病毒和亚病毒课件

第四章病毒和亚病毒第一节概述第二节病毒的形态结构与化学组成第三节病毒的复制第四节噬菌体第五节真核细胞病毒第六节亚病毒第七节病毒与实践第一节病毒概述一、病毒的发现和研究历史二、病毒的定义与特点三、病毒的分类

病毒（Virus）是在19世纪末才被发现的一类微小病原体。一、病毒的发现和研究历史

早在公元前四世纪就有了关于疯狗咬人致病，即狂犬病的记载并发现它能够传染给其他许多动物。3000BC埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。

另一种病毒病软疣的报告，这张1841年的手绘图就是一个证据。

第一个记载的植物病毒病当属郁金香碎色花病，至今荷兰阿姆斯特丹的博物馆还保存着一张1619年荷兰画家的一幅得病的郁金香静物画。

在当时的荷兰一枚得病的郁金香球茎竟能换来一头牛、一头猪或羊，甚至成吨的谷物或上千磅的奶酪。1886年，德国A.Mayer发现烟草上出现深浅相间的绿色区域，他称之为烟草花叶病，随后又用实验证实它具有传染性。1892年，俄国学者D.Ivanovsky发现烟草花叶病病原体能通过细菌滤器：一种能通过细菌滤器的“细菌毒素”或极小的细菌。病毒的研究历史1898年，荷兰生物学家MWBeijerinck对烟草花叶病病原体的研究结果：

能通过细菌滤器；可被乙醇沉淀而不失去其感染性，能在琼脂凝胶中扩散；用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活细胞中生活；“病毒(Virus)”1900年前后，包括口蹄疫（footandmouthdisease）在内的多种动植物疾病病原体的滤过性特性被证明。FWTwort（1915年）、Fd’Herelle（1917年），分别发现细菌（Shigelladysenteriae）病毒----噬菌体。1935年，WMStanley首次提纯并结晶了烟草花叶病毒；与Bawden等证明烟草花叶病毒的本质为核蛋白；1940年，Kausche首先用电镜观察到烟草花叶病毒颗粒。1952年，Hershey和Chase利用同位素证实噬菌体的遗传物质是DNA，将人类带入病毒的分子生物学阶段。极大地丰富了现代生物学（微生物学、分子生物学、分子遗传学）的理论与技术；病毒学(virulogy)：

研究病毒（virus）的本质及其与宿主的相互作用的科学，是微生物学的重要分支学科。有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害；利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治；发展以基因工程为中心的生物高新技术产业；非细胞生物至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒真病毒

类病毒

拟病毒

朊病毒只含不具独立侵染性的RNA组分只含单一蛋白质组分只含具独立侵染性的RNA组分本章主要介绍真病毒二、病毒的定义与特点

病毒：是一种结构简单，能够自我复制并具有侵染性的独特非细胞生物体。现代病毒学家把病毒这类非细胞生物分成真病毒(Euvirus，简称病毒)和亚病毒(Subvirus)两大类：

病毒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。病毒分两个阶段（以两种形式）存在：胞外阶段：“毒粒”形式存在（离体条件下），具有感染

性，无生命特征但不能独立活细胞增殖；胞内阶段：主要以正在复制的核酸形式存在，诱导宿主细胞合成病毒组分；特性1）个体微小，在电子显微镜下才能看见；2）不具有细胞结构，其主要成分为核酸和蛋白质，故称为“分子生物”；3）一种病毒只含有DNA或RNA一种类型的核酸；4）绝对的细胞内寄生，在细胞外不能增殖：既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成的代谢系统合成自身的核酸和蛋白质；5）以核酸复制和蛋白质合成、然后装配的过程实现其大量繁殖；7）对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。6）在离体条件下，以无生命的生物大分子状态存在，并保持其侵染性；8）有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。三、病毒的分类病毒几乎可以感染所有的细胞生物，并具有宿主特异性。人们习惯根据其宿主种类将病毒分类：噬菌体（phage）真菌病毒（fungiviruses）植物病毒（plantviruses）动物病毒（animalviruses）国际病毒分类委员会（InternationalCommitteeforTaxonomyofViruses,ICTV）提出了分类依据和建立了分类系统。分类依据主要以病毒粒子特性、病毒的抗原性质以及生物学特性等作为依据。命名规则1998年国际病毒分类委员会提出41条新的病毒命名规则，病毒分类系统依次用目、科、属、种分类等级。病毒粒子特性：①病毒形态：如大小、形状、包膜和包膜突起的有无，衣壳结构及其对称性；

②病毒生理生化和物理性质：如分子量，沉降系数，浮力密度，病毒粒子在不同pH、温度、Mg2+、Mn2+、变性剂、辐射中的稳定性；

③病毒基因组，如基因组大小、核酸类型、单双链、线状或环状，正负链，G+C含量比、核苷酸序列等；

④病毒蛋白，如结构蛋白和非结构蛋白的数量，大小以及功能和活性，氨基酸序列等；

⑤病毒脂类含量和特性；

⑥碳水化合物含量和特性；

⑦病毒基因组组成和复制。病毒抗原性质：包括病毒血清学性质与其抗原的关系。病毒生物学特性：包括病毒天然的宿主范围；

病毒在自然状态下的传播与媒介体的关系；

病毒的地理分布，致病机理，组织嗜亲性；

病毒引起的病理和组织病理学特点。一、病毒的形态结构1、病毒的形状和大小

个体小（测量单位nm），必需在电镜下观察；不同病毒的毒粒大小差别很大（直径10~300nm）（1）大小痘病毒：300~450nm×170~260nm（最大）菜豆畸矮病毒

