第4章病毒
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第四章 病毒的增殖(1)
病毒受体的特点: ▲宿主特异性:如猪瘟病毒只感染猪
HIV
▲细胞特异性:如牛白血病毒只感染牛的B淋巴细胞
▲病毒的特异性:不同科属的病毒在同一细胞上有不同的受体
2-病毒的增殖过程
侵入与吸附是一个连续过程 目前发现病毒侵入细胞有3种方式： ①病毒直接转入：
小RNA病毒、肠道病毒及鼻病毒。 心病毒和口蹄疫病毒由于衣壳相对疏松， “A”粒子在穿过胞膜时，被彻底裂解，结果以 RNA及12～14S蛋白亚单位形式释入胞浆。
7.内质网
8.高尔基体 9.糖蛋白合成
10.装配
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病毒在细胞内的感染过程中，细胞内合成的病毒成分有时不 能装配成完整的病毒粒子，这种现象称为不全增殖。 缺损病毒——病毒往往由于病毒基因组缺乏一个或一个以上 病毒复制过程中较为重要的基因，导致病毒复制不能正常进 行。 缺损病毒具有下列5种形式。 (1) 依赖辅助病毒的缺损病毒： 大多数病毒均可产生这类缺损病毒。常指的DI(de-fective interfering) 病毒粒子，就属这种形式。 DI 病毒的基因缺陷 程度差异较大，最高时可达90％。 在有辅助病毒感染的情况下， DI 病毒缺陷基因的产物能在 辅助病毒增殖过程中得到补偿。
4-亚病毒
1982年普什纳（Prusiner）证明引起羊搔痒病的病原是一种分 子量为27kDa的蛋白质，他称之为蛋白侵染子（Prion）或朊病 毒，感染后引起亚急性海绵样脑病的中枢神经系统疾病。
目前至少有6种人和动物的慢性病与此有关，如人的库鲁病 (Kuru) 和克-雅氏病(Creutzfeldt-Jakob)以及羊的痒疫、貂的传 染性脑病和近年发现的牛海绵状脑病(又称疯牛病)、鹿的搔痒病 等。
3-病毒的不全增殖和缺损病毒
缺损病毒在许多情况下，对正常病毒的感染起干扰作用。 缺损病毒主要有下列几方面生物学意义： (1) 基因转移与表达： 缺损的乳多空病毒和腺病毒，经常携带的少量宿主细胞基因 转移给另一些细胞，并且有所表达。 (2) 毒力调节： 尤其是DI粒子和卫星病毒，具有明显的干扰完整病毒复制的 作用，起着减弱完整病毒感染力的作用。 乳鼠长期被呼肠孤病毒感染后，体内具有大量缺损病毒，显 然是机体对病毒感染的一种抵抗形式的产物。 (3) 病毒与宿主的进化： 缺损病毒转化的细胞，已将病毒的插入基因作为自身成分代 代相传。同样，许多病毒携带部分细胞基因，继续传给子代 病毒。 病毒与细胞这种基因互用无疑在病毒和宿主的进化上起着重 要作用。
第四章 病毒与亚病毒
• 另一些噬菌体在进入寄主细胞后，并不立即进行 复制，而是将其核酸整合到寄主染色体上，并能 够伴随寄主细胞的生长繁殖而将病毒基因组传递 给子代寄主细胞，噬菌体通常被称之为温和噬菌 体（temperate phage）。
• 在极少数情况下（如紫外照射等），温和噬菌体 也会经诱变完成裂解性生活周期。
1、噬菌体的繁殖
裂解途径
溶原途径
细胞反复分裂
λ噬菌体的裂解和溶原途径
溶源性特点： （ 1 ）溶 源 性转变（ lysogenic conversion）： 温和噬菌体在菌体细胞内以前噬菌体形式存在可 导致宿主细胞的表型改变，这种改变称为溶 源 性 转变。 （2）免疫作用：前噬菌体还导致溶源性细菌 对同类型噬菌体的侵染具有免疫作用，阻止携带 与溶源性菌体所含的前噬菌体DNA相同的噬菌体的 吸附和生物合成，但这种免疫作用不能阻止溶 源 菌体被别种类型的温和噬菌体或烈性噬菌体所侵 染。
（plaque）
人工培养的单层动物细胞感染病毒后， 也会形成类似噬菌斑的动物病毒群体， 称为空斑。 烟草花叶病毒感染烟草后，在叶片上出 现的一个个坏死的病灶，称为枯斑。
（三）3类典型形态的病毒及其代表
1、螺旋状对称型：烟草花叶病毒（TMV）
呈直杆状，长300nm，宽15nm，中空内径4nm，
由158个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，相对分子量
3、病毒的群体形态
有些病毒在受感染的寄主细胞内会产生一种 细胞内的内含物，称为包含体（inclusion body），这种结构主要由未装配的病毒亚 基、完整的病毒粒子以及在受侵染时由寄主 细胞编码的蛋白质组成的聚集体。
包含体的形态：圆形、卵圆形、不定形
包含体在细胞中的位置不同：
a、细胞质，如大多数痘病毒（天花病毒、羊 痘病毒）和狂犬病毒等 b、细胞核，如疱疹病毒、昆虫多角体病毒等 c、同时出现于受到重复感染的细胞中
第四章病毒与亚病毒 PPT
大肠杆菌T4噬菌体构造
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大家好
（二）、噬菌体(phage)的繁殖
烈性噬菌体（virulent phage）
感染细胞后,能在寄主细胞内增殖，产生大量子代噬 菌体并引起细菌裂解的噬菌体。
温和噬菌体（temperate phrage）
噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（插入）到宿主 的核DNA上，并且可以随宿主DNA的复制而进行同步 复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。
第四章 病毒与亚病毒
1
大家好
非细胞生物分成病毒和亚病毒
2
大家好
第一节 病毒的形态、结构与功能
一、 病毒的一般特性
病毒（Virus）是一类比细菌更小，能通 过细菌过滤器，仅含一种类型核酸（或 DNA或RNA），只能在活细胞内生长繁 殖的非细胞形态的微生物。
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大家好
病毒的基本特点
个体极小，能通过滤菌器，形态多样，有球状、杆状、复合型。 无细胞结构，主要由蛋白质、核酸构成，一个病毒体内仅含一种
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大家好
1. 烈性噬菌体 的繁殖
Fig. 1: Adsorption
Fig. 2: Penetration
Fig. 3: Early Replication
Fig. 4: Late Replication
Fig. 5: Maturation
Fig. 6: Release
Animation of the Lytic Life Cycle of a Bacteriophage
效价
