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1、微生物第三章Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节第一节 病病 毒毒非细胞生物非细胞生物（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒亚病毒类病毒：只含具侵染性的类病毒：只含具侵染性的RNA组分组分卫星卫星RNA：只含有不具侵染性的只含有不具侵染性的RNA组分组分朊病毒：只含蛋白质朊病毒：只含蛋白质特点：特点：v 无细胞结构，专性活细胞内寄生；无细胞结构，专性活细胞内寄生；v 没有酶或酶系统极不完全，不能进行代谢活动；没有酶或酶系统
2、极不完全，不能进行代谢活动；v 个体极小，能通过细菌滤器；个体极小，能通过细菌滤器；v 对抗生素不敏感，对干扰素敏感。对抗生素不敏感，对干扰素敏感。病毒是超显微的，没有细胞结构的，专性活细胞内是超显微的，没有细胞结构的，专性活细胞内寄生的实体。它们在活细胞外具有一般化学大分子寄生的实体。它们在活细胞外具有一般化学大分子特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征。一、病毒的形态构造和化学成分一、病毒的形态构造和化学成分（一）病毒的大小（一）病毒的大小个体小，必需在电镜下观察；个体小，必需在电镜下观察；不同病毒的毒粒大小差别很大；不同病毒的毒粒大小差别很大；毒粒的形状
3、大致可分球形颗粒毒粒的形状大致可分球形颗粒(或称拟球形颗粒或称拟球形颗粒)、杆状颗粒和复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）等杆状颗粒和复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）等少数几类。少数几类。（二）病毒的形态（二）病毒的形态1、典型病毒粒的构造、典型病毒粒的构造基本成分基本成分核酸核酸位于中心，称为位于中心，称为核心核心蛋白质蛋白质包围在核心周围，形成包围在核心周围，形成衣壳衣壳核心核心和和衣壳衣壳合称核衣壳，为病毒的基本结构。有些复合称核衣壳，为病毒的基本结构。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杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成的的包膜包膜。有的包膜上还长有。有的包膜上还长
4、有刺突刺突。2、病毒粒的对称体制、病毒粒的对称体制螺旋对称螺旋对称二十面体对称二十面体对称复合对称复合对称无包膜无包膜有包膜有包膜无包膜无包膜有包膜有包膜无包膜无包膜有包膜有包膜3、病毒的群体形态、病毒的群体形态噬菌体感染细菌后，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，称为长细菌的小圆斑，称为噬菌斑噬菌斑。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
5、体，称为动物病毒群体，称为空斑空斑。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，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，称为形成类似细菌菌落的病灶，称为病斑病斑。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，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，称为称为枯斑枯斑。1、螺旋状对称型：烟草花叶病毒（、螺旋状对称型：烟草花叶病毒（TMV） 呈直杆状，长呈直杆状，长300nm，宽宽15nm，中空内径中空内径4nm，由由158个个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，相对分子量为氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，相对分子量为17500，
6、总共，总共2130个衣壳粒，排列成个衣壳粒，排列成130圈螺旋，核酸核心是单链的圈螺旋，核酸核心是单链的RNA，相对分子质量为相对分子质量为260万，含有万，含有6390个核苷酸，每个核苷酸，每3个核苷酸与个核苷酸与一个衣壳粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内径中。一个衣壳粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内径中。（三）（三）3类典型形态的病毒及其代表类典型形态的病毒及其代表 二十面体具有二十面体具有12个角、个角、20个面个面 和和30条棱。条棱。腺病毒腺病毒的衣壳是典型的二十面体对称，的衣壳是典型的二十面体对称， 由由252个衣壳组成，没个衣壳组成，没有包膜。腺病毒的核心是由线状双链有包膜。腺病毒的核
