非细胞生物病毒

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1、非细胞生物-病毒Chapter4 非非细胞生物胞生物-病毒病毒重点和重点和难点：点：病毒主要特点，毒性噬菌体的侵病毒主要特点，毒性噬菌体的侵染循染循环，温和噬菌体和溶原，温和噬菌体和溶原细菌、菌、昆虫病毒和植物病毒的主要特点。昆虫病毒和植物病毒的主要特点。非非细胞型微生物包括：胞型微生物包括：病毒和病毒和亚病毒病毒非非细胞生物的种胞生物的种类（真）病毒（真）病毒(virus)(virus)：至少含有核酸和蛋白至少含有核酸和蛋白质两种两种组分分亚病病毒毒类病毒病毒(viroid)(viroid)：拟病毒病毒(virusoid)(virusoid)：朊病毒病毒(prion)(prion)：只含只含

2、单独具侵染独具侵染性的性的RNARNA组分分只含不具只含不具单独侵染独侵染性的性的RNARNA组分分只含蛋白只含蛋白质一种一种组分分4.14.14.14.1概述概述概述概述病毒的概念病毒的概念病毒的概念病毒的概念病毒是一病毒是一病毒是一病毒是一类类由核酸和蛋白由核酸和蛋白由核酸和蛋白由核酸和蛋白质质等少数几种成分等少数几种成分等少数几种成分等少数几种成分组组成的超成的超成的超成的超 显显微微微微“ “非非非非细细胞型生物胞型生物胞型生物胞型生物” ”，其本，其本，其本，其本质质是一种是一种是一种是一种只含只含只含只含DNADNA或或或或RNARNA的的的的遗传遗传因子，能以感染因子，能以感染因

3、子，能以感染因子，能以感染态态和非和非和非和非感染感染感染感染态态两种状两种状两种状两种状态态存在。存在。存在。存在。病毒病毒病毒病毒(virus)(virus)(virus)(virus)，拉丁，拉丁，拉丁，拉丁语语的原意是的原意是的原意是的原意是“ “毒素毒素毒素毒素” ”。 病毒和病毒病毒和病毒病毒和病毒病毒和病毒颗颗粒、病毒粒、病粒、病毒粒、病粒、病毒粒、病粒、病毒粒、病毒体毒体毒体毒体(virijon)(virijon)(virijon)(virijon)是其同是其同是其同是其同义词义词。4.1.2 4.1.2 人人类对病毒的病毒的发现和和认识过程程18921892：俄国：俄国 伊万

4、伊万诺夫斯基首次夫斯基首次发现烟草花叶病毒的感烟草花叶病毒的感染因子能通染因子能通过细菌菌过滤器。器。18981898：荷：荷兰 贝格林克格林克 证实该致病因子可以被乙醇从致病因子可以被乙醇从悬液中沉淀下来而不失去其感染性但用培养液中沉淀下来而不失去其感染性但用培养细菌的方法菌的方法培养不出来；培养不出来；给这样的病原体起名叫的病原体起名叫virusvirus。19351935：美国：美国 斯斯坛莱莱 从烟草花叶病病叶中提取出了病从烟草花叶病病叶中提取出了病毒毒结晶，又晶，又证实了了结晶中含核酸和蛋白晶中含核酸和蛋白质两种成分，而两种成分，而只有核酸具感染和复制能力。只有核酸具感染和复制能力。

5、19521952：HersheyHershey和和ChaseChase证实噬菌体的噬菌体的遗传物物质仅仅是是DNA,DNA,开开创了病毒分子生物学。了病毒分子生物学。19711971后：后：陆续发现了各种了各种亚病毒病毒类病毒、病毒、朊病毒、病毒、拟病毒。病毒。4.1.3 4.1.3 病毒特征病毒特征1.1.1.1.形形形形态态极其微小极其微小极其微小极其微小, , , ,必必必必须须在在在在电镜电镜下下下下观观察察察察, , , ,一般具一般具一般具一般具过滤过滤性性性性; ; ; ;2.2.2.2.没有没有没有没有细细胞构造胞构造胞构造胞构造, , , ,其主要其主要其主要其主要成分成分成

6、分成分仅仅是核酸和蛋白是核酸和蛋白是核酸和蛋白是核酸和蛋白质质两两两两种，故称分子生物种，故称分子生物种，故称分子生物种，故称分子生物; ; ; ;3.3.3.3.每一种病毒只含每一种病毒只含每一种病毒只含每一种病毒只含一种核酸一种核酸一种核酸一种核酸, , , ,不是不是不是不是DNADNADNADNA就是就是就是就是RNA;RNA;RNA;RNA;4.4.4.4.既无既无既无既无产产能能能能酶酶系系系系, , , ,也无蛋也无蛋也无蛋也无蛋白白白白质质和核酸和核酸和核酸和核酸酶酶合成系合成系合成系合成系统统，也没有核糖体，也没有核糖体，只能活只能活只能活只能活细细胞内胞内胞内胞内专专性寄生

7、性寄生性寄生性寄生; ; ; ;5.5.5.5.靠其宿主代靠其宿主代靠其宿主代靠其宿主代谢谢系系系系统统的的的的协协助助助助来复制核酸、合成蛋白来复制核酸、合成蛋白来复制核酸、合成蛋白来复制核酸、合成蛋白质质等等等等组组分，然后再分，然后再分，然后再分，然后再进进行装配而得行装配而得行装配而得行装配而得以增殖，形成子代；以增殖，形成子代；以增殖，形成子代；以增殖，形成子代；6.6.6.6.在离体条件下在离体条件下在离体条件下在离体条件下, , , ,能以无生命能以无生命能以无生命能以无生命的化学大分子状的化学大分子状的化学大分子状的化学大分子状态态存在存在存在存在, , , ,并可并可并可并可

