非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物病毒

第一章非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物——病毒當(dāng)前1頁，總共53頁。小思考：問題1.大家耳熟能詳?shù)牟《居心男?？艾滋病病毒，乙肝病毒，瘋牛病病毒，SARS病毒，禽流感病毒……病毒對人類、動(dòng)物和植物等生命體的生存造成了極大的威脅。問題2.病毒有沒有有益的一面？病毒疫苗(vaccine)的發(fā)展，為控制人類疾?。ㄈ缣旎?、黃熱病、脊髓灰質(zhì)炎、麻疹等）和畜禽疾?。ㄈ缗Ｎ?、豬瘟等）提供了有效措施；病毒殺蟲劑取代傳統(tǒng)的化學(xué)殺蟲劑，就可以避免對自然環(huán)境的嚴(yán)重污染和破壞。問題3.什么是病毒？當(dāng)前2頁，總共53頁。病毒的發(fā)現(xiàn)對事物的認(rèn)知有一個(gè)共同的規(guī)律：從現(xiàn)象到本質(zhì)。在發(fā)現(xiàn)病毒之前，病毒病就已經(jīng)被人類所認(rèn)識(shí)。病毒學(xué)是一門比較年輕的學(xué)科，從病毒的發(fā)現(xiàn)到目前僅有百余年的研究歷史。然而，人類對病毒病的明確記載卻已經(jīng)有四百多年了。

17世紀(jì)30年代，一種得病的郁金香在荷蘭掀起“郁金香熱”，這就是被最早記載的植物病毒病——郁金香碎色病。天花是一種具有很高病死率的傳染病，我國幾千年前的文獻(xiàn)中就提到過天花。16世紀(jì)的明代，我國率先發(fā)明人痘接種法，預(yù)防天花，并隨后飄洋過海傳播到日本和歐洲各國。早在1566年就有了關(guān)于瘋狗咬人致病，即狂犬病的記載。巴斯德（Pasteur）作為微生物發(fā)展史上的里程碑式的人物，在1884年發(fā)明了狂犬疫苗，對病毒病的防治做出了巨大貢獻(xiàn)。當(dāng)前3頁，總共53頁。大神巴斯德----微生物學(xué)之父

路易斯·巴斯德（公元1822-1895年），法國微生物學(xué)家、化學(xué)家。他研究了微生物的類型、習(xí)性、營養(yǎng)、繁殖、作用等，奠定了工業(yè)微生物學(xué)和醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的基礎(chǔ)，并開創(chuàng)了微生物生理學(xué)。循此前進(jìn)，在戰(zhàn)勝狂犬病、雞霍亂、炭疽病、蠶病等方面都取得了成果。英國醫(yī)生李斯特并據(jù)此解決了創(chuàng)口感染問題。從此，整個(gè)醫(yī)學(xué)邁進(jìn)了細(xì)菌學(xué)時(shí)代，得到了空前的發(fā)展，人們的壽命因此而在一個(gè)世紀(jì)里延長了三十年之久。美國學(xué)者麥克·哈特所著的《影響人類歷史進(jìn)程的100名人排行榜》中，巴斯德名列第11位，可見其在人類歷史上巨大的影響力。當(dāng)前4頁，總共53頁。影響人類歷史進(jìn)程的100名人排行榜

（1）穆罕默德（約570－632）阿拉伯人，史上最有影響力的人物，他復(fù)興和傳播了伊斯蘭教，并在一系列征服中，行成了從伊拉克代摩洛哥一連串有共同的信仰、語言、歷史和文化的阿拉伯國家。（2）牛頓（1642－1727）英國歷史上最偉大最有影響力的科學(xué)家。他建立了宏偉的力學(xué)體系，奠定科學(xué)理論的基礎(chǔ)。（3）耶穌（-30－-6）歷史上最有影響力的宗教啟示者，基督教的道德和精神領(lǐng)袖。他闡述的基督教基本道德觀、精神觀和主要行為準(zhǔn)則，深刻地影響了歐洲文化的發(fā)展。（4）孔子（-511－-479）中國古代偉大的哲學(xué)家、思想家，獨(dú)創(chuàng)了整套信仰體系，他的學(xué)說體現(xiàn)出中國人講究實(shí)際的氣質(zhì)，影響中國人生活和文化兩千多年。（5）圣·保羅（-4－64）土耳其基督教使徒，他成功的傳教使基督教由一個(gè)猶太教派轉(zhuǎn)變成一個(gè)世界性的宗教。（6）蔡倫（？－121）中國紙的發(fā)明者。8世紀(jì)傳入阿拉伯，12世紀(jì)傳入歐洲。當(dāng)前5頁，總共53頁。影響人類歷史進(jìn)程的100名人排行榜

