毒的核酸双链DNA(dsDNA)、单链DNA(ssDNA)、

双链RNA(dsRNA)、单链RNA(ssRNA)；除dsRNA外，其余有均线状和环状形式；单链核酸按照它们的极性（polarity）进行分类：+RNA、-RNA；第30页，共82页，2023年，2月20日，星期一病毒双链DNA病毒DNA和RNA逆转录病毒DNA病毒RNA病毒

亚病毒单链DNA病毒双链RNA病毒裸露RNA病毒负单链RNA病毒正单链RNA病毒类病毒拟病毒朊病毒第31页，共82页，2023年，2月20日，星期一第32页，共82页，2023年，2月20日，星期一病毒的分类按照侵染的宿主分为：（1）原核生物的病毒－－噬菌体（2）植物病毒（多为ssRNA）（3）人类和脊椎动物病毒（4）昆虫病毒第33页，共82页，2023年，2月20日，星期一分类系统:目、科（亚科）、属和种分类阶元构成；3个目，其中1个尾病毒目（Caudovirales）涉及噬菌体，2个涉及动物病毒，分别是单负股病毒目（Mononegavirales）和套式病毒目（Nidovirirales）。国际病毒分类委员会(InternationalCommitteeonTaxonmyofViruses,ICTV)是国际公认的病毒分类与命名的权威机构。第34页，共82页，2023年，2月20日，星期一种

病毒种的命名不是单纯由某一个分类特征、而是由多原则分类特征决定的，包括病毒的基因组组成、病毒颗粒形态结构、生理生化特性和血清学性质等。属

病毒属是一群具有某些共同特征的种组成。其属名的词尾为“-virus”，但在设立一个新的病毒属时必需有一个同时被承认的代表种(typespecies)。

第35页，共82页，2023年，2月20日，星期一科

病毒科是一群具有某些共同特征的属组成。科名的词尾为“-viridae”，“科”下面可以设立或不设立亚科。亚科名的词尾为“-virinae”。目

病毒目是一群具有某些共同特征的科组成，目名的词尾为“-virales”。第36页，共82页，2023年，2月20日，星期一病毒双链DNA病毒DNA和RNA逆转录病毒DNA病毒RNA病毒

亚病毒单链DNA病毒双链RNA病毒裸露RNA病毒负单链RNA病毒正单链RNA病毒类病毒拟病毒朊病毒第37页，共82页，2023年，2月20日，星期一病毒的命名与书写规则病毒的命名要由公认的国际专家小组负责不采用拉丁文双名法，而是英文或英语化的拉丁文，只用单名目、科、属分别用拉丁文后缀“-virales”、“-viridae”及“-virus”

如Circoviridae环状病毒科

Circovirus环状病毒属第38页，共82页，2023年，2月20日，星期一第二节噬菌体(bacteriophage)第39页，共82页，2023年，2月20日，星期一一、概述第40页，共82页，2023年，2月20日，星期一噬菌体第41页，共82页，2023年，2月20日，星期一噬菌体种类主要为六种主要形态

①A型，dsDNA，蝌蚪状，收缩性尾

②B型，dsDNA，蝌蚪状，非收缩性尾

③C型，dsDNA，非收缩性尾

④D型，ssDNA，球状，无尾，大顶衣壳粒⑤E型，ssRNA，球状，无尾，小顶衣壳粒

⑥F型，ssDNA，丝状，头无尾第42页，共82页，2023年，2月20日，星期一第43页，共82页，2023年，2月20日，星期一第44页，共82页，2023年，2月20日，星期一第45页，共82页，2023年，2月20日，星期一吸附(Adsorption)穿入(Penetration)脱壳(Uncoating)生物合成(Biosynthesis)装配与释放(AssemblyandRelease)二、噬菌体的繁殖第46页，共82页，2023年，2月20日，星期一

第47页，共82页，2023年，2月20日，星期一吸附于大肠杆菌上的噬菌体第48页，共82页，2023年，2月20日，星期一第49页，共82页，2023年，2月20日，星期一第50页，共82页，2023年，2月20日，星期一二、噬菌体效价的测定

在菌苔上形成一个具有一定形状、大小、边缘和透明度的负菌落称噬菌斑。可用作噬菌体的鉴定指标，也可用于纯种分离和计数。

第51页，共82页，2023年，2月20日，星期一效价(滴度Titre)-------是微生物或其产物、抗原与抗体等活性高低的标志。噬菌体效价--------指噬菌体的浓度，即每毫升样品含噬菌体的个数。通常是在含敏感菌的平板上形成噬菌斑进行噬菌体的计数，以每毫升中含有的噬菌斑形成单位（plaqueformingunit/ml或pfu/ml)表示其效价。第52页，共82页，2023年，2月20日，星期一噬菌体效价的测定——双层平板法第53页，共82页，2023年，2月20日，星期一第54页，共82页，2023年，2月20日，星期一三、一步生长曲线烈性噬菌体（virulentphage)

感染宿主细胞后，可在短时间内连续完成吸附、侵入、增殖、成熟和裂解这五个阶段而实现繁殖的噬菌体。第55页，共82页，2023年，2月20日，星期一定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。可反映噬菌体的3个最重要参数：

潜伏期

裂解期的长短裂解量的大小第56页，共82页，2023年，2月20日，星期一高浓度的敏感宿主菌

适量的噬菌体培养离心除去过量游离噬菌体高倍稀释混合液一定时间取样噬菌斑测定第57页，共82页，2023年，2月20日，星期一第58页，共82页，2023年，2月20日，星期一潜伏期（latentphase）

指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，故整段潜伏期中没有一个成熟的噬菌体粒子从细胞中释放出来。

