第八章 病毒和亚病毒

微生物的类群微生物细胞型原核类细菌，放线菌，蓝细菌衣原体，支原体，立克次氏体等真核类显微藻类原生动物真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），非细胞型真病毒、亚病毒(类病毒、拟病毒、阮病毒)第八章病毒和亚病毒第一节病毒★病毒定义：是一类超显微的非细胞生物，每一种病毒只含有一种核酸；它们只能在活细胞内营专性寄生，靠其宿主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分，然后再进行装配而得以增殖；在离体条件下，它们能以无生命生物大分子状态长期存在并保持其侵染活性。小，电镜观察，可通过细菌滤器；无细胞构造，故也称分子生物；成分为核酸和蛋白质；只含有一种核酸，不是DNA就是RNA；专性活细胞寄生；利用宿主细胞内的代谢系统实现自身的繁殖；离体条件下，以无生命的生物大分子状态存在；对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感；病毒的特点一病毒的形态构造和化学组分（一）病毒的大小–小，能通过细菌滤器，测量单位是nm；–多数病毒的直径在100nm上下；–病毒：细菌：真菌=1：10：100几种病毒的形态和大小300×250nm葡萄球菌烟草花叶病毒立克次体450nm衣原体390nm15×300nm65×95nm70nm腺病毒28nm脊灰病毒40nm乙脑病毒100nm流感病毒10nm卵白蛋白噬菌体1000nm痘苗病毒（二）病毒形态1典型病毒粒子的构造病毒粒子（virion）：即病毒体，有时也称病毒颗粒，是指成熟的、结构完整的单个病毒。病毒的形态：有球形、多面体、杆状、砖形、丝状、蝌蚪状等。但以近球形的多面体和杆状体为主病毒的各种形态核心：为核酸，DNA或RNA。核衣壳衣壳：为蛋白质的外壳，由壳＊包膜病毒粒组成。包膜：为脂蛋白膜，＊无包膜病毒：核衣壳病毒毒粒的结构2．病毒粒子的对称体制★病毒结构的对称类型：螺旋对称型（如烟草花叶病毒）20面体立体对称型（如腺病毒）复合对称型（如大肠杆菌噬菌体）3．病毒的群体形态★包涵体：病毒粒子虽是无法用光学显微镜观察的亚显微颗粒，但当它们大量聚集在一起并使宿主细胞发生病变时，就形成具有一定形态、构造并能用显微镜加以观察和识别的特殊“群体”，称为包涵体。★噬菌斑（plaque）：将少量噬菌体与大量宿主细胞混合后，将此混合液与45℃左右的琼脂培养基在培养皿中充分混匀，铺平后培养。经数小时至10余小时后，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上，可以用肉眼看到一个个透亮不长菌的小圆斑，这就是噬菌斑。★空斑：由动物病毒在宿主单层细胞培养物上形成的一个与噬菌斑类似的斑，称为空斑。★枯斑：植物叶片上的植物病毒群体形成的病斑。噬菌斑烟草花叶病毒感染兰花形成枯斑螺旋对称的代表——烟草花叶病毒（TMV）RNA衣壳粒（三）三类典型形态的病毒及其代表烟草花叶病（TMV）烟草花叶病感染兰花二十面体立体对称的代表——腺病毒腺病毒二十面体具有20个面，12个角，30条棱，由252个壳粒组成。腺病毒核酸双链DNA。复合对称的代表——T偶数噬菌体•头部•颈部–颈环–颈须•尾部–尾鞘–尾管–基板–刺突–尾丝E.coli的T4噬菌体模式图病毒核酸的类型很多病毒核酸的类型可从以下几点来区分：①是DNA还是RNA；②是单链（ss，singlestrand）结构还是双链（ds，doublestrand）结构；③呈线状还是环状；④是闭环还是缺口环；⑤基因组是单分子、双分子、三分子还是多分子。⑥核酸的碱基或碱基对数，以及核苷酸序列。（四）病毒的核酸若干代表性病毒的核酸类型核酸类型病毒种类动物病毒植物病毒微生物病毒DNAssDNA线状细小DNA病毒玉米条纹病毒等待发现环状待发现待发现E.coli的ΦX174和M13噬菌体等dsDNA线状单纯疱疹病毒待发现E.coli的T系和λ噬菌体等环状猿猴病毒SV40花椰菜花叶病铜绿假单胞菌的PM2噬菌体等RNAssRNA（线状）脊髓灰质炎病毒、人类免疫缺陷病毒等豇豆花叶病毒E.coli的MS2和Qβ噬菌体dsRNA(线状)呼肠孤病毒玉米矮缩病毒等各种真菌病毒,假单胞菌的Φ6噬菌体二、4类病毒及其繁殖方式（一）原核生物的病毒——噬菌体★1噬菌体的繁殖噬菌体的繁殖一般可分五个阶段吸附→侵入→增殖→成熟（装配）→裂解（释放）。