第二章非细胞微生物病毒

第二章非细胞微生物病毒第1页，共77页，2023年，2月20日，星期一第一节病毒的一般特征及其分类

概念

病毒是没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主体内，可通过细菌过滤器，大小在0.2μm以下的超微小微生物或大分子微生物。第2页，共77页，2023年，2月20日，星期一H5N1型禽流感病毒第3页，共77页，2023年，2月20日，星期一

照片中的蓝色部分就是H5N1禽流感病毒，下面的红色部分则是健康人体细胞，照片显示H5N1正在攻击健康的细胞。第4页，共77页，2023年，2月20日，星期一HIV病毒艾滋病，由人类免疫缺陷病毒（HIV）引起。HIV属于反转录病毒科，慢病毒属，灵长类免疫缺陷亚属。HIV感染后导致人体免疫机能缺陷，从而发生机会性感染等一系列临床综合征，病死率几乎达100%。1981年6月5日首度证实世界第一例艾滋病。1981年6月13日，世界公布首例艾滋病。1987年4月3日，首例艾滋病传入中国

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图1-4SARS病毒(冠状病毒) A.SARS病毒的结构图B.电子显微镜下的SARS病毒SARS非常可能引起休克、心率紊乱或心功能不全、肾功能损害、肝功能损害、DIC（disseminatedintravascularcoagulation,即弥散性血管内凝血)、败血症、消化道出血等。第6页，共77页，2023年，2月20日，星期一“SARS病毒”乍现北京王府井

第7页，共77页，2023年，2月20日，星期一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。

乙肝病毒第8页，共77页，2023年，2月20日，星期一第9页，共77页，2023年，2月20日，星期一1病毒区别于其它生物的特征（1）病毒没有细胞结构，由一种核酸（DNA或RNA）加蛋白质衣壳组成。（2）严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体（合成蛋白质的机构），大部分病毒没有酶或酶系统不全，不能进行独立的代谢活动。（3）病毒在活的敏感宿主细胞内是具有生命的大分子微生物，在活的敏感细胞外呈不具生命特征的大分子物质，并可形成结晶。但仍保留着感染宿主的潜在能力。第10页，共77页，2023年，2月20日，星期一（4）个体小，小于0.2μm，是最小的微生物，能通过细菌滤器，只能通过电子显微镜观察。（5）繁殖方式特别，不通过二分裂，必须仰赖于宿主细胞而进行复制。（6）每一种病毒只含有一种核酸，不是DNA就是RNA。（7）对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。第11页，共77页，2023年，2月20日，星期一2病毒的分类

1971年以后，国际病毒分类委员会（InternationalCommitteeforTaxonomyViruses,ICTV）建立了统一的病毒分类系统。在2005年7月第八次发布：将病毒分为3个目，73个科，11个亚科，289个属，1950个种。

病毒分类依据：宿主、所致疾病、病毒粒子的大小、病毒的结构和组成、核酸的类型、复制的模式，有或无被膜等。

第12页，共77页，2023年，2月20日，星期一病毒的分类

1.根据专性宿主分类动物病毒植物病毒细菌病毒(噬菌体)放线菌病毒(噬放线菌体)藻类病毒(噬藻体)真菌病毒(噬真菌体)

2.按核酸分类DNA病毒（多数是双链DNA，细小病毒组的成员是单链DNA）。RNA病毒（多数是单链RNA，呼肠孤病毒组的成员是双链RNA）。单链DNA和单链RNA又有正链和负链之分。第13页，共77页，2023年，2月20日，星期一3类病毒和朊病毒

类病毒

类病毒比病毒更加小，为环状单链RNA，约有250～370个核苷酸长度，可通过机械途径或花粉或胚珠在植物间传播，在宿主内复制。类病毒可引起马铃薯纺锤形块茎病、柑橘裂皮病和菊矮化病。朊病毒朊病毒是一种引起牛、羊疾病的感染因子（蛋白样感染颗粒）。没有检测到核酸存在。朊病毒可导致退化性神经系统紊乱的疾病，如羊瘙痒症。可引起人和动物的神经性疾病，如牛海棉状脑病（BSE或疯牛病）致使家族性痴呆。亚病毒第14页，共77页，2023年，2月20日，星期一类病毒(viroid)

