化生專業(yè)微生物病毒上傳

化生專業(yè)微生物病毒上傳第1頁/共57頁病毒是一類由核酸和蛋白質等少數(shù)幾種成分組成的超顯微“非細胞生物”，其本質是一種只含有DNA或RNA的遺傳因子，它們能以感染態(tài)和非感染態(tài)兩種狀態(tài)存在。Chapter4—1–病毒（Viruses）第2頁/共57頁一、病毒的發(fā)現(xiàn)

（Thediscoveryofviruses）

1886年，A.Mayer：煙草花葉??；1892年，D.Ivanovsky：煙草花葉病病原體能通過細菌濾器；1898年，MWBeijerinck：煙草花葉病病原體能通過細菌濾器；可被乙醇沉淀而不失去其感染性；能在瓊脂凝膠中擴散；不能用培養(yǎng)細菌的方法培養(yǎng)；第3頁/共57頁1900年前后，口蹄疫等多種動植物疾病病原體的濾過性特性被證明；1915，F(xiàn)WTwort；1917年，F(xiàn)Herelle：發(fā)現(xiàn)細菌病毒；1935年，WMStanley：提純并結晶煙草花葉病毒；Bawden等：證明煙草花葉病毒的本質為核蛋白；1940年，Kansche，觀察到煙草花葉病毒顆粒；第4頁/共57頁不具有細胞結構，具有一般化學大分子的特征；一種病毒只含一種核酸，DNA或者RNA；無產(chǎn)能、蛋白質和核酸合成酶系，必須依賴宿主細胞進行蛋白質和核酸合成，再裝配形成子代；個體微小，在電子顯微鏡下才能觀察；對大多數(shù)抗生素不敏感，對干擾素敏感。二、病毒的主要特點

（Generalfeaturesofviruses）離體條件下，以有感染性的無生命的生物大分子形式存在；第5頁/共57頁三、病毒的類型（Typesofviruses）1、根據(jù)核酸類型（basedonnucleicacid）DNA病毒DNAvirusesRNA病毒RNAviruses雙鏈DNA和單鏈DNA病毒單鏈RNA和雙鏈RNA病毒第6頁/共57頁2、根據(jù)宿主（basedonhost）噬菌體（phage）植物病毒（plantviruses）動物病毒（animalviruses）細菌細胞（bacteriacell）植物細胞（plantcell）動物細胞（animalcell）第7頁/共57頁個體小，直徑一般在100nm左右；四、病毒的形態(tài)結構和成分1、病毒的大小和形狀（sizeandshape）最大的：動物痘病毒（poxviruses）；D≈200nm；最長的：絲狀病毒（Filoviridae）；L≈790-14,000nm；最小的：植物聯(lián)體病毒（Geminiviruses）；D≈18-20nm第8頁/共57頁病毒的形狀大致可分為：球狀、桿狀和復雜形狀3種。第9頁/共57頁病毒的形態(tài)（Virusshapes）第10頁/共57頁把病毒個體稱為病毒粒子、病毒顆?；蚨玖?，指成熟的、完整的、有感染性的單個病毒。一團能夠自主復制的遺傳物質保護遺傳物質免遭環(huán)境破壞，并作為將遺傳物質從一個宿主細胞傳遞給另一個宿主細胞的載體。蛋白質外殼包膜2、毒粒的結構（structureofvirusparticle）第11頁/共57頁衣殼capsid核衣殼nucleocapsid核心core包膜envelop毒粒virusparticle核酸nucleicacid衣殼粒capsomere第12頁/共57頁（1）衣殼（capsid）衣殼結構類型螺旋對稱殼體二十面體對稱殼體雙對稱結構包圍著病毒核酸的蛋白質外殼，由蛋白質亞基(衣殼粒，capsomere)按對稱的形式、有規(guī)律地排列而成。第13頁/共57頁螺旋對稱殼體：亞基有規(guī)律地沿著中心軸（核酸）呈螺旋排列，進而形成高度有序、對稱的穩(wěn)定結構。螺旋對稱殼體helicalsymmetry第14頁/共57頁二十面體對稱殼體：蛋白質亞基圍繞具立方對稱的正多面體的角或邊排列，進而形成一個封閉的蛋白質的鞘。腺病毒二十面體對稱殼體icosahedralsymmetry第15頁/共57頁有尾噬菌體（tailedphage）的殼體由頭部和尾部組成。包裝有病毒核酸的頭部通常呈二十面體對稱，尾部呈螺旋對稱。雙對稱結構Bisymmetry第16頁/共57頁

