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1、教学提示教学提示：重点掌握病毒区别于细胞生物的独特的特点、病毒的形态特征、烈性噬菌体的生活周期以及温和噬菌体的侵染特点。了解噬菌体对发酵工业的危害及防治办法、特别是了解病毒在当代基因工程研究和实践中的应用。非细胞生物非细胞生物（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒亚病毒类病毒：只含具有侵染性的类病毒：只含具有侵染性的RNA组分组分卫星卫星RNA：只含有不具侵染性的只含有不具侵染性的RNA组分组分朊病毒：只含蛋白质组分朊病毒：只含蛋白质组分第一节第一节 病病 毒（毒（virus）一般特点：一般特点：v 个体极其微小，又称个体极其微小，又称“超显微生物超
2、显微生物”，能通过细菌滤器；，能通过细菌滤器；v 无细胞结构，专性活细胞内寄生，以感染态和非感染态两无细胞结构，专性活细胞内寄生，以感染态和非感染态两 种状态交替存在，又称种状态交替存在，又称“分子生物分子生物”；v 没有酶或酶系统极不完全，不能独立进行代谢活动，只能没有酶或酶系统极不完全，不能独立进行代谢活动，只能 利用活寄主内现成的代谢系统。以核酸和蛋白的装配实现利用活寄主内现成的代谢系统。以核酸和蛋白的装配实现 繁殖；繁殖；v 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；v 有些病毒的核酸能整合到宿主的基因组中，可以诱发潜伏有些病毒的核酸能整合到宿主的基因组中，可以诱
3、发潜伏 性感染；性感染；v 凡有细胞生物生存之处，皆可能有与之对应的病毒存在凡有细胞生物生存之处，皆可能有与之对应的病毒存在 病毒多样性的的原因病毒多样性的的原因。病毒病毒是超显微的、没有细胞结构的、专性活细胞内寄生的实是超显微的、没有细胞结构的、专性活细胞内寄生的实体。它们在活细胞外具有一般化学大分子特征，一旦进入宿体。它们在活细胞外具有一般化学大分子特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征主细胞又具有生命特征。Transmission Electron Micrograph of HIV-1 The nucleocapsid(arrows)can be seen within the enve
4、lope.h病毒与人类的关系密切人类和许多有益动物的疑难疾病和传染病几乎都 是病毒病；发酵工业中噬菌体污染会造成严重损失；侵染有害生物的病毒可制成生物防治剂；许多病毒是分子生物学基础研究和基因工程研究和应用中的重要工具。1 病毒的形态构造和化学成分病毒的形态构造和化学成分1.1 病毒的大小病毒的大小个体极小，约个体极小，约100nm左右，必需在电镜下观察；左右，必需在电镜下观察；不同病毒颗粒（病毒粒、毒粒）的大小差别很大，一般在不同病毒颗粒（病毒粒、毒粒）的大小差别很大，一般在20-200nm；毒粒的形状大致可分毒粒的形状大致可分球形颗粒球形颗粒(或称拟球形颗粒或称拟球形颗粒)、杆杆状颗粒状颗
5、粒和和复杂形状颗粒复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）等几类。（如蝌蚪状，卵形）等几类。1.2 病毒的形态病毒的形态1.2.1 典型病毒粒的构造典型病毒粒的构造基本成分基本成分核酸核酸位于中心，称为位于中心，称为核心核心蛋白质蛋白质包围在核心周围，形成包围在核心周围，形成衣壳衣壳核心核心和和衣壳衣壳合称核衣壳，为病毒的基本结构。有些复合称核衣壳，为病毒的基本结构。有些复杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成的的包膜包膜。有的包膜上还长有。有的包膜上还长有刺突刺突。1.2.2 病毒粒的对称体制病毒粒的对称体制螺旋对称螺旋对称二十面体对称二十面体对称