目前所知道的最小、只含RNA一种成分、专性细胞内寄生的分子生物。只在植物体中发现。马铃薯纺锤形块茎病是1922年在美国发现的，它可使马铃薯减产20～70％。

——马铃薯纺锤形块茎病类病毒：它是一条长50nm的棒状dsRNA（双链）分子。第15页，共77页，2023年，2月20日，星期一拟病毒（virusoids）

又称类类病毒（viroid-like），可认为是一类包裹在植物病毒粒子中的有缺陷的类病毒一般仅由裸露的RNA或DNA组成“寄生”于真病毒内——辅助病毒（helpervirus）其复制必须依赖辅助病毒第16页，共77页，2023年，2月20日，星期一朊病毒

还有一类生物与一般病毒不一样，它只有蛋白质而无核酸，但却既有感染性，又有遗传性，并且具有和一切已知传统病原体不同的异常特性。它就是朊病毒。--疯牛病病毒

第17页，共77页，2023年，2月20日，星期一非细胞生物的种类非细胞生物（真）病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分亚病毒类病毒：只含具独立侵染性的RNA组分拟病毒：只含不具独立侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质一种组分（寄生于真病毒内）第18页，共77页，2023年，2月20日，星期一第二节病毒的形态和结构一、病毒的形态和大小（一）病毒形态多样：

动物病毒：球形、卵圆形、砖形等。

植物病毒：杆状、丝状和球状。

噬菌体：蝌蚪状和丝状。第19页，共77页，2023年，2月20日，星期一痘病毒（卵圆形）噬菌体（蝌蚪状）天花病毒（砖形）狂犬病毒（弹状）fd噬菌体（丝状）脊髓灰质炎病毒（球形）烟草花叶病毒（杆状）第20页，共77页，2023年，2月20日，星期一不同（专性宿主）病毒的形态、大小：1.动物病毒概念：寄生在人体和动物体内，引起人和动物疾病的病毒。如人的流行性感冒,水痘,麻疹,腮腺炎,甲型肝炎,乙性型肝炎等.形状：球形、卵圆形、砖形大小：直径：100～200nm

口蹄疫病毒最小，直径：22nm第21页，共77页，2023年，2月20日，星期一流行性感冒病毒第22页，共77页，2023年，2月20日，星期一乙肝病毒（HBV）结构示意图。

第23页，共77页，2023年，2月20日，星期一艾滋病毒第24页，共77页，2023年，2月20日，星期一H和N这两个字母代表病毒表面的两种蛋白质──血凝素和神经氨酸，数字则表示每种蛋白质结构的细微变化。这种变化非常重要，原因是人体免疫系统要“瞄准”这些蛋白质，进而攻击病毒。英国艺术家制作玻璃雕塑H1N1甲型流感病毒图片第25页，共77页，2023年，2月20日，星期一体态细长的甲型H1N1病毒——日本东京大学医科研究所野田岳志拍摄美国疾病控制与预防中心(CDC)发表的圆形甲型H1N1流感病毒形态的电子显微镜照片。第26页，共77页，2023年，2月20日，星期一第27页，共77页，2023年，2月20日，星期一B.电子显微镜下的SARS病毒第28页，共77页，2023年，2月20日，星期一2.植物病毒概念：寄生在植物体内引起植物疾病的病毒叫植物病毒。引起的疾病有：烟草花叶病、蕃茄丛矮病、水稻萎缩病和马铃薯退化病等。形状：杆状、丝状、球状大小：（10～20）×（300～750）nm第29页，共77页，2023年，2月20日，星期一第30页，共77页，2023年，2月20日，星期一3.细菌病毒（嗜菌体）概念：寄生在细菌体内引起细菌疾病的病毒叫嗜菌体。形状：蝌蚪形、微球形、丝状大小：丝状：体长600～800nm