7、心是由线状双链DNA构成的。构成的。 其基因组的大小都其基因组的大小都约为约为36500个核苷酸对。个核苷酸对。2、二十面体对称型：、二十面体对称型： T4由由头头部部（核核心心是是双双链链线线状状DNA）、颈颈部部和和尾尾部部（尾尾鞘鞘、尾尾管管、基基板板、刺刺突突和和尾尾丝丝）三三个部分构成。个部分构成。3、复合对称型：偶数噬菌体、复合对称型：偶数噬菌体4、 病毒的核酸病毒的核酸v 核酸是病毒的遗传物质；核酸是病毒的遗传物质；控制着病毒的增殖及对控制着病毒的增殖及对 宿主的感染性；宿主的感染性；v 一种病毒的毒粒只含有一种核酸：一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是或是RNA；病毒核酸病
8、毒核酸单链单链DNA（ss DNA）；）；双链双链DNA（ds DNA）；）；单链单链RNA（ss RNA）；）；双链双链RNA（ds RNA）；）；二、四类病毒及其繁殖方式二、四类病毒及其繁殖方式（一）原核生物的病毒（一）原核生物的病毒噬菌体噬菌体与其他病毒一样，噬菌体除有其与其他病毒一样，噬菌体除有其特异性宿主外，并无显著区别。特异性宿主外，并无显著区别。它们都是由蛋白质和核酸组成。它们都是由蛋白质和核酸组成。基本形态为蝌蚪形、球形、和丝基本形态为蝌蚪形、球形、和丝状三种。从结构看以可分为六种状三种。从结构看以可分为六种不同的类型。不同的类型。1、噬菌体的繁殖、噬菌体的繁殖病毒粒子并无个体
9、的生长过程，而只有其两种基本成分病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本成分的合成和装配，即：的合成和装配，即： 核酸复制核酸复制+蛋白质合成蛋白质合成核蛋白（病毒粒子）核蛋白（病毒粒子）噬菌体的繁殖一般可分五个阶段，即噬菌体的繁殖一般可分五个阶段，即1)吸附吸附2) 侵入侵入3)增殖（复制与生物合成）增殖（复制与生物合成）4)成熟（装配）成熟（装配）5)裂解（释放）裂解（释放）尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触，可触发尾丝散开，附着受体接触，可触发尾丝散开，附着在受体上，随之把刺突、基板固定在受体上，随之把刺突、基板固定（1）吸附吸附病毒吸附蛋白与细胞受
10、体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。（2）侵入侵入吸附尾钉固着尾鞘收缩尾管穿入DNA注入尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外；蛋白质外壳留在胞外；（3）增殖增殖 病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸。
11、产生大量的病毒蛋白质和核酸。（4）成熟（装配）成熟（装配）T4噬菌体的装配是一个极为复杂的噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程自我装配的过程（5）裂解（释放）裂解（释放）吸附吸附侵入侵入早期：病毒特异性酶的合成早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒核酸复制病毒结构蛋白质合成病毒结构蛋白质合成装配装配释放释放病毒大分病毒大分子合成子合成2、噬菌体效价的测定、噬菌体效价的测定效价效价表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数体粒子数又称噬菌斑形成单位（又称噬菌斑形成单位（pfu）或感染中心或感染中心 测定的方法测定的方法双层平板法双层平板法v 用双
12、层平板法测出的效价比用电镜直接记数得到的用双层平板法测出的效价比用电镜直接记数得到的效价低。效价低。 前者是计有感染力的噬菌体粒子，后者是计噬菌前者是计有感染力的噬菌体粒子，后者是计噬菌体的总数。体的总数。 一步生长曲线可分为三个时期：一步生长曲线可分为三个时期： 潜伏期潜伏期是指菌体的核酸侵入宿主细胞后至第是指菌体的核酸侵入宿主细胞后至第 一个噬菌一个噬菌 体粒子装配前的一段时间。体粒子装配前的一段时间。 裂解期裂解期是指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一是指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一 段时间。段时间。 稳定期稳定期溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期。溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期。3、一步
