第三章 非細胞生物

第三章非細胞生物第1頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)非細胞生物本章知識要點:了解病毒的生物學特性以及形態(tài)特點和增殖過程。掌握噬菌體的形態(tài)結(jié)構(gòu)以及烈性噬菌體和溫性噬菌體的繁殖特點。了解噬菌體的監(jiān)測方法以及噬菌體和發(fā)酵工業(yè)的關(guān)系。第2頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄第一節(jié)病毒的生物學本質(zhì)第二節(jié)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能第三節(jié)病毒的增殖第四節(jié)亞病毒粒子第五節(jié)病毒的抵抗力與變異第六節(jié)病毒的分類與命名第3頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)病毒的生物學本質(zhì)一、病毒學研究的意義二、病毒的基本特點和定義第4頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月一、病毒學研究的意義病毒學研究極大地豐富了微生物學乃至現(xiàn)代生物學的理論與技術(shù)；病毒學研究對有效控制和消滅人和有益生物的病毒性病害具有特別重要的意義。病毒學研究對防止病毒對食品造成污染,以及減少發(fā)酵食品生產(chǎn)中噬菌體污染而造成的經(jīng)濟損失具有一定意義。第5頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

公元前1500年,埃及孟非思壁畫中長老患小兒麻痹癥。(脊髓灰質(zhì)炎病毒引起)

第6頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月一、病毒的生物學特點和定義

1.病毒的概念：病毒(virons):是一類比細菌更小,能通過細菌過濾器,僅含一種類型核酸(DNA/RNA)與少量蛋白質(zhì),只能在活細胞內(nèi)生長繁殖的非細胞形態(tài)的微生物。病毒粒子:一個結(jié)構(gòu)完整,功能齊全而有感染性的成熟病毒顆粒。第7頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月2.病毒的基本特點

(1)個體極其微小病毒粒子(viron)絕大多數(shù)的大小介于最小的細菌和最大的蛋白質(zhì)分子之間(以nm計),形態(tài)多樣,有球狀、桿狀、復合型。只能通過電子顯微鏡觀察。第8頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月大腸埃希菌T2噬菌體第9頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物的大小比較葡萄球菌(1000nm）

牛痘病毒300×250nmABCDEFG立克次體450nm衣原體390nmA、大腸桿菌噬菌體

(65×95nm)B、腺病毒

(70nm)C、脊髓灰質(zhì)炎病毒

(30nm)D、乙腦病毒

(40nm)E、蛋白分子

(10nm)F、流感病毒

(100nm)G、煙草花葉病毒第10頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)無細胞結(jié)構(gòu),化學成分簡單

由核酸和蛋白質(zhì)組成的有生命特征的核蛋白顆粒,且只含有一種核酸(DNA或RNA),核酸以單鏈或雙鏈形式存在。第11頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月AIDSHIV免疫缺陷病毒(humanimmunodeficiencyvirus,HIV)獲得性免疫缺陷綜合征

第12頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)缺乏完整酶系統(tǒng)和獨立代謝能力

由于病毒不具備生物產(chǎn)能代謝所需要的遺傳信息,沒有產(chǎn)能酶系統(tǒng),只能利用活寄主細胞酶類和產(chǎn)能代謝機構(gòu),并借助寄主細胞生物合成機構(gòu)復制其核酸,以及合成由其核酸編碼的蛋白質(zhì),再由蛋白質(zhì)外殼包裹核酸裝配成子代病毒。病毒生物合成是病毒遺傳信息控制下寄主細胞的生物合成過程。核酸構(gòu)成病毒的基因組,病毒通過基因組復制和表達。病毒無個體生長,不能以二均分裂方式進行繁殖,也不能進行蛋白質(zhì)、糖類和脂類代謝活動。第13頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月有些病毒的核酸能整合到宿主細胞內(nèi)的(DNA)中,從而誘發(fā)潛伏感染。(4)超級寄生第14頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)具有雙重存在方式

因不具備維持生命活動的完整酶系統(tǒng),只有在活的宿主細胞內(nèi)才能表現(xiàn)生命活動,具有生命的特征。在細胞外,不能獨立進行新陳代謝,只具有一般大分子的特征,無生命特征。第15頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