效价表示每毫升试样中所含有的侵染性的噬菌体粒子 数，也即噬菌斑形成单位（pfu）数或感染中心数。
单层平板法 双层平板法 电镜计数
噬菌体一步生长曲线
病毒
(2)结构简单 病毒都没有细胞结构，其基本结构为 一个将核酸包裹于蛋白质中的粒 子。故 单个病毒又称病毒粒子。 病毒的化学组成相对简单，基本的 成分是核酸和外壳中的蛋白质。
一个病毒粒子只含一种核酸。所有 的细胞生物，每一个细胞中部含有记录 遗传信息的物质DNA和蛋白质的转录和 翻译所必需的RNA，同一种病毒，所有 病毒粒子都只含有一种核酸，即仅含 DNA或RNA中的一种。至今从未在一个 病毒粒子中发现两种核酸。来自4.2 病毒的形态及结构
4.2.1 病毒的大小和基本形态 病毒的形态依种类不同而不同。动物病毒的形态有球 形、卵圆形、砖形等，植物病毒的形态有杆状、丝状和球 状。噬菌体的形态有蝌蚪状和丝状。 病毒的大小以nm计算。病毒形体微小，测量单位为纳 米（10-9m），（细菌是微米um,10-6m）只有在电子显微 镜下才能观察到。如图中最大的痘病毒体积为 300~450×170~260nm，而球状噬菌体的直径只有30nm。
4.1 病毒的一般特征及其分类
特点: (1)个体非常微小 病毒比细菌更小，直径在10一300nm，也 就是说，最大的病毒(直径约0.3um)和最小的 支原体(直径约0.2~0.25um)的大小相似。所以 需要使用电厂显微镜(em)观察。病毒一般能通 过细菌滤器，其分离方法之一即是将宿主细胞 破碎后用细菌滤器过滤，病毒存在于滤液中。
4.3.3 生物合成
生物合成包括核酸的复制、转录与蛋白质合成。
噬菌体侵入宿主细胞后，立即引起宿主的代谢改 变，宿主细胞内的核酸不能按自身的遗传特异复制 和合成蛋白质，而由噬菌体核酸所携带的遗传信息 控制。
其中较为特殊的一类是RNA病毒．它们能够 在逆转录酶的催化下，以RNA为模板，合成一条 互补的DNA链，这种病毒称为逆转录病毒，大多 为肿瘤病毒．它们的基因中可能含有癌基。 病毒转录出自己的mRNA后，这些mRNA即 开始合成病毒蛋白质，包括催化DNA或RNA的复 制、转录等过程的酶以及组成病毒的结构蛋白。
医学-第四章病毒遗传分析
终止 5`UAG 3` 3`AUC 5` 酪氨酸
（2）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现 琥珀型（amber）UAG 赭石型（ocher）UAA 乳白型（opal） UGA
表5-2携带不同专一性抑制基因宿主中sus突变噬菌体的表现
（四）无义突变与无义抑制突变
无义突变：指一个为氨基酸编码的密码变为终止密码 的突变。
• Benzer所用 T4的 r II突变就是遗传学研究 中所用的第一个条件致死突变型。
• T4噬菌体有多个迅速裂解突变型，分别称为 rl， r II，rIII等，它们位于 T4染色体 DNA的不同区 段，这 3组突变型由于在大肠杆菌不同菌株上的 反应不同可以相互区别。
• T4 r II突变使所侵染细胞迅速裂解形成大噬菌 斑，所以称为 r II突变型。
（1）抑制因子敏感突变的概念： 例如：噬菌体mRNA基因 细菌tRNA基因反密码子
正常 突变
突变
正常
基因：5`TAC 3`5`TAG 3` 3`ATC 5`3`ATG 5`
mRNA 5`UAC 3` 5`UAG 3` 3`AUC 5` 3`AUG 5`
酪氨酸 酪氨酸
表型：酪氨酸
噬菌体生长的测定——一步生长曲线
一步生长曲线：定量描述一群菌体内毒性噬菌体生 长规律的实验曲线。
感染后培养过程
被噬菌体侵染的
菌群培养过程
定时取培养 液与敏
感菌混合平 板培养
不同取样时间培养液与敏感菌混合 平板培养产生的噬菌斑数量的动态
• 四、基本术语 • 1.涂布效率（e.o.p）=噬菌斑/感染噬菌体颗
2.1 互补测验原理和方法 基础遗传学研究首先须有突变型，然后
成信工环境工程微生物学教案第4章 非细胞微生物——病毒
第4章非细胞微生物——病毒一、基本要求⑴了解病毒的一般特征及其形态、大小、化学组成、结构；⑵理解病毒的繁殖过程；⑶了解病毒对物理、化学因素的抵抗力。
二、教学重点与难点重点：病毒的繁殖过程三、教学内容（一）病毒的一般特征及其分类1892年，俄罗斯学者伊万诺夫斯基首次发现了烟草花叶病的感病因子可通过细菌滤器1935年，美国生物化学家斯坦莱从烟草花叶病叶中提取出了病毒结晶病毒是专性细胞内寄生物，其大小在20—200nm之间。
尽管它们在形状和化学组成上有所不同，但都仅含有RNA或DNA。
完整的颗粒称为“病毒粒子”，它包括一个衣壳，在衣壳的外面常包围有糖蛋白—脂类的膜。
病毒对抗生素不敏感。
1、病毒的一般特征（1）超显微的，没有细胞结构的（2）只含有DNA或RNA一类核酸的（3）不具备与能量代谢有关的酶系统的（4）在特定活细胞内寄生的（5）由寄主提供原料、能量和生物合成场所进行增殖（6）在活细胞外只具有一般化学大分子特征而无生命特征2、病毒的分类到1995年为止，国际病毒分类委员会提交的第六次报告中，已知的病毒已达3600多种，它们分别隶属于71个病毒科。
分类的依据包括三个方面：（1）核酸的类型（RNA 或 DNA）（2）病毒基因组体系（单一组分或多组分）（3）病毒粒子包膜的有无（二）病毒的形态与结构1、病毒的大小与基本形态（1）大小病毒的大小常用纳米（nm）来度量，病毒大小从10-300nm之间，通常大小在100nm左右。
（2）形态球状——球状病毒（或多面体病毒）。
动物病毒多为球状。
杆状——杆状病毒（包括棒状或线状）。
植物病毒多呈杆状。
蝌蚪状——蝌蚪状病毒。
细菌病毒也即噬菌体多呈蝌蚪状2、化学组成和结构（1）病毒粒子的结构核壳（nucleo-capsid）病毒主要由壳体和核酸二部分构成，二者统称核壳。
壳粒（capsomer）是构成病毒粒子的最小形态单位，每个壳粒由1-6个同种多肽分子折叠缠绕而成的蛋白质亚单位。
第四章病毒学基础
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病毒：细菌：真菌＝1：10：100
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病毒是如何发现的？
1892年俄国伊凡诺夫斯 基报道，烟草花叶病的 病原体能通过细菌滤器。 1898年荷兰学者 Beijerinck重复并证实 这一发现，命名为病毒。
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病毒与其他生物的区别（P62）
形态极其微小，只有在电镜下才能观察到； 非细胞结构 含有一种核酸，DNA或RNA(除朊病毒外） 专性活细胞寄生 在细胞外以大分子形式存在，无生命现象 对一般抗生素不敏感
