關于病毒與噬菌體第1頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五病毒一、概述二、病毒的形態結構和化學組分三、四類病毒及其繁殖方式核酸(Nucleicacid)蛋白質衣殼(Proteincoat)第2頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五一、概述

病毒是一類由核酸和蛋白質等少數幾種成分組成的超顯微“非細胞型生物”，其本質是一種只含DNA或RNA的遺傳因子，能以感染態和非感染態兩種狀態存在。病毒(virus)，拉丁語的原意是“毒素”。病毒和病毒顆粒、病毒粒、病毒體(virijon)是其同義詞。

第3頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（一）人類對病毒的發現和認識過程1892：俄國伊萬諾夫斯基首次發現煙草花葉病毒的感染因子能通過細菌過濾器。1898：荷蘭貝哲林克證實該致病因子可以被乙醇從懸液中沉淀下來而不失去其感染性但用培養細菌的方法培養不出來；給這樣的病原體起名叫virus。1935：美國斯壇萊從煙草花葉病病葉中提取出了病毒結晶，又證實了結晶中含核酸和蛋白質兩種成分，而只有核酸具感染和復制能力。1952：Hershey和Chase證實噬菌體的遺傳物質僅僅是DNA,開創了病毒分子生物學。1971后：陸續發現了各種亞病毒—類病毒、朊病毒、擬病毒。第4頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五1、形態極其微小,必須在電鏡下觀察,一般具過濾性;2、沒有細胞構造,其主要成分僅是核酸和蛋白質兩種，故稱分子生物;3、每一種病毒只含一種核酸,不是DNA就是RNA;4、既無產能酶系,也無蛋白質和核酸酶合成系統，只能活細胞內專性寄生，5、靠其宿主代謝系統的協助來復制核酸、合成蛋白質等組分，然后再進行裝配而得以增殖，形成子代；6、在離體條件下,能以無生命的化學大分子狀態存在,并可長期保持其侵染活力;7、對一般抗生素不敏感,但對干擾素敏感。8、有些病毒的核酸還能整合到宿主的基因組中，并誘發潛伏性感染。

（二）病毒特征第5頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（三）宿主范圍（分布）及重要性病毒在自然界分布廣、數量多。幾乎可以感染所有的生物，包括各類微生物、植物、昆蟲、魚類、禽類、哺乳動物和人類。根據宿主可以分為：動物病毒植物病毒細菌病毒（或稱噬菌體）等第6頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五電子顯微鏡法(利用負染法)分級過濾法超速離心沉降法電泳法X射線晶體衍射（四）研究方法1、病毒大小不同可采用不同的方法進行研究

2、病毒(virus)、病毒提純的方法離心、沉淀、吸附、酶處理、抗血清處理、有機溶劑提取以及電泳、層析等等。第7頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五二、病毒（virus）的形態構造和化學成分（一）病毒大小（二）病毒的形態構造（三）化學組成病毒粒子(virusparticle)：指成熟的、結構完整的、有感染性的病毒個體。在電子顯微鏡下呈特定的形態。第8頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（一）病毒大小測定病毒大小的單位是納米（10－9)，多數病毒的直徑在100nm以下:<50nm小型病毒

50nm～150nm中等大小病毒（大多數）

>150nm大型病毒（最大300nm）絕大多數病毒是能通過細菌濾器,須用電鏡才能觀察到其具體形態和大小。第9頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五

病毒大小牛痘苗病毒傳染性濃泡皮炎病毒腮腺炎病毒T偶數病毒皰疹病毒大蚊病毒流感病毒煙草花葉病毒腺病毒多瘤病毒脊髓灰質炎病毒1微米第10頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五第11頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（二）病毒的形態多數病毒呈球形或近似球形，桿狀，絲狀，少數可為子彈狀、磚塊狀，噬菌體可呈蝌蚪狀。第12頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五1、病毒粒子的基本結構

