第七節非細胞型微生物——病毒

二、病毒的形態構造與分類（一）病毒的大小（二）病毒的形態構造與功能（三）病毒的分類（一）病毒的大小

絕大多數病毒都是能通過細菌濾器的微小顆粒，直徑在20~300nm的范圍內，必須在電鏡下才能觀察到。微生物個體直徑的比例約為：病毒：細菌：真菌=1：10：100各種毒粒的大小、形態差異很大煙草花葉病毒細菌M13噬菌體細菌T4噬菌體大腸桿菌細菌f2、MS2噬菌體脊髓灰質炎病毒牛痘病毒腺病毒衣原體人血紅細胞（二）病毒的形態構造與功能（1）典型的病毒粒的構造（2）病毒的化學組成（4）病毒粒的對稱體制（5）病毒的群體形態（3）病毒的結構與功能病毒是一類非細胞生物，故稱之為病毒粒或病毒體（virion）。病毒有時也稱病毒顆?；虿《玖Ｗ樱╲irusparticle），專指成熟的、結構完整的和有感染性的單個病毒。（1）典型病毒粒的構造★病毒長什么樣子？病毒的基本結構衣殼（蛋白質外殼）核心（核酸）DNA：DNA病毒(如天花病毒、腺病毒等)RNA：RNA病毒(如HIV、脊髓灰質炎病毒等)只含有其中一種核酸核衣殼

①球形：無囊膜的病毒為此形。大多數人類和動物病毒為球形，如脊髓灰質炎病毒、皰疹病毒及腺病毒等。②絲形：多見于植物病毒，如煙草花葉病病毒等。人類某些病毒（如流感病毒）有時也可形成絲形。③彈形：形似子彈頭，如狂犬病病毒等，其他多為植物病毒。④磚形：如痘病毒（天花病毒、牛痘苗病毒等）。其實大多數呈卵圓形或“菠蘿形”。⑤蝌蚪形：由一卵圓形的頭及一條細長的尾組成，如噬菌體。采用各種電鏡技術觀察病毒粒的形態結構Orfvirus：口瘡病毒(接觸性膿皰皮炎病毒)（負染技術）Ebolavirus：埃博拉病毒（正染技術）Vacciniavirus痘苗病毒（投影技術）（2）病毒的化學組成提純病毒制劑，是研究其化學組成的前提。

病毒提純的方法與提純蛋白質相似，主要有離心、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。

這些方法所依據的原理均賴于病毒本身的兩個基本特性：其一，絕大多數病毒的外表面主要甚至完全由蛋白質構成，其二，病毒的密度與體積極小，需用每分鐘旋轉5萬-10萬轉的離心機才能沉降，這一特性往往使它能與鹽類、蛋白質和許多其他細胞組成分區分開。大多數由核酸和蛋白質組成；有的除核酸、蛋白質外還含有脂類、多糖(常以糖脂、糖蛋白方式存在)；近幾年發現有的噬菌體含脂肪，而且含量在10%以上，其中有一種噬菌體含有三條雙鏈RNA(一般只含一條)；有些病毒除蛋白質分子外還含有少量的酶，如噬菌體的溶菌酶、核酸合成酶等?！锊《镜暮怂岷怂針嫵闪瞬《镜幕蚪M（genome），是病毒粒中最重要的成分，具有遺傳信息的載體和傳遞體的作用。動物病毒有些屬DNA型，如天花病毒、乙肝病毒等；有些屬RNA型，如流感病毒等。植物病毒絕大多數屬RNA型，少數屬DNA型，如花椰菜花葉病毒。噬菌體多數屬DNA型，少數屬RNA型，如大腸桿菌噬菌體M13和f2等。無論是DNA或RNA，都有單鏈（ss）和雙鏈（ds）之分，DNA多為雙鏈，RNA多為單鏈。

不同的病毒不僅核酸類型不同，而且含量差別也較大。流感病毒的核酸組成僅占1%，煙草花葉病毒的核酸占5%，而另一些病毒，如大腸桿菌T系偶數噬菌體的核酸含量高達50%以上。

