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第四章病毒第一节病毒的形态第二节病毒结构、化学成分第三节病毒的繁殖方式第四节噬菌体第五节动物病毒与植物病毒第六节亚病毒第一节病毒的形态一、病毒的发现1.1886年德国农业化学家AdolfMayer迈尔，在荷兰工作时，将烟草花叶病株的汁液注射接种到健康烟草的叶脉中，引起了烟草的花叶病，从而证明烟草花叶病是一种传染性疾病2.1892年，俄国的伊万诺夫斯基（Ivanowski)重复了迈尔的接种试验，并发现病原体能通过细菌过滤器（自己不敢相信）。3.1898年，荷兰细菌学家贝叶林克(Beijerinck）重复和肯定了伊万诺夫斯基的试验结果，并认为病原是比细菌小的有传染性的活的流质，并给病毒命名”Virus“－－真正发现病毒的人4.1935年斯坦利(莱)（Stanley）首次获得烟草花叶病毒的结晶5.另外:1)1898年勒夫勒(Loeffer),费施(Frosch)---(牛)口蹄疫病毒2)1915-1917年图尔特(Twort),迪海莱(D’Herelle)都分别发现细菌噬菌体3)1939年Kausche（凯瑟？）电镜看到TMV5.另外:4)1952年Harris（海瑞斯）揭示TMV外壳为蛋白质5)1955年FraenkelConrat（康瑞特）成功将TMV的蛋白质和核酸重建出感染性TMV6)1956年FraenkelConrat证明TMV的RNA分子有感染性7)1960年Tsugita测定了TMV外壳蛋白的氨基酸序列8)1980年完成TMV核酸全序列测定9)1986年Beachy小组,获得抗病毒的转基因烟草.二、病毒：是超显微的，专性细胞内寄生的非细胞型生物。三、特征：①没有细胞结构；②只含DNA或RNA一种核酸；③不以二分裂法繁殖，只能在特定的寄主细胞内以核酸复制的方式增殖；④没有核糖体，不含与能量代谢有关的酶，严格活细胞内寄生，活体外无生命特征；⑤个体极小，能通过细菌过滤器（衣原体、支原体），电镜可见；⑥对抗生素不敏感，对干扰素敏感。病毒和细菌的相对大小支原体痘病毒疱疹病毒流感病毒1μ葡萄球菌细小核糖核酸病毒四、病毒的形态结构(一)病毒的大小最大的病毒与最小的病毒天花病毒200×300nm脊髓灰质炎病毒口蹄疫病毒10nm体积极小，电镜下才能看到，绝大多数能通过细菌过滤器，常以nm(纳米)来表示。大小相差悬殊，最大的痘病毒200-250×250-300×100nm，最小的菜豆畸矮病毒（1981年我国分离）仅9-11nm，比大的蛋白质分子（血清球蛋白Φ22nm）还小2倍。口蹄疫病毒也只有10nm。环状动物病毒的直径多数在40-150nm之间；球状植物病毒的直径在30nm左右；多数杆状植物病毒的大小为110-900×10-25nm。3、蝌蚪状(噬菌体)病毒的各种形态形态2、多面体或球形(大多为动物、真菌病毒)(二)病毒的形态1、杆状或丝状(大多为植物病毒)病毒的形态多种多样，电镜下：呈杆状、球状、卵圆状、砖状、蝌蚪状、子弹状和丝状。但基本形态有三种：杆状、球状（或近似球状）、蝌蚪状。①植物和昆虫病毒多为棒状或杆状（烟草花叶病毒，苜蓿花叶病毒，家蚕核型多角体病毒），少数为球状（花椰菜花叶病毒）；②人、动物及真菌病毒多为球状（腺病毒，口蹄疫病毒，脊髓灰质炎病毒，流感病毒，蘑菇病毒等），少数呈砖状、卵圆形（痘病毒），或子弹状（水泡性口膜炎病毒，狂犬病毒，植物弹状病毒）；③细菌病毒———噬菌体部分呈蝌蚪状（T2、T4等T偶数噬菌体，λ噬菌体）；部分呈球状（ΦX174、f2、MS2、Qβ等）；部分呈丝状（fd、f1、M13等）一、病毒的结构结构图6-3病毒的粒子的基本结构病毒粒子：成熟的或结构完整，有感染性的病毒个体。衣壳核酸包膜刺突核衣壳第二节病毒结构、化学成分一、病毒的结构•廿面体对称的结构(球状)•螺旋对称的结构(杆状)•复合对称的结构(蝌蚪状)典型的病毒粒子的形态每个衣壳粒由1-6个多肽折叠缠绕而成，多个衣壳粒组成衣壳，据衣壳粒的排列组合的方式不同病毒有三种形态：1.