衣殼

核心包膜刺突核衣殼衣殼粒第13頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五病毒粒子結構模式圖A結構簡單的病毒粒子；B結構復雜的病毒粒子第14頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五2、病毒的對稱體制三類典型形態的病毒：廿面體對稱的結構(球狀)螺旋對稱的結構(桿狀)復合對稱的結構(蝌蚪狀)大腸桿菌的T偶數噬菌體是由橢圓形的二十面體頭部和螺旋對稱的尾部組合而成，是病毒中復合對稱的代表。第15頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五螺旋對稱二十面體對稱復合對稱(A)Filamentous(B)Complex(C)Eicosahedral(D)EnvelopedRNAorDNAProteinCoat(Capsomers)Lipidenvelope病毒粒子的對稱體制第16頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五3、三類典型形態的病毒及其代表二十面體對稱的代表-腺病毒復合對稱的代表-T偶數噬菌體螺旋對稱的代表-煙草花葉病毒(TMV)第17頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（1）螺旋對稱的代表-煙草花葉病毒

(tobacomosaicvirus,TMV)有三種類型：纖維狀、直桿狀和彎曲桿狀。衣殼形似一中空柱，內包核酸，衣殼粒和核酸呈螺旋對稱形排列。由95％衣殼Pr和5％SSRNA組成。蛋白質衣殼由衣殼粒（2130個）一個緊挨一個地呈螺旋排列而成，ssRNA位于衣殼內側螺旋狀溝中。

第18頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（2）二十面體對稱的代表－腺病毒(Adenovirus)具有20個面，30條邊和12個頂角。核衣殼由不同數量的衣殼粒按一定方式排列成對稱體。腺病毒粒子共由252個球形的衣殼粒排列成一個具有廿面的對稱體，線狀dsDNA。噬菌體X174只有12個衣殼粒，最大的廿面體是由1，472個衣殼粒組成的昆蟲病毒粒子。第19頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五絕大多數噬菌體為蝌蚪形，現以E.coliT4為例，介紹蝌蚪形噬菌體的結構：大腸桿菌T4噬菌體構造（3）復合對稱的代表－T偶數噬菌體95nm95nm65nm24環頸環第20頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五

3、病毒的群體形態包涵體(inclusionbody)噬菌斑(plaque)空斑(plaque)枯斑(lesion)病毒的群體形態有：第21頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（1）包涵體（inclusionbody）概念：感染病毒的宿主細胞內，出現在光學顯微鏡下可見的大小、形態、數量不等的小體，稱為包涵體。在宿主細胞內形成包涵體是病毒的特征，不同的病毒其形成的包涵體具有不同的形態、結構和特性。包涵體在細胞中的形成部位：位于細胞核內—如包疹病毒位于細胞質內—如狂犬病毒等胞核內胞質都有—麻疹病毒

第22頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五包涵體（inclusionbody）是病毒的聚集體;是病毒的合成部位;是病毒蛋白和與病毒感染有關的蛋白質非病毒性包涵體,由化學因子或細菌感染形成包涵體的實踐意義—-病毒鑒定、臨床診斷依據。第23頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五(2)噬菌斑(plaque)噬菌斑是指在宿主細菌的菌苔上，噬菌體使菌體裂解而形成的空斑。應用：1、噬菌體定量計數2、噬菌體的鑒定第24頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五空斑和病斑在動物細胞培養物上的與噬菌斑類似的空斑,稱為病斑.因為受腫瘤病毒感染。空斑和病斑用于動物病毒粒子的計數也可以采用噬菌斑法類似的技術。第25頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五枯斑：植物病毒在植物葉片上形成的群體

稱為枯斑。第26頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（三）化學組成

病毒的主要成分為核酸（DNA或RNA）和蛋白質。有的病毒還含有脂質、糖類等其他組分。第27頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五1、病毒的核酸病毒核酸是病毒粒中最重要的成分，是病毒繁殖、遺傳變異與感染性的物質基礎。核酸構成了病毒的基因組。病毒核酸的種類很多，是病毒分類鑒定中的重要指標：①是DNA還是RNA；②是單鏈還是雙鏈；③呈線狀還是環狀；④是閉環還是開口環；⑤基因組是單分子、雙分子、三分子或多分子；⑥核酸的堿基或堿基對數；⑦核苷酸序列等。第28頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五◆一種病毒至少含有一種核酸（DNA或RNA）。植物病毒絕大多數含DNA;少數含RNA；動物病毒一部分含DNA，一部分含RNA；細菌病毒普遍含DNA，含RNA的極少?！舨《镜暮怂犷愋蜆O為多樣化：病毒的DNA與RNA均有單鏈和雙鏈：

dsDNAssDNAdsRNAssRNA病毒核酸的種類第29頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五病毒DNA分子有線狀和環狀之分。