6、复合对称复合对称无包膜：杆状的烟草花叶病毒，无包膜：杆状的烟草花叶病毒，丝状的大肠杆菌丝状的大肠杆菌fd、M13病毒病毒有包膜：卷曲状的流感病毒有包膜：卷曲状的流感病毒 弹状的狂犬病毒弹状的狂犬病毒无包膜：小型的脊髓灰质炎病毒无包膜：小型的脊髓灰质炎病毒 大型的腺病毒大型的腺病毒有包膜：疱疹病毒有包膜：疱疹病毒无包膜：蝌蚪状的大肠杆菌无包膜：蝌蚪状的大肠杆菌T偶数系病毒偶数系病毒有包膜：砖块状的痘病毒有包膜：砖块状的痘病毒1.2.3 病毒的群体形态病毒的群体形态噬菌体噬菌体（即细菌病毒）感染细菌后，使细菌细胞破裂死亡，连续（即细菌病毒）感染细菌后，使细菌细胞破裂死亡，连续重复感染使大量的细菌死
7、亡，在培养细菌的平板上，可以看到一重复感染使大量的细菌死亡，在培养细菌的平板上，可以看到一个个透明不长细菌的小圆斑，称为个个透明不长细菌的小圆斑，称为噬菌斑（相当于噬菌斑（相当于“负菌落负菌落”）。人工培养的单层动物细胞被病毒感染后，也会形成类似噬菌斑的人工培养的单层动物细胞被病毒感染后，也会形成类似噬菌斑的动物病毒群体，称为动物病毒群体，称为空斑空斑。单层动物细胞受到单层动物细胞受到肿瘤病毒肿瘤病毒的感染后，会使动物细胞恶性增生，的感染后，会使动物细胞恶性增生，形成类似细菌菌落的病灶，称为形成类似细菌菌落的病灶，称为病斑病斑。烟草花叶病毒感染烟草后，在叶片上出现的一个个坏死的病灶，烟草花叶病
8、毒感染烟草后，在叶片上出现的一个个坏死的病灶，称为称为枯斑枯斑。病毒的群体形态有助于对病毒进行分离、纯化、鉴别和计数病毒的群体形态有助于对病毒进行分离、纯化、鉴别和计数等实际工作。等实际工作。1.3.1 螺旋状对称型：螺旋状对称型：烟草花叶病毒烟草花叶病毒（TMV）呈直杆状，长呈直杆状，长300nm，宽宽15nm，中空内径中空内径4nm，由由158个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，其相对分子个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，其相对分子量为量为17500，衣壳上总共有，衣壳上总共有2130个衣壳粒，排列成个衣壳粒，排列成130圈圈螺旋。核酸核心是单链螺旋。核酸核心是单链RNA（ssRNA），相对分子
9、质量），相对分子质量为为260万，含有万，含有6390个核苷酸，每个核苷酸，每3个核苷酸与一个衣壳个核苷酸与一个衣壳粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内径中。粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内径中。1.3 3类典型形态的病毒及其代表类典型形态的病毒及其代表 是是动动物物病病毒毒，呈呈“球球形形”、直直径径70-80nm。具具有有12个个角角、20个个面面 和和30条条棱棱。腺腺病病毒毒的的衣衣壳壳是是典典型型的的二二十十面面体体对对称称，由由252个衣壳粒组成，没有包膜。个衣壳粒组成，没有包膜。腺病毒的核心是由线状双链腺病毒的核心是由线状双链DNA（dsDNA）构成的）构成的,其大小其大小约为约为365
10、00个核苷酸对。个核苷酸对。在在实实验验室室中中，腺腺病病毒毒只只能能培培养养在在人人的的组组织织细细胞胞上上。它它在在宿宿主的细胞核中进行增殖和装配，并在宿主细胞内形成包涵体。主的细胞核中进行增殖和装配，并在宿主细胞内形成包涵体。1.3.2 二十面体对称型：二十面体对称型：腺病毒腺病毒 T4由由头部头部、颈部颈部和和尾部尾部三个部分构成。三个部分构成。头头部部呈呈20面面体体对对称称，由由8种种蛋蛋白白组组成成的的衣衣壳壳和和线线状状dsDNA的的核心核心组成。组成。颈部由颈部由颈环颈环和和颈须颈须组成。组成。尾尾部部由由尾尾鞘鞘、尾尾管管、基基板板、刺刺突突和和尾尾丝丝等等组组成成。尾尾鞘