螺旋对称：植物和动物的棒、杆状病毒，单链RNA病毒；烟草花叶病毒（TMV）是最典型的代表（研究最早，最清楚），其衣壳由衣壳粒一个挨一个地呈螺旋对称排列而成，核酸存在于衣壳内侧的螺旋状沟中，（2130个衣壳粒，约130个螺旋，螺距2.35nm衣壳全长300nm，杆状病毒的直径15nm）。图6-5烟草花叶病病毒结构（螺旋对称）RNA核壳体烟草花叶病毒的杆状壳体由2130个壳粒螺旋排列而成，大约有130个螺旋,螺距2.35nm,全长300nm。2.立方体对称：由于一般为20面体，所以也叫20面体。外观为球状的双链RNA和双链DNA病毒都属此型。二十面体具有20个面（每面为等边三角形），30条边，12个顶角，腺病毒是典型代表。腺病毒：252个衣壳粒，每边6个；ΦX174：12个衣壳粒，每边1个；多瘤病毒：72个衣壳粒，每边个；腺病毒粒子的三维结构人体腺病毒负染照片腺病毒二十面体对称的模式图及负染显微照片。图6-6腺病毒结构（二十面体对称）3.复合对称：由螺旋对称和立方对称两部分组成衣壳，E.coliT4噬菌体即是；外形如蝌蚪，头部为20面体，核酸埋藏在20面体中，尾部为144个衣壳粒组成的棒状结构，24个螺旋，中空是注射核酸的通道，另外还附有颈环、基片、刺突、尾丝等结构（在噬菌体侵染过程中起重要作用）。————头部——————颈环——————尾髓———尾丝——————基板刺突E.coliT4噬菌体的结构模式图大肠杆菌的T4噬菌体是由椭圆形的二十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。图6-5大肠杆菌的T4噬菌体结构（复合对称型）1)概念：寄主细胞经病毒感染后形成的光镜下可见的特殊蛋白质结晶体，内含1-n个病毒粒子。2)类型:A.多角体包含体（六、五、四、三角形，内有多个病毒）B.颗粒体包涵体（圆筒形、椭圆形，内含1个病毒）C.核型多角体病毒：在昆虫细胞的核内增殖并形成多角状包涵体的病毒。D.质型多角体病毒：在昆虫细胞的细胞质内增殖并形成多角状包涵体的病毒。病毒包含体：在寄主细胞中，由寄主蛋白质包裹病毒体形成的聚集体。二、病毒的化学组成1.病毒的主要化学组成：1)病毒蛋白：（1）特点：①种类较少（1-n种）；②含量有别（随种而异）狂犬病毒含90%的蛋白质，T4噬菌体40%；③AA组成不同于别的蛋白质（半胱氨酸、组氨酸较少见）；（2）功能：①保护核酸（构成衣壳和被膜）；②结合受体，决定感染的特异性，本身具有抗原性；③有些是酶（溶菌酶、核酸聚合酶、反转录酶），在侵染和增殖中发挥作用；2)核酸：RNA或DNA（1）特点：①只含一类核酸（DNA或RNA）：（植物病毒多为RNA,噬菌体多为DNA,动物病毒为DNA或RNA）；②DNA和RNA都有单双链之分（一般生物只有双链DNA和单链RNA）；③有线状的环状之别（DNA有线状也有环状，RNA多为线状，少见环状）；④有正负链之分（凡碱基排列顺序与mRNA相同的单链DNA或RNA称为（＋）DNA链或（＋）RNA链，反之则反，只有正链核酸才有感染性）；⑤有分段现象；⑥也含4类核苷酸，但个数少的多；（2）功能和其他细胞生物一样，起储存和传递遗传信息的作用。3)脂类和糖类：包膜中（来源于宿主细胞。）（3）核酸种类：5种，（＋—）DNA（大部分DNA病毒）；(＋—)RNA（动物呼肠孤病毒）；（＋）DNA（大肠杆菌ΦX174噬菌体）；(+)RNA（所有单链RNA噬菌体，大部分植物病毒，脊髓灰质炎病毒等一部分动物病毒及逆转录病毒）；（—）RNA（流感病毒，和水泡性口炎病毒等部分动物病毒,莴苣坏死性黄化病毒等少数植物病毒）；(—)DNA（只有腺联病毒）；其他书上未讲。以RNA为遗传物质是RNA病毒和类病毒特有的现象。吸附脱壳侵入复制合成装配释放T噬菌体的侵染复制过程第三节病毒的繁殖方式受体（脂蛋白、脂多糖）侵入方式：（1）注入（细菌病毒）（2）伤口、昆虫刺吸（植物病毒）（3）吞噬（动物病毒）病毒的增殖：病毒侵入寄主细胞后，能在寄主细胞内进行核酸复制和蛋白质合成，并最终装配成大量的子代病毒的过程。