非细胞微生物-病毒.

非细胞型微生物第一节病毒非细胞生物（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒类病毒：只含具侵染性的RNA组分卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质特点：无细胞结构，专性活细胞内寄生；没有酶或酶系统极不完全，不能进行代谢活动；个体极小，能通过细菌滤器；对抗生素不敏感，对干扰素敏感。病毒分布极为广泛，几乎可以感染所有的生物，包括各类微生物、植物、昆虫、鱼类、禽类、哺乳动物和人类。据统计，人类传染病的80%是由病毒引起的，恶性肿瘤中约有15%是由于病毒的感染而诱发的。许多动、植物的疾病与病毒有关。病毒是超显微的，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）病毒的大小个体小，必需在电镜下观察；不同病毒的毒粒大小差别很大；毒粒的形状大致可分球形颗粒(或称拟球形颗粒)、杆状颗粒和复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）等少数几类。2.3.1.1病毒的形态与大小病毒形态多种多样，有球形、卵圆形、砖形、杆状、子弹状、丝状和蝌蚪状等，但以近似球形的多面体和杆状的种类为多。植物病毒大多呈杆状，如烟草花叶病毒；少数呈丝状，如甜菜黄化病毒，还有一些呈球状，如花椰菜花叶病毒等。动物病毒多呈球形，如口蹄疫病毒，脊髓灰质类病毒和腺病毒等；有的呈砖形或卵圆形，如牛痘病毒；少数呈子弹状，如狂犬病毒；细菌病毒则多为蝌蚪形，也有球状和丝状等（图2-24）。病毒的形体极微小，常用纳米（nm）表示（1nm=10-6mm=10-9m）。病毒种类不同，其大小相差悬殊，直径在10～300nm之间，通常为100nm左右，能通过细菌滤器，必须借助电子显微镜才能观察到。（二）病毒的形态1、典型病毒粒的构造基本成分核酸——位于中心，称为核心蛋白质——包围在核心周围，形成衣壳衣壳由衣壳粒构成，衣壳粒则由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位构成。核心和衣壳合称核衣壳，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的包膜。有的包膜上还长有刺突。它是多糖与蛋白质的复合物。刺突因病毒的种类不同而异，可作为鉴定的依据。这些有包膜的结构复杂的大病毒，多数含有一些酶类。但因病毒酶系极不完全，所以一旦离开宿主细胞就不能进行独立的代谢和繁殖。2、病毒粒的对称体制螺旋对称二十面体对称复合对称无包膜有包膜无包膜有包膜无包膜有包膜（1）、螺旋状对称型：烟草花叶病毒（TMV）呈直杆状，长300nm，宽15nm，中空内径4nm，由158个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，相对分子量为17500，总共2130个衣壳粒，排列成130圈螺旋，核酸核心是单链的RNA，相对分子质量为260万，含有6390个核苷酸，每3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。三类典型形态的病毒及其代表二十面体具有12个角、20个面和30条棱。腺病毒的衣壳是典型的二十面体对称，由252个衣壳组成，没有包膜。腺病毒的核心是由线状双链DNA构成的。其基因组的大小都约为36500个核苷酸对。（2）、二十面体对称型：T4由头部（核心是双链线状DNA）、颈部和尾部（尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝）三个部分构成。（3）、复合对称型：Ｔ偶数噬菌体3、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动物病毒群体，称为空斑。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，形成类似细菌菌落的病灶，称为病斑。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，称为枯斑。