1、第三章 非细胞型生物病毒 一、病毒的概念一、病毒的概念 概念：概念： 病毒是一类病毒是一类最微小最微小的（超显微观的、可滤的（超显微观的、可滤 过的）、过的）、非细胞结构非细胞结构的（蛋白质包裹的核的（蛋白质包裹的核 酸颗粒）、酸颗粒）、只含有一种类型的核酸只含有一种类型的核酸（DNA 或或RNA）作为基因组织、仅能在合适的活）作为基因组织、仅能在合适的活 细胞中细胞中依靠宿主细胞依靠宿主细胞的养料和能量才能进的养料和能量才能进 行行复制繁殖复制繁殖的超级寄生物。的超级寄生物。 二、病毒的基本特征二、病毒的基本特征 1、形体极其微小、形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察，必须在电子显微镜下
2、才能观察， 一般都可通过细菌滤器；一般都可通过细菌滤器；没有细胞构造没有细胞构造，故也称分子，故也称分子 生物；生物； 2、其、其主要成分仅是核酸和蛋白质主要成分仅是核酸和蛋白质两种；两种；每一种病毒每一种病毒 只含有一种核酸只含有一种核酸，不是，不是DNA就是就是RNA； 3、无核糖、无核糖 体，无产能酶系，不能独立进行代谢，属体，无产能酶系，不能独立进行代谢，属 专性细胞内寄生专性细胞内寄生； 4、不能进行二分分裂，只能通过复制的方式进行繁、不能进行二分分裂，只能通过复制的方式进行繁 殖；殖； 5、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。 三、病毒的种类病
3、毒的种类 （真）病毒（真）病毒(virus)：至少含有核酸和蛋白：至少含有核酸和蛋白 质两种组分质两种组分 类病毒类病毒(viroid)：只含单独具侵染性的：只含单独具侵染性的RNA 组分组分 亚病毒亚病毒 拟病毒拟病毒(virusoid)：只含不具单独：只含不具单独 侵染性的侵染性的RNA组分组分 垣病毒垣病毒(prion)：只含蛋白质一种组分：只含蛋白质一种组分 四、人类对病毒的发现和认识过程四、人类对病毒的发现和认识过程 1892：俄国：俄国 伊万诺夫斯基伊万诺夫斯基 首次发现烟草花叶病毒的感染因首次发现烟草花叶病毒的感染因 子能通过细菌过滤器。子能通过细菌过滤器。 1898：荷兰：荷兰
4、 贝哲林克贝哲林克 证实该致病因子可以被乙醇从悬液中证实该致病因子可以被乙醇从悬液中 沉淀下来而不失去其感染性，但用培养细菌的方法培养不出沉淀下来而不失去其感染性，但用培养细菌的方法培养不出 来；给这样的病原体起名叫来；给这样的病原体起名叫virus。 1935：美国：美国 斯坛莱斯坛莱 从烟草花叶病病叶中提取出了病毒结晶，从烟草花叶病病叶中提取出了病毒结晶， 又证实了结晶中含核酸和蛋白质两种成分，而只有核酸具感又证实了结晶中含核酸和蛋白质两种成分，而只有核酸具感 染和复制能力，并因此而获得诺贝尔奖。染和复制能力，并因此而获得诺贝尔奖。 1952：Hershey和和Chase证实噬菌体的遗传物
5、质仅仅是证实噬菌体的遗传物质仅仅是DNA, 开创了病毒分子生物学。开创了病毒分子生物学。 1971后：陆续发现了各种亚病毒后：陆续发现了各种亚病毒类病毒、垣病毒、和拟类病毒、垣病毒、和拟 病毒。病毒。 第一节 病毒的形态结构 一、大小一、大小 1.测定大小的单位是纳米（测定大小的单位是纳米（nm），），1nm=10 9m； ； 2.各种病毒的大小差异很大，多数病毒的直径各种病毒的大小差异很大，多数病毒的直径 在在15300nm之间，如牛痘苗病毒是最大的病之间，如牛痘苗病毒是最大的病 毒，约为毒，约为300250100nm，小的病毒如口蹄，小的病毒如口蹄 疫病毒直径为疫病毒直径为21nm，乙型脑
6、炎病毒为乙型脑炎病毒为18nm。 3.绝大多数病毒是能通过细菌滤器；须用电子绝大多数病毒是能通过细菌滤器；须用电子 显微镜才能观察到其具体形态和大小显微镜才能观察到其具体形态和大小. 二、形态二、形态 1、球状体、球状体：绝大数人类和脊椎动物病毒为球状体，如疱疹 病毒属、腺病毒属、白血病病毒属等。 2、杆状体：杆状体：细直、长形，具有整齐的平行边，两端不圆。 多见于植物和昆虫病毒，如烟草花叶病毒、小麦土传花叶 病毒等。 3、丝状体：、丝状体：呈细丝状，可弯曲，两端圆形。如马铃薯X病毒、 玉米矮花叶病毒、大肠菌的噬菌体fd等。 4、砖状体：、砖状体：外形似砖或“菠萝状”或卵圆形。痘病毒属中 的各