8、长长期保持其侵染活力期保持其侵染活力期保持其侵染活力期保持其侵染活力; ; ; ;经提提纯的病毒的病毒结晶能保持侵染力晶能保持侵染力; ;7.7.7.7.对对一般抗生素不敏感一般抗生素不敏感一般抗生素不敏感一般抗生素不敏感, , , ,但但但但对对干干干干扰扰素敏感。素敏感。素敏感。素敏感。( ( ( (在寄主在寄主细胞内的病毒胞内的病毒对各种化学各种化学药剂和抗菌素不敏感和抗菌素不敏感 ););););8.8.8.8.有些病毒的核酸有些病毒的核酸有些病毒的核酸有些病毒的核酸还还能整能整能整能整合到宿主的基因合到宿主的基因合到宿主的基因合到宿主的基因组组中，并中，并中，并中，并诱发诱发潜伏性感

9、染。潜伏性感染。潜伏性感染。潜伏性感染。4.1.4 4.1.4 宿主范宿主范围（分布）（分布）病毒在自然界分布广、数量多。几乎可以感染病毒在自然界分布广、数量多。几乎可以感染所有的生物，包括各所有的生物，包括各类微生物、植物、昆虫、微生物、植物、昆虫、鱼类、禽、禽类、哺乳、哺乳动物和人物和人类。 根据宿主可以分根据宿主可以分为：动物病毒物病毒植物病毒植物病毒细菌病毒（或称噬菌体）菌病毒（或称噬菌体）4.2 4.2 病毒（病毒（virusvirus）的形）的形态构造和化学成分构造和化学成分4.2.1 4.2.1 病毒的大小病毒的大小4.2.2 4.2.2 病毒的形病毒的形态构造构造4.2.3 4

10、.2.3 化学化学组成成4.34.3病毒的分病毒的分类病毒分病毒分病毒分病毒分类类的主要依据：的主要依据：的主要依据：的主要依据： 病毒的病毒的病毒的病毒的结结构和寄主范构和寄主范构和寄主范构和寄主范围围根据寄主范根据寄主范根据寄主范根据寄主范围围不同分不同分不同分不同分为为：细细菌病毒（噬菌体）菌病毒（噬菌体）菌病毒（噬菌体）菌病毒（噬菌体）植物病毒植物病毒植物病毒植物病毒昆虫病毒昆虫病毒昆虫病毒昆虫病毒根据根据根据根据ICTV1995ICTV1995ICTV1995ICTV1995年第六次年第六次年第六次年第六次报报告，告，告，告，现现已知病毒有已知病毒有已知病毒有已知病毒有3600360

11、036003600多种，分多种，分多种，分多种，分别别属于属于属于属于71717171个科，但科以上的分个科，但科以上的分个科，但科以上的分个科，但科以上的分类结类结构尚未建立，一般构尚未建立，一般构尚未建立，一般构尚未建立，一般归为归为以下七以下七以下七以下七类类：dsDNAdsDNAdsDNAdsDNA有包膜的病毒有包膜的病毒有包膜的病毒有包膜的病毒dsDNAdsDNAdsDNAdsDNA无包膜的病毒无包膜的病毒无包膜的病毒无包膜的病毒ssDNAssDNAssDNAssDNA无包膜的病毒无包膜的病毒无包膜的病毒无包膜的病毒dsRNAdsRNAdsRNAdsRNA有包膜的病毒有包膜的病毒有包

12、膜的病毒有包膜的病毒dsRNAdsRNAdsRNAdsRNA无包膜的病毒无包膜的病毒无包膜的病毒无包膜的病毒ssRNAssRNAssRNAssRNA有包膜的病毒有包膜的病毒有包膜的病毒有包膜的病毒ssRNAssRNAssRNAssRNA无包膜的病毒无包膜的病毒无包膜的病毒无包膜的病毒4.4 4.4 各各类病毒及其繁殖方式病毒及其繁殖方式4.4.1 4.4.1 原核生物病毒原核生物病毒-噬菌体噬菌体4.4.2 4.4.2 植物病毒植物病毒4.4.4 4.4.4 人人类和脊椎和脊椎动物病毒物病毒4.4.3 4.4.3 昆虫病毒昆虫病毒4.5 4.5 亚 病病 毒毒1 1 1 4.5.1 类病毒病毒

13、(Viroid)4.5.2 拟病毒病毒(Virusoid)4.5.3 朊病毒病毒(Prion)只含核酸或蛋白只含核酸或蛋白质一种成分的分子病原体一种成分的分子病原体 包括：包括：4.6 4.6 病毒与病毒与实践践 病毒与病毒与病毒与病毒与实实践的关系极密切，由病毒引起人、践的关系极密切，由病毒引起人、践的关系极密切，由病毒引起人、践的关系极密切，由病毒引起人、动动物、物、物、物、植物病害，植物病害，植物病害，植物病害，对发对发酵工酵工酵工酵工业业的不利影响，利用它的不利影响，利用它的不利影响，利用它的不利影响，利用它们进们进行生物行生物行生物行生物防治，生化制防治，生化制防治，生化制防治，生化

14、制药药（疫苗生（疫苗生（疫苗生（疫苗生产产）和作）和作）和作）和作遗传遗传工程中的外源基工程中的外源基工程中的外源基工程中的外源基因因因因载载体等。体等。体等。体等。1.1.噬菌体与噬菌体与发酵工程酵工程2.2.2.2.昆虫病毒用于生物防治昆虫病毒用于生物防治昆虫病毒用于生物防治昆虫病毒用于生物防治3.3.病毒在基因工程中的病毒在基因工程中的应用用测定病毒大小的定病毒大小的单位是位是纳米米(nm)(nm)（10109 9) )，多数病毒的直，多数病毒的直径在径在100nm100nm以下以下. .绝大多数病毒是能通大多数病毒是能通过细菌菌滤器器, ,须用用电镜才能才能观察到察到其具体形其具体形态

