5第3章病毒-11-30

第3章病毒和亚病毒（Euvirus/subvirus）第一节病毒第二节噬菌体第三节动物病毒第四节植物病毒第五节亚病毒目的要求1.掌握病毒的特性。2.掌握病毒的形态和大小。3.掌握烈性噬菌体的生活周期4.掌握溶源性、整合、原噬菌体、溶源性、自发裂解、诱导裂解、免疫性、复愈和溶源转变等概念。5.了解昆虫病毒的分类，动物病毒感染寄主的途径，熟悉动物病毒的生活周期。6.掌握植株感染病毒后的症状和感染寄主的途径。7.了解各种亚病毒的特性。一.什么是病毒？没有细胞结构的、由核酸和/或蛋白质组成的、有侵染力的、不能以二分裂方式繁殖,只能以生物合成的方式增殖、专性活细胞寄生,不能独立进行代谢的微小的一类微生物。二.病毒发现和研究的历史推测时期：1886年德国农艺化学家麦尔烟草花叶病可传染1872年俄国植物学家伊凡诺夫斯基引起疾病的病原可通过细菌滤器（说明病毒比细菌还要小）发病烟叶磨碎过滤滤液接种正常烟叶滤渣接种正常烟叶发病发病细菌滤器安徽农业大学微生物学教研室发现时期:•1898年贝杰林克“遗传性活的液体”或•“病毒”这种致病因子是不能用普通光学显微镜看到、也不能在细菌培养基上生长，能通过最细微的滤膜，并且只能在植物组织中繁殖的有机体。•1931年，美国人古德帕斯丘鸡胚•1935年，美国生物化学家Stanley•提纯和结晶了烟草花叶病毒，•具有传染力•化学成分大部分为蛋白质，少量核酸。现代病毒的一般概念：1）无细胞结构，由蛋白质外壳包围着核酸，一种病毒仅含一种核酸；2）严格的活细胞内寄生，不能进行独立的代谢活动3）其核酸使病毒能利用寄主细胞进行复制；4）具侵染力。第一节病毒的形态结构和化学成分一、病毒的大小（nm级）最大的病毒(小型细菌):痘病毒300～450×170～260nm最小的病毒(大蛋白质分子):植物双生病毒18×22nm；动物口蹄疫病毒2lnm(l0nm)伤寒杆菌酵母细胞天花病毒200--300nm小型细胞300nm疱疹病毒110nm腮腺炎V120nm流感V80nm噬菌体90nmTMV280*15nm黄热V22*38nm脊髓灰质炎V28nm口蹄疫V10nm二、病毒的形态病毒体（病毒粒子）病毒是非细胞形态的微小的颗粒，病毒的个体称病毒体（virion）。是指结构完整、充分成熟和具有侵染能力的病毒颗粒。（一）病毒的个体形态动物病毒：多为球形:腺病毒Adenovirus枪弹形:弹状病毒、狂犬病毒Rabiesvirus砖形:痘病毒植物病毒：杆状、丝状:烟草花叶病毒(TMV)少数球形:花椰菜花叶病毒细菌病毒（噬菌体）(Phage)：多为蝌蚪形:T2、T4丝状:fdTDBrock:p344痘病毒虹彩病毒属疱疹病毒腺病毒乳多空病毒细小病毒副粘病毒正粘病毒冠状病毒沙粒病毒逆转录病毒DNA病毒RNA病毒环状病毒布尼病毒披膜病毒虫媒病毒呼肠病毒小RNA病毒弹状病毒主要脊椎动物病毒大肠杆菌的T4噬菌体*220，000倍TDBrock:p314（二）病毒的基本结构病毒的基本结构：核衣壳（nuclecapsid）：核髓（病毒的核心）衣壳（病毒的外壳）有的病毒还含有包膜(envelope)1、核髓（core）病毒内部的中心结构，含有单一类型的核酸（DNA或RNA），称为核髓。还含有少量的功能性蛋白。病毒的核酸组成:DNA或RNADNA1-200x106RNA2-15x106病毒核酸编码的基因从几个到几百个。功能：繁殖、遗传变异与感染性的物质基础。植物病毒：大多为RNA:TMV:ssRNA,水稻矮缩病毒dsRNA少数为DNA：dsDNA：花椰菜病毒ssDNA：双联病毒组。动物病毒：多为dsDNA多瘤病毒ssDNA家鼠细小病毒少dsRNA呼肠孤病毒ssRNA脊髓灰质病毒、艾滋病毒细菌病毒：多为dsDNAT偶数系列phagessDNAΦ×174ssRNA真菌病毒、MS2dsRNA（少）假单胞菌Φ6phage.2、衣壳(capsid)包被在核髓外的蛋白质外壳。