7、种病毒（如天花病毒、牛痘苗病毒等）。 5、弹状体：、弹状体：呈子弹状，如危害人和动物的水泡性口腔炎病 毒和狂犬病毒。 6、蝌蚪状体：、蝌蚪状体：病毒体由头部和尾部构成，形状似蝌蚪，如 大多数细菌病毒（噬菌体）。 二、形态二、形态 三、病毒的构造三、病毒的构造 基本结构基本结构病毒的对称性病毒的对称性 螺旋对称的病毒粒子螺旋对称的病毒粒子 二十面体对称病毒粒子二十面体对称病毒粒子 复合对称的病毒粒子复合对称的病毒粒子 （一）病毒的结构及其功能（一）病毒的结构及其功能 衣壳衣壳 核髓核髓 被膜被膜 刺突刺突 病毒粒子病毒粒子 病毒粒子病毒粒子(virion)成熟的（结构完整）、具有侵成熟的（结构完
8、整）、具有侵 染力的单个病毒，又称病毒颗粒染力的单个病毒，又称病毒颗粒(virus particle)。 衣壳粒衣壳粒 Fig. 2C: Viral Structure (Enveloped Helical Virus) （一）病毒的结构及其功（一）病毒的结构及其功 能能 衣壳病毒的蛋白质外壳，具有保护核酸，与易感细胞表面 受体结合的功能。 病毒体 核酸核髓：包含病毒的全部遗传信息，主宰病毒的生命活 动，决定病毒的遗传性和致病性 衣壳由衣壳粒组成，由一种或几种多肽组成，是电子显微镜下可见的 最小形态学单位。 核髓和蛋白质外壳合称为核衣壳。 结构单简的病毒粒子的全部结构就是一个核衣壳 结构复杂的
9、病毒粒子在核衣壳外还有一层膜，称为被膜。被膜是一层 较宽松的双层膜，由蛋白质、多糖和脂类构成。 有些病毒的被膜上长有纤细的呈放射状突起物，称为刺突。 有被膜的病毒都含有脂类，由于脂类易被胆汁溶解破坏，所以它们都 不能存在于消化道内传染致病。 Transmission Electron Micrograph of HIV-1 The nucleocapsid (arrows) can be seen within the envelope. （二）病毒结构的对称方式（二）病毒结构的对称方式 因衣壳粒在衣壳上有不同的排列组合，因衣壳粒在衣壳上有不同的排列组合， 以及核酸分子与多肽链的特殊对称关以及
10、核酸分子与多肽链的特殊对称关 系，形成三类典型形态的系，形成三类典型形态的病毒：病毒： 螺旋对称螺旋对称的结构的结构( (杆状杆状) ) 立方体对称立方体对称的结构（球状）的结构（球状） 复合对称复合对称的结构的结构( (蝌蚪状蝌蚪状) ) 大肠杆菌的大肠杆菌的T T偶数噬菌体是由椭偶数噬菌体是由椭 圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾 部组合而成，是病毒中复合对称的代部组合而成，是病毒中复合对称的代 表。表。 1、螺旋对称螺旋对称 由衣壳粒一个挨一个组成简单的圆筒形结 构。 圆筒由一系列的圆环组成，每个圆环含有 固定数目的衣壳粒，核酸存在于衣壳内侧 的螺旋状沟里。
11、 多数单链的RNA呈螺旋对称，典型代表是 烟草花叶病毒，病毒长约300nm，直径 15nm左右，共由2130个蛋白质亚基组成， 共130转，螺间距为2.3nm。 螺旋对称的病毒粒子螺旋对称的病毒粒子 Tobacco Mosaic Virus 2、立方体对称、立方体对称 外观为球状的DNA病毒和RNA病毒大都是 立方体对称，且多为20面体对称。 20面体是由20个等边三角形组成的，共有 20个面，12个顶点，30条边。 最简单的病毒只在每个顶点上有一个单独 的衣壳粒，共12个，但大多数病毒的顶点 由五邻体组成，在每个三角形中常由六个 结构单位组成六邻体。 腺病毒是典型的20面体对称的病毒 五邻体
12、、五邻体微粒与六邻体、六邻体微粒 立方体对称病毒粒子立方体对称病毒粒子 腺病毒腺病毒 3、复合对称的病毒粒子、复合对称的病毒粒子 复合对称的病毒，其衣壳有螺旋对称部分， 又有立方体对称部分。如大肠杆菌噬菌体 T4，呈蝌蚪形，由头部和尾部构成，其中 头部呈20面体对称，有212个衣壳粒，尾部 的尾髓和尾鞘呈螺旋对称，各有24个螺旋。 复合对称的病毒粒子复合对称的病毒粒子 T4 Bacteriophage 四、四、包涵体包涵体（inclusion body） 概念：概念：感染病毒的宿主细胞内，出现在光学显微镜下可 见的大小、形态、数量不等的小体，称为包涵体。 性质：性质：包涵体是蛋白质性质的，多数
