【广西医药大学】优质课《微生物学》第三章-微生物中的病毒和亚病毒.ppt

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1、【广西医药大学】优质课全国特级教师 江新欢 博士教授微生物学微生物学第三章第三章 病毒和亚病毒因子病毒和亚病毒因子第一节第一节 病毒病毒一一.病毒的形态和结构病毒的形态和结构病毒的发现病毒的发现 1892年，科学家伊万年，科学家伊万诺夫斯基在研究烟草花叶诺夫斯基在研究烟草花叶病的病因时，推想是由细病的病因时，推想是由细菌引起的。但研究结果表菌引起的。但研究结果表明烟草花叶病是由一种可明烟草花叶病是由一种可以穿过细菌滤器的病原体以穿过细菌滤器的病原体引起的。引起的。1898年，荷兰细年，荷兰细菌学家贝杰林克证实了这菌学家贝杰林克证实了这一结果，将这种病原体称一结果，将这种病原体称为为“病毒病毒”

2、(virus)。（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：只含蛋白质非细胞生物非细胞生物病毒无细胞结构病毒无细胞结构病毒造成的人类疾病病毒造成的人类疾病病毒造成的动植物疾病病毒造成的动植物疾病患花叶病的胡萝卜患花叶病的胡萝卜患黄矮病的水稻患黄矮病的水稻禽流感禽流感口蹄疫口蹄疫病毒的定义及分类病毒的定义及分类病毒是一类核酸和蛋白质等少数几种成分组成的病毒是一类核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微非细

3、胞生物，本质是一种只含超显微非细胞生物，本质是一种只含DNADNA或或RNARNA的的遗传因子，能以感染态和非感染态两种状态存在，遗传因子，能以感染态和非感染态两种状态存在，只在宿主细胞中才具有生命特征。只在宿主细胞中才具有生命特征。分类分类寄主寄主：动物病毒、植物病毒、噬菌体：动物病毒、植物病毒、噬菌体遗传物质遗传物质：DNA病毒、病毒、RNA病毒病毒形态形态：杆状：杆状 (螺旋状）、多面体、复合型螺旋状）、多面体、复合型病毒的特征病毒的特征1.形态极其微小形态极其微小2.无细胞构造的分子生物无细胞构造的分子生物3.只含一种核酸只含一种核酸4.高度的寄生性高度的寄生性5.通过装配方式进行繁殖

4、通过装配方式进行繁殖6.离体可保持长期的侵染活性离体可保持长期的侵染活性7.对抗生素通常不敏感对抗生素通常不敏感8.有些能够整合到寄主的基因组中有些能够整合到寄主的基因组中病毒众生相病毒众生相艾滋病毒艾滋病毒SARS病毒病毒烟草花叶病毒烟草花叶病毒T噬菌体噬菌体流感病毒流感病毒狂犬病毒狂犬病毒典型病毒粒的构造典型病毒粒的构造病毒粒的基本构造和特殊构造病毒粒的基本构造和特殊构造衣衣 壳壳核核 酸酸包包 膜膜刺刺 突突病毒粒病毒粒(Virion)核衣壳核衣壳(nucleocapsid)基本构造基本构造包膜包膜(envelope)刺突刺突(spike)核酸核酸(nucleic acid)DNA or

5、 RNA衣壳衣壳(capsid)衣壳粒衣壳粒特殊构造特殊构造衣壳粒衣壳粒概念：概念：为病毒的最小形态单位，由为病毒的最小形态单位，由16个多肽分子折叠缠绕成的个多肽分子折叠缠绕成的蛋白蛋白质亚单位质亚单位（三级结构）。（三级结构）。特点：特点：不同病毒，多肽分子的组成不同。不同病毒，多肽分子的组成不同。简单病毒简单病毒只有只有12种衣壳粒，种衣壳粒，如：如：TMV就只含有就只含有1种衣壳粒；种衣壳粒；复杂病毒复杂病毒有有20种左右种左右 的衣壳粒。的衣壳粒。衣衣 壳壳概念概念:是衣壳粒是衣壳粒以对称形式以对称形式有规有规律的排列形成的病毒外壳。内律的排列形成的病毒外壳。内包核酸，形状多样。包核

6、酸，形状多样。壳体蛋白是许多亚基借次级键壳体蛋白是许多亚基借次级键或静电引力互相聚合而成的具或静电引力互相聚合而成的具四级结构四级结构的多聚体。的多聚体。特点特点:亚基的组成和数目的不同亚基的组成和数目的不同是区别不同壳体蛋白的标志。是区别不同壳体蛋白的标志。形成衣壳的意义形成衣壳的意义a.a.具较大的灵活性和方便性；具较大的灵活性和方便性；b.b.减少形成畸形衣壳的可能性；减少形成畸形衣壳的可能性；c.c.避免因合成错误而破坏结构；避免因合成错误而破坏结构；d.d.符合遗传节约原则。符合遗传节约原则。包包 膜膜概念：概念：指核衣壳外包裹的由类脂、指核衣壳外包裹的由类脂、多糖或蛋白质组成的一层