一、病毒的增殖过程研究最清楚的为E.coliT4噬菌体，其他的与其虽不完全相同，但相似；其增殖过程可以人为分为：吸附，侵入脱壳，生物合成，装配，释放五个阶段。1.吸附：病毒粒子通过扩散和分子运动附着在寄主细胞表面的现象。吸附并不到处发生，只能发生在特殊细胞的特定部位即受体上（可多点xf)。（受体：寄主所能接受病毒的特定部位——蛋白质，多糖，脂蛋白—多糖复合物）左：E.coliT噬菌体吸附在E.coli上右：腺病毒吸附在鸡红细胞上2.侵入和脱壳：病毒或其一部分进入宿主细胞的过程。不同病毒方式不同。1）噬菌体通过注射机制：尾端吸附在细菌的细胞壁上后，释放溶菌酶，水解细胞壁的肽聚糖，然后尾鞘收缩，将头部的DNA压入细胞内，蛋白质外壳留在外面。2）fd经过纤毛吸入核酸。3）M13等动物病毒则整个进入细胞内（吞噬），然后脱壳（细胞内脱壳）。4）伤口、昆虫刺吸（植物病毒）图6-7腺病毒粒子的吸收和核酸的脱壳示意图细胞质膜包含体细胞质核孔细胞核病毒粒子3.生物合成：隐蔽期：从病毒核酸进入细胞开始到子代病毒装配完成之间的时期，称为隐蔽期。病毒生物合成核酸复制蛋白质合成：细胞质中进行DNA：核中复制RNA：质中复制（少数如TMV：核中复制）有些病毒的生物合成必须依靠另一种病毒的帮助，如腺病毒卫星病毒，尽管它也有自己的DNA,但不能单独在寄主细胞内增殖，只有与腺病毒一起存在时才能在核中自由复制。腺病毒在其中起到“助长者”的作用，所以又称助长病毒。腺病毒卫星病毒又称缺损病毒。1）病毒核酸的复制：前面学习了核酸共有5种;其复制方式如下：①dsDNA（＋）DNA-——（＋—）DNA（—）DNA-——（＋—）DNA以（—）DNA为模板合成mRNA.如：T偶数噬菌体、痘病毒、花椰菜花叶病毒、多瘤病毒等。以不断从复制型中脱离出来的（—）DNA为模板合成mRNA.如：ΦX174噬菌体。②（＋）DNA（ds）DNA（＋）DNA（—）DNA（包裹时逐出）③（＋—）RNA（＋）RNA（ds）RNA直接以（—）RNA为模板转录mRNA.如：呼肠孤病毒、水稻矮缩病毒。④（＋）RNA-———（ds）RNA-———（＋）RNA（—RNA包裹时被逐出）先合成（＋—）RNA，然后以（—）RNA为模板转录mRNA.如：TMV、脊髓灰质炎病毒、f2等RNA噬菌体。⑤（—）RNA-——（ds）RNA-—（—）RNA直接以（—）RNA为模板转录mRNA.如：流感病毒、狂犬病毒等。⑥(＋)RNA(—)DNA(ds)DNA（＋）DNA（＋）RNA在反转录酶作用下反转录成（—）DNA，并组成（＋—）DNA,然后以（—）DNA为模板转录成mRNA.如:肿瘤病毒、老氏肉瘤病毒、人类免疫缺陷病毒（HIV）等反转录病毒。（—）DNA-—（＋）RNA2）蛋白质的合成：也在核糖体（只不过是宿主的）上进行，特点：①原料来自细胞（因病毒无核糖体和产能结构）；②除合成衣壳蛋白外，还有些能产生抑制寄主代谢的酶类；③病毒中有的可以直接以RNA合成蛋白质，有的要经过反转录。（打破了其他生物的DNA-RNA-Pr.的单一模式；中心法则）而出现了三种：DNARNAPr.RNAPr.RNADNARNAPr.Pr.4.装配：生物合成的头、尾、尾丝等在细胞核或细胞质中装配成完整的病毒粒子，DNA病毒的装配在核中进行，RNA病毒的装配在质中进行。噬菌体②有被膜的病毒以出芽方式逐个释放，如：流感病毒、疱疹病毒。2.一步生长曲线：用群体病毒一次性侵染群体细菌，所得到的定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线叫一步生长曲线。二、烈性噬菌体与一步生长曲线1.烈性噬菌体：噬菌体侵染细菌后，造成细菌裂解这样的噬菌体叫烈性噬菌体。（能在宿主细胞内增殖，产生大量子噬菌体并引起细菌裂解的噬菌体称为烈性噬菌体。如大肠杆菌的T4噬菌体。）5.释放：病毒粒子从感染的细胞内转移到外界的过程。不同病毒不同：①无被膜病毒，在装配完成后合成溶解细胞壁的酶，裂解寄主细胞一次