★烈性噬菌体：凡在短时间内能连续完成这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体。裂解性周期：烈性噬菌体所经历的繁殖过程，称为裂解性周期。现以T偶数噬菌体为代表分五个阶段加以说明。（1）．吸附（2）．侵入（3）．增殖包括核酸的复制和蛋白质的合成。双链DNA噬菌体的增殖方式为典型代表来加以介绍。（4）．装配（5）．释放噬菌体的繁殖过程2噬菌体效价的测定•效价（titre）–每mL试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位数或感染中心数。•测定效价的方法–双层平板法★3．一步生长曲线（one-stepgrowthcurve）。定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，称作一步生长曲线或一级生长曲线.因它可反映每种噬菌体的三个最重要的特性参数——潜伏期（latentphase）裂解期（risephase）裂解量（burstsize。测定方法用噬菌体的稀释液去感染高浓度的宿主细胞，保证每个细胞所吸附的噬菌体至多一个。经数分钟吸附后，在混合液中加入适量相应的抗血清，中和未吸附的噬菌体。然后用保温的培养液稀释此混合液，同时终止抗血清的作用，置于适宜的温度下培养。其间每隔数分钟取样，连续测定其效价并绘制成图。一步生长曲线包括三个时期：潜伏期、裂解期、平稳期（1）潜伏期(latentperiod)将噬菌体吸附宿主细胞开始到细胞释放新的噬菌体前的这段时间称为潜伏期，又可分两段：①隐晦期是指在潜伏期前期，细胞内正处于复制噬菌体核酸和合成噬菌体的蛋白质，这段时间称为隐晦期。②胞内累积期又称潜伏期后期，噬菌体开始装配的时期，在电镜下可观察到已初步装配好的噬菌体粒子。（2）裂解期紧接在潜伏期后的一段宿主细胞迅速裂解、溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。（3）平稳期（plateau）指感染后的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体效价达到最高点后的时期。一步生长曲线三个重要特征参数：潜伏期、裂解期、裂解量裂解量=平稳期的效价/潜伏期的效价4溶源性★温和噬菌体(temperatephage)噬菌体吸附并侵入宿主细胞后，噬菌体的基因组整合到宿主的基因组上，并随宿主基因组的复制而进行同步复制，因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解的噬菌体，称温和噬菌体。如E.coli的、P1、P2.★溶源性(lysogeny)------温和噬菌体侵染敏感细菌后不裂解它们，而与细菌共存的特性。★溶源菌（lysogen或lysogenicbacteria）：指在核基因组上整合有前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂解的细菌（或其他微生物）。常见的E．coliK12（λ）就表示带有λ前噬菌体大肠杆菌K12菌株。原(前)噬菌体(prophage)：处于整合态的噬菌体核酸。裂解性循环与溶源性循环的相互关系吸附侵入增殖成熟裂解整合同步复制自发或诱导多次循环裂解性循环溶原性循环溶源菌检验方法：（二）植物病毒1．概述植物病毒大部分属于ssRNA病毒，其基本形态有杆状、丝状和等轴对称的近球状二十面体，一般没有包膜。植物病毒对宿主的专一性通常较差，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,TMV就可侵染十余个科、百余种草本和木本植物。烟草花叶病毒侵染的叶烟草花叶病毒侵染的叶（左）与正常的烟草叶2．增殖过程植物病毒增殖过程在总体上与噬菌体相似，但在具体细节上却有差别。即使同样是植物病毒，其间差异也很大。吸附：大多无专门起吸附作用的结构。侵入：其侵入方式都是被动的.与噬菌体不同的是，植物病毒必须在侵入宿主细胞后才脱去蛋白质衣壳（或加上包膜）。增殖：核酸的复制和蛋白质的合成。装配：病毒颗粒的装配。释放:（三）人类和脊椎动物病毒1．概述脊椎动物病毒的种类很多，根据其核酸类型可分为dsDNA、ssDNA、dsRNA、ssRNA病毒，其衣壳外有的有包膜，有的无包膜。