僅由核衣殼構成的病毒稱作裸露病毒（nakedvirus）。有些病毒核衣殼包裹著的一層脂蛋白膜，它是病毒以出芽方式成熟時，由細胞膜衍生而來的，有維系毒粒結構，保護病毒核殼的作用。病毒的包膜糖蛋白具有多種生物學活性，是啟動病毒感染所必需的。有包膜的病毒（envelopedvirus）（2）包膜（envelop）第17頁/共57頁裸露的二十面體毒粒；裸露的螺旋毒粒；有包膜的二十面體毒粒；有包膜的螺旋毒粒；不同病毒的毒粒結構復雜程度有很大的區(qū)別；有些病毒，如有尾噬菌體、痘病毒等結構更為復雜，不包括在這些結構類型之內。（3）毒粒的結構類型（typesofvirusparticle）第18頁/共57頁有包膜的二十面體毒粒裸露的二十面體毒粒第19頁/共57頁裸露的螺旋毒粒有包膜的螺旋毒粒第20頁/共57頁complexviruses痘苗病毒（vacciniavirus）在病毒中體積最大，在光學顯微鏡下勉強可見。有尾噬菌體第21頁/共57頁毒粒virusparticle碳水化合物（carbohydrate）病毒顆粒在化學上表現(xiàn)為核蛋白3、毒粒的化學組成（chemicalcomposition）核酸（nucleicacid）蛋白質（protein）脂類（lipid）基本化學組成第22頁/共57頁核酸是病毒的遺傳物質；一種病毒的毒粒只含有一種核酸：DNA或RNA；核酸存在的狀態(tài)可以是雙鏈或單鏈、線狀或環(huán)狀。病毒核酸單鏈DNA（ssDNA）：線狀或環(huán)狀雙鏈DNA（dsDNA）：線狀或環(huán)狀單鏈RNA（ssRNA）：線狀雙鏈RNA（dsRNA）：線狀（1）病毒的核酸（nucleicacidofvirus）第23頁/共57頁（2）病毒的蛋白質（proteinofvirus）病毒蛋白質結構蛋白非結構蛋白病毒基因組編碼的，在病毒復制過程中產(chǎn)生并具有一定功能，但并不結合于毒粒中的蛋白質。構成一個形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所必需的蛋白質。殼體蛋白、包膜蛋白、存在于毒粒中的酶。第24頁/共57頁病毒粒子無法用光學顯微鏡觀察，但當它們大量聚集并使宿主細胞發(fā)生病變時，就形成了具有一定形態(tài)、構造并能用光鏡甚至肉眼觀察和識別的特殊群體，如包涵體（inclusionbody）、噬菌斑（plaque）、空斑（plaque）、枯斑（lesion）。4、病毒的群體形態(tài)第25頁/共57頁五、病毒的繁殖（Multiplication）病毒感染敏感宿主細胞后，病毒核酸進入細胞，通過其復制與表達產(chǎn)生子代病毒基因組和新的蛋白質，然后由這些新合成的病毒組分裝配成子代毒粒，并以一定方式釋放到細胞外。病毒的這種特殊繁殖方式稱做復制（replication）。第26頁/共57頁噬菌體的繁殖一般分為5個階段：吸附；侵入；增殖；裝配；釋放；1、烈性噬菌體的增殖周期

（productivecycle）凡是能在短時間內連續(xù)完成以上5個階段而實現(xiàn)其繁殖的噬菌體，稱為烈性噬菌體（virulentphage），反之稱為溫和噬菌體（temperatephage）。烈性噬菌體的繁殖過程也叫裂解性周期（lyticcycle）。第27頁/共57頁（1）吸附（adsorption，attachment）毒粒敏感細胞隨機碰撞而接觸無特異性，可逆病毒表面蛋白與細胞受體結合特異性，不可逆第28頁/共57頁（2）侵入（penetration，injection）有尾噬菌體以注射方式使噬菌體核酸侵入細胞：尾絲收縮；基板使尾鞘蛋白亞基移位、收縮；尾管插入細胞并釋放溶菌酶；頭部的核酸通過尾管進入細胞。第29頁/共57頁（3）增殖（replication）包括核酸和蛋白質的生物合成：噬菌體以核酸中的遺傳信息向宿主細胞發(fā)出指令并提供“藍圖”，使宿主細胞的代謝系統(tǒng)按嚴密的時序性轉向合成噬菌體的組分。第30頁/共57頁T4噬菌體的時序性生物合成第31頁/共57頁（4）裝配（maturity）新合成的毒粒結構組分組裝成完整的病毒顆粒，稱做病毒的裝配，亦稱成熟。第32頁/共57頁（5）釋放（release）當宿主細胞內的大量子代噬菌體成熟后，由于脂肪酶和溶菌酶等的作用，細胞裂解，子代噬菌體釋放。第33頁/共57頁第34頁/共57頁2、噬菌體的效價（titer）

