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1、第三章病毒和亚病毒第三章病毒和亚病毒第1页，此课件共29页哦非细胞生物非细胞生物（真）病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分真）病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分亚病毒因子亚病毒因子类病毒：只含具单独侵染性的类病毒：只含具单独侵染性的RNA组分组分拟病毒：只含不具侵染性的拟病毒：只含不具侵染性的RNA组分组分朊病毒：只含蛋白质一种组分朊病毒：只含蛋白质一种组分一、概述一、概述(一）什么是病毒？一）什么是病毒？病毒是超显微的，无细胞结构，专性活细胞内寄生，在活细病毒是超显微的，无细胞结构，专性活细胞内寄生，在活细胞外具一般化学大分子特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征。胞外具一般化学大分子特征，一旦
2、进入宿主细胞又具有生命特征。卫星病毒：与真病毒伴生的缺陷病毒卫星病毒：与真病毒伴生的缺陷病毒卫星卫星RNA：只含与侵染无关的：只含与侵染无关的RNA组份组份第2页，此课件共29页哦(二二)特点：特点：1、形体十分微小，能通过、形体十分微小，能通过细菌滤器细菌滤器，电镜可见；，电镜可见；2、无细胞结构，分子生物，由核酸和蛋白组成，且一种病毒仅、无细胞结构，分子生物，由核酸和蛋白组成，且一种病毒仅含一种类型核酸；含一种类型核酸；3、专专性性活活细细胞胞内内寄寄生生，有有宿宿主主专专一一性性，无无独独立立代代谢谢酶酶系系，依依赖宿主自身复制；赖宿主自身复制；4、对抗生素不敏感，对干扰素敏感。对抗生素
3、不敏感，对干扰素敏感。第3页，此课件共29页哦(三三)种类种类1、微生物病毒：侵染细菌、放线菌等原核微生物的病毒，通常称为、微生物病毒：侵染细菌、放线菌等原核微生物的病毒，通常称为噬菌体。噬菌体。2、植物病毒：大部分属于、植物病毒：大部分属于ssRNA病毒，其基本形态有杆状、丝状和病毒，其基本形态有杆状、丝状和等轴对称的近球状二十面体，一般没有包膜。等轴对称的近球状二十面体，一般没有包膜。3、脊椎动物病毒：大部分属于、脊椎动物病毒：大部分属于ssRNA病毒，其基本形态有杆状、丝病毒，其基本形态有杆状、丝状和等轴对称的近球状二十面体，一般没有包膜。状和等轴对称的近球状二十面体，一般没有包膜。4、
4、昆虫病毒：、昆虫病毒：(1)包含体病毒包含体病毒1)核型多角体病毒（核型多角体病毒（NPV），在宿主细胞核内形成包含体和杆状的病毒），在宿主细胞核内形成包含体和杆状的病毒粒子；粒子；2)质型多角体病毒（质型多角体病毒（CPV），在宿主细胞质中形成包含体和球状病毒粒），在宿主细胞质中形成包含体和球状病毒粒子；子；3)颗粒体病毒颗粒体病毒（GV），可在细胞核或细胞质中形成包含体和杆状病），可在细胞核或细胞质中形成包含体和杆状病毒粒子。毒粒子。(2)非包含体病毒非包含体病毒第4页，此课件共29页哦二、形态大小二、形态大小(一一)大小大小个体极小，能通过细菌滤器，必须通过电镜观察，测量单位为个体极小，
5、能通过细菌滤器，必须通过电镜观察，测量单位为nm,多多在在100100nm左右。左右。(二二)形态形态1 1、个体形态个体形态病毒粒子的形态病毒粒子的形态病毒粒子是指成熟的、结构完整的和有感染性的单个病毒。病毒粒子是指成熟的、结构完整的和有感染性的单个病毒。一般为球状、棒杆状、蝌蚪状和线状等多种形态。一般为球状、棒杆状、蝌蚪状和线状等多种形态。人、动物和真菌的病毒大多呈球状，少数为弹状或砖状。植物病毒人、动物和真菌的病毒大多呈球状，少数为弹状或砖状。植物病毒和昆虫病毒则多数为线状和杆状，少数为球状。噬菌体和昆虫病毒则多数为线状和杆状，少数为球状。噬菌体，部分呈蝌蚪状，部分呈蝌蚪状，部分线状或球
