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1、第 四 章n非细胞型微生物的形态、结构与分非细胞型微生物的形态、结构与分类类第 一 节病毒的形态、结构与功能病毒的形态、结构与功能The appearance,structure and functions The appearance,structure and functions of the virusof the virus一、病毒概念、分类及特点一、病毒概念、分类及特点1 1、病毒概念、病毒概念 n病毒是一类比细菌更微小，病毒是一类比细菌更微小，能通过细菌滤能通过细菌滤器器，只含有一种核酸只含有一种核酸（RNARNA或或DNADNA），），只只能在活细胞中生长繁殖能在活细胞中生长繁殖
2、的的非细胞非细胞型微生物。型微生物。2 2、分类、分类n（真）病毒（真）病毒至少含有核酸和蛋白质两部分至少含有核酸和蛋白质两部分n亚病毒亚病毒n类病毒类病毒 只含具有单独侵染性的只含具有单独侵染性的RNARNA组分组分n拟病毒拟病毒 只含不具有单独侵染性的只含不具有单独侵染性的RNARNA组分组分n朊病毒朊病毒 只含蛋白质一种组分只含蛋白质一种组分n根据宿主分类根据宿主分类n植物病毒植物病毒烟草花叶病毒、莴苣坏死黄花病病毒烟草花叶病毒、莴苣坏死黄花病病毒n动物病毒动物病毒口蹄疫病毒、乙肝病毒口蹄疫病毒、乙肝病毒n微生物病毒（噬菌体）微生物病毒（噬菌体）n大肠杆菌大肠杆菌T T系噬菌体系噬菌体n
3、根据核酸类型分类根据核酸类型分类nDNADNA病毒病毒nRNARNA病毒病毒3 3、病毒的特点、病毒的特点n体积：个体极小，能通过细菌滤器体积：个体极小，能通过细菌滤器n结构和化学成分：没有细胞结构，含单一核酸结构和化学成分：没有细胞结构，含单一核酸 n专性寄生：酶系不全，不能进行独立的代谢作专性寄生：酶系不全，不能进行独立的代谢作用；离开活体后，没有生命特征；用；离开活体后，没有生命特征；n借助宿主细胞，整合到宿主基因组上，以复制借助宿主细胞，整合到宿主基因组上，以复制方式增殖；方式增殖；n对抗生素不敏感，但对干扰素敏感对抗生素不敏感，但对干扰素敏感二、病毒的形态构造及化学组成二、病毒的形态
4、构造及化学组成1 1、大小、大小n绝大多数病毒都能通过细菌过滤器；绝大多数病毒都能通过细菌过滤器；n测定大小的测定大小的单位是单位是nmnm，必须借助电子显微镜，必须借助电子显微镜才能看到其形态；才能看到其形态；病毒病毒 细菌细菌 真菌真菌=1=1 1010 100100n各种病毒大小差异很大各种病毒大小差异很大n最大的病毒如痘病毒体积最大的病毒如痘病毒体积300300 200200 100nm100nmn最小的病毒如菜豆畸矮病毒直径最小的病毒如菜豆畸矮病毒直径9 911nm11nm2 2、个体形态、个体形态3 3、病毒粒子的化学组成、病毒粒子的化学组成n成熟的、结构完整的、具有感染性的单个病
5、毒成熟的、结构完整的、具有感染性的单个病毒n化学组成化学组成n主要由核酸和蛋白质组成主要由核酸和蛋白质组成。较复杂的病毒还。较复杂的病毒还含有脂类、多糖等。含有脂类、多糖等。核酸核酸只含有一种核酸为只含有一种核酸为RNARNA或者或者DNADNA；RNARNA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；DNADNA病毒病毒多数为双链，少数单链。多数为双链，少数单链。n蛋白质蛋白质n分为：非结构蛋白和结构蛋白两类分为：非结构蛋白和结构蛋白两类n病毒蛋白质的主要生理功能病毒蛋白质的主要生理功能：1 1）构成蛋白质外壳，保护病毒核酸；）构成蛋白质外壳，保护病毒核酸；2 2）决定病毒感