13、病毒的包涵体由病 毒粒子组成，少数包涵体是细胞对病毒反应的产物。 一个包涵体含有一个或多个病毒粒子。 形态形态：圆形、卵圆形或不定形，在细胞中大小、数量不 一。 在宿主细胞内形成包涵体是病毒的特征，不同的病毒其在宿主细胞内形成包涵体是病毒的特征，不同的病毒其 形成的包涵体具有不同的形态、结构和特性，可用于形成的包涵体具有不同的形态、结构和特性，可用于 分类鉴定。分类鉴定。 包涵体在细胞中的形成部位：包涵体在细胞中的形成部位： 位于细胞核内位于细胞核内如包疹病毒、腺病毒如包疹病毒、腺病毒 位于细胞质内位于细胞质内如狂犬病毒、痘苗病毒如狂犬病毒、痘苗病毒 细胞核细胞质内都有细胞核细胞质内都有麻疹病
14、毒麻疹病毒 研究包涵体的实践意义研究包涵体的实践意义- 病毒病的辅助诊断和某些病毒的鉴定病毒病的辅助诊断和某些病毒的鉴定 五、化学组成五、化学组成 病毒的化学组成因种而异，大多数病毒的化学组成因种而异，大多数 病毒的主要成病毒的主要成 分为核酸分为核酸(DNA或或RNA)和蛋白质，有的病毒还含有脂质和蛋白质，有的病毒还含有脂质 、糖类等其他组分。有的还含有脂肪。、糖类等其他组分。有的还含有脂肪。 1.病毒的蛋白质病毒的蛋白质 蛋白质是病毒的主要组成成分，有的病毒只有一种蛋白质，蛋白质是病毒的主要组成成分，有的病毒只有一种蛋白质， 多数含有几种蛋白质。多数含有几种蛋白质。 病毒蛋白质的氨基酸组成
15、与其他生物一样，但不同病毒蛋白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。质的氨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、构成病毒粒子的外壳，保护病毒核酸免受破坏；、构成病毒粒子的外壳，保护病毒核酸免受破坏； 2、决定病毒感染的特异性；、决定病毒感染的特异性； 3、决定特异性亲和力，促使病毒粒子的吸附；、决定特异性亲和力，促使病毒粒子的吸附； 4、决定病毒的抗原性，并刺激机体产生抗体；、决定病毒的抗原性，并刺激机体产生抗体； 5、构成病毒组
16、织中各种酶，破坏宿主细胞壁与细胞膜；、构成病毒组织中各种酶，破坏宿主细胞壁与细胞膜； 6、繁殖时的必要物质原料。、繁殖时的必要物质原料。 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），核酸的种类），核酸的种类 和含量因病毒种类不同而异，每个病毒粒子通常含一分子核和含量因病毒种类不同而异，每个病毒粒子通常含一分子核 酸，但长度不同，少则几个基因，多则几百个基因。酸，但长度不同，少则几个基因，多则几百个基因。 植物病毒绝大多数含植物病毒绝大多数含DNA;少数含少数含RNA； 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
17、，含，含RNA的极少。的极少。 病毒的核酸类型有五种：病毒的核酸类型有五种： 双链的双链的DNA-DNAds 单链的单链的DNA-DNAss 双链的双链的RNA- - RNAds 单链的单链的RNA-具侵染性的具侵染性的+RNA，不具侵染性的，不具侵染性的-RNA 2.病毒的核酸病毒的核酸 病毒核酸有正链（）和负链（病毒核酸有正链（）和负链（）的区分：）的区分： 规定：将碱基序列与规定：将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定位正链，将碱基一致的核酸单链定位正链，将碱基 序列与序列与mRNA互补的核酸单链定位负链。因此，就病毒核酸链互补的核酸单链定位负链。因此，就病毒核酸链 的单与双以及正和负有以
