微生物學病毒演示文稿

微生物學病毒演示文稿當前1頁，總共61頁。一、病毒的特點和定義第一節(jié)概述1、特點1）不具有細胞結(jié)構(gòu)，具有一般化學大分子的特征。2）一種病毒的毒粒內(nèi)只含有一種核酸，DNA或者RNA。3）大部分病毒沒有酶或酶系極不完全，不含催化能量代謝的酶，不能進行獨立的代謝作用。4）嚴格的活細胞內(nèi)寄生，沒有自身的核糖體，沒有個體生長，也不進行二均分裂，必須依賴宿主細胞進行自身的核酸復制，形成子代。5）個體微小，在電子顯微鏡下才能看見。6）對大多數(shù)抗生素不敏感，對干擾素敏感。例如一些簡單的病毒僅由核酸和蛋白質(zhì)外殼（coat）構(gòu)成，故可把它們視為核蛋白分子。朊病毒甚至僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成例如利福平可抑制痘病毒復制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(zhì)，然后由這些新合成的病毒組分裝配（assembly）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）。當前2頁，總共61頁。第一節(jié)概述1、特點一、病毒的特點和定義病毒是一類既具有化學大分子屬性，又具有生物體基本特征；既具有細胞外的感染性顆粒形式，又具有細胞內(nèi)的繁殖性基因形式的獨特生物類群。超顯微的、沒有細胞結(jié)構(gòu)的、專性活細胞內(nèi)寄生的實體當前3頁，總共61頁。第一節(jié)概述1、特點一、病毒的特點和定義單細胞微生物與病毒性質(zhì)的比較aDNA病毒和RNA病毒中的一部分;b利福平可抑制痘病毒復制當前4頁，總共61頁。第一節(jié)概述2、定義一、病毒的特點和定義迄今仍無一個科學而嚴謹?shù)亩x病毒為具有獨立于其宿主的進化史的絕對細胞內(nèi)寄生物，它的DNA或RNA基因組被其所編碼的蛋白質(zhì)殼體化（encapsidation）。（Fields等，1990年）非細胞生物（真）病毒：至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分亞病毒(subvirus)類病毒（viroid)：只含具侵染性的RNA組分擬病毒（virusoid)：只含有不具侵染性的RNA組分朊病毒（prion)：只含蛋白質(zhì)當前5頁，總共61頁。二病毒的宿主范圍第一節(jié)概述病毒幾乎可以感染所有的細胞生物，并具有宿主特異性噬菌體（phage）、植物病毒（plantviruses）動物病毒（animalviruses）當前6頁，總共61頁。三、病毒的培養(yǎng)和純化第一節(jié)概述同微生物學其他學科分支一樣，病毒學的進步完全得益于研究方法和技術(shù)手段的發(fā)展。通過病毒的分離與純化獲得純化的、有感染性的病毒制備物是病毒學研究和實踐的基本技術(shù)。1、病毒的培養(yǎng)病毒的培養(yǎng)：二元培養(yǎng)物法當前7頁，總共61頁。四、病毒的培養(yǎng)和純化1、病毒的培養(yǎng)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若是噬菌體標本經(jīng)過適當稀釋再接種細菌平板，經(jīng)過一定時間培養(yǎng)，在細菌菌苔上可形成圓形局部透明區(qū)域，即噬斑（plague）。當前8頁，總共61頁。Microbiology雙層平板法優(yōu)點：①彌補玻璃皿底面不平的缺陷②所形成全部噬菌體斑都接近處于同一平面上③形成的噬菌斑較大，更有利于計數(shù)當前9頁，總共61頁。Microbiology噬菌斑當前10頁，總共61頁。四、病毒的培養(yǎng)和純化1、病毒的培養(yǎng)動物病毒實驗動物雞胚多種細胞培養(yǎng)當前11頁，總共61頁。四、病毒的培養(yǎng)和純化1、病毒的培養(yǎng)植物病毒敏感植物葉片產(chǎn)生壞死斑，或稱枯斑當前12頁，總共61頁。蛋白質(zhì)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）四、病毒的培養(yǎng)和純化2、病毒純化標準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(zhì)應具有均一性方法主要化學組成為蛋白質(zhì)具有一定的大小、形狀和密度差速離心梯度離心（超速離心）當前13頁，總共61頁。第二節(jié)毒粒的性質(zhì)病毒是一類既具有化學大分子屬性，又具有生物體基本特征；既具有細胞外的感染性顆粒形式，又具有細胞內(nèi)的繁殖性基因形式的獨特生物類群。毒粒（病毒顆粒）：