6、染的特异性决定病毒感染的特异性；3 3）决定病毒抗原性决定病毒抗原性；4 4）构成毒粒酶，或参与病毒对宿主细胞的入侵，）构成毒粒酶，或参与病毒对宿主细胞的入侵，或参与病毒复制过程中所需要病毒大分子的合成或参与病毒复制过程中所需要病毒大分子的合成4 4、结构、结构病毒粒子病毒粒子核心：由核心：由DNADNA或或RNARNA构成构成核衣壳核衣壳衣壳：由许多衣壳粒蛋白构成衣壳：由许多衣壳粒蛋白构成包膜：由类脂或脂蛋白构成包膜：由类脂或脂蛋白构成（非基本结构）（非基本结构）刺突：由蛋白或糖蛋白构成刺突：由蛋白或糖蛋白构成（非基本结构）（非基本结构）衣壳粒是由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白衣壳粒是由一种
7、或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位，衣壳粒的排列组合方式不同，使病毒表质亚单位，衣壳粒的排列组合方式不同，使病毒表现出不同的构型和形状。现出不同的构型和形状。衣壳衣壳核酸核酸包膜包膜刺突刺突核衣壳核衣壳病病 毒毒 结结 构构n病毒粒子的对称体制病毒粒子的对称体制 由于衣壳粒在壳体上的排列方式不同，病由于衣壳粒在壳体上的排列方式不同，病毒有三种对称体制毒有三种对称体制螺旋对称、多面体对称、复合对称螺旋对称、多面体对称、复合对称螺旋对称：螺旋对称：如烟草花叶病毒如烟草花叶病毒多面体对称多面体对称（等轴对称）（等轴对称）最常见的是二十面体对称如腺病毒最常见的是二十面体对称如腺病毒HIV病毒 HIVH
8、IV为直径为直径100-120nm100-120nm大大小的球形颗小的球形颗粒。粒。复合对称：复合对称：病毒壳体有两种结构组成，病毒壳体有两种结构组成，既有螺既有螺旋对称部分，又有多面体对称部分旋对称部分，又有多面体对称部分如大肠杆菌的如大肠杆菌的T4噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成尾部组合而成三、病毒的群体形态三、病毒的群体形态 n当病毒大量聚集并使宿主细胞发生病变时所形当病毒大量聚集并使宿主细胞发生病变时所形成的具有一定形态、结构并成的具有一定形态、结构并能用光学显微镜进能用光学显微镜进行观察和识别的特殊群体行观察和识别的特殊
9、群体。1 1、包涵体（、包涵体（inclusion bodyinclusion body）n某些病毒在宿主细胞内形成的在光学显微镜下某些病毒在宿主细胞内形成的在光学显微镜下可见的大小、形态和数量不等的小体。多数在可见的大小、形态和数量不等的小体。多数在细胞质中，少数在细胞核内。细胞质中，少数在细胞核内。n是病毒的聚集体或病毒的合成部位。是病毒的聚集体或病毒的合成部位。2 2、噬菌斑、噬菌斑(plaque)(plaque)n当寄主细胞被噬菌体感染当寄主细胞被噬菌体感染后细胞裂解，在菌苔上出后细胞裂解，在菌苔上出现的一些无色透明空斑现的一些无色透明空斑（负菌落）（负菌落）n 不同噬菌体的噬菌斑形状
