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1、第四章 病毒,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,4.1病毒的生物学特性,形态极其微小，必须在电镜下才能观察，一般都具过滤性； 其主要成分仅是核酸和蛋白质两种；每一种病毒只含一种核酸，不是DNA就是RNA； 在宿主活细胞内营专性寄生； 利用宿主细胞设备进行增殖，不存在个体生长和二均分裂等细胞繁殖方式； 对一般抗生素不敏感，但对于干扰素敏感； 在离体条件下,能以无生命的化学大分子状态存在，并可形成结晶。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,4.1.1病毒的大小与形状,病毒的形态大小是病毒分类鉴定的标准之一。 多数病毒呈球形或近似球形，杆状，丝状，少数可为子
2、弹状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状。 病毒个体微小，常以nm表示，其大小相差悬殊。较大的痘病毒直径约300nm，近似于最小的原核微生物，如用姬姆萨、维多利亚蓝、荧光染料或镀银等方法染色处理后，在光学显微镜下可以观察到。而较小的口蹄疫病毒颗粒很小，直径约1022nm。病毒能通过细菌过滤器，其大小大多在20300nm范围内，超过了普通光学显微镜的分辨能力，必须用电子显微镜才能观察到。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,微生物的大小比较,葡萄球菌 (1000nm）,牛痘病毒 300250nm,A,B,C,D,E,F,G,立克次体 450nm,衣原体 390nm,A、大肠杆菌噬菌体
3、( 65 95nm ),B、腺病毒 (70nm ),C、脊髓灰质炎病毒 (30nm ),D流行性乙型脑炎 病毒( 40nm ),E、卵蛋白分子 (10nm ),F、流感病毒 ( 100nm ),G、烟草花叶病毒,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,病毒形态大小,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,4.1.2病毒的结构与化学组成,1.病毒的结构 （1）核衣壳 一个完整的有感染性的病毒颗粒称为病毒粒子。病毒粒子主要由核酸与蛋白质组成。核酸位于病毒粒子的中心，构成病毒的核心，其外包绕着一层蛋白质组成的外壳，称为衣壳。核酸与衣壳共同组成核衣壳，最简单的病毒就是裸
4、露的核衣壳。 （2）包膜 许多动物病毒和少数细菌病毒的核衣壳外包着一层由脂质或脂蛋白组成的包膜。包膜上还可有刺突。这些具有较复杂结构的病毒称为包膜病毒。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,两类病毒粒子结构模式图,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,病毒粒子结构模式图,壳粒,衣壳,核心（核样物）,核衣壳,包膜,包膜病毒,包膜子粒,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,核心：核酸 基因组genome 决定病毒遗传、变异 和复制 壳粒capsomere 衣壳capsid 保护、介导、抗原性 包膜envelope，包膜子粒peplomere（
5、刺突spike） 保 护、介导、抗原性,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,HIV结构,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,SARS,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,4.1.3病毒的化学组成,1、核酸 核酸位于病毒中心，一种病毒只含一种核酸（DNA或RNA）。病毒核酸储存病毒全部的遗传信息，构成病毒的基因组。是病毒增殖、遗传、变异和刺激性的物质基础。 2、蛋白质 蛋白质是病毒的主要成分，它构成病毒的全部衣壳成分，也是病毒包膜的重要成分，对病毒核酸具有保护作用。 3、其他成分 一些较复杂的病毒，除了含有核酸和蛋白质两种主要成分外，还
6、含有脂质和糖类等其他成分。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,4.1.4病毒的壳体对称性,1、螺旋对称型 烟草花叶病毒是螺旋对称的典型代表。核酸是伸展开的，壳粒围绕着核酸呈螺旋状对称排列。 2、二十面体立体对称型 核酸浓集在一起形成球状或近似球状的结构，衣壳包绕在外面，壳粒排列成二十面体立体对称形式。如腺病毒。 3、复合对称型 大肠杆菌噬菌体T4是复合对称型病毒的代表，少数病毒壳粒排列较为复杂，既不呈立体对称，也不呈螺旋对称。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,螺旋对称的代表-烟草花叶病毒(to
7、bao mosaicvirus,TMV),黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,二十面体对称的代表-腺病毒(Adenovirus),衣壳粒总数N=10(n-1)2+2,n为每条边的衣壳粒数,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,刺突tail pins,95nm,95nm,head,neck,tail（24环）,尾丝(tail fibers),65nm,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微
8、生物精品课程,4.2噬菌体,1915年英国人陶尔德(Twort)在培养葡萄球菌时，发现菌落上出现透明斑。用接种针接触透明斑后，再向另一菌落上接触，不久接触的部分又出现透明斑。1917年在法国巴黎巴斯德研究所工作的加拿大籍微生物学家第赫兰尔(dHerelle)也观察到痢疾杆菌的新鲜液体培养物能被加入的某种污水的无细菌滤液所溶解，混浊的培养物变清。若将此澄清液再行过滤，并加到另一敏感菌株的新鲜培养物中，结果同样变清。以上现象被称为陶尔德第赫兰尔 (TwortdHerelle)现象。第赫兰尔将该溶菌因子命名为噬菌体。 噬菌体具有病毒的一般特性，是原核微生物的病毒，包括噬细菌体、噬放线菌体和噬蓝细菌体