：直径9~11nm（最小）第二节病毒的形态结构与化学组成微生物个体直径的比约为：病毒:细菌:真菌＝1:10:100天花病毒脊髓灰质炎病毒噬菌体450nm300nm×250nm×100nm2000nm1250nm×10nm1300nm×10nm1300nm×10nm21nm18nm16.5nm12～18nm16nm9～11nm5nm×800nm（2）病毒的形态砖块状（痘病毒）、丝状（大肠杆菌f1、fd、M13噬菌体）等；多形性（流感病毒，新分离的毒株呈丝状，在细胞内稳定传代后转变为拟球状）。基本形态：球形或拟球形（大多数动物病毒）；杆状（植物病毒和昆虫病毒）；蝌蚪状（大肠杆菌T偶数噬菌体）其他形态：牛痘病毒埃博拉病毒流感的全球大流行1889－1890 “俄罗斯流感”1918－1919 “西班牙流感”，现代史上最大的瘟疫，造成2000万人死亡1957－1958 “亚洲流感”1968－1969 “香港流感”为什么会经常被流感病毒感染？流感病毒不断地变化： 基因突变 基因重排基因重排：当两种不同的流感病毒同时感染一个细胞时，所产生的子代病毒在装配时，可能装入两种病毒基因组的任何一种。由于流感病毒基因组分为8个片段，所以共可产生：28=256种病毒为什么会经常被流感病毒感染？流感病毒有15种HA，9种NA，构成不同的血清型，如：H1N1，H5N9……这些血清型中只有几种能感染人，但它们都能感染鸭子。鸭子是病毒的来源病毒从鸭子经过猪，在猪体内进行基因组重排，导致病毒血清型变化人体对一种血清型的免疫能力，对另一种血清型没有作用流感病毒的重排鸭病毒人病毒共同感染猪感染人1997香港禽流感H5N1，在人中从未发现过的血清型造成了学童的死亡发现是从鸟类直接传播到人屠杀了所有的鸡和鸭，以控制可能的传播研究发现，这种病毒只能由鸟类偶然地传给人，尚不能由人传给人烟草花叶病毒噬菌体M13噬菌体T4大肠杆菌噬菌体f2、MS2脊髓灰质炎病毒牛痘病毒腺病毒衣原体人血红细胞各种毒粒的大小、形态差异很大2.病毒粒子的结构

病毒是一类非细胞生物，故称之为病毒粒或病毒体（virion）。

病毒有时也称病毒颗粒或病毒粒子（virusparticle），专指成熟的、结构完整的和有感染性的单个病毒。基本构造：核衣壳(nucleocapsid)

非基本构造病毒粒子的结构核心（core）：DNA或RNA衣壳（capsid）：蛋白质包膜(envelope)：含蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜刺突(spike)：糖蛋白核心衣壳包膜刺突衣壳粒（capsomere或capsomer）：是组成衣壳的蛋白质亚单位3.病毒粒子的对称类型螺旋对称衣壳病毒：烟草花叶病毒病毒可以根据衣壳中衣壳粒的排列方式将其分为3种：二十面体对称衣壳病毒：腺病毒

复合对称衣壳病毒：T4噬菌体对称体制螺旋对称二十面体对称复合对称无包膜有包膜杆状：烟草花叶病毒（TMV）等丝状：大肠杆菌的f1、fd、M13等卷曲状：正粘病毒（流感病毒）等弹状：狂犬病毒，水泡性口膜炎病毒等无包膜有包膜：疱疹病毒大型：腺病毒等小型：脊髓灰质炎病毒，

φX174噬菌体等无包膜：大肠杆菌的T偶数噬菌体（蝌蚪状）等有包膜：痘病毒（砖块状）病毒粒的对称体制

壳体外形如中空的蛋白质圆管，呈坚硬或柔韧状。由2130个相同的蛋白质亚基（158个氨基酸）以逆时针方向螺旋状排列，形成一个长300nm，内径4nm，外径15nm的刚直中空柱。ssRNA盘绕在壳体内面由亚基形成的沟内，与蛋白质亚基通过弱键结合。螺旋对称壳体病毒代表：TMV直接影响烤烟的产量和质量感病植物症状：

花叶，叶片轻度扭曲，天气干燥和炎热的时候，下部叶易受到花叶烧伤。早期感病植株还表现矮化症状。

并非所有螺旋对称衣壳都像TMV衣壳一样是刚直的，流感病毒的RNA就包围在薄的、柔软易弯曲的螺旋壳体内，其衣壳折叠在一起，外有包膜。流感病毒二十面体对称壳体病毒衣壳有20个等边三角形面，12个顶角。包括12个五邻体（分布在12个顶角上的衣壳粒）和240个六邻体（分布在棱上和面上的非顶角衣壳粒）。核心为线状双链DNA(dsDNA)，核酸分子以高度卷曲的状态存在于衣壳内。代表：腺病毒五邻体六邻体二十面体衣壳在形成时通常是由五边形衣壳粒（五邻体）和六边形衣壳粒（六邻体）组成的。

其壳体由头部和尾部组成。通常头部呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。线状dsDNA折叠盘绕于头部的核心。复合对称衣壳病毒代表：大肠杆菌的T偶数噬菌体头尾髓颈环尾鞘尾丝刺突基板

病毒粒大量聚集并使宿主细胞发生病变时，就形成了具有一定形态、构造并能用光镜加以观察和识别的特殊“群体”，称之为包涵体。4.病毒的群体形态（1）包涵体（inclusionbody）