核酸是遺傳的物質基礎，每個病毒粒子中核酸含量，無疑與已知病毒結構的復雜性及其功能有關?！锊《镜牡鞍踪|

自然界中通常見到的20種氨基酸也出現在病毒的結構蛋白和病毒誘導酶中。但是，氨基酸的組合與含量因病毒種類而異。比較簡單的植物病毒大都只含一種蛋白質，其他病毒均由一種以上的蛋白質構成。病毒蛋白質的功能①構成病毒粒子外殼，保護病毒核酸免受酸酶及其他理化因子的破壞；②決定病毒感染的特異性，與易感細胞表面存在的受體具特異性親和力，促使病毒粒子的吸附；③決定病毒的抗原性，并能刺激機體產生相應的抗體；④構成病毒組成中的酶。（3）病毒的結構和功能基本結構輔助結構核酸衣殼囊膜觸須樣纖維病毒攜帶的酶（可催化病毒核酸的合成）①是DNA還是RNA；②是單鏈（ss，singlestrand）結構（煙草花葉病毒ssRNA）還是雙鏈（ds，doublestrand）結構（T偶數噬菌體dsDNA）；③呈線狀還是環狀；④是閉環還是缺口環（乙肝病毒）；⑤基因組是單分子（煙）、雙分子（HIV）、三分子還是多分子（流/8）；⑥核酸的堿基（b，base）或堿基對（basepair，bp）數，以及核苷酸序列等。Ⅰ.病毒核酸的類型可從以下幾點來區分：病毒核酸的種類是病毒系統分類中最可靠的分子基礎

正鏈是指病毒核酸（RNA或DNA）的核苷酸序列與其mRNA序列相同者稱為正鏈，互補則稱為負鏈。RNA病毒正鏈RNA病毒負鏈RNA病毒DNA病毒核酸多為雙鏈（除微小病毒外），RNA病毒核酸多為單鏈（除呼腸孤病毒外）。Ⅱ.衣殼

在核酸的外面緊密包繞著一層蛋白質外衣。衣殼是由許多衣殼粒(capsomere)按一定幾何構型集結而成，是病毒衣殼的形態學亞單位，它由一至數條結構多肽組成。

衣殼粒是構成病毒粒子的最小形態單位。

每個衣殼粒是由1-6個同種多肽分子折疊纏繞而成的蛋白質亞單位。病毒粒子上不同部分的衣殼粒是由不同的多肽分子組成，最簡單的病毒粒子只有1-2種多肽，最復雜的可達20種以上。

衣殼(capsid)由衣殼粒以對稱的形式，有規律地排列成桿狀、球狀、二十面體或其他形狀，構成病毒的外殼。衣殼的中心包含著病毒核酸，即核髓。有人也稱衣殼為蛋白外鞘或蛋白質外殼。

病毒的核酸與衣殼組成核衣殼，最簡單的病毒就是裸露的核衣殼，如脊髓灰質炎病毒等。有囊膜的病毒核衣殼又稱為核心。蛋白質衣殼的功能①賦予病毒固有的形狀，保護內部核酸免遭外環境中核酸酶的破壞；②衣殼蛋白質具有抗原性，可刺激機體產生抗原病毒的免疫應答；③具有輔助感染作用，病毒表面特異性受體與細胞表面相應受體有特殊的親和力，使病毒選擇性吸附宿主細胞。Ⅲ.囊膜

有些病毒，如蟲媒病毒、人類免疫缺陷病毒、皰疹病毒等，在核衣殼外包繞著一層含脂蛋白的彈性外膜，稱為“囊膜”（envelop）。

囊膜中含有雙層脂質、多糖和蛋白質，其中蛋白質具有病毒特異性，常與多糖構成糖蛋白亞單位，嵌合在脂質層，表面呈棘狀突起，稱“剌突或囊微?！?。

囊膜位于病毒體的表面，具有抗原性，并能選擇性地與宿主細胞受體結合，促使病毒囊膜與宿主細胞膜融合，感染性核衣殼進入胞內而導致感染。囊膜中的脂質與宿主細胞膜或核膜成分相似，囊膜是病毒復制過程終結時以“出芽”方式，從宿主細胞內釋放過程中獲得的宿主細胞膜或核膜成分。Ⅳ.觸須樣纖維