功能1)保护核酸免受核酸酶及外界因素的破坏作用；2)附着在寄主细胞表面，决定寄主范围.衣壳粒(caosomere)衣壳由衣壳粒组成；衣壳粒可由不同多肽分子组成,有不同的排列方式，使病毒呈现不同的形态（三）病毒粒的对称体制1）螺旋状对称2）廿面体对称3)复合对称病毒衣壳的构型1）螺旋状对称：衣壳粒呈螺旋状对称排列，构成衣壳形成中空的圆柱体，中有核酸。如烟草花叶病毒(TMV)2）廿面体对称：12个点、30条边、20面体。最小的病毒只有12个多肽分子；最大的含数百个壳粒，如腺病毒含252个壳粒。周德庆：p683)复合对称：该类病毒是由一个20面体对称的头部和一个螺旋对称的杆状尾部组成，蝌蚪形，如大肠杆菌的T偶数系列phage(T2,T4…….)3、包膜组成：脂类、蛋白质、多糖形成：以出芽方式从寄主细胞释放而从细胞上带来，但其中蛋白质多由病毒基因编码。有些包膜外尚有刺突（spike）,（有些无包膜的病毒也有刺突（腺病毒））。昆虫细胞（四）病毒的群体形态1.病毒的包含(涵)体（inclusion）在受有些病毒感染的寄主体内产生的一种光学显微镜下可见的颗粒。2.嗜菌斑(plaque):噬菌体在菌苔上形成的空斑.3.空斑(plaque):动物病毒在宿主细胞单层细胞培养物上形成的空斑.4.枯斑(lesion):植物病毒在植物叶片上形成的枯斑.包含(涵)体实质：包含体是由未装配的病毒亚基、完整的病毒体和寄主蛋白质聚集形成。形态：多呈圆、卵圆或不定形，体积较大。分布：有的包含体在细胞质中如痘病毒、狂犬病毒;有的在细胞核中，如疱疹病毒、昆虫多角体病毒。应用：包含体在寄主细胞中的位置、形状、大小是固定的，可作某些病毒病诊断的依据。包含体在自然界可存活多年。陈华癸：p59舞毒蛾核型多角体病毒油松毛虫质型多角体病毒（磷钨酸负染）昆虫病毒1）核型多角体病毒（NPV)如棉铃虫、粘虫等的核型多角体病毒。2）质型多角体病毒（CPV)如家蚕、马尾松松毛虫等的病毒。3）颗粒体病毒（GV)如菜青虫、小菜蛾等的病毒。病毒杀虫剂第二节噬菌体(Phage)定义：感染细菌（和放线菌）的病毒。发现：1915年英国人Twort在培养葡萄球菌时，发现菌落上出现透明斑。1917年法国人d’Herelle发现混浊的痢疾杆菌的培养液变澄清了，菌体溶化了，他断定细菌被一种更小的生物溶解了。属性噬菌体具有病毒的一般属性。噬菌体寄主专一性强。核酸：多为dsDNA、ssDNA、ssRNA，少见dsRNA。分为：1.烈性噬菌体——凡是能够侵染细菌，并在其中复制完成其生活周期，并裂解细菌细胞的噬菌体。2.温和噬菌体——凡是侵染细菌后，并不引起细胞裂解。不能大量复制而与细菌DNA整合或附着在细胞膜上，并转给子代细菌的噬菌体。一.噬菌体的形态和结构基本形态：蝌蚪（3）、微球（2）、丝状（1），并可细分为6种类型。1～3型为细菌特有，其他几型可见于动植物病毒中。二.噬菌体的生活周期1烈性噬菌体(virulentphage)的生活周期A．吸附（adsorption）B.侵入(penetration)C．复制(replication)D.装配与释放(assemblyandrelease)A．吸附（adsorption）吸附是特异性的。噬菌体以尾丝为吸附点，尾刺与细胞表面的特异受体相结合。这些受体是细胞壁或膜上的各种成分PhageE.ColiT2、T6脂蛋白T3、T4、T7脂多糖M13性丝顶端MS2性丝侧面如果敏感细菌突变失去形成特异受体的能力，则不能被噬菌体吸附而成为抗性菌株。如噬菌体过量，每细胞可吸附200～300phage.EDBirge:p111E.coliM13phageB．侵入(penetration)吸附后，尾部释放溶菌酶，在细饱壁上溶一小孔，尾鞘收缩，使尾髓穿透细胞壁和膜，将头部的核酸注入细胞，而外壳蛋白质仍留在细胞外。