18、下的单与双以及正和负有以下6 种类型：种类型： ()DNA大部分大部分DNA病毒病毒 ()RNA动物呼肠孤病毒动物呼肠孤病毒 （）（）DNA 大肠杆菌大肠杆菌 X174噬菌体噬菌体 （）（）RNA所有单链所有单链RNA病毒病毒大部分植物病毒大部分植物病毒 （）DNA腺病毒腺病毒 （）RNA 流感病毒流感病毒 3.其他成分其他成分 一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有 核酸和蛋白质两种成分外，还含有脂类、多核酸和蛋白质两种成分外，还含有脂类、多 糖等其他成分。糖等其他成分。 病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式 存在于病毒的
19、被膜中。存在于病毒的被膜中。 病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在 于被膜的表面，决定着病毒的抗原性。于被膜的表面，决定着病毒的抗原性。 第二节 病毒的繁殖 病毒的复制病毒的复制:病毒由于缺乏必要的酶系和蛋 白质，只能在活细胞中繁殖。病毒感染宿 主细胞后，“接管”细胞的合成机构，按 照病毒的遗传特性合成病毒的核酸和蛋白 质，然后装配成新的病毒粒子，病毒的这 种繁殖方式称为病毒的复制病毒的复制。 一、病毒的复制过程 复制过程：吸附侵入脱壳生物 合成装配释放 （一）、吸附：吸附是病毒侵染细胞的第一步，也是 必要的前提，具有高度专一性。这是因为敏感细胞表面具 有称
20、之为“受体”的特异性表面化学组分，病毒含有与之 互补的特异性化学组分，两者呈现不可逆的吸附。如大肠 杆菌噬菌体T3 、T4、 T7的受体是大肠杆菌的脂多糖，T5 的受体是大肠杆菌的脂多糖蛋白复合物，流感病毒的受体 是糖蛋白，脊髓灰质炎病毒的受体是脂蛋白，存在于人和 猴子的肠道细胞和神经细胞表面。 植物细胞具有坚韧的细胞壁，植物病毒的侵入不依赖于吸 附。 一、病毒的复制过程 （二）、侵入： 侵入方式取决于宿主细胞的性质,尤其是它的表面结构。 噬菌体T4不可逆的吸附在大肠杆的菌体表面后，通过酶促反应在菌体表面产生一个 “融合区”，尾鞘收缩，尾髓通过细胞壁和细胞膜，将DNA注入菌体，蛋白质外壳 留在
21、细胞外；大肠杆菌T系偶数噬菌体能水解细菌细胞壁的肽聚糖； F1和fd是具有单链的DNA丝状噬菌体，它们吸附在大肠杆菌雄性菌株的性菌毛上， 通过性菌毛注入DNA，完成侵入过程。 植物病毒不能主动侵入，常借助细胞伤口和昆虫口器侵入细胞，并借胞间连丝从一 个细胞传入另一个细胞。 动物病毒的侵入方式至少有四种： 借吞噬作用将整个病毒粒子包入敏感细胞，如痘病毒； 病毒粒子的被膜与宿主细胞融合或相互作用脱去被膜，核衣壳直接侵入细胞质，如 流感病毒； 以完整的病毒粒子通过细胞膜直接侵入细胞质中，如呼肠孤病毒； 病毒粒子与宿主细胞膜上的受体相互作用，核衣壳侵入细胞质，如脊髓灰质炎病毒。 The bacteri
22、ophage binds to receptors on the bacterial cell wall. The bacteriophage injects its genome into the bacteriums cytoplasm Fig. 2: 侵入侵入 Fig. 1: 吸附吸附 一、病毒的复制过程 （三）、脱壳： 就是病毒粒子脱去被膜和衣壳。 有被膜的分两种情况：a、在细胞膜表面除去被膜，以 完整的核衣壳侵入；b、有的复合病毒如痘苗病毒，以 吞噬方式进行细胞后，先在吞噬泡脱去被膜和部分蛋白 质，再通过自身的DNA转录mRNA并翻译成脱壳酶，在 该酶的作用下，完成脱壳过程。 无被膜
23、的，在吸附和侵入时衣壳已损坏，核酸直接进入 细胞质；有的因宿主细胞酶的作用或物理因素而脱壳； 也有的不完全脱壳仍能复制。 以吞噬方式进入宿主细胞的病毒，不管有无被膜，都能 在吞噬泡与溶酶体融合后脱壳。 一、病毒的复制过程 （四）、生物合成：包括核酸的复制、mRNA的合成和蛋白质的合 成。 1、mRNA的合成：六种合成途径：的合成：六种合成途径： 双链DNA病毒，以（）DNA中的-DNA为模板合成mRNA 单链+DNA病毒，先由+DNA合成双链的（）DNA，再以-DNA为模 板合成mRNA 双链的RNA病毒利用 RNA中的- RNA为模板合成mRNA 单链的RNA病毒以其本身为模板合成mRNA。
