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1、第四章第四章 非非细胞生物胞生物病毒病毒l第一节第一节 病毒的普通特性病毒的普通特性l一、病毒一、病毒(Virus)l概概念念：病病毒毒是是一一类类比比细细菌菌更更微微小小，能能经经过过滤滤菌菌器器，仅仅含含一一种种类类型型的的核核酸酸DNA或或RNA，只只能能在在活活的的细细胞胞内内生生长长繁繁衍衍的的非非细细胞胞形形状状的的微微生生物。物。l在在食食品品工工业业中中，病病毒毒不不象象细细菌菌和和真真菌菌那那样样有有直直接接的的作作用用。但但是是，在在涉涉及及食食品品卫卫生生等等方方面面那那么么显显的的非非常常重重要要，例例如如：肝肝炎炎病病毒毒、轮轮状状病病毒毒、噬噬菌菌体体和和SARS病
2、病毒毒等等。假假设设说说肝肝轮轮S三三种种病病毒毒与与食食品品的的平平安安性性有有关关的的话话，噬噬菌菌体体的的危危害害那那么么主主要要是是发发生生在在发发酵酵工工业业当当中中的的。在在利利用用微微生生物物发发酵酵消消费费食食品品的的过过程程中中，在在乳乳酸酸发发酵酵、醋醋酸酸发发酵酵、氨氨基基酸酸发发酵酵等等过过程程中中，发发酵酵菌菌假假设设遭遭到到相相应应的的噬噬菌菌体体感感染染时时，发发酵酵作作用用将将会会减减慢慢甚甚至至停停顿顿，不不积积累累代代谢谢产产物物，菌体很快消逝，整个发酵消费遭到破坏。菌体很快消逝，整个发酵消费遭到破坏。l在在现现代代科科学学研研讨讨中中，病病毒毒的的作作用用
3、是是显显著著的的，在在分分子子生生物物学学和和分分子子遗遗传传学学等等方方面面产产生生了了宏宏大大的的影影响响。在在基基因因工工程程研研讨讨方方面面，假假设设将将病病毒毒核核酸酸分分子子进进展展体体外外切切割割，按按照照实实践践需需求求进进展展基基因因重重组组，然然后后再再送送入入体体内内，进进展展表表达达，产产生生新新的的理理想想性性物物质，运用于现代医学等方面。质，运用于现代医学等方面。l在在现现代代免免役役食食品品的的研研讨讨与与开开发发中中也也同同样样是大有可为的。是大有可为的。l二、病毒的特点二、病毒的特点l由由于于病病毒毒是是非非细细胞胞生生物物，所所以以它它具具有有细细胞胞生生物
4、物所所没没有有的的突突出出特特点点，主主要要表表如如今今以下几个方面。以下几个方面。l1、个个体体极极其其微微小小：个个体体微微小小，在在电电子子显显微镜下才干看见。微镜下才干看见。l2、只只含含一一种种类类型型核核酸酸：一一种种病病毒毒的的毒毒粒粒内只含有一种核酸，内只含有一种核酸，DNA或者或者RNA。l3、专专性性寄寄生生：严严厉厉的的活活细细胞胞内内寄寄生生，没没有有本本身身的的核核糖糖体体，没没有有个个体体生生长长，也也不不进进展展二二均均分分裂裂，必必需需依依赖赖宿宿主细胞进展本身的核酸复制，构成子代。主细胞进展本身的核酸复制，构成子代。 l4、大大部部分分病病毒毒没没有有酶酶或或
5、酶酶系系极极不不完完全全，不不含含催催化化能能量量代谢代谢 的酶，不能进展独立的代谢作用的酶，不能进展独立的代谢作用l5、对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。、对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。l三、病毒的大小与形状三、病毒的大小与形状l1、大大小小：丈丈量量病病毒毒大大小小的的单位位是是纳米米nm。各各种种病病毒毒的的大大小相差很大。小相差很大。l小小的的病病毒毒直直径径只只需需1020nm左左右右，例例如如：口口蹄蹄疫疫V的的直直径径22nm；大大的的病病毒毒直直径径可可超超越越250nm，例例 如如 ： 痘痘 病病 毒毒 的的 大大 小小 约 为250300nm；l大大多多数数病病毒毒
