內(nèi)蒙古大學(xué)環(huán)境微生物學(xué)講義04非細(xì)胞型生物-病毒

1、第四章 非細(xì)胞型生物病毒（Virus）病毒是廣泛寄生在活體細(xì)胞中的一類特殊生物。病毒在活的敏感細(xì)胞內(nèi)是具有生命的大分子微生物，脫離細(xì)胞后為不具生命特征的大分子物質(zhì)，但仍保留著感染宿主細(xì)胞的潛在能力。第一節(jié) 病毒的基本特征一、病毒的特點(diǎn) 1超顯微，無細(xì)胞結(jié)構(gòu)。可通過細(xì)菌濾器，須電鏡觀察，有分子生物之稱。 2每種病毒只含一種核酸DNA/RNA，一般只含蛋折質(zhì)和核酸兩種組分。 3復(fù)制增殖，必須依賴宿主細(xì)胞的代謝系統(tǒng)進(jìn)行自身的核酸復(fù)制，增殖形成子代。不能生長，也不進(jìn)行二分裂。 4專性活細(xì)胞內(nèi)寄生物。酶系統(tǒng)不完全，無產(chǎn)能酶分，不能進(jìn)行獨(dú)立的代謝作用，無核糖體。在活體外無生命特征。二、形態(tài)和大小 1大小：

2、病毒的大小以納米表示，大小在15300nm之間。動物病毒中較大的有痘病毒和無花病毒，較小的如口蹄疫病毒（21nm）和乙腦病毒（18nm）. 2形態(tài)：病毒的形態(tài)可為三類。球形（廿面體對稱），以動物病毒為主。桿狀（螺旋對稱），以植物病毒為主。蝌蚪狀（復(fù)合對稱），以噬菌體為主。此外也有絲狀體等形態(tài)。三、化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)1935年，Stanly首次提純TMV的結(jié)晶，證明其組成是核蛋白。 1化學(xué)組成：蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)是病毒的主要成分，其功能是構(gòu)成病毒的外殼，叫衣殼。衣殼保護(hù)病毒核酸，決定病毒感染的特異性，使病毒與敏感細(xì)胞表面特定部位有特異親合力，從而吸附于其上。病毒蛋白質(zhì)還有致病性、毒力及抗原性。核酸：病毒

3、的核酸有兩類，RNA和DNA，但一個病毒體只含其中一種。DNA病毒或RNA病毒，植物病毒多數(shù)是RNA病毒。病毒的核酸是病毒遺傳、變異和感染性的物質(zhì)基礎(chǔ)。其他組分：少數(shù)較大的、具有包膜（囊膜）的痘病毒，腮腺炎病毒除含有Pr。和核酸外，還含有類脂質(zhì)和糖蛋白如磷脂、但固醇、糖脂。包膜由糖脂蛋白組成，對宿主細(xì)胞有特異親合力。 2結(jié)構(gòu)：病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)包括核酸內(nèi)芯（Core）和蛋白質(zhì)外殼(Capsid)兩部分，兩者構(gòu)成核衣殼(nucleocapsid)。完整的具有感染性的病毒體，叫病毒粒子(virion)。核酸內(nèi)芯 核衣殼病毒粒子蛋白外殼衣殼是由許多衣殼粒（由一種或多種多肽鏈折疊而成的蛋白質(zhì)

4、亞單位）組成。由于衣殼粒的排列方式不同，病毒的結(jié)構(gòu)有三種對稱性構(gòu)型（形態(tài)）（參見掛圖）：20面體對稱：是立體對稱型的最主要一種，呈近球狀，例如：腺病毒和脊骨髓灰質(zhì)炎病毒。（20個面（等邊三角形），12個頂點(diǎn)，30條邊。）螺旋對稱：呈桿狀，是螺旋加位移的結(jié)構(gòu)，由衣殼粒排列成簡單圓筒形，如TMV、狂犬V、流感V。復(fù)合對稱：廿面體對稱（頭部）+ 螺旋對稱（尾部），如E.coli的T系噬菌體。第二節(jié) 病毒的增殖（復(fù)制）各種病毒的復(fù)制過程大致相同，可分為吸附和侵入，轉(zhuǎn)錄和翻譯（生物合成）、裝配和釋放這幾個過程。一、病毒的增殖過程（以E.coli的T7Phage為例）： 1吸附和侵入 吸附是病毒浸染宿主細(xì)

