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1、食品微生物学第第2章章 微生物主要类群的形微生物主要类群的形态、结构和功能态、结构和功能非细胞生物非细胞生物病毒病毒病毒的概念：病毒的概念：病毒：病毒：是一类超显微的非细胞生物是一类超显微的非细胞生物, ,每一种病每一种病毒只含有一种核酸毒只含有一种核酸; ;它们只能在活细胞内营专它们只能在活细胞内营专性寄生性寄生; ;在离体条件下在离体条件下, ,它们以无生命的化学大它们以无生命的化学大分子状态存在分子状态存在. .病毒粒子：病毒粒子：完整的、具有感染性的病毒颗粒。完整的、具有感染性的病毒颗粒。病毒的形态结构及主要类型病毒的形态结构及主要类型病毒的概念：病毒的概念：个个体体极极小小（以以nm
2、nm计计），能能通通过过滤滤菌菌器器，形形态态多多样样，有有球球状、杆状、复合型。状、杆状、复合型。无无细细胞胞结结构构，主主要要由由蛋蛋白白质质、核核酸酸构构成成，一一个个病病毒毒体体内内仅含一种核酸，核酸以单链或双链形式存在。仅含一种核酸，核酸以单链或双链形式存在。生生活活方方式式为为专专性性活活细细胞胞内内寄寄生生，病病毒毒酶酶系系不不全全，离离开开活活体后无生命特征。体后无生命特征。病病毒毒以以复复制制的的方方式式增增殖殖, ,包包括括核核酸酸复复制制、核核酸酸蛋蛋白白质质装装配，是在分子水平上进行的。配，是在分子水平上进行的。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
3、。衣衣 壳壳核核 酸酸包膜包膜刺刺 突突核衣壳核衣壳1、病毒的基本特点、病毒的基本特点三类典型形态的病毒：三类典型形态的病毒：廿面体对称廿面体对称的结构的结构( (球状球状) ) 螺旋对称螺旋对称的结构的结构( (杆状杆状) ) 复合对称复合对称的结构的结构( (蝌蚪状蝌蚪状) ) 大肠杆菌的大肠杆菌的T4T4噬菌体是噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成，螺旋对称的尾部组合而成，是病毒中复合对称的代表。是病毒中复合对称的代表。病毒的形态结构及主要类型病毒的形态结构及主要类型（1 1）、形态）、形态（2 2）化学组成）化学组成主主要要由由核核酸酸和和蛋蛋
4、白白质质组组成成。较较复复杂杂的的病病毒毒还还含含有有脂脂类类、多多糖等。糖等。（3 3）结构）结构 核衣壳（基本构造）核衣壳（基本构造） 核心：由核心：由DNADNA或或RNARNA构成构成病病 衣壳：由许多衣壳粒蛋白构成衣壳：由许多衣壳粒蛋白构成毒毒 包膜（非基本结构）：由类脂或脂蛋白构成包膜（非基本结构）：由类脂或脂蛋白构成 刺突（非基本结构）刺突（非基本结构）衣壳粒是由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位，衣壳粒是由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位，衣壳粒的排列组合方式不同，使病毒表现出不同的构型和衣壳粒的排列组合方式不同，使病毒表现出不同的构型和形状。形状。病毒的大小与形态病
5、毒的大小与形态n n1、大大小小：测测量量病病毒毒大大小小的的单单位位是是纳纳米米（nm）。各种病毒的大小相差很大。）。各种病毒的大小相差很大。n n小小的的病病毒毒直直径径只只有有10-20nm左左右右，例例如如：口口蹄蹄疫疫的的直直径径22nm；大大的的病病毒毒直直径径可可超超过过250nm， 例例 如如 ： 痘痘 病病 毒毒 的的 大大 小小 约约 为为250300nm；n n大多数病毒的直径都在大多数病毒的直径都在150nm以下。以下。n n2、形形态态：病病毒毒的的形形态态有有球球状状、棒棒杆杆状状、线线状和蝌蚪状等。状和蝌蚪状等。n病毒的结构与化学组成病毒的结构与化学组成n n1.