病毒的細胞外顆粒形式，也是病毒的感染性形式。一團能夠自主復制的遺傳物質(zhì)保護遺傳物質(zhì)免遭環(huán)境破壞，并作為將遺傳物質(zhì)從一個宿主細胞傳遞給另一個宿主細胞的載體。蛋白質(zhì)外殼包膜當前14頁，總共61頁。第二節(jié)毒粒的性質(zhì)一、毒粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)1、病毒的大小和形狀個體小，必需在電鏡下觀察；不同病毒的毒粒大小差別很大；毒粒的形狀:動物病毒有球狀、卵圓狀、磚形植物病毒有桿狀、絲狀、球狀噬菌體有蝌蚪狀和絲狀當前15頁，總共61頁。采用各種電鏡技術(shù)觀察毒粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)Orfvirus：口瘡病毒(接觸性膿皰皮炎病毒)（負染技術(shù)）Ebolavirus：埃博拉病毒（正染技術(shù)）Vacciniavirus痘苗病毒（投影技術(shù)）當前16頁，總共61頁。第二節(jié)毒粒的性質(zhì)毒粒的化學組成毒粒（化學組成）核酸；蛋白質(zhì)；脂類；碳水化合物；基本化學組成病毒顆粒在化學上表現(xiàn)為核蛋白當前17頁，總共61頁。二、毒粒的化學組成1、病毒的核酸核酸是病毒的遺傳物質(zhì)；一種病毒的毒粒只含有一種核酸：DNA或是RNA；病毒核酸單鏈DNA（ssDNA，single-strandedDNA）；雙鏈DNA（dsDNA）；單鏈RNA（ssRNA）；雙鏈RNA（dsRNA）；當前18頁，總共61頁。二、毒粒的化學組成2、病毒的蛋白質(zhì)病毒蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白非結(jié)構(gòu)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(jié)合于毒粒中的蛋白質(zhì)。構(gòu)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(zhì)殼體蛋白；包膜蛋白；存在于毒粒中的酶；當前19頁，總共61頁。二、毒粒的化學組成2、病毒的蛋白質(zhì)病毒結(jié)構(gòu)蛋白的主要生理功能：1）構(gòu)成蛋白質(zhì)外殼，保護病毒核酸免受核酸酶及其它理化因子的破壞；2）決定病毒感染的特異性，與易感細胞表面存在的受體具特異性親和力，促使病毒粒子的吸附和入侵；3）決定病毒的抗原性，能刺激機體產(chǎn)生相應的抗體；4）構(gòu)成毒粒酶，或參與病毒對宿主細胞的入侵（如T4噬菌體的溶菌酶等），或參與病毒復制過程中所需要病毒大分子的合成（如逆轉(zhuǎn)錄酶等）；一般來說，病毒是不具酶或酶系極不完全的，所以一旦離開宿主就不能獨立進行代謝和繁殖。當前20頁，總共61頁。第二節(jié)病毒的性質(zhì)2、病毒的殼體結(jié)構(gòu)殼體或衣殼（capsid）：包圍著病毒核酸的蛋白質(zhì)外殼，由蛋白質(zhì)亞基按對稱的形式、有規(guī)律地排列而成，是病毒毒粒的基本結(jié)構(gòu)。殼體結(jié)構(gòu)類型螺旋對稱殼體二十面體對稱殼體雙對稱結(jié)構(gòu)當前21頁，總共61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(jié)構(gòu)。當前22頁，總共61頁。二十面體對稱殼體：構(gòu)成對稱結(jié)構(gòu)殼體的第二種方式是蛋白質(zhì)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(zhì)的鞘。當前23頁，總共61頁。具有雙對稱結(jié)構(gòu)的典型例子是有尾噬菌體（tailedphage）,其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。當前24頁，總共61頁。