(6)通過復制來繁殖流感病毒病毒以復制的方式增殖,包括核酸復制、核酸蛋白質(zhì)裝配,是在分子水平上進行的。第16頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

(7)對一般抗生素和作用于微生物代謝途徑的藥物均不敏感。絕大多數(shù)病毒在不同程度上對干擾素敏感。而且耐冷不耐熱。肺炎病毒第17頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月正常細胞細胞病變(CPE)第18頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月病毒與其它微生物的區(qū)別第19頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能一、病毒的形態(tài)與大小

二、病毒的結(jié)構(gòu)與功能

三、病毒衣殼的對性

四、病毒的包涵體第20頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、病毒的形態(tài)與大小

1.形態(tài)多數(shù)病毒呈球形或近似球形;少數(shù)呈桿狀,絲狀;極少數(shù)可為子彈狀、磚塊狀;噬菌體可呈蝌蚪狀。第21頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月感染人和動物后常引起局部或全身化膿性皮膚損害。為病毒粒最大的一類DNA病毒,結(jié)構(gòu)復雜。病毒粒呈磚形或橢圓形,大小(300～450)nm×(170～260)nm。有核心、側(cè)體和包膜,核心含有與蛋白結(jié)合的病毒DNA,為線型雙鏈。第23頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月煙草花葉病病毒(桿狀)第24頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月三類典型形態(tài)的病毒:廿面體對稱的結(jié)構(gòu)(球狀)螺旋對稱的結(jié)構(gòu)(桿狀)復合對稱的結(jié)構(gòu)(蝌蚪狀)

大腸桿菌的T4噬菌體是由橢圓形的二十面體頭部和螺旋對稱的尾部組合而成,是病毒中復合對稱的代表。第27頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月2.大小測量單位為納米(nm,為1/1000

m)<50nm小型病毒

50nm～150nm中等大小病毒(大多數(shù))>150nm大型病毒最小的病毒:口蹄疫病毒(10nm)最大的病毒:痘病毒(300nm)第28頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

核衣殼(基本構(gòu)造)

核髓:由DNA或RNA構(gòu)成病衣殼:由許多衣殼粒蛋白構(gòu)成毒

包膜(非基本結(jié)構(gòu)):由類脂或脂蛋白構(gòu)成

刺突或包膜突起(非基本結(jié)構(gòu))衣殼粒是由一種或幾種多肽鏈折疊而成的蛋白質(zhì)亞單位,衣殼粒的排列組合方式不同,使病毒表現(xiàn)出不同的構(gòu)型和形狀。二、病毒的結(jié)構(gòu)與功能第29頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月病毒體結(jié)構(gòu)模式圖殼粒衣殼(外殼)核酸（DNA/RNA）核衣殼包膜包膜病毒包膜子粒(刺突)第30頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月衣殼核酸包膜刺突核衣殼病毒基本結(jié)構(gòu)：第31頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)核酸(病毒中心、核髓/core)

核酸含有病毒的基因組(genome),能為病毒的增殖、遺傳、變異等功能提供遺傳信息。第32頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)合成mRNA方式不同病毒基因組分類①單鏈(ssDNA):使用細胞DNA聚合酶合成dsDNA,再由細胞依賴DNA的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄mRNA。②雙鏈DNA(dsDNA,±DNA):除豆病毒外,都使用細胞依賴DNA的RNA聚合酶合成mRNA。③單正鏈RNA(ss+RNA,+RNA):單正鏈RNA具有mRNA功能。④單負鏈RNA(ss-RNA,-RNA):單負鏈RNA是mRNA的互補鏈。細胞缺乏復制RNA的RNA聚合酶,故病毒依靠自身依賴RNA的RNA聚合酶合成mRNA。⑤雙鏈RNA(dsRNA,±RNA):細胞缺乏從RNA轉(zhuǎn)錄mRNA的聚合酶,故病毒依靠自身依賴RNA的RNA聚合酶合成mRNA。⑥反轉(zhuǎn)錄病毒:含有反轉(zhuǎn)錄酶的單正鏈RNA病毒。第33頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)衣殼體(capsid)

由蛋白質(zhì)組成的殼粒(capsomere)來組成衣殼。衣殼的功能:保護基因組,對抗環(huán)境中的核酸酶或其他破壞性因素。介導病毒核酸進入宿主細胞。具有抗原型.能引起免疫應答。核酸連同衣殼又稱為核衣殼(nucleocapaid)。第34頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月外衣殼內(nèi)衣殼第35頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)包膜(envelope/peles)