6、状。部分线状或球状。第5页，此课件共29页哦2、群体形态、群体形态(1)包涵体包涵体包包涵涵体体是是病病毒毒感感染染细细胞胞后后，宿宿主主细细胞胞内内形形成成的的一一种种在在光光学学显显微微镜镜下下可可见见的的蛋蛋白白质质小小体体。多多为为圆圆形形、卵卵圆圆形形或或不不定定形形，在在细细胞胞中中呈呈现现的的大大小小数数量量不不一一，多多数数位位于于细细胞胞质质内内（质质型型多多角角体体），少少数数位位于于细细胞胞核核内内（核核型型多角体多角体），也有的在细胞质和细胞核内都存在。），也有的在细胞质和细胞核内都存在。应用：应用：a.用于病毒病的辅助诊断；用于病毒病的辅助诊断；b.用于用于生物防治生
7、物防治。第6页，此课件共29页哦(2)噬菌斑噬菌斑1)什么是噬菌斑？什么是噬菌斑？当一个噬菌体感染一个敏感细胞后，隔不久即释放出一群子代噬菌当一个噬菌体感染一个敏感细胞后，隔不久即释放出一群子代噬菌体，在固体培养基中，它们通过琼脂层的扩散又侵染周围的宿主细胞，体，在固体培养基中，它们通过琼脂层的扩散又侵染周围的宿主细胞，并引起它们的裂解，如此经过多次重复，就出现了一个由无数噬菌体粒并引起它们的裂解，如此经过多次重复，就出现了一个由无数噬菌体粒子构成的群体子构成的群体噬菌斑噬菌斑，它是透亮不长菌的小圆斑，每一个噬菌斑，它是透亮不长菌的小圆斑，每一个噬菌斑是由一个噬菌体粒子形成的。是由一个噬菌体粒
8、子形成的。2)噬菌斑的应用：噬菌斑的应用：a.作为噬菌体的鉴定指标。作为噬菌体的鉴定指标。b.用于纯种分离。用于纯种分离。c.计数计数噬菌体效价的测定噬菌体效价的测定效效价价表表示示每每毫毫升升试试样样中中所所含含有有的的侵侵染染性性的的噬噬菌菌体体粒粒子子数数，也也即即噬噬菌菌斑形成单位斑形成单位(pfu)。第7页，此课件共29页哦噬菌斑噬菌斑稀释倍数稀释倍数噬菌体效价噬菌体效价=裂解液毫升数裂解液毫升数第8页，此课件共29页哦双层平板法的优点：双层平板法的优点：弥补了原来底面不平的玻璃皿的缺陷；弥补了原来底面不平的玻璃皿的缺陷；每每一一噬噬菌菌斑斑的的大大小小接接近近、边边缘缘清清晰晰，且
9、且不不致致发发生生上上下下噬噬菌菌斑斑的的重叠现象；重叠现象；有利于计数。有利于计数。成成斑斑率率：用用噬噬菌菌斑斑计计算算出出来来的的效效价价与与用用电电镜镜计计算算出出的的效效价价之之比比称称为成斑率。为成斑率。双层平板法双层平板法第9页，此课件共29页哦(3)空斑和病斑空斑和病斑在覆盖一薄层琼脂的一片单层细胞上，如某一细胞感染有病毒，则增在覆盖一薄层琼脂的一片单层细胞上，如某一细胞感染有病毒，则增殖后的病毒粒子只能扩散至邻近细胞，最终形成与噬菌斑相似的空斑殖后的病毒粒子只能扩散至邻近细胞，最终形成与噬菌斑相似的空斑。利。利用病毒空斑可对有活性的动物病毒粒子进行计数。用病毒空斑可对有活性的
10、动物病毒粒子进行计数。而病斑则是单层细胞受肿瘤病毒感染后，导致细胞剧增，形成类而病斑则是单层细胞受肿瘤病毒感染后，导致细胞剧增，形成类似与菌落的病灶。似与菌落的病灶。(4)枯斑枯斑指植物叶片上的植物病毒群体指植物叶片上的植物病毒群体。第10页，此课件共29页哦三、病毒的结构与化学组成三、病毒的结构与化学组成(一一)病毒粒子的构造与化学组成病毒粒子的构造与化学组成1、化学组成、化学组成多多数数病病毒毒只只含含蛋蛋白白质质和和核核酸酸两两种种成成分分。少少数数大大型型病病毒毒还还含含有有脂类和糖类。脂类和糖类。(1)核酸核酸功能：遗传物质基础。功能：遗传物质基础。1）核酸种类：）核酸种类：病毒只含
11、一类核酸病毒只含一类核酸DNA或或RNA。含含DNA的病毒称为的病毒称为DNA病毒，病毒，含含RNA的病毒称为的病毒称为RNA病毒。病毒。2）单链（）单链（ss）和双链（和双链（ds）：）：RNA病毒多数是单链，极少数为双链，病毒多数是单链，极少数为双链，DNA病毒多数为双链，少病毒多数为双链，少数为单链。数为单链。3）线状和环状：）线状和环状：第11页，此课件共29页哦4）正链和负链）正链和负链凡碱基排列顺序与凡碱基排列顺序与mRNA相同的单链相同的单链DNA或或RNA，称（称（+）DNA链链或（或（+）RNA链，凡碱基排列顺序与链，凡碱基排列顺序与mRNA互补的单链互补的单链DNA和和RN