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什么是病毒？P62（不要背）
病毒是含有一种核酸，专性活细胞寄生， 只能依靠宿主细胞的代谢系统完成核酸 的复制和蛋白质的合成，并经装配而达 到增殖，又能在细胞外以无生命的大分 子状态存在的非细胞型微生物。
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《微生物学》主要知识点-04 第四章 病毒和亚病毒
第四章非细胞型生物4.1 概述1892年俄国植物病理学家D.Ivanovsky 研究了烟草花叶病的病原，认为它是能通过细菌滤器的“细菌毒素”或极小的“细菌”。
1898年荷兰学者M.W.Beijerinck 独立进行了烟草花叶病病原的研究，首次提出其病原是一种“传染性的活性液体”或称“病毒”。
1935年美国的Stanley首次提纯并结晶了烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus, TMV）。
非细胞型生物包括：1.病毒(euvirus)、2.亚病毒(subvirus) ：类病毒、拟病毒、朊病毒。
4.2 病毒（Virus）4.2.1 病毒特征病毒是既有生活特性又具有非生活特性（living and nonliving characteristics）的感染因子。
能够感染动物、植物、甚至其他的微生物。
只感染细菌的病毒称为噬菌体（bacteriophages）；只感染真菌的病毒叫真菌噬菌体（mycophages）。
（1）病毒的生活特征：它们在活的宿主细胞内以极快的速度增殖；能变异。
（2）病毒的非生活特征：没有完整的细胞结构（acellular）；不能独自进行新陈代谢，必须依赖宿主细胞的新陈代谢机制。
它们不能生长和分裂，新的病毒组件必须在已感染的宿主细胞内组装；它们具有DNA 或RNA，不能兼而有之。
（3）病毒的判定标准：只拥有一种类型的核酸（nucleic acid ）即DNA 或RNA,不能兼而有之；必须在活的宿主细胞内增殖，是严格的非细胞寄生物；新的病毒组件必须在已感染的宿主细胞内组装成完整的病毒粒子（virions ）后才能感染其他宿主细胞。
（4）病毒的实验室培养：由于病毒缺乏新陈代谢机制，它们完全依靠宿主细胞进行复制。
病毒不能在合成培养基上生长。
动物病毒在动物体、无菌卵（embryonated eggs）、或细胞内增殖。
而合成细胞必须在合成培养基内生长。
4.2.2 病毒的形态和大小（1）病毒的大小（Size）：病毒常常比细菌小，它们属于亚显微结构（submicroscopic）；绝大多数病毒的大小在5~300 nm (nanometers)；副粘病毒（Paramyxoviruses）能达到14,000 nm。
第四章 病毒的吸附侵入与脱壳
在膜融合过程中，病毒包膜和细胞膜都会发生一定 的变化，如细胞膜的流动性改变；在病毒包膜糖蛋 白的影响下，细胞膜上一些蛋白分子产生聚集，主 要是病毒受体迁移形成受体位点或受体区；细胞膜 上的脂质分子重排以及病毒包膜和细胞膜脂质分子 发生交换。
四. 直接侵入
病毒直接侵入的方式大致可分为三种类型：
侵入是感染的第二阶段。
所谓病毒侵入是指病毒通过不同方式进入宿主细胞 的过程。 有4种不同的方式：注射式、细胞内吞、膜融合以 及其他特殊的侵入方式。
一.注射式侵入
一般为有尾噬菌体的侵入方式。当有尾噬菌体侵入 时，它往往通过其尾部收缩将衣壳内的DNA基因注
入宿主细胞内，T偶数噬菌体如T2、T4就是以这种 方式进入细胞的。
3.影响病毒吸附的环境因素
病毒吸附过程除了受病毒的吸附蛋白和特异性的
细胞受体带电荷状态和分子结构影响外，还受许 多环境吸
附效率也越高，主要是由两个方面的因素引起：
A. 温度越高，病毒吸附蛋白与细胞受体之间的碰
撞次数愈多，病毒粒子在细胞表面吸附的机会也越 大；
病毒3型的受体为肾上腺素受体。
2.细胞受体位点
概念:是指由一个或几个受体单位组成，并能有效 地结合一个病毒粒子的细胞表面结构称为细胞受体
位点。由于病毒细胞受体位点往往是由几个受体单 位构成，因而受体位点的结合特性是多价的，并且 对病毒粒子的结合力远远大于细胞受体单位。
(1)受体位点是通过受体单位与病毒吸附蛋白分子
(2)也有一些无包膜病毒的脱壳不是一步完成的， 如呼肠孤病毒粒子具有双层衣壳，当病毒经细胞内 吞作用进入细胞后，首先被溶酶体中的酶水解脱掉 外衣壳，形成中间次病毒颗粒（ISVP），然后ISVP 进一步脱壳生成病毒核心。
动物病毒学课件第四章：病毒的复制
➢IBRS-2：猪肾传代细胞系
➢Hela：人的子宫瘤细胞系
➢Vero：非洲绿猴肾细胞系PK-15 ➢Marc-145：来源于Vero细胞系
➢TK-143：人的胸苷激酶阴性细胞系
➢CHO：中国仓鼠卵巢细胞
➢Sf9、Hif5：昆虫细胞系
Marc-145
BHK-21
二、细胞培养的基本方法
➢静置培养法 ➢旋转培养法 ➢悬浮培养和微载体培养
HIV - Life History
Entry into the cell T4 (CD4+) cells are major target
Human HeLa Cell
Human HeLa Cell transfected with CD4 antigen
NOT INFECTED
INFECTED
✓优点：
1) 可以无限地传代。 2) 不少细胞系对病毒很敏感。 3) 可在悬浮培养条件下培养，适合病毒抗原的 大量生产。 4) 生长旺盛，繁殖快速，对营养条件不苛刻。
✓缺点：
1）对分离野毒不敏感 2）在传代过程中遭到支原体和病毒的污染
常用传代细胞系的种类
➢BHK-21：仓鼠肾传代细胞IB系RS-2 ➢PK-15：猪肾传代细胞系
e.g. influenza virus, poxvirus, polyomavirus, reovirus
有囊膜病毒
无囊膜病毒
膜融合（membrane fusion)
病毒囊膜与细胞膜的融合过程，在除去囊膜的 同时，将核衣壳导入到细胞内。有囊膜病毒的主要 侵入方式，由病毒的具有细胞融合活性的囊膜糖蛋 白介导。
e.g： Herpesvirus influenza virus vaccinia virus myxoma virus
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
温和噬菌体侵入寄主细胞后可能发生的侵染过程：
第四章病毒生活史
4.3 昆虫病毒和植物病毒
4.3.1 昆虫病毒
昆虫病毒是比较常见的，其中以鳞翅 目最多，其次为双翅目、膜翅目、鞘翅 目和螨类，而等翅目、脉翅目和毛翅目 的少见。