11、鞘是是头头部部的的核核酸酸注注入入宿宿主主细细胞胞的的必必经经之之路路。刺刺突突和和尾尾丝丝与与侵侵染染宿宿主主时时的的选择和吸附有关。选择和吸附有关。1.3.3 复合对称型：复合对称型：偶数噬菌体偶数噬菌体如如T2、T4、T6等等1.4 病毒的核酸病毒的核酸v 核酸是病毒的遗传物质，是病毒粒中最重要的成分；核酸是病毒的遗传物质，是病毒粒中最重要的成分；控制着病毒的增殖及对宿主的感染性；控制着病毒的增殖及对宿主的感染性；v 一种病毒的毒粒只含有一种核酸：一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是或是RNA；病毒核酸病毒核酸单链单链DNA（ss DNA）双链双链DNA（ds DNA）如动物病毒、噬
12、菌体如动物病毒、噬菌体单链单链RNA（ss RNA）如动、植物病毒如动、植物病毒双链双链RNA（ds RNA）2 四类病毒及其繁殖方式四类病毒及其繁殖方式2.1 原核生物的病毒原核生物的病毒噬菌体噬菌体 其他病毒一样，噬菌体除有其其他病毒一样，噬菌体除有其特异性宿主外，并无显著区别。特异性宿主外，并无显著区别。它们都是由蛋白质和核酸组成。它们都是由蛋白质和核酸组成。基本形态为基本形态为蝌蚪形蝌蚪形、球形球形、和、和丝丝状状三种。三种。从结构看可以分为六种不同的从结构看可以分为六种不同的类型。类型。2.1.1 噬菌体的繁殖噬菌体的繁殖病毒粒子并无个体生长过程，而只有两种基本成分的合病毒粒子并无个
13、体生长过程，而只有两种基本成分的合成和装配，即：成和装配，即：核酸复制核酸复制+蛋白质合成蛋白质合成 核蛋白（病毒粒子）核蛋白（病毒粒子）噬菌体的繁殖一般可分噬菌体的繁殖一般可分五个阶段五个阶段，即，即1)吸附吸附2)侵入侵入3)增殖（复制与生物合成）增殖（复制与生物合成）4)成熟（装配）成熟（装配）5)裂解（释放）裂解（释放）尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触，可触发尾丝散开，附着受体接触，可触发尾丝散开，附着在受体上，随之把刺突、基板固定在受体上，随之把刺突、基板固定在受体细胞表面。在受体细胞表面。1）吸附吸附病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构
14、的互补性、病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性、相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力等。相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力等。2）侵入侵入吸附尾钉固着尾鞘收缩尾管穿入DNA注入尾部的溶菌酶水解受体细胞壁的尾部的溶菌酶水解受体细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入受体细胞内，蛋白质外壳则留入受体细胞内，蛋白质外壳则留在受体细胞外；在受体细胞外；3）增殖增殖 病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸复制和表病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸复制和表达，产生大量的病毒
15、蛋白质和核酸。达，产生大量的病毒蛋白质和核酸。4）成熟（装配）成熟（装配）T4噬菌体的装配是一个极为复噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程杂的自我装配的过程5）裂解（释放）裂解（释放）当大量子代噬菌体成熟后，由于脂肪酶和溶菌酶的作当大量子代噬菌体成熟后，由于脂肪酶和溶菌酶的作用，促使受体细胞裂解，从而完成子代噬菌体的释放用，促使受体细胞裂解，从而完成子代噬菌体的释放.吸附吸附侵入侵入早期：病毒特异性酶的合成早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒核酸复制病毒结构蛋白质合成病毒结构蛋白质合成装配装配释放释放病毒大分病毒大分子合成子合成 凡在短时间（如T系噬菌体，T4、T7、X174等）内能