10、、不同噬菌体的噬菌斑形状、大小、边缘及透明度不同，大小、边缘及透明度不同，可用于鉴定，也可以进行可用于鉴定，也可以进行纯中分离和计数。纯中分离和计数。3 3、空斑、空斑(plaque)(plaque)和病斑和病斑n空斑：动物细胞被病毒侵染后而造成的单层动空斑：动物细胞被病毒侵染后而造成的单层动物细胞上类似于嗜菌斑的空白斑。物细胞上类似于嗜菌斑的空白斑。n病斑：动物细胞受肿瘤病毒感染后细胞剧增形病斑：动物细胞受肿瘤病毒感染后细胞剧增形成类似于菌落的病灶。成类似于菌落的病灶。4 4、枯斑、枯斑(lesion)(lesion)n植物叶片上的植物病毒群体。植物叶片上的植物病毒群体。第第 二二 节节噬菌
11、体噬菌体PhagePhage一、噬菌体的形态、结构与特性一、噬菌体的形态、结构与特性1 1、基本形态、基本形态n结构与化学组成结构与化学组成n外壳由一层蛋白质组成，核心仅由一种类型核外壳由一层蛋白质组成，核心仅由一种类型核酸即酸即DNADNA或或RNARNA组成。核酸是噬菌体的遗传组成。核酸是噬菌体的遗传物质；外壳对核心有保护作用。物质；外壳对核心有保护作用。n特性特性n噬菌体对理化因素的抵抗力比细菌强，一般加噬菌体对理化因素的抵抗力比细菌强，一般加热热7070、经、经30min30min仍不失活。仍不失活。n寄生性具有高度专一性，一种噬菌体只对某一寄生性具有高度专一性，一种噬菌体只对某一种或
12、某一型微生物才起作用种或某一型微生物才起作用大肠杆菌大肠杆菌T4T4噬菌体的模式图噬菌体的模式图二、噬菌体的生长繁殖二、噬菌体的生长繁殖n病毒粒子无个体的生长过程，只有基本成分的合成病毒粒子无个体的生长过程，只有基本成分的合成与装配。与装配。n根据噬菌体与宿主关系将其分为根据噬菌体与宿主关系将其分为温和噬菌体、毒性温和噬菌体、毒性噬菌体噬菌体n温和噬菌体温和噬菌体(temperate phage)或或溶源性溶源性噬菌体噬菌体(lysogenic(lysogenic phage)phage)：噬菌体：噬菌体DNADNA只整合到宿主菌核染色体组上，不只整合到宿主菌核染色体组上，不产生子代噬菌体，但
13、噬菌体产生子代噬菌体，但噬菌体DNADNA能随宿主菌能随宿主菌DNADNA复制而复制而同步复制，并随宿主菌的分裂而传代。同步复制，并随宿主菌的分裂而传代。n原噬菌体（原噬菌体（prophageprophage）n附着或整合在寄主细胞染色体的温和噬菌体附着或整合在寄主细胞染色体的温和噬菌体DNADNA。n溶源菌溶源菌(lysogenic bacteria)(lysogenic bacteria)n在核染色体组上整合有原噬菌体并能正常生长在核染色体组上整合有原噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂解的寄主细胞。繁殖而不被裂解的寄主细胞。n溶源菌的特点：溶源菌的特点：n自发裂解、诱发裂解自发裂解、诱发裂解n
14、复愈复愈n免疫性免疫性n可以获得新的生理特性可以获得新的生理特性n毒性噬菌体毒性噬菌体(virulent phage)n能在宿主菌细胞内复制增殖能在宿主菌细胞内复制增殖,产生许多子代噬产生许多子代噬菌体，并最终裂解宿主菌细胞的噬菌体。菌体，并最终裂解宿主菌细胞的噬菌体。1 1、毒性噬菌体的增殖过程、毒性噬菌体的增殖过程n毒性噬菌体复制毒性噬菌体复制一般分为五个阶段：一般分为五个阶段：吸附吸附侵入侵入 复制复制成熟成熟 释放释放n吸附吸附n特异性吸附特异性吸附n特异性结合特异性结合n侵入侵入n溶菌酶溶菌酶n尾鞘收缩尾鞘收缩n尾髓刺入细胞壁尾髓刺入细胞壁n核酸注入细胞核酸注入细胞n蛋白质外壳留在细