由包膜子粒(peplomere)組成。具有保護、介導、抗原性作用。包膜是病毒核衣殼在細胞內(nèi)裝配完成后,以“出芽”的方式通過細胞膜釋放所獲得的一層脂蛋白性的膜(宿主的細胞膜可能經(jīng)病毒編碼的蛋白質(zhì)修飾過)。也有少數(shù)病毒的包膜是來自胞漿內(nèi)空泡膜或核膜。第36頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月包膜脂類來源及作用來源于寄主細胞,其種類和含量具有對寄主細胞的特異性。即脂類具有對寄主細胞的親嗜性,故可決定病毒特定的侵害部位。第37頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)包膜突起(刺突)包膜子粒peplomere(刺突spike)少數(shù)有包膜病毒在包膜表面有突起叫做刺突(由糖蛋白構(gòu)成)。對病毒分類鑒定有用,與病毒吸附細胞有關(guān)。第38頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)病毒基質(zhì)蛋白或被膜某些病毒(如正黏病毒和副黏病毒)在核衣客的外層和包膜內(nèi)層側(cè)墊有一層蛋白,稱基質(zhì)蛋白。具有支撐包膜,維持病毒結(jié)構(gòu)的功能。并促進衣殼與包膜之間的識別,有利于病毒的裝配。皰疹病毒的被膜含有病毒蛋白和酶,有助于起始病毒的復制。第39頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(6)病毒觸須有些無包膜病毒核衣殼上突起物。如腺病毒沒有包膜,其核衣殼呈20面體對稱,在20面體的各個頂角上有觸須纖維,形狀宛如打頭針,頂端膨大呈球形。具有凝集某些動物紅細胞和毒害寄主細胞的作用。腺病毒第40頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(7)化學成分核酸（DNA或RNA）蛋白質(zhì)(衣殼蛋白、包膜蛋白、酶蛋白)較復雜的病毒還含有脂類、多糖等(僅存在包膜上)第41頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月三、病毒衣殼的對稱性

SymmetryofNucleocapsid(1)螺旋對稱型(HelicalSymmetry)蛋白質(zhì)遺傳物質(zhì)煙草花葉病病毒第42頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)二十面體立體對稱型(IcosahedralSymmetry)腺病毒(引起呼吸道、胃腸道、泌尿系及眼疾病。少數(shù)有致癌作用)

內(nèi)有遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)第43頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)復合對稱型

(ComplexSymmetry)病毒的衣殼中既有立體對稱部分,又有螺旋對稱部分,稱為復合對稱。大腸桿菌的T4噬菌體內(nèi)有遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)第44頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月四、病毒的包涵體在某些感染病毒的寄主細胞內(nèi),形成結(jié)構(gòu)特殊、有一定染色特性、在光學顯微鏡下可見的大小、形態(tài)和數(shù)量不等的小體,稱為包涵體(inclusionbody)作用:具有保護病毒粒子的作用。應用:病毒病的診斷生物防治第45頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)病毒的增殖一、一步生長曲線二、病毒的一般增殖過程三、噬菌體第46頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月一、一步生長曲線1.實驗設(shè)計依據(jù):1個菌體被1個噬菌體(phage)感染,避免二次吸附;細菌群體被噬菌體同步感染。2.實驗過程:

敏感菌10ml噬菌體1ml

混勻,5min,使之吸附離心或用抗噬菌體血清處理,去除過量噬菌體

高倍稀釋,吸附噬菌體的菌懸液(避免多次吸附)