12、A，称（称（-）DNA链或（链或（-）RNA链链。正链（正链（+）核酸具有侵染性，负链（）核酸具有侵染性，负链（-）没有侵染性。）没有侵染性。5）核酸分段现象）核酸分段现象：每个节段都有自己独特的核苷酸序列，分别转录一种：每个节段都有自己独特的核苷酸序列，分别转录一种蛋白质。蛋白质。6）核酸含量：随病毒种类而异，通常在）核酸含量：随病毒种类而异，通常在1%50%之间。之间。(2)蛋白质蛋白质病毒的主要组成部分，其作用是构成病毒粒子外壳，保护病毒病毒的主要组成部分，其作用是构成病毒粒子外壳，保护病毒核酸免受核酸酶及其它因子破坏；决定病毒感染的特异性；决定抗核酸免受核酸酶及其它因子破坏；决定病毒感
13、染的特异性；决定抗原性。原性。(3)其它：类脂或脂蛋白，大多数存在于包膜中。其它：类脂或脂蛋白，大多数存在于包膜中。第12页，此课件共29页哦2、病毒粒子的构造病毒粒子的构造核心：由核心：由DNA或或RNA构成构成核衣壳（基本构造）核衣壳（基本构造）病毒粒子病毒粒子衣壳：由蛋白质构成衣壳：由蛋白质构成包膜（非基本构造）：由类脂或脂蛋白构成包膜（非基本构造）：由类脂或脂蛋白构成第13页，此课件共29页哦（二）病毒粒子的基本结构类型（二）病毒粒子的基本结构类型1、螺旋对称型螺旋对称型TMV呈直杆状，中空，核酸为呈直杆状，中空，核酸为ssRNA,其蛋白质衣壳由呈皮鞋状的衣壳其蛋白质衣壳由呈皮鞋状的衣
14、壳粒一个紧挨一个一逆时针方向螺旋排列而成，而病毒粒一个紧挨一个一逆时针方向螺旋排列而成，而病毒RNA则位于衣则位于衣壳粒内侧螺旋状沟中，以距轴中心壳粒内侧螺旋状沟中，以距轴中心4nm处以相等的螺距盘绕于蛋白处以相等的螺距盘绕于蛋白质外壳中，每三个核苷酸与一个蛋白质亚基（衣壳粒）相结合，结构质外壳中，每三个核苷酸与一个蛋白质亚基（衣壳粒）相结合，结构极其稳定。极其稳定。2、二十面体对称二十面体对称腺病毒腺病毒外形呈典型的二十面体，在其十二个顶角上是称作五邻体的衣壳粒，外形呈典型的二十面体，在其十二个顶角上是称作五邻体的衣壳粒，每个五邻体上有刺突，在二十个面上分布的则是称作六邻体的衣壳粒。每个五邻
15、体上有刺突，在二十个面上分布的则是称作六邻体的衣壳粒。3、复合对称复合对称T偶数噬菌体偶数噬菌体呈蝌蚪状，由头部、颈部和尾部三个部分组成。头部呈二十面体呈蝌蚪状，由头部、颈部和尾部三个部分组成。头部呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称，头部内的核心是线状对称，尾部呈螺旋对称，头部内的核心是线状dsDNA；颈部由颈环和颈部由颈环和颈须构成；尾部由尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝五部分组成。颈须构成；尾部由尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝五部分组成。第14页，此课件共29页哦四、病毒的繁殖四、病毒的繁殖（以烈性噬菌体为例）（以烈性噬菌体为例）1、吸附吸附噬菌体尾丝散开，固着于特异性受点上。噬菌体尾丝散开，固着于
16、特异性受点上。吸附作用受噬菌体数量、阳离子、辅助因子、吸附作用受噬菌体数量、阳离子、辅助因子、pH值、温度等因值、温度等因素影响。素影响。感染复数感染复数m.o.i：指每一敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量，若超过指每一敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量，若超过m.o.i的的外源噬菌体吸附就会引起宿主细胞裂解即外源噬菌体吸附就会引起宿主细胞裂解即自外裂解自外裂解，从而不能产生子代，从而不能产生子代噬菌体。噬菌体。第15页，此课件共29页哦2 2、侵入、侵入尾鞘收缩，尾管推出并插入到细胞壁和膜中，头部的核酸注入尾鞘收缩，尾管推出并插入到细胞壁和膜中，头部的核酸注入到宿主细胞中，而蛋白质衣壳留在细