效價：每毫升試樣中所含有的具有侵染性的噬菌體粒子數(shù)，又稱噬菌斑形成單位數(shù)（plaque-formingunit，pfu）。測定效價常用雙層平板法（twolayerplatingmethod）。第35頁/共57頁3、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線稱為一步生長曲線。一步生長曲線反映了每種噬菌體的3個最重要的特征參數(shù)：潛伏期（latentphase）、裂解期（risephase）和裂解量（burstsize）。第36頁/共57頁自病毒在受染細胞內消失到細胞內出現(xiàn)新的感染性病毒的時間為為隱蔽期（eclipsephase）。潛伏后期，胞內出現(xiàn)了感染性病毒，為胞內積累期（intracellularaccumulationphase）。（1）潛伏期（latentphase）第37頁/共57頁（2）裂解期（risephase）病毒粒子只有個體裝配而沒有個體生長，再加上宿主細胞裂解的突發(fā)性，理論上裂解期是瞬時出現(xiàn)的，但事實上由于群體細胞中各個細胞的裂解并不同步，所以出現(xiàn)了較長的裂解期。第38頁/共57頁（3）平穩(wěn)期（plateau）指感染后宿主細胞已全部裂解，溶液中噬菌體效價達到最高點的時期。平均每一宿主細胞裂解后產(chǎn)生的子代噬菌體數(shù)稱為裂解量（burstsize）。第39頁/共57頁溫和噬菌體（temperatephage）侵入相應宿主細胞后，基因組整合到宿主基因組上，并隨宿主的復制而進行同步復制，因此，這種溫和噬菌體的侵入并不引起宿主細胞裂解，稱為溶源性或溶源現(xiàn)象。4、溫和噬菌體的溶源性反應（lysogenyoftemperatephage）第40頁/共57頁溫和噬菌體的生活史第41頁/共57頁二元培養(yǎng)物法六、病毒的培養(yǎng)和純化

（Culturingandpurification）1、培養(yǎng)（culturing）噬菌體細菌培養(yǎng)物培養(yǎng)液營養(yǎng)瓊脂平板細菌培養(yǎng)液變清亮細菌平板成為殘跡平板第42頁/共57頁出現(xiàn)病變出現(xiàn)痘皰細胞聚集、出現(xiàn)空斑動物病毒實驗動物雞胚多種細胞培養(yǎng)第43頁/共57頁植物病毒敏感植物葉片產(chǎn)生壞死斑，或稱枯斑第44頁/共57頁（1）標準（standards）純化的病毒制備物應保持其感染性病毒是有感染性的生物體病毒具有化學大分子的屬性純化的病毒制備物的理化性質應具有均一性2、病毒純化（purification）第45頁/共57頁蛋白質提純方法鹽析、等電點沉淀、有機溶劑沉淀、凝膠層析、離子交換等（2）方法（methods）主要化學組成為蛋白質具有一定的大小、形狀和密度差速離心梯度離心第46頁/共57頁Chapter4—2–亞病毒（Subvirus）凡在核酸和蛋白質兩種成分中，只含其中之一的分子病原體，稱為亞病毒，包括類病毒（Viroid）、擬病毒（Virusoid）和朊病毒（Prion）3類。第47頁/共57頁一、類病毒（Viroid）類病毒是當今所知道的最小、只含RNA一種成分及專性細胞內寄生的分子生物。1971年首次報道，引起馬鈴薯紡錘形塊莖病。第48頁/共57頁二、擬病毒（Virusoid）擬病毒又稱類類病毒或病毒的病毒，它是一些必須依賴輔助病毒才能復制的小分子單鏈RNA片段，它被包裝在輔助病毒的殼體中，本身對于輔助病毒的復制不是必需的，而且它與輔助病毒的基因組無明顯的同源性。第49頁/共57頁三、朊病毒（Prion）朊病毒又稱“普列昂”或蛋白質侵染因子。據(jù)目前所知，朊病毒是一類能侵染動物并在宿主細胞內復制的小分子無免疫性疏水蛋白質。朊病毒在電子顯微鏡下呈桿狀顆粒，直徑25nm，長100～200nm。桿狀顆粒不單獨存在，總是呈叢狀排列，每叢大小和形狀不一，多時可含100個。第50頁/共57頁Chapter4—3–病毒與實踐噬菌體與發(fā)酵工業(yè)昆蟲病毒與生物防治病毒與基因工程第51頁/共57頁發(fā)酵液受噬菌體污染的實例

丙酮丁醇連續(xù)發(fā)酵異常時，發(fā)酵停止，不產(chǎn)生氣泡，醪液上層澄清，呈暗黑色，出現(xiàn)睡眠癥。正常發(fā)酵12-18小時，丙酮產(chǎn)量可達200mg/L，異常發(fā)酵時達到相同水平則需36-42小時，丁醇量也偏低，醪液的蒸餾效率低于正常的10-20%。

紅霉素發(fā)酵液污染噬菌體后，往往在數(shù)小時至十幾小時突然出現(xiàn)發(fā)酵液變稀，氨態(tài)氮上升，pH