37℃培養(yǎng),定時取樣第47頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

取樣人為裂解處理(每5min)樣品中加入氯仿裂解細胞

24-48h

裂解液加入敏感菌液中

適當稀釋混合液

涂布于瓊脂培養(yǎng)基上

計數(shù)噬菌斑第48頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月噬菌斑:概念:將少量噬菌體與大量敏感菌混合培養(yǎng)在營養(yǎng)瓊脂中,在平板表面布滿宿主細胞的菌苔上,可以用肉眼看到一個個透明的不長菌的小圓斑,稱為噬菌斑(每個噬菌斑一般是由一個噬菌體粒子形成的)。應用：噬菌斑可用于檢出、分離、純化噬菌體和進行噬菌體的計數(shù)。噬菌斑第49頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月一步生長曲線以培養(yǎng)時間為橫坐標,以噬菌斑數(shù)為縱坐標,繪制成的曲線為一步生長曲線?？煞忠韵码A段：潛伏期隱蔽期裂解期穩(wěn)定期第50頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月潛伏期:病毒吸附于細胞到受染細胞釋放出子代病毒所需的最短時間。不同病毒潛伏期長短不一，噬菌體一般有幾分鐘，動物病毒和植物病毒以小時或天計。隱蔽期:病毒在感染細胞內(nèi)消失到細胞內(nèi)重新出現(xiàn)新的感染病毒的時期。人為裂解病毒感染細胞,在潛伏期前一階段,受染細胞內(nèi)檢測不到感染性病毒。裂解期:在潛伏期后,病毒效價急劇增加,這是新合成的病毒核酸和蛋白質(zhì)裝配成大量病毒粒子,并釋放的結(jié)果。穩(wěn)定期:裂解期末,受染細胞將子代病毒粒子全部釋放出來,病毒效價穩(wěn)定在最高處的時期。第51頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月裂解量:每個受染細胞產(chǎn)生的子代病毒粒子的平均數(shù)目,其值等于穩(wěn)定期受染細胞釋放的全部子代病毒粒子數(shù)除以潛伏期受染細胞的數(shù)目,即穩(wěn)定期病毒效價與潛伏期病毒效價之比。

穩(wěn)定期噬菌斑數(shù)裂解量=

潛伏期噬菌斑數(shù)裂解量取決于病毒種類和宿主細胞菌齡以及環(huán)境因數(shù)有關(guān)。不同病毒有不同的裂解量,噬菌體的裂解量一般幾十到幾百個,而植物病毒和動物病毒一般為幾百到幾萬個。第52頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月二、病毒的一般增殖過程

病毒沒有完整的酶系統(tǒng),只能依靠宿主活細胞,在原代病毒基因組控制下合成病毒核酸和蛋白質(zhì),并裝配為成熟的子代病毒,釋放出細胞外,或再感染其他易感染活細胞,這種病毒的增殖方式稱為病毒復制(replication)。第53頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月復制可分為六個連續(xù)階段從病毒靠近宿主細胞,并進入細胞,到病毒復制后再釋放出來的全過程,稱為復制周期(replicationcycle)也叫感染周期。吸附→穿入(侵入)→脫殼→生物合成→裝配與成熟→釋放第54頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月病毒粒子宿主細胞吸附侵入成熟病毒粒子裝配合成蛋白質(zhì)衣殼核酸復制先期步驟病毒酶合成第55頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月釋放裝配與成熟生物合成侵入吸附烈性噬菌體的繁殖過程脫殼第56頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月T4噬菌體的生命周期示意圖第57頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月1.吸附(adsorption)

病毒感染細胞先要吸附在易感染細胞上,可分為兩步。①離子鍵或電荷的吸引,可逆的。②病毒顆粒特異的吸附于宿主細胞表面,是病毒顆粒的表面成分與細胞膜的受體發(fā)生相互作用的結(jié)果,不可逆的。

第58頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月2.侵入(penetration)

病毒吸附在宿主細胞膜后通過多種方式進入細胞內(nèi),稱為侵入。第59頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞膜吞入(病毒胞飲),形成含病毒的吞飲泡,主要方式。直接進入第60頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月病毒包膜與宿主細胞膜融合核酸擠入細胞內(nèi),其余部分留在細胞外。第61頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月從性菌毛進入第62頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月3.脫殼(encoating)

病毒進入細胞后,迅速在溶酶體蛋白水解酶的作用下脫掉蛋白質(zhì)衣殼,釋放出核酸。有些侵入時同時脫殼。第63頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月4.生物合成(biosynthesis)

核酸的復制和蛋白質(zhì)的合成。多數(shù)DNA病毒在宿主細胞核內(nèi)合成核酸,多數(shù)RNA病毒在細胞質(zhì)合成核酸。第64頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月5.裝配與成熟主要步驟有：DNA分子縮合→通過衣殼包裹DNA而形成頭部→尾絲及尾部的其它部件獨立裝配完成→頭部與尾部相結(jié)合→最后裝上尾絲,至此,一個個成熟的形狀、大小相同的噬菌體裝配完成。