腺病毒是唯一具有觸須樣纖維的病毒，腺病毒的觸須樣纖維是由線狀聚合多肽和球形末端蛋白所組成，位于衣殼的各個頂角。該纖維吸附到敏感細胞上，抑制宿主細胞蛋白質代謝，與致病作用有關。此外，還可凝集某些動物紅細胞。對稱體制螺旋對稱二十面體對稱復合對稱有包膜無包膜桿狀：煙草花葉病毒（TMV）等絲狀：大腸桿菌的f1、fd、M13等卷曲狀：正粘病毒（流感病毒）等彈狀：狂犬病毒，水泡性口膜炎病毒等無包膜有包膜：皰疹病毒大型：腺病毒等小型：脊髓灰質炎病毒，

φX174噬菌體等無包膜：大腸桿菌的T偶數噬菌體（蝌蚪狀）等有包膜：痘病毒（磚塊狀）（4）病毒粒的對稱體制由6390個核苷酸構成，每3個核苷酸與一個蛋白質亞基相結合衣殼含2130個皮鞋狀的蛋白亞基5％ssRNA95％衣殼蛋白煙草花葉病毒的形態和結構逆時針纏繞成螺旋狀大?。?5*300nm二十面體對稱的代表——腺病毒腺病毒（Adenovirus）是一類動物病毒，于1953年首次從手術切除的小兒扁桃體中分離到。主要侵染呼吸道、眼結膜和淋巴組織，是急性咽炎、咽結膜炎、流行性角膜結膜炎和病毒性肺炎等的病原體。有12個角、20個面、30條棱。衣殼由252個衣殼粒組成。核心是由36500bp（堿基對）的線狀雙鏈DNA（dsDNA）構成。六鄰體（hexon）的衣殼粒240個（均勻分布在20個面上）；五鄰體（penton）的衣殼粒12個（分布在12個頂角上）；每個五鄰體上突出一根末端帶有頂球的蛋白纖維，稱為刺突（spike）。有12個角、20個面、30條棱。衣殼由252個衣殼粒組成。核心是由36500bp（堿基對）的線狀雙鏈DNA（dsDNA）構成。六鄰體（hexon）的衣殼粒240個（均勻分布在20個面上）；五鄰體（penton）的衣殼粒12個（分布在12個頂角上）；每個五鄰體上突出一根末端帶有頂球的蛋白纖維，稱為刺突（spike）。有12個角、20個面、30條棱。衣殼由252個衣殼粒組成。核心是由36500bp（堿基對）的線狀雙鏈DNA（dsDNA）構成。六鄰體（hexon）的衣殼粒240個（均勻分布在20個面上）；五鄰體（penton）的衣殼粒12個（分布在12個頂角上）；每個五鄰體上突出一根末端帶有頂球的蛋白纖維，稱為刺突（spike）。若以一定數目的亞基排列成具有一定表面積的立方對稱實體，以二十面體容積為最大，能包裝更多的病毒核酸，所以病毒殼體多取二十面體對稱（icosahedralsymmetry）結構。T4噬菌體由橢圓形的二十面體頭部、頸部和螺旋對稱的尾部三個部分構成，是病毒中復合對稱的代表。頭部內的核心是dsDNA頭部與尾部相連處有一構造簡單的頸部，由頸環和頸須構成。尾部由尾鞘、尾管、基板、刺突和尾絲五部分組成。病毒粒大量聚集并使宿主細胞發生病變時，就形成了具有一定形態、構造并能用光鏡加以觀察和識別的特殊“群體”，稱之為包涵體（inclusionbody）

。（5）病毒的群體形態包涵體（inclusionbody）

將少量的噬菌體與大量的宿主細胞的混合液與45℃左右的瓊脂培養基在培養皿中充分混勻，鋪平后培養10小時左右，肉眼可見一個個透亮不長菌的小圓斑，即為噬菌斑（plaque），是由噬菌體在菌苔上形成的“負菌落”?？瞻撸╬laque）由動