无可收缩的尾鞘的phageT1、T5也可将DNA溶入细胞。fd（ssDNA，丝状）壳体可进入细胞。外来裂解（lysisfromwithout）如太多噬菌体可同时吸附、侵入，会产生很多小孔，细胞会过早裂解，但并不产生新的病毒体，这一现象称为外来裂解TDBrock:p323C．复制replication侵染开始后，寄主细胞各种合成代谢先后停止，病毒的基因转录、翻译成不同酶类，破坏寄主细胞原来的DNA，修饰细胞的RNA聚合酶类，进一步转录噬菌体不同时期基因，控制细胞的代谢系统，大量合成噬菌体的核酸和各类蛋白质，在这一时期，细胞内没有成熟的病毒体，此期为潜伏期，T4的平均潜伏期为25min。D.装配与释放assemblyandrelease装配：在成熟期，噬菌体DNA与壳体蛋白质按一定顺序自发装配成成熟的有侵染力的病毒体。这种自发装配是由病毒基因控制。释放：T偶数系列噬菌体成熟时，产生两种蛋白质，一是破坏质膜的，另一为溶菌酶。这二者使细胞破裂，病毒体以突然爆发的方式释放致寄主死亡。少数噬菌体(如fd)从寄主细胞钻出，不影响细胞生活。噬菌体的生活周期一步生长曲线用来测定烈性噬菌体侵染和成熟病毒体释放的时间间隔，并用以估计每个被侵染的细胞释放出来的新的噬菌体粒子数量的生长曲线。反映了烈性噬菌体生长的规律。方法：1)噬菌体﹕敏感细菌＝1﹕10～100（防止几个噬菌体同时感染一个细胞。）2)短时培养，使噬菌体吸附到细胞上，再用抗体或稀释法除去未吸附的噬菌体；3）用新鲜培养液把上述处理的菌液高倍稀释，以免发生第二次吸附和感染；4）培养后，定时取样与敏感菌混合培养，铺平板，计算噬菌斑数目。3.温和噬菌体与溶源性(lysogeny)温和噬菌体侵染寄主细胞后，存在两种可能：1.整合状态：定点或不定点插入寄主细胞DNA，或以质粒状态存在。2.脱离整合状态：极少数原噬菌体偶尔会从寄主细胞的DNA上脱离，引起细胞裂解。相关名词整合：温和噬菌体DNA以整合状态存在于寄主细胞DNA上。复制并使子代细胞中也带有原噬菌体。原噬菌体(prophage)：整合在寄主细胞DNA上的温和噬菌体的DNA。溶源性细胞（lysogeniccell）：含有原噬菌体的细胞。自发裂解：由于原噬菌体从细胞DNA上自发脱落造成细胞裂解的现象，频率一般为10-2～10-5。诱导裂解（induction）：利用物理化学因素（UV、X-ray、丝裂霉素C）处理溶源性细胞，可以诱发原噬菌体脱离细胞DNA，进入裂解周期。溶源性（lysogeny）：溶源性细胞所具有的特性。溶源细菌特性：1.自发裂解；2.诱导裂解；3.免疫性（immunity）：溶源性细菌对与其胞内原噬菌体相同的噬菌体或近缘的噬菌体不再敏感。4.复愈(cured)：细胞失去原噬菌体，变为非溶源性细胞，但并不裂解，免疫性也消失，有10-5概率，。5.溶源转变（lysogenicconversion）：溶源菌由于带有原噬菌体而产生了新表型。白喉棒状杆菌带有prophageβ，产生白喉毒素。肉毒梭菌带有prophage产肉毒毒素。温和噬菌体存在的状态：1.整合态：整合（附着）2.营养态：复制3.游离态：体外存在盛祖嘉：p2256①②③④⑤第三节植物病毒plantvirus大多为ssRNA，多个分子组成(多基因组)。专一性不强。多为螺旋对称，少数是20面体，少数有包膜。1．植物感染后的症状①因叶绿体被破坏出现花叶、黄化、红化；②植株矮化、丛簇、畸形；③枯斑、坏死等症状;④可在细胞不同部位形成包含体。2．植物病毒感染途径:①虫媒传播，半翅目刺吸式口器的昆虫，蚜虫、叶蝉、飞虱等；①病株汁液接触；③嫁接传播。3．植物病毒生活周期1.侵入：植物病毒无特别的起吸附作用的结构，可借细胞外壁连丝，胞饮，微小伤口等方式进入细胞，然后脱壳；2.复制、装配：同前。3.释放：植物病毒借细胞溶解或破裂释放，或借胞间连丝在细胞间传播。第四节动物病毒1.动物病毒:以动物为寄