包涵体的存在部位多数位于细胞质内，具嗜酸性，例如，痘病毒和狂犬病毒的包涵体。少数位于细胞核内，具嗜碱性，例如，疱疹病毒和腺病毒的包涵体。在细胞质＋细胞核内，例如，麻疹病毒的包涵体。病毒包涵体的应用①用于病毒病的诊断②用于生物防治

核型多角体病毒（NPV）：在昆虫细胞内形成多角形包涵体，是我国自主研究并应用于农业实践的第一个病毒杀虫剂。（2）噬菌斑（plaque）

噬菌体在细菌或放线菌的菌苔上形成的“负菌落”即为噬菌斑（plaque）。

将少量的噬菌体和大量的宿主细胞的混合液与45℃左右的琼脂培养基在培养皿中充分混匀，铺平后培养10h左右，肉眼可见一个个透亮不长菌的小圆斑，是由噬菌体在菌苔上形成的“负菌落”，即噬菌斑。

设0.10mL稀释度为10-6的病毒悬液可产生75个噬菌斑，则样品的噬菌斑形成单位为：PFU/mL=（75PFU/0.10mL）×（106）=7.5×108噬菌斑正常细胞异常细胞

若标本经过适当稀释进行接种并辅以染色处理，病毒可在培养的细胞单层上形成肉眼可见的局部病损区域，即蚀斑（plaque）或称空斑。正常细胞异常细胞

由植物病毒在植物叶片上形成的局部坏死斑，称之为枯斑（lesion，病斑）。（4）枯斑（lesion）①是DNA还是RNA；②是单链（ss，singlestrand）结构还是双链（ds，doublestrand）结构；③呈线状还是环状；④是闭环还是缺口环；⑤基因组是单分子、双分子、三分子还是多分子；⑥核酸的碱基（b，base）或碱基对（basepair，

bp）数，以及核苷酸序列等。病毒核酸类型区分的指标：二、病毒的化学组成1、病毒的核酸1、病毒的核酸病毒基因组大小差别很大最小的基因组（MS2病毒）只有约3kb，仅够编码3~4种蛋白质，这些病毒利用重叠基因来节省空间。最大的基因组（T偶数噬菌体，疱疹病毒，痘病毒）达300kb，可编码100多种蛋白质。单链DNA（ssDNA）双链DNA（dsDNA）单链RNA（ssRNA）双链RNA（dsRNA）4种类型动物病毒这4种类型都有；植物病毒通常含有ssRNA；噬菌体通常为dsDNA，但也有一些噬菌体为ssDNA或ssRNA。若干有代表性病毒的核酸类型(1)DNA病毒dsDNA：大多数DNA病毒以dsDNA作为遗传物质。许多病毒dsDNA经过修饰，呈线性，少数为环状dsDNA。特殊的碱基：除常见核苷酸外，许多病毒具有特殊的碱基，如，大肠杆菌T偶数噬菌体以5-羟甲基胞嘧啶代替胞嘧啶。λ噬菌体的线性dsDNA:有由12个核苷酸组成的粘性末端，粘性末端配对可使DNA环化。ssDNA:少数，如ΦX174、M13噬菌体等，有线性和单链闭合环状DNA两种。(2)RNA病毒

多数RNA病毒以ssRNA作为它们的遗传物质。正链或阳性链：RNA碱基序列与病毒mRNA相同，指导蛋白质合成。如：脊髓灰质炎病毒，等负链或阴性链：病毒RNA基因组与病毒mRNA互补。如：狂犬病毒，等。

片段基因组：许多RNA病毒基因组被分为独立的片段，每个片段编码一种蛋白。有的病毒基因组可以分为10到12个片段（如呼肠病毒），通常所有的片段都包含在同一个衣壳中。不过，也有些病毒将片段基因分布在不同的病毒粒子中（如：雀麦花叶病毒），但它们能够成功地侵染同一宿主。

许多植物及动物病毒的正链RNA基因组5’端具有7-甲基鸟嘌呤核苷帽子结构，3’末端具有poly-A尾巴。

少部分病毒具有dsRNA基因组，都是片段式的。2、病毒的蛋白质衣壳蛋白：占病毒蛋白质成分的绝大部分。保护核酸；当病毒无包膜结构时，衣壳参与病毒对宿主的吸附、侵染；决定病毒对宿主的专一性和病毒的抗原性。包膜蛋白：包膜的脂质和碳水化合物是正常的宿主组成成分，但蛋白是由病毒基因编码形成的。存在于病毒中的酶类：病毒酶位于衣壳内，其中许多酶参与核酸的复制，例如，逆转录酶。也有些病毒的酶位于包膜或衣壳上（例如，流感唾液酸苷酶），协助病毒的侵染。包膜糖蛋白基质蛋白病毒的主要表面抗原，有些介导病毒的进入构成亚膜结构，介导核衣壳与包膜糖蛋白之间的识别3、病毒的其它化学成分

包膜中含有来源于宿主细胞的脂类，其中50-60%为磷脂，其余为胆固醇。此外，少数无包膜的病毒也存在脂类；

有些病毒的包膜和衣壳中含有少量糖类(以糖脂/糖蛋白形式存在)；

一些病毒粒子中存在有机阳离子（如丁二胺、精胺）和无机阳离子。第三节病毒的复制一个完整的复制周期包括吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配与释放等步骤。病毒增殖所需原料、能量和生物合成的场所均由宿主细胞提供，在病毒核酸的控制下合成病毒的核酸（RNA或DNA）与蛋白质等成分，然后在宿主细胞的细胞质或细胞核内装配成为病毒粒子（系指成熟的或结构完整、有感染性的病毒个体），再以各种方式释放到细胞外，感染其他细胞。这种增殖方式称为复制。病毒是严格细胞内寄生物，只能在活细胞内繁殖。敏感细胞随机碰撞而接触（静电引力或氢键）可逆吸附，无特异性（非细胞颗粒也可吸附）病毒表面蛋白与细胞受体的结合特异性，不可逆吸附，启动病毒感染的第一阶段病毒粒1吸附：感染的起始期，病毒附着于敏感细胞的表面。病毒表面结构或附着位点识别并结合到易感细胞表面相应的受体上。特异性吸附决定病毒的组织亲嗜性和感染宿主的范围。特异性吸附2侵入：以各种方式（取决于宿主细胞的性质）侵入敏感细胞内。

