第 四 章 非细胞型生物

第四章非细胞型生物---病毒第一节病毒的一般概念(一) 病毒的特点:1、个体极小，可以通过滤菌器，形态多样。

普通光镜下不可见，形态大小以nm计。

有球状、杆状、复合型。

2、无细胞结构，由蛋白质、核酸构成，无细胞器。

3、一个病毒体内仅含一种核酸（or DNA, orRNA) ，核酸可以以单链或双链形式存在。

4、生活方式为专性活细胞内寄生，病毒酶系不全，离开活体后无生命特征。

5、病毒以复制(replication)的方式增殖,包括核酸复制、核酸蛋白质装配，是在分子水平上进行的。

6 、对抗生素不敏感，对干扰素敏感。

病毒(virus)：病毒是由蛋白质和核酸构成的一类具有化学大分子属性和生物体的基本特征，又具有细胞外感染性颗粒和细胞内繁殖性基因形式的十分独特的生物类群。

（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒:类病毒：只含具侵染性的RNA组分卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质病毒的形体微小，只能以nm计量，一般为10 ~300 nm。

（二）病毒的化学组成1、病毒的化学组成——核酸和蛋白质（1）核酸（nucleic acid)：碱基组成:同其它生物，同一属中鸟嘌呤（G）+胞嘧啶（C）含量接近，成为分类鉴定的指标。

某些DNA病毒中含稀有碱基噬菌体sp8中5-羟甲基胞嘧啶（5-HMC, 5-hydroxymethylcytosine）取代胞嘧啶。

功能：储存病毒的遗传信息控制病毒的遗传变异控制病毒的增殖控制病毒对宿主的感染性（2）蛋白质①结构蛋白（structural protein):概念：为形态完整、成熟的病毒粒子所必需的蛋白质，包括衣壳蛋白、包膜蛋白及组成酶系功能:A.构成病毒粒子的外壳,保护核酸;B.决定病毒感染的特异性;C.决定病毒的抗原性;D.构成病毒组成中的酶(部分分解酶、合成酶)②非结构蛋白（non-structural protein）：指由病毒基因编码，但并不与病毒颗粒结合，在病毒复制中具有某些功能的蛋白质，主要指酶。

（3）其他成分：较复杂病毒中还含有:脂类：磷脂占50-60%，余为固醇。

多糖：以糖脂、糖蛋白的形式存在。

有的病毒还含胺类、金属离子等。

三、病毒的形态结构：病毒粒子(viron):指宿主细胞外，形态成熟或结构完整有感染性的病毒个体。

又称病毒颗粒(virus particle)或病毒体。

1.衣壳粒(capsomere):为病毒的最小形态单位，由1~6个多肽分子折叠缠绕成的蛋白质亚单位（三级结构）。

衣壳粒的特点:◆不同病毒，多肽分子的组成不同；◆简单病毒只有1~2种衣壳粒，如：TMV就只含有1种壳粒；◆复杂病毒，20种左右2. 衣壳(capsid):⑴概念:是衣壳粒以对称形式有规律的排列形成的病毒外壳。

内包核酸，形状多样。

壳体蛋白是许多亚基借次级键或静电引力互相聚合而成的具四级结构的多聚体。

(2)特点:亚基的组成和数目的不同是区别不同壳体蛋白的标志3. 核衣壳(nucleocapsid):又称核壳体；病毒蛋白质衣壳与病毒核酸的合称，为病毒的基本结构。

4.包膜(envelope) 指核衣壳外包裹的由类脂、多糖或蛋白质组成的一层构造较复杂的包膜，亦称被膜或外膜。

包膜的结构具有高度稳定性a.维系病毒体结构；b.保护病毒核酸；c.起始病毒感染所必需（识别）。

5.刺突（spikes)病毒包膜或衣壳表面的突起物a.可启动感染；b.可诱生免疫保护作用；c.可中和抗体；d.可促使病毒从宿主细胞上释放.病毒的形态：廿面体对称结构的形成原因:1)从拓扑学看，廿面体容积最大；2)最小单位面所需亚基少，利于遗传节约；3)亚基易于对称排列，等价或准等价成键结合；综上，廿面体对称结构更稳定、更合理。

廿面体对称结构病毒特点：1）多无包膜2）裸露或有包膜的均发现空壳体。

核酸与衣壳的结合有助于增加壳体的稳定性。

2、螺旋对称的结构特征:长形的衣壳粒螺旋状排列，形成中空的圆柱体，衣壳粒间为准等价结合，直径取决于蛋白亚基的特征，长度取决于核酸分子的长度；核酸埋嵌在衣壳粒之间的壁内，以多个弱键与蛋白质亚基相连。

此方式：可控制螺旋排列；增加壳体结构的稳定性。

此形状多为RNA病毒，具螺旋对称的动物病毒多有包膜。

3、复合对称的结构特征: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。

（三)、病毒特殊的群体形态:1、廿面体对称的结构特征:1)球或近球形；2)高倍电镜下为多面体, 具20个等边三角形和12个顶点的物体；3)多面多角多棱,是多颗粒按一定方式对称排列形成,在角上为五邻体（penton) ，面上六邻体(hexon)。

1. 包涵体（inclusion body）概念：在感染了病毒的细胞中，完整病毒和未装配的病毒亚基的聚合体，少数为宿主细胞对病毒感染的反应产物，在细胞质或细胞核内出现的异常染色区域称为包涵体。

注意：在细胞质中为嗜酸性，在细胞核中为嗜碱性.2）包涵体的特点:1)包涵体内含或不含病毒粒子；2)包涵体具有感染性；3)不同病毒包涵体大小、形状、组成、染色性不同。