目前我国已研制了12种病毒制剂，而 工艺比较成熟且应用规模较大的是棉铃 虫核型多角体病毒。
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
4.1.2病毒的结构和化学组成
4.1.2.1 病毒粒子的结构 *
第四章病毒生活史
1、无封套(包膜)的病毒粒子 A.衣壳粒(一种对称蛋白质外壳,包围着病毒的核酸基 因组，由多肽组成蛋白质亚单位)。 B.壳体：由多个衣壳粒组成。 C.核壳体（核衣壳）：是衣壳与其包围着的核酸。
1.吸附:噬菌体与敏感的寄主细胞接触，在寄主细胞的特异 性受点上结合。
2.侵入:噬菌体吸附在细菌细胞壁的受点上以后，核酸注 入细菌细胞中，蛋白质壳体留在外面。
3.复制:噬菌体核酸进入寄主细胞后，操纵寄主细胞的代谢 机能，大量复制噬菌体核酸，但不形成带壳体的粒子，称 为潜育期。
4.粒子成熟（装配）:寄主细胞合成噬菌体壳体形成完整 的噬菌体粒子。
第四章病毒生活史
4.2 噬菌体
第四章病毒生活史
4.2.1噬菌体
基本形态有三种： 蝌蚪形、微球形和丝状
另据结构不同，又可分为 六种不同类型 （见表）
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
4.2.2 噬菌体的生活周期 4.2.2.1噬菌体生长的测定
一步生长曲线： 定量描述毒性噬菌体生长规律的实
他认为这种病原物是一种比细菌还小的 微生物，把病毒等其他微生物分开是一个划 时代的创举，遗憾的是把这种病原物称为是 一种极小的细菌。
第四章病毒生活史
温和噬菌体侵入寄主细胞后可能发生的侵染过程：
第四章病毒生活史
4.3 昆虫病毒和植物病毒
4.3.1 昆虫病毒
昆虫病毒是比较常见的，其中以鳞翅 目最多，其次为双翅目、膜翅目、鞘翅 目和螨类，而等翅目、脉翅目和毛翅目 的少见。
目前我国已研制了12种病毒制剂，而 工艺比较成熟且应用规模较大的是棉铃 虫核型多角体病毒。
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
4.1.2病毒的结构和化学组成
4.1.2.1 病毒粒子的结构 *
第四章病毒生活史
1、无封套(包膜)的病毒粒子 A.衣壳粒(一种对称蛋白质外壳,包围着病毒的核酸基 因组，由多肽组成蛋白质亚单位)。 B.壳体：由多个衣壳粒组成。 C.核壳体（核衣壳）：是衣壳与其包围着的核酸。
1.吸附:噬菌体与敏感的寄主细胞接触，在寄主细胞的特异 性受点上结合。
2.侵入:噬菌体吸附在细菌细胞壁的受点上以后，核酸注 入细菌细胞中，蛋白质壳体留在外面。
3.复制:噬菌体核酸进入寄主细胞后，操纵寄主细胞的代谢 机能，大量复制噬菌体核酸，但不形成带壳体的粒子，称 为潜育期。
4.粒子成熟（装配）:寄主细胞合成噬菌体壳体形成完整 的噬菌体粒子。
第四章病毒生活史
4.2 噬菌体
第四章病毒生活史
4.2.1噬菌体
基本形态有三种： 蝌蚪形、微球形和丝状
另据结构不同，又可分为 六种不同类型 （见表）
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
第四章病毒生活史
4.2.2 噬菌体的生活周期 4.2.2.1噬菌体生长的测定
一步生长曲线： 定量描述毒性噬菌体生长规律的实
他认为这种病原物是一种比细菌还小的 微生物，把病毒等其他微生物分开是一个划 时代的创举，遗憾的是把这种病原物称为是 一种极小的细菌。
第四章病毒与亚病毒
★温和噬菌体的特点——1.其核酸的类型都 是 dsDNA; 2.具有整合能力；3.具有同步复 制能力。 ★原(前)噬菌体(prophage)----处于整合态的 噬菌体核酸。 区别；自发裂解、诱发裂解、自外裂解
★溶源性细菌(lysogen或lysogenic bacteria)——在核染色体组上整合有 前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂 解的细菌。 溶源转换与溶源复愈
核心由单链RNA组成
Tobacco Mosaic Virus
2、二十面体对称——腺病毒（Adenovirus）
这是一种动物病毒 外形呈典型的二十面 体 有12个角、20个面和30 条棱 核心是线状双链DNA （dsDNA） 只能培养在人的组织 细胞上 能使宿主细胞形成包 涵体
3、复合对称——T偶数噬菌体
ssRNA
▼病毒DNA分子有线装和环状之分。 ▼病毒核酸有正链（＋）和负链（—）的区分： 规定：将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定位正链， 将碱基序列与mRNA互补的核酸单链定位负链。因此，就病毒 核酸链的单与双以及正和负有以下6 种类型： (±)DNA——大部分DNA病毒 (±)RNA——动物呼肠孤病毒 （＋）DNA ——大肠杆菌X174噬菌体
包裹在植物病毒粒子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的有缺陷的类病毒 @ 一般仅由裸露的RNA 或DNA组成 @ “寄生”于真病毒内——辅助病毒（helper virus） @ 其复制必须依赖辅助病毒
朊病毒（prion，virino）
♠
又称“普列昂”或蛋白质侵染因子
朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内 复制的小分子无免疫性的疏水蛋白质
core
envelope
nucleocapsid
spike
★溶源性细菌(lysogen或lysogenic bacteria)——在核染色体组上整合有 前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂 解的细菌。 溶源转换与溶源复愈
核心由单链RNA组成
Tobacco Mosaic Virus
2、二十面体对称——腺病毒（Adenovirus）
这是一种动物病毒 外形呈典型的二十面 体 有12个角、20个面和30 条棱 核心是线状双链DNA （dsDNA） 只能培养在人的组织 细胞上 能使宿主细胞形成包 涵体
3、复合对称——T偶数噬菌体
ssRNA
▼病毒DNA分子有线装和环状之分。 ▼病毒核酸有正链（＋）和负链（—）的区分： 规定：将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定位正链， 将碱基序列与mRNA互补的核酸单链定位负链。因此，就病毒 核酸链的单与双以及正和负有以下6 种类型： (±)DNA——大部分DNA病毒 (±)RNA——动物呼肠孤病毒 （＋）DNA ——大肠杆菌X174噬菌体