24、 逆转病毒以外的+ RNA，直接以+ RNA作为mRNA，或由+ RNA复制 成-RNA，再以- RNA模板合成mRNA。 逆转病毒，它本身具有的+ RNA不能作为mRNA，而是 逆转录酶的作用下先合成（）DNA，再以-DNA为模板合成mRNA 一、病毒的复制过程 2、核酸的复制：、核酸的复制：病毒有五种核酸，其复制过程极其复杂。 简述如下：双链的DNA和双链的RNA结构相似，复 制过程相似。进入宿主细胞后，双链解开，分开 的双链各以自身为模板，在相应酶的作用下，利 用宿主细胞的核苷酸，合成自已的互补链。其不 同之处在于：DNA一般在细胞核内合成，RNA一 般在细胞质中合成；双链RNA链上的4
25、种碱基中 不含胸腺嘧啶T，而含有尿嘧啶，尿嘧啶与腺嘌呤 配对。 单链DNA和单链RNA的复制过程相似：它们 以各自的单链为模板进行复制，首先都形成双链 的复制中间体（RF），再由复制中间体复制出单 链的病毒子代核酸。 一、病毒的复制过程 3、蛋白质的合成：由病毒核酸经过转录所合成的mRNA与宿主细胞的核糖 体结合，翻译成蛋白质。所合成的蛋白质包括病毒具有的酶、结构蛋白 和功能蛋白。 分三个阶段： 早期转录作用：利用细菌RNA合成酶，以噬菌体DNA为模板转录合成 mRNA的过程。由此所产生的mRNA和蛋白质称为早期mRNA和早期蛋 白质，所合成的早期蛋白用于转录噬菌体的DNA。（遗传信息和配件的
26、 准备阶段） 次早期转录作用：利用新合成的或更改后的RNA聚合酶来制造噬菌体 mRNA和蛋白质，叫做次早期转录，由此所产生的mRNA和蛋白质称为 次早期mRNA和次早期蛋白质，所合成的次早期蛋白用于合成噬菌体的 DNA，和进一步更改RNA聚合酶。（制造DNA ） 后期转录作用：指在噬菌体DNA合成开始后的转录作用。它产生的蛋白质 大部分用来作用噬菌体粒子的结构蛋白 质，如头部、尾部蛋白质。 The bacteriophage genome replicates and bacteriophage components begin to be produced by way of the hos
27、t bacteriums metabolic machinery. The production of bacteriophage components and enzymes progresses . Fig. 4: Late Replication Fig. 3: Early Replication 一、病毒的复制过程 （五）装配：新合成的病毒核酸和蛋白质在宿主细胞内组合成完整的 病毒粒子的过程。 大多数DNA病毒的DNA在细胞核内复制，蛋白质在细胞质中合成，合 成好的蛋白质运到细胞核内装配。 大多数RNA病毒的RNA核酸的复制和蛋白质合成及装配均在细胞质中 进行。 例外情况： 含DNA的
28、天花病毒核酸的复制和蛋白质合成及装配均在 细胞质中进行，含RNA的烟草花叶病毒的RNA在细胞核内复制，蛋白 质在细胞质中合成，合成好的蛋白质运到细胞核内装配。 烟草花叶病毒的装配过程： 螺旋对称结构的棒状衣壳和单链RNA组合，组成衣壳的基本单位是沉降 系数为20s的中空圆饼状的蛋白质聚合物，每层17个衣壳，每两层是 一组，整个衣壳就是由这种圆饼聚合物一圈圈地螺旋堆叠起来的，圆 饼中间有约4nm的槽，RNA就在这里。 一、病毒的复制过程 （六）释放：（六）释放：成熟的病毒粒子从宿主细胞内转移到细胞外 的过程。 释放的方式：释放的方式： 破胞散出：破胞散出：大多数噬菌体采取这种方式释放，即在脂酶和
29、溶 菌酶的作用下，细胞膜和细胞壁破裂，噬菌体散出。 逐个释放：逐个释放：少数噬菌体以这种方式释放，如M13和fd，成熟 后从宿主细胞中钻出，并不破坏细胞壁，细菌细胞仍可继 续生长。 有些植物病毒，有些植物病毒，如巨细胞病毒，很少释放到细胞处，而是 通过胞间连丝或融合细胞在细胞间传播。 The bacteriophage components assemble. A bacteriophage- coded enzyme breaks down the peptidoglycan in the bacterial cell wall causing osmotic lysis. Fig. 6:释