5、胞的第一步。噬菌體利用尾絲吸附在細(xì)胞表面的特定部位（受體：特定化學(xué)組分）上，這些吸附位點(diǎn)（如脂多糖）與之結(jié)合。吸附后，由尾部的酶水解肽聚糖，通過尾鞘收縮將頭部DNA注入菌體內(nèi)，空的蛋白外殼留在菌體外，此過程約需15秒。另外動物病毒多通過細(xì)胞吞噬進(jìn)入宿主；植物病毒一般通過植物傷口或昆蟲口器進(jìn)入植物細(xì)胞。 2轉(zhuǎn)錄和翻譯（生物合成）該過程包括核酸合成（復(fù)制）mRNA合成和蛋白質(zhì)合成三個階段。首先，噬菌體核酸怕攜帶的遺傳信息控制了宿主細(xì)胞的合成機(jī)構(gòu)（如核糖體、tRNA、ATP及合成酶類等），并發(fā)出指令用這些“原料”去復(fù)制DNA，合成mRNA和蛋白外殼。下面以dsDNA噬菌體（T7）為例，介紹烈性噬菌體

6、的生物合成過程： TT的基因數(shù)目26個，轉(zhuǎn)錄三個Mrna，編碼27種蛋白。圖：噬菌體的轉(zhuǎn)錄過程（三個階段）3裝配和釋放隨后生物合成中復(fù)制的核酸和合成的蛋白質(zhì)聚集成新的噬菌體，這個過程稱為裝配。當(dāng)大量噬菌體粒子成熟后，通過溶菌酶引起宿主細(xì)胞裂解，子代噬菌體釋放出來。通常一個宿主細(xì)胞可釋放出101000個噬菌體粒子，它們又可重新感染新的宿主細(xì)胞。二、病毒的培養(yǎng)特性和檢測病毒需專性寄生在敏感宿主細(xì)胞內(nèi)，因此它的培養(yǎng)常通過感染相應(yīng)細(xì)胞培養(yǎng)物實(shí)現(xiàn)。細(xì)菌懸液中加入相應(yīng)噬菌體會成為透明的裂解溶液?？瞻邫z測：采用雙層瓊脂平板。水體積的病毒稀釋液（0.1ml）加入到一個事光已接種的并匯合成片（的組織培養(yǎng)的）單細(xì)

7、胞層上。病毒吸附到細(xì)胞上后，通過加入上層培養(yǎng)基來防止次級空斑的形成。經(jīng)過培養(yǎng)，細(xì)胞層被“固定”于甲醋鹽溶液中并染色，然后計(jì)算空斑的數(shù)目。所謂空斑指顯示為細(xì)胞溶解或者致細(xì)胞病變效應(yīng)（CPE）的區(qū)域。每個空斑都有來原于單個的感染性的病毒粒子，這樣就能精確計(jì)算病毒（或噬菌體）效價。感染效價就是1ml培養(yǎng)液中含活病毒粒子的數(shù)目例：用0.1ml稀釋度為10-6的稀釋液感染單細(xì)胞層，得到空斑平均數(shù)100，則：100/10-60.1=1109 pfuml-1。三、溶原性（lysogeny），溶原細(xì)胞噬菌體可分為烈性（毒性）噬菌體和溫和噬菌體兩類型。烈性噬菌體(Virulent phage)指侵入宿主細(xì)胞后，

8、隨即引起宿主細(xì)胞裂解的噬菌體。如大腸桿菌T4。溫和噬菌體（Temperate phage）是當(dāng)它侵入宿主細(xì)胞后，其核酸可整合在宿主染色體上，和宿主的核酸同步復(fù)制，宿主細(xì)胞不裂解可繼續(xù)生長的噬菌體（圖2-4. B，P28）。含溫和噬菌體的細(xì)胞稱作溶原細(xì)胞。即核染色體組上整合有原噬菌體并能正常生長繁殖而不被裂解的細(xì)胞。在溶原細(xì)胞染色體上整合的溫和噬菌體核酸，稱原噬菌體（或前噬菌體）。原噬菌體可*干擾素是宿主細(xì)胞產(chǎn)生的具有抗病毒活性的蛋白質(zhì)。擾素可抗抵多種病毒。隨宿主細(xì)胞分裂傳給子細(xì)胞，子細(xì)胞也成為溶原性細(xì)胞，溶原性有遺傳特性。在溶原細(xì)胞內(nèi)的原噬菌體無感染力，但它一旦脫離溶原性細(xì)菌的染色體就可復(fù)制，