（7）釋迦牟尼（-566－-486）印度佛教的創(chuàng)始人，覺悟而成佛，以“苦集滅道”四命倡導(dǎo)修行。其小乘教派傳至東南亞一帶，大乘佛派北傳至中國和日本。（8）古騰堡（1400－1468）德國，發(fā)明活字印刷。（9）哥倫布（1451－1506）意大利，1492年發(fā)現(xiàn)美洲新大陸，這是世界歷史上一個(gè)重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。（10）愛因斯坦（1879－1955）德國，20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家，他的相對論是空時(shí)關(guān)系的新認(rèn)識(shí)。（11）馬克思（1818－1883）德國，和恩格斯一起創(chuàng)立了馬克思主義學(xué)說。（12）巴斯德（1882－1895）法國，在醫(yī)學(xué)史上首次倡導(dǎo)疾病細(xì)菌學(xué)說。當(dāng)前6頁，總共53頁。大神巴斯德----微生物學(xué)之父

路易斯·巴斯德被世人稱頌為“進(jìn)入科學(xué)王國的最完美無缺的人”，他不僅是個(gè)理論上的天才，還是個(gè)善于解決實(shí)際問題的人。他于1843年發(fā)表的兩篇論文——“雙晶現(xiàn)象研究”和“結(jié)晶形態(tài)”，開創(chuàng)了對物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的研究。1856年至1860年，他提出了以微生物代謝活動(dòng)為基礎(chǔ)的發(fā)酵本質(zhì)新理論，1857年發(fā)表的“關(guān)于乳酸發(fā)酵的記錄”是微生物學(xué)界公認(rèn)的經(jīng)典論文。1880年后又成功地研制出雞霍亂疫苗、狂犬病疫苗等多種疫苗，其理論和免疫法引起了醫(yī)學(xué)實(shí)踐的重大變革。此外，巴斯德的工作還成功地挽救了法國處于困境中的釀酒業(yè)、養(yǎng)蠶業(yè)和畜牧業(yè)。當(dāng)前7頁，總共53頁。病毒的發(fā)現(xiàn)1886年，在荷蘭工作的德國人麥爾（Mayer）把患有花葉病的煙草植株的葉片加水研碎，取其汁液注射到健康煙草的葉脈中，能引起花葉病，證明這種病是可以傳染的。通過對葉子和土壤的分析，麥爾指出煙草花葉病是由細(xì)菌引起的。在病毒大家庭中，有一種病毒有著特殊的地位，這就是煙草花葉病毒。無論是病毒的發(fā)現(xiàn)，還是后來對病毒的深入研究，煙草花葉病毒都是病毒學(xué)工作者的主要研究對象，起著與眾不同的作用。

當(dāng)前8頁，總共53頁。病毒的發(fā)現(xiàn)

1892年，俄國的伊萬諾夫斯基（Ivanovski）重復(fù)了麥爾的試驗(yàn)，證實(shí)了麥爾所看到的現(xiàn)象，而且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，患病煙草植株的葉片汁液，通過細(xì)菌過濾器后，還能引發(fā)健康的煙草植株發(fā)生花葉病。這種現(xiàn)象起碼可以說明，治病的病原不是細(xì)菌，但伊萬諾夫斯基將其解釋為是由于細(xì)菌產(chǎn)生的毒素而引起。生活在巴斯德的細(xì)菌致病說的極盛時(shí)代，伊萬諾夫斯基未能做進(jìn)一步的思考，從而錯(cuò)失了一次獲得重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。當(dāng)前9頁，總共53頁。病毒的發(fā)現(xiàn)

