第四章非細胞型微生物的形態、結構與分類第一節

病毒的形態、結構與功能

Theappearance,structureandfunctions

ofthevirus一、病毒概念、分類及特點1、病毒概念病毒是一類比細菌更微小，能通過細菌濾器，只含有一種核酸（RNA或DNA），只能在活細胞中生長繁殖的非細胞型微生物。根據宿主分類植物病毒煙草花葉病毒、萵苣壞死黃花病病毒動物病毒口蹄疫病毒、乙肝病毒微生物病毒（噬菌體）大腸桿菌T系噬菌體根據核酸類型分類DNA病毒RNA病毒3、病毒的特點體積：個體極小，能通過細菌濾器結構和化學成分：沒有細胞結構，含單一核酸專性寄生：酶系不全，不能進行獨立的代謝作用；離開活體后，沒有生命特征；借助宿主細胞，整合到宿主基因組上，以復制方式增殖；對抗生素不敏感，但對干擾素敏感二、病毒的形態構造及化學組成1、大小絕大多數病毒都能通過細菌過濾器；測定大小的單位是nm，必須借助電子顯微鏡才能看到其形態；病毒∶細菌∶真菌=1∶10∶100各種病毒大小差異很大最大的病毒如痘病毒體積300×200×100nm最小的病毒如菜豆畸矮病毒直徑9～11nm3、病毒粒子的化學組成成熟的、結構完整的、具有感染性的單個病毒化學組成主要由核酸和蛋白質組成。較復雜的病毒還含有脂類、多糖等。核酸只含有一種核酸為RNA或者DNA；RNA病毒多數是單鏈，極少數為雙鏈；DNA病毒多數為雙鏈，少數單鏈。蛋白質分為：非結構蛋白和結構蛋白兩類病毒蛋白質的主要生理功能：1）構成蛋白質外殼，保護病毒核酸；2）決定病毒感染的特異性；3）決定病毒抗原性；4）構成毒粒酶，或參與病毒對宿主細胞的入侵，或參與病毒復制過程中所需要病毒大分子的合成4、結構病毒粒子核心：由DNA或RNA構成核衣殼衣殼：由許多衣殼粒蛋白構成包膜：由類脂或脂蛋白構成（非基本結構）刺突：由蛋白或糖蛋白構成（非基本結構）衣殼粒是由一種或幾種多肽鏈折疊而成的蛋白質亞單位，衣殼粒的排列組合方式不同，使病毒表現出不同的構型和形狀。病毒粒子的對稱體制由于衣殼粒在殼體上的排列方式不同，病毒有三種對稱體制螺旋對稱、多面體對稱、復合對稱螺旋對稱：如煙草花葉病毒多面體對稱（等軸對稱）最常見的是二十面體對稱如腺病毒HIV病毒

HIV為直徑100-120nm大小的球形顆粒。三、病毒的群體形態

當病毒大量聚集并使宿主細胞發生病變時所形成的具有一定形態、結構并能用光學顯微鏡進行觀察和識別的特殊群體。1、包涵體（inclusionbody）某些病毒在宿主細胞內形成的在光學顯微鏡下可見的大小、形態和數量不等的小體。多數在細胞質中，少數在細胞核內。是病毒的聚集體或病毒的合成部位。2、噬菌斑(plaque)當寄主細胞被噬菌體感染后細胞裂解，在菌苔上出現的一些無色透明空斑（負菌落）不同噬菌體的噬菌斑形狀、大小、邊緣及透明度不同，可用于鑒定，也可以進行純中分離和計數。3、空斑(plaque)和病斑空斑：動物細胞被病毒侵染后而造成的單層動物細胞上類似于嗜菌斑的空白斑。病斑：動物細胞受腫瘤病毒感染后細胞劇增形成類似于菌落的病灶。4、枯斑(lesion)植物葉片上的植物病毒群體。一、噬菌體的形態、結構與特性1、基本形態結構與化學組成外殼由一層蛋白質組成，核心僅由一種類型核酸即DNA或RNA組成。核酸是噬菌體的遺傳物質；外殼對核心有保護作用。特性噬菌體對理化因素的抵抗力比細菌強，一般加熱70℃、經30min仍不失活。寄生性具有高度專一性，一種噬菌體只對某一種或某一型微生物才起作用大腸桿菌T4噬菌體的模式圖原噬菌體（prophage）附著或整合在寄主細胞染色體的溫和噬菌體DNA。溶源菌(lysogenicbacteria)在核染色體組上整合有原噬菌體并能正常生長繁殖而不被裂解的寄主細胞。溶源菌的特點：自發裂解、誘發裂解復愈免疫性可以獲得新的生理特性毒性噬菌體(virulentphage)能在宿主菌細胞內復制增殖,產生許多子代噬菌體，并最終裂解宿主菌細胞的噬菌體。1、毒性噬菌體的增殖過程毒性噬菌體復制一般分為五個階段：