9、并引起細(xì)菌裂解。溶原性細(xì)菌菌株的命名是在敏感菌株的名稱后面加一括弧，在括弧內(nèi)寫上溶原性噬菌體的名。如Escherichia coli k12(入)。第三節(jié) 環(huán)境因素對病毒的影響一、物理因素病毒能耐冰凍，但耐熱能力差。室驗(yàn)室用干冰或冰柜在75保存保存病毒，如天花病毒在雞胚膜中冰凍15a后仍然存活。一般經(jīng)冷凍真空干燥后可使存數(shù)月至數(shù)年。但加熱至60經(jīng)30min大多數(shù)病毒被滅活（個別例外，如甲肝病毒）。此外，名類射線（x、y，紫外線）都能及其變性滅活。但個別病毒經(jīng)可見光照射后能復(fù)活（如噬菌體、流感病毒）。即耐冰凍、不耐熱、對別線敏感。二、化學(xué)因素多數(shù)病毒在50%甘油鹽水或0.51%石炭酸（苯酚）溶液

10、中可保存較久。有包膜的病毒由于含類脂質(zhì)，對脂溶劑乙醚、氯仿等敏感，所以這類病毒不能通過消化道使染致?。懹?jì)），可用乙醚處理病毒以鑒別病毒是否具包膜。多數(shù)病毒可被乙醇，甲醛、強(qiáng)酸堿及氧化劑等體外滅活。三、抗菌物質(zhì)體內(nèi)滅活時，病毒對霉素等多數(shù)抗生素及磺胺類藥物不敏感，有較大抵抗力，但對干擾素*和抗體敏感。第四節(jié) 病毒的種類及分類一、常見種類：每種病毒都有其特定的宿主，依據(jù)宿主的不同可將病毒劃分為若干類，重要的有： 1脊椎動物病毒：寄生在人及動物細(xì)胞內(nèi)，如流行性感昌、肝炎、麻疹、水痘、腮腺炎，脊骨髓灰質(zhì)炎。家畜的如口蹄疫，豬瘟、牛瘟等瘟疫病。動物病毒感染宿主細(xì)胞后，常引起兩種后果。多數(shù)表現(xiàn)（裂解反應(yīng)

11、）為病毒粒子的大量增殖及宿主細(xì)胞的裂解死亡，個別病毒（致瘤作用）則表現(xiàn)為致瘤作用，包括含DNA或RNA的致腫瘤病毒，而含RNA的致腫瘤病毒屬反轉(zhuǎn)錄病毒科，它們均含遞轉(zhuǎn)錄酶。1981年發(fā)現(xiàn)的人類獲得性免疫缺陷綜合癥（AIDS）（Acguiredimmune symolrome），即艾滋病，就是由一種新的逆轉(zhuǎn)錄病毒人類獲得性免疫缺陷病毒deficiency（HIV）引起的。 2昆蟲病毒無脊椎動物病毒中昆蟲病毒最多，這類病毒可根據(jù)包涵體的有無及存在位置，形狀劃分為四類：細(xì)胞質(zhì)型多角體病毒，細(xì)胞核型多角體病毒，顆粒體病毒及無包涵體病毒。 3. 植物病毒絕大多數(shù)種子植物均受植物病毒危害，其中多數(shù)是含單鏈的RNA病毒。昆蟲植物病毒進(jìn)行傳播的主要媒介病毒感染可使植物出現(xiàn)三類癥狀：色變花葉、黃化、紅片；形變矮化、畸形；枯死枯斑、壞死。 4微生物病毒微生物病毒可分為噬菌體、噬藍(lán)細(xì)菌體和噬真菌體。噬菌體是侵染細(xì)菌、放線菌等細(xì)胞型微生物的病毒，噬菌體又分為烈性噬菌體和溫和噬菌體兩類不同浸染方式。二、分類 病毒的分類主要依據(jù)核酸類型、宿主、形態(tài)、有無囊膜、引起的疾病等進(jìn)行，現(xiàn)在采用生化特征作為分類依據(jù)?，F(xiàn)有7大類71個科（或組），4000多種病毒。三、亞病毒病毒中還一些亞病毒，其中類病毒是能引起某些生物特殊病害的一種低分子量核酸，如馬鈴薯紡錘塊莖類病毒（PSTV），