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1、关于病毒和亚病毒(2)第1页，讲稿共53张，创作于星期二2一、病毒的发现一、病毒的发现1886年，德国农业化学家年，德国农业化学家 迈尔在荷兰迈尔在荷兰 的接种试验的接种试验 (烟草花叶病是一种传染性疾病烟草花叶病是一种传染性疾病)第2页，讲稿共53张，创作于星期二3一、病毒的发现一、病毒的发现1892年，俄国年，俄国 伊万诺夫斯基伊万诺夫斯基 烟草花叶病感病因子（细菌滤器滤过性）烟草花叶病感病因子（细菌滤器滤过性）第3页，讲稿共53张，创作于星期二4一、病毒的发现一、病毒的发现1935年，美国生物化学家年，美国生物化学家 斯坦莱斯坦莱 烟草花叶病毒结晶烟草花叶病毒结晶第4页，讲稿共53张，创
2、作于星期二5 第一节 病毒的形态结构l一类超显微的非细胞生物一类超显微的非细胞生物 l每一种病毒只含有一种核酸，每一种病毒只含有一种核酸，DNADNA或或RNARNAl只能在活细胞内营专性寄生只能在活细胞内营专性寄生 l靠其宿主代谢系统的协助来复靠其宿主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分制核酸、合成蛋白质等组分 l离体条件下，它们能以无生命离体条件下，它们能以无生命的化学大分子状态长期存在并保的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性持其侵染活性 第5页，讲稿共53张，创作于星期二61、特点二、病毒的特点和定义表3-1 单细胞微生物与病毒性质的比较a DNA病毒和RNA病毒中的一部分;b
3、 利福平可抑制痘病毒复制-第6页，讲稿共53张，创作于星期二7“真”病毒的特点 1.1.形体极其微小，一般都可通过细菌滤器，必须在电子形体极其微小，一般都可通过细菌滤器，必须在电子显微镜下才能观察；显微镜下才能观察；2.2.没有细胞构造；没有细胞构造；3.3.每一种病毒只含有一种核酸，不是每一种病毒只含有一种核酸，不是DNADNA就是就是RNA RNA 4.4.既无产能酶系也无蛋白质合成系统；既无产能酶系也无蛋白质合成系统；5.5.通过核酸复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖通过核酸复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖 6.6.在离体条件下，能以无生命的化学大分子状态存在，在离体条件下，能以无生命的化
4、学大分子状态存在，并长期保持侵染活力；并长期保持侵染活力；7.7.对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；8.8.一些病毒的核酸能整合到宿主的基因组中，并诱发潜一些病毒的核酸能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染伏性感染第7页，讲稿共53张，创作于星期二8病毒的形态构造和化学成分（一）病毒的大小（一）病毒的大小多数病毒粒子的直径在多数病毒粒子的直径在100nm100nm上下上下 直径直径病毒：细菌：真菌病毒：细菌：真菌 =1=1：1010：100100最大的病毒：最大的病毒：似菌病毒似菌病毒直径达直径达400nm 400nm 最小的病毒最小的病毒猪圆环病毒和长
5、尾鹦鹉喙羽病毒猪圆环病毒和长尾鹦鹉喙羽病毒17nm17nm 脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒28nm28nm第8页，讲稿共53张，创作于星期二9图图3-1 3-1 病毒和细菌的相对大小病毒和细菌的相对大小支原体支原体痘病毒痘病毒疱疹病毒疱疹病毒流感病毒流感病毒1m 葡萄球菌葡萄球菌细小核糖核酸病毒细小核糖核酸病毒病毒的大小病毒的大小天花病毒天花病毒 200300nm脊髓灰质炎病毒口蹄疫病毒口蹄疫病毒 20-25nm第9页，讲稿共53张，创作于星期二10病毒粒子病毒粒子(virion)成熟的（结构完整）、具有侵染力成熟的（结构完整）、具有侵染力的单个病毒，又称病毒颗粒的单个病毒，又称病毒颗粒(vir