15、和大小。和大小。牛痘苗病毒牛痘苗病毒传染性染性浓泡泡皮炎病毒皮炎病毒大蚊病毒大蚊病毒腮腺炎病毒腮腺炎病毒T偶数偶数病毒病毒疱疹病毒疱疹病毒腺病毒腺病毒流感病毒流感病毒多瘤多瘤病毒病毒脊髓灰脊髓灰质炎病毒炎病毒披膜病毒披膜病毒烟草烟草花叶花叶病毒病毒副黏副黏病毒病毒核糖体核糖体呼呼肠弧弧病毒病毒天花病毒天花病毒多数病毒呈球形或近似球形，杆状，多数病毒呈球形或近似球形，杆状，丝状，少数可状，少数可为子子弹状、状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状。状，噬菌体可呈蝌蚪状。病毒粒子病毒粒子(virus particle)(virus particle) ：指成熟的、指成熟的、结构完整的、构完整的、有感染性的病毒

16、个体。有感染性的病毒个体。在在电子子显微微镜下呈特定的形下呈特定的形态。1.1.病毒粒子的基本病毒粒子的基本结构构 衣壳衣壳 核心核心包膜包膜刺突刺突核衣壳核衣壳衣壳粒衣壳粒病毒粒子病毒粒子病毒粒子病毒粒子结结构模式构模式构模式构模式图图A. A. 结结构构构构简简单单的病的病的病的病毒粒子毒粒子毒粒子毒粒子B. B. 结结构复构复构复构复杂杂的病的病的病的病毒粒子毒粒子毒粒子毒粒子2 2、病毒的、病毒的对称体制称体制由于壳粒在壳体上的不同排列，由于壳粒在壳体上的不同排列，病毒具有三种病毒具有三种典型形典型形态结构：构：廿面体廿面体对称的称的结构构( (球状球状) )螺旋螺旋对称的称的结构构(

17、 (杆状杆状) ) 复合复合对称的称的结构构( (蝌蚪状蝌蚪状) )大大肠杆菌的杆菌的T T偶数偶数噬菌体是由噬菌体是由椭圆形形的二十面体的二十面体头部和部和螺旋螺旋对称的尾部称的尾部组合而成，是病毒中合而成，是病毒中复合复合对称的代表。称的代表。病毒粒子的病毒粒子的对称体制称体制螺旋螺旋螺旋螺旋对对称称称称二十面体二十面体对称称(A) Filamentous(B) Complex(C) Eicosahedral(D) EnvelopedRNA or DNAProtein Coat(Capsomers)Lipid envelope3 3、三、三类典型形典型形态的病毒及其代表的病毒及其代表二十面

18、体二十面体对称的代表称的代表- -腺病毒腺病毒复合复合对称的代表称的代表-T-T偶数噬菌体偶数噬菌体螺旋螺旋对称的代表称的代表- -烟草花叶病毒烟草花叶病毒(TMV)(TMV)（1）螺旋）螺旋对称的代表称的代表-烟草花叶病毒烟草花叶病毒 (tobaco mosaicvirus,TMV)有三种有三种类型：型：纤维状、直杆状和弯曲杆状。衣壳形似一中空柱，状、直杆状和弯曲杆状。衣壳形似一中空柱，内包核酸，衣壳粒和核酸呈螺旋内包核酸，衣壳粒和核酸呈螺旋对称形排列。由称形排列。由95衣壳衣壳Pr和和5SSRNA组成。蛋白成。蛋白质衣壳由衣壳粒（衣壳由衣壳粒（2130个）一个个）一个紧挨一挨一个地呈螺旋排

19、列而成，个地呈螺旋排列而成，ssRNA位于衣壳内位于衣壳内侧螺旋状沟中。螺旋状沟中。 二十面体二十面体对称的代表称的代表- -腺病毒腺病毒具有具有2020个面，个面，3030条条边和和1212个个顶角。角。核衣壳由不同数量的衣壳粒按一定核衣壳由不同数量的衣壳粒按一定方式排列成方式排列成对称体。腺病毒粒子共称体。腺病毒粒子共由由252252个球形的衣壳粒排列成一个具个球形的衣壳粒排列成一个具有廿面的有廿面的对称体，称体，线状状dsDNAdsDNA。噬菌体噬菌体 X174X174只有只有1212个衣壳粒，最大的廿面体个衣壳粒，最大的廿面体是由是由1 1，472472个衣壳粒个衣壳粒组成的昆虫病毒粒

20、子。成的昆虫病毒粒子。绝大多数噬菌体大多数噬菌体为蝌蚪形，蝌蚪形，现以以E.coli T4E.coli T4为例，介例，介绍蝌蚪形噬菌体的蝌蚪形噬菌体的结构：构：大大肠杆菌杆菌T4T4噬菌体构造噬菌体构造复合复合对称的代表称的代表T T偶数噬菌体偶数噬菌体95nm95nm65nm24环颈环包涵体包涵体(inclusion body)噬菌斑噬菌斑(plaque)空斑空斑(plaque)枯斑枯斑(lesion)病毒的群体形病毒的群体形态有：有：概念：感染病毒的宿主概念：感染病毒的宿主细胞内，出胞内，出现在光学在光学显微微镜下下可可见的大小、形的大小、形态、数量不等的小体，称、数量不等的小体，称为包

21、涵体。包涵体。在宿主在宿主细胞内形成包涵体是病毒的特征，不同的病毒胞内形成包涵体是病毒的特征，不同的病毒其形成的包涵体具有不同的形其形成的包涵体具有不同的形态、结构和特性。构和特性。包涵体在包涵体在细胞中的形成部位：胞中的形成部位： 位于位于细胞核内胞核内如包疹病毒如包疹病毒 位于位于细胞胞质内内如狂犬病毒等如狂犬病毒等 胞核内胞胞核内胞质都有都有麻疹病毒麻疹病毒 （1）包涵体）包涵体（inclusion body）包涵体（包涵体（inclusion body）是病毒的聚集体是病毒的聚集体; ;是病毒的合成部位是病毒的合成部位; ;是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋

22、白质非病毒性包涵体非病毒性包涵体, ,由化学因子或由化学因子或细菌感染形成菌感染形成包涵体的包涵体的实践意践意义-病毒病毒鉴定、定、临床床诊断依据。断依据。(2)(2)噬菌斑噬菌斑(plaque)(plaque)噬菌斑是指在宿主噬菌斑是指在宿主细菌菌的菌苔上，噬菌体使菌的菌苔上，噬菌体使菌体裂解而形成的空斑。体裂解而形成的空斑。应用：用：1.1.噬菌体定量噬菌体定量计数数2.2.噬菌体的噬菌体的鉴定定空斑和病斑空斑和病斑在在动物物细胞培养物上的与噬胞培养物上的与噬菌斑菌斑类似的空斑似的空斑, ,称称为病斑病斑. .因因为受受肿瘤病毒感染。瘤病毒感染。空斑和病斑用于空斑和病斑用于动物病毒物病毒粒

23、子的粒子的计数也可以采用噬数也可以采用噬菌斑法菌斑法类似的技似的技术。枯斑：枯斑：植物病毒在植物叶片上植物病毒在植物叶片上 形成的群体称形成的群体称为枯斑。枯斑。4.2.3 4.2.3 化学化学组成成病毒的主要成分病毒的主要成分核酸（核酸（DNADNA或或RNARNA）蛋白蛋白质有的有的还含有含有脂脂质糖糖类1.1.病毒的核酸病毒的核酸 病毒核酸是病毒粒中最病毒核酸是病毒粒中最重要的成分，是病毒繁殖、重要的成分，是病毒繁殖、遗传变异与感染性的物异与感染性的物质基基础。核酸构成了病毒的。核酸构成了病毒的基因基因组。一种病毒一种病毒只含有一种核酸（含有一种核酸（DNADNA或或RNARNA）。）。

24、 植物病毒植物病毒绝大多数含大多数含DNA;DNA;少数含少数含RNARNA； 动物病毒一部分含物病毒一部分含DNADNA，一部分含，一部分含RNARNA； 细菌病毒普遍含菌病毒普遍含DNADNA，含，含RNARNA的极少。的极少。病毒的核酸病毒的核酸类型极型极为多多样化：化： 病毒的病毒的DNADNA与与RNARNA均有均有单链和双和双链： dsDNA dsDNA ssDNA ssDNA dsRNA dsRNA ssRNA ssRNA 病毒核酸的种病毒核酸的种类病毒病毒DNADNA分子有分子有线状和状和环状之分状之分 2.2.病毒的蛋白病毒的蛋白质有的病毒只有一种蛋白有的病毒只有一种蛋白质，

25、多数含有，多数含有为数不多的几种蛋白数不多的几种蛋白质。病毒蛋白病毒蛋白质的氨基酸的氨基酸组成与其他生物一成与其他生物一样，但不同病毒蛋白，但不同病毒蛋白质的氨基酸的氨基酸组成和含成和含量各不相同。量各不相同。病毒蛋白病毒蛋白质主要在构成病毒主要在构成病毒结构、病毒构、病毒的侵染与增殖的侵染与增殖过程中程中发挥作用。作用。 3.3.其他成分其他成分一些一些较复复杂的病毒（如包膜病毒）除含的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白有核酸和蛋白质两种成分外，两种成分外，还含有脂含有脂类、多糖等其他成分。、多糖等其他成分。大蚊虹色病毒含有大蚊虹色病毒含有5%5%脂脂类 流感病毒除含流感病毒除含19%19%

26、脂脂类外，外，还含含6%6%的非核糖成分的糖的非核糖成分的糖类 磷脂、胆固醇和中性脂肪（存在于包膜中）磷脂、胆固醇和中性脂肪（存在于包膜中） 脂脂类主要是主要是: : 葡萄糖、葡萄糖、龙胆二糖、岩藻糖、半乳糖胆二糖、岩藻糖、半乳糖 糖糖类主要是主要是: :如：如：4.4.1 4.4.1 原核生物的病毒原核生物的病毒噬菌体噬菌体噬菌体：是病毒中的一种，一般把侵染噬菌体：是病毒中的一种，一般把侵染细菌、放菌、放 线菌、菌、蓝细菌菌的病毒叫噬菌体，包括噬的病毒叫噬菌体，包括噬细 菌体、噬放菌体、噬放线菌体、噬菌体、噬蓝细菌体等。菌体等。 把把 侵染真菌的病毒叫噬真菌体。侵染真菌的病毒叫噬真菌体。1.

27、1.噬菌体的噬菌体的类型型温和噬菌体（温和噬菌体（temperate phragetemperate phrage）噬菌体感噬菌体感染染细胞后，将其核酸整合（插入）到宿主胞后，将其核酸整合（插入）到宿主细胞核胞核的的DNADNA上，并且可以随宿主上，并且可以随宿主DNADNA的复制而的复制而进行同步行同步复制，在一般情况下，不引起寄主复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬胞裂解的噬菌体。菌体。烈性噬菌体（烈性噬菌体（virulent phage）感染感染细胞后胞后, ,能在寄主能在寄主细胞内增殖，胞内增殖，产生大量子代噬菌体并生大量子代噬菌体并引起引起细菌裂解的噬菌体。菌裂解的噬菌体。噬菌

28、体的繁殖分噬菌体的繁殖分为：2.2.噬菌体的繁殖噬菌体的繁殖裂解性周期（增殖性周期）：烈性噬菌体的繁殖裂解性周期（增殖性周期）：烈性噬菌体的繁殖过程。程。吸附吸附侵入侵入增殖（复制与生物合成）增殖（复制与生物合成）成熟（装配）成熟（装配）裂解（裂解（释放）放） 吸附吸附(adsorption)(adsorption)噬菌体噬菌体对宿主宿主细胞的吸附具高度的特异性。胞的吸附具高度的特异性。吸附的机理：尾吸附的机理：尾丝尖端与受体尖端与受体发生共价生共价结合。合。影响吸附的因素影响吸附的因素：噬菌体数量噬菌体数量；阳离子阳离子浓度度；温度温度；辅助因子（生物素）等。助因子（生物素）等。自外裂解：大