4、病毒的核酸核酸是病毒的遗传物质；控制着病毒的增殖及对宿主的感染性；一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是RNA；病毒核酸单链DNA（ssDNA）；双链DNA（dsDNA）；单链RNA（ssRNA）；双链RNA（dsRNA）；病毒的主要类群自从1892年俄罗斯的伊万诺夫斯基发现病毒以来，迄今已发现了5000余种病毒。虽然很多病毒学家对病毒的分类做了不懈的努力，探索了很多种分类方法，提出了大量方案，但目前仍还不成熟，不完善，还没有一个公认的病毒分类系统，因此为了实际应用和叙述的方便，人们习惯按病毒感染的宿主种类，将病毒分为：微生物病毒、植物病毒、脊椎动物病毒和昆虫病毒。（1）微生物病毒微生物病毒广泛存在于自然界中，侵染细菌等原核微生物的病毒通常称为噬菌体。侵染真菌的病毒称噬真菌体，据报道，至今观察到的噬菌体至少有2850种（株），其中2700种（株）是有尾的，在大肠杆菌中发现的噬菌体最多，研究也是最深入的。（2）植物病毒目前已知的植物病毒已有600多种，绝大多数为种子植物，尤其是禾本科、豆科、十字花科等植物都易发生病毒病。许多植物病毒虽是严格的细胞内寄生物，但是它们的专一性并不强，往往一种病毒可寄生在不同种、属甚至不同科的植物上，例如烟草花叶病毒TMV就可以传染10多个科，100多种草木和木本植物。（3）脊椎动物病毒这是一类寄生在人类、哺乳动物、禽类、两栖类、爬行类和鱼类等各种脊椎动物细胞内的病毒。目前研究得较广泛和深入的是与人类健康、畜牧业直接相关的少数脊椎动物病毒。常见的如引起流感、麻疹、腮腺炎、肝炎、疱疹、艾滋病、狂犬病以及非典型性肺炎（SARS）等病毒。此外，家禽和其他哺乳动物中的病毒也相当普通，如引发猪瘟、牛瘟、口蹄疫、鸡新城疫、鸡瘟等疫病的病毒以及禽流感病毒。（4）昆虫病毒据记载，国际上已报道的昆虫病毒有1671种（1990年统计），中国有290多种（1990年统计），在昆虫病毒中，80%以上是农林业中常见的鳞翅目害虫的病原体。二、四类病毒及其繁殖方式（一）原核生物的病毒——噬菌体与其他病毒一样，噬菌体除有其特异性宿主外，并无显著区别。它们都是由蛋白质和核酸组成。基本形态为蝌蚪形、球形、和丝状三种。从结构看以可分为六种不同的类型。1、噬菌体的繁殖病毒的增殖又称为病毒的复制，是病毒在活细胞中的繁殖过程。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：核酸复制+蛋白质合成核蛋白（病毒粒子）各类病毒的增殖过程基本相似，现以大肠杆菌T系噬菌体为例（图2-26）介绍其繁殖过程图2-26T4噬菌体形态结构噬菌体的繁殖一般可分五个阶段，即1)吸附2)侵入3)增殖（复制与生物合成）4)成熟（装配）5)裂解（释放）吸附是指在病毒表面蛋白质与宿主细胞的特异接受位点上发生特异性结合。大肠杆菌T系列噬菌体是通过尾丝末端蛋白质吸附在大肠杆菌的细胞壁上的。不同噬菌体吸附的接受位点不同。如T3、T4、T7吸附于脂多糖，枯草杆菌噬菌体吸附于磷壁酸，沙门氏菌X噬菌体吸附在鞭毛上，还有的吸附在荚膜上。吸附过程受环境因素的影响。二价和一价阳离子可以促进噬菌体的吸附，三价阳离子可以引起失活；pH为7时呈现出最大吸附速度，pH小于5或大于10时则很少吸附；温度对吸附也有影响。（1）吸附（2）侵入吸附尾钉固着尾鞘收缩尾管穿入DNA注入T系列噬菌体吸附到宿主细胞壁上后，尾部的溶菌酶水解宿主细胞壁的肽聚糖，使之形成小孔，然后通过尾鞘收缩，将头部的DNA注入菌体内，而蛋白质外壳则留在菌体细胞外。（3）增殖生物合成包括核酸的复制，转录与蛋白质的合成。噬菌体的核酸进入宿主细胞后，操纵宿主细胞的代谢机能，使之大量复制噬菌体的核酸和合成所需的蛋白质。（4）成熟（装配）T4噬菌体的装配是一个极为复杂的指导装配的过程将分别合成的核酸和蛋白质组装成完整的有感染性的病毒粒子。（5）裂解（释放）噬菌体粒子完成装配后，宿主细胞裂解，释放出子代噬菌体粒子。1个宿主细胞可释放10-10000个（平均300个）噬菌体粒子。T40噬菌体从吸附到释放全过程，在37℃时只需22min。这种使宿主细胞裂解的噬菌体称为烈性噬菌体。在平板培养基的菌苔表面若大量的宿主细胞裂解后会产生许多透明圈，这些透明圈称为噬菌斑（图2-27）。图2-27不同大肠杆菌噬菌体的噬菌斑形态吸附侵入早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒结构蛋白质合成装配释放病毒大分子合成一步生长曲线可分为三个时期：①潜伏期是指菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个噬菌体粒子装配前的一段时间。