第30頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五▼有的病毒只有一種蛋白質，多數含有為數不多的幾種蛋白質。▼病毒蛋白質的氨基酸組成與其他生物一樣，但不同病毒蛋白質的氨基酸組成和含量各不相同。▼病毒蛋白質主要在構成病毒結構、病毒的侵染與增殖過程中發揮作用。

3.其他成分一些較復雜的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白質兩種成分外，還含有脂類、多糖等其他成分。2.病毒的蛋白質第31頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五三、各類病毒及其繁殖方式原核生物病毒——噬菌體植物病毒人類和脊椎動物病毒昆蟲病毒第32頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五(一)原核生物的病毒—噬菌體噬菌體：是病毒中的一種，一般把侵染細菌、放線菌、藍細菌的病毒叫噬菌體，包括噬細菌體、噬放線菌體、噬藍細菌體等。把侵染真菌的病毒叫噬真菌體。噬菌體在自然界廣泛存在，在1995年發表的ICTV的病毒分類與命名第六次報告中共報道了4000余種，分別劃歸為49個病毒科。噬菌體共有六類形態。第33頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的六類形態：★T-系噬菌體——T-系噬菌體是研究的最廣泛而又深入的細菌噬菌體，按發現的先后順序進行從T1---T7編號，后來發現其中偶數者的形態都相同（蝌蚪形收縮性長尾），故統稱T偶數噬菌體。第34頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的類型溫和噬菌體（temperatephrage）——噬菌體感染細胞后，將其核酸整合（插入）到宿主的核DNA上，并且可以隨宿主DNA的復制而進行同步復制，在一般情況下，不引起寄主細胞裂解的噬菌體。烈性噬菌體（virulentphage）——感染細胞后,能在寄主細胞內增殖，產生大量子代噬菌體并引起細菌裂解的噬菌體。第35頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的繁殖分為：吸附、侵入、增殖（復制與生物合成）、成熟（裝配）和裂解（釋放）5個階段。（1）噬菌體的繁殖裂解性周期（增殖性周期）：烈性噬菌體的繁殖過程。第36頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五①

吸附(adsorption)噬菌體對宿主細胞的吸附具高度的特異性。吸附的機理：尾絲尖端與受體發生共價結合。第37頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五影響吸附的因素：噬菌體數量；陽離子濃度；溫度；輔助因子（生物素）等。自外裂解：大量噬菌體吸附在同一細胞表面并釋放眾多的溶菌酶，最終因外在的原因導致細胞裂解。第38頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五②侵入(penetration)頭部的核酸通過中空的尾髓壓入細胞內，而蛋白質外殼則留在細胞外。尾鞘的收縮性可明顯提高噬菌體核酸注入的速率。第39頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五③增殖(replication)包括核酸的復制和蛋白質的生物合成。增殖是通過噬菌體基因表達實現的。核酸的復制與病毒蛋白質的合成是分開進行的。第40頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五病毒核酸鏈接入寄主核酸鏈

病毒核酸復制病毒核酸的復制第41頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五④成熟（裝配）已合成的各部件進行自行裝配成新的噬菌體的過程。T偶數噬菌體裝配過程模式圖第42頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五被感染細胞裂解，成熟的子代噬菌體轉移到外界。開始新的生活史。

⑤裂解（釋放）

裂解量：平均每一宿主細胞裂解后所產生的子代噬菌體數。第43頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五

有囊膜病毒以“出芽”方式釋放第44頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五2、噬菌體效價的測定效價（噬菌斑形成單位數、感染中心數）：每ml樣品中所含有的具侵染性的噬菌體粒子數。測定方法：