6、的的直直径径都都在在150nm以以下。下。l2、形形状状：病病毒毒的的形形状状有有四四种种，即即：球球形形、杆杆形形、砖形形和和蝌蝌蚪蚪形形，细菌病毒菌病毒噬菌体即噬菌体即为蝌蚪形。蝌蚪形。l四、病毒的化学四、病毒的化学组成成l绝大大多多数数病病毒毒主主要要是是由由核核酸酸、蛋蛋白白质组成成，只只需需少少数数病病毒毒除除上上述述成成分分外外，还含含有脂有脂类、多糖等物、多糖等物质。l病病毒毒核核酸酸的的分分子子量量大大约在在210161018Daldon之之间,Daldon简称称为DTl蛋蛋白白质也也是是病病毒毒的的主主要要成成分分，其其分分子子量量在在10000150000DT之之间。毒粒化
7、学组成核酸；核酸；蛋白质；蛋白质；脂类；脂类；碳水化合物；碳水化合物；根本化学组成根本化学组成病毒病毒颗粒在化学上表粒在化学上表现为核蛋白核蛋白二、毒粒的化学组成二、毒粒的化学组成二、毒粒的化学组成二、毒粒的化学组成l五、病毒的构造五、病毒的构造l病毒的根本构造有三种：病毒的根本构造有三种：l螺螺旋旋对称称:-烟烟草草花花叶叶病病毒毒TMVl多多面面体体对称称:二二十十面面体体对称称病病毒毒-腺病毒腺病毒 l复合复合对称称: T4噬菌体噬菌体 l病病毒毒子子：一一个个构构造造齐全全，功功能能完完好好，具有感染性的成熟病毒具有感染性的成熟病毒颗粒。粒。l病毒的种病毒的种类：l1、按照构造分、按照
8、构造分类：l 裸露病毒；裸露病毒；l 囊膜包膜病毒；囊膜包膜病毒；病毒的蛋白病毒的蛋白质壳体和病毒核酸中心构成的复合物，又称壳体和病毒核酸中心构成的复合物，又称核衣壳。核衣壳。核衣壳核衣壳nucleocapsidnucleocapsid：仅由核衣壳构成的病毒颗粒仅由核衣壳构成的病毒颗粒裸露毒粒裸露毒粒naked virionnaked virion：包膜包膜envelopeenvelope：有些病毒核衣壳包裹着的一有些病毒核衣壳包裹着的一层脂蛋白膜，它是病毒以出芽脂蛋白膜，它是病毒以出芽buddingbudding方式成熟方式成熟时，由，由细胞膜衍生而来的。有胞膜衍生而来的。有维系毒系毒粒构造
9、，粒构造，维护病毒核壳的作用。特病毒核壳的作用。特别是病毒的包膜糖蛋白，是病毒的包膜糖蛋白，具有多种生物学活性，是启具有多种生物学活性，是启动病毒感染所必需的。病毒感染所必需的。裸病毒和有包膜病毒的根本构造裸病毒和有包膜病毒的根本构造l2、按照寄生性分、按照寄生性分类：l 动物病毒物病毒l 植物病毒植物病毒l 细菌病毒噬菌体菌病毒噬菌体各种动物病毒各种植物病毒各种噬菌体3.3.3.3.病毒构造表示图病毒构造表示图病毒构造表示图病毒构造表示图爱滋病病毒构造图爱滋病病毒构造图l六、病毒的增殖及人工培育六、病毒的增殖及人工培育l一一 病毒的增殖病毒的增殖l1、吸吸附附：第第一一种种途途径径是是经经过