1898年，荷蘭細(xì)菌學(xué)家貝杰林克（Beijerinck）同樣證實(shí)了麥爾的觀察結(jié)果，并同伊萬諾夫斯基一樣，發(fā)現(xiàn)煙草花葉病病原能夠通過細(xì)菌過濾器。但貝杰林克想得更深入。他把煙草花葉病株的汁液置于瓊脂凝膠塊的表面，發(fā)現(xiàn)感染煙草花葉病的物質(zhì)在凝膠中以適度的速度擴(kuò)散，而細(xì)菌仍滯留于瓊脂的表面。從這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，貝杰林克指出，引起煙草花葉病的致病因子有三個(gè)特點(diǎn)：1，能通過細(xì)菌過濾器；2，僅能在感染的細(xì)胞內(nèi)繁殖；3，在體外非生命物質(zhì)中不能生長。根據(jù)這幾個(gè)特點(diǎn)他提出這種致病因子不是細(xì)菌，而是一種新的物質(zhì)，稱為“有感染性的活的流質(zhì)”，并取名為病毒，拉丁名叫“Virus”。

當(dāng)前10頁，總共53頁。病毒的發(fā)現(xiàn)1936年人們首次通過電子顯微鏡直接觀察到了煙草花葉病毒（TMV），是一種直徑為1.5nm，長為300nm的長桿狀的顆粒。而且證實(shí)了病毒顆粒的內(nèi)部是核酸，外面包裹著蛋白質(zhì)，有些病毒顆粒外邊被囊膜包裹著。當(dāng)前11頁，總共53頁。第一節(jié)病毒的一般特征和分類一、病毒的特點(diǎn)無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專性寄生于活細(xì)胞內(nèi)；沒有酶或酶系統(tǒng)極不完全，不能進(jìn)行代謝活動(dòng)；個(gè)體極?。ㄐ∮?.2μm），能通過細(xì)菌過濾器；只含一種核酸；通過裝配方式進(jìn)行繁殖；離體也可長期保持侵染活性；有些能夠整合到寄主的基因組中。

病毒(virus)是超微小的，沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的實(shí)體。在活細(xì)胞外具有一般化學(xué)大分子特征，一旦進(jìn)入宿主細(xì)胞又具有生命特征。當(dāng)前12頁，總共53頁。第一節(jié)病毒的一般特征和分類二、病毒的分類根據(jù)宿主劃分：植物病毒動(dòng)物病毒微生物病毒——一般稱為噬菌體（phage）根據(jù)核酸劃分：DNA病毒、RNA病毒根據(jù)形態(tài)劃分：桿狀、多面體、復(fù)合型當(dāng)前13頁，總共53頁。第一節(jié)病毒的一般特征和分類

----（真）病毒：

----亞病毒：

類病毒：只含具侵染性的RNA組分朊病毒：只含蛋白質(zhì)擬病毒和衛(wèi)星RNA：只含有不具侵染性的RNA組分至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分三、非細(xì)胞生物當(dāng)前14頁，總共53頁。第二節(jié)病毒的形態(tài)和構(gòu)造一、病毒的大小和形態(tài)個(gè)體小，必需在電鏡下觀察；不同病毒的毒粒大小差別很大；毒粒的形狀大致可分球形、桿狀和復(fù)雜形狀等。當(dāng)前15頁，總共53頁。一、病毒的大小和形態(tài)