裝配成完整的核衣殼:DNA病毒在核內(nèi)裝配（痘病毒除外）

RNA病毒和痘病毒在胞漿內(nèi)裝配。

第65頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月6.釋放破胞釋放:無包膜病毒在細胞內(nèi)裝配完成后,借助自身降解宿主細胞壁或細胞膜的酶,如噬菌體溶菌酶和脂肪酶、流感病毒包膜刺突神經(jīng)氨酸酶等裂解宿主細胞,子代病毒便一起釋放到胞外,宿主細胞死亡。芽生釋放:有包膜的病毒在宿主細胞內(nèi)合成衣殼蛋白時,還合成包膜蛋白,經(jīng)添加糖殘基修飾成糖蛋白,轉(zhuǎn)移到核膜、細胞膜上,取代宿主細胞的膜蛋白。宿主核膜或細胞膜上有該病毒特異糖蛋白部位,便是出芽位置。在細胞質(zhì)內(nèi)裝配病毒,出芽時外包上一層質(zhì)膜成分。若在核內(nèi)裝配病毒,出芽時包上一層核膜成分。有的先包上一層核膜成分,后又包上一層質(zhì)膜成分,其包膜由兩層膜構(gòu)成,兩層包膜上均帶有病毒編碼特異蛋白、血凝素、神經(jīng)氨酸酶等，宿主細胞并不死亡。第66頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月三、噬菌體(phage)

病毒種類很多,根據(jù)病毒寄生的對象來分,有植物病毒、動物病毒和微生物病毒。噬菌體:是病毒中的一種,一般把侵染細菌、放線菌的病毒叫噬菌體。(把侵染真菌的病毒叫噬真菌體)噬菌體在自然界廣泛存在,在1995年發(fā)表的ICTV的病毒分類與命名第六次報告中共報道了4000余種,分別劃歸為49個病毒科。據(jù)Bradley(1967)歸納,噬菌體共有六類形態(tài)。第67頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月組成:主要由蛋白質(zhì)和核酸組成。基本形態(tài):蝌蚪形、微球形和纖絲形。1.噬菌體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與組成第68頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第69頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月頭部:廿面體對稱結(jié)構(gòu),由蛋白質(zhì)衣殼構(gòu)成,內(nèi)含一條DNA。頸部:薄盤狀,附頸須。尾鞘:長95nm,衣殼粒螺旋對稱;可伸縮。尾髓:中空,DNA可由此進入細胞?；?六角形盤狀物,其上有刺突、尾絲。刺突:有吸附功能。尾絲:有識別吸附功能。大腸桿菌T4噬菌體構(gòu)造蝌蚪形噬菌體的構(gòu)造第70頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)噬菌體的增殖和溶菌過程凡能在敏感細菌細胞內(nèi)復制增殖,產(chǎn)生許多子代噬菌體,并最終裂解細菌,稱為烈性噬菌體(virulentphage)。２.噬菌體與宿主的關(guān)系第71頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

在固體培養(yǎng)基中,若用適量噬菌體和宿主菌液混合后接種培養(yǎng),培養(yǎng)基表面可有透亮的溶菌空斑出現(xiàn)。一個空斑系由一個噬菌體復制增殖并裂解細菌后形成的,稱為噬斑(plaque)。第72頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)溶原現(xiàn)象

