食品微生物2第4章毒

《食品微生物2第4章毒》由会员分享，可在线阅读，更多相关《食品微生物2第4章毒（165页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、非细胞型生物-病毒,第 四 章,目的要求： 1、病毒粒子的结构、化学组成及生存的环境条件。 2、毒性噬菌体的侵染循环，温和噬菌体和溶原细菌的特点。 3、亚病毒的基本知识。 重 点： 噬菌体的一步生长曲线及溶原性。 难 点： 1、病毒的侵染循环。 2、温和噬菌体和溶原化。,病 毒 概 述,1892年，D. Ivanovsky烟草花叶病病原体能通过细菌滤器： 一种能通过细菌滤器的“细菌毒素”或极小的细菌,1898年，M W Beijerinck对烟草花叶病病原体的研究结果：,能通过细菌滤器； 可被乙醇沉淀而不失去其感染性， 能在琼脂凝胶中扩散； 用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活 细

2、胞中生活；,比细菌小的具有传染性的活的流质,一、病毒的发现和研究历史,1900年前后，包括口蹄疫（foot and mouth disease）在内的 多种动植物疾病病原体的滤过性特性被证明。,filterable viruses（滤过性病毒）,viruses（病毒）,F W Twort（1915年）首次发现细菌病毒,bacteriophages,Phago：“to eat”,噬菌体（phage）,1935年，W M Stanley首次提纯并结晶了烟草花叶病毒； Bawden等证明烟草花叶病毒的本质为核蛋白； 1940年，Kausche首先用电镜观察到烟草花叶病毒颗粒； 1952年，Hersh

3、ey和Chase证实噬菌体的遗传物质仅仅是DNA，开创了病毒分子 生物学； 1971后，陆续发现了各种亚病毒类病毒、朊病毒和拟病毒。,1.部分病毒危害人类的身体健康，如最常见的流感病毒、乙肝病毒。过去的天花病毒、狂犬病毒曾经带给人类巨大的灾难，现在的艾滋病病毒(HIV)、伊波拉病毒等，更被人类视作新世纪的瘟疫。 2.许多病毒会危害人类的经济作物、家禽家畜等，如烟草花叶病毒危害种烟业；猪瘟、鸡瘟病毒危害饲养业等；潜藏在农作物中的病毒还会导致农作物减产，国外实验证明，将马铃薯种苗的病毒脱去后，普遍增产20%左右。 3.一些细菌病毒会破坏人类使用微生物进行生产的产业如味精业。,1.预防接种:制造病毒

4、疫苗(流感疫苗、牛痘疫苗等)-控制一些疾病。 2.利用病毒的特性，人们用绿脓杆菌病毒防止烧伤病人伤口受绿脓杆菌感染化脓；用病毒防止手术后病人长伤疤等. 3.利用病毒可制高效的生物农药，如利用多角体病毒防治松毛虫、粘虫等，即达到控制害虫的目的，对人畜健康和环境又完全无害。,病毒与人类的关系,非细胞生物,（真）病毒：至少含核酸和蛋 白质二种组分,亚病毒,类病毒：只含具独立侵染性的 RNA组分 拟病毒：只含有不具独立侵染 性的核酸组分 朊病毒：只含蛋白质,根据化学成分,根据侵染对象：噬菌体、植物病毒、动物病毒,极大地丰富了现代生物学（微生物学、分子生物学、分子遗传学）的理论与技术；,病毒学（viru

5、logy） ：,研究病毒（virus）的本质及其与宿主的相互作用的科学，是微生物学的重要分支学科。,有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害； 利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治； 发展以基因工程为中心的生物高新技术产业。,二、病毒的定义及特点,（一）病毒的定义,迄今仍无一个科学而严谨的定义,现在认为病毒是一种比较原始的、有生命特征的、能自我复制和活细胞内寄生的非细胞生物。在寄主内表现生命特性，在寄主外表现大分子特性。,（二）病毒的特点:,1、个体极小，可以通过滤菌器，形态多样。普通光镜下不可见，形态大小以nm计。有球状、杆状、复合型（蝌蚪状）；,病毒的一般概念,病毒的特点：,2、无细胞