蝌蚪状：头90×60nm，尾100×20nm

微球状：20～60nm第31页，共77页，2023年，2月20日，星期一第32页，共77页，2023年，2月20日，星期一第33页，共77页，2023年，2月20日，星期一图1-1几种病毒的形态与相对大小（大圆表示葡萄球菌细胞的相对大小）1.葡萄球菌噬菌体2.烟草花叶病毒3.疱疹病毒4.腮腺炎病毒5.流感病毒6.脊髓灰质炎病毒7.狂犬病毒8.腺病毒9.痘病毒第34页，共77页，2023年，2月20日，星期一第35页，共77页，2023年，2月20日，星期一二、病毒的化学组成和结构（一）病毒的化学组成

蛋白质、核酸（DNA或RNA）、类脂质、多糖。（二）病毒的结构病毒核衣壳囊膜(非基本结构)蛋白质衣壳核酸内芯简单病毒粒子（裸露病毒粒子）复杂病毒粒子（如流感病毒）第36页，共77页，2023年，2月20日，星期一病毒粒子核衣壳（基本结构）囊膜（非基本结构）由类脂或脂蛋白和糖蛋白构成衣壳粒核酸囊膜刺突核衣壳核心：DNA或RNA衣壳：由若干衣壳粒构成病毒的结构第37页，共77页，2023年，2月20日，星期一第38页，共77页，2023年，2月20日，星期一1.蛋白质衣壳概念：蛋白质衣壳是由一定数量的衣壳粒（由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位）按一定的排列组合构成的病毒外壳，称蛋白质衣壳。蛋白质功能：

a、保护病毒核酸；

b、决定病毒感染的特异性；

c、使病毒牢固地吸附在敏感细胞上；

d、决定病毒的致病性、抗原性；

e、构成病毒的酶。蛋白质衣壳囊膜核酸第39页，共77页，2023年，2月20日，星期一病毒的三种对称构型由于衣壳粒的排列组合不同而划分：立体对称型螺旋对称型复合对称型第40页，共77页，2023年，2月20日，星期一（1）立体对称型（20面体）

如腺病毒、疱诊病毒、脊髓灰质炎病毒、呼肠孤病毒、SARS病毒等。第41页，共77页，2023年，2月20日，星期一第42页，共77页，2023年，2月20日，星期一（2）螺旋体对称型（包括纤维状、直杆状、弯曲杆状）

如烟草花叶病毒、狂犬病毒、流感病毒等。第43页，共77页，2023年，2月20日，星期一（3）复合对称型（蝌蚪形）

如大肠杆菌T4噬菌体，头部呈立体对称型（20面体），尾部为螺旋对称型。第44页，共77页，2023年，2月20日，星期一2.核酸内芯动物病毒：有的含DNA，有的含RNA。植物病毒：大多含RNA，少数含DNA。噬菌体：大多数含DNA，少数含RNA。

功能：决定病毒遗传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。蛋白质衣壳囊膜核酸内芯第45页，共77页，2023年，2月20日，星期一3.囊膜（被膜、包膜、外膜、封套）

概念：有些病毒除核衣壳外，在其外层还包裹着一层构造比较复杂的包膜即囊膜。组成：由脂类和多糖组成。功能：保护病毒核酸不致在细胞外界环境中受到破坏。

具有被膜病毒：

痘病毒

腮腺炎病毒

流感病毒等蛋白质衣壳囊膜核酸第46页，共77页，2023年，2月20日，星期一3.囊膜（被膜、包膜、外膜、封套）形成：包膜在病毒从宿主细胞释放时获得（来自宿主细胞的核膜或质膜），其基本结构与细胞膜相似，为脂质双层膜，细胞膜蛋白被病毒编码的包膜糖蛋白所取代。第47页，共77页，2023年，2月20日，星期一4.刺突