30、放释放 Fig. 5: 装配装配 Adsorption Penetration Prophage Formation Maintaining the Prophage during the Lysogenic Life Cycle Replication Maturation Release But ,following spontaneous induction, The bacterium inserts its genome into the bacteriums nucleoid to become a prophage. As the bacterium replicates, th
31、e prophage replicates as a part of the bacteriums nucleoid. Phage T4 infecting its host E. coli cell 二、溶原性 1、溶菌斑溶菌斑：在实验室里，若将噬菌体和敏感 细菌在平板上混合培养，平板上则出现不 长菌的透明区域，称为溶菌斑。 2、烈性噬菌体：烈性噬菌体：感染细菌细胞后，最终一定 导致细菌细胞裂解的噬菌体，称为烈性噬 菌体。 另有一类噬菌体，在通常条件下不引起细菌细胞 裂解，这类噬菌体感染细菌细胞后，将自己的 DNA附着或整合在细菌的细胞染色体上，并随宿 主细胞的染色体同步复制，但不合成噬菌体
32、的蛋 白质，也不使宿主细胞裂解，在偶然的情况下可 使某一代细菌的某个细胞裂解需释放出新的子代 噬菌体。 二、溶原性 3、原（前）噬菌体：原（前）噬菌体：附着或整合在细菌 染色体上的噬菌体的DNA。 4、溶源性细菌：、溶源性细菌：带有原噬菌体的细菌称 为溶源性细菌。 二、溶原性 二、溶原性二、溶原性 溶原性细菌的基本特征： 具有极其稳定的遗传特征，可代代相传。 自发裂解，在没有任何外来噬菌体感染的情 况下仍有极少数（10-5）原噬菌体恢复活动， 形成成熟的病毒粒子，引起宿主细胞破裂。 诱发裂解，H2O2、紫外线、X-射线等处理溶 原性细菌，能导致原噬菌体活化，产生并释放 有感染力的噬菌体粒子，使
33、菌体裂解。 溶原性细菌对同源噬菌体不敏感，不繁殖。 溶原性细菌有时能失去原噬菌体，变成非溶 原性细菌，被叫做溶原性细菌的复愈。 溶原性细菌可获得一些新的生理特性，如白 喉杆菌只有在含有B噬菌体时才能产生白喉 毒素。 5、温和噬菌体温和噬菌体(temperate phage)-感染细 菌细胞后，既能以原噬菌体状态存在又能在一定条件下形 成完整的噬菌体粒子并引起细菌细胞裂解的噬菌体，叫做 温和噬菌体， 如E.coli的 、P1、P2，伤寒沙门氏菌的 P22等。 温和噬菌体和溶原性细菌的关系。 温和温和噬菌体的三种存在形式：噬菌体的三种存在形式： 游离态：具有感染性的病毒粒子游离态：具有感染性的病毒
34、粒子 原噬菌体：整合在宿主细胞的染色体上原噬菌体：整合在宿主细胞的染色体上 营养期噬菌体：可大量繁殖，并导致细菌细胞裂解营养期噬菌体：可大量繁殖，并导致细菌细胞裂解 当温和噬菌体以原噬菌体状态存在时，不能引起宿主细当温和噬菌体以原噬菌体状态存在时，不能引起宿主细 胞的裂解，即进入温和反应；当溶原性细菌经紫外线、胞的裂解，即进入温和反应；当溶原性细菌经紫外线、 丝裂毒素丝裂毒素C等理化因子处理时，原噬菌体变为营养期噬菌等理化因子处理时，原噬菌体变为营养期噬菌 体而大量复制，并导致细菌细胞裂解，即进入烈性反应。体而大量复制，并导致细菌细胞裂解，即进入烈性反应。 溶原性广泛存在于各种细菌中。溶原性广
35、泛存在于各种细菌中。 温和噬菌体的表示方法温和噬菌体的表示方法 温和噬菌体一般用括号表示，写在宿主细菌菌株的后面，温和噬菌体一般用括号表示，写在宿主细菌菌株的后面， 如：如：E.coli K12( ) 就目前所知，所有温和噬菌体的核酸都是双链就目前所知，所有温和噬菌体的核酸都是双链DNA。按。按 照温和噬菌体照温和噬菌体DNA与细菌与细菌DNA结合部位的不同，又可将其分结合部位的不同，又可将其分 成两类：成两类： 只有一个特定结合部位的温和噬菌体：只有一个特定结合部位的温和噬菌体： 如：如： 大肠杆菌的大肠杆菌的 噬菌体只能整合于大肠杆菌染色体噬菌体只能整合于大肠杆菌染色体 的半乳糖基因和生物