10、过细细胞胞外外表表的的离离子子Mg+2进进展展吸吸附附，是是可可逆逆的的；第第二二种种途途径径是是经经过过细细胞胞膜膜受受体来完成吸附，是不可逆的。体来完成吸附，是不可逆的。l2、侵侵入入：经经过过细细胞胞膜膜的的胞胞饮饮作作用用进进展展，在在此此过过程程中中，病病毒毒直直接接穿穿过过细细胞胞膜膜，这这时时的的囊囊膜膜胞胞膜膜与与细细胞胞膜交融而芯髓进入细胞。膜交融而芯髓进入细胞。3、脱脱壳壳：有有的的病病毒毒在在侵侵入入的的过过程程中中还还要要脱脱壳壳，如如大大肠肠杆杆菌菌T4噬噬菌菌体体就就是是这这样样。病病毒毒进进入入细细胞胞时时，在在溶溶酶酶体体蛋蛋白白水水解解酶酶的的作作用用下完成脱
11、壳，时间大约是几分钟到几小时。下完成脱壳，时间大约是几分钟到几小时。4、生生物物合合成成：DNA在在细细胞胞核核内内合合成成，RNA在细胞浆内合成，在细胞浆内合成，Pr在胞浆内合成。在胞浆内合成。5、装装配配和和释释放放：在在细细胞胞核核或或胞胞浆浆内内装装配配，构构成成核核衣衣壳壳。囊囊膜膜在在核核衣衣壳壳经经过过核核膜膜或或细细胞胞膜膜的的同同时时获获得得，病病毒毒颗颗粒粒以以出出芽芽方方式式释释放。放。l二 病毒的人工培育l1、细胞培育法：单层细胞培育法、悬浮培育法和固定培育法。l2、鸡胚培育法： 绒毛尿囊膜接种，用1012日龄鸡胚进展； 卵黄囊接种，用5日龄鸡胚。l3、动物培育法：用幼
12、龄无特定病原的动物实验，主要用于V的病原性测定、疫苗效能的测定、抗血清的制备等。l第二第二节 噬菌体噬菌体l噬噬菌菌体体Phage是是一一种种侵侵染染细菌菌的的微微生生物物病病毒毒，广广泛泛分分布布于于自自然然界界中中。由由于于噬噬菌菌体体在在发酵酵工工业中中的的危危害害较为突突出出而而引引起起人人们的的广泛注重。广泛注重。l人人们对大大肠杆杆菌菌T系系噬噬菌菌体体进展展了了大大量量的的研研讨，获得得了了有有关关病病毒毒的的根根底底知知识。由由于于它它是是一一个个很很方方便便的的生生物物模模型型和和独独特特的的研研讨工工具具，由由于于它它是是一一个个单细胞胞的的宿宿主主和很和很简单的寄生物。的
13、寄生物。l一、噬菌体的形状一、噬菌体的形状l同同其其它它病病毒毒一一样样，噬噬菌菌体体由由核核酸酸和和蛋蛋白白质质组组成成，核核酸酸的的单单链链或或双双链链分分子子组组成成环环状状或或线线状状，病病毒毒的的外外壳壳有有不不同同的的外外形形和和大小。大小。l根本形状有：蝌蚪形，微球形，线状。根本形状有：蝌蚪形，微球形，线状。l二、噬菌体的生活周期二、噬菌体的生活周期l一一 噬噬菌菌体体生生长长的的测测定定：一一步步生生长长曲曲线线l一一步步生生长长曲曲线线：少少量量病病毒毒与与敏敏感感细细胞胞接接触触，病病毒毒吸吸附附后后，高高倍倍稀稀释释，继继续续培培育育，定定时时取取样样测测定定培培育育物物
14、中中的的病病毒毒效效价价，以以感感染染时时间间为为横横坐坐标标，病病毒毒效效价价为为纵纵坐坐标标，绘绘制制出出病病毒毒特特征征性性的的繁繁衍衍曲曲线线，即即一一步步生长曲线生长曲线 l埋伏期：释放子代病毒粒子所需的最短时间，噬菌体以分钟计，动物病毒、植物病毒以小时或天计，大肠杆菌约25min l裂解量：每个受染细胞所释放产生的子代病毒数 目，几十到万个。 l裂解量= 平稳期的平均噬菌斑数 / 埋伏期的平均噬菌斑数 l详细实验方法：方法： l l对数生数生长期的敏感菌期的敏感菌悬浮液与适量的噬菌体混合，浮液与适量的噬菌体混合，l混合比例混合比例为101防止几个噬菌侵染一个菌体防止几个噬菌侵染一个