2）融合：在细胞膜表面病毒包膜与细胞膜融合，病毒的核衣壳进入胞浆。1）直接进入：核酸注入细胞质。3）胞饮：细胞膜内陷使整个病毒被吞饮入胞内3脱壳：脱去衣壳和包膜，方式因种而异。

4生物合成：包括核酸的复制和蛋白质的合成等。

在此期间，用血清学方法和电镜检查，不能从细胞内检出病毒体，称为隐蔽期。病毒生物合成主要包括mRNA转录、蛋白质合成及病毒基因组复制。根据病毒所含的核酸的性质和状态分类：双链±DNA、单链+DNA、双链±RNA、单链+RNA、单链-RNA等5类。1)

双链±DNA→mRNA→蛋白质，如天花病毒、T-偶数噬菌体。2)

单链+DNA→±DNA→mRNA→蛋白质。3)

双链±RNA→mRNA→蛋白质，如呼肠孤病毒。4)

单链-RNA→mRNA→蛋白质，如流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒。5)

单链+RNA→RNA复制酶

→

－RNA→mRNA→蛋白质，脊髓灰质炎病毒。6)

单链+RNA→-DNA→±DNA→mRNA→蛋白质，即逆转录病毒又称RNA肿瘤病毒。5装配与释放：子代病毒核酸与结构蛋白合成后，可在宿主细胞内一定部位装配成子代病毒的核衣壳。释放子代病毒体的方式：DNA病毒——多数核内装配；RNA病毒——多数胞浆内装配。包膜病毒——出芽释放；无包膜病毒——破胞释放。第四节噬菌体一、噬菌体的形态结构1、组成：主要由蛋白质和核酸组成。2、基本形态：蝌蚪形、微球形和丝状。噬菌体的基本形态和大小

凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、装配和裂解5个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体（virulentphage）；温和噬菌体（temperatephage）：烈性噬菌体（virulentphage）：

进入菌体后并不进行增殖或引起溶菌，将自己的基因组整合到宿主基因组上，并随之复制而进行同步复制，则称之为温和噬菌体（temperatephage）。噬菌体的两个类型二、烈性噬菌体的复制周期裂解性生活周期：DNA噬菌体在宿主细胞内复制后，宿主细胞裂解并释放新噬菌体。（E.coli的T偶数噬菌体）烈性噬菌体的繁殖过程一般分为五个阶段：即吸附、侵入、复制、装配和释放。（1）吸附和侵入受体（吸附）位点：细胞壁上的脂多糖、蛋白质、磷壁酸，以及鞭毛和菌毛。

附着固着尾部收缩刺入细胞DNA注入T4噬菌体吸附和侵入宿主细胞过程：（一）双链DNA噬菌体的复制

（T4噬菌体的复制周期）

吸附尾钉固着尾鞘收缩尾管穿入核酸注入从吸附到侵入的时间很短，T4只需15s自外裂解是不能产生子代噬菌体的裂解方式。如果大量噬菌体在短时间内吸附于同一细胞上，使细胞壁产生许多小孔，也可引起细胞立即裂解，但并未进行噬菌体的增殖，这种现象称为自外裂解（lysisfromwithout）。（2）噬菌体大分子的合成早期mRNA

：宿主RNA聚合酶开始合成的病毒mRNA，即噬菌体DNA复制前转录的mRNA。早期蛋白：早期mRNA翻译成的蛋白，这些蛋白将接管宿主细胞并合成病毒核酸。其中一些酶将宿主DNA降解成核苷酸，为病毒DNA的合成提供原料；一些蛋白对宿主细胞RNA聚合酶进行修饰，使其识别病毒的DNA启动子，开始转录合成中期mRNA。中期mRNA：即病毒DNA复制所需的酶的mRNA。

噬菌体DNA注入宿主细胞后，宿主细胞自身的DNA、RNA和蛋白质的合成便会中止，转而合成病毒复制所需的成分。中期蛋白：中期mRNA翻译成的蛋白(DNA复制所需的酶、羟甲基胞嘧啶合成酶以及晚期mRNA聚合酶等)，病毒DNA开始复制(某些碱基的修饰是抵制宿主的限制)。

多联体----合成的T4噬菌体DNA具有末端冗余(重复的一段碱基序列)，大约6-10个克隆通过末端冗余序列连接在一起，这种由若干单元同向相连形成的超长链DNA称为多联体，多联体在装配过程中被切割。晚期mRNA：DNA复制完成后合成的mRNA(指导结构蛋白、装配蛋白、溶菌酶等)。晚期蛋白：噬菌体的结构蛋白、装配蛋白、溶菌酶等这些细胞裂解期间合成的蛋白质。（3）噬菌体的装配