病毒名稱大小或直徑（納米）最大的病毒蟲痘病毒450

牛痘苗病毒300X250X100最長的病毒柑橘衰退病毒2000

甜菜黃花病毒1250X10

銅綠假單胞菌噬菌體1300X10最小的病毒口蹄疫病毒21

乙型肝炎病毒18

苜?；ㄈ~病毒16.5

玉米條紋病毒12-8

煙草壞死病毒16

菜豆畸矮病毒9-11最細(xì)的病毒大腸桿菌的F1噬菌體5X800當(dāng)前16頁，總共53頁。幾種病毒的形狀當(dāng)前17頁，總共53頁。二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)1、基本成分核酸——位于中心，稱為核心蛋白質(zhì)——包圍在核心周圍，形成衣殼核心和衣殼合稱核衣殼，為病毒的基本結(jié)構(gòu)。有些復(fù)雜的病毒在衣殼的外面包裹著一層由脂類和多糖組成的被膜（囊膜）。有的囊膜上還長有刺突。當(dāng)前18頁，總共53頁。二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)2、病毒的結(jié)構(gòu)——對稱構(gòu)型立體對稱螺旋對稱復(fù)合對稱當(dāng)前19頁，總共53頁。呈直桿狀，長300nm，寬15nm，中空內(nèi)徑4nm，由158個(gè)氨基酸組成一個(gè)皮鞋狀的衣殼粒，相對分子量為17500，總共2130個(gè)衣殼粒，排列成130圈螺旋，核酸核心是單鏈的RNA，相對分子質(zhì)量為260萬，含有6390個(gè)核苷酸，每3個(gè)核苷酸與一個(gè)衣殼粒相結(jié)合，盤繞于蛋白質(zhì)的中空內(nèi)徑中。(1)螺旋狀對稱型：煙草花葉病毒（TMV）當(dāng)前20頁，總共53頁。二十面體具有12個(gè)角、20個(gè)面、和30條棱。腺病毒的衣殼是典型的二十面體對稱，由252個(gè)衣殼組成，沒有包膜。腺病毒的核心是由線狀雙鏈DNA構(gòu)成的。其基因組的大小都約為36500個(gè)核苷酸對。(2)立體對稱型：AIDS

當(dāng)前21頁，總共53頁。T4由頭部（核心是雙鏈線狀DNA）、頸部和尾部（尾鞘、尾管、基板、刺突和尾絲）三個(gè)部分構(gòu)成。(3)復(fù)合對稱型：Ｔ偶數(shù)噬菌體當(dāng)前22頁，總共53頁。二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)3、蛋白質(zhì)的功能核酸內(nèi)芯核糖核酸（RNA）脫氧核糖核酸（DNA）植物病毒噬菌體核酸的功能：決定病毒遺傳、變異和感染力蛋白質(zhì)外殼：保護(hù)核心和將病毒的核酸物質(zhì)注入其他生物的細(xì)胞內(nèi)。當(dāng)前23頁，總共53頁。第三節(jié)病毒的繁殖病毒粒子并無個(gè)體的生長過程，而只有其兩種基本成分的合成和裝配，即：

核酸復(fù)制+蛋白質(zhì)合成→病毒粒子噬菌體的繁殖一般可分四個(gè)階段，即吸附侵入復(fù)制與聚集（裝配）裂解（釋放）一、病毒的繁殖過程當(dāng)前24頁，總共53頁。吸附侵入早期：病毒特異性酶的合成病毒核酸復(fù)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(dāng)前25頁，總共53頁。尾絲尖端與宿主細(xì)胞表面的特異性受體接觸，可觸發(fā)尾絲散開，附著在受體上，隨之把刺突、基板固定。1）吸附(attachment)病毒吸附蛋白與細(xì)胞受體間的結(jié)合力來源于空間結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性，相互間的電荷、氫鍵、疏水性相互作用及范德華力。當(dāng)前26頁，總共53頁。以噬菌體侵染大腸桿菌為例當(dāng)前27頁，總共53頁。2）侵入(penetration)吸附尾釘固著尾鞘收縮尾管穿入DNA注入尾部的酶水解細(xì)胞壁的肽聚糖，使細(xì)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。當(dāng)前28頁，總共53頁。3）增殖與裝配(synthesisandassembly)病毒利用宿主的生物合成機(jī)構(gòu)和場所，使病毒核酸表達(dá)和復(fù)制，產(chǎn)生大量的病毒蛋白質(zhì)和核酸。當(dāng)前29頁，總共53頁。T4噬菌體的裝配是一個(gè)極為復(fù)雜的自我裝配的過程3）增殖與裝配當(dāng)前30頁，總共53頁。4）裂解（釋放）(release)當(dāng)前31頁，總共53頁。二、噬菌體的溶原性溫和噬菌體----溶原性噬菌體（lysogenicphage）：感染宿主細(xì)胞后不能完成復(fù)制循環(huán)，噬菌體基因組長期存在于宿主細(xì)胞內(nèi)，沒有成熟噬菌體產(chǎn)生。這一現(xiàn)象稱做噬菌體的溶原性（lysogeny）附著或融合在溶源性細(xì)菌染色體上的溫和噬菌體的核酸稱為原噬菌體或前噬菌體。前噬菌體當(dāng)前32頁，總共53頁。二、噬菌體的溶原性溶原性細(xì)菌：含有溫和噬菌體的DNA而又找不到形