16、连续完以上5个阶段而实现其繁殖的噬菌体称烈性噬菌体烈性噬菌体.而当侵入宿主细胞后，由于噬菌体基因组整合到宿主的基因组上，并随之同步复制，这种噬菌体称温和性噬菌体温和性噬菌体（详后）。2.1.2 噬菌体效价的测定噬菌体效价的测定效价效价表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称体粒子数，又称噬菌斑噬菌斑形成单位（形成单位（pfu）或感染中心数或感染中心数.直径直径2mm的噬菌斑，其中噬菌体数可达十亿个！的噬菌斑，其中噬菌体数可达十亿个！测定的方法测定的方法双层平板法双层平板法v 用双层平板法测出的效价比用电镜直接记数得到的用双层平板法测出的效价比用
17、电镜直接记数得到的效价低。效价低。前者是计有感染力的噬菌体粒子，后者是计噬菌前者是计有感染力的噬菌体粒子，后者是计噬菌体的总数。体的总数。一步生长曲线可分为三个时期：一步生长曲线可分为三个时期：潜伏期：潜伏期：指菌体的核酸侵入宿主细胞后至第指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。一个噬菌体粒子装配前的一段时间。裂解期：裂解期：指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一 段时间。段时间。稳定期：稳定期：溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期.2.1.3 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定量描述
18、烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步一步生长曲线。生长曲线。它可以反映噬菌体的它可以反映噬菌体的3个最重要的特征参个最重要的特征参数数潜伏期潜伏期、裂解期裂解期和和裂解量裂解量。2.1.4 溶溶 源源 性性（lysogeny）温和噬菌体温和噬菌体（即溶源性噬菌体（即溶源性噬菌体 lysogenic phage）感染宿主细胞后不能完成复制循环，而是感染宿主细胞后不能完成复制循环，而是将其核酸整合将其核酸整合（插入）到宿主的核（插入）到宿主的核DNA上，随宿主上，随宿主DNA的复制的复制而进行同步复制。在一般情况下，不引起寄主而进行同步复制。在一般情况下，不引起寄主细胞裂解细胞裂解。这一现象又称为
19、这一现象又称为溶源溶源现象，其宿主菌现象，其宿主菌称称溶源菌溶源菌。温和噬菌体存在的温和噬菌体存在的3种形式：种形式：游离态游离态 成熟后被释放出宿主，同时保持侵染性的游成熟后被释放出宿主，同时保持侵染性的游 离噬菌体粒子离噬菌体粒子(生物大分子的状态生物大分子的状态)整合态整合态 又称又称前噬菌体前噬菌体状态状态营养态营养态 前噬菌体经外界诱导后，脱离宿主基因组而前噬菌体经外界诱导后，脱离宿主基因组而 处于积极复制、合成和装配的状态。处于积极复制、合成和装配的状态。附着或融合在溶源菌染色体上的温和噬菌体的附着或融合在溶源菌染色体上的温和噬菌体的核酸核酸称为称为前噬菌体前噬菌体或或原噬菌体原噬
20、菌体。前噬菌体前噬菌体温和噬菌体十分常见，如温和噬菌体十分常见，如E.coli的的、Mu-1、P1、P2等都是。等都是。溶源性细菌含有温和噬菌体的DNA，却又找不到形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌，又称溶源菌。溶源性菌株的命名是在菌株名称后加括号，内写携带原噬菌体的名称溶源性菌株的命名是在菌株名称后加括号，内写携带原噬菌体的名称 ():表示一株带有表示一株带有前噬菌体的大肠杆菌前噬菌体的大肠杆菌K12溶源菌株。溶源菌株。在自然界中，各种细菌、放线菌都有溶源菌存在。在自然界中，各种细菌、放线菌都有溶源菌存在。E.coli K12溶源菌的基本特性：l可稳定遗传：可稳定遗传：子代细菌细胞都含有前子代