T4噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程。大致分为4个独立的途径：1）头部壳体装入DNA形成成熟的头部2）由基板、尾管、尾鞘组装成无尾丝的尾部；3）头部与尾部自发结合；4）装上尾丝头部衣壳粒DNA衣壳尾部尾鞘噬菌体尾丝（4）噬菌体的释放37℃培养时，侵染约22分钟后，E.coli发生裂解并释放约300个T4噬菌体。这一过程需要一些T4基因的支持：一种基因指导溶菌酶的合成，溶菌酶可以攻击细胞壁的肽聚糖；另一种噬菌体蛋白称为holin，它可破坏细胞膜，使溶菌酶到达并破坏细胞壁，同时阻止细胞膜上的能量代谢反应。一步生长曲线

1）用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；2）数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬菌体）；3）将上述混合物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新释放的噬菌体感染其它细胞；实验设计依据：1个菌体被1个噬菌体感染,避免二次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。5）以感染时间为横坐标，病毒的效价为纵坐标，绘制出的病毒特征曲线，即为一步生长曲线。

4）保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌体含量进行计数）；

以感染时间为横坐标，病毒滴度为纵坐标，绘制定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，称为一步生长曲线。潜伏期：是从噬菌体吸附于宿主细胞表面到子代噬菌体释放所需的最短时间。包括：隐蔽（晦）期和胞内积累期。裂解量：是每个受侵染的细胞所产生的子代噬菌体的数目。两个重要参数平均每一个宿主细胞裂解后

所产生的子代噬菌体数

称作裂解量（burstsize）。裂解期噬菌斑数（噬菌体的释放数）潜伏期噬菌斑数（感染噬菌体的细菌数）

裂解量

=（二）单链DNA噬菌体的复制

(1)фX174噬菌体DNA进入宿主细胞后，利用宿主DNA聚合酶以单链DNA为模板合成双链模式(复制型DNA或RFDNA);(2)随后复制型DNA将指导合成更多的RFDNA、mRNA和+DNA基因组，mRNA翻译成病毒蛋白；(3)此类噬菌体的裂解和释放机制和T4噬菌体基本相同。E.coli噬菌体фX174的遗传物质是单链DNA。其DNA序列与病毒mRNA相同，即为正链，其基因组中有重叠基因（overlappinggenes）。复制过程фX174（三）RNA噬菌体的复制MS2是E.coli的单链RNA噬菌体。吸附宿主的性菌毛，RNA进入宿主。其RNA只有3～4个基因，分别编码与吸附有关的蛋白、衣壳蛋白、RNA复制酶和细胞裂解蛋白。+RNA

翻译

RNA复制酶

±RNA(ds)

+RNA

可作为mRNA噬菌体蛋白其单链RNA为正链，可作为mRNA指导噬菌体蛋白合成组装成噬菌体三、温和性噬菌体和溶源性噬菌体进入菌体后并不进行增殖或引起宿主细胞裂解，将自己的基因组DNA整合到宿主基因组上，并随宿主DNA复制而进行同步复制，则称之为温和噬菌体（temperatephage）。温和噬菌体（temperatephage）：

温和噬菌体感染宿主细胞后，噬菌体基因组整合于宿主的基因组上，并随宿主基因组的复制而同步复制，没有成熟噬菌体产生，不引起宿主细胞裂解，这种现象称为溶源性（lysogeny）。第四节噬菌体溶源性（lysogeny）:

当温和噬菌体侵入其敏感宿主的细胞后，前者的核酸可整合到后者的核基因组上，这种处于整合态的噬菌体核酸，称作原噬菌体（prophage）。原噬菌体（prophage）溶源性细菌（lysogenicbacteria）

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作溶源性细菌（lysogenicbacteria）。温和噬菌体的存在形式有3种：游离态：原噬菌体所携带的遗传信息由于受噬菌体本身编码的一种特异阻遏物的阻遏作用而得不到表达，因此不进行DNA复制和蛋白质合成。但随宿主菌基因组的复制而同步复制。营养态：整合态：指成熟后被释放并有侵染性的游离噬菌体粒子已整合到宿主基因组上的原噬菌体状态指原噬菌体经外界理化因子诱导后，脱离宿主核基因组而处于积极复制、合成和装配的状态温和噬菌体的种类很多，常见的有E.coli的λ、Mu-1、P1和P2噬菌体等。E.coli的λ噬菌体E.coli的P2噬菌体λ噬菌体：进入宿主后线状基因组依靠粘性末端环化以大肠杆菌K12为宿主

了解最充分的一种温和噬菌体，dsDNA，头部为二十面体，非收缩性长尾。含有λ噬菌体基因组的大肠杆菌，表示：E.coliK12(λ)基因组的表达与复制存在着强烈的时序性λ噬菌体基因组有40多个基因，大多数基因根据功能不同聚集在一起，分别涉及头部合成、尾部合成、溶源性及调控、DNA复制和细胞裂解。λ噬菌体的溶源性反应：在感染早期，当噬菌体DNA进入宿主细胞后，其两端互补单链通过碱基配对形成环状DNA分子，而后在宿主细胞的DNA连接酶和旋促酶（gyrase）作用下，形成封闭的环状DNA分子，充当转录的模板。通过早期基因表达，λ噬菌体的cⅠ基因产物阻遏蛋白CI结合于OL和OR操纵子，阻断早期转录，λ噬菌体则关闭自己的大部分基因并整合到宿主染色体，然后与细菌染色体基因组一起进行复制，并传递给下一代细菌。阻遏蛋白CI在一般情况下通过自身的转录激活保持低水平的表达，但有时种种原因转录水平下降，会偶尔导致溶源性噬菌体进入裂解循环（10-5~10-2）。λ噬菌体感染大肠杆菌后呈现两种类型的生长方式，即溶菌性反应与溶源性反应。λ噬菌体的溶源性循环和裂解循环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★烈性噬菌体与温和噬菌体的生活史比较：溶源性细菌的显著特性