6、结构，专性活细胞内寄生；,病毒的一般概念,病毒的特点：,3、大部分病毒没有酶系统或酶系统不完 全，不能进行独立的代谢活动； 4、在寄住细胞内以复制的方式增殖； 5、具有侵染力； 6、对抗生素不敏感，对干扰素敏感。,病毒的一般概念,三、病毒的宿主范围,病毒的宿主范围：是病毒能够感染并在其中复制的宿主种类和组织细胞种类。,病毒的 宿主范围,感染原核微生物：噬菌体,感染真核微生物,真菌噬菌体 植物病毒 动物病毒,无脊椎动物 脊椎动物 昆虫,四、病毒的培养与纯化,同微生物学其他学科分支一样，病毒学的 进步完全得益于研究方法和技术手段的发展。,通过病毒的分离与纯化获得纯化的、有感 染性的病毒制备物是病毒

7、学研究和实践的基本 技术。,1. 病毒的培养,二元培养物法：培养物中只含有二种微生物，而且是有意识地保持二者之间的特定关系的培养物称为二元培养物。,噬菌体,细菌 培养物,培养液,营养琼脂平板,细菌培养液变清亮,细菌平板成为残迹平板,若是噬菌体标本经过适当稀释再接种细菌平板，经过一定时间培养，在细菌菌苔上可形成圆形局部透明区域，即噬菌斑 （plague）。 如同对细菌计数一样，形成的噬菌斑也可用于对噬菌体的数目进行估算。,动物病毒,实验动物,鸡胚,多种细胞培养,大多数动物病毒感染敏感细胞 能引起其显微表现的改变 ，即产生致细胞病变效应 （cytopathic effect,CPE），例如 细胞聚

8、集成团、肿大、圆缩、 脱落，细胞融合形成多核细胞， 细胞内出现包涵体（inclusion body），乃至细胞裂解等。,若标本经过适当稀释进行接 种并辅以染色处理，病毒可 在培养的细胞单层上形成肉 眼可见的局部病损区域，即 蚀斑（plaque）或称空斑。,植物病毒,敏感植物叶片,产生坏死斑，或称枯斑,蛋白质提纯方法 （盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、 凝胶层析、离子交换等）,2. 病毒纯化,标准,纯化的病毒制备物应保持其感染性,病毒是有感染性的生物体,病毒具有化学大分子的属性,纯化的病毒制备物的理化性质应具有均一性,方法,主要化学组成为蛋白质,具有一定的大小、形状和密度,差速离心,梯度离心 （

9、超速离心）,第一节 病毒的形态结构及功能,病毒(virus)：病毒是一类具有化学大分子属性和生物体的基本特征、又具有细胞外感染性颗粒和细胞内繁殖性基因形式的十分独特的生物类群。,球状 杆状、丝状 弹状 砖形 蝌蚪状,个体形态,群体形态：包涵体、噬菌斑、空斑、病斑、 枯斑等。,一 病毒的形态与大小:,噬菌体感染细菌后，使细菌细胞破裂死亡，连续重复感染使大量的细菌死亡，在培养细菌的平板上，可以看到一个个透明不长细菌的小圆斑，称为噬菌斑。,人工培养的单层动物细胞感染病毒后，也会形成类似噬菌斑的动物病毒群体，称为空斑。,单层动物细胞受到肿瘤病毒的感染后，会使动物细胞恶性增生，形成类似细菌菌落的病灶，称

10、为病斑。,烟草花叶病毒感染烟草后，在叶片上出现的一个个坏死的病灶，称为枯斑。,病毒的一般概念,病毒粒子(viron): 指宿主细胞外、形态成熟或结构完整有感染性的病毒个体。又称病毒颗粒(virus particle)或病毒体。,病毒的大小,病毒的大小和组成,1、测定病毒大小的方法:,电镜法 分级过滤法 超速离心法 电泳法 X射线衍射或电离辐射法,2. 病毒的大小:,病毒的形体微小，只能以nm计量，一般为 10 300 nm。,病毒的大小和组成,二.病毒的结构与化学组成,结构,基本 结构,辅助 结构,核髓：DNA或RNA 衣壳(外壳)：包在核质外由 衣壳粒组成,核衣壳- 病毒粒子,被膜：包在核衣

11、壳外的膜结构 其它：刺突等,病毒 粒子,（一）病毒的结构：,病毒的形态结构,1、典型病毒粒子的构造,衣 壳,核 酸,包 膜,刺 突,核衣壳,病毒的形态结构,衣 壳 粒(capsomere):,概念：为病毒的最小形态单位，由16个多肽分子折叠缠绕成的蛋白质亚单位（三级结构）。,病毒的形态结构, 不同病毒，多肽分子的组成不同； 简单病毒只有12种衣壳粒， 如：TMV就只含有1种壳粒； 复杂病毒，20种左右 。,衣壳粒的特点:,病毒的形态结构,衣 壳(壳体，capsid):,概念:是衣壳粒以对称形式有规律的排列形成的病毒外壳。内包核酸，形状多样。 壳体蛋白是许多亚基借次级键或静电引力互相聚合而成的具