7、构造较多糖或蛋白质组成的一层构造较复杂的包膜，亦称被膜或外膜。复杂的包膜，亦称被膜或外膜。包膜的形成：包膜的形成：a.来源于来源于宿主细胞膜宿主细胞膜或或核膜核膜:如流感病毒；如流感病毒；b.在在宿主细胞内合成宿主细胞内合成：如痘苗病毒。如痘苗病毒。带状疱疹病毒的包膜带状疱疹病毒的包膜包膜的功能包膜的功能包膜的结构具有包膜的结构具有高度稳定性。高度稳定性。功能：功能：a.维系病毒体结构；维系病毒体结构；b.保护病毒核酸；保护病毒核酸；c.包膜型病毒感染所必需：包膜型病毒感染所必需：包膜表面上的糖蛋白识别并结合宿主表面受体；包膜表面上的糖蛋白识别并结合宿主表面受体；病毒包膜与宿主细胞膜结合；病毒

8、包膜与宿主细胞膜结合；病毒衣壳和病毒基因组进入宿主，完成感染过程。病毒衣壳和病毒基因组进入宿主，完成感染过程。刺刺 突突概念概念：病毒包膜或衣壳表面的突起物。：病毒包膜或衣壳表面的突起物。图中可见图中可见流感病毒的刺突流感病毒的刺突。功能功能：a.可启动感染；可启动感染；b.可诱生免疫保护作用；可诱生免疫保护作用；c.可中和抗体；可中和抗体；d.可促使病毒从宿主细胞上释放可促使病毒从宿主细胞上释放.血凝素（血凝素（HA）：流感病毒包膜上呈棒状突起）：流感病毒包膜上呈棒状突起的糖蛋白刺突。的糖蛋白刺突。HA也是流感病毒吸附细胞的也是流感病毒吸附细胞的结构，可刺激机体产生中和抗体。结构，可刺激机体

9、产生中和抗体。神经氨酸酶（神经氨酸酶（NA）：流感病毒包膜表面呈蘑）：流感病毒包膜表面呈蘑菇状突起的糖蛋白刺突。菇状突起的糖蛋白刺突。NA可水解病毒与细可水解病毒与细胞之间的黏附物质神经氨酸，因此可帮助病胞之间的黏附物质神经氨酸，因此可帮助病毒从感染细胞膜表面释放。毒从感染细胞膜表面释放。二者均易发生变异，大变异可造成亚型改变二者均易发生变异，大变异可造成亚型改变。病毒的核酸病毒的核酸 dsDNA/ssDNA dsRNA/ssRNA 线状线状/环状，环状，闭环闭环/缺口环缺口环 单分子单分子/双分子双分子 /三分子三分子/多分子多分子 病毒核酸的功能病毒核酸的功能储存病毒的遗传信息储存病毒的遗

10、传信息控制病毒的遗传变异控制病毒的遗传变异控制病毒的增殖控制病毒的增殖控制病毒对宿主的感染性控制病毒对宿主的感染性病毒的对称形式病毒的对称形式螺旋对称螺旋对称如烟草花叶病毒如烟草花叶病毒二十面体对称二十面体对称如腺病毒如腺病毒复合对称复合对称如如T偶数噬菌体偶数噬菌体二十面体对称的结构特征二十面体对称的结构特征特点：特点：1)球或近球形；球或近球形；2)高倍电镜下为多面体高倍电镜下为多面体,具具20个等边三角个等边三角形和形和12个顶点的物体；个顶点的物体；3)多面多角多棱多面多角多棱,是多颗粒按一定方式对称是多颗粒按一定方式对称排列形成排列形成,在角上为五邻体（在角上为五邻体（penton)

11、，面，面上六邻体上六邻体(hexon)。形成原因：形成原因：1)从从拓扑拓扑学看，廿面体容积最大；学看，廿面体容积最大；2)最小单位面所需亚基少，利于遗传节约；最小单位面所需亚基少，利于遗传节约；3)亚基易于对称排列，等价或准等价成键结合；亚基易于对称排列，等价或准等价成键结合；综上，廿面体对称结构更稳定、更合理。综上，廿面体对称结构更稳定、更合理。代表：腺病毒代表：腺病毒螺旋对称的结构特征螺旋对称的结构特征形状：形状：多为杆状、纤维状、弯曲杆状。多为杆状、纤维状、弯曲杆状。特点：特点：l长形的衣壳粒螺旋状排列，形成长形的衣壳粒螺旋状排列，形成 中空的圆柱体，衣壳粒间为准等价中空的圆柱体，衣壳

12、粒间为准等价结合，直径取决于蛋白亚基的特征，结合，直径取决于蛋白亚基的特征，长度取决于核酸分子的长度；长度取决于核酸分子的长度；l核酸埋嵌在衣壳粒之间的壁内，核酸埋嵌在衣壳粒之间的壁内，以多个弱键与蛋白质亚基相连。以多个弱键与蛋白质亚基相连。此方式可控制螺旋排列，同时增加此方式可控制螺旋排列，同时增加壳体结构的稳定性。壳体结构的稳定性。l此形状多为此形状多为RNARNA病毒，具螺旋对称病毒，具螺旋对称的动物病毒多有包膜的动物病毒多有包膜。代表：烟草花叶病毒代表：烟草花叶病毒复合对称的结构特征复合对称的结构特征大肠杆菌的大肠杆菌的T4T4噬菌体噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋是由椭圆形的二十

13、面体头部和螺旋对称的尾部组合而成，是病毒中复合对称的代表。对称的尾部组合而成，是病毒中复合对称的代表。病毒的群体形态病毒的群体形态包涵体包涵体空斑空斑枯斑枯斑蚀（噬）斑测定蚀（噬）斑测定(plaque(plaque assay)assay)：以病毒感染性作为以病毒感染性作为病毒数目测定的依据。病毒数目测定的依据。在生长的宿主表面，铺上细在生长的宿主表面，铺上细菌或动物病毒，在单层细胞菌或动物病毒，在单层细胞上形成的蚀（噬）斑，可以上形成的蚀（噬）斑，可以认为由单个病毒增殖产生的。认为由单个病毒增殖产生的。由此，可以通过蚀（噬）斑由此，可以通过蚀（噬）斑形成单位形成单位(pfu)pfu)来计算单