①溶源性是溶源性细菌的一个极稳定的遗传特性②自发裂解（spontaneouslysis）

③诱发裂解（inductionlysis）④

免疫性（immunity）⑤复愈⑥

溶源性转变（lysogenicconversion）四、噬菌体的危害和应用噬菌体的危害：主要是引起发酵中的噬菌体污染例：丙酮、丁醇发酵中的噬菌体污染抗生素发酵中的噬菌体污染食品工业上的噬菌体污染防治：控制活菌排放选育抗性生产菌株生产中轮换使用菌种药物防治例如用金霉素、四环素等。

噬菌体的应用：1.作为分子生物学研究的工具2.用于鉴定未知菌，可到型。3.用于临床治疗传染病4.检验植物病原菌5.测定辐射剂量（一）动物病毒的分类第五节真核细胞病毒

一、动物病毒主要参考两方面的特征:形态学特征、核酸特征

（二）动物病毒的复制

与噬菌体基本相同，其复制可以分成六个阶段：吸附、侵入和脱壳，病毒核酸的复制，病毒外壳的合成与装配，最后是成熟病毒的释放。1.病毒粒子的吸附毒粒敏感细胞(1)随机碰撞而接触（静电引力或氢键）可逆吸附，无特异性（非细胞颗粒也可吸附）(2)病毒吸附蛋白与细胞受体的结合特异性，不可逆吸附，启动病毒感染的第一阶段

大多数动物病毒无吸附结构的分化，少数病毒具有，例如，流感病毒在其包膜表面长有柱状或蘑菇状的刺突，可吸附在宿主细胞表面的粘蛋白受体上；腺病毒则可通过五邻体上的刺突行使吸附功能。

刺突动物病毒：3种侵入方式①无包膜病毒只将核酸注入细胞质中；③大多数包膜病毒或部分无包膜病毒通过细胞的内吞功能②病毒包膜与细胞质膜的融合；2.侵入3.脱壳动物病毒存在不同的结构类型和不同的侵入方式，其脱壳过程也较复杂。病毒的毒粒消失，失去原有的感染性，进入潜隐期。（1）DNA病毒核酸的复制、转录3.病毒核酸的复制DNA复制：通常在宿主细胞核完成，也有一些病毒的基因组在细胞质中复制(如痘病毒)。早期mRNA通常由宿主的酶以病毒DNA为模板进行转录，仍有例外情况，如痘病毒利用自身的聚合酶合成mRNA。

转录（2）RNA病毒核酸的复制、转录

RNA的复制：在宿主细胞基质中进行的。单链RNA病毒通常将ssRNA转变为复制型dsRNA，指导合成新的病毒RNA基因组。双链RNA病毒一般包含多条不同的dsRNA，RNA要与特定蛋白结合形成一个复合体，在复合体中复制形成一个双链基因组。

转录（3）逆转录酶病毒核酸的复制

、转录反转录病毒核酸的复制：与其它病毒显著不同。形成的dsDNA进行环化，然后整合到宿主细胞染色体上，之后病毒核酸才开始增殖，或转录和合成能使细胞肿瘤化的蛋白。

转录4．衣壳的合成和病毒粒子的装配

晚期mRNA指导衣壳蛋白的合成，衣壳蛋白的自发装配过程与噬菌体的装配过程类似。

装配在细胞质中进行。在装配过程中，空的前衣壳首先形成，然后核酸以某种未知的方式插入衣壳中。

有包膜病毒的衣壳的装配通常与无包膜病毒相同。5．病毒粒子的释放无包膜病毒粒子和有包膜病毒粒子释放的机制是不同的。无包膜病毒通常是通过裂解宿主细胞而释放的。有包膜病毒编码的蛋白质与细胞膜融合，然后在释放核衣壳的同时，细胞膜以出芽的形式形成病毒包膜。有包膜病毒的释放与包膜的形成通常是并行的，宿主细胞可以在一段时间里持续释放病毒粒子。

在人类、哺乳动物、禽类、两栖类、爬行类和鱼类等各种脊椎动物中，广泛存在着相应的病毒。与人类健康有关的病毒超过300种，与其他脊椎动物有关的病毒超过900种。（三）人类和脊椎动物病毒流行性感冒（流感）乙型肝炎（乙肝）天花严重急性呼吸综合症（SARS又称传染性非典型肺炎）脊髓灰质炎（小儿麻痹症）水疱性皮疹狂犬病艾滋病等1.常见的病毒病

例如，流行性感冒病毒（influenzavirus）流感病毒模式图流感病毒疾病：流行性感冒根据流感病毒感染的对象，可以将病毒分为人类流感病毒、猪流感病毒、马流感病毒以及禽流感病毒等类群。流感病毒属正粘病毒科，系RNA病毒，病毒颗粒呈球形或细长形，直径为80～120nm，流感病毒结构自外而内可分为包膜、基质蛋白以及核心三部分。

甲型流感病毒（InfluenzaAvirus），又称A型流感病毒

乙型流感病毒（InfluenzaBvirus），又称B型流感病毒丙型流感病毒（InfluenzaCvirus），又称C型流感病毒包膜上有糖蛋白纤突，是由血凝素（H）和神经氨酸酶（N）所构成，均具有抗原性。根据血凝素和神经氨酸酶的抗原性分为不同的亚型。

甲型流感病毒的血凝素有15个亚型（H1～H15），神经氨酸酶有9个亚型（N1～N9）。流感病毒根据其核蛋白的抗原性可以分为三类:

在感染人类的三种流感病毒中，甲型流感病毒有着极强的变异性，乙型次之，而丙型流感病毒的抗原性非常稳定。

甲型H1N1流感病毒携带有H1N1亚型猪流感病毒毒株，包含有猪流感、禽流感和人流感三种流感病毒的基因片断，是一种新型猪流感病毒，可以人传染人。

科学家在墨西哥患者的体内分离到的病毒毒株，是一种具有病毒杂交特性的新型流感病毒(2009/H1N1)。

2009/H1N1”新病毒的包膜上血凝素和神经氨酸酶、基质蛋白M2来自猪流感病毒，而核心有来自人流感病毒和禽流感病毒的基因片段，因此可以引起人与人之间的传播。“2009/H1N1”是如何产生的?现在尚不可知！

禽流感（Avianinfluenza）是由A型流感病毒引起的一种禽类感染或疾病综合征，易在禽鸟间散播，可引致家禽大量死亡，对家禽业带来不可估量的破坏。

1997年，香港发生全世界第一宗人类受H5型禽流感感染病例，原本只影响鸡的病毒亦令人类患病。受影响的人数为18人，其中6人死亡。乙型肝炎病毒（hepatitisBvirus，HBV）乙肝病毒模式图HBV病毒疾病：乙肝天花病人天花病毒天花病毒天花病毒疾病：天花SARS病毒SARS病毒结构示意图SARS病毒SARS冠状病毒疾病：严重急性呼吸综合征，又称传染性非典型肺炎脊髓灰质炎病毒（poliovirus）疾病：小儿麻痹症脊髓灰质炎病毒模式图小儿麻痹症患者接种疫苗预防脊髓灰质炎单纯疱疹病毒（herpessimplexvirus，HSV）单纯疱疹病毒单纯疱疹病毒模式图水疱性皮疹疾病：水疱性皮疹狂犬病病毒狂犬病病毒（Rabiesvirus）狂犬病病毒狂犬熊疾病：狂犬病艾滋病，即获得性免疫缺陷综合征(AcquiredImmuneDeficiencySyndrome，AIDS)。

自艾滋病发现至今的20年中，已经约有5600万人感染，其中1900万人死亡。目前全球感染者达3600万人，非洲和亚洲尤为严重。HIV病毒侵袭细胞HIV病毒侵袭淋巴组织

引起艾滋病的病毒称人类免疫缺陷病毒（humanimmunodeficiencyvirus，HIV）。HIV艾滋病的病毒模型

艾滋病又称为爱死病HIV病毒的复制是一个很复杂的过程2.肿瘤

在人类的恶性肿瘤中，有15％～20%是由于病毒的感染而诱发的。1933年理查德·毕肖普（RichardBishope）发现了第一个DNA肿瘤病毒即兔乳头瘤病毒。

SV40是实验室常用作研究分子病毒学的重要工具，它是在用猴肾细胞培养制备脊髓灰质炎疫苗时发现的。

1960年又从猴肾细胞中找到一种猴空泡病毒40（SV40）。

研究表明，至少有3种病毒与人类肿瘤有密切关系。肝炎病毒（HBV、HCV）爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）人乳头瘤病毒（HPV）肝细胞癌伯基特淋巴瘤、鼻咽癌宫颈癌

1980年曾发现人类嗜T细胞病毒（HTLV）与人类某些淋巴细胞性白血病的关系，使人类肿瘤病毒病因学获得巨大突破。白血病患者血液中的癌细胞（三个颜色深的）禽、畜等动物的病毒病普遍且危害严重。例如，猪瘟、牛瘟、兔的乳头状瘤、口蹄疫、鸡瘟、鸡新城疫、马传染性病毒病和劳氏肉瘤等。鸡新城疫猪瘟

世界上已证实的人畜共患病约有200种，其中较重要的有89种，病毒病27种。人畜共患病（zoonosis）人类和脊椎动物之间自然传播的疾病和感染。例如，流行性乙型脑炎、口蹄疫、西部马脑炎、委内瑞拉马脑炎、狂犬病、禽流感等。

口蹄疫是由口蹄疫病毒感染引起的偶蹄动物共患的急性、热性、接触性传染病，最易感染的动物是黄牛、水牛、猪、羊、鹿等。

患口蹄疫的动物会出现发热、跛行和在皮肤与皮肤粘膜上出现泡状斑疹等症状。人受到口蹄疫病毒传染，经过2～18天的潜伏期后突然发病，表现为发烧，口腔干热，唇、齿龈、舌边、颊部、咽部潮红，出现水疱（手指尖、手掌、脚趾），同时伴有头痛、恶心、呕吐或腹泻。（四）昆虫病毒

已知的昆虫病毒有1671种，其中80％以上都是农、林业中常见的鳞翅目害虫的病原体，因此是害虫生物防治中的巨大资源库。

很多昆虫的感染伴随着细胞内包涵体的形成。根据包涵体的形状和形成位置可将病毒分为三类：颗粒体病毒、质型多角体和核型多角体病毒。颗粒体病毒：在细胞质内形成的颗粒状蛋白包含体。

多角体病毒：在被感染细胞的细胞核或细胞质中形成多面体包含体。

包涵体的成分是蛋白质，其内包裹一个或多个病毒粒子。多面体病毒粒子对高温、低pH和多种化学物质有耐受力，但当接触到昆虫肠中的碱性物质后，包含体就会溶解，释放出病毒粒子，随后感染昆虫的中肠细胞。1.昆虫病毒的包涵体和杀虫机理杀虫机理：2.昆虫病毒用于杀虫剂的原因

第一，昆虫病毒只攻击无脊椎动物，有很强的宿主专一性，因此相对安全可靠。第二，由于包含体对病毒具有保护作用，当散布到环境中这些病毒粒子有较长的保存期和较高的存活率。第三，这些病毒粒子在昆虫的幼虫组织内能够达到很高的浓度（每只幼虫含有高达1010个病毒粒子），因此非常适合商业生产。二、植物病毒