6、病毒粒子的结构病毒粒子的结构n n病毒的基本形态结构有三种：病毒的基本形态结构有三种：n n(1)螺旋对称螺旋对称-烟草花叶病毒烟草花叶病毒n n(2)二十面体对称二十面体对称-腺病毒腺病毒 n n(3)复合对称复合对称-T4噬菌体噬菌体 n n2.病毒的化学组成病毒的化学组成n n绝大多数病毒主要是由核酸、蛋白质组成，只有少数病毒除上述成分外，还含有脂类、多糖等物质。病毒病毒核酸；核酸；蛋白质；蛋白质；脂类；脂类；碳水化合物；碳水化合物；基本化学组成基本化学组成病毒的化学组成病毒的化学组成病毒的主要类型病毒的主要类型n n病毒的种类：病毒的种类：n n1、按照结构分类：、按照结构分类：n n
7、 裸露病毒；裸露病毒；n n 囊膜（包膜）病毒；囊膜（包膜）病毒；裸病毒和有包膜病毒的基本结构n n2、按照寄生性分类：、按照寄生性分类：n n(1) 微生物病毒n n(2) 植物病毒n n(3) 细菌病毒（噬菌体） (4)脊椎动物病毒 (5)昆虫病毒3.3.病毒结构示意图病毒结构示意图爱滋病病毒结构图爱滋病病毒结构图亚病毒因子亚病毒因子n n亚病毒是一类比病毒更为简单，仅具有某种核酸不具有蛋白质，或仅具有蛋白质而不具有核酸，能够侵染动植物的微小病原体。他不具有完整的病毒结构的一类病毒称之为亚病毒，包括n n1.类病毒、2.卫星RNA、3.朊病毒。n噬菌体噬菌体n n噬噬菌菌体体（Phage）
8、是是一一种种侵侵染染细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发酵酵工工业业中中的的危危害害较较为为突突出出而而引引起人们的广泛重视。起人们的广泛重视。n n人人们们对对大大肠肠杆杆菌菌T系系噬噬菌菌体体进进行行了了大大量量的的研研究究，获获得得了了有有关关病病毒毒的的基基础础知知识识。因因为为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究究工工具具，因因为为它它是是一一个个单单细细胞胞的的宿宿主和很简单的寄生物。主和很简单的寄生物。噬菌体噬菌体病毒种类很多，根据病毒寄生的对象来分，有植病毒种类很多，根据病毒寄生的
9、对象来分，有植物病毒、动物病毒和微生物病毒。物病毒、动物病毒和微生物病毒。噬菌体：噬菌体：是病毒中的一种，一般把侵染细菌、放是病毒中的一种，一般把侵染细菌、放线菌的病毒叫噬菌体。（把侵染真菌的病毒叫噬线菌的病毒叫噬菌体。（把侵染真菌的病毒叫噬真菌体）真菌体）噬菌体在自然界广泛存在，在噬菌体在自然界广泛存在，在1995年发表的年发表的国际国际病毒分类学委员会病毒分类学委员会 (ICTV)的病毒分类与命名第六次的病毒分类与命名第六次报告中共报道了报告中共报道了4000余种，分别划归为余种，分别划归为49个病毒个病毒科科.据据Bradley(布拉德利布拉德利) (1967)归纳，噬菌体共有六类归纳，
10、噬菌体共有六类形态。形态。n n噬菌体的形态噬菌体的形态n n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形形状状和和大小。大小。n n基本形态有：蝌蚪形，微球形，线状。基本形态有：蝌蚪形，微球形，线状。n n噬菌体的生活周期噬菌体的生活周期n n（一）（一）（一）（一） 噬菌体生长的测定：一步生长曲线噬菌体生长的测定：一步生长曲线噬菌体生长的测定：一步生长曲线噬菌体生长的测定：一步生长曲线n n定定定定量量量量描描描描述述述述毒毒毒毒性性性性噬噬噬噬菌
11、菌菌菌体体体体生生生生长长长长规规规规律律律律的的的的实实实实验验验验曲曲曲曲线线线线称称称称为为为为一步生长曲线。一步生长曲线。一步生长曲线。一步生长曲线。n n少少少少量量量量病病病病毒毒毒毒与与与与敏敏敏敏感感感感细细细细胞胞胞胞接接接接触触触触，病病病病毒毒毒毒吸吸吸吸附附附附后后后后，高高高高倍倍倍倍稀稀稀稀释释释释，继继继继续续续续培培培培养养养养，定定定定时时时时取取取取样样样样测测测测定定定定培培培培养养养养物物物物中中中中的的的的病病病病毒毒毒毒效效效效价价价价，以以以以感感感感染染染染时时时时间间间间为为为为横横横横坐坐坐坐标标标标，病病病病毒毒毒毒效效效效价价价价为为为为
12、纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标，绘绘绘绘制制制制出出出出病病病病毒毒毒毒特特特特征征征征性性性性的的的的繁繁繁繁殖殖殖殖曲曲曲曲线线线线，即即即即一一一一步步步步生长曲线生长曲线生长曲线生长曲线 一步生长曲线n n1.1.1.1.实验设计依据：实验设计依据：实验设计依据：实验设计依据：1 1 1 1个菌体被个菌体被个菌体被个菌体被1 1 1 1个噬菌体感染个噬菌体感染个噬菌体感染个噬菌体感染, , , ,避避避避免二次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。免二次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。免二次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。免二次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。n n 2. 2. 2. 2.实验过程