29、量噬菌体吸附在同一自外裂解：大量噬菌体吸附在同一细胞表面并胞表面并释放众放众多的溶菌多的溶菌酶，最，最终因外在的原因因外在的原因导致致细胞裂解。胞裂解。 侵入侵入(penetration)头部的核酸通部的核酸通过中空的尾髓中空的尾髓压入入细胞内，而蛋白胞内，而蛋白质外壳外壳则留在留在细胞外。胞外。尾鞘的收尾鞘的收缩性可性可明明显提高噬菌体提高噬菌体核酸注入的速率。核酸注入的速率。 增殖增殖 (replication)包括核酸的复制和蛋包括核酸的复制和蛋白白质的生物合成。的生物合成。增殖是通增殖是通过噬菌体基噬菌体基因表达因表达实现的。的。核酸的复制与病毒蛋核酸的复制与病毒蛋白白质的合成是分开的

30、合成是分开进行的。行的。病毒核酸病毒核酸链接入寄主核酸接入寄主核酸链 病毒核酸复制病毒核酸复制病毒核酸的复制病毒核酸的复制 成熟（装配）成熟（装配）已合成的各部件已合成的各部件进行自行装配成新的噬菌体的行自行装配成新的噬菌体的过程。程。T偶数噬菌体装配偶数噬菌体装配过程模式程模式图被感染被感染被感染被感染细细胞裂解，成熟的子代噬菌体胞裂解，成熟的子代噬菌体胞裂解，成熟的子代噬菌体胞裂解，成熟的子代噬菌体转转移移移移到外界，到外界，到外界，到外界，开始新的生活史。开始新的生活史。开始新的生活史。开始新的生活史。 裂解（裂解（释放）放） 裂解量：平均每一宿主裂解量：平均每一宿主细胞裂解后胞裂解后

31、所所产生的子代噬菌体数。生的子代噬菌体数。3.3.噬菌体增殖噬菌体增殖规律的描述方法律的描述方法 - - 一步生一步生长曲曲线定量描述烈性噬菌体生定量描述烈性噬菌体生长规律的律的实验曲曲线。一步生一步生长曲曲线的三个的三个阶段段: :潜伏期潜伏期裂解期裂解期平平稳期期噬菌体的核酸侵入宿主噬菌体的核酸侵入宿主细胞至第一个胞至第一个成熟噬菌体粒子装配前的一段成熟噬菌体粒子装配前的一段时间。紧接在潜伏期后的宿主接在潜伏期后的宿主细胞迅速裂解、胞迅速裂解、溶液中噬菌体粒子急溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段增多的一段时间。感染后的宿主感染后的宿主细胞已全部裂解，溶液胞已全部裂解，溶液中噬菌体效价达到最高点

32、的中噬菌体效价达到最高点的时期。期。温和噬菌温和噬菌体特点体特点游离游离态温和整合温和整合态( (原噬菌体）原噬菌体）营养养态具有整合能力具有整合能力具有同步复制能力具有同步复制能力都是都是dsDNA 4.4.溶源性溶源性溶源性：温和噬菌体侵入宿主溶源性：温和噬菌体侵入宿主细菌菌细胞后，由于胞后，由于其核酸整合到宿主核基因其核酸整合到宿主核基因组上，并随宿主核酸同上，并随宿主核酸同步复制，并不引起宿主步复制，并不引起宿主细胞裂解的特性。子代均胞裂解的特性。子代均具有溶源性。具有溶源性。温和噬菌体温和噬菌体存在形式存在形式溶源性与溶源性溶源性与溶源性细菌菌n n溶源性溶源性溶源性溶源性细细菌：含

33、有原噬菌体的菌：含有原噬菌体的菌：含有原噬菌体的菌：含有原噬菌体的细细菌称菌称菌称菌称为为溶源性溶源性溶源性溶源性细细菌菌菌菌（lysogenic bacterialysogenic bacterialysogenic bacterialysogenic bacteria）或溶源化或溶源化或溶源化或溶源化细细胞胞胞胞(lysogeniccell)(lysogeniccell)(lysogeniccell)(lysogeniccell)。溶源菌是。溶源菌是。溶源菌是。溶源菌是一一一一类类能和温和噬菌体能和温和噬菌体能和温和噬菌体能和温和噬菌体长长期共存，一般不会出期共存，一般不会出期共存，一般不

34、会出期共存，一般不会出现现有害影有害影有害影有害影响的响的响的响的细细胞。胞。胞。胞。n n溶源性（溶源溶源性（溶源溶源性（溶源溶源性（溶源现现象）：是温和噬菌体侵入宿主象）：是温和噬菌体侵入宿主象）：是温和噬菌体侵入宿主象）：是温和噬菌体侵入宿主细细菌菌菌菌细细胞后，由于其核酸整合到宿主核基因胞后，由于其核酸整合到宿主核基因胞后，由于其核酸整合到宿主核基因胞后，由于其核酸整合到宿主核基因组组上，并随宿主上，并随宿主上，并随宿主上，并随宿主核酸同步复制，并不引起宿主核酸同步复制，并不引起宿主核酸同步复制，并不引起宿主核酸同步复制，并不引起宿主细细胞裂解的特性。胞裂解的特性。胞裂解的特性。胞裂解