包裹在植物病毒粒子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的有缺陷的类病毒 @ 一般仅由裸露的RNA 或DNA组成 @ “寄生”于真病毒内——辅助病毒（helper virus） @ 其复制必须依赖辅助病毒
朊病毒（prion，virino）
♠
又称“普列昂”或蛋白质侵染因子
朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内 复制的小分子无免疫性的疏水蛋白质
core
envelope
nucleocapsid
spike
第四章 病毒
（3）空斑 为进行有活性的动物病毒粒子的计数，在噬菌斑技术的启 发下，出现了单层动物细胞上的病毒空斑计数法。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 的病毒粒子只能扩散至邻近的细胞，最终形成一个与噬菌斑类 似的空斑。如果用中性红等活性染料加以染色，不但可以区分 活细胞和死细胞，而且可使空斑更为清晰。 （4）枯斑 枯斑是植物叶片上的植物病毒群体。美国病毒学家Holmes 〈1929年〉最早发明用枯斑法测定烟草花叶病毒(TMV）的数 目。方法是把试样与少许金刚砂相混，然后在烟叶子上轻轻摩 擦，2~3天后，叶子上出现的局部坏死灶即枯斑。
病毒与人类关系： 由于病毒是活细胞内的 寄生物，因此，如果它的 宿主是人或对人类有益的 动、植物和微生物，就会 给人类带来巨大损害。反 之，如它们所寄生的对象
是对人类有害的动、植物
或微生物，则会对人类带 来巨大的利益。
ห้องสมุดไป่ตู้ 病毒的种类：
由于病毒是专性活细胞内寄生物，因此，凡有生 物生存之处，都有其相应的病毒存在。当前对病毒的 研究正在迅速开展，因此己知病毒的数量是一个正在 急剧上升的变数，今后必将继续增加。从理论上来分
腺病毒的外形呈典型的二十面体， 粗看像“球状”，没有包膜，直径为 70~80nm。它有12个角、20个面和30条 棱。
由42个壳粒构成的二十面体
衣壳由252个衣壳 粒组成，内有称作五邻 体(pento）的衣壳粒12个 (分子量各为70000Da)， 分布在12个顶角上，还 有称作六邻体(hexon)的 衣壳粒240个（分子量各 为120000Da)，均匀分布 在20个面上。
病毒至少在3个方面不同于活细胞：
1、结构简单，没有细胞结构
2、几乎所有的毒粒中只含有DNA或RNA
4、第四章 病毒和亚病毒因子
病毒的特性： （1）形态微小，必须在电镜下才能观察 （2）无细胞结构：只含有一种核酸，DNA或RNA，一些简
单的病毒，只有核酸和蛋白质组成，又称“分子生物”。 （3）缺乏完整的酶系统和能量代谢系统：
不但没有产能酶系，也没有完整的酶系统，只能利用宿 主细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质。然后以核 酸和蛋白质等“元件”的装配成病毒颗粒。
病毒核酸类型极其多样，分为4种类型：
（1）单链DNA（ssDNA ， single-stranded DNA）：线状、环状。
（2）双链DNA（dsDNA ，double-stranded DNA）：线状、环状。
（3）单链RNA（ssRNA ， single-stranded RNA） ：线状、环状。
（3）细菌病毒：即噬菌体多为蝌蚪状，也有为球状和丝状。
例如：大肠杆菌偶数T噬菌体系列为蝌蚪状，
大肠杆菌噬菌体fd为丝状，фX174为球形
14
第二节：病毒的形态结构和化学组成
一、病毒的结构(struture)
1、病毒的基本结构
衣壳
衣壳粒
核酸 包膜 刺突
15
16
2、病毒衣壳的对称性
（1）螺旋对称型壳体(杆状) 例如烟草花叶病毒，参考P89，图4-3
46
B、包涵体在细胞中的形成部位
• 位于细胞核内—如人类巨细胞病毒 • 位于细胞质内—如狂犬病毒等 • 细胞核、细胞质都有—麻疹病毒
47
包涵体
48
第五节 亚病毒(subvirus)
★类病毒(viroid)：只有侵染性RNA组分． ★卫星病毒（satellite virus）：是一类基因组缺损、 需要依赖辅助病毒，基因才能复制和表达，完成增殖的
单的病毒，只有核酸和蛋白质组成，又称“分子生物”。 （3）缺乏完整的酶系统和能量代谢系统：
不但没有产能酶系，也没有完整的酶系统，只能利用宿 主细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质。然后以核 酸和蛋白质等“元件”的装配成病毒颗粒。
病毒核酸类型极其多样，分为4种类型：
（1）单链DNA（ssDNA ， single-stranded DNA）：线状、环状。
（2）双链DNA（dsDNA ，double-stranded DNA）：线状、环状。
（3）单链RNA（ssRNA ， single-stranded RNA） ：线状、环状。
（3）细菌病毒：即噬菌体多为蝌蚪状，也有为球状和丝状。
例如：大肠杆菌偶数T噬菌体系列为蝌蚪状，
大肠杆菌噬菌体fd为丝状，фX174为球形
14
第二节：病毒的形态结构和化学组成
一、病毒的结构(struture)
1、病毒的基本结构
衣壳
衣壳粒
核酸 包膜 刺突
15
16
2、病毒衣壳的对称性
（1）螺旋对称型壳体(杆状) 例如烟草花叶病毒，参考P89，图4-3
46
B、包涵体在细胞中的形成部位
• 位于细胞核内—如人类巨细胞病毒 • 位于细胞质内—如狂犬病毒等 • 细胞核、细胞质都有—麻疹病毒
47
包涵体
48
第五节 亚病毒(subvirus)
★类病毒(viroid)：只有侵染性RNA组分． ★卫星病毒（satellite virus）：是一类基因组缺损、 需要依赖辅助病毒，基因才能复制和表达，完成增殖的
微生物习题 第四章病毒
简答题
1、 图示病毒粒子的结构及各部分的名称。
2、 病毒粒子有哪几种对称方式？并举例。
3、 病毒的核酸有哪几类？
4、 什么是病毒的包涵体、空斑、噬菌斑？
5、 什么是一步生长曲线？该曲线是如何作出来的？它可分几个时期各期的特点如何？
6、 简述病毒的增殖过程？
7、 什么是烈性噬菌体、温和噬菌体、溶源菌？
8、 什么是病毒、亚病毒？并简述其存在的普遍性？
9、介绍用双层平板法测定噬菌体效价的方法及其优点
10、简述病毒在发酵工业中的应用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
填空题
1、 病毒的结构由____ 、____组成，其中前者又由____ 、____两种化学组分构成。
2、——是一种地相对分子量的RNA，最初发现可引起马铃薯纺捶型块茎病。
3、——是一些依赖辅助病毒进行复制的小分子单链 RNA .