自然界還存在另一種噬菌體,當其侵入宿主細胞后,并不增殖而是隱蔽下來,其基因就插入宿主細胞基因組中,隨宿主細胞的基因組復制而復制,當細菌分裂時,噬菌體的基因也隨著分布到兩個子代細菌的基因中去,這種噬菌體稱為溫和性噬菌體或溶原性噬菌體。帶有噬菌體基因組的細菌稱為溶原性細菌。整合在細胞核上的噬菌體核酸稱為原噬菌體。第73頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第74頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第75頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月３.危害與應用噬菌體的危害：主要是引起發(fā)酵中噬菌體污染例:丙酮、丁醇發(fā)酵噬菌體污染抗生素發(fā)酵中的噬菌體污染食品工業(yè)上的噬菌體污染防治：控制活菌排放選育抗性生產(chǎn)菌株生產(chǎn)中輪換使用菌種藥物防治(金霉素、四環(huán)素)第76頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月噬菌體的應用(1)細菌分類鑒定噬菌體與宿主菌關(guān)系高度特異性,可用于未知細菌鑒定分型。如應用傷寒沙門菌Vi噬菌體可將有Vi抗原的傷寒沙門菌分成96個噬菌體型。(2)診斷治療疾病用噬菌體效價增長試驗檢測標本中相應細菌。在懷疑有某種細菌存在的標本中,加入一定數(shù)量已知噬菌體,37℃孵育6～8h,再測定該噬菌體效價輔助治療,用銅綠假單胞菌噬菌體治療創(chuàng)口感染。(3)分子生物學研究工具噬菌體基因數(shù)量少,結(jié)構(gòu)比細菌和高等細胞簡單得多,而且容易獲得大量突變體。(4)檢驗植物病原菌(5)測定輻射劑量第77頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)亞病毒粒子

是一類比一般病毒更小、更簡單,僅具有核酸或僅有蛋白質(zhì)的感染性活體。亞病毒包括類病毒、衛(wèi)星病毒、衛(wèi)星RNA以及朊病毒。在亞病毒中,僅類病毒和朊病毒能獨立復制,衛(wèi)星病毒及衛(wèi)星RNA必須依賴輔助病毒進行復制。第78頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月一、類病毒類病毒(viroid)是由單鏈共價閉合環(huán)狀RNA分子組成,類病毒相對分子質(zhì)量為O.7×105～1.2×105,大小僅為最小病毒的1/10,這種RNA能在敏感細胞內(nèi)自我復制,不需要輔助病毒,其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都與已知病毒不同,故名類病毒。馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒(PSTV)是發(fā)現(xiàn)的第一個類病毒,它是由359個核苷酸組成的單鏈環(huán)狀RNA分子,是由高度堿基配對的雙鏈區(qū)與未配對的環(huán)狀區(qū)相間排列而成的桿狀構(gòu)型。第79頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒(PSTV)結(jié)構(gòu)

第80頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

類病毒RNA能自我復制,但不能編碼蛋白質(zhì),迄今已知的類病毒只存在于高等植物中,其核酸都是RNA型,如馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒、柑橘裂皮病類病毒(CEV)、鱷梨白斑類病毒(ASBV)等。類病毒的傳染力很強,但大多數(shù)呈不顯性感染。Singh氏等(1973年)發(fā)現(xiàn)11個科的138種植物能夠感染類病毒,但只有茄科和菊科的12種植物呈現(xiàn)癥狀。類病毒感染的第二個特點是潛伏期很長,馬鈴薯在感染后幾個月甚至第二代才出現(xiàn)塊莖呈紡錘形的癥狀,嚴重減產(chǎn)。第81頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月二、衛(wèi)星病毒衛(wèi)星病毒(satellitevirus)是一類基因組缺損、需要依賴輔助病毒,基因才能復制和表達,才能完成增殖的亞病毒。如大腸桿菌噬菌體P4,缺乏編碼衣殼蛋白的基因,需輔助病毒大腸桿菌噬菌體P2同時感染,且依賴P2合成的殼體蛋白裝配成含P2殼體1/3左右的P4殼體,與較小的P4DNA組裝成完整的P4顆粒,完成增殖過程。丁型肝炎病毒(HDV)必須利用乙型肝炎病毒的包膜蛋白才能完成復制周期,常見的衛(wèi)星病毒還有腺聯(lián)病毒(AAV)、衛(wèi)星煙草花葉病毒(STMV)、衛(wèi)星玉米白線花葉病毒(SMWLMV)、衛(wèi)星稷子花葉病(SPMV)。第82頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月三、衛(wèi)星RNA衛(wèi)星RNA(sat-RNA)是一類寄生于輔助病毒殼體內(nèi),雖然與輔助病毒基因組無同源性,但必須依賴于輔助病毒才能復制的RNA分子片段。有人也稱之為擬病毒(virusoid)。如絨毛煙斑駁病毒(VTMoV)的衛(wèi)星RNA(環(huán)狀RNA-2或其線狀形式RNA-3)單獨不能復制,但與VTMoV基因組RNA-1共存時可感染和復制。許多衛(wèi)星RNA能影響其輔助病毒在宿主中感染寄生的癥狀,如煙草環(huán)斑病毒(TobRSV)的衛(wèi)星RNA能減輕TobRSV在煙草上引起的環(huán)斑癥狀。常見的衛(wèi)星RNA還有番茄黑環(huán)病毒(TobRSV)的衛(wèi)星RNA、黃瓜花葉病毒(CMV)的衛(wèi)星RNA等。第83頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月四、朊病毒

