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1、第五节第五节 病毒病毒一、一、 病毒的一般特性病毒的一般特性二、二、 噬菌体噬菌体一、一、 病毒的一般特性病毒的一般特性1 1、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。2 2、病毒的基本特点、病毒的基本特点个个体体极极小小（以以nmnm计计），能能通通
2、过过滤滤菌菌器器，形形态态多多样，有球状、杆状、复合型。样，有球状、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仅含含一一种种核核酸酸，核核酸酸以以单单链链或或双双链链形形式式存在。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，离开活体后无生命特征。离开活体后无生命特征。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、核核酸酸蛋蛋白质装配，是在分子水平上进行的。白质装配，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 3、病毒的形态
3、构造及化学组成、病毒的形态构造及化学组成（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，衣壳粒衣壳
4、粒的排列组合方式不同，使病毒表现出不同的构型和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。衣衣 壳壳核核 酸酸包膜包膜刺刺 突突核衣壳核衣壳病毒的基本结构：病毒的基本结构：三类典型形态的三类典型形态的病毒：病毒：廿面体对称廿面体对称的的结构结构( (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。二、二、 噬菌体噬菌体病毒种类
5、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ICTV的病毒分类与命名第六次报告中共报道了的病毒分类与命名第六次报告中共报道了4000余种，分别划归为余种，分别划归为49个病毒科个病毒科.据据Bradley(1967)归纳，噬菌体共有六类形态。归纳，
6、噬菌体共有六类形态。1、组成：、组成：主要由蛋白质和核酸组成。主要由蛋白质和核酸组成。2、基本形态：、基本形态：蝌蚪形、微球形和纤丝形。蝌蚪形、微球形和纤丝形。（一）噬菌体的形态结构与组成（一）噬菌体的形态结构与组成以以大肠杆菌大肠杆菌T4噬菌体噬菌体为例为例头部：头部：廿面体对称结构，由蛋白廿面体对称结构，由蛋白质衣壳构成，内含一条质衣壳构成，内含一条DNADNA。颈部：颈部：薄盘状，附颈须。薄盘状，附颈须。尾鞘尾鞘：长长9595nm, nm, 衣壳粒螺旋对称；衣壳粒螺旋对称；可伸缩。可伸缩。 尾髓尾髓: :中空，中空，DNADNA可由此进入细胞。可由此进入细胞。基板基板: : 六角形盘状物
7、，其上有刺六角形盘状物，其上有刺突、尾丝。突、尾丝。刺突刺突: : 有吸附功能。有吸附功能。尾丝尾丝: : 有识别吸附功能。有识别吸附功能。大肠杆菌大肠杆菌T4T4噬菌体构造噬菌体构造2、蝌蚪形噬菌体的构造、蝌蚪形噬菌体的构造（二）、噬菌体（二）、噬菌体( (phage)phage)的繁殖的繁殖噬菌体并没有个体的生长过程，而只有其基本成噬菌体并没有个体的生长过程，而只有其基本成分的合成和装配，即首先将各个部件合成出来，分的合成和装配，即首先将各个部件合成出来，然后装配，所以一般将噬菌体的繁殖称做复制。然后装配，所以一般将噬菌体的繁殖称做复制。根据噬菌体与宿主的关系：根据噬菌体与宿主的关系：烈性
8、噬菌体烈性噬菌体：指感染宿主细胞后，能够使宿主细指感染宿主细胞后，能够使宿主细胞裂解的噬菌体胞裂解的噬菌体. .温和噬菌体（或溶源性噬菌体）温和噬菌体（或溶源性噬菌体）：噬菌体感染细噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核DNADNA上，上，并且可以随宿主并且可以随宿主DNADNA的复制而进行同步复制，在的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。烈性噬菌体的繁殖过程一般分为五个阶段：烈性噬菌体的繁殖过程一般分为五个阶段：即即吸附、侵入、复制、装配和释放吸附、侵入、复制、装配和释放。1 1、
9、烈性噬菌体的繁殖、烈性噬菌体的繁殖吸附：吸附：噬菌体和宿主细胞上的特异噬菌体和宿主细胞上的特异性吸附部位进行特异性结合，噬菌体性吸附部位进行特异性结合，噬菌体以尾丝牢固吸附在受体上后，靠刺突以尾丝牢固吸附在受体上后，靠刺突“钉钉”在细胞表面上。在细胞表面上。侵入：侵入：核酸注入细胞的过程。噬菌核酸注入细胞的过程。噬菌体尾部所含酶类物质可使细胞壁产生体尾部所含酶类物质可使细胞壁产生一些小孔，然后尾鞘收缩，尾髓刺入一些小孔，然后尾鞘收缩，尾髓刺入细胞壁，并将核酸注入细胞内，蛋白细胞壁，并将核酸注入细胞内，蛋白质外壳留在细胞外。质外壳留在细胞外。复制复制 ：包括核酸的复制和蛋白质包括核酸的复制和蛋白