36、素基因之间。的半乳糖基因和生物素基因之间。 具有多个或不定部位的温和噬菌体：具有多个或不定部位的温和噬菌体： 如：如： 大肠杆菌的大肠杆菌的P1噬菌体，不整合细菌的染色体中，而噬菌体，不整合细菌的染色体中，而 是附着在它的上面；是附着在它的上面； Mu 噬菌体能随意在任何部位与细菌染色体整合噬菌体能随意在任何部位与细菌染色体整合 。 温和噬菌体在细菌染色体上的整合位置温和噬菌体在细菌染色体上的整合位置： 烈性噬菌体与温和噬菌体的生活史比较：烈性噬菌体与温和噬菌体的生活史比较： 吸附吸附 侵入侵入 增殖增殖 成熟成熟 裂解裂解 整合整合 同步复制同步复制 自发或诱导自发或诱导 多次循环多次循环
37、裂解性循环裂解性循环 溶原性循环溶原性循环 Fig. 1: 温和噬菌体和烈性噬菌体的生活循环温和噬菌体和烈性噬菌体的生活循环 三、一步生长曲线 从烈性噬菌体感染宿主细胞，到新复制的 噬菌体粒子经细菌细胞裂解释放出来的整 个过程，称为烈性噬菌体的生长周期烈性噬菌体的生长周期。 烈性噬菌体的生长周期可用一步生长曲线一步生长曲线 来表示。 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) 以离心术或加入抗病血清除去游离的噬菌体以离心术或加入抗病血清除去游离的噬菌体 进行高倍稀释进行高倍稀释，致使每个菌体都含有一个噬菌体，致使每个菌体都含有一个噬菌体 适宜
38、的条件下培养适宜的条件下培养 定时取样测定噬菌体数，以培养时间为横坐标，以噬菌定时取样测定噬菌体数，以培养时间为横坐标，以噬菌 斑为纵坐标绘制成曲线，即为噬菌体的一步生长曲线斑为纵坐标绘制成曲线，即为噬菌体的一步生长曲线 测定噬菌体生长的方法测定噬菌体生长的方法 一步生长曲线一步生长曲线 1 100 10 102030 40 Eclipse phase Latent phaseRise phasePlateau phase 一步生长曲线 Time(min) Plaque number Fig. One-step growth curve of T2 One-step growth curve
39、Growth curve in host bacteria 一步生长曲线 潜隐期（潜隐期（ eclipse phase ）：）：从噬菌体与敏感细从噬菌体与敏感细 菌相混，到第一批噬菌体粒子装配完成前的这一菌相混，到第一批噬菌体粒子装配完成前的这一 段时间。段时间。此时找不到噬菌体此时找不到噬菌体 潜伏期（潜伏期（latent phase)从噬菌体吸附细菌细胞从噬菌体吸附细菌细胞 至细菌细胞释出新噬菌体的最短时间。潜隐期是至细菌细胞释出新噬菌体的最短时间。潜隐期是 潜伏期前半部分的一段时间。潜伏期前半部分的一段时间。 裂解期（裂解期（rise phasse)宿主细胞裂解，噬菌体宿主细胞裂解，噬菌
40、体 数不断增加，直到达到极限的时期。数不断增加，直到达到极限的时期。 平稳期平稳期(plateau phase)宿主细胞全部裂解，噬宿主细胞全部裂解，噬 菌体达最高点后数目逐渐稳定的时期。菌体达最高点后数目逐渐稳定的时期。 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。 裂解量裂解量(Burst phase) = - 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菌体释放噬菌体的影响。 若观察一个被感染菌体细胞，其一步生长曲线是什么样？ 裂
41、解期平均噬菌体数裂解期平均噬菌体数 潜伏期平均噬菌体数潜伏期平均噬菌体数 裂解量 第三节 病毒的种类与分类 一、病毒的种类 依据宿主的不同可将病毒分为：脊椎动物 病毒、无脊椎动物病毒、植物病毒、细菌 病毒、真菌病毒等，其中无脊椎动物病毒 中以昆虫病毒为最重要。 （一）脊椎动物病毒 1、是一类寄生于人和动物细胞内的病毒，能引起人和动 物的多种疾病，人类的传染病80%由病毒引起，如流感、 肝炎、水痘、腮腺炎、脊髓灰质炎等；家畜中的口蹄疫、 瘟疫等。 2、动物病毒感染宿主细胞后，常引起两种后果，一种表 现为病毒粒子的大量繁殖和宿主细胞的裂解死亡，另一种 则表现为致瘤作用。含RNA的致肿瘤病毒统属逆转