13、生长曲线、一步生长曲线定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步生长曲线生长曲线4、溶、溶 源性源性 温和噬菌体或称溶源性噬菌体（温和噬菌体或称溶源性噬菌体（lysogenic phage）：）：感染宿主细胞后不能完成复制循环，噬菌体基感染宿主细胞后不能完成复制循环，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生。产生。这一现象称做这一现象称做溶源性（溶源性（lysogeny）现象现象附着或融合在溶源性细菌染色体上的温和噬菌附着或融合在溶源性细菌染色体上的温和噬菌体的核酸体的核酸称为称为原噬菌体原噬菌体
14、或或前噬菌体前噬菌体。前噬菌体前噬菌体含有温和噬菌体的含有温和噬菌体的含有温和噬菌体的含有温和噬菌体的DNA DNA DNA DNA 而又找不到形态上可见的而又找不到形态上可见的而又找不到形态上可见的而又找不到形态上可见的噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体粒子的宿主细菌叫粒子的宿主细菌叫粒子的宿主细菌叫粒子的宿主细菌叫溶源性细菌溶源性细菌溶源性细菌溶源性细菌。溶源性细菌的基本特性：溶源性细菌的基本特性： 自发裂解自发裂解 诱发裂解诱发裂解 免疫性免疫性 复愈性复愈性 溶源转变溶源转变植物病毒没有专门的吸植物病毒没有专门的吸附结构，通过昆虫口器、附结构，通过昆虫口器、摩擦伤口和人为伤口进摩擦伤口和人为伤口
15、进入寄主细胞。植物病毒入寄主细胞。植物病毒在入住宿主细胞后脱去在入住宿主细胞后脱去蛋白质外壳。蛋白质外壳。 TMVTMV的衣壳粒以双层的衣壳粒以双层盘的形式组装成衣壳，盘的形式组装成衣壳，PHPH的改变、的改变、RNARNA的嵌入的嵌入对衣壳的装配起关键作对衣壳的装配起关键作用。用。（二）植物病毒（二）植物病毒（三）人类和脊椎动物病毒（三）人类和脊椎动物病毒脊椎动物病毒包括脊椎动物病毒包括DNADNA和和RNARNA病毒，病毒，动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：1.1.无包膜的病毒，如腺病毒通过细胞裂解或局部破裂而释放。无包膜的病毒
16、，如腺病毒通过细胞裂解或局部破裂而释放。2.2.有包膜的有包膜的DNADNA病毒，如疱疹病毒，以细胞质中通道释放到细胞外。病毒，如疱疹病毒，以细胞质中通道释放到细胞外。3.3.有包膜的有包膜的RNARNA病毒，如副流感病毒用出芽方式通过寄主细胞膜，病毒，如副流感病毒用出芽方式通过寄主细胞膜， 释放到细胞外并获得细胞源性的包膜和产生刺突。释放到细胞外并获得细胞源性的包膜和产生刺突。腺病毒的复制可代表腺病毒的复制可代表DNADNA病毒的复制病毒的复制脊髓灰质炎病毒的复制可代表脊髓灰质炎病毒的复制可代表RNARNA病毒的复制病毒的复制1.1.吸附：腺病毒吸附在宿主细吸附：腺病毒吸附在宿主细 胞表面的
17、糖蛋白受体上。胞表面的糖蛋白受体上。2.2.穿入：通过吞噬作用进入胞内。穿入：通过吞噬作用进入胞内。3.3.脱壳：寄主细胞的蛋白酶脱壳：寄主细胞的蛋白酶 水解腺病毒衣壳。水解腺病毒衣壳。 4.4.在宿主细胞核内转录早期在宿主细胞核内转录早期 mRNAmRNA并翻译早期蛋白。并翻译早期蛋白。5.5.在宿主细胞核内复制出病毒的在宿主细胞核内复制出病毒的 DNADNA和晚期和晚期mRNAmRNA。 一些带有囊膜的病毒，如一些带有囊膜的病毒，如单纯疱疹病毒，当它们的核酸单纯疱疹病毒，当它们的核酸和衣壳蛋白组装完毕后，它们和衣壳蛋白组装完毕后，它们将以将以“出芽出芽”的方式，包裹寄的方式，包裹寄主细胞的
18、细胞膜或核膜，从寄主细胞的细胞膜或核膜，从寄主细胞中释放出来。主细胞中释放出来。 引起爱滋病的病毒引起爱滋病的病毒人类免役缺陷病毒（人类免役缺陷病毒（HIV）从淋巴细胞中释放出来从淋巴细胞中释放出来（四）昆虫病毒（四）昆虫病毒多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的包涵体，称包涵体，称多角体多角体，成分为碱溶性结晶蛋白，其内包，成分为碱溶性结晶蛋白，其内包裹着数目不等的病毒粒。裹着数目不等的病毒粒。核形多角体病毒（核形多角体病毒（NPV）：）：在昆虫细胞核内增殖、具有在昆虫细胞核内增殖、具有 蛋白质包涵体的杆状病毒蛋白质包涵体的杆状病毒 质形