態(tài)上可見的噬菌體粒子的宿主細(xì)菌。溶原性細(xì)菌的基本特性：

①自發(fā)裂解②誘發(fā)裂解③免疫性④復(fù)愈性⑤溶原轉(zhuǎn)變當(dāng)前33頁，總共53頁。一、病毒的測定第四節(jié)病毒的培養(yǎng)顆粒計(jì)數(shù)法間接技術(shù)法病毒感染效價(jià)測定法電子顯微鏡觀察計(jì)數(shù)紅細(xì)胞凝集試驗(yàn)空斑實(shí)驗(yàn)當(dāng)前34頁，總共53頁。二、病毒的培養(yǎng)特征第四節(jié)病毒的培養(yǎng)（一）液體培養(yǎng)基：渾濁→澄清（二）固體培養(yǎng)基：菌落→空斑當(dāng)前35頁，總共53頁。三、病毒的培養(yǎng)基——專一性第四節(jié)病毒的培養(yǎng)1.敏感活體細(xì)胞2.受體——指能被病毒吸附蛋白特異性地識(shí)別，并與之結(jié)合介導(dǎo)病毒進(jìn)入細(xì)胞，啟動(dòng)感染發(fā)生的細(xì)胞表面組分。3.無限制性核酸內(nèi)切酶（Restrictionendonuclease——能分裂DNA分子。在一限定數(shù)目的專一部位上，它能識(shí)別外源DNA并將其降解。）當(dāng)前36頁，總共53頁。四、病毒的培養(yǎng)第四節(jié)病毒的培養(yǎng)（一）動(dòng)物病毒：1.動(dòng)物接種是最原始的病毒培養(yǎng)方法，根據(jù)病毒種類不同，選擇敏感動(dòng)物及適宜接種部位，如嗜神經(jīng)性病毒（狂犬病毒）可接種于小鼠腦內(nèi)，痘病毒可接種于家兔角膜或皮內(nèi)。雞胚對多種病毒敏感。一般采用孵化9～14天的雞胚，根據(jù)病毒種類不同，將病毒標(biāo)本接種于雞胚的不同部位，最常用的雞胚接種部位有：羊膜腔、尿囊腔、絨毛尿囊膜和卵黃囊等。2.雞胚培養(yǎng)當(dāng)前37頁，總共53頁。3.組織培養(yǎng)技術(shù)組織培養(yǎng)法(tissueculture)或細(xì)胞培養(yǎng)(cellculture)法是將離體活組織塊或分散的組織細(xì)胞加以培養(yǎng)的技術(shù)總稱，為病毒分離鑒定中的最常用的基本方法。當(dāng)前38頁，總共53頁。（1）