14、位来计算单位体积样品中病毒的数量。体积样品中病毒的数量。二二.四类病毒的繁殖方式四类病毒的繁殖方式原核生物的病毒原核生物的病毒植物病毒植物病毒人和脊椎动物的病毒人和脊椎动物的病毒昆虫病毒昆虫病毒噬菌体的形态与组成噬菌体的形态与组成基本形态基本形态:蝌蚪形蝌蚪形复合对称结构复合对称结构微球形微球形廿面体对称结构廿面体对称结构纤丝形纤丝形螺旋对称结构螺旋对称结构其中约其中约95%为蝌蚪形。为蝌蚪形。噬菌体的形态类型噬菌体的形态类型A.dsDNA,蝌蚪状，蝌蚪状，非收缩性尾；非收缩性尾；B.dsDNA,蝌蚪状，蝌蚪状，非收缩性长尾；非收缩性长尾；C.dsDNA,非收缩非收缩性短尾；性短尾；D.ssD

15、NA,球状，球状，大顶衣壳粒；大顶衣壳粒；E.ssRNA,球状，球状，小顶衣壳粒；小顶衣壳粒；F.ssDNA,丝状，丝状，A.无头尾无头尾噬菌体的结构噬菌体的结构头部头部廿面体对称结构；廿面体对称结构；组成：蛋白质、小肽、多组成：蛋白质、小肽、多 胺、内含胺、内含DNA。颈环颈环六角形薄盘状、六角形薄盘状、连接头尾的结构；附颈须。连接头尾的结构；附颈须。尾鞘尾鞘(tail sheath):长长95nm,衣壳粒螺旋对称；可伸缩衣壳粒螺旋对称；可伸缩,伸伸展时展时24转，收缩时转，收缩时12转。转。尾管尾管(tail tube):长长80-100nm，中空，中空，DNA可由此进入细可由此进入细胞。

16、胞。基板基板(base plate):六角形盘六角形盘状物，中空，其角上有刺突、状物，中空，其角上有刺突、尾丝。尾丝。刺突刺突(spike):长长20nm，有吸，有吸附功能。附功能。尾丝尾丝(tail fiber):长长140nm，有识别吸附功能，可专一性有识别吸附功能，可专一性的吸的吸 附在敏感细胞表面相应附在敏感细胞表面相应受体上。受体上。尾部尾部噬菌体的增殖噬菌体的增殖主要内容烈性噬菌体的裂解周期一步生长曲线温和噬菌体的溶源性反应噬菌体的增殖噬菌体的增殖根据根据噬菌体与宿主的关系噬菌体与宿主的关系，可将噬菌体分为，可将噬菌体分为2类：类：烈性噬菌体烈性噬菌体（virulent phage

17、)：指感染后短时间内能连续完成繁殖过程而使宿主细指感染后短时间内能连续完成繁殖过程而使宿主细胞裂解的噬菌体胞裂解的噬菌体.温和噬菌体温和噬菌体(temperat phage)：噬菌体感染细胞后，将其基因组核酸整合（附着）噬菌体感染细胞后，将其基因组核酸整合（附着）到宿主的基因组上，并随宿主基因组的复制而同步，到宿主的基因组上，并随宿主基因组的复制而同步，但不引起宿主细胞裂解，而是导致溶源性发生的噬但不引起宿主细胞裂解，而是导致溶源性发生的噬菌体。菌体。(一一)烈性噬菌体的增殖烈性噬菌体的增殖烈性噬菌体的增殖亦称裂解性周期或增殖性周期。烈性噬菌体的增殖亦称裂解性周期或增殖性周期。其其裂解周期裂解

18、周期为：为：1)吸附吸附(adsorption,attachment)2)侵入侵入(entory,penetration,injection,induction)3)复制复制(生物合成生物合成biosynthesis）/增殖增殖(replication)4)成熟成熟(maturation)/装配装配(assembly)5)(裂解裂解)释放释放(release)1.吸吸 附附噬菌体特异性识别专性的细菌细胞的过程。噬菌体特异性识别专性的细菌细胞的过程。吸附蛋白吸附蛋白(在尾丝上在尾丝上)功能：启动感染功能：启动感染,特异性识别宿特异性识别宿主细胞主细胞,与宿主细胞表面受体与宿主细胞表面受体发生结合

19、发生结合.细胞受体细胞受体(图中红箭头示图中红箭头示)G+G+细胞壁上的肽聚糖、磷壁酸，细胞壁上的肽聚糖、磷壁酸，G G细胞壁上的细胞壁上的LPSLPS以及鞭毛、以及鞭毛、荚膜、菌毛上均有噬菌体吸荚膜、菌毛上均有噬菌体吸附的位点。附的位点。2.侵侵 入入核酸注入细胞的过程。核酸注入细胞的过程。A.无收缩尾部无收缩尾部:由引导蛋白引由引导蛋白引导核酸进入细胞。导核酸进入细胞。B.有收缩尾部：有收缩尾部：当尾丝牢固吸当尾丝牢固吸附在受体上后，靠刺突附在受体上后，靠刺突“钉钉”在细胞表面，在细胞表面在细胞表面，在细胞表面“钻孔钻孔”（刺突上常含酶类（刺突上常含酶类物质，可降解细胞表面）；物质，可降解