12、四级结构的多聚体。 (2)特点:亚基的组成和数目的不同是区别不同壳体蛋白的标志。,病毒的形态结构,(3)亚基形成衣壳的意义：,a.具较大的灵活性和方便性； b.减少形成畸形衣壳的可能性； c.避免因合成错误而破坏结构； d.符合遗传节约原则。,病毒的形态结构,核 衣 壳(nucleocapsid):,概念：又称核壳体；病毒蛋白质衣壳与病毒核酸的合称，为病毒的基本结构。,病毒的形态结构,包膜的出芽形成过程,有些复杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成的包膜(envelope)。包膜中的类脂来自宿主的细胞膜但被病毒改造成具有其独特抗原特性的膜状结构，具有保护作用，并与该病毒的宿主专一性和侵

13、入等功能有关。,2、病毒粒子的对称类型,廿面体对称的结构 (球状) 螺旋对称的结构 (杆状) 复合对称的结构 (蝌蚪状) 有囊膜的病毒粒子,病毒的形态结构,（1）螺旋对称:,1）形状：多为杆状、纤维状、 弯曲杆状；,病毒的形态结构,2）螺旋对称的主要特点：,长形的衣壳粒螺旋状排列，形成 中空的圆柱体，直径取决于蛋白亚基的特征，长度取决于核酸分子的长度； 核酸埋嵌在衣壳粒之间的壁内，以多个弱键与蛋白质亚基相连。 此方式：可控制螺旋排列；增加壳体结构的稳定性。 此形状多为RNA病毒，具螺旋对称的动物病毒多有包膜。,TMV的衣壳粒和核苷酸的结合,病毒的形态结构,（2）廿面体对称的结构特征:,1)球或

14、近球形； 2)高倍电镜下为多面体, 具20个等边三角形和 12个顶点的物体； 3)多面多角多棱，由不同 数量的衣壳粒按一定方 式对称排列形成，角 上为五邻体（penton) ， 面上六邻体(hexon)。,病毒的形态结构,二十面体对称壳体： 蛋白质亚基围绕具立方对称的正多面体的角或边排列，进而形成一个封闭的蛋白质的鞘。,1）多无包膜 2）裸露或有包膜的均发现空壳体。 核酸与衣壳的结合有助于增加壳体的稳定性。,廿面体对称结构病毒特点：,病毒的形态结构,（3）有囊膜的病毒粒子:,一般近球形，核衣壳有的为廿面体，有的为螺旋体。,（4）结构对称性复杂的类型:,病毒的形态结构,如砖形的痘病毒、弹状病毒、

15、由头有尾的噬菌体。,具有双对称结构的典型例子是有尾噬菌体（tailed phage）,其壳体由头部和尾部组成。包装有病毒核酸的头部通常呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。,1.核酸（nucleic acid)：,病毒的大小和组成,核酸是病毒的遗传物质；控制着病毒的增殖及对 宿主的感染性； 一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是RNA；,病毒核酸,单链DNA（ss DNA）； 双链DNA（ds DNA）； 单链RNA（ss RNA）； 双链RNA（ds RNA）；,二.病毒的化学组成：,病毒的核酸类型极其多样，总的来说，动物病毒以线状dsDNA和ssRNA为多，植物病毒以ssRNA为主，噬菌体以线

16、状dsDNA居多，至今发现的真菌病毒都是dsRNA。,病毒的大小和组成,少数病毒核酸中含有稀有碱基，如E.coli T偶数噬菌体核酸中含有5羟甲基胞嘧啶。,2.蛋 白 质,结构蛋白 非结构蛋白,病毒的大小和组成,结 构 蛋 白（structural protein）：,概念：为形态完整、成熟的病毒粒子所必需的蛋白质，包括衣壳蛋白、包膜蛋白及酶。 功能: A.构成病毒粒子的外壳,保护核酸; B.决定病毒感染的特异性; C.决定病毒的抗原性; D.构成病毒组成中的酶(部分分解酶、合成酶),病毒的大小和组成,非结构蛋白（non-structural protein）：,指由病毒基因组编码、但并不与病毒颗粒结合、是病毒复制所必需的蛋白质，主要指酶。,病毒的大小和组成,3.其他成分：,较复杂病毒中还含有: 脂类：磷脂占50-60%，余为固醇。存在于有包膜病毒的包膜中。与病毒的吸附和侵入有关，一些有包膜的病毒去掉包膜后失去感染性。 多