6、us particle)。（二）病毒的形态第10页，讲稿共53张，创作于星期二（二）病毒的形态3、蝌蚪状、蝌蚪状(噬菌体噬菌体)形态形态1、杆状或丝状、杆状或丝状(大多为植物病毒大多为植物病毒)2、多面体或球形、多面体或球形(大多为动物、真菌病毒大多为动物、真菌病毒)第11页，讲稿共53张，创作于星期二12（二）病毒的形态典型病毒粒的构造1.第12页，讲稿共53张，创作于星期二13壳壳 体体核核 酸酸包包 膜膜刺刺 突突核壳体核壳体图图3-3 3-3 病毒的粒子的基本结构病毒的粒子的基本结构第13页，讲稿共53张，创作于星期二142、毒粒的壳体结构壳体或衣壳（capsid）：包围着病毒核酸的蛋
7、白质外壳，由蛋白质亚基按对称的形式、有规律地排列而成，是病毒毒粒的基本结构。第14页，讲稿共53张，创作于星期二15病毒的蛋白质壳体和病毒核酸（核心）构成的复合物，又称核衣壳。核壳（nucleocapsid）：仅由核衣壳构成的病毒颗粒裸露毒粒（naked virion）：如烟草花叶病毒、脊髓灰质炎病毒（Poliovirus）等一些简单的病毒的毒粒。包膜（envelope）：有些病毒核衣壳包裹着的一层脂蛋白膜，它是病毒以出芽（budding）方式成熟时，由细胞膜衍生而来的。有维系毒粒结构，保护病毒核壳的作用。特别是病毒的包膜糖蛋白，具有多种生物学活性，是启动病毒感染所必需的。第15页，讲稿共53
8、张，创作于星期二16病毒包膜的基本结构与生物膜相似，是脂双层膜。在包膜形成时，细胞膜蛋白被病毒的包膜糖蛋白取代。刺突（spike）：包膜或核衣壳上的突起。第16页，讲稿共53张，创作于星期二17Transmission Electron Micrograph of HIV-1 Stained to Show Surface Glycoproteins第17页，讲稿共53张，创作于星期二18Transmission Electron Micrograph of HIV-1 The nucleocapsid(arrows)can be seen within the envelope.第18页，讲
9、稿共53张，创作于星期二19螺旋对称壳体：螺旋对称壳体：亚基有规律地沿着中心轴亚基有规律地沿着中心轴（核酸）（核酸）呈螺旋排列，进呈螺旋排列，进而形成高度有序、对称的而形成高度有序、对称的稳定结构。稳定结构。壳体结构类型螺旋对称壳体二十面体对称壳体双对称结构2.病毒的对称体制第19页，讲稿共53张，创作于星期二202.病毒的对称体制 第20页，讲稿共53张，创作于星期二21A A 螺旋对称的结构螺旋对称的结构 (杆状杆状)B B 复合对称的结构复合对称的结构 (蝌蚪状蝌蚪状)C C 廿面体对称的结构廿面体对称的结构 (球状球状)第21页，讲稿共53张，创作于星期二22（三）三类典型形态的病毒及
10、其代表1.螺旋对称烟草花叶病毒（TMV）ssRNA病毒属于植物病毒烟草、西红柿等ssRNA螺旋盘绕于蛋白质外壳内 证明RNA也可作为遗传物质第22页，讲稿共53张，创作于星期二232.二十面体对称腺病毒（Adenovirus）这是一种动物病毒这是一种动物病毒 外形呈典型的二十面体外形呈典型的二十面体 有有1212个角、个角、2020个面和个面和3030条棱条棱 核心是线状双链核心是线状双链DNADNA（dsDNAdsDNA）只能培养在人的组织细胞上只能培养在人的组织细胞上能使宿主细胞形成包含体能使宿主细胞形成包含体 第23页，讲稿共53张，创作于星期二24大肠杆菌的大肠杆菌的T4噬菌体是由椭圆
11、噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成，是病毒称的尾部组合而成，是病毒中复合对称的代表。中复合对称的代表。病毒的结构病毒的结构图图6-5 大肠杆菌的大肠杆菌的T4噬菌体结构（噬菌体结构（复合对称型复合对称型）第24页，讲稿共53张，创作于星期二253.3.复合对称的代表复合对称的代表T T偶数噬菌体偶数噬菌体核心由线状双链核心由线状双链DNADNA组成组成尾丝吸附在受体上尾丝吸附在受体上基板发生构象变化基板发生构象变化溶菌酶水解细胞壁溶菌酶水解细胞壁尾鞘收缩，尾管插入宿主细胞膜中尾鞘收缩，尾管插入宿主细胞膜中第25页，讲稿共53张，创作于星期二26（四）