20、细胞表面）；尾鞘收缩；头部蛋白质构象尾鞘收缩；头部蛋白质构象改变；头部蛋白质与核酸结改变；头部蛋白质与核酸结合松散；核酸注入细胞。合松散；核酸注入细胞。3.增增 殖殖 核酸复制和蛋白质合成期，表现为核酸复制和蛋白质合成期，表现为时序性时序性。此时，细胞表面不见噬菌体，故此时，细胞表面不见噬菌体，故又称为隐蔽期又称为隐蔽期。4.成成 熟熟成熟成熟(maturity)，即即自我装配自我装配(self assembly)过程。是分期、分批进行的。过程。是分期、分批进行的。5.裂裂 解解多种酶类多种酶类(脂肪酶、溶菌酶等脂肪酶、溶菌酶等)作用，促进细胞裂作用，促进细胞裂解，释放子代噬菌体。解，释放子代

21、噬菌体。自外裂解自外裂解：大量噬菌体吸附在同一宿主细胞表面大量噬菌体吸附在同一宿主细胞表面并释放众多溶菌酶而导致的细胞裂解，仅是一种并释放众多溶菌酶而导致的细胞裂解，仅是一种单纯的溶菌作用，不会导致大量子代噬菌体产生。单纯的溶菌作用，不会导致大量子代噬菌体产生。快速增殖过程快速增殖过程（三）噬菌体效价的测定（三）噬菌体效价的测定效价效价:生物制品活性（数量）高低的标志，生物制品活性（数量）高低的标志，通常采用生物学方法测定。通常采用生物学方法测定。噬菌体效价噬菌体效价：又称噬菌斑形成单位：又称噬菌斑形成单位（pfu）数）数,指每毫升试样中含有侵染性噬指每毫升试样中含有侵染性噬菌体的粒子数。菌体

22、的粒子数。优点：优点：1)弥补平板不平弥补平板不平2)噬菌斑位于同个平面，噬菌斑位于同个平面，较清晰较清晰3)上层为半固体培养基，上层为半固体培养基，有利噬菌体扩散有利噬菌体扩散（四）一步生长曲线（四）一步生长曲线 定量描述烈性噬菌体生长规律的实验定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，用于反映各种噬菌体潜伏期、裂曲线，用于反映各种噬菌体潜伏期、裂解期和裂解量的特征曲线。解期和裂解量的特征曲线。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,避免二次避免二次吸附吸附(可引起自外裂解可引起自外裂解)。细菌群体被噬菌体同步感染。细菌群体被噬菌体同步感染。一步生长曲线

23、的实验过程一步生长曲线的实验过程1 1、用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主、用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；细胞；2 2、数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清、数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬菌体）；（中和未吸附的噬菌体）；3 3、将上述混合物用培养物大量稀释，终、将上述混合物用培养物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新释放的噬菌体止抗血清的作用和防止新释放的噬菌体感染其它细胞；感染其它细胞；4 4、保温培养并定期检测培养物中的噬菌、保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌体含量进行计数）；体效价（对噬菌体含量进行计数）；5 5、以、以感染时间为横坐标感染时间为横坐标，病毒的感

24、染效病毒的感染效价为纵坐标价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖，绘制出病毒特征性的繁殖曲线；曲线；一步生长曲线一步生长曲线潜伏期潜伏期(侵入到侵入到装配装配)：隐晦期：隐晦期+胞内积累期胞内积累期 (eclipse period)裂解期裂解期 (lysis period)稳定期稳定期 (steady period)可分以下阶段：可分以下阶段：潜潜伏伏期期：是是指指病病毒毒侵侵入入宿宿主主细细胞胞到到病病毒毒粒粒子子释释放放出出胞胞外外前前的的一一段段时间。时间。曲线平行于横轴。曲线平行于横轴。潜潜伏伏前前期期又又称称隐隐蔽蔽期期，是是指指病病毒毒的的核核酸酸侵侵入入宿宿主主细细胞胞后后至至第第一

25、一个个病病毒毒粒粒子子装装配配前前的的一一段段时时间间，此此时时宿宿主主细细胞胞内内不不含含有有完完整整的的、有侵染力的成熟病毒粒子。有侵染力的成熟病毒粒子。潜潜伏伏后后期期，病病毒毒粒粒子子装装配配成成熟熟，胞胞内内具具侵侵染染性性的的成成熟熟病病毒毒粒粒子子数数目目逐逐渐渐增增，但但没没有有释释放放出出胞胞外外。寄寄主主细细胞胞的的裂裂解解标标志志着着潜潜伏伏期期的的结束。结束。此期为此期为病毒复制所需的最短时间病毒复制所需的最短时间。为病毒复制的为病毒复制的特征性数据特征性数据。噬菌体以分钟计；噬菌体以分钟计；动植物病毒以小时、天计。动植物病毒以小时、天计。裂裂解解期期：是是指指宿宿主主