4、噬菌体基因组长期存在于宿主细胞中，没有成熟噬菌体产生，这种现象称作——，能导致该现象发生的噬菌体叫做——
5、噬菌体对宿主的感染一般经过——，——，——，——和——五个阶段。
6、病毒的吸附过程需要——和——的特异性识别和结合。
7、病毒特异性的繁殖曲线叫做——，主要由——，——和——三个阶段组成。
8、具有完整病毒结构的病毒粒子中蛋白主要有——，——和——。
9、常见的衣壳的对称结构有——，——和——
判断题
1、 病毒对一般的抗生素不敏感，而对干扰素敏感（）
2、 病毒的大小测量单位是纳米（）
3、 病毒的基本结构是核衣壳（）
4、 病毒几乎可以感染所有的细胞生物，（）
5、 病毒分类系统不采用目、科、属、种的分类等级（）
1、 图示病毒粒子的结构及各部分的名称。
2、 病毒粒子有哪几种对称方式？并举例。
3、 病毒的核酸有哪几类？
4、 什么是病毒的包涵体、空斑、噬菌斑？
5、 什么是一步生长曲线？该曲线是如何作出来的？它可分几个时期各期的特点如何？
6、 简述病毒的增殖过程？
7、 什么是烈性噬菌体、温和噬菌体、溶源菌？
8、 什么是病毒、亚病毒？并简述其存在的普遍性？
9、介绍用双层平板法测定噬菌体效价的方法及其优点
10、简述病毒在发酵工业中的应用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
填空题
1、 病毒的结构由____ 、____组成，其中前者又由____ 、____两种化学组分构成。
2、——是一种地相对分子量的RNA，最初发现可引起马铃薯纺捶型块茎病。
3、——是一些依赖辅助病毒进行复制的小分子单链 RNA .
4、噬菌体基因组长期存在于宿主细胞中，没有成熟噬菌体产生，这种现象称作——，能导致该现象发生的噬菌体叫做——
5、噬菌体对宿主的感染一般经过——，——，——，——和——五个阶段。
6、病毒的吸附过程需要——和——的特异性识别和结合。
7、病毒特异性的繁殖曲线叫做——，主要由——，——和——三个阶段组成。
8、具有完整病毒结构的病毒粒子中蛋白主要有——，——和——。
9、常见的衣壳的对称结构有——，——和——
判断题
1、 病毒对一般的抗生素不敏感，而对干扰素敏感（）
2、 病毒的大小测量单位是纳米（）
3、 病毒的基本结构是核衣壳（）
4、 病毒几乎可以感染所有的细胞生物，（）
5、 病毒分类系统不采用目、科、属、种的分类等级（）
微生物第4-6章作业
第四章病毒1病毒具有哪些特点？病毒壳体有哪几种对称类型?答:病毒的特点：1、形体极其微小，电镜下可见，通过细菌滤器。
2、非细胞结构，蛋白质包裹着的核酸（DNA或RNA）。
3、缺乏完整的酶系统和代谢能力系统，专性活细胞内寄生。
4、具有感染性，在一定条件下具有进入宿主的能力。
5、在细胞外以大分子状态存在，不显示生命现象。
6、对抗生素不敏感，但对干扰素敏感。
三类典型形态的病毒：廿面体对称(球状)螺旋对称(杆状)复合对称(蝌蚪状)2什么是病毒的一步生长曲线?包括几个期？各有何特点？答：一步生长曲线：定量描述烈性噬菌体增殖规律的实验曲线称作一步生长曲线或一级生长曲线.包括：1 .调整期：细菌代谢活跃,大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP以及其他细胞成分2 。
对数期：细菌代谢旺盛,个体的形态和生理特性比较稳定3 。
稳定期:有害代谢产物积累,新增细胞数目与死亡细胞数目达到动态平衡,次级代谢产物大量积累，形成芽孢4 .衰亡期：细菌数目急剧下降，出现畸形细菌3以噬菌体为例,说明病毒的增殖过程.答：烈性噬菌体的繁殖吸附——侵入—-生物合成——装配——释放。
温和噬菌体侵染宿主菌后，将其DNA整合到宿主菌的基因组上，成为原噬菌体，长期随宿主DNA的复制而同步复制，不引起宿主细胞裂解。
4比较烈性噬菌体和温和噬菌体的不同。
答：噬菌体的生活史分成两种途径—裂解途径和溶原途径。
仅能裂解生长的噬菌体叫烈性噬菌体。
溶原反应只存在在双链DNA噬菌体中,这类噬菌体称为温和性噬菌体,它们感染细胞质，并不复制。
染色体整合到宿主的染色体中,此时的噬菌体称为原噬菌体.带有原噬菌体的细菌称为溶原性细菌，当它可导致敏感性细菌裂解，故称“溶原”.5溶源性细菌有哪些特点？病毒鉴定的方法有哪些？答:自发裂解,诱发裂解,免疫性，重复性,溶源转变。
鉴定方法：噬菌斑（细菌）蚀斑和感染病灶（动物病毒）坏死斑（植物病毒）6名词：烈性噬菌体：在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌的菌体。
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皮鞋状的亚基有规律 地沿着中心轴（RNA） 呈螺旋排列，进而形 成高度有序、对称的
稳定结构。
2. 二十面体对称的代表——腺病毒
腺病毒（Adenovirus）是一类动物病毒，
于1953年首次从手术切除的小儿扁桃体中分离
到。
主要侵染呼吸道、眼结膜和淋巴组织，是急
性咽炎、咽结膜炎、流行性角膜结膜炎和病毒性
极大地丰富了现代生物学（微生物学、分子生物学、 分子遗传学）的理论与技术； 有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害； 利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治； 发展以基因工程为中心的生物高新技术产业；
非 细 胞 生 物
真病毒（Euvirus）
至少含有核酸和蛋白质两种组分。
亚病毒（subvirus）
病毒核酸的类型可从以下几点来区分：
①是DNA还是RNA； ②是单链（ss，single strand）结构还是双链（ds， double strand）结构； 病毒核酸的种类是病毒系统分类中
③呈线状还是环状；
④是闭环还是缺口环；
最可靠的分子基础
⑤基因组是单分子、双分子、三分子还是多分子。 ⑥核酸的碱基（b，base）或碱基对（base pair， bp）数，以及核苷酸序列等。
第4章
病 毒
生物科学与工程学院 王 飞
一、病毒的发现与研究历程
第一节 概述
早在1566年就有了关于疯狗咬人致病，
即狂犬病的记载并发现它能够传染给其它许
多动物。
另一种病毒病软疣的报告，这张1841年
的手绘图就是一个证据。
第一个记载的植物病毒病当属郁金香
碎色花病，至今荷兰阿姆斯特丹的博物馆
还保存着一张1619年荷兰画家的一幅得病的 郁金香静物画。
感染态：活细胞内专性寄生（宿主体内）
非感染态：以无生命的生物大分子状态长期
存在，并可保持其侵染活性。 （离体条件下）
二、病毒的形态结构和大小
（一） 病毒的大小
绝大多数的病毒都是能通过细菌过滤器的微小颗
粒，直径在20～200nm的范围内，必须在电镜下观察。 最大病毒d=200nm的牛痘苗病毒（smallpox）； 最小病毒之一d=28nm的脊髓灰质炎病毒（polio virus）；
头部 尾管
颈环