17、胞壁外。到宿主细胞中，而蛋白质衣壳留在细胞壁外。第16页，此课件共29页哦3、增殖增殖增殖过程包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。注入细胞的核酸增殖过程包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。注入细胞的核酸操纵宿主细胞代谢机构，以寄主个体及细胞降解物和培养基介质为原操纵宿主细胞代谢机构，以寄主个体及细胞降解物和培养基介质为原料，大量复制噬菌体核酸，并合成蛋白质外壳。料，大量复制噬菌体核酸，并合成蛋白质外壳。增殖过程中基因表达特点增殖过程中基因表达特点基因表达有先有后基因表达有先有后基因表达的顺序为基因表达的顺序为:早期表达早期表达;次早期表达次早期表达;核酸复制核酸复制;晚期表达晚期表达前一次表达产物
18、是后一次表达的前一次表达产物是后一次表达的mRNA聚合酶聚合酶晚期表达的结果是合成了各种装配蛋白晚期表达的结果是合成了各种装配蛋白(另外还有溶菌酶另外还有溶菌酶)第17页，此课件共29页哦（1）早期：进行早期转录而合成早期）早期：进行早期转录而合成早期mRNA，并进行早期转译产生早期蛋白。并进行早期转译产生早期蛋白。（2）次早期：进行次早期转录产生次早期）次早期：进行次早期转录产生次早期mRNA，进而进行次早期转译，产生多种次进而进行次早期转译，产生多种次早期蛋白。早期蛋白。（3）核酸复制：在次早期蛋白核酸复制：在次早期蛋白DNA聚合酶、聚合酶、HMC（5-羟甲基胞嘧啶）合成酶作用羟甲基胞嘧啶
19、）合成酶作用下，完成新的噬菌体下，完成新的噬菌体DNA的复制。的复制。（4）晚期：进行晚期转录，产生晚期）晚期：进行晚期转录，产生晚期mRNA，再经晚期转译后形成晚期蛋白再经晚期转译后形成晚期蛋白即噬菌体的头部蛋白，尾部蛋白，各种装配蛋白和溶菌酶等。即噬菌体的头部蛋白，尾部蛋白，各种装配蛋白和溶菌酶等。第18页，此课件共29页哦4、成熟（装配）成熟（装配）完成噬菌体粒子的组装。完成噬菌体粒子的组装。5、裂解（释放）、裂解（释放）子子代代噬噬菌菌体体成成熟熟后后，脂脂肪肪酶酶和和溶溶菌菌酶酶促促进进宿宿主主细细胞胞裂裂解解，从从而而释释放出大量子代噬菌体。放出大量子代噬菌体。（）第19页，此课件
20、共29页哦五、烈性噬菌体增殖规律五、烈性噬菌体增殖规律一步生长曲线一步生长曲线定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步生长曲线或定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步生长曲线或一级生长曲线。一级生长曲线。潜伏期潜伏期latentphase从噬菌体吸附细菌细胞至细菌细胞释放出新的噬菌体的最短从噬菌体吸附细菌细胞至细菌细胞释放出新的噬菌体的最短时间。潜伏期又分隐晦期和胞内累积期，隐晦期是指在潜伏前期时间。潜伏期又分隐晦期和胞内累积期，隐晦期是指在潜伏前期人为地裂解细胞，裂解液仍无侵染性的一段时间；胞内累积期又人为地裂解细胞，裂解液仍无侵染性的一段时间；胞内累积期又称潜伏后期，指隐晦期后，
21、裂解液具有侵染性的一段时间。称潜伏后期，指隐晦期后，裂解液具有侵染性的一段时间。裂解期裂解期risephase从被感染的第一个细胞裂解至最后一个细胞裂解完毕所经历的时间。从被感染的第一个细胞裂解至最后一个细胞裂解完毕所经历的时间。平稳期平稳期plateau指被感染的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体数达到最高点后的时期。指被感染的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体数达到最高点后的时期。第20页，此课件共29页哦裂裂解解量量：每每个个被被感感染染的的细细菌菌释释放放新新的的噬噬菌菌体体的的平均数。平均数。第21页，此课件共29页哦离离 心心 术术抗病毒血清抗病毒血清培养培养定时取样测噬菌斑数定时取样测噬菌斑