几乎所有的植物病毒都是单链或双链的RNA病毒，极少数是DNA病毒。

植物病毒对宿主的专一性通常较差。例如，TMV可侵染十余科、百余种草本和木本植物。

基本形态为杆状、丝状和球状（二十面体），一般无包膜。

至今仍未发现植物病毒的细胞受体存在①因叶绿体被破坏或不能合成新的叶绿素，而引起花叶、黄化或红化等症状；植物患病毒病后，主要出现三类症状：②

植株发生矮化、丛枝或畸形等；③

形成枯斑或坏死等症状。RTYV引起的水稻黄叶病CMV引起的蕨叶症烟草花叶病毒病MSDV引起的玉米条纹矮缩病玉米条纹矮缩病黄萎病病毒洋葱黄萎病植物病毒病

植物病毒一般无特殊吸附结构，只能以被动方式侵入，通过人为的或自然的机械损伤所形成的微伤口进入细胞；或者靠携带有病毒的媒介，主要靠是有刺吸式口器的昆虫（蚜虫、叶蝉和飞虱等半翅目昆虫）取食将病毒带入细胞。1.植物病毒的侵入植物病毒的复制：3.植物病毒生物大分子的合成

2.植物病毒的脱壳

与噬菌体不同的是，植物病毒必须在侵入宿主细胞后才脱去蛋白质衣壳，这一过程称为脱壳。

病毒粒子整个装配过程高度有序。在衣壳蛋白和RNA基因组合成完毕后，衣壳粒靠拢，衣壳蛋白与TMVRNA同时从专一的装配起始位点开始装配。衣壳粒不断地以螺旋方式装配，形成一个长杆状衣壳。随着杆的延长，RNA也螺旋形盘绕于衣壳的中间通道内，并在末端形成环状结构。

植物病毒在其核酸复制和衣壳蛋白合成的基础上，即可进行病毒粒装配。4.植物病毒的装配

植物病毒进入细胞后，增殖产生的子代病毒或病毒核酸可通过病毒编码的运动蛋白（movementprotein）与胞间连丝的相互作用从受染细胞进入邻近细胞而实现病毒粒的扩散和传播。5.植物病毒的扩散三、真菌病毒和藻类病毒

大多数真菌病毒来自高等真菌，如青霉菌属和曲霉菌属，一般包含有双链RNA，真菌病毒大多是具有潜伏性的病毒，该病毒在宿主体内可诱发植物疾病。

低等真菌的病毒知之甚少，在研究过的少量病毒中，含有dsRNA和dsDNA基因组。与高等真菌的病毒不同，低等真菌病毒的繁殖都伴随着宿主损伤和裂解。

真核藻类的病毒只有少数被分离出来，目前所有研究过的这类病毒都具有dsDNA基因组和多面体结构衣壳。

第六节亚病毒类病毒拟病毒朊病毒

自然界中一些只含有核酸或只含有蛋白质的分子病原体，被称为亚病毒。

亚病毒只含具独立侵染性的RNA组分只含不具独立侵染性的RNA组分只含单一蛋白质组分一、类病毒（viroid）1.定义：只含RNA组分、专性活细胞内寄生的分子病原体。2.与其它病毒不同点：没有衣壳；闭合ssRNA(250-370bp)；碱基配对的杆状区与未配对的环状区相间排列（棒状闭合环状分子）不作mRNA指导蛋白质合成；能在宿主细胞内自我复制。3.致病性：马铃薯纺锤形块茎病，柑橘裂皮病目前只在植物体中发现PSTV呈棒状结构，是一个裸露的闭合环状ssRNA分子，其相对分子质量为1.2×105。整个环由两个互补的半体所组成，其一含179个核苷酸，另一含180个核苷酸，两者间有70%的碱基以氢键方式结合，形成双螺旋区，共形成122个碱基对，整个结构中形成了27个内环。马铃薯纺锤形块茎病类病毒（potatospindletuberviroid，PSTV），它可使马铃薯减产20%～70%。类病毒的发现,是生命科学中的一个重大事件。对生物学家来说,类病毒的发现为探索生命起源提供了一个新的低层次上的对象;对分子生物学家来说,类病毒是研究最重要生物大分子结构与功能的绝好材料;对病理学家来说,类病毒的发现为他们揭开人类和动、植物的各种传染性疑难杂症的病因带来了新的希望;对哲学家来说,类病毒的发现,为长期以来有关生命本质的认识带来革命性的影响。二、拟病毒（virusoid）拟病毒：又称类类病毒（viroid-like）、壳内类病毒或病毒卫星（satellite），指一类包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒。辅助病毒：包裹拟病毒的真病毒被称为辅助病毒。拟病毒特点：拟病毒一般不具有衣壳，基因组为RNA或DNA，多数只含300-400个核苷酸，是辅助病毒的“卫星”，不能独立复制，必须依赖辅助病毒的协助。拟病毒和辅助病毒基因组没有同源性。拟病毒也可干扰辅助病毒的复制和减轻其对宿主的病害，这可用于生物防治。三、朊病毒（prion）1.定义：

朊病毒是一类小型蛋白质颗粒，约由250个氨基酸组成，大小仅为最小病毒的1％，而且毒性很强。

朊病毒（prion）又称“普列昂”或蛋白侵染因子（proteininfection），是一类不含核酸的传染性蛋白质分子，因能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而可使宿主致病。纯化的感染因子称为朊病毒蛋白（prionprotein，PrP)。