病毒广泛存在脊椎动物中（鱼类、两栖类、爬行类、禽类、和哺乳动物）。人类传染病70%—80％是由病毒引起的。人类的恶性肿瘤中，约有15％是由于病毒的感染而诱发的。天花HIV人类免疫缺陷病毒狂犬病病毒电镜照片人类传染病70%—80％是由病毒引起的。流感病毒结构模式图（ＨＡ）（ＮＡ）卫生部公布2007年9月全国法定报告传染病疫情gp120(糖蛋白）gp41(糖蛋白）脂双层膜逆转录酶内膜蛋白衣壳蛋白p24爱滋病淋巴瘤患天花儿童患天花成年人接种牛痘流感病毒结构流感病毒结构ssRNA：7~8个片段核心核蛋白结构RNA多聚酶基质蛋白（M蛋白）：有M1,M2，保护核心；维持病毒外形包膜（双层脂质）：上有刺突—HA（血凝素）和NA（神经氨酸酶）HA—断裂成HA1和HA2，HA2有传染性核糖核蛋白（RNP）HA功能:①与细胞表面唾液酸受体结合，②凝集人、鸡和豚鼠等多种红细胞；③具有抗原性；能刺激机体产生抗体HA-Ab。（HA-Ab作用：抑制血凝现象、中和病毒感染性）NA功能：参与病毒释放，促病毒扩散，具有抗原性，能刺激机体产生抗体NA-Ab。抗原构造与分型内部抗原（分型）NP抗原M蛋白抗原可溶性抗原、稳定、具型特异性表面抗原（分亚型）HA：最易变异NA:有抗原性,易变异按内部抗原(核蛋白/M蛋白)不同将流感分为甲、乙、丙三型按外部抗原(HA/NA)不同分亚型甲型流感病毒分若干亚型：H1～H15；N1～N9流感病毒的变异抗原性漂移（antigenicdrift）抗原性转变（antigenicshift）编码表面抗原（HA、NA）基因点突变累积导致抗原位点的改变，属量变，变异幅度小。由于基因重组导致新的亚型出现，属质变，变异幅度大。甲型最易——HA和NA的变异流感病毒变异与流行关系•抗原性漂移变异幅度小，量变，造成中小流行•抗原性转变变异幅度大，质变，甚至形成一个新的亚型，引起较大流行，甚至世界性大流行。大型变异：H、N均大变异，约30-40年发生一次，可致大流行或暴发流行甲型流感病毒变异亚型变异：H大变异，N不变或小变异，约10年发生一次，可致大流行变种变异：H、N均小变异，经常发生，导致小流行乙型流感病毒只有变种变异。丙型流感病毒相对稳定，未发现变异。2．增殖过程动物病毒的增殖过程在总体上也与前述的噬菌体或植物病毒类似，只是在一些细节上有所不同。吸附：大多数动物病毒并无吸附结构的分化。侵入：吸附后病毒粒子可通过胞饮、包膜融入细胞膜或特异受体的转移作用，侵入细胞。接着就发生脱壳。增殖：核酸的复制和蛋白质的合成。装配：病毒颗粒的装配。释放：（四）昆虫病毒多角体（polyhedron）：大多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成包涵体。由于昆虫病毒的包涵体在显微镜下一般均呈多角状，因此称为多角体。昆虫病毒种类主要有以下3类1．核型多角体病毒（NPV，nuclearpolyhedrosisvirus）2．质型多角体病毒（CPV，cytoplasmicpolyhedrosisvirus）3．颗粒体病毒（GV，granulosisvirus）棉铃虫核型多角体病毒扫描图像(×18300)棉铃虫危害棉花苹果棉铃虫家蚕质型多角体病质型多角体病毒小菜粉蝶颗粒体病毒小菜粉蝶成虫小菜粉蝶幼虫菜粉蝶为害的白菜第二节亚病毒亚病毒：凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中之一的分子病原体，称为亚病毒。亚病毒包括三类:类病毒、拟病毒、朊病毒一、类病毒类病毒是一类只含RNA一种成分、专性寄生在活细胞内的分子病原体。目前只在植物体中发现。典型的类病毒是马铃薯纺锤形块茎病（PSTD）的类病毒（PSTV）甘蓝类病毒病柑桔裂皮病的病原体是柑桔裂皮病类病毒二、拟病毒（virusoid）拟病毒：又称类类病毒（viroid-like）、壳内类病毒或病毒卫星（satellite），是指一类包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒。例如：丁型肝炎病毒(HDV)，就是一种拟病毒，它的宿主既辅助病毒就是乙型肝炎病毒(HBV)三、朊病毒（prion）朊病毒：一类不含核酸的传染性蛋白质分子，因能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发