19、多角体病毒（质形多角体病毒（CPV）：）：在昆虫细胞质内增殖、可形在昆虫细胞质内增殖、可形 成蛋白质包涵体的球状病毒成蛋白质包涵体的球状病毒 颗粒体病毒（颗粒体病毒（GV）：）：具有蛋白质包涵体，每个包涵体具有蛋白质包涵体，每个包涵体 内通常仅含一个病毒粒的昆虫杆内通常仅含一个病毒粒的昆虫杆 状病毒状病毒主要有三种类型：主要有三种类型：第二节第二节 亚亚 病病 毒毒19711971年年T.O.DienerT.O.Diener阐明马铃薯纺锤形块茎病毒的阐明马铃薯纺锤形块茎病毒的病原是一种具有感染性和自主复制能力的低分子病原是一种具有感染性和自主复制能力的低分子RNARNA（类病毒类病毒，Dien
20、er,1971Diener,1971）以后又发现了称之为以后又发现了称之为拟病毒拟病毒( (Randles,1981)Randles,1981)的植的植物病毒物病毒PrusinerPrusiner发现了发现了朊病毒朊病毒( (Prusiner,1982)Prusiner,1982)。一、类病毒一、类病毒类病毒类病毒是裸露的，仅含一个单链环状低相对分子质量是裸露的，仅含一个单链环状低相对分子质量RNA分子的病原体。分子的病原体。 发现的第一个类病毒是发现的第一个类病毒是马铃薯纺锤形块茎病类病毒马铃薯纺锤形块茎病类病毒(Potato spindletuber viroid，PSTV)，这是一种导致
21、马铃薯严重减这是一种导致马铃薯严重减产的病原体，棒状，无蛋白外壳。它仅含一个由产的病原体，棒状，无蛋白外壳。它仅含一个由359个核苷个核苷酸组成的单链环状酸组成的单链环状RNA分子分子(相对分子质量约相对分子质量约100 000)。该。该分子内有很多碱基分子内有很多碱基(70)通过氢键配对而形成双螺旋区，通过氢键配对而形成双螺旋区，未配对碱基则形成内环。双螺旋区与内环交替排列形成一未配对碱基则形成内环。双螺旋区与内环交替排列形成一个伸长的个伸长的棒状分子棒状分子。 类病毒类病毒RNA相对分子质量虽小，但能独立侵染寄主，侵相对分子质量虽小，但能独立侵染寄主，侵入寄主后也能自我复制，不需要辅助病毒
22、。入寄主后也能自我复制，不需要辅助病毒。二、拟病毒二、拟病毒 一类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，被一类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，被称为拟病毒。拟病毒含有两种称为拟病毒。拟病毒含有两种RNA分子，一种和一分子，一种和一般病毒中的类似，另一种般病毒中的类似，另一种RNA分子与类病毒有相似分子与类病毒有相似的理化性质和结构，也是环状的。不过这两种的理化性质和结构，也是环状的。不过这两种RNA分子单独都不表现致病性，只有联合起来才具有复分子单独都不表现致病性，只有联合起来才具有复制和感染性。这种类似类病毒的制和感染性。这种类似类病毒的RNA称之拟病毒称之拟病毒（Virusoid）。）。 又
23、称蛋白质侵染因子。朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞又称蛋白质侵染因子。朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。羊瘙痒病是羊的一种中枢神经系统退化性紊乱疾病。表现为毛羊瘙痒病是羊的一种中枢神经系统退化性紊乱疾病。表现为毛脱落，皮肤瘙痒，失去平衡和后肢麻痹等症状。这种脱落，皮肤瘙痒，失去平衡和后肢麻痹等症状。这种“羊瘙痒病羊瘙痒病”的病原是经过近两个世纪的研究未能解决的一个谜。直至的病原是经过近两个世纪的研究未能解决的一个谜。直至1982年，年，美国加洲大学旧金山分校动物病毒学家美国加洲大学旧金山分校动物病毒学家SBPrusiner发现羊瘙痒发现羊瘙痒病是蛋白质侵染引起的疾病，并称为病是蛋白质侵染引起的疾病，并称为“Prion”即朊病毒。即朊病毒。现在已经发现与朊病毒有关的疾病有羊瘙痒病、貂脑病、人的现在已经发现与朊病毒有关的疾病有羊瘙痒病、貂脑病、人的库鲁病（震颤病）和克库鲁病（震颤病）和克雅氏病。有人还推测人类的一些慢性退化雅氏病。有人还推测人类的一些慢性退化性紊乱疾病，像早老年痴呆，帕金森氏病、糖尿病、风湿性关节炎性紊乱疾病，像早老年痴呆，帕金森氏病、糖尿病、风湿性关节炎和红斑狼疮等疾病也可能是由朊病毒引起的。和红斑狼疮等疾病也可能是由朊病毒引起的。三、朊病毒三、朊病毒(prion) ：