26、细细胞胞迅迅速速裂裂解解，溶溶液液中中病病毒毒粒粒子子急急剧剧上上升升的的一一段段时时间间。病病毒毒没没有有个个体体生生长长，其其宿宿主细胞裂解也是突发的。主细胞裂解也是突发的。曲线表现为直线上升曲线表现为直线上升。稳稳定定期期：是是指指感感染染病病毒毒的的宿宿主主细细胞胞全全部部裂裂解解，溶溶液液中中病病毒毒效效价价达达到最高点以后的时期。到最高点以后的时期。曲线呈一个平顶曲线呈一个平顶。一步生长曲线的特征数据一步生长曲线的特征数据两个特征性数据两个特征性数据潜潜伏伏期期：是是病病毒毒颗颗粒粒吸吸附附于于细细胞胞到到受受染染细细胞胞释释放放出出子子代代病病毒毒颗颗粒粒所所需需的的最最短短时时

27、间间，不不同同病病毒毒的的潜潜伏伏期期长长短短不不同同，噬噬菌菌体体以以分分钟钟计计，动动物物病病毒毒和和植植物物病病毒毒以以小小时时或天计。或天计。裂裂解解量量：是是每每个个受受染染细细胞胞所所产产生生的的子子代代病病毒毒颗颗粒粒的的平平均均数数目目，其其值值等等于于潜潜伏伏期期受受染染细细胞胞的的数数目目除除稳稳定定期期受受染染细细胞胞所所释释放放的的全全部部子子代代病病毒毒数数目目，即即等等于于稳稳定定期期病病毒毒效效价价与与潜潜伏伏期期病病毒毒效效价价之之比比。通通过过一一步步生生长长曲曲线线测测定定，噬噬菌菌体体的的裂裂解解量量一一般般为为几几十十到到上上百百个个，植植物物病病毒毒和

28、动物病毒可达数百乃至上万个。和动物病毒可达数百乃至上万个。一步生长曲线的意义一步生长曲线的意义1)可获知潜伏期；裂解期。可获知潜伏期；裂解期。2)裂解量裂解量(burst size):每一受感每一受感染细胞所产生的子代染细胞所产生的子代 virion的平的平均数。数值上等于：均数。数值上等于：裂解量裂解量=稳定期噬菌斑数稳定期噬菌斑数潜伏期噬菌斑数潜伏期噬菌斑数（五）温和噬菌体与溶源性（五）温和噬菌体与溶源性某些噬菌体侵染细菌后，将自身基某些噬菌体侵染细菌后，将自身基因组整合到细菌细胞染色体上，随因组整合到细菌细胞染色体上，随宿主细胞分裂而同步复制，并不引宿主细胞分裂而同步复制，并不引起细菌裂

29、解释放噬菌体，因而被称起细菌裂解释放噬菌体，因而被称作作温和噬菌体（温和噬菌体（temperate phage）。这种噬菌体与细菌共存的特性称为这种噬菌体与细菌共存的特性称为溶原性溶原性（lysogeny），被侵染的细胞被称作溶原性细胞被侵染的细胞被称作溶原性细胞或或溶原菌（溶原菌（lysogen），整合到细菌细胞染色体上，整合到细菌细胞染色体上的病毒被称作前病毒或的病毒被称作前病毒或前噬菌体（前噬菌体（prophage）。温和噬菌体的特点温和噬菌体的特点温和噬菌体：温和噬菌体：能导致溶源性反应的噬菌体。能导致溶源性反应的噬菌体。1）特点特点:a.均为均为dsDNA。b.不同类型的温和噬菌体与

30、宿主不同类型的温和噬菌体与宿主DNA的结合位点不同。的结合位点不同。2）状态状态：a.游离态游离态 成熟后被释放并具有侵染性的游离噬菌体粒子。成熟后被释放并具有侵染性的游离噬菌体粒子。b.整合态整合态 即整合在宿主基因组上的前噬菌体状态。即整合在宿主基因组上的前噬菌体状态。c.营养态营养态 前噬菌体因自发或经外界理化因子诱导后，脱离前噬菌体因自发或经外界理化因子诱导后，脱离宿主核基因组而处于积极复制、合成和装配的状态。宿主核基因组而处于积极复制、合成和装配的状态。噬菌体的溶原和裂解周期噬菌体的溶原和裂解周期细胞反复分裂细胞反复分裂溶原途径溶原途径 裂解途径裂解途径 溶原性是一种比裂解反应更有利

31、于噬菌体持续和传播溶原性是一种比裂解反应更有利于噬菌体持续和传播的生存方式的生存方式;可随之复制可传至宿主后代的特性。可随之复制可传至宿主后代的特性。噬菌体的整合过程噬菌体的整合过程溶原性的特点溶原性的特点溶溶原原性性转转变变（lysogenic conversion）：温温和和噬噬菌菌体体在在菌菌体体细细胞胞内内以以前前噬噬菌菌体体形形式式存存在在可可导导致致宿宿主主细细胞胞的的表表型型改改变变，这这种种改改变变与与其其生生命命周周期期是是否否完完成成没没有有直接关系，这种改变称为溶原性转变。直接关系，这种改变称为溶原性转变。免免疫疫作作用用：前前噬噬菌菌体体基基因因还还导导致致溶溶原原性性

32、细细菌菌对对同同类类型型噬噬菌菌体体的的侵侵染染具具有有免免疫疫作作用用，阻阻止止携携带带与与溶溶原原性性菌菌体体所所含含的的前前噬噬菌菌体体DNA相相同同的的噬噬菌菌体体的的吸吸附附和和生生物物合合成成。但但这这种种免免疫疫作作用用不不能能阻阻止止溶溶原原菌菌体体被被别别种种类类型型的的温温和和噬噬菌菌体体或或烈烈性性噬噬菌菌体体所所侵侵染染。前前噬噬菌菌体体基基因因的的表表达达可可以以产产生生一一种种阻阻遏遏蛋蛋白白，抑抑制制该该病病毒毒自身在菌体内的复制作用。自身在菌体内的复制作用。溶原性的特点溶原性的特点致致病病性性改改变变：某某些些溶溶原原菌菌体体还还因因所所含含的的前前噬噬菌菌体体