21、细菌细胞都含有前噬菌体，且都具有噬菌体，且都具有溶源性。溶源性是溶源菌极其稳定的溶源性。溶源性是溶源菌极其稳定的遗传特性遗传特性.l可自发裂解：可自发裂解：温和噬菌体的核酸也可从宿主温和噬菌体的核酸也可从宿主DNA上脱落上脱落下来，恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬下来，恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发裂解几率菌体，自发裂解几率10-210-5。l可诱导裂解：可诱导裂解：用化学、物理方法可诱导进入裂解性循环用化学、物理方法可诱导进入裂解性循环l具有具有“免疫性免疫性”：溶源菌对其本身产生的噬菌体或外来溶源菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源噬菌体不敏感，对同源噬菌体具
22、免疫性，对非同的同源噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性，对非同源噬菌体则没有免疫性。源噬菌体则没有免疫性。l可复愈：可复愈：可自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解，也可自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解，也不是诱导裂解不是诱导裂解l 溶源转变：溶源转变：由于溶源菌整合了温和噬菌体的由于溶源菌整合了温和噬菌体的核酸核酸而使自而使自己产生了一些新的生理特征。己产生了一些新的生理特征。裂解性循裂解性循环与溶源环与溶源性循环的性循环的转变转变2.2 植物病毒是感染植物的病毒。大多为ssRNA病毒，基本形态为杆状、丝状和球状杆状、丝状和球状。植物病毒对宿主的专一性较差。植物病毒病的一般症状是：l形成枯斑或
23、坏死；l植株发生矮化、丛枝或畸形；l叶片发生花叶、黄化或红化；*植物病毒由于没有专门的吸附结构，因此在植物病毒由于没有专门的吸附结构，因此在侵染植物时是被动侵入。主要通过昆虫口器、摩侵染植物时是被动侵入。主要通过昆虫口器、摩擦伤口和人为伤口侵入宿主细胞。擦伤口和人为伤口侵入宿主细胞。*与噬菌体不同的是，植物病毒必须在侵入宿与噬菌体不同的是，植物病毒必须在侵入宿主细胞后，才脱去蛋白质外壳即脱去衣壳。主细胞后，才脱去蛋白质外壳即脱去衣壳。植物病毒的繁殖方式：植物病毒的繁殖方式：与噬菌体的增殖过程基本相似，但具体细节有异。与噬菌体的增殖过程基本相似，但具体细节有异。烟草花叶病毒TMV的装配：其衣壳粒
24、是以双层盘的形式组装成衣壳，pH的改变、RNA的嵌入对衣壳的装配起关键作用。2.3 人类和脊椎动物病毒人类和脊椎动物病毒脊椎动物病毒包括脊椎动物病毒包括DNADNA病毒病毒和和RNARNA病毒病毒动物病毒的增殖过程与噬菌体相似，只是细节上动物病毒的增殖过程与噬菌体相似，只是细节上有所不同有所不同腺病毒腺病毒的复制可代表的复制可代表DNADNA病毒的复制病毒的复制脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒的复制可代表的复制可代表RNARNA病毒的复制病毒的复制*无包膜的病毒，如腺病毒通过细胞裂解或局部破裂而无包膜的病毒，如腺病毒通过细胞裂解或局部破裂而释放。释放。*有包膜的有包膜的DNA病毒，如疱疹病毒，以细
25、胞质中通道释病毒，如疱疹病毒，以细胞质中通道释放到细胞外。放到细胞外。l有包膜的有包膜的RNA病毒，如副流感病毒用出芽方式通过寄病毒，如副流感病毒用出芽方式通过寄主细胞膜释放主细胞膜释放到细胞外，并获得细到细胞外，并获得细胞源性的包膜和产生胞源性的包膜和产生刺突。刺突。动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：1 1）吸附：腺病毒吸附在宿主）吸附：腺病毒吸附在宿主细胞表面的糖蛋白受体上。细胞表面的糖蛋白受体上。2 2）穿入：通过吞噬作用进入胞内。）穿入：通过吞噬作用进入胞内。3 3）脱壳：寄主细胞的蛋白酶水解）脱壳：寄主细胞的蛋白酶水解腺病
26、毒衣壳。腺病毒衣壳。4 4）在宿主细胞核内转录早期）在宿主细胞核内转录早期mRNAmRNA并翻译成早期蛋白。并翻译成早期蛋白。5 5）在宿主细胞核内复制出病毒的）在宿主细胞核内复制出病毒的 DNADNA和晚期和晚期mRNAmRNA。动物病毒的复制动物病毒的复制以腺病毒为例以腺病毒为例*人人类类免免疫疫缺缺陷陷病病毒毒(HIV，human immnodeficiency virus)是是引引起起人人类类爱爱滋滋病病（AIDS）的的病病原原，感感染染人类的淋巴细胞。人类的淋巴细胞。*猿免疫缺损病毒(SIV，simian immnodeficiency virus)黑猩猩携带却不发病。爱滋病病毒爱滋