一、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)3、病毒的包膜結(jié)構(gòu)病毒包膜的基本結(jié)構(gòu)與生物膜相似，是脂雙層膜。在包膜形成時，細胞膜蛋白被病毒的包糖蛋白取代。刺突（spike）：包膜或核衣殼上的突起。當前25頁，總共61頁。第二節(jié)病毒的性質(zhì)一、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)3、病毒的包膜結(jié)構(gòu)病毒的蛋白質(zhì)殼體和病毒核酸（核心）構(gòu)成的復合物，又稱核衣殼。核殼（nucleocapsid）：僅由核衣殼構(gòu)成的病毒顆粒裸露毒粒（nakedvirion）：如煙草花葉病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒（Poliovirus）等一些簡單的病毒的毒粒。包膜（envelope）：有些病毒核衣殼包裹著的一層脂蛋白膜，它是病毒以出芽（budding）方式成熟時，由細胞膜衍生而來的。有維系毒粒結(jié)構(gòu)，保護病毒核殼的作用。特別是病毒的包膜糖蛋白，具有多種生物學活性，是啟動病毒感染所必需的。有包膜的病毒當前26頁，總共61頁。第二節(jié)病毒的性質(zhì)一、病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)4、病毒的結(jié)構(gòu)類型四種主要結(jié)構(gòu)類型裸露的二十面體；裸露的螺旋；有包膜的二十面體；有包膜的螺旋；有些病毒，如有尾噬菌體、痘病毒等結(jié)構(gòu)更為復雜，不能包括在這些結(jié)構(gòu)類型之內(nèi)。不同病毒的毒粒結(jié)構(gòu)復雜程度有很大的區(qū)別當前27頁，總共61頁。第三節(jié)病毒的復制病毒的特點：嚴格細胞內(nèi)寄生物，只能在活細胞內(nèi)繁殖。毒粒宿主細胞有繁殖性的病毒基因組具有感染性的毒粒消失病毒基因組復制、表達病毒核酸和蛋白質(zhì)裝配形成具有感染性的毒粒釋放至細胞外原料；能量；生物合成場所；當前28頁，總共61頁。第三節(jié)病毒的復制病毒的復制：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(zhì)，然后由這些新合成的病毒組分裝配（assembly）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）。當前29頁，總共61頁。第三節(jié)病毒的復制一、病毒的復制周期1、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）1939年，MaxDelbruck&EmoryEllis：E.coli/bacteriopage1、用噬菌體的稀釋液感染高濃度的宿主細胞；2、數(shù)分鐘后，加入抗噬菌體的抗血清（中和未吸附的噬菌體）；3、將上述混合物大量稀釋，終止抗血清的作用和防止新釋放的噬菌體感染其它細胞；4、保溫培養(yǎng)并定期檢測培養(yǎng)物中的噬菌體效價（對噬菌體含量進行計數(shù)）；5、以感染時間為橫坐標，病毒的感染效價為縱坐標，繪制出病毒特征性的繁殖曲線；該實驗標志著分子病毒學、分子生物學和分子遺傳學的建立MaxDelbruck因此榮獲1969年NobelPrize當前30頁，總共61頁。一、病毒的復制周期1、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）噬菌體復制（繁殖）的三個階段：1、吸附期；游離的噬菌體吸附到宿主細胞2、潛伏期；從噬菌體吸附到細胞到釋放出新噬菌體的最短時期3、裂解期；隨著菌體不斷破裂，新噬菌體數(shù)目增加，直到最高值當前31頁，總共61頁。一、病毒的復制周期1、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）取培養(yǎng)物直接測定病毒數(shù)量將培養(yǎng)物過濾去細胞后測定病毒數(shù)量將細胞裂解后測定病毒的數(shù)量。前期可將培養(yǎng)物先離心去上清以消除未吸附病毒的影響裂解量：每個受染細胞所產(chǎn)生的子代病毒顆粒的平均數(shù)目。其值等于潛伏期受染細胞的數(shù)目除以穩(wěn)定期受染細胞所釋放的全部子代病毒數(shù)目，即等于穩(wěn)定期病毒效價與潛伏期病毒效價之比。當前32頁，總共61頁。