33、的的作作 用用 导导 致致 致致 病病 性性 改改 变变。如如 白白 喉喉 棒棒 状状 杆杆 菌菌(Corynebecterium diphtheriae)和和肉肉毒毒梭梭状状芽芽孢孢杆杆菌菌(Clostridium botulinum)一一旦旦被被相相应应的的温温和和噬噬菌菌体体侵侵染染，含含有有了了编编码码毒毒素素基基因因的的前前噬噬菌菌体体后后，就就从从不不产产生生毒毒素素的的菌菌株株转转变变为为产产毒毒素素的的菌菌株株，造造成成侵侵染染组组织的损伤，分别引发白喉和肉毒中毒症状。织的损伤，分别引发白喉和肉毒中毒症状。溶原性可以是可逆的溶原性可以是可逆的：前噬菌体可以自发地或在外：前噬菌体

34、可以自发地或在外界刺激诱导下被激活，裂解寄主细胞，进入裂解途界刺激诱导下被激活，裂解寄主细胞，进入裂解途径。前噬菌体离开细菌基因组进入裂解途径的几率径。前噬菌体离开细菌基因组进入裂解途径的几率很低（约很低（约1/10000-1/100000）。）。溶原菌的特点溶原菌的特点1.概念：概念：基因组上整合有前噬菌体的宿主菌。基因组上整合有前噬菌体的宿主菌。可进行正常生长繁殖，而不被裂解。可进行正常生长繁殖，而不被裂解。2.特点：特点：a.可稳定遗传；可稳定遗传；b.可诱导裂解可诱导裂解:用化学、物理诱导用化学、物理诱导;c.可自发裂解可自发裂解:10-210-5；d.具有具有“免疫性免疫性”；e.可

35、复愈：自然遗失前噬菌体可复愈：自然遗失前噬菌体;f.溶源转变：产生新的生理特征。溶源转变：产生新的生理特征。溶原菌的检出溶原菌的检出培养培养UV辐射（诱导裂解）辐射（诱导裂解）复制复制培养培养（进入裂解周期）（进入裂解周期）离心取上清离心取上清与敏感菌倒平板与敏感菌倒平板菌落周围出现透明菌落周围出现透明圈即为圈即为溶源性细菌溶源性细菌溶源菌独特的噬菌斑形态溶源菌独特的噬菌斑形态形成原因形成原因：溶源菌在细胞分裂过程中有极少数个体会：溶源菌在细胞分裂过程中有极少数个体会引起自发裂解，其释放的噬菌体可不断侵染溶源菌菌引起自发裂解，其释放的噬菌体可不断侵染溶源菌菌落周围的指示菌菌苔。落周围的指示菌菌

36、苔。溶源菌独特的噬菌斑形态溶源菌独特的噬菌斑形态三三.植物病毒与动物病毒植物病毒与动物病毒-病毒粒子形态螺旋对称病毒粒子形态螺旋对称-通过昆虫、伤口等传播途径进入宿主细胞通过昆虫、伤口等传播途径进入宿主细胞-核酸主要为核酸主要为ssRNAssRNA-引起花叶、黄化、从枝、枯斑等症状引起花叶、黄化、从枝、枯斑等症状植物病毒的特点植物病毒的特点植物病毒的形态植物病毒的形态植物病毒的形态植物病毒的形态植植物物病病毒毒的的装装配配TMV的装配模式的装配模式TMV的装配模式的装配模式动物病毒与人类疾病动物病毒与人类疾病20082008年诺贝尔医学或生理奖获得者：楚尔年诺贝尔医学或生理奖获得者：楚尔.豪森

37、豪森发现人乳头瘤病毒能导致宫颈癌发现人乳头瘤病毒能导致宫颈癌动物病毒与人类疾病动物病毒与人类疾病动动物物病病毒毒的的核核酸酸类类型型腺病毒腺病毒 CARCAR蛋白蛋白（coxsackie/adenovirus receptor）HIVHIV T-T-辅助细胞上的辅助细胞上的CD4CD4流感病毒流感病毒A A型型 黏膜细胞上含唾液酸的糖蛋白黏膜细胞上含唾液酸的糖蛋白狂犬病毒狂犬病毒 神经元上乙酰胆碱神经元上乙酰胆碱 动物病毒与人类疾病动物病毒与人类疾病动物病毒与人类疾病动物病毒与人类疾病动植物病毒的复制周期动植物病毒的复制周期吸附吸附(adsorption)侵入侵入(penetration)脱壳

38、脱壳(uncoating)生物合成生物合成(biosynthesis)装配和释放装配和释放吸附：吸附：病毒粒子与敏感细胞表面特异性受体病毒粒子与敏感细胞表面特异性受体的接触、结合的过程。的接触、结合的过程。可逆吸附：可逆吸附：由随机碰撞、布朗运动、静电由随机碰撞、布朗运动、静电引力引起。引力引起。不可逆吸附不可逆吸附:病毒粒子与敏感细胞表面特异病毒粒子与敏感细胞表面特异性的化学组分形成牢固的结合，病毒体结构性的化学组分形成牢固的结合，病毒体结构随之发生改变，则吸附病毒不再感染。随之发生改变，则吸附病毒不再感染。吸吸 附附左：E.coli phage吸附在E.coli上；右：腺病毒吸附在鸡红细胞