27、病病毒HIV病毒的结构模式图病毒的结构模式图*HIV感染人体时，先由其表面糖蛋白gp120与人辅助T细胞(即T4细胞)表面蛋白CD4特异结合，gp120留在细胞表面而病毒进入T4细胞内。*在逆转录酶作用下，以RNA为模板合成原病毒DNA并整合到宿主细胞DNA基因组中进行繁殖。*由于gp120留在T4细胞表面，使得其像HIV病毒一样可以去感染另一个T4细胞而形成大的多核合胞体。*T4细胞被感染，则失去免疫功能，人则患上爱滋病。这样，人体就象变成了没有军队的国家,只能招募“雇佣军”-抗生素。一旦“雇佣军”不济时则全线崩溃，死于象肺结核、肝炎及生理上的一些常见疾病。关于艾滋病的数字近近20年来有年来
28、有6000万人受感染，其中约万人受感染，其中约2000万人死亡万人死亡1985年年中中国国发发现现第第一一例例，目目前前估估计计已已有有感感染染者者84万万，艾艾滋滋病病病病人人8万万。截截至至2005年年6月月底底，已已报报告告艾艾滋滋病病感感染染126808例例，艾艾滋滋病病病病人人28789人人。感感染染人人数数在在亚亚洲洲位位居居第第二二位位，在在全全球球居第十四位。居第十四位。新新感感染染者者中中儿儿童童和和青青少少年年居居多多，全全球球1999年年儿儿童童新新感感染染者者为为560万万“重灾区重灾区”为女性，女为女性，女/男的感染比例由原来的男的感染比例由原来的9:1变为变为3:1
29、个别南部非洲国家有个别南部非洲国家有1/4的人口感染的人口感染去年全球每分钟有去年全球每分钟有11人感染人感染目前非洲每天为此举行目前非洲每天为此举行5500个葬礼个葬礼我我国国感感染染者者60%为为吸吸毒毒者者注注射射毒毒品品时时感感染染病病毒毒，其其次次为为性性行行为传播和母婴关系传播为传播和母婴关系传播中国有望在中国有望在2010年将艾滋病病毒感染人数控制在年将艾滋病病毒感染人数控制在150万之内万之内 关于艾滋病病毒起源 有三种假说，即自然说、医源说和人为说。l自然说认为，HIV是自然演变而产生的，在偶然的机会感染了人类。比较流行的观点是HIV来源于非洲的黑猩猩或绿猴等。l医源说认为，
30、人类在生产小儿麻痹症疫苗时使用了被污染的黑猩猩器官组织，在疫苗接种时被感染。l人为说又有几种观点，一是认为HIV是美国中央情报局制造的生物武器，二是认为它是基因工程带来的灾难，三是认为HIV是纳粹的残渣余孽或者某个疯狂的科学家企图进行种族灭绝、建立世界新秩序的产物。但是，随着研究和调查的深入，专业人员否认了后两种说法，而肯定了前一种说法。即：在HIV是自然演化的假说中，研究人员又认为HIV-1来自于非洲黑猩猩，而HIV-2来自于非洲黑白眉猴。今天，人类对艾滋病有了更多的认识，其中最重要的就是：艾滋病并非是一种不治之症不治之症，因为一些人携带了HIV但却从来不发病。而这也与黑猩猩携带SIV却并不
31、发病的特点一样。2.4 昆虫病毒昆虫病毒多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的包涵体，称多角体包涵体，称多角体，成分为，成分为碱溶性结晶蛋白碱溶性结晶蛋白，其内包，其内包裹着数目不等的病毒粒。裹着数目不等的病毒粒。核形多角体病毒（核形多角体病毒（NPV）：）：在昆虫细胞核内增殖、具有在昆虫细胞核内增殖、具有 蛋白质包涵体的杆状病毒蛋白质包涵体的杆状病毒质形多角体病毒（质形多角体病毒（CPV）：）：在昆虫细胞质内增殖、可形在昆虫细胞质内增殖、可形 成蛋白质包涵体的球状病毒成蛋白质包涵体的球状病毒 颗粒体病毒（颗粒体病毒（GV）：）：具有蛋白质