空斑試驗(yàn)空斑（plaque）：動(dòng)物病毒在宿主單層細(xì)胞培養(yǎng)物上形成?？莅撸╨esion）：植物病毒在植物葉片上形成。噬菌斑（plaque）：一個(gè)噬菌斑是由一個(gè)噬菌體粒子形成。每個(gè)空斑是由一個(gè)感染性病毒顆粒形成的，稱作蝕斑形成單位(plaqueformingunit,PFU)。3.組織培養(yǎng)技術(shù)當(dāng)前39頁，總共53頁?？瞻叩男纬蓪⑾♂尩牟《緫乙杭尤雴螌蛹?xì)胞培養(yǎng)瓶中。病毒吸附后，再覆蓋一層融化的半固體營養(yǎng)瓊脂，使病毒在單層細(xì)胞培養(yǎng)中有限擴(kuò)散。結(jié)果是每一個(gè)有感染性的病毒在單層細(xì)胞中可產(chǎn)生一個(gè)局限性的感染灶。用活性染料(如中性紅)染色，則活細(xì)胞著色，受病毒感染而破壞的細(xì)胞不著色，形成肉眼可見的空斑(plaque)。3.組織培養(yǎng)技術(shù)當(dāng)前40頁，總共53頁。（2）

系列稀釋終點(diǎn)有些病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖時(shí)可引起特有的細(xì)胞病變，稱為細(xì)胞病理效應(yīng)(CPE)。常見的變化有細(xì)胞變圓、聚集、壞死、溶解或脫落等。當(dāng)前41頁，總共53頁。（2）

系列稀釋終點(diǎn)該方法是測定病毒能使50%的組織培養(yǎng)細(xì)胞發(fā)生感染的最小量。一般是將病毒懸液作10倍的系列稀釋，分別接種細(xì)胞，經(jīng)一定時(shí)間后觀察CPE、血細(xì)胞吸附等指標(biāo)，以最高稀釋度能感染50%細(xì)胞的量為終點(diǎn)。最后用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算出50%組織細(xì)胞感染量（50%tissuecultureinfectiousdose,TCID50)。

半致死量（50%lethaldose,LD50

）病毒的滴度——50%組織細(xì)胞感染量(TCID50)測定法當(dāng)前42頁，總共53頁。第五節(jié)病毒對物理、化學(xué)因素、抗生素的抵抗力及在污水處理過程中的去除效果病毒受理化因素作用后失去感染性，稱為滅活（inactivation）。滅活的病毒仍保留其抗原性、紅細(xì)胞吸附、血凝和細(xì)胞融合等活性。物理因素化學(xué)因素抗生素當(dāng)前43頁，總共53頁。溫度——破壞蛋白質(zhì)

大多數(shù)病毒耐冷不耐熱，在0℃以下能良好生存，特別是在干冰溫度（-70℃）和液氮（-196℃）溫度下更可長期保持其感染性。相反，大多數(shù)病毒于55-60℃，幾分鐘至十幾分鐘即被滅活，100℃時(shí)在幾秒鐘內(nèi)即可滅活病毒。有蛋白質(zhì)或Ca2+、Mg2+存在，常可提高某些病毒對熱的抵抗力。

光——破壞核酸

電離輻射中的γ射線和χ射線以及非電離輻射中的紫外線都能使病毒滅活。干燥——病毒成分的解離和核酸的降解一、病毒對物理因素的抵抗力：第五節(jié)病毒對物理、化學(xué)因素、抗生素的抵抗力及在污水處理過程中的去除效果當(dāng)前44頁，總共53頁。體內(nèi)滅活——抗生素和干擾素

抗生素——指由微生物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類物質(zhì)，其具有良好的選擇性毒性，只會(huì)針對病原細(xì)胞作用。主要來源于放線菌，少數(shù)源于某些真菌和細(xì)菌第五節(jié)病毒對物理化學(xué)因素的抵抗力

及在污水處理過程中的去除效果二、病毒對化學(xué)因素的抵抗力：當(dāng)前45頁，總共53頁。體內(nèi)滅活——抗生素和干擾素

干擾素——獲得性免疫由病毒或其他干擾素生劑刺激機(jī)體細(xì)胞（單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞）所產(chǎn)生的一種具有抗病毒等作用的糖蛋白，它們在同種細(xì)胞上具有廣譜的抗病毒、影響細(xì)胞生長和分化、調(diào)節(jié)免疫功能等多種生物活性。第五節(jié)病毒對物理化學(xué)因素的抵抗力

及在污水處理過程中的去除效果二、病毒對化學(xué)因素的抵抗力：當(dāng)前4