斑點試驗法、液體稀釋管法、單層平板法、雙層平板法、快速玻片法第45頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五瓊脂平板菌液+噬菌體試樣+瓊脂培養基培養10余小時計數噬菌斑噬菌斑數=試樣中噬菌體數雙層平板法第46頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（1）一步生長曲線的基本實驗步驟離心術抗病毒血清培養定時取樣測噬菌斑數以培養時間為橫坐標，以噬菌斑數為縱坐標，繪出的曲線為一步生長曲線。3、噬菌體增殖規律的描述方法—一步生長曲線定量描述烈性噬菌體生長規律的實驗曲線。第47頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（2）一步生長曲線的三個階段:潛伏期、裂解期、平穩期

1）潛伏期噬菌體的核酸侵入宿主細胞至第一個成熟噬菌體粒子裝配前的一段時間。可分為兩個階段：隱晦期、胞內累積期。2）裂解期緊接在潛伏期后的宿主細胞迅速裂解、溶液中噬菌體粒子急劇增多的一段時間。3）平穩期感染后的宿主細胞已全部裂解，溶液中噬菌體效價達到最高點的時期。第48頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五溫和噬菌體特點游離態溫和整合態(原噬菌體）營養態具有整合能力；具有同步復制能力；都是dsDNA;4、溶源性溶源性：溫和噬菌體侵入宿主細菌細胞后，由于其核酸整合到宿主核基因組上，并隨宿主核酸同步復制，并不引起宿主細胞裂解的特性。子代均具有溶源性。溫和噬菌體存在形式第49頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五溶源性與溶源性細菌溶源性細菌：含有原噬菌體的細菌稱為溶源性細菌（lysogenicbacteria）或溶源化細胞(lysogeniccell)。溶源菌是一類能和溫和噬菌體長期共存，一般不會出現有害影響的細胞。溶源性（溶源現象）：是溫和噬菌體侵入宿主細菌細胞后，由于其核酸整合到宿主核基因組上，并隨宿主核酸同步復制，并不引起宿主細胞裂解的特性。凡能引起溶源性的噬菌體即為溫和噬菌體。第50頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五溶源性廣泛存在于各種細菌中，如大腸桿菌、假單胞菌、沙門氏菌、鏈球菌、芽孢桿菌、棒桿菌、弧菌和極毛桿菌等。溶源性菌株命名：在敏感菌株的名稱后面加一括號，其中寫上溶源性噬菌體，例如E.coli

K12(λ)。第51頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五溶源性細菌的測定

1）將少量溶源菌與大量敏感性的指示菌相混合；2）與瓊脂培養基混勻后倒平板；3）經培養后溶源菌長出如圖菌落。第52頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五噬菌體的應用噬菌體會給人類造成損失，利用微生物進行發酵的工業常深受其害。但是，由于噬菌體的某些生物學特性，使其在人類的生產實踐和生物學基礎理論研究中都有一定價值?？筛爬橐韵聨追矫妗５?3頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五1)用于鑒定未知細菌在醫學上，有些難鑒別的病原菌，利用噬菌體對宿主細胞的高度?；缘拿舾行裕粌H可鑒定到菌種，而且可鑒定到菌型。2)用于臨床治療某些傳染性疾病。如果將噬菌體制劑與抗生素或者磺胺藥物配合應用，則效果更好。3)檢驗植物病原菌利用噬菌體可以檢驗由種子攜帶的植物病原菌。4)測定輻射劑量某些噬菌體(如T2)對輻射劑量的反應敏感而精確。5)噬菌體在分子生物學研究中的作用噬菌體現已成為進行分子生物學研究的較為理想的重要材料。

第54頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五（二）植物病毒已知的植物病毒多達700種（1989年），多數是ssRNA病毒。形態：桿、絲、球狀，一般無包膜。1619年荷蘭畫師描畫的有病郁金香的畫像。第55頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五花葉、黃化或紅化等癥狀植株發生矮化，叢枝或畸形等形成枯斑或壞死等癥狀植物黃萎病植物感染病毒后的主要癥狀第56頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五借昆蟲刺吸式口器進入、通過傷口或嫁接進入，再通過胞間連絲或輸導組織迅速向其它部位擴散引起普遍感染。1、“侵入”方式3、核酸的復制和蛋白質的合成2、脫殼