一、病毒的復制周期2、隱蔽期（eclipseperiod）在潛伏期的前一段，受染細胞內(nèi)檢測不到感染性病毒，后一階段，感染性病毒在受染細胞內(nèi)的數(shù)量急劇增加。自病毒在受染細胞內(nèi)消失到細胞內(nèi)出現(xiàn)新的感染性病毒的時間為為隱蔽期。隱蔽期病毒在細胞內(nèi)存在的動力學曲線呈線性函數(shù)，而非指數(shù)關系，從而證明子代病毒顆粒是由新合成的病毒基因組與蛋白質(zhì)經(jīng)裝配成熟，而不是通過雙分裂方式產(chǎn)生的。不同病毒的隱蔽期長短不同，例如，DNA動物病毒的隱蔽期為5～20小時，RNA動物病毒為2～10小時。當前33頁，總共61頁。一、病毒的復制周期1、一步生長曲線（onestepgrowthcurve）一步生長曲線是研究病毒復制的一個經(jīng)典試驗，最初是為研究噬菌體的復制而建立，以后推廣到動物病毒和植物病毒的復制研究中。以適量的病毒接種于標準培養(yǎng)的高濃度的敏感細胞，待病毒吸附后，離心除去未吸附的病毒，或以抗病毒抗血清處理病毒—細胞培養(yǎng)物以建立同步感染，然后繼續(xù)培養(yǎng)并定時取樣測定培養(yǎng)物中的病毒效價，并以感染時間為橫坐標，病毒的感染效價為縱坐標，繪制出病毒特征性的繁殖曲線，即一步生長曲線。不同病毒的潛伏期長短不同，噬菌體以分鐘計，動物病毒和植物病毒以小時或天計。潛伏期：噬菌體的裂解量一般為幾十到上百個，植物病毒和動物病毒可達數(shù)百乃至上萬個。裂解量：當前34頁，總共61頁。一、病毒的復制周期3、病毒的復制周期復制周期（replicativecircle）或稱復制循環(huán)：自病毒吸附于細胞開始，到子代病毒從感染細胞釋放到細胞外的病毒復制過程。①吸附；②侵入；③脫殼；④病毒大分子的合成，包括病毒基因組的表達與復制；⑤裝配與釋放；當前35頁，總共61頁。第三節(jié)病毒的復制二、病毒感染的起始1、吸附：毒粒敏感細胞隨機碰撞而接觸（靜電引力或氫鍵）可逆吸附，無特異性（非細胞顆粒也可吸附）病毒表面蛋白與細胞受體的結(jié)合特異性，不可逆吸附，啟動病毒感染的第一階段當前36頁，總共61頁。二、病毒感染的起始1、吸附：病毒吸附蛋白與細胞受體間的結(jié)合力來源于空間結(jié)構(gòu)的互補性，相互間的電荷、氫鍵、疏水性相互作用及范得華力。不同種系的細胞具有不同病毒的細胞受體，病毒受體的細胞種系特異性決定了病毒的宿主范圍。當前37頁，總共61頁。二、病毒感染的起始2、侵入：侵入又稱病毒內(nèi)化，它是一個病毒吸附后幾乎立即發(fā)生，依賴于能量的感染步驟。不同的病毒-宿主系統(tǒng)的病毒侵入機制不同當前38頁，總共61頁。二、病毒感染的起始2、侵入：有尾噬菌體：注射方式將噬菌體核酸注入細胞通過尾部刺突固著于細胞；尾部的酶水解細胞壁的肽聚糖，是細胞壁產(chǎn)生小孔；尾鞘收縮，核酸通過中空的尾管壓入胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在胞外；吸附尾釘固著尾鞘收縮尾管穿入DNA注入如果大量噬菌體在短時間內(nèi)吸附于同一細胞上，使細胞壁產(chǎn)生許多小孔，也可引起細胞立即裂解，但并未進行噬菌體的增殖，這種現(xiàn)象稱為自外裂解（lysisfromwithout）。當前39頁，總共61頁。二、病毒感染的起始2、侵入：植物病毒：通過因人為地或自然的機械損傷所形成的微傷口進入細胞；或者靠攜帶有病毒的媒介，主要靠是有吮吸式口器的昆蟲取食將病毒帶入細胞。植物病毒一旦進入細胞后，增殖產(chǎn)生的子代病毒或病毒核酸可通過病毒編碼的運動蛋白（movementprotein）與胞間連絲的相互作用從受染細胞進入鄰近細胞。當前40頁，總共61頁。二、病毒感染的起始3、脫殼：脫殼是病毒侵入后，病毒的包膜和/或殼體除去而釋放出病毒核酸的過程。脫殼是病毒基因組進行功能表達所必需的感染事件。T-偶數(shù)噬菌體脫殼與侵入是一起發(fā)生的動物病毒存在不同的結(jié)構(gòu)類型和不同的侵入方式，其脫殼過程也較復雜。當前41頁，總共61頁。第三節(jié)病毒的復制三、病毒大分子的合成病毒基因組進入胞內(nèi)宿主細胞的代謝發(fā)生改變病毒利用宿主的生物合成機構(gòu)和場所，使病毒核酸表達和復制，產(chǎn)生大量的病毒蛋白質(zhì)和核酸。當前42頁，總共61頁。