（3）检测病毒包涵体的意义:①作为病毒性疾病的辅助诊断依据；顾氏小体（Guanrnieri body）：天花病毒包涵体内基氏小体（Negri body）：狂犬病毒包涵体X—体（X-body）：TMV包涵体②用于生物防治。

2.噬菌斑(plaque）：将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂中，由于噬菌体不断裂解细菌，在平板上形成一个个透明圆斑，称为噬菌斑。

(每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的。

)应用: 噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。

3.空斑或病斑空斑或病斑:是动物病毒感染了动物细胞而产生的；在覆盖一薄层琼脂的一片单层细胞上，如某一细胞感染有病毒，则增殖后的病毒粒子扩散至邻近细胞，最终形成一个与噬菌斑类似的空斑。

若单层细胞被肿瘤病毒感染，则细胞剧增产生与菌落类似的病灶称病斑。

4.枯斑枯斑是植物病毒感染植物细胞形成的；三、理化因子对病毒的影响1.温度对病毒的影响:1)高温：对热不稳定，55~60摄氏度时，几或十几分钟灭活；原因可能为:a. 病毒蛋白质变性，病毒不能吸附，不脱壳,酶失活；b. 病毒包膜降解；c. 70摄氏度以上，核酸分子变性d. 环境中有机或无机物的存在可提高某些病毒的热稳定性.2)低温：病毒保持感染性。

2. pH 值对病毒的影响:pH6.0~8.0 ：稳定，pH5以下或pH9以上：迅速失活；个别例外，如鼻病毒在pH5.3即灭活，肠道病毒在pH2.2，24小时仍有活性。

第三节 噬菌体(phages)头部——廿面体对称结构；组成：蛋白质、内含dSDNA 。

颈部——六角形薄盘状、连接头尾的结构； 附六根颈须。

尾部：尾鞘（tail sheath)： 衣壳粒螺旋对称，可伸缩尾管(tail tube) ： 中空，DNA 的通道基板(base plate) ： 六角形盘状物，上有刺突、尾丝刺突(spike)：六根，有吸附功能尾丝(tail fiber) ：六根二、噬菌体的繁殖——以T4噬菌体为例1. 吸附① E.Coli T4噬菌体的尾丝借助于色氨酸分子和Ca2+、Mg2+的协助着落在大肠杆菌细胞壁的特异性受体上② 基板和刺突与受体形成牢固的化学结合，形成不可逆的吸附2. 侵入① 基板从尾丝获得构型刺激②微管蛋白亚基发生复杂位移，尾管推出③ 溶解细菌细胞壁④头部蛋白收缩，核酸侵入3. 增殖4. 装配DNA 头部蛋白 → 头部+颈环基板+尾管+尾鞘 → 尾部 →头尾结合尾丝→ 子代噬菌体5. 释放五大类群微生物最主要的繁殖方式：细菌：二分裂法放线菌：孢子生殖(分生孢子)酵母菌：出芽生殖霉菌：孢子生殖(无性孢子、有性孢子)病毒：复制病毒繁殖的特点：没有个体生长的过程噬菌体的裂解过程：烈性噬菌体的这种生长方式称一步生长。

感染复数（m.o.i, mulltiplicity of infection ）：指每一敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量。

自外裂解（lysis from without ）：敏感细胞因超感染}复数的病毒吸附引起的不产生子代病毒的裂解.一步生长曲线：以培养时间为横坐标,以噬菌斑数为纵坐标,绘制成的曲线。

经过一步生长实验后,得到的有潜伏期、裂解期的特征性曲线。

潜伏期(latent phase)：裂解期(lysis phase)：稳定期(steady phase) ：裂解量（burst size):每一受感染细胞所产生的子代 virion 的平均数。

数值上等于： 裂解量=稳定期噬菌斑数/潜伏期噬菌斑数三）温和phage 的溶源反应——整合感染：1. 温和噬菌体：能导致溶源性反应phage 。

1）特点：a 、均为dsDNA 。

b 、不同P 与宿主DNA 的结合位点不同。

2）状态：a 、胞外游离的病毒粒子。

b 、原噬菌体（prophage)： 即整合在宿主DNA 上的或附着在宿主细胞内的pDNA 。

c 、营养期的噬菌体，可产生pDNA 和蛋白质。

DNA 头部蛋白 → 头部+颈环 基板+尾管+尾鞘 → 尾部→头尾结合尾丝→ 子代噬菌体 脂肪酶→ 水解寄主细胞的细胞膜 溶菌酶→ 水解寄主细胞的细胞壁 →寄主细胞裂解→子代噬菌体释放3、溶源性细菌（lysogenic bacteria)：1）概念：chr上整合有原噬菌体的细菌叫～,可进行正常生长繁殖,而不被裂解。

2）特点：a.可稳定遗传b.可诱导裂解:用化学、物理诱导;c. 可自发裂解:10-2～10-5d.具有“免疫性”:e.可复愈:自然遗失前噬菌体;f.溶源转变：产生新的生理特征.第二节亚病毒（subvirus）凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中一种的分子病原体，称为亚病毒（subvirus），包括类病毒、拟病毒和朊病毒3 类。

一、类病毒（Viroid）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，所含核酸为裸露的环状ssRNA，其二级结构象一段末端封闭的短dsRNA分子。

1971年在美国工作的瑞士学者T. O. Diener在马铃薯纺锤形块茎病（potatospindletuberdisease，PSTD）中发现一条比一般病毒分子更小的10S的区带，他称它为马铃薯纺锤形块茎病类病毒（potatospindletuberviroid，PSTV），它可使马铃薯减产20～70％。

二、拟病毒（Virusoid）拟病毒（virusoids）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。

拟病毒极其微小，一般仅由裸露的RNA（300～400个核苷酸）或DNA所组成。