32、包涵体，每个包涵体内通常具有蛋白质包涵体，每个包涵体内通常 仅含一个病毒粒的昆虫杆状病毒仅含一个病毒粒的昆虫杆状病毒主要有三种类型：主要有三种类型：80%的昆虫病毒是农林业中常见的鳞翅目害虫的病的昆虫病毒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的巨大资源库。原体，因此是害虫生物防治的巨大资源库。第二节第二节 亚亚 病病 毒毒19711971年年T.O.DienerT.O.Diener阐明马铃薯纺锤形块茎病毒的阐明马铃薯纺锤形块茎病毒的病原是一种具有感染性和自主复制能力的低分子病原是一种具有感染性和自主复制能力的低分子RNARNA，称，称类病毒类病毒（Diener,1971Dien
33、er,1971）。以后又发现了称之为以后又发现了称之为拟病毒拟病毒(Randles,1981)Randles,1981)的植的植物病毒。物病毒。19821982年，年，PrusinerPrusiner发现了发现了朊病毒朊病毒(Prusiner,1982)Prusiner,1982)。凡是在核酸和蛋白两种成分中，只含有其中一种凡是在核酸和蛋白两种成分中，只含有其中一种分子的病毒，称亚病毒。分子的病毒，称亚病毒。1 类病毒（类病毒（Viroid）类病毒类病毒是裸露的、专性活细胞寄生的分子病原体，是裸露的、专性活细胞寄生的分子病原体，仅含一个单链、环状、低相对分子质量的仅含一个单链、环状、低相对分子
34、质量的RNA分子。分子。发现的第一个类病毒是发现的第一个类病毒是马铃薯纺锤形块茎病类病毒马铃薯纺锤形块茎病类病毒(Potato spindletuber viroid，PSTV)，这是一种导致马铃薯严重减产的这是一种导致马铃薯严重减产的病原体。棒状，无蛋白外壳。它仅含一个由病原体。棒状，无蛋白外壳。它仅含一个由359个核苷酸组成的个核苷酸组成的单链环状单链环状RNA分子。该分子内有很多碱基分子。该分子内有很多碱基(70)通过氢键配对通过氢键配对而形成双螺旋区，未配对碱基则形成内环。双螺旋区与内环交替而形成双螺旋区，未配对碱基则形成内环。双螺旋区与内环交替排列形成一个伸长的排列形成一个伸长的棒状
35、分子棒状分子。类病毒类病毒RNA相对分子质量虽小，但能独立侵染寄主，侵相对分子质量虽小，但能独立侵染寄主，侵入寄主后也能自我复制，不需要辅助病毒。入寄主后也能自我复制，不需要辅助病毒。类病毒目前只在植物中发现，是许多植物病害的病类病毒目前只在植物中发现，是许多植物病害的病原体。原体。2 拟病毒拟病毒（Virusoid）是被包裹在真病毒粒子内部的有缺陷的类病毒，是被包裹在真病毒粒子内部的有缺陷的类病毒，被称为被称为拟病毒拟病毒。一般仅由裸露的。一般仅由裸露的RNA或或DNA组成。组成。被拟病毒被拟病毒“寄生寄生”的真病毒又叫的真病毒又叫辅助病毒辅助病毒，拟病，拟病毒则是它的毒则是它的“卫星卫星”
36、，又称，又称卫星卫星RNA。拟病毒的拟病毒的RNA分子单独存在时不具有感染性（不分子单独存在时不具有感染性（不表现致病性），只有与辅助病毒共同存在时，才能表现致病性），只有与辅助病毒共同存在时，才能完成复制和具有感染性。完成复制和具有感染性。拟病毒正在被研究应用于生物防治。拟病毒正在被研究应用于生物防治。又称蛋白侵染因子。朊病毒是一类不含核酸的传染性蛋白又称蛋白侵染因子。朊病毒是一类不含核酸的传染性蛋白分子，是能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子疏水蛋白质。分子，是能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子疏水蛋白质。羊瘙痒病是羊的一种中枢神经系统退化性紊乱疾病。表现羊瘙痒病是羊的一种中枢神经系统退
37、化性紊乱疾病。表现为羊毛脱落，皮肤瘙痒，失去平衡和后肢麻痹等症状。这种为羊毛脱落，皮肤瘙痒，失去平衡和后肢麻痹等症状。这种“羊瘙痒病羊瘙痒病”的病原是经过近两个世纪的研究未能解决的一个谜。的病原是经过近两个世纪的研究未能解决的一个谜。直至直至1982年，美国加洲大学旧金山分校动物病毒学家年，美国加洲大学旧金山分校动物病毒学家S.B.Prusiner才发现羊瘙痒病是蛋白质侵染而引起的疾病，他称之才发现羊瘙痒病是蛋白质侵染而引起的疾病，他称之为为“Prion”即朊病毒。他因此获得即朊病毒。他因此获得1997年的诺贝尔奖。年的诺贝尔奖。3 朊病毒朊病毒(prion)现在已经发现与朊病毒有关的疾病有羊