不同病毒的潜伏期长短不同，噬菌体以分钟计，动物病毒和植物病毒以小时或天计。第59页，共82页，2023年，2月20日，星期一裂解期（risephase）

紧接在潜伏期后的一段宿主细胞迅速裂解、溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。噬菌体的裂解量一般为几十到上百个，植物病毒和动物病毒可达数百乃至上万个。第60页，共82页，2023年，2月20日，星期一平稳期（plateau）

指感染后的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体效价达到最高点后的时期。病毒的特点：对宿主具严格专一性，只能在活细胞内繁殖。第61页，共82页，2023年，2月20日，星期一四、温和噬菌体（temperatephage)

与溶源性（lysogeny)吸附并侵入细胞后，噬菌体的DNA整合在宿主的染色体组上，并可随宿主DNA的复制而同步复制，因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解，此即称溶源性或溶源现象。凡能引起溶源性的噬菌体即称为温和噬菌体，整合于细菌染色体的温和噬菌体基因组称为原噬菌体，细胞中含有以原噬菌体状态存在的温和噬菌体基因组的细菌称为溶源菌。

第62页，共82页，2023年，2月20日，星期一★烈性噬菌体（如T4)与温和噬菌体（如E.coliK12的λ）生活史比较：吸附侵入增殖成熟裂解整合同步复制自发或诱导多次循环裂解性循环溶源性循环第63页，共82页，2023年，2月20日，星期一第64页，共82页，2023年，2月20日，星期一溶源菌有以下特性：自发裂解和诱发裂解；溶源性转变；具有抗同原噬菌体感染的“免疫性”溶源性细菌的复愈第65页，共82页，2023年，2月20日，星期一溶源细菌自发裂解和诱发裂解

在溶源细菌中极少数(约10-6)会发生原噬菌体大量复制、成熟，导致寄主细胞裂解，这种现象称为溶源细菌的自发裂解；若用低剂量的紫外线照射处理或其他理化方法处理，能够诱发溶源细胞大量溃溶，释放成熟噬菌体粒子，这就是溶源细菌的诱发裂解。第66页，共82页，2023年，2月20日，星期一溶源性转变（lysogenicconversion）温和噬菌体在菌体细胞内以前噬菌体形式存在可导致宿主细胞的表型改变，这种改变与其生命周期是否完成没有直接关系，这种改变称为溶源性转变。

第67页，共82页，2023年，2月20日，星期一

沙门氏菌噬菌体溶源化时改变细菌脂多糖(LPS)O—抗原的组分，因此改变细菌抗原的特性。许多细菌的毒素基因也由温和噬菌体携带，包括白喉棒杆菌(Corynebacteriadiphtheriae)的噬菌体携带的白喉毒素基因。霍乱毒素也在此类之中。第68页，共82页，2023年，2月20日，星期一免疫作用：

前噬菌体基因还导致溶源性细菌对同类型噬菌体的侵染具有免疫作用，阻止携带与溶源性菌体所含的前噬菌体DNA相同的噬菌体的吸附和生物合成，但这种免疫作用不能阻止溶原菌体被别种类型的温和噬菌体或烈性噬菌体所侵染。前噬菌体基因的表达可以产生一种λ阻遏蛋白，抑制该病毒自身在菌体内的复制作用。第69页，共82页，2023年，2月20日，星期一溶源细菌细胞复愈溶源细胞中的原噬菌体有时会消失，成为非溶源细胞，不会裂解，称为溶源细菌细胞复愈。第70页，共82页，2023年，2月20日，星期一溶源菌的识别将少量溶源菌与大量的敏感性指示菌相混合，然后与上层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。第71页，共82页，2023年，2月20日，星期一三、脊椎动物病毒自人类1898年首次发现病毒以来,已发现病毒的种类达4000多种,已知与人类健康有关的病毒超过300种，与其它脊椎动物有关的病毒超过900种。人类传染病约有70-80%是由病毒所引起。脊椎动物病毒根据其核酸类型可分为dsDNA病毒、ssDNA病毒、dsRNA病毒和ssRNA病毒；有的衣壳外含囊膜，有的不含囊膜；有的病毒囊膜外还含有刺突。第72页，共82页，2023年，2月20日，星期一（一）脊椎动物病毒繁殖1.吸附:病毒通过刺突与细胞受体特异结合吸附到寄主细胞上2.侵入:病毒被吞噬到囊泡中,囊膜破裂,病毒核酸被释放到细胞质。3.生物合成:在病毒基因控制下,细胞合成新病毒的基本成分，核酸、衣壳粒蛋白和刺突蛋白。4.成熟装配:刺突蛋白整合到形成病毒囊膜的细胞膜中,核酸和衣颗粒蛋白装配成核衣壳。5.释放:有囊膜病毒以出芽方式离开细胞膜,携带着含刺突的囊膜。成熟的病毒粒子具侵染性。第73页，共82页，2023年，2月20日，星期一病毒刺突与寄主细胞上受体的特异结合过程示意图：第74页，共82页，2023年，2月20日，星期一1）裸露病毒核酸直接穿入2）有囊膜病毒以膜融合方式进入3）有囊膜病毒以吞噬作用进入动物病毒侵入方式示意图：第75页，共82页，2023年，2月20日，星期一（二）脊椎动物病毒的持续性感染

动物病毒的持续性（persistence）就是指某些病毒通过吸附、侵染进入动物寄主细胞后，并不进行增殖杀死寄主细胞，而是将自身病毒DNA整合到寄主细胞染色体DNA分子上或呈类质粒状态，长期存在于寄主细胞内。以整合形式存在的病毒核酸被称作原病毒。第76页，共82页，2023年，2月20日，星期一持续性特点：1）持续性感染的动物细胞功能维持正常，甚至很多年。2）持续性病毒感染中，病毒在重新活化前没有复制，处于续存状态。