13、实验过程实验过程实验过程: : : :n n敏感菌敏感菌10ml 10ml 噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体( ( ( (Phage) 1ml Phage) 1ml 混匀，混匀，5min,5min,使之吸附使之吸附 n n离心或用抗噬菌体离心或用抗噬菌体(phage)(phage)血清处理血清处理, , 去除过量去除过量噬菌体噬菌体(phage)(phage)n n高倍稀释高倍稀释, ,吸附吸附( (噬菌体噬菌体)phage)phage的菌悬液的菌悬液( (避免多避免多次吸附次吸附) )n n3737培养培养, ,定时取样定时取样n n具体实验方法：具体实验方法：具体实验方法：具体实验方法： n n
14、n n对数生长期的敏感菌悬浮液与适量的噬菌体混合，对数生长期的敏感菌悬浮液与适量的噬菌体混合，n n混合比例为混合比例为10101 1（避免几个噬菌侵染一个菌体（避免几个噬菌侵染一个菌体) )）n n n n 数分钟后，加入一定量的噬菌体抗血清，以中和数分钟后，加入一定量的噬菌体抗血清，以中和n n 未被吸收的噬菌体未被吸收的噬菌体n n 用培养液高倍稀释，以免第二次吸附（感染）用培养液高倍稀释，以免第二次吸附（感染）n n 培养培养n n 含噬菌体样品与敏感菌混合含噬菌体样品与敏感菌混合n n n n 平板培养，计算噬菌斑数平板培养，计算噬菌斑数以培养时间为横坐标以培养时间为横坐标, ,以以
15、噬菌斑数为纵坐标噬菌斑数为纵坐标, ,绘绘制成的曲线为一步生制成的曲线为一步生长曲线。长曲线。可分以下阶段：可分以下阶段：潜伏期潜伏期裂解期裂解期稳定期稳定期 一步生长曲线n n结果可见：结果可见：结果可见：结果可见：n n1 1、潜潜潜潜伏伏伏伏期期期期：吸吸吸吸附附附附后后后后开开开开始始始始一一一一段段段段时时时时间间间间，约约约约5-10min5-10min，噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体的的的的数数数数量量量量不不不不见见见见增增增增加加加加，说说说说明明明明噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体未未未未完完完完成成成成复制和组装。复制和组装。复制和组装。复制和组装。n n2 2、裂裂裂裂解解解解期期期
16、期：感感感感染染染染后后后后20-30min20-30min，平平平平板板板板中中中中噬噬噬噬菌菌菌菌斑斑斑斑数数数数量量量量突突突突然然然然直直直直线线线线上上上上升升升升，表表表表示示示示噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体已已已已从从从从寄寄寄寄主主主主细细细细胞胞胞胞中裂解释放了。中裂解释放了。中裂解释放了。中裂解释放了。n n3 3、裂裂裂裂解解解解量量量量：每每每每个个个个被被被被感感感感染染染染的的的的细细细细菌菌菌菌释释释释放放放放新新新新的的的的噬噬噬噬菌菌菌菌体的平均数称为裂解量。体的平均数称为裂解量。体的平均数称为裂解量。体的平均数称为裂解量。n n 裂解期平均噬菌斑数裂解期平均噬菌
17、斑数裂解期平均噬菌斑数裂解期平均噬菌斑数n n裂解量裂解量裂解量裂解量= n n 潜伏期平均噬菌斑数潜伏期平均噬菌斑数潜伏期平均噬菌斑数潜伏期平均噬菌斑数噬菌斑噬菌斑: :概念：概念：将少量噬菌体与大量敏将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂中，感菌混合培养在营养琼脂中，在平板表面布满宿主细胞的在平板表面布满宿主细胞的菌苔上菌苔上, ,可以用肉眼看到一可以用肉眼看到一个个透明的不长菌的小圆斑，个个透明的不长菌的小圆斑，称为噬菌斑。称为噬菌斑。( (每个噬菌斑每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形一般是由一个噬菌体粒子形成的。成的。) ) 应用应用: : 噬菌斑可用于检出、噬菌斑可用于检出、分离
18、、纯化噬菌体和进行噬分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。菌体的计数。噬菌斑噬菌斑n n2.2.2.2.毒性噬菌体毒性噬菌体毒性噬菌体毒性噬菌体n n通常把毒性噬菌体看作噬菌体的正常表现。通常把毒性噬菌体看作噬菌体的正常表现。通常把毒性噬菌体看作噬菌体的正常表现。通常把毒性噬菌体看作噬菌体的正常表现。n n大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌T T T T4 4 4 4噬菌体即为毒性噬菌体。噬菌体即为毒性噬菌体。噬菌体即为毒性噬菌体。噬菌体即为毒性噬菌体。（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：（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：五