有些病毒粒子表面，尤其是在有囊膜的病毒粒子表面具有突起物，称刺突，也称囊膜突起。刺突SARS病毒第48页，共77页，2023年，2月20日，星期一

第三节病毒的繁殖1、病毒的繁殖过程

动物病毒、植物病毒和噬菌体的繁殖过程基本相似，以大肠杆菌噬菌体为例，分为吸附、侵入、复制、装配和释放等五个步骤。第49页，共77页，2023年，2月20日，星期一T-偶噬菌体感染大肠杆菌的扫描电镜噬菌体

大肠杆菌第50页，共77页，2023年，2月20日，星期一(增殖)第51页，共77页，2023年，2月20日，星期一吸附侵入增殖（复制）

成熟（装配）释放第52页，共77页，2023年，2月20日，星期一细胞外裂解

在非正常情况下，大量噬菌体会在短期内同时吸附一个宿主细胞引起细胞产生许多小孔而裂解，这叫细胞外裂解。噬菌体不能繁殖，与噬菌体在细胞内增殖所引起的裂解不同。

大肠杆菌

噬菌体第53页，共77页，2023年，2月20日，星期一2.噬菌体的溶原性噬菌体分为两种类型：烈性噬菌体：侵入宿主细胞后引起宿主细胞裂解。

温和噬菌体：不引起宿主细胞裂解的噬菌体。当侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主核酸同步复制，宿主细胞不裂解，而继续生长，这种不引起宿主细胞裂解的噬菌体称作温和噬菌体。

第54页，共77页，2023年，2月20日，星期一

溶原细胞：含有温和噬菌体核酸的宿主细胞称作溶原细胞。溶原性可遗传：溶原性细菌的子代也是溶原性的。溶原性变异：当噬菌体脱离溶原性细菌的染色体后，即可恢复复制能力，并引起宿主细菌裂解而释放出成熟的裂性噬菌体，这是溶原性发生变异所致。第55页，共77页，2023年，2月20日，星期一第56页，共77页，2023年，2月20日，星期一第四节病毒的培养病毒的培养特征（1）病毒在液体培养基中的培养特征

将噬菌体的敏感细菌接种在液体培养基中，经培养后，敏感细菌均匀分布在培养基中而使培养液混浊。然后接种噬菌体，敏感细菌被噬菌体感染后发生菌体裂解，原来混浊的细菌悬液变成透明的裂解溶液。第57页，共77页，2023年，2月20日，星期一（2）病毒在固体培养基上的培养特征

将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固体培养基上生长形成许多个菌落，当接种稀释适度的噬菌体悬液后引起点性感染，在感染点上进行反复的感染过程，宿主细菌菌落就一个个地被裂解成一个个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。第58页，共77页，2023年，2月20日，星期一噬菌斑第59页，共77页，2023年，2月20日，星期一2、病毒的培养基

病毒是专性寄生在活的敏感宿主细胞内才能生长繁殖的微生物。

敏感细胞具备的条件：（1）必须是活的敏感动物或是活的敏感动物组织细胞；（2）能提供病毒附着的受体；（3）敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内切酶。第60页，共77页，2023年，2月20日，星期一不同种类的病毒其培养基不同：脊椎动物病毒的培养基：

（1）人胚组织细胞：如人胚肾、肌肉、皮肤、肝、肺、肠等器官的细胞。（2）人组织细胞：如扁桃体、胎盘、羊膜、绒毛膜等。（3）病变组织细胞：人肿瘤细胞。（4）动物组织细胞：如猴肾和心脏、兔肾、猪肾细胞等。（5）鸡、鸭胚细胞。（6）敏感动物（如猴、兔、羊、马、小白鼠、豚鼠等。第61页，共77页，2023年，2月20日，星期一植物病毒的培养基：

与之相应敏感植株和敏感的植物组织。

噬菌体的培养基：与噬菌体相应的敏感细菌，如大肠杆菌噬菌体用大肠杆菌培养。第62页，共77页，2023年，2月20日，星期一第五节病毒对物理、化学因素的抗力及在污水处理过程中的去除效果1、病毒对物理因素的抵抗力1.1温度