22、数以培养时间为横坐标，以噬菌斑数为纵坐标，绘出的以培养时间为横坐标，以噬菌斑数为纵坐标，绘出的曲线为一步生长曲线。曲线为一步生长曲线。一步生长曲线的实验方法一步生长曲线的实验方法高浓度宿主细胞高浓度宿主细胞噬菌体稀释液噬菌体稀释液第22页，此课件共29页哦六、噬菌体与宿主关系六、噬菌体与宿主关系第23页，此课件共29页哦第24页，此课件共29页哦（一）（一）裂解性循环裂解性循环烈性噬菌体所经历的繁殖过程。烈性噬菌体所经历的繁殖过程。烈性噬菌体烈性噬菌体：凡凡在在短短时时间间内内能能连连续续完完成成吸吸附附、侵侵入入、增增殖殖、成成熟熟、裂裂解这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体。解这
23、五个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体。烈烈性性噬噬菌菌体体所所经经历历的的繁繁殖殖过过程程称称为为裂裂解解性性生生活活周周期期或或增增殖殖性生活周期性生活周期。第25页，此课件共29页哦（二）（二）溶源性循环溶源性循环噬菌体附着或整合在宿主染色体上，一道复制。噬菌体附着或整合在宿主染色体上，一道复制。温和性噬菌体温和性噬菌体：噬噬菌菌体体侵侵染染宿宿主主后后，并并不不增增殖殖，裂裂解解，而而与与宿宿主主DNA结结合合，随随宿宿主主DNA复复制制而而复复制制，此此时时细细胞胞中中找找不不到到形形态态上上可可见见的的噬噬菌菌体体，这这种噬菌体称为温和性噬菌体或溶源噬菌体。种噬菌体称为温和性
24、噬菌体或溶源噬菌体。含有温和性噬菌体的细菌称为含有温和性噬菌体的细菌称为溶源性细菌溶源性细菌。第26页，此课件共29页哦1、温和噬菌体的特点温和噬菌体的特点(1)核酸类型都是核酸类型都是dsDNA；(2)具有整合能力，处于整合态的噬菌体核酸称为具有整合能力，处于整合态的噬菌体核酸称为前噬菌体前噬菌体；(3)具有同步复制能力；具有同步复制能力；2、温和性噬菌体存在状态、温和性噬菌体存在状态(1)游离态：指已成熟释放并有侵染性的噬菌体粒子。游离态：指已成熟释放并有侵染性的噬菌体粒子。(2)整合态：指整合在宿主核染色体上处于前噬菌体的状态。整合态：指整合在宿主核染色体上处于前噬菌体的状态。(3)营营
25、养养态态：指指前前噬噬菌菌体体经经外外界界理理化化因因子子诱诱导导后后，脱脱离离宿宿主主核核基基因因组组而而处处于积极复制和装配的状态。于积极复制和装配的状态。第27页，此课件共29页哦3、溶源性细菌特性、溶源性细菌特性(1)遗遗传传性性：温温和和噬噬菌菌体体DNA与与宿宿主主DNA结结合合，会会随随宿宿主主DNA复复制制而而复制，并平均分配到两个子代细胞中。复制，并平均分配到两个子代细胞中。(2)自自发发裂裂解解：前前噬噬菌菌体体发发生生大大量量复复制制，并并成成熟熟为为噬噬菌菌体体粒粒子子，导致寄主细菌裂解的现象。导致寄主细菌裂解的现象。(3)诱诱发发裂裂解解：溶溶源源菌菌在在外外界界理理
26、化化因因子子的的作作用用下下，发发生生高高频频裂裂解解（进进行行营营养期繁殖）的现象。养期繁殖）的现象。(4)免免疫疫性性：任任何何溶溶源源菌菌对对已已感感染染的的噬噬菌菌体体以以外外的的其其他他噬噬菌菌体体即即超超感染噬菌体都具有抵制能力。感染噬菌体都具有抵制能力。(5)复愈（消失溶源性）：溶源细胞中的原噬菌体消失，变成为复愈（消失溶源性）：溶源细胞中的原噬菌体消失，变成为非溶源细胞。非溶源细胞。(6)溶源转变：指少数溶源菌由于整合了温和噬菌体的前噬菌体而使溶源转变：指少数溶源菌由于整合了温和噬菌体的前噬菌体而使自己产生了除免疫性以外的新表型的现象。自己产生了除免疫性以外的新表型的现象。第28页，此课件共29页哦4 4、溶源菌的检验方法、溶源菌的检验方法透明圈法透明圈法第29页，此课件共29页哦