12、化学组成（四）化学组成毒粒毒粒（化学组成）（化学组成）核酸；蛋白质；脂类；碳水化合物；基本化学组成病毒颗粒在化学上表现为核蛋白病毒颗粒在化学上表现为核蛋白第26页，讲稿共53张，创作于星期二27一种病毒只含有一种核酸（一种病毒只含有一种核酸（DNA或或RNA）。）。植物病毒以线性植物病毒以线性ssRNA为主；为主；动物病毒一部分含动物病毒一部分含DNA，一部分含，一部分含RNA；细菌病毒普遍含细菌病毒普遍含DNA，含，含RNA的极少。的极少。病毒的核酸类型极为多样化：病毒的核酸类型极为多样化：病毒的病毒的DNA与与RNA均有单链和双链：均有单链和双链：dsDNA ssDNA dsRNA ssR
13、NA 1.病毒的核酸病毒的核酸第27页，讲稿共53张，创作于星期二282、病毒的蛋白质病毒蛋白质结构蛋白非结构蛋白病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但并不结合于毒粒中的蛋白质。构成一个形态成熟的有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质壳体蛋白；包膜蛋白；存在于毒粒中的酶；第28页，讲稿共53张，创作于星期二292.病毒的蛋白质病毒的蛋白质有的病毒只有一种蛋白质，多数含有为数不多的几种有的病毒只有一种蛋白质，多数含有为数不多的几种蛋白质。蛋白质。病毒蛋白质的氨基酸组成与其他生物一样，但不同病毒蛋白质病毒蛋白质的氨基酸组成与其他生物一样，但不同病毒蛋白质的氨基酸组成和含量各不相同。的氨
14、基酸组成和含量各不相同。病毒蛋白质主要在构成病毒结构、病毒的侵染与增殖过程中病毒蛋白质主要在构成病毒结构、病毒的侵染与增殖过程中发挥作用：发挥作用：1、结构功能、结构功能 2、吸附、吸附 3、破坏宿主细胞壁与细胞膜、破坏宿主细胞壁与细胞膜 4、增殖、增殖第29页，讲稿共53张，创作于星期二303.其他成分其他成分一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有核酸一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白质两种成分外，还含有脂类、多糖等其他和蛋白质两种成分外，还含有脂类、多糖等其他成分。成分。病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式存在病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式存在于病毒的包膜中。于病毒的包膜中
15、。病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在于包病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在于包膜的表面，决定着病毒的抗原性。膜的表面，决定着病毒的抗原性。第30页，讲稿共53张，创作于星期二31 病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定）成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做式称做复制复制（replica
16、tion）。）。第二节第二节 病毒的增殖病毒的增殖第31页，讲稿共53张，创作于星期二32四类病毒及其繁殖方式四类病毒及其繁殖方式（一）噬菌体（一）噬菌体第32页，讲稿共53张，创作于星期二33T-系噬菌体系噬菌体T-系噬菌体是研究的最广泛而又深入的细菌噬系噬菌体是研究的最广泛而又深入的细菌噬菌体，按发现的先后顺序进行从菌体，按发现的先后顺序进行从T1-T7编号，后来发现其中偶数编号，后来发现其中偶数者的形态都相同（蝌蚪形收缩性长尾），故统称者的形态都相同（蝌蚪形收缩性长尾），故统称T偶数噬菌体偶数噬菌体。第33页，讲稿共53张，创作于星期二34四类病毒及其繁殖方式四类病毒及其繁殖方式 1.1
17、.噬菌体的繁殖噬菌体的繁殖分为吸附、侵入与脱壳、大分子合成、装分为吸附、侵入与脱壳、大分子合成、装配、与释放五个阶段配、与释放五个阶段；第34页，讲稿共53张，创作于星期二35噬菌体的繁殖方式噬菌体的繁殖方式吸附吸附脱壳脱壳侵入侵入复制复制合成合成装配装配释放释放T噬菌体的侵染复制过程受体（脂蛋白、脂多糖）受体（脂蛋白、脂多糖）侵入方式侵入方式：（1）注入（细菌病毒）注入（细菌病毒）（2）伤口、昆虫刺吸（植物病毒）伤口、昆虫刺吸（植物病毒）（3）吞噬（动物病毒）吞噬（动物病毒）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