38、瘙痒病、貂现在已经发现与朊病毒有关的疾病有羊瘙痒病、貂脑病、疯牛病、人的库鲁病（震颤病）和克脑病、疯牛病、人的库鲁病（震颤病）和克-雅氏雅氏病。有人还推测人类的一些慢性退化性紊乱疾病，病。有人还推测人类的一些慢性退化性紊乱疾病，像早老年痴呆，帕金森氏病、糖尿病、风湿性关节像早老年痴呆，帕金森氏病、糖尿病、风湿性关节炎和红斑狼疮等疾病也可能是由朊病毒引起的。炎和红斑狼疮等疾病也可能是由朊病毒引起的。朊病毒与真病毒的区别：朊病毒与真病毒的区别：呈淀粉样颗粒无免疫原性无核酸成分由宿主细胞内的基因编码抗逆性强能耐杀菌剂和高温第三节第三节 病毒与实践病毒与实践l噬菌体与发酵工业l昆虫病毒用于生物防治l病
39、毒在基因工程中的应用1 噬菌体的危害和对付办法噬菌体的危害和对付办法 发酵工业如抗生素、味精、丙酮、丁醇等丙酮、丁醇等有机溶剂工业和食品工业、食品工业、酿酒工业等经常会遭受噬菌体污染。1.1 噬菌体的污染现象噬菌体的污染现象 碳源和氮源的消耗减慢，发酵周期延长，pH值异常变化，泡沫骤增，发酵液色泽和稠度改变，出现异常臭味，菌体裂解和减少，引起光密度降低和产物锐减等。污染严重时，无法继续发酵，应将整罐发酵液报废（即倒罐）。1.2 噬菌体污染的原因噬菌体污染的原因1）发酵用菌种本身是溶源性的；发酵用菌种本身是溶源性的；2）好氧发酵的空气过滤系统失效或发酵生产环境中存在好氧发酵的空气过滤系统失效或发
40、酵生产环境中存在大量的噬菌体等；大量的噬菌体等；1.3 防制措施防制措施防重于治防重于治1）杜绝噬菌体的各种来源 应定期监测发酵罐、管道及周围环境中噬菌体的数量变化。充分做好环境卫生。2）控制活菌体的排放 活菌体是噬菌体生长繁殖的首要条件，控制其排放能消除环境中出现特定的噬菌体。3）使用抗噬菌体菌株和定期轮换生产用菌 选育和使用抗噬菌体的生产菌株是一种较经济有效的手段。定期轮换生产菌种，可以防止某种噬菌体污染扩大，并能使生产不会因噬菌体污染而中断。防制措施防制措施治治噬菌体污染后的补救措施：发酵早期：升温杀灭噬菌体，减少培养基中营养成分被破坏，再补充一些促进细胞生长的玉米浆等，重新接入大量健壮
41、的、正常的种子，就可以继续进行发酵.发酵中期：在噬菌体污染早期，大量接入另一菌株（不带前噬菌体）的种子液或发酵液，继续进行发酵，可以达到减少损失、避免倒罐的目的。2 病毒在基因工程中的应用载体在基因工程中，把外源基因导入受体细胞并使之在受体内表达的中介体。除原核生物的质粒质粒外，经改造后的病毒是其最好的载体.1）噬菌体作为原核生物基因工程的载体如科斯质粒如科斯质粒噬菌体经改造后的广泛使用的载体噬菌体经改造后的广泛使用的载体2）动物DNA病毒作为动物基因工程的载体如猴病毒如猴病毒SV40已被成功改造成动物载体已被成功改造成动物载体3）植物RNA病毒作为植物基因工程的载体如花椰菜花叶病毒如花椰菜花
42、叶病毒CaMV被改造后已广泛而成功地得到应用被改造后已广泛而成功地得到应用4）昆虫DNA病毒作为真核生物基因工程的载体复习思考题复习思考题l某发酵工厂的生产经常因噬菌体的“感染”而不能正常生产，有人说是外部感染，有人说是溶源菌裂解所致，请谈谈你的看法？并请设计一实验证明你的推测。lP81的第1、2、8、11。小 结阶段教学提示：阶段教学提示：此前的教学内容主要是各种微生物的形态构造特征此前的教学内容主要是各种微生物的形态构造特征和规律。和规律。由于是初学，很容易混淆和分辨不清。较好的学习方法由于是初学，很容易混淆和分辨不清。较好的学习方法是注重是注重比较和归类比较和归类，将有相似特征的微生物加以比较，将有相似特征的微生物加以比较，如将细菌与酵母菌、放线菌与霉菌、细菌与放线菌、霉如将细菌与酵母菌、放线菌与霉菌、细菌与放线菌、霉菌与酵母菌等两相比较，再结合实验课上所看到的微生菌与酵母菌等两相比较，再结合实验课上所看到的微生物形态特征加以区别与记忆，一定会事半功倍！物形态特征加以区别与记忆，一定会事半功倍！欢迎拷贝课件进行复习。欢迎拷贝课件进行复习。