尾鞘
尾丝
刺突
基板
T4通过尾丝吸附于宿主E.coli 表面。吸附后，由于基板受到构
象上的刺激，中央孔开口，释放溶菌酶并水解部分细胞壁，接着尾
鞘蛋白收缩，把尾管插入宿主细胞中。
（四）病毒的核酸
核酸构成了病毒的基因组（genome），是病毒
粒中最重要的成分，具有遗传信息的载体和传递体
的作用。
④pH值 在中性时有利于吸附， 在pH＜5和pH＞10时不易吸附。 ⑤温度
在生长最适温度范围内最有利于吸附。
利用某些理化因子对吸附的促进作用和抑制作用， 在发酵工业中对防止噬菌体的污染有一定的意义。
②侵入（penetration）
侵入又称病毒内化， 它是一个病毒吸附后几乎立即发生，
依赖于能量的感染步骤。
表7-1 单细胞微生物与病毒性质的比较
a
DNA病毒和RNA病毒中的一部分;b
利福平可抑制痘病毒复制
2. 定 义
★什么是病毒？
病毒（virus)是一类由核酸和蛋白质等少数几种
成分组成的超显微“非细胞生物”，其本质是 一种只含DNA和RNA的遗传因子。
超显微的 没有细胞结构的 专性活细胞内寄生
病 毒 的 两 种 存 在 状 态
类病毒：只含具有独立侵染性的RNA组分 拟病毒：只含不具独立侵染性的RNA组分 朊病毒：只含单一蛋白质组分
二、病毒的特点和定义
1、特点
第一节 概述
1）不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征。 例如一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳（coat）构成， 2）一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA。 病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与 故可把它们视为核蛋白分子。 表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的 3）大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢 朊病毒甚至仅由蛋白质构成 病毒组分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式释放到 的酶，不能进行独立的代谢作用。 细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication）。
能通过细菌滤器； 可被乙醇沉淀而不失去其感染性，
能在琼脂凝胶中扩散；
用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活细胞中生活；
一百多年以来，烟草花叶病毒在病毒学发展史 乃至遗传学、生物化学以及当代基因工程中起到了 里程碑的作用。
病毒学（virulogy）
研究病毒（virus）的本质及其与宿主的相互作 用的科学，是微生物学的重要分支学科。
现以 E. coli 的T偶数噬菌体为代表加以介绍
①吸附（adsorption）
随机碰撞而接触（静电引力或氢键） 可逆吸附，无特异性（非细胞颗粒也可吸附）
病 毒 粒
病毒表面蛋白与细胞受体的结合
特异性，不可逆吸附，启动病毒感染的第一阶段
敏感细胞
病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的 互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。
一枚得病的郁金香球茎竟能 换来一头牛、一头猪或羊，甚至 成吨的谷物或上千磅的奶酪。
1886年，A. Mayer 发现具有传染性的
烟草花叶病
1892年，D. Ivanovsky烟草花叶病病原体能通过细菌滤器： 一种能通过细菌滤器的”细菌毒素”或极小的细菌
1898年，M W Beijerinck对烟草花叶病病原体的研究结果：
⑤裂解（释放）
凡在短时间内能连续完成以上5个阶段而实现其繁殖
的噬菌体，称为烈性噬菌体（virulent phage）；
反之，进入菌体后并不进行增殖或引起溶菌的则称之
为温和噬菌体（temperate phage）。
烈性噬菌体所经历的繁殖过程，称为裂解性周期 （lytic cycle）或增殖性周期（productive cycle）。
感病植物症状：
花叶、叶片轻度扭曲，当天气干燥和炎热的
时候，下部叶容易受到花叶烧伤。早期感病植株 还表同矮化症状。
直接影响烤烟的产量和质量
烟草花叶病毒的形态和结构
95％衣壳蛋白
衣壳含2130个皮鞋状的蛋白亚基 5％ ssRNA 由6390个核苷酸构成，每3 个核苷酸与一个蛋白质亚基相 结合
螺旋对称壳体：
各 种 毒 粒 的 大 小 、 形 态 差 异 很 大
细菌T4噬菌体 腺病毒 细菌M13噬菌体
人血红细胞
细菌f2、MS2噬菌体
烟草花叶病毒
衣原体 脊髓灰质炎病毒 牛痘病毒
大肠杆菌
（二） 病毒的形态结构
病毒是一类非细胞生物，故称之为 病毒粒或病毒体（virion），有时也称 病毒颗粒或病毒粒子（virus particle）， 专指成熟的、结构完整的和有感染性的单个病毒。
links 1
不同种系的细胞具有不同病毒的
细胞受体，病毒受体的细胞种系特异
性决定了病毒的宿主范围。
分别吸附于大肠杆菌性毛和菌体上的噬菌体
吸附作用受许多内外因素的影响
①噬菌体的数量
由于每一宿主细胞表面的特异受体有限，因此 所能吸附噬菌体的数目也有一个限量。
每一敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量，就
肺炎等的病原体。
有12个角、20个面、30条棱。
衣壳由252个衣壳粒组成，包括
核心是由36500bp（碱基对）的
线状双链DNA（dsDNA）构成。
六邻体（hexon）的衣壳粒240个（均匀 分布在20个面上）； 五邻体（penton）的衣壳粒12个（分布 在12个顶角上）；每个五邻体上突出一 根末端带有顶球的蛋白ห้องสมุดไป่ตู้维，称为刺突 （spike）。
3. 复合对称的代表——T偶数噬菌体
E.coli 的T偶数（even type）噬菌体共有
3种，即T2、T4和T6。它们是病毒学和分子遗传
学基础理论研究中的极好材料。
复合对称壳体：
具有双对称结构的典型例子是有尾噬菌体（tailed phage）,
其壳体由头部和尾部组成。包装有病毒核酸的头部通常呈 二十面体对称，尾部呈螺旋对称。
包涵体（inclusion body） 。
多数位于细胞质内，具嗜酸性；
包 涵 体
少数位于细胞核内，具嗜碱性；
也有在细胞质和细胞核内都存在的类型。
（2）噬菌斑（plaque） 将少量的噬菌体与大量的宿主细胞的混合液与 45℃左右的琼脂培养基在培养皿中充分混匀，铺平后
培养10小时左右，肉眼可见一个个透亮不长菌的小圆
病毒的特点：
严格细胞内寄生物，只能在活细胞内繁殖。 原料； 能量； 生物合成场所；