15、胞蛋白质外壳留在细胞外外n复制复制n包括核酸的复制和蛋白质合成包括核酸的复制和蛋白质合成n噬菌体核酸进入宿主细胞后，会控制宿主细胞噬菌体核酸进入宿主细胞后，会控制宿主细胞的合成系统，然后以噬菌体核酸中的指令合成的合成系统，然后以噬菌体核酸中的指令合成噬菌体所需的核酸和蛋白质。噬菌体所需的核酸和蛋白质。n装配装配nDNADNA分子缩合分子缩合n衣壳包裹衣壳包裹DNADNA而形成头部而形成头部n尾丝及尾部的其它部件独立装配完成尾丝及尾部的其它部件独立装配完成n头部与尾部相结合头部与尾部相结合n最后装上尾丝。最后装上尾丝。n释放释放n在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液在液体培养基中，噬菌现象可使浑
16、浊菌液变为澄清变为澄清.n在固体培养基中，若用适量噬菌体和宿主在固体培养基中，若用适量噬菌体和宿主菌液混合后接种培养，培养基表面可出现菌液混合后接种培养，培养基表面可出现噬菌斑（噬菌斑（plaque plaque）。）。一个噬菌斑系由一个一个噬菌斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成的噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成的。n若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬菌斑若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬菌斑计数，可测知一定体积内的噬菌斑形成单计数，可测知一定体积内的噬菌斑形成单位数目，即噬菌体的数量。位数目，即噬菌体的数量。2 2、噬菌体效价的测定、噬菌体效价的测定n效价效价(titre)(titre)：每
17、毫升试样中所含有的侵染性噬菌：每毫升试样中所含有的侵染性噬菌体粒子数，又称为噬菌斑形成单位（体粒子数，又称为噬菌斑形成单位（plaque-plaque-forming unit,pfuforming unit,pfu）n效价测定方法效价测定方法n液体稀释管法液体稀释管法n玻片快速法：速度快，但精确度差。玻片快速法：速度快，但精确度差。n斑点实验法：结果不准确。斑点实验法：结果不准确。n单层平板法：方法简单，效果较差。单层平板法：方法简单，效果较差。n双层平板法双层平板法3 3、一步生长曲线、一步生长曲线n定量描述毒性噬菌体生长规律的试验曲定量描述毒性噬菌体生长规律的试验曲线线n实验设计依据实验
18、设计依据n一个菌体被一个噬菌体感染，避免二一个菌体被一个噬菌体感染，避免二次吸附；次吸附；n细菌群体被噬菌体同步感染。细菌群体被噬菌体同步感染。n实验过程实验过程n噬菌体稀释液加到高浓度宿主细胞液中，保证每噬菌体稀释液加到高浓度宿主细胞液中，保证每个细胞最多不超过一个噬菌体吸附；个细胞最多不超过一个噬菌体吸附；n保温数分钟后，以离心法或用噬菌体抗血清中和保温数分钟后，以离心法或用噬菌体抗血清中和尚未被吸附的游离噬菌体；尚未被吸附的游离噬菌体；n用细胞培养液稀释混合液，同时可中止抗血清作用细胞培养液稀释混合液，同时可中止抗血清作用，适温培养；用，适温培养；n间断取样进行效价测定；间断取样进行效价