9、。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,4.2.1噬菌体的形态结构,在电子显微镜下观察噬菌体有三种基本形态：蝌蚪形、微球形和纤线状，从结构来看又可分为六种不同的类型。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,大肠杆菌T4噬菌体为典型的蝌蚪形噬菌体，由头部和尾部组成。头部为由蛋白质壳体组成的二十面体，内含DNA。尾部则由不同于头部的蛋白质组成，其外包围有可收缩的尾鞘，中间为一空髓，即尾髓。尾鞘末端附有六边形的基片，上面长出六支刺突，并缠有六根细长的尾丝。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,噬菌体结构,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专
10、业微生物精品课程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,4.2.2噬菌体的的生长和繁殖,1、噬菌体的增殖过程 （1）吸附 噬菌体黏附到感染细胞的表面，是噬菌体感染的第一步。寄主细胞壁上有一些特定化学组成的区域，作为噬菌体吸附的特异性受体。 （2）侵入 有尾噬菌体吸附宿主后，借助尾部末端含有的 一种类似溶菌酶的物质，在细菌细胞壁上溶一小孔， 然后通过尾鞘的收缩，将头部DNA注入细菌体内，而 蛋白衣壳留在细菌细胞外。 无尾噬菌体与丝形噬菌体可以脱壳的方式进入细 菌细胞内。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,噬菌体吸附,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业
11、微生物精品课程,吸附(adsorption),影响因素：噬菌体数量；阳离子；辅助因子；温度。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,（3）增殖 转录形成mRNA，转移成噬菌体所需的酶、调 节蛋白和结构蛋白。 以噬菌体核酸为模板，通过核酸多聚酶催化 作用，大量复制子代噬菌体的基因核酸。 （4）成熟（装配） 新合成的噬菌体核酸和蛋白质在细胞内成熟后组装成噬菌体粒子的过程。噬菌体核酸卷缩，蛋白质亚单位围聚到核酸分子的表面，以核酸为支架，按照立体结构形成特定的蛋白质外壳。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,
12、噬菌体装配过程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,（5）释放 细胞裂解释放：当噬菌体成熟时，溶解寄主细胞壁的溶菌酶逐渐增加，致使细胞裂解，从而释放出大量的子代噬菌体。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,噬菌体增殖过程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,2、烈性噬菌体和温和噬菌体,烈性噬菌体 能在宿主菌细胞内复制增殖,产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为烈性噬菌体。该种噬菌体的寄主则称为敏感细菌。从噬菌体进入寄主开始，到引起细胞裂解并释放出噬菌体子代为止，为一个增殖周期。
13、通常把烈性噬菌体的繁殖看作噬菌体的正常表现。 温和噬菌体 噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代，称为温和噬菌体或溶原性噬菌体。带有噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌，整合在细胞核上的核酸称为原噬菌体。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,3、噬菌斑,在含有敏感菌的固体培养基上，噬菌体使寄主菌体细胞裂解而形成不同大小和形状透亮无菌的空斑，称为噬菌斑。 噬菌斑形成的过程和原理是：噬菌体侵染敏感细胞后，释放子代噬菌体，通过培养基扩散到四周细胞，继续侵染，引起连锁
14、细胞裂解，从而形成形态和大小不同的空斑。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,菌 斑,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,枯斑,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,4.2.3噬菌体的分离、防治与应用,1、分离 可根据具体情况，结合实际需要，选择有代表性的采样点。取样量一般是：土样需10-20g，水样为10m1。 方法是：取2-3g土样或5ml水样放入灭菌三角瓶中，加入对数生长期的敏感指示菌悬液3-5ml，并补加20-25ml培养基，再适宜温度下，震荡或静止培养过夜。并将上述培养液以3000r/min，取上清液，用pH7的1%蛋白胨液稀
15、释10-2至10-3 ，作为待检液。,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,2、检查 (1）双层琼脂法 (2）单层琼脂法 (3）载片快速法 (4）液体培养法 (5）气体样品的检查法,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,双层琼脂法,下层培养基,双层培养基,敏感菌+上层培养基,噬菌体稀释液,培养,噬菌斑,噬菌斑,敏感菌菌苔,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,琼脂平板,噬菌斑数=试样中噬菌体数,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,根据每个培养皿中噬菌斑的数目可以计算噬菌体的效价，效价即每毫升被检样品中含有噬菌体的数量，其
16、计算公式为： 效价（单位/mL）=培养皿中噬菌斑平均数稀释倍数10mL,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,培养液和宿主细胞,计数管中完整宿主细胞数 （定时取样对活细胞计数）,噬菌体数=原细胞数 活细胞数,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,试样+宿主细胞 +琼脂培养基,低倍镜下计数噬菌斑,充分混匀,短期培养,涂布在灭菌玻片上,黑龙江生物科技职业学院,生物制药技术专业微生物精品课程,3、防治措施 利用微生物进行发酵的工业生产常会遭到噬菌体的侵害，造成异常发酵，轻者可使生产菌的菌体变畸形，发酵液菌数下降，而致发酵迟缓，效率降低；严重时则发生明显溶菌，发酵停止，甚