②裂解期是指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。③稳定期溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期。2、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生长曲线3、溶源性温和噬菌体或称溶源性噬菌体:有一些噬菌体侵染宿主细胞后，并不立即在侵染的细胞内增殖，而是将侵入的核酸整合到宿主细胞的基因组中，与其一起同步复制，这种不导致宿主细胞裂解。并使之能正常分裂的噬菌体。这一现象称做溶源性（lysogeny）现象附着或融合在溶源性细菌染色体上的温和噬菌体的核酸称为原噬菌体或前噬菌体。前噬菌体植物病毒没有专门的吸附结构，通过昆虫口器、摩擦伤口和人为伤口进入寄主细胞。植物病毒在入住宿主细胞后脱去蛋白质外壳。TMV的衣壳粒以双层盘的形式组装成衣壳，PH的改变、RNA的嵌入对衣壳的装配起关键作用。（二）植物病毒（三）人类和脊椎动物病毒脊椎动物病毒包括DNA和RNA病毒，动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：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。2.有包膜的DNA病毒，如疱疹病毒，以细胞质中通道释放到细胞外。3.有包膜的RNA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。腺病毒的复制可代表DNA病毒的复制脊髓灰质炎病毒的复制可代表RNA病毒的复制一些带有囊膜的病毒，如单纯疱疹病毒，当它们的核酸和衣壳蛋白组装完毕后，它们将以“出芽”的方式，包裹寄主细胞的细胞膜或核膜，从寄主细胞中释放出来。引起爱滋病的病毒——人类免役缺陷病毒（HIV）从淋巴细胞中释放出来（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包涵体，称多角体，成分为碱溶性结晶蛋白，其内包裹着数目不等的病毒粒。核形多角体病毒（NPV）：在昆虫细胞核内增殖、具有蛋白质包涵体的杆状病毒质形多角体病毒（CPV）：在昆虫细胞质内增殖、可形成蛋白质包涵体的球状病毒颗粒体病毒（GV）：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状病毒主要有三种类型：第二节亚病毒亚病毒是一类不具有完整病毒结构的浸染性因子，主要包括卫星病毒、类病毒和朊病毒三类。其中卫星病毒和类病毒只感染植物，朊病毒只存在脊椎动物中，可导致人和动物的海绵状脑病。一、类病毒类病毒是目前所知的最小病原体，呈棒形结构，没有蛋白质衣壳，只有一个裸露的单链环状RNA分子，其分子质量小，仅为最小RNA病毒相对分子质量的十分之一，严格专性寄生，只有在宿主细胞内才表现出生命特征，可使许多植物致病或死亡。发现的第一个类病毒是马铃薯纺锤形块茎病类病毒(PSTV)，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359个核苷酸组成的单链环状RNA分子(相对分子质量约100000)。该分子内有很多碱基(~70％)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个伸长的棒状分子。二、拟病毒拟病毒又称卫星病毒，是一类包裹在病毒体中的有缺陷的类病毒，1981年在植物绒毛烟斑驳病毒中发现，其成分是环状或线状的RNA分子。卫星病毒所感染的对象不是细胞而是病毒，被卫星病毒感染的病毒称为辅助病毒，卫星病毒的复制必须依赖辅助病毒的协助，而卫星病毒又对辅助病毒的感染和复制起着不可缺少的作用。卫星病毒大多存在于植物病毒中，近年在动物病毒如丁型、乙型肝炎病毒中也发现有卫星病毒的存在。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。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“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1982年，美国加洲大学旧金山分校动物病毒学家S．B．Prus