39、上1)内吞作用：内吞作用：吞入的病毒在吞噬小泡中，与溶酶吞入的病毒在吞噬小泡中，与溶酶体结合后释放。体结合后释放。2)受体介导的内吞作用：受体介导的内吞作用：受体与病毒（脊髓灰质受体与病毒（脊髓灰质 炎病毒）多价的相互作用炎病毒）多价的相互作用;引起病毒结构变化，引起病毒结构变化，病毒直接穿入，又称为移位。病毒直接穿入，又称为移位。3)与细胞膜融合：与细胞膜融合：由由包膜病毒包膜病毒具有的细胞融合活具有的细胞融合活 性的包膜糖蛋白介导，核衣壳进入。性的包膜糖蛋白介导，核衣壳进入。侵侵 入入1.动物病毒动物病毒左：膜融合 （membrane fusion);右：内吞作用 (endocytosis

40、)侵侵 入入2.植物病毒植物病毒1)1)1)1)携带病毒的介体在植物上取食携带病毒的介体在植物上取食携带病毒的介体在植物上取食携带病毒的介体在植物上取食 (具吸吮具吸吮具吸吮具吸吮 口器的昆虫口器的昆虫口器的昆虫口器的昆虫)2)2)2)2)自然或人为造成植物细胞壁破损自然或人为造成植物细胞壁破损自然或人为造成植物细胞壁破损自然或人为造成植物细胞壁破损 (如如如如 摩擦接种摩擦接种摩擦接种摩擦接种)3)3)3)3)经植物细胞的胞外连丝进入经植物细胞的胞外连丝进入经植物细胞的胞外连丝进入经植物细胞的胞外连丝进入,增殖后经增殖后经增殖后经增殖后经 胞间连丝扩散。胞间连丝扩散。胞间连丝扩散。胞间连丝扩

41、散。多为受体介导，温度为多为受体介导，温度为3538时，在宿主时，在宿主细胞水解酶和热裂解酶作用下，在细胞质内细胞水解酶和热裂解酶作用下，在细胞质内完成。有四种情况：完成。有四种情况：1)经溶酶体酶的作用脱壳：如包膜病毒和经溶酶体酶的作用脱壳：如包膜病毒和 内吞进入的病毒；内吞进入的病毒；2)病毒自己合成脱壳酶脱壳：如痘苗病毒；病毒自己合成脱壳酶脱壳：如痘苗病毒；3)对蛋白酶敏感脱壳：壳体变形破损的病毒；对蛋白酶敏感脱壳：壳体变形破损的病毒；4)个别病毒不完全脱壳：如呼肠孤病毒；个别病毒不完全脱壳：如呼肠孤病毒；脱脱 壳壳生物合成生物合成 利用宿主的利用宿主的RNA聚合酶合成病毒聚合酶合成病毒

42、mRNA，再，再在细胞质中进行转译并合成蛋白质。在细胞质中进行转译并合成蛋白质。动物病毒的装配和释放动物病毒的装配和释放1）有包膜）有包膜DNA病毒病毒2）有包膜）有包膜RNA病毒病毒3）无包膜病毒）无包膜病毒1）有包膜）有包膜DNA病毒病毒a.包膜成分同核膜的包膜成分同核膜的 DNA复制在核内复制在核内,蛋白质在细胞之中合成后蛋白质在细胞之中合成后入核，装配好后以出芽的方式再到细胞质中，入核，装配好后以出芽的方式再到细胞质中，经细胞通道或裂解细胞释放。经细胞通道或裂解细胞释放。b.包膜成分同细胞膜的：包膜成分同细胞膜的：出芽出芽或排废方式释放或排废方式释放动物病毒的装配和释放动物病毒的装配和

43、释放2)有包膜的有包膜的RNA病毒病毒装配释放均在细胞质中同步进行，以出芽装配释放均在细胞质中同步进行，以出芽方式通过细胞膜，包膜同细胞膜。方式通过细胞膜，包膜同细胞膜。3)无包膜的病毒无包膜的病毒DNA病毒装配分步进行；病毒装配分步进行；RNA病毒壳体的形成与核酸的结合病毒壳体的形成与核酸的结合几乎同步进行；几乎同步进行；*二者均由细胞裂解释放二者均由细胞裂解释放*包膜蛋白插入膜中，包膜蛋白插入膜中，细胞膜出芽方式释放细胞膜出芽方式释放病毒粒子。病毒粒子。出芽方式释放出芽方式释放e.g.流感病毒：流感病毒：-ssRNA）病病毒毒粒粒子子的的感感染染与与释释放放裂解感染裂解感染持续感染持续感染

44、潜伏感染潜伏感染正常细胞转正常细胞转化成肿瘤细胞化成肿瘤细胞潜伏感染潜伏感染正常细胞转正常细胞转化成肿瘤细胞化成肿瘤细胞动物病毒的感染结果动物病毒的感染结果动物病毒的感染结果动物病毒的感染结果动物病毒的感染结果动物病毒的感染结果HIV感染感染CD4淋巴细胞淋巴细胞HIV的的结结构构及及生生活活史史HIV的感染过程的感染过程HIV的感染过程的感染过程HIV的发展过程的发展过程HIV的发展过程的发展过程疫苗疫苗昆虫病毒昆虫病毒 昆虫病毒是引起昆虫致病和死亡的昆虫病毒是引起昆虫致病和死亡的重要病原体。最早关于昆虫病毒的记载重要病原体。最早关于昆虫病毒的记载是中国，在是中国，在1149年出版的年出版的