18、称为自外裂解（lysis from without）。第35页，讲稿共53张，创作于星期二36（一）吸附（一）吸附：尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触后，尾丝：尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触后，尾丝散开附着在受体上，刺突、基板固着于细胞表面。散开附着在受体上，刺突、基板固着于细胞表面。（二）侵入（二）侵入：尾丝收缩，基板获得构象刺激，促使尾鞘收缩，尾管推：尾丝收缩，基板获得构象刺激，促使尾鞘收缩，尾管推出并插入细胞壁和膜中，溶菌酶水解细胞壁上的肽聚糖，头部核酸出并插入细胞壁和膜中，溶菌酶水解细胞壁上的肽聚糖，头部核酸进入宿主细胞中。进入宿主细胞中。第36页，讲稿共53张，创作于星期
19、二37（三（三)增殖：包括核酸和蛋白质的生物合成增殖：包括核酸和蛋白质的生物合成病毒大分子的合成过程中所发生的各种病毒复制事件存在着病毒大分子的合成过程中所发生的各种病毒复制事件存在着强烈的强烈的时序性。时序性。病毒基因组的转录是分期进行病毒基因组的转录是分期进行早期转录：早期转录：发生在病毒核酸复制以前的转录为早期转录，发生在病毒核酸复制以前的转录为早期转录，所转录的基因称作早期基因，早期基因编码的早期蛋白主所转录的基因称作早期基因，早期基因编码的早期蛋白主要是参与病毒核酸的复制、调节病毒基因组表达，以及改要是参与病毒核酸的复制、调节病毒基因组表达，以及改变宿主细胞大分子合成的蛋白质。变宿主
20、细胞大分子合成的蛋白质。晚期转录晚期转录：在病毒核酸复制开始或复制后所进行的转录为晚期：在病毒核酸复制开始或复制后所进行的转录为晚期转录，所转录的基因称作晚期基因，晚期基因所编码的晚期蛋白转录，所转录的基因称作晚期基因，晚期基因所编码的晚期蛋白主要是构成子代毒粒的结构蛋白。主要是构成子代毒粒的结构蛋白。第37页，讲稿共53张，创作于星期二38第38页，讲稿共53张，创作于星期二39（四（四)成熟（装配）成熟（装配）第39页，讲稿共53张，创作于星期二40（五）裂解（释放）（五）裂解（释放）多数噬菌体以裂解方式释放多数噬菌体以裂解方式释放丝状噬菌体不杀死细胞丝状噬菌体不杀死细胞左：疱疹病毒左：疱
21、疹病毒 右：流感病毒右：流感病毒 第40页，讲稿共53张，创作于星期二41烈性噬菌体与温和噬菌体烈性噬菌体与温和噬菌体烈性噬菌体烈性噬菌体:是指噬菌体感染宿主细胞后是指噬菌体感染宿主细胞后,能在宿主细胞能在宿主细胞内增殖内增殖,产生大量子代噬菌体并引起细菌的裂解产生大量子代噬菌体并引起细菌的裂解.温和噬菌体温和噬菌体:是指噬菌体感染宿主细胞后是指噬菌体感染宿主细胞后,可将可将DNADNA整合到整合到宿主菌的基因组上，并随着宿主菌基因组的复制而复宿主菌的基因组上，并随着宿主菌基因组的复制而复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。第41页，讲稿
22、共53张，创作于星期二423、一步生长曲线（、一步生长曲线（one step growth curve）1939年，Max Delbruck&Emory Ellis：E.coli/bacteriopage1、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；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）；5、以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出 病毒特征性的繁殖曲线；该实验标志着分子病毒学、分子生物学和分子遗传学的建立Max Delbr
23、uck因此荣获1969年Nobel Prize第42页，讲稿共53张，创作于星期二433 3、一步生长曲线、一步生长曲线潜伏期、裂解期、平稳期潜伏期、裂解期、平稳期第43页，讲稿共53张，创作于星期二44高浓度敏感细菌高浓度敏感细菌 适量噬菌体适量噬菌体相混合一定时间相混合一定时间(5min)除去游离噬菌体除去游离噬菌体进行高倍稀释进行高倍稀释培养培养定时取样测定噬菌体数定时取样测定噬菌体数测定噬菌体繁殖的方法测定噬菌体繁殖的方法第44页，讲稿共53张，创作于星期二45 潜伏期（潜伏期（latent phase)eclipse phase+intracellular accumulation