19、测定；n以培养时间为横坐标，以噬菌斑数为纵坐标，绘以培养时间为横坐标，以噬菌斑数为纵坐标，绘制成的曲线为一步生长曲线。制成的曲线为一步生长曲线。n一步生长曲一步生长曲线线反映出反映出3 3个个重要特征参重要特征参数：数：n潜伏期潜伏期n裂解期裂解期n裂解量裂解量 n潜伏期：潜伏期：从噬菌体吸附细菌到细菌细胞释放从噬菌体吸附细菌到细菌细胞释放 新的噬菌体之前的这段时期，曲线平行于横新的噬菌体之前的这段时期，曲线平行于横轴，噬菌体数无变化，样品中无游离的噬菌轴，噬菌体数无变化，样品中无游离的噬菌体。分为隐晦期和胞内累积期体。分为隐晦期和胞内累积期n裂解期：裂解期：曲线直线上升，子代噬菌体不断释曲线
20、直线上升，子代噬菌体不断释放到培养基中，直到达到一个极限。放到培养基中，直到达到一个极限。n稳定期：稳定期：感染细胞后复制的子代噬菌体全部感染细胞后复制的子代噬菌体全部释放，噬菌斑数稳定，一次感染结束。释放，噬菌斑数稳定，一次感染结束。n裂解量裂解量n每一受感染细胞所释放的新噬菌体平均数。每一受感染细胞所释放的新噬菌体平均数。n不同的噬菌体或同种噬菌体感染敏感菌后所释不同的噬菌体或同种噬菌体感染敏感菌后所释放的噬菌体数不同，与噬菌体种类、宿主细胞放的噬菌体数不同，与噬菌体种类、宿主细胞菌龄以及环境因数有关。菌龄以及环境因数有关。裂解末期平均噬菌斑数裂解末期平均噬菌斑数 裂解量裂解量 =潜伏期平
21、均噬菌斑数潜伏期平均噬菌斑数三、三、噬菌体和发酵工业噬菌体和发酵工业 1 1、噬菌体污染的现象、噬菌体污染的现象n发酵周期明显延长；发酵周期明显延长；n碳源消耗缓慢；碳源消耗缓慢；n发酵液变清，镜检时有大量异常菌体出现（初发酵液变清，镜检时有大量异常菌体出现（初期涨大变粗，后期细胞破碎呈云雾状，革兰氏期涨大变粗，后期细胞破碎呈云雾状，革兰氏染色呈红色碎片）；染色呈红色碎片）；n发酵产物的形成缓慢或根本不形成；发酵产物的形成缓慢或根本不形成；n用敏感菌做平板检查时，出现大量嗜菌斑；用敏感菌做平板检查时，出现大量嗜菌斑；n电子显微镜观察，可见无数噬菌体粒子出现。电子显微镜观察，可见无数噬菌体粒子出
22、现。n噬菌体的来源噬菌体的来源 n生产菌种本身带有；生产菌种本身带有；n生产环境中；生产环境中；n相近类型的噬菌体发生自然变异，使其对生产菌相近类型的噬菌体发生自然变异，使其对生产菌种敏感而侵染。种敏感而侵染。n侵染的主要途径侵染的主要途径n种子带噬菌体进入发酵罐；种子带噬菌体进入发酵罐；n无菌空气中含有噬菌体，通气时带入发酵罐；无菌空气中含有噬菌体，通气时带入发酵罐；n生产设备有生产设备有“死角死角”或渗漏；或渗漏；n灭菌不彻底，操作不严格等。灭菌不彻底，操作不严格等。n预防和处理措施预防和处理措施 以防为主，防重于治以防为主，防重于治n决不用可疑菌种；决不用可疑菌种；n严格保持环境卫生；严
23、格保持环境卫生；n决不排放或丢弃活菌液；决不排放或丢弃活菌液；n注意通气质量；注意通气质量；n加强管道和发酵罐的灭菌；加强管道和发酵罐的灭菌；n不断筛选抗性菌种，并经常轮换生产菌种；不断筛选抗性菌种，并经常轮换生产菌种；n严格执行会客制度。严格执行会客制度。n发现噬菌体污染应采取的合理措施发现噬菌体污染应采取的合理措施n尽快提取成品；尽快提取成品；n使用药物抑制；使用药物抑制；n及时改用抗噬菌体菌种；及时改用抗噬菌体菌种；n污染发酵液或种子液必须彻底杀灭后排放。污染发酵液或种子液必须彻底杀灭后排放。n作业作业 P152 1P152 1、2 2、4 41 1、说明病毒的成分与结构。、说明病毒的成分与结构。2 2、什么叫毒性噬菌体？简述其增殖裂解细胞的、什么叫毒性噬菌体？简述其增殖裂解细胞的过程。过程。3 3、名词解释：温和噬菌体、名词解释：温和噬菌体 溶源性溶源性 前噬菌体前噬菌体下节见谢谢同学们的支持！谢谢同学们的支持！