10、质合成。噬菌体核酸进入宿主细胞后，合成。噬菌体核酸进入宿主细胞后，会控制宿主细胞的合成系统，然后以会控制宿主细胞的合成系统，然后以噬菌体核酸中的指令合成噬菌体所需噬菌体核酸中的指令合成噬菌体所需的核酸和蛋白质。的核酸和蛋白质。装配：装配：主要步骤有：主要步骤有：DNADNA分子的缩合分子的缩合通过衣壳包裹通过衣壳包裹DNADNA而形成头部而形成头部尾丝及尾部的其它部件独立装配完成尾丝及尾部的其它部件独立装配完成头部与尾部头部与尾部相结合相结合最后装上尾丝，至此，一个个成熟的形状、最后装上尾丝，至此，一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成。大小相同的噬菌体装配完成。释放：释放：方式：方式：裂
11、解：多以裂解细胞的裂解：多以裂解细胞的方式释放。方式释放。分泌：噬菌体穿出细胞，分泌：噬菌体穿出细胞，细胞并不裂解。细胞并不裂解。通常情况下，一个噬菌体通常情况下，一个噬菌体通过上述五个过程能合成通过上述五个过程能合成100300100300个噬菌体。烈个噬菌体。烈性噬菌体的这种生长繁殖性噬菌体的这种生长繁殖方式也称为一步生长，方式也称为一步生长， 一步生长曲线1.1.实验设计依据：实验设计依据：1 1个菌体被个菌体被1 1个噬菌体感染个噬菌体感染, ,避免二避免二次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。2.2. 实验过程实验过程: :3. 敏感菌10ml Phag
12、e 1ml4. 混匀，5min,使之吸附 离心或用抗phage血清处理, 去除过量phage 高倍稀释,吸附phage的菌悬液(避免多次吸附) 37培养,定时取样 取样人为裂解处理（每5min） 样品中加入氯仿裂解细胞 24-48h 裂解液加入敏感菌液中 适当稀释混合液 涂布于琼脂培养基上 计数噬菌斑噬菌斑噬菌斑: :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。(
13、 (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、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。噬菌斑噬菌斑以培养时间为横坐标以培养时间为横坐标, ,以以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 一步生长曲线潜伏期：潜伏期：从噬菌体吸附细菌到细菌细胞释放从噬菌体吸附细菌到细菌细胞释放 新的噬菌体之前的这段时期新的噬菌体之前的这段时期. .曲线平行于横曲线平行于
14、横轴，噬菌体数无变化轴，噬菌体数无变化. .样品中无游离的噬菌样品中无游离的噬菌体体。( (潜伏期前的噬菌斑数是噬菌体数潜伏期前的噬菌斑数是噬菌体数, ,也也就是感染噬菌体的细菌数就是感染噬菌体的细菌数).).裂解期：裂解期：曲线直线上升曲线直线上升, ,子代噬菌体不断释放子代噬菌体不断释放到培养基中到培养基中, ,直到达到一个极限直到达到一个极限. .稳定期稳定期: :感染细胞后复制的子代噬菌体全部释感染细胞后复制的子代噬菌体全部释放，噬菌斑数稳定，一次感染结束。放，噬菌斑数稳定，一次感染结束。裂解量裂解量: :每一受感染细胞所释放的新的噬菌体的每一受感染细胞所释放的新的噬菌体的 平均数。平
15、均数。 稳定期噬菌斑数稳定期噬菌斑数 裂解量裂解量 = = 潜伏期噬菌斑数潜伏期噬菌斑数不同的噬菌体或同不同的噬菌体或同种噬菌体感染敏感菌后所释种噬菌体感染敏感菌后所释放的噬菌体数不同放的噬菌体数不同, ,与噬菌体种类、宿主细胞与噬菌体种类、宿主细胞菌龄以及环境因数有关。菌龄以及环境因数有关。 2 2、温和噬菌体与溶源性细菌、温和噬菌体与溶源性细菌温和噬菌体：温和噬菌体：噬菌体感染细胞后，将其核噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核酸整合（附着）到宿主的核DNADNA上，并且可上，并且可以随宿主以随宿主DNADNA的复制而进行同步复制，在一的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄
16、主细胞裂解的噬菌体。般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。原噬菌体（或前噬菌体）：原噬菌体（或前噬菌体）： 即整合在宿主即整合在宿主核核DNADNA上的噬菌体的核酸。上的噬菌体的核酸。 溶原性细菌：溶原性细菌：指在核染色体上整合有原噬指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长繁殖菌体的细菌。可进行正常生长繁殖, ,而不被而不被裂解。裂解。 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：可自发裂解：温和噬菌体的核酸也可从宿主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
17、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
18、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