吸附→侵入→復制→成熟→釋放在液體培養基中，噬菌現象可使渾濁菌液變為澄清.在固體培養基中，若用適量噬菌體和宿主菌液混合后接種培養，培養基表面可出現噬菌斑（plaque）。一個噬菌斑系由一個噬菌體復制增殖并裂解細菌后形成的。若將噬菌體按一定倍數稀釋，通過噬菌斑計數，可測知一定體積內的噬菌斑形成單位數目，即噬菌體的數量。2、噬菌體效價的測定效價(titre)：每毫升試樣中所含有的侵染性噬菌體粒子數，又稱為噬菌斑形成單位（plaque-formingunit,pfu）效價測定方法液體稀釋管法玻片快速法：速度快，但精確度差。斑點實驗法：結果不準確。單層平板法：方法簡單，效果較差。雙層平板法3、一步生長曲線定量描述毒性噬菌體生長規律的試驗曲線實驗設計依據一個菌體被一個噬菌體感染，避免二次吸附；細菌群體被噬菌體同步感染。實驗過程噬菌體稀釋液加到高濃度宿主細胞液中，保證每個細胞最多不超過一個噬菌體吸附；保溫數分鐘后，以離心法或用噬菌體抗血清中和尚未被吸附的游離噬菌體；用細胞培養液稀釋混合液，同時可中止抗血清作用，適溫培養；間斷取樣進行效價測定；以培養時間為橫坐標，以噬菌斑數為縱坐標，繪制成的曲線為一步生長曲線。一步生長曲線反映出3個重要特征參數：潛伏期裂解期裂解量潛伏期：從噬菌體吸附細菌到細菌細胞釋放新的噬菌體之前的這段時期，曲線平行于橫軸，噬菌體數無變化，樣品中無游離的噬菌體。分為隱晦期和胞內累積期裂解期：曲線直線上升，子代噬菌體不斷釋放到培養基中，直到達到一個極限。穩定期：感染細胞后復制的子代噬菌體全部釋放，噬菌斑數穩定，一次感染結束。裂解量每一受感染細胞所釋放的新噬菌體平均數。不同的噬菌體或同種噬菌體感染敏感菌后所釋放的噬菌體數不同，與噬菌體種類、宿主細胞菌齡以及環境因數有關。裂解末期平均噬菌斑數裂解量=

潛伏期平均噬菌斑數三、噬菌體和發酵工業1、噬菌體污染的現象發酵周期明顯延長；碳源消耗緩慢；發酵液變清，鏡檢時有大量異常菌體出現（初期漲大變粗，后期細胞破碎呈云霧狀，革蘭氏染色呈紅色碎片）；發酵產物的形成緩慢或根本不形成；用敏感菌做平板檢查時，出現大量嗜菌斑；電子顯微鏡觀察，可見無數噬菌體粒子出現。噬菌體的來源

生產菌種本身帶有；生產環境中；相近類型的噬菌體發生自然變異，使其對生產菌種敏感而侵染。侵染的主要途徑種子帶噬菌體進入發酵罐；無菌空氣中含有噬菌體，通氣時帶入發酵罐；生產設備有“死角”或滲漏；滅菌不徹底，操作不嚴格等。預防和處理措施

以防為主，防重于治決不用可疑菌種；嚴格保持環境衛生；決不排放或丟棄活菌液；注意通氣質量；加強管道和發酵罐的滅菌；不斷篩選抗性菌種，并經常輪換生產菌種；嚴格執行會客制度。發現噬菌