24、phase)从噬菌体吸附菌细胞至菌细胞释出新噬从噬菌体吸附菌细胞至菌细胞释出新噬菌体的最短时间。菌体的最短时间。裂解裂解 期（期（rise phase)宿主裂解，噬菌体数急剧增加的时期。宿主裂解，噬菌体数急剧增加的时期。平稳期平稳期(plateau phase)宿主全部裂解，噬菌宿主全部裂解，噬菌体效价达体效价达到最高到最高点后的时期。点后的时期。裂解量裂解量(Burst phase)每个被感染细菌释放新的噬菌体的平均数。每个被感染细菌释放新的噬菌体的平均数。进行一步生长曲线的测定，能了解噬菌体在菌体内的最短潜伏期，和平均收获量，还可测知理化因素的变化对噬菌体感染循环的时间和对每个被感染噬菌体
25、释放噬菌体的影响。第45页，讲稿共53张，创作于星期二46一步生长曲线（one step growth curve）一步生长曲线是研究病毒复制的一个经典试验，最初是为研究噬菌体的复制而建立，以后推广到动物病毒和植物病毒的复制研究中。以适量的病毒接种于标准培养的高浓度的敏感细胞，待病毒吸附后，离心除去未吸附的病毒，或以抗血清处理病毒细胞培养物以建立同步感染，然后继续培养并定时取样测定培养物中的病毒效价，并以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线，即一步生长曲线。不同病毒的潜伏期长短不同，噬菌体以分钟计，动物病毒和植物病毒以小时或天计。潜伏期：噬菌体的裂解量一般为几十
26、到上百个，植物病毒和动物病毒可达数百乃至上万个。裂解量：第46页，讲稿共53张，创作于星期二47温和噬菌体的溶源性反应：温和噬菌体的溶源性反应：整合于细菌染色体或以质粒形式存在的温和噬菌体基因组称做原噬菌体（prophage）在原噬菌体阶段，噬菌体的复制被抑制，宿主细胞正常地生长繁殖，而噬菌体基因组与宿主细菌染色体同步复制，并随细胞分裂而传递给子代细胞。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做溶源性细菌（lysogenic bacteria）溶源性细菌经自发裂解或诱发裂解，进入裂解循环第47页，讲稿共53张，创作于星期二48温和噬菌体与溶源性温和噬菌体与溶源性温和噬菌体温和噬菌
27、体(temperate phage)-吸附吸附并侵入细胞后，噬菌体的并侵入细胞后，噬菌体的DNA整合在宿主的染色整合在宿主的染色体组上，并可长期随宿主体组上，并可长期随宿主DNA的复制而同步复制，的复制而同步复制，因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解的噬菌体的噬菌体,如如E.coli的的 、P1、P2，Salmonella typhimurium的的P22等。等。原原(前前)噬菌体噬菌体(prophage)-处于整合态的噬处于整合态的噬菌体核酸。菌体核酸。温和噬菌体的特点温和噬菌体的特点1.其核酸的类其核酸的类型都是型都是 dsDNA;2.具
28、有整合能力；具有整合能力；3.具有具有同步复制能力。同步复制能力。第48页，讲稿共53张，创作于星期二49Lambda-Phage(E.coli)Drawing of phage lambda Lambda-Phage第49页，讲稿共53张，创作于星期二50A mob of bacteriophage attacking E.coliThe oval object that stretches diagonally across the micrograph top-to-bottom is a single bacterium.The much smaller and far more numerous round guys,practically paving the surface of the bacterium,are the bacteriophage heads.第50页，讲稿共53张，创作于星期二第三节第三节 影响水中病毒存活的因素影响水中病毒存活的因素一、物理因素对水中病毒的影响温度光线渗透压第51页，讲稿共53张，创作于星期二二、化学因素对水中病毒的影响酸碱度化学药剂三、生物因素对水中病毒的影响第52页，讲稿共53张，创作于星期二感谢大家观看第53页，讲稿共53张，创作于星期二