朊病毒(prion)是一類具有侵染性并能在宿主細胞內(nèi)復制的小分子無免疫性疏水蛋白質(zhì)。如人的庫魯病(Kuru)、羊搔癢病(scrapie)、牛海綿狀腦病(瘋牛病)、雅氏病(CJD)等病的病原體均為朊病毒。

1982年,美國科學家S．B．Prusiner在研究羊搔癢病病原體時發(fā)現(xiàn),經(jīng)紫外線輻射、高溫等能使病毒失活的因子處理后該病的病原體仍有活性,而SDS、尿素、苯酚等蛋白變性劑則能使之失活,認為這種病原體是一種蛋白質(zhì)侵染顆粒,即朊病毒。Prusiner因此而獲得1998年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。朊病毒引起的疾病是繼癌癥、艾滋病之后對人類提出的又一巨大挑戰(zhàn)。總之,朊病毒的本質(zhì),其致病機理和繁殖方式等問題還有待于進一步闡明。第84頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)病毒的抵抗力與變異(一)物理因素1.溫度病毒喜冷怕熱。大多數(shù)病毒在4℃以下良好生存,在干冰溫度(-70℃)和液氮(-196℃)下長期保持其感染性。大多數(shù)病毒在55～60℃條件下幾分鐘到十幾分鐘內(nèi)滅活,100℃幾秒鐘內(nèi)滅活。因此必須低溫保存病毒和疫苗。各種病毒對熱的抵抗力不同,甚至有著明顯的差異。如黏病毒和RNA腫瘤病毒等具有包膜的病毒,感染半衰期為37℃1h,而痘病毒在干燥狀態(tài)下,卻可耐受100℃加熱5～10min。熱對病毒的滅活作用,受周圍環(huán)境因素的影響。蛋白質(zhì)以及鈣、鎂等離子存在,常可提高某些病毒對熱的抵抗力。第85頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月長期保存病毒采用的方法(1)快速低溫冷凍于病毒液中加入滅活的正常動物血清或其他蛋白保護劑,最好再加入5％～10％的二甲基亞砜,并迅速冷凍和保存于-70℃～-196℃。對含病毒的組織材料可以直接低溫冷凍保存,如有些病毒可先浸入50％的甘油緩沖鹽水中,再行低溫保存,效果更好。(2)真空冷凍干燥在真空條件下使冰凍病毒懸液脫水,可保存幾年甚至幾十年,毒力不變。第86頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月2.輻射