19、个阶段五个阶段五个阶段五个阶段1 1、吸吸附附：与与细细胞胞的的特特异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T T4 4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噬菌菌体体在在此此细胞的吸附。细胞的吸附。n n2 2、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细胞胞中中，蛋蛋白质壳体留在外面，从吸附到侵入只需几秒钟几分钟。白质壳体留在外面，从吸附到侵入只需几秒钟几分钟。（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
20、细胞的过程：五个阶段五个阶段n n3 3、复复制制：噬噬菌菌体体核核酸酸进进入入宿宿主主细细胞胞后后，操操纵纵宿宿主主细细胞胞代代谢谢机机能能，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所所需需的的蛋蛋白白质质，但但不不形形成成带带壳壳体体的的粒粒子。子。n n4 4、粒粒子子成成熟熟（装装配配）：寄寄主主细细胞胞合合成成噬噬菌菌体体的壳体，并进一步组装成完整的噬菌体粒子。的壳体，并进一步组装成完整的噬菌体粒子。n n5 5、寄寄主主细细胞胞裂裂解解（释释放放）：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细胞胞裂裂解解，释释放放出出病病毒毒子子，释释放放量量因因噬噬菌
21、菌体体种种类类而而有有所所不不同同，一一个个寄寄主主细细胞胞可可释放释放10100001010000个噬菌体粒子。个噬菌体粒子。n n噬菌体侵染细菌的表现噬菌体侵染细菌的表现n n1、在在细细菌菌培培养养液液中中，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成成为为透透明的裂解液。明的裂解液。n n2、在在双双层层平平板板固固体体培培养养基基上上，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。n n噬菌体侵染细菌的表现噬菌体侵染细
22、菌的表现n n3.温和噬菌体和溶源性温和噬菌体和溶源性n n(1)温温和和噬噬菌菌体体：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发发展展，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和和噬菌体。噬菌体。n n(2)溶溶源源细细胞胞：含含有有温温和和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。溶原性细菌的特点：溶原性细菌的特点：可稳定遗传：可稳定遗传：子代细菌都含有子代细菌都含有原噬菌体，均具有溶原性。原噬菌体，均具有溶原性。可自发裂解：温
23、和噬菌体的核酸也可从宿主可自发裂解：温和噬菌体的核酸也可从宿主DNADNA上脱落下来，上脱落下来，恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发裂解几率裂解几率1010-2-21010-5 -5 。可诱导裂解：可诱导裂解：用化学、物理方法诱导用化学、物理方法诱导具有具有“免疫性免疫性”：溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性，对非同源噬菌源的噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性，对非同源噬菌体没有免疫性。体没有免疫性。可复愈：可复愈：自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解
24、和诱导裂解自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解和诱导裂解 溶源转变：溶源转变：由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一些新的生理特征。产生一些新的生理特征。（三）、噬菌体的危害和应用（三）、噬菌体的危害和应用噬菌体的危害：噬菌体的危害：主要是引起发酵中的噬菌体污染主要是引起发酵中的噬菌体污染例：丙酮、丁醇发酵中的噬菌体污染例：丙酮、丁醇发酵中的噬菌体污染 抗生素发酵中的噬菌体污染抗生素发酵中的噬菌体污染 食品工业上的噬菌体污染食品工业上的噬菌体污染防治：防治：控制控制活菌排放活菌排放选育抗性生产菌株选育抗性生产菌株生产中轮换使用菌种生产中轮换使用菌种药物防治药物防治例如用金霉素、四环素等。例如用金霉素、四环素等。噬菌体的应用：噬菌体的应用：1.1.作为分子生物学研究的工具作为分子生物学研究的工具 2.2.用于鉴定未知菌，可到型。用于鉴定未知菌，可到型。 3.3.用于临床治疗传染病用于临床治疗传染病 4.4.检验植物病原菌检验植物病原菌 5.5.测定辐射剂量测定辐射剂量n n作业：作业：n n1、病毒分成哪几类？、病毒分成哪几类？n n2、什么叫毒性噬菌体？简述其增殖裂解、什么叫毒性噬菌体？简述其增殖裂解细胞的过程。细胞的过程。n n3、什么叫温和噬菌体？温和噬菌体与溶、什么叫温和噬菌体？温和噬菌体与溶源性细胞的关系？源性细胞的关系？