35、的特性。n n凡能引起溶源性的噬菌体即凡能引起溶源性的噬菌体即凡能引起溶源性的噬菌体即凡能引起溶源性的噬菌体即为为温和噬菌体。温和噬菌体。温和噬菌体。温和噬菌体。 噬菌体的噬菌体的应用用 噬菌体会噬菌体会给人人类造成造成损失，利失，利用微生物用微生物进行行发酵的工酵的工业常深受其害。常深受其害。但是，由于噬菌体的某些生物学特性，但是，由于噬菌体的某些生物学特性，使其在人使其在人类的生的生产实践和生物学基践和生物学基础理理论研究中都有一定价研究中都有一定价值。可概括。可概括为以下几方面。以下几方面。 1)1)用于用于用于用于鉴鉴定未知定未知定未知定未知细细菌菌菌菌 在医学上，有些在医学上，有些在

36、医学上，有些在医学上，有些难鉴别难鉴别的病原菌，利用的病原菌，利用的病原菌，利用的病原菌，利用噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体对对宿主宿主宿主宿主细细胞的高度胞的高度胞的高度胞的高度专专化性的敏感性，不化性的敏感性，不化性的敏感性，不化性的敏感性，不仅仅可可可可鉴鉴定到定到定到定到菌种，而且可菌种，而且可菌种，而且可菌种，而且可鉴鉴定到菌型。定到菌型。定到菌型。定到菌型。2)2)用于用于用于用于临临床床床床 治治治治疗疗某些某些某些某些传传染性疾病。染性疾病。染性疾病。染性疾病。 如果将噬菌体制如果将噬菌体制如果将噬菌体制如果将噬菌体制剂剂与抗生与抗生与抗生与抗生素或者磺胺素或者磺胺素或者磺胺素或者磺

37、胺药药物配合物配合物配合物配合应应用，用，用，用，则则效果更好。效果更好。效果更好。效果更好。3)3)检验检验植物病原菌植物病原菌植物病原菌植物病原菌 利用噬菌体可以利用噬菌体可以利用噬菌体可以利用噬菌体可以检验检验由种子携由种子携由种子携由种子携带带的植物病的植物病的植物病的植物病原菌。原菌。原菌。原菌。4)4)测测定定定定辐辐射射射射剂剂量量量量 某些噬菌体某些噬菌体某些噬菌体某些噬菌体( (如如如如T2)T2)对辐对辐射射射射剂剂量的反量的反量的反量的反应应敏感而敏感而敏感而敏感而精确。精确。精确。精确。5)5)噬菌体在分子生物学研究中的作用噬菌体在分子生物学研究中的作用噬菌体在分子生物

38、学研究中的作用噬菌体在分子生物学研究中的作用 噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体现现已成已成已成已成为进为进行分行分行分行分子生物学研究的子生物学研究的子生物学研究的子生物学研究的较为较为理想的重要材料。理想的重要材料。理想的重要材料。理想的重要材料。4.4.2 植物病毒植物病毒已知的植物病毒多达已知的植物病毒多达700700种（种（19891989年），多数年），多数是是ssRNAssRNA病毒。病毒。16191619年荷年荷兰画画师描画的有病郁金香的画像描画的有病郁金香的画像 形形态：杆、：杆、丝、球状，一般无包膜。、球状，一般无包膜。花叶、黄化或花叶、黄化或红化等症状化等症状植株植株发生矮化，生矮

39、化，丛枝或畸形等枝或畸形等形成枯斑或坏死等症状形成枯斑或坏死等症状植物感染病毒后的主要症状植物感染病毒后的主要症状植物黄萎病植物黄萎病借昆虫刺吸式口器借昆虫刺吸式口器进入、通入、通过伤口或嫁接口或嫁接进入入 ，再通，再通过胞胞间连丝或或输导组织迅速向其它迅速向其它部位部位扩散引起普遍感染。散引起普遍感染。1 1、“侵入侵入”方式方式3 3、核酸的复制和蛋白、核酸的复制和蛋白质的合成的合成2 2、脱壳、脱壳植物病毒侵入宿主植物病毒侵入宿主细胞后才能胞后才能发生脱壳。生脱壳。增殖增殖过程程 4 4、装配（成熟）、装配（成熟） 多角体：多角体：多数昆虫病毒可在宿主多数昆虫病毒可在宿主多数昆虫病毒可在

40、宿主多数昆虫病毒可在宿主细细胞内形成光胞内形成光胞内形成光胞内形成光镜镜下呈多角形的包涵体。下呈多角形的包涵体。下呈多角形的包涵体。下呈多角形的包涵体。 直径一般直径一般直径一般直径一般3m3m3m3m（0.50.50.50.510m10m10m10m），碱溶性蛋白，），碱溶性蛋白，），碱溶性蛋白，），碱溶性蛋白，内包裹数目不等的病毒粒，可在内包裹数目不等的病毒粒，可在内包裹数目不等的病毒粒，可在内包裹数目不等的病毒粒，可在细细胞核或胞核或胞核或胞核或细细胞胞胞胞质质内形成。内形成。内形成。内形成。功能：功能：保保保保护护病毒粒免受外界不良病毒粒免受外界不良病毒粒免受外界不良病毒粒免受外界不良

41、环环境的破坏。境的破坏。境的破坏。境的破坏。昆虫病毒昆虫病毒已知昆虫病毒已知昆虫病毒16711671种（种（19901990），其中），其中8080以上以上鳞翅目昆虫的病原体。翅目昆虫的病原体。昆虫病毒的种昆虫病毒的种类除非包涵体病毒外，可分除非包涵体病毒外，可分为：核型多角体病毒核型多角体病毒(nuclear polyhedrosis virus,NPV)质型多角体病毒型多角体病毒(cytoplasmic polyhedrosis virus,CPV)颗粒体病毒粒体病毒(granulosis virus,GV)昆虫病毒做昆虫病毒做昆虫病毒做昆虫病毒做为为生物生物生物生物农药优农药优点：点：点