四、病毒的裝配與釋放第三節(jié)病毒的復制新合成的毒粒結(jié)構(gòu)組分組裝成完整的病毒顆粒，稱做病毒的裝配，亦稱成熟（maturation）或形態(tài)發(fā)生（morphogenesis）。成熟的子代病毒顆粒然后依一定途徑釋放到細胞外病毒的釋放標志病毒復制周期結(jié)束當前43頁，總共61頁。吸附侵入早期：病毒特異性酶的合成病毒核酸復制病毒結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成裝配釋放病毒大分子合成當前44頁，總共61頁。噬菌體與宿主關系1、烈性噬菌體：凡能引起宿主細胞迅速裂解的噬菌體。2、溫和性噬菌體：噬菌體侵染宿主后，并不增殖，裂解，而與宿主DNA結(jié)合，隨宿主DNA復制而復制，此時細胞中找不到形態(tài)上可見的噬菌體，這種噬菌體稱為溫和性噬菌體。含有溫和性噬菌體的細菌稱為溶源性細菌lysogenicbacteria當前45頁，總共61頁。第四節(jié)病毒的非增殖性感染溫和噬菌體的溶源性反應：烈性噬菌體（virulentphage）：感染宿主細胞后能在細胞內(nèi)正常復制并最終殺死細胞，形成裂解循環(huán)（lyticcycle）。溫和噬菌體或稱溶源性噬菌體（lysogenicphage）：感染宿主細胞后不能完成復制循環(huán)，噬菌體基因組長期存在于宿主細胞內(nèi)，沒有成熟噬菌體產(chǎn)生。這一現(xiàn)象稱做溶源性（lysogeny）現(xiàn)象在大多數(shù)情況下，溫和噬菌體的基因組都整合于宿主染色體中（如λ噬菌體），亦有少數(shù)是以質(zhì)粒形成存在（如P1噬菌體）。當前46頁，總共61頁。溫和性噬菌體存在狀態(tài)1）游離具感染性的virion；2）前噬菌體（prophage）：附著或整合在宿主染色體上，一道復制；3）營養(yǎng)期噬菌體：指導合成。當前47頁，總共61頁。溫和噬菌體的溶源性反應：整合于細菌染色體或以質(zhì)粒形成存在的溫和噬菌體基因組稱做原噬菌體（prophage）在原噬菌體階段，噬菌體的復制被抑制，宿主細胞正常地生長繁殖，而噬菌體基因組與宿主細菌染色體同步復制，并隨細胞分裂而傳遞給子代細胞。細胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在的溫和噬菌體基因組的細菌稱做溶源性細菌（lysogenicbacteria）溶源性細菌經(jīng)自發(fā)裂解或誘發(fā)裂解，進入裂解循環(huán)當前48頁，總共61頁。5節(jié)：病毒對理化因素抵抗力1、物理因素主要是溫度、光、干燥?？傻蜏乇４妫荒蜔幔?0度，30分鐘。X射線、γ射線、紫外線可滅活。無包膜病毒在相對濕度（RH）較高時存活較好，而有包膜病毒在低RH時存活最好。2、化學因素：體內(nèi)滅活物質(zhì)是抗體和干擾素體外一般消毒劑可滅活，對氯耐受力比腸道菌強，對酸性不敏感，對高pH敏感。可用脂溶劑（醚、十二烷基硫酸鈉、氯仿、去氧膽酸鈉等）鑒別有無包膜。當前49頁，總共61頁。3、病毒在環(huán)境中存活：在海水和淡水中，溫度是影響病毒存活的主要因素，與病毒類型也有關；土壤中受溫度和濕度影響最大，干燥易使病毒滅活；空氣中病毒附著在塵埃上，存活時間受多種因素影響。污水處理中一級處理是物理過程，去除病毒效果很差，最多30%。二級處理是生物處理，病毒去除率90-99%。三級處理可進一步去除病毒。當前50頁，總共61頁。亞病毒1、類病毒viroid：沒有衣殼包裹的RNA分子。2、擬病毒virusoids(類類病毒）：一類包括在植物病毒粒子中的類病毒，RNA。3、朊病毒prion,virino：一類能侵染動物并在宿主細胞內(nèi)復制的小分子無免疫性的疏水性蛋白。當前51頁，總共61頁。Microbiology類病毒(viroid)目前所知道的最小、只含RNA一種成分、專性細胞內(nèi)寄生的分子生物。只在植物體中發(fā)現(xiàn)。馬鈴薯紡錘形塊莖病是1922年在美國發(fā)現(xiàn)的，它可使馬鈴薯減產(chǎn)20～70％——馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒：它是一條長50nm的棒狀dsRNA分子當前52頁，總共61頁。Microbiology擬病毒（virusoids）又稱類類病毒（viroid-like），可認為是一類包裹在植物病毒粒子中的有缺陷的類病毒一般僅由裸露的RNA或DNA