15、菌体)l l 数分数分钟后，参与一定量的噬菌体抗血清，以中和后，参与一定量的噬菌体抗血清，以中和l 未被吸收的噬菌体未被吸收的噬菌体l l 用培育液高倍稀用培育液高倍稀释，以免第二次吸附感染，以免第二次吸附感染l 培育培育l 含噬菌体含噬菌体样品与敏感菌混合品与敏感菌混合l l 平板培育，平板培育，计算噬菌斑数算噬菌斑数l结果可果可见：l1、埋埋伏伏期期：吸吸附附后后开开场一一段段时间，约510min，噬噬菌菌体体的的数数量量不不见添添加加，阐明明噬噬菌菌体体未完成复制和未完成复制和组装。装。l2、裂裂解解期期：感感染染后后2030min，平平板板中中噬噬菌菌斑斑数数量量忽忽然然直直线上上升升
16、，表表示示噬噬菌菌体体已已从从寄寄主主细胞胞中裂解中裂解释放了。放了。l3、裂裂解解量量：每每个个被被感感染染的的细菌菌释放放新新的的噬噬菌菌体的平均数称体的平均数称为裂解量。裂解量。l如下如下图：l 裂解期平均噬菌斑数裂解期平均噬菌斑数l裂解量裂解量= l 埋伏期平均噬菌斑数埋伏期平均噬菌斑数l三、毒性噬菌体三、毒性噬菌体l通通常常把把毒毒性性噬噬菌菌体体看看作作噬噬菌菌体体的的正正常常表表现。现。l大肠杆菌大肠杆菌T4噬菌体即为毒性噬菌体。噬菌体即为毒性噬菌体。l一毒性噬菌体侵入宿主细胞的过程：一毒性噬菌体侵入宿主细胞的过程：l分为五个阶段分为五个阶段l1、吸吸附附：与与细细胞胞的的特特异
17、异性性受受体体结结合合，一一种种噬噬菌菌体体吸吸附附后后不不影影响响另另外外一一种种噬噬菌菌体体的的吸吸附附，例例如如：大大肠肠杆杆菌菌T4噬噬菌菌体体吸吸附附于于细细胞胞后后，并并不不会会影影响响到到其其它它种种类类的的噬菌体在此细胞的吸附。噬菌体在此细胞的吸附。l2、侵侵入入：吸吸附附后后，噬噬菌菌体体的的核核酸酸部部分分注注入入到到细胞胞中中，蛋蛋白白质壳壳体体留留在在外外面面，从从吸吸附附到到侵侵入入只需几秒只需几秒钟几分几分钟。l3、复复制制：噬噬菌菌体体核核酸酸进入入宿宿主主细胞胞后后，支支配配宿宿主主细胞胞代代谢机机能能，大大量量复复制制噬噬菌菌体体核核酸酸，并并合合成成病病毒毒
18、所所需需的的蛋蛋白白质，但但不不构构成成带壳壳体体的的粒粒子。子。l4、粒粒子子成成熟熟装装配配：寄寄主主细胞胞合合成成噬噬菌菌体体的壳体，并的壳体，并进一步一步组装成完好的噬菌体粒子。装成完好的噬菌体粒子。l5、寄寄主主细胞胞裂裂解解释放放：噬噬菌菌体体粒粒子子成成熟熟后后，引引起起寄寄主主细胞胞裂裂解解，释放放出出病病毒毒子子，释放放量量因因噬噬菌菌体体种种类而而有有所所不不同同，一一个个寄寄主主细胞胞可可释放放1010000个噬菌体粒子。个噬菌体粒子。l留意：留意：l1、在在细细菌菌培培育育液液中中，细细菌菌被被噬噬菌菌体体感感染染，菌菌体体细细胞胞裂裂解解，浑浑浊浊的的菌菌悬悬液液变变
19、成成为为透透明的裂解液。明的裂解液。l2、在在双双层层平平板板固固体体培培育育基基上上，稀稀释释的的噬噬菌菌体体悬悬液液引引起起点点状状感感染染，在在感感染染点点上上进进入入反反复复的的侵侵染染过过程程，产产生生透透明明的的空空斑斑称称为噬菌斑。为噬菌斑。l二温暖噬菌体和溶源性二温暖噬菌体和溶源性l1、温温暖暖噬噬菌菌体体：有有些些噬噬菌菌体体侵侵入入宿宿主主细细胞胞后后，并并不不象象上上述述毒毒性性噬噬菌菌体体那那样样开开展展，而而是是它它们们的的核核酸酸和和宿宿主主细细胞胞同同步步复复制制，寄寄主主细细胞胞不不裂裂解解，这这类类噬噬菌菌体体称称为为温温暖暖噬菌体。噬菌体。l2、溶溶源源细细胞胞：含含有有温温暖暖噬噬菌菌体体的的宿宿主主细细胞称为溶源细胞。胞称为溶源细胞。l思索题：l1、噬菌体是如何感染宿主细胞的？简述噬菌体的增殖过程。 l2、病毒与其他微生物在生物学特性方面相比，有哪些特点？l3、什么叫做溶源性细菌