42、：点：专一性高一性高毒力大毒力大后效后效长使用方便使用方便对人畜安全人畜安全无公害无公害缺点危害缺点危害经济动物物人人类和脊椎和脊椎动物病毒物病毒 在人在人类与脊椎与脊椎动物中广泛寄生着相物中广泛寄生着相应的病毒。人的病毒。人类传染病染病8080由病毒引起（由病毒引起（300300种），脊椎种），脊椎动物病物病毒毒900900种，种，许多病毒引起人畜共患病。另一些病毒多病毒引起人畜共患病。另一些病毒感染感染动物后，并不致死宿主物后，并不致死宿主细胞，而是引起胞，而是引起肿瘤。瘤。种种类: : dsDNA、ssDNA、dsRNA、ssRNA。衣壳外有的有包膜，有的无包膜，有的包膜上有刺突。衣壳外

43、有的有包膜，有的无包膜，有的包膜上有刺突。病毒感染的防治病毒感染的防治接种疫苗、接种疫苗、 生物制生物制剂、 中中药预防、防、 干干扰素等。素等。增殖增殖过程程与噬菌体的增殖大致相同，可分与噬菌体的增殖大致相同，可分为五个五个连续步步骤：1 1）吸附）吸附 具高度具高度专一性地吸附于敏感一性地吸附于敏感细胞表面的受体。胞表面的受体。2 2）侵入）侵入 以胞以胞饮、包膜溶入、包膜溶入细胞膜、特异受体胞膜、特异受体转移等方移等方式侵入敏感式侵入敏感细胞内。胞内。3 3）脱壳）脱壳 脱去衣壳和包膜。脱去衣壳和包膜。4 4）生物合成）生物合成 核酸的复制和蛋白核酸的复制和蛋白质的合成。的合成。5 5）

44、装配和成熟）装配和成熟 分分别合成的核酸和蛋白合成的核酸和蛋白质组合成完整的、合成完整的、新的病毒粒子。新的病毒粒子。6 6）释放大量有侵染性的子代病毒。放大量有侵染性的子代病毒。类病毒病毒 n n只含只含只含只含RNARNARNARNA一种成分，一种成分，一种成分，一种成分，专专性活性活性活性活细细胞内寄生的分子病原胞内寄生的分子病原胞内寄生的分子病原胞内寄生的分子病原体。体。体。体。n n是寄生于高等生物是寄生于高等生物是寄生于高等生物是寄生于高等生物细细胞中一胞中一胞中一胞中一类类最小的新的病原体。最小的新的病原体。最小的新的病原体。最小的新的病原体。ssRNAssRNAssRNAssR

45、NA，分子量，分子量，分子量，分子量约约5105105105104 4 4 4DaDaDaDa12101210121012104 4 4 4DaDaDaDa，为为已知已知已知已知最小病毒分子量的十分之一左右。最小病毒分子量的十分之一左右。最小病毒分子量的十分之一左右。最小病毒分子量的十分之一左右。n n到目前到目前到目前到目前为为止，止，止，止，类类病毒只在植物中被病毒只在植物中被病毒只在植物中被病毒只在植物中被发现发现。类类病毒病毒病毒病毒对对各种化学和物理因子的作用都不敏感，各种化学和物理因子的作用都不敏感，各种化学和物理因子的作用都不敏感，各种化学和物理因子的作用都不敏感，对热对热以以以

46、以及紫外光和离子及紫外光和离子及紫外光和离子及紫外光和离子辐辐射有高度抗性。射有高度抗性。射有高度抗性。射有高度抗性。类病毒病毒(Viroid)(Viroid)马铃薯薯纺锤块茎病的病原体茎病的病原体长50nm棒状棒状RNA分子分子179核苷酸半体核苷酸半体180核苷酸半体核苷酸半体RNA由由组成成两半体两半体间有有70碱基以碱基以氢键方方 式式结合共形成合共形成122个碱基个碱基对，27个内个内环。Viroid Diseases of PotatoViroid Diseases of Potato拟病毒病毒(virusoids(virusoids，类病毒病毒) )是包裹在是包裹在动植物病毒粒子

47、中的植物病毒粒子中的类病毒病毒,极其极其微小，微小，仅由裸露的由裸露的RNA（300400个核苷个核苷酸）或酸）或DNA组成。成。 辅助病毒：助病毒：类病毒病毒“寄生寄生”的真病毒。的真病毒。拟病毒病毒为辅助病毒的助病毒的“卫星星”，其复制必，其复制必须依依赖辅助病毒的助病毒的协助。助。拟病毒也可干病毒也可干扰辅助病毒的复助病毒的复制、减制、减轻其其对宿主的病害、用于生物防治中。宿主的病害、用于生物防治中。n n是一是一是一是一类类不含核酸的侵染性蛋白不含核酸的侵染性蛋白不含核酸的侵染性蛋白不含核酸的侵染性蛋白质质分子。分子。分子。分子。n n小型蛋白小型蛋白小型蛋白小型蛋白质颗质颗粒，分子量

48、粒，分子量粒，分子量粒，分子量3.3103.3103.3103.3104 4 4 43.5103.5103.5103.5104 4 4 4Da,Da,Da,Da,约约由由由由250250250250个氨基酸个氨基酸个氨基酸个氨基酸组组成。成。成。成。n n能引起宿主体内能引起宿主体内能引起宿主体内能引起宿主体内现现成的同成的同成的同成的同类类蛋白蛋白蛋白蛋白质质分子分子分子分子发发生与其相似的构象生与其相似的构象生与其相似的构象生与其相似的构象变变化而使宿主致病。化而使宿主致病。化而使宿主致病。化而使宿主致病。n n毒性很毒性很毒性很毒性很强强，1g1g1g1g含含含含朊朊病毒的鼠病毒的鼠病毒