42、病毒科， 它们均含有逆转录酶，爱滋病就是由一种新的逆转录病毒 引起的。 导致爱滋病的逆转录病毒被命名为HIV人类获得性免疫 缺陷病毒，其主要传播途径为精液和血液，主要作用于人 的T4淋巴细胞，致使T4细胞不断死亡，摧毁机体的各种 免疫功能。 （二）昆虫病毒 1、种类：、种类：主要存在于昆虫纲、蜘蛛纲和甲壳纲中， 已发现数百种病毒。 2、昆虫病毒的作用机理：、昆虫病毒的作用机理：昆虫病毒侵染昆虫的脂肪 体、真皮、血淋巴、气管、肠上皮、卵巢等组织， 在宿主细胞内形成包涵体，致使细胞发生病变。 3、根据包涵体的有无、位置和形状，将昆虫病毒、根据包涵体的有无、位置和形状，将昆虫病毒 分为四类分为四类:
43、细胞质型多角体病毒、细胞核型多角体 病毒、颗粒体病毒、无包涵体病毒。 4、应用、应用 ：用昆虫病毒防治农林害虫具有专一强、 扩散性好、毒力大、后效久、安全方便、无公害 等优点，是生物防治一个活跃领域。 （三）植物病毒 绝大多数种子植物均受植物病毒的危害。大多数 植物病毒含单链的RNA病毒，呈杆状、线状或近 球形的多面体，部分植物病毒具有被膜，有些能 在宿主细胞内形成包涵体。 植物病毒也是专性寄生，但寄生的专一性不强， 一种病毒往往能寄生不同科、属、种的栽培植物 和野生植物上，如烟草花叶病毒能侵染十几个科， 100多种草木和木本植物。 昆虫是植物病毒进行传播的最主要媒介。植物病 毒病的防治应考虑
44、植株的发病和流行规律、环境 因素和病毒本身，如采用选育良种、改变耕作和 消灭昆虫介体的方法来防治。 （四）微生物病毒 微生物病毒分为噬菌体、噬蓝细菌体和噬真菌体三微生物病毒分为噬菌体、噬蓝细菌体和噬真菌体三 类。类。 1、噬菌体：、噬菌体： 是病毒中的一种，一般把侵染细菌、放线菌的病毒是病毒中的一种，一般把侵染细菌、放线菌的病毒 叫噬菌体。基本形态为蝌蚪形、微球形和丝状，噬叫噬菌体。基本形态为蝌蚪形、微球形和丝状，噬 菌体在自然界广泛存在，在菌体在自然界广泛存在，在1995年发表的年发表的ICTV的的 病毒分类与命名第六次报告中共报道了病毒分类与命名第六次报告中共报道了4000余种，余种， 分
45、别划归为分别划归为49个病毒科个病毒科. 从结构上分，噬菌体共有六类形态。从结构上分，噬菌体共有六类形态。 噬菌体共有六类形态：噬菌体共有六类形态： T-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细菌噬菌体，按发现的先后顺序进行从T1-T7编号，后来编号，后来 发现其中偶数者的形态都相同（蝌蚪形收缩性长尾），故发现其中偶数者的形态都相同（蝌蚪形收缩性长尾），故 统称统称T偶数噬菌体偶数噬菌体。 由于绝大多数噬菌体为蝌蚪形，现以由于绝大多数噬菌体为蝌蚪形，现以E.coli T4为例，介绍蝌蚪形噬菌体的结构：为例，介绍蝌
46、蚪形噬菌体的结构： 大肠杆菌大肠杆菌T4T4噬菌体构造噬菌体构造 偶数噬菌体的形态构造偶数噬菌体的形态构造 2、噬蓝细菌体 专门侵染各种蓝细菌的病毒粒子。 其结构、复制周期都与噬菌体相似。 也有温和噬蓝细菌体。 噬蓝菌体的核酸都是线状的双链DNA. 3、噬真菌体 把侵染真菌的病毒叫噬真菌体，也称真菌 病毒，都是多面形或球形的颗粒，很像20 面体，在真菌的孢子中也有真菌病毒粒子 存在。核酸为双链RNA。 二、病毒的分类 分类依据：病毒的宿主、引起的疾病、病 毒粒子的形态、大小、核酸的种类、结构 和链数，以及病毒粒子有无囊膜，其中主 要以病毒的核酸类型、病毒基因组的特征 及病毒粒子有无囊膜为主要分类依据。 目前将病毒分为7大类，总共59个科。 第四节 类病毒 1、定义：、定义：只含单独具侵染性的低分子量的 RNA组分，其分子量仅为最小病毒核酸分 子量的十分之一左右，因类病毒无蛋白质 外壳，它不属于病毒，故称为类病毒。 2、结构：类病毒的核酸几乎都呈共价闭合 环状单链结构，其二级结构为棍棒状。 3、特点：类病毒不同于病毒，核酸无蛋白 质外壳，对热及紫外线和离子幅射有高度 的抗性。