高温：大多数病毒在55~65℃范围内不到1h被灭活。脊髓灰质炎病毒抗热变异株可在75℃下生存。

低温：不会灭活病毒。通常在-75℃下保存病毒。第63页，共77页，2023年，2月20日，星期一1.2光及其他辐射（1）紫外辐射紫外辐射（包括日光中的和人工制造）具有灭活病毒的作用。灭活部位：病毒的核酸，使核酸中的嘧啶环受到影响，形成胸腺嘧啶二聚体，（即相邻的胸腺嘧啶残基之间形成共价键）影响因素：紫外辐射的致死作用随培养基的浊度和颜色的增加而降低。第64页，共77页，2023年，2月20日，星期一（2）可见光在天然水体和氧化塘中，日光对肠道病毒有灭活作用。光灭活作用：在氧气和染料的存在下，大多数肠道病毒对可见光很敏感被杀死。染料附着在核酸上，催化光氧化过程，引起病毒灭活。第65页，共77页，2023年，2月20日，星期一（3）离子辐射X射线、γ射线也有灭活病毒的作用。第66页，共77页，2023年，2月20日，星期一1.3干燥气溶胶化的病毒：在相对湿度较高时存活最好。如无被膜的细小核糖核酸病毒类和腺病毒类。有被膜的病毒：在相对湿度较低时存活最好。如黏病毒类、副黏液病毒类、森林病毒等。土壤中病毒：水分含量低于10%时，病毒会迅速灭活。污泥中病毒：当固体含量大于65%时，病毒量降低。干燥是控制环境中病毒的重要因素。肠病毒可在衣物的表面存活20周。脊髓灰质炎病毒可在载玻片上存活至少8周。第67页，共77页，2023年，2月20日，星期一2、病毒对化学因素的抵抗力体内灭活：抗体、干扰素抗体：病毒侵入机体后，由机体产生的一种特异蛋白。干扰素：宿主为抵抗入侵的病毒而产生的一种糖蛋白，它进而诱导宿主产生一种抗病毒蛋白将病毒灭活，干扰素起间接作用。体外灭活：酚、低渗缓冲溶液、甲醛、亚硝酸、氨、醚类、十二烷基硫酸钠、氯仿、去氧胆酸钠、氯、溴、碘、臭氧、乙醇、强酸、强碱及其他氧化剂等。第68页，共77页，2023年，2月20日，星期一2.1破坏病毒蛋白质的化学物质酚：破坏病毒蛋白质的衣壳，常用于分离有感染性的核酸。低离子浓度（低渗缓冲溶液）的环境：低离子浓度的环境能使病毒蛋白质的衣壳发生细微变化，阻止病毒吸附在宿主细胞上。第69页，共77页，2023年，2月20日，星期一2.2破坏核酸的化学物质甲醛：只破坏病毒的核酸，不改变病毒的抗原特性。亚硝酸：与病毒核酸反应导致嘌呤和嘧啶碱基的脱氨基作用，氨：引起病毒颗粒内RNA的裂解。第70页，共77页，2023年，2月20日，星期一2.3影响病毒脂质被膜的化学物质

醚、十二烷基硫酸钠、氯仿、去氧胆酸钠等脂溶剂能破坏病毒的脂质被膜（如流感病毒）。被膜鉴别方法：凡对醚类等脂溶剂敏感的病毒为有被膜的病毒，对脂溶剂不敏感的病毒为不具被膜的病毒。第71页，共77页，2023年，2月20日，星期一3、病毒对抗生素的抵抗力链霉菌（放线菌）、青霉菌抗生素：各种链霉菌、青霉菌产生的抗生素对大多数病毒无灭活作用，只有鹦鹉热－淋巴肉芽肿病毒例外。藻类抗生素：藻类产生的抗生物质如丙烯酸和多酚对病毒有灭活作用。细菌抗生素：枯草杆菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌3种菌显示抗病毒的活性，病毒的蛋白质衣壳可被用作细菌的生长底物。第72页，共77页，2023年，2月20日，星期一4、病毒在环境中的存活和在污水处理过程中的去除效果4.1病毒在环境中的存活（1）水体