49、的鼠病毒的鼠脑脑可感染可感染可感染可感染1 1 1 1亿亿只小鼠。只小鼠。只小鼠。只小鼠。朊病毒病毒引起的疾病引起的疾病羊搔痒病、羊搔痒病、羊搔痒病、羊搔痒病、疯疯牛病、牛病、牛病、牛病、疯疯羊病、克雅氏病。羊病、克雅氏病。羊病、克雅氏病。羊病、克雅氏病。朊病毒侵入人体大病毒侵入人体大脑的的过程程借食物借食物借食物借食物进进入消化道，再入消化道，再入消化道，再入消化道，再经经淋巴系淋巴系淋巴系淋巴系统统侵入大侵入大侵入大侵入大脑脑。 与真病毒的主要区与真病毒的主要区别: :（1 1 1 1）在）在）在）在电镜电镜下，下，下，下，朊朊病毒呈淀粉病毒呈淀粉病毒呈淀粉病毒呈淀粉样颗样颗粒状，粒状，粒

50、状，粒状，成成成成丛丛排列，每排列，每排列，每排列，每丛丛大小和形状不一；大小和形状不一；大小和形状不一；大小和形状不一；（2 2 2 2）无核酸成分；）无核酸成分；）无核酸成分；）无核酸成分；（3 3 3 3）无免疫原性；）无免疫原性；）无免疫原性；）无免疫原性；（4 4 4 4）由宿主）由宿主）由宿主）由宿主细细胞内的基因胞内的基因胞内的基因胞内的基因编码编码；（5 5 5 5）抗逆性）抗逆性）抗逆性）抗逆性强强，能耐，能耐，能耐，能耐杀杀菌菌菌菌剂剂（甲（甲（甲（甲醛醛）和）和）和）和高温（高温（高温（高温（120120120120130130130130处处理理理理4h4h4h4h后仍

51、具感染性）后仍具感染性）后仍具感染性）后仍具感染性）。人的人的库鲁病病(kuru)、克雅氏病、克雅氏病(Creutzfeldt Jakob disease, CJD)等等羊搔痒症羊搔痒症(scrapie)牛海牛海绵状状脑病病(spongiform encephalopathy)病毒与病毒与病毒与病毒与实实践践践践发酵周期明酵周期明显延延长 碳源消耗碳源消耗缓慢慢 发酵液清淡酵液清淡发酵酵产物形成物形成缓慢或慢或根本不形成根本不形成 噬菌体噬菌体检测会会发现大量噬菌斑大量噬菌斑 电镜可可见噬菌体噬菌体 1.1.噬菌体与噬菌体与发酵工程酵工程噬菌体噬菌体对发酵工酵工业的危害很大的危害很大，当当发酵

52、液受酵液受噬菌体噬菌体严重重污染染时，会出，会出现以下异常表以下异常表现： 发酵生酵生产时预防措施防措施决不使用可疑菌种决不使用可疑菌种 严格格环境境卫生生 活菌液活菌液严禁排放禁排放 通气加料通气加料严控控 严格格执行会客制度行会客制度 设备灭菌菌 补救方法：救方法：加加药抑制抑制 及及时更更换菌种菌种 使用抗噬菌体菌株使用抗噬菌体菌株尽快提取尽快提取产品品2.2.昆虫病毒用于生物防治昆虫病毒用于生物防治 一部分昆虫一部分昆虫一部分昆虫一部分昆虫对对人人人人类类有利，大量的有利，大量的有利，大量的有利，大量的对对人人人人类类有害。利用有害。利用有害。利用有害。利用病毒制病毒制病毒制病毒制剂进

53、剂进行生物防治。行生物防治。行生物防治。行生物防治。优优点：点：点：点：（1 1）致病力）致病力）致病力）致病力强强，使用量小；，使用量小；，使用量小；，使用量小；（2 2）专专一性一性一性一性质质，安全可靠；，安全可靠；，安全可靠；，安全可靠；（3 3）抗逆性）抗逆性）抗逆性）抗逆性强强，作用久，作用久，作用久，作用久长长；（4 4）生）生）生）生产简产简便，成本低廉；便，成本低廉；便，成本低廉；便，成本低廉；（5 5）资资源丰富（已源丰富（已源丰富（已源丰富（已发现发现的昆虫病毒近的昆虫病毒近的昆虫病毒近的昆虫病毒近20002000种）。种）。种）。种）。3.3.病毒在基因工程中的病毒在基

54、因工程中的应用用动物物DNA病毒作病毒作为动物基因工程的物基因工程的载体体噬菌体作噬菌体作为原核生物基因工程的原核生物基因工程的载体体植物植物DNA病毒作病毒作为植物基因工程的植物基因工程的载体体昆虫昆虫DNA病毒作病毒作为真核生物基因工程的真核生物基因工程的载体体在基因工程操作中，病毒是除原核生物外的最好的在基因工程操作中，病毒是除原核生物外的最好的外源目的基因的外源目的基因的载体。体。这个个报告告认可的病毒可的病毒约40004000种，种，设有三个病毒目，有三个病毒目，6464个病毒科，个病毒科，9 9个病毒个病毒亚科，科，233233个病毒属，其中个病毒属，其中2929个病个病毒属毒属为

55、独立病毒属。独立病毒属。亚病毒因子病毒因子类群，不群，不设科和属。科和属。包括包括卫星病毒和星病毒和prionprion（传染性蛋白染性蛋白质颗粒或粒或朊病毒）。病毒）。一些属性不很明确的属称一些属性不很明确的属称暂定病毒属。定病毒属。 国国际病毒分病毒分类委委员会（会（ICT VICT V）第七次）第七次报告（告（19991999），），将所有已知的病毒根据核酸将所有已知的病毒根据核酸类型分型分为八大八大类群：群：单股股DNADNA病毒病毒双股双股DNADNA病毒病毒DNADNA与与RNARNA反反转录病毒病毒双股双股RNARNA病毒病毒单股股RNARNA病毒病毒单链RNARNA病毒病毒裸露裸露RNARNA病毒病毒类病毒病毒此外，此外，还增增设亚病毒因子一病毒因子一类