電離輻射中的γ射線和X射線以及非電離輻射紫外線,都對病毒呈現(xiàn)滅活作用。其原因是它們可以破壞病毒核酸的分子結(jié)構(gòu),使其失去生物活性。3.超聲波和光動力作用超聲波主要以強烈振蕩對細菌和其他微生物以及細胞等呈現(xiàn)破壞作用,但對病毒的滅活作用并不明顯。常用超聲波破壞細胞,使病毒粒子從細胞內(nèi)釋放,以便收獲和提純病毒。有些病毒核酸被染料(如甲苯胺藍、啶橙)作用后,就能被可見光滅活,稱為染料的光動力作用。第87頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)化學因素1.pH值大多數(shù)病毒在pH6～8的范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。pH5.0以下酸性環(huán)境中,及pH9.0以上堿性環(huán)境中,病毒大多迅速滅活。酸、堿溶液是病毒學實踐中常用消毒劑。實驗室常用1％鹽酸溶液浸泡玻璃器皿和塑料制品,如吸管、微量培養(yǎng)板、滴定板等。常用燒堿作環(huán)境消毒劑。貯存病毒,以中性或微堿性為宜。各種病毒對pH變化的穩(wěn)定性可能顯著不同。如呼腸孤病毒能夠抵抗pH3.0;口蹄疫病毒在pH6.0～6.5及pH8.0～9.0迅速滅活;豬水泡病病毒在pH2.2條件下24h內(nèi)仍保持其感染性。根據(jù)某些病毒的耐酸性能,病毒實驗室已經(jīng)成功地應用酸性解離方法從病毒-抗體復合物中分離感染性病毒。如1983年P(guān)inheiro氏等將脊髓灰質(zhì)炎病毒-抗體復合物的pH降至2.5，分離獲得了感染性病毒。第88頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月2.脂溶劑乙醚、氯仿和丙酮等脂溶劑對有包膜的病毒具有滅活作用。乙醚等滅活試驗是鑒定病毒的一個重要指標。3.染料某些病毒經(jīng)活體染料著染后,染料穿透病毒,與核酸結(jié)合,當病毒遇見可見光時易被滅活。4.化學消毒劑多數(shù)病毒在0.5～1.0%苯酚溶液中不被滅活,但易被乙醇甲醇、升汞、氧化劑、碘酒、強酸及強堿等滅活。5.特殊殺病毒劑常用的有β-丙內(nèi)酯和環(huán)氧乙烷。6.甘油和抗生素用50％甘油鹽水,大多數(shù)細菌被殺滅,但病毒可存活數(shù)日,甚至幾年。生產(chǎn)中用50％甘油鹽水保存病毒材料,同時采取冷藏,效果較為理想;一般抗生素物質(zhì)如青霉素、鏈霉素、土霉素對病毒無作用,故常將青霉素、鏈霉素等加入到含有病毒的材料中去,以殺死細菌而有利于病毒分離與培養(yǎng)。近年來,人們發(fā)現(xiàn)一些抗生素對病毒有作用,有的已用在病毒病預防和治療上,如金剛銨、利福霉素、放線菌素D等。第89頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月二、病毒的變異(一)突變(1)毒力改變有強株及弱株,后者可制成弱毒活病毒疫苗。(2)條件致死突變株病毒突變后在特定條件下能生長,而在原來條件下致死。(3)宿主適應性突變株如狂犬病毒突變株適應在兔腦內(nèi)增殖。第90頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)基因重組(1)活病毒間的重組如流感病毒兩個亞型之間基因重組,產(chǎn)生新的雜交株。

(2)滅活病毒間的重組如用紫外線滅活兩株同種病毒,培養(yǎng)后,滅活病毒復活。

(3)死活病毒間的重組如在雞胚中生長甲型流感病毒疫苗經(jīng)紫外線滅活后,再加亞洲甲型活流感病毒一同培養(yǎng),產(chǎn)生出具有前者特點的A2亞型流感病毒。

第91頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)基因產(chǎn)物的相互作用(1)表型混合兩種病毒混合感染,一個病毒基因組裝入另一病毒衣殼內(nèi),或裝入兩個病毒成分構(gòu)成的衣殼內(nèi),發(fā)生表型混合。(2)基因型混合兩種病毒核酸偶而混合裝在同一病毒衣殼內(nèi),或兩種病毒核衣殼偶爾包在一個囊膜內(nèi),但它們的核酸都未重組合,所以沒有遺傳性。

(3)互補兩種病毒通過其產(chǎn)生的蛋白質(zhì)產(chǎn)物相互間補助不足,如輔助病毒與缺損病毒間、兩個缺損病毒間、活病毒與死病毒間互補。

(4)增強兩種病毒混合培養(yǎng)時,一種病毒能促進增強另一種病毒的產(chǎn)量,可能是因為前者壓制了產(chǎn)生干擾素所致。

第92頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月(四)病毒變異的實際意義(1)研制減毒活疫苗如ts株、宿主適應性突變株的研制。

(2)應用于基因工程將一個生物體基因,即DNA片段,轉(zhuǎn)移到另一個生物內(nèi),與原有生物體的DNA結(jié)合,實現(xiàn)遺傳性狀的轉(zhuǎn)移和重新組合,從而使人們能夠定向地控制、干予和改變生物體的變異和遺傳。第93頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)病毒的分類與命名一、病毒的種類(一)脊椎動物病毒如流行性感冒、肝炎、皰疹、流行性乙型腦炎、狂犬病、艾