45、农书农书中，中，就记载有家蚕的就记载有家蚕的“高节高节”“脚肿脚肿”病，病，这就是现在所称的核型多角体病毒病。这就是现在所称的核型多角体病毒病。多角体多角体：包裹着病毒粒子、光学显微镜：包裹着病毒粒子、光学显微镜 可见的碱溶性结晶蛋白质。可见的碱溶性结晶蛋白质。多角体多角体-核型多角体病毒（核型多角体病毒（NPVNPV）杆状病毒科。在昆虫细胞核内增殖，具有蛋白杆状病毒科。在昆虫细胞核内增殖，具有蛋白质包含体的杆状病毒，数量最多。质包含体的杆状病毒，数量最多。-质型多角体病毒（质型多角体病毒（CPVCPV）杆状病毒科。在昆虫细胞质内增殖，可形成蛋杆状病毒科。在昆虫细胞质内增殖，可形成蛋白质包含体

46、的球状病毒。白质包含体的球状病毒。-颗粒体病毒（颗粒体病毒（GVGV）呼肠孤病毒科。具有病毒包含体，且每个包含呼肠孤病毒科。具有病毒包含体，且每个包含体内通常仅含一个病毒粒子。体内通常仅含一个病毒粒子。昆虫病毒的类型昆虫病毒的类型多角体大小常因寄主昆虫种类的不同而不同，甚至在统一寄多角体大小常因寄主昆虫种类的不同而不同，甚至在统一寄主细胞内，多角体的形状大小也有区别。常见的形状有三角主细胞内，多角体的形状大小也有区别。常见的形状有三角形、四角形、五角形、立方体、不规则形等。形、四角形、五角形、立方体、不规则形等。核型多角体病毒（核型多角体病毒（NPV）NPV对昆虫的侵染对昆虫的侵染 感病特征感

47、病特征(以鳞翅目为例以鳞翅目为例)：感病初期无明显异常变化感病初期无明显异常变化;行动迟缓食欲减退，体色变淡或呈油光行动迟缓食欲减退，体色变淡或呈油光;病虫常爬向寄主植物高处，死前体躯变软病虫常爬向寄主植物高处，死前体躯变软;以腹足紧附枝叶倒挂而死以腹足紧附枝叶倒挂而死;皮肤则脆弱易裂，破后流出乳白色或褐色的皮肤则脆弱易裂，破后流出乳白色或褐色的 浓稠液体，内含大量新形成的核多角体。浓稠液体，内含大量新形成的核多角体。质型多角体病毒质型多角体病毒(CPV)在被感染细胞的细胞质内形成。质型多角体呈六角在被感染细胞的细胞质内形成。质型多角体呈六角形、四角形、球形、椭圆形等。形、四角形、球形、椭圆形

48、等。质型多角体的直径为质型多角体的直径为0.5m25m，1个多角体个多角体可包埋可包埋10010 000个病毒粒子。病毒粒子为球形个病毒粒子。病毒粒子为球形二十面体，直径为二十面体，直径为30nm60nm，有内、外两个二，有内、外两个二十面壳，每个壳有十面壳，每个壳有12个小单位构造。个小单位构造。家蚕家蚕CPV包含体的形态包含体的形态CPV对昆虫的侵染对昆虫的侵染 感病特征：感病特征：早期食欲不振、体躯变小，有时虫体比例不当，早期食欲不振、体躯变小，有时虫体比例不当，头部显得大。中肠中多角体的大量增殖使体色改头部显得大。中肠中多角体的大量增殖使体色改变为黄色或淡白色等。中肠细胞液化后，多角体

49、变为黄色或淡白色等。中肠细胞液化后，多角体可被呕出或由粪便排出。可被呕出或由粪便排出。颗粒体病毒颗粒体病毒(GV)先在被感染细胞的核内形成，但当核膜破裂后可溢出先在被感染细胞的核内形成，但当核膜破裂后可溢出到细胞质内。到细胞质内。包含体很小包含体很小。在电子显微镜下观察，颗粒体的形状有。在电子显微镜下观察，颗粒体的形状有卵形、椭圆形、长卵形等，通常直径为卵形、椭圆形、长卵形等，通常直径为0.10.3m，长长0.31.0m。每个包涵体内。每个包涵体内一般只有一个病毒粒子一般只有一个病毒粒子。有时也出现不正常的形状。有时也出现不正常的形状。霜天蛾霜天蛾GV的形态的形态小菜蛾小菜蛾GV的形态的形态GV对昆虫的侵染对昆虫的侵染感病特征：感病特征：感染初期无明显病征感染初期无明显病征 之后出现反应迟钝和停止取食之后出现反应迟钝和停止取食 随后虫体颜色发生改变，血液渐变乳白随后虫体颜色发生改变，血液渐变乳白 感病虫体可能膨大或收缩感病虫体可能膨大或收缩 已死幼虫体壁脆弱，破后流出大量颗粒体。已死幼虫体壁脆弱，破后流出大量颗粒体。染病幼虫可存活较长时间。染病幼虫可存活较长时间。病死虫体有时用腹足倒挂枝叶上，呈病死虫体有时用腹足倒挂枝叶上，呈“”形。形。