毒粒
宿主细胞
有繁殖性的 病毒基因组
具有感染性的毒粒消失
病毒核酸和蛋白质 释放至细胞外
装配形成具有感染性的毒粒
病毒基因组复制、表达
噬菌体的繁殖一般分为5个阶段，即
①吸附 ②侵入 ③增殖（复制与生物合成） ④成熟（装配）
称感染复数（m.o.i，multiplicity of infection）。
②阳离子
Ca2+、Mg2+和Ba2+等阳离子对吸附有促进作用；
Al3+、Fe3+和Cr3+等阳离子则可引起失活。
③辅助因子
色氨酸可促进T4的尾丝摆脱颈须的束缚，有促 吸附作用； 生物素可促进产谷氨酸细菌噬菌体的吸附作用。
螺旋对称
对 称 体 制
无包膜
无包膜 二十面体对称
小型：脊髓灰质炎病毒， φX174噬菌体等
有包膜：疱疹病毒 复合对称 无包膜：大肠杆菌的T偶数噬菌体（蝌蚪状）等 有包膜：痘病毒（砖块状）
稳定结构。
2. 二十面体对称的代表——腺病毒
腺病毒（Adenovirus）是一类动物病毒，
于1953年首次从手术切除的小儿扁桃体中分离
到。
主要侵染呼吸道、眼结膜和淋巴组织，是急
性咽炎、咽结膜炎、流行性角膜结膜炎和病毒性
极大地丰富了现代生物学（微生物学、分子生物学、 分子遗传学）的理论与技术； 有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害； 利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治； 发展以基因工程为中心的生物高新技术产业；
非 细 胞 生 物
真病毒（Euvirus）
至少含有核酸和蛋白质两种组分。
亚病毒（subvirus）
病毒核酸的类型可从以下几点来区分：
①是DNA还是RNA； ②是单链（ss，single strand）结构还是双链（ds， double strand）结构； 病毒核酸的种类是病毒系统分类中
③呈线状还是环状；
④是闭环还是缺口环；
最可靠的分子基础
⑤基因组是单分子、双分子、三分子还是多分子。 ⑥核酸的碱基（b，base）或碱基对（base pair， bp）数，以及核苷酸序列等。
第4章
病 毒
生物科学与工程学院 王 飞
一、病毒的发现与研究历程
第一节 概述
早在1566年就有了关于疯狗咬人致病，
即狂犬病的记载并发现它能够传染给其它许
多动物。
另一种病毒病软疣的报告，这张1841年
的手绘图就是一个证据。
第一个记载的植物病毒病当属郁金香
碎色花病，至今荷兰阿姆斯特丹的博物馆
还保存着一张1619年荷兰画家的一幅得病的 郁金香静物画。
感染态：活细胞内专性寄生（宿主体内）
非感染态：以无生命的生物大分子状态长期
存在，并可保持其侵染活性。 （离体条件下）
二、病毒的形态结构和大小
（一） 病毒的大小
绝大多数的病毒都是能通过细菌过滤器的微小颗
粒，直径在20～200nm的范围内，必须在电镜下观察。 最大病毒d=200nm的牛痘苗病毒（smallpox）； 最小病毒之一d=28nm的脊髓灰质炎病毒（polio virus）；
头部 尾管
颈环
尾鞘
尾丝
刺突
基板
T4通过尾丝吸附于宿主E.coli 表面。吸附后，由于基板受到构
象上的刺激，中央孔开口，释放溶菌酶并水解部分细胞壁，接着尾
鞘蛋白收缩，把尾管插入宿主细胞中。
（四）病毒的核酸
核酸构成了病毒的基因组（genome），是病毒
粒中最重要的成分，具有遗传信息的载体和传递体
的作用。
④pH值 在中性时有利于吸附， 在pH＜5和pH＞10时不易吸附。 ⑤温度
在生长最适温度范围内最有利于吸附。
利用某些理化因子对吸附的促进作用和抑制作用， 在发酵工业中对防止噬菌体的污染有一定的意义。
②侵入（penetration）
侵入又称病毒内化， 它是一个病毒吸附后几乎立即发生，
依赖于能量的感染步骤。
表7-1 单细胞微生物与病毒性质的比较
a
DNA病毒和RNA病毒中的一部分;b
利福平可抑制痘病毒复制
2. 定 义
★什么是病毒？
病毒（virus)是一类由核酸和蛋白质等少数几种
成分组成的超显微“非细胞生物”，其本质是 一种只含DNA和RNA的遗传因子。
超显微的 没有细胞结构的 专性活细胞内寄生
病 毒 的 两 种 存 在 状 态
类病毒：只含具有独立侵染性的RNA组分 拟病毒：只含不具独立侵染性的RNA组分 朊病毒：只含单一蛋白质组分
二、病毒的特点和定义
1、特点
第一节 概述
1）不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征。 例如一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳（coat）构成， 2）一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA。 病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与 故可把它们视为核蛋白分子。 表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的 3）大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢 朊病毒甚至仅由蛋白质构成 病毒组分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式释放到 的酶，不能进行独立的代谢作用。 细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication）。
能通过细菌滤器； 可被乙醇沉淀而不失去其感染性，
能在琼脂凝胶中扩散；
用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活细胞中生活；
一百多年以来，烟草花叶病毒在病毒学发展史 乃至遗传学、生物化学以及当代基因工程中起到了 里程碑的作用。
病毒学（virulogy）
研究病毒（virus）的本质及其与宿主的相互作 用的科学，是微生物学的重要分支学科。
现以 E. coli 的T偶数噬菌体为代表加以介绍
①吸附（adsorption）
随机碰撞而接触（静电引力或氢键） 可逆吸附，无特异性（非细胞颗粒也可吸附）
病 毒 粒
病毒表面蛋白与细胞受体的结合
特异性，不可逆吸附，启动病毒感染的第一阶段
敏感细胞
病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的 互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。
一枚得病的郁金香球茎竟能 换来一头牛、一头猪或羊，甚至 成吨的谷物或上千磅的奶酪。
1886年，A. Mayer 发现具有传染性的
烟草花叶病
1892年，D. Ivanovsky烟草花叶病病原体能通过细菌滤器： 一种能通过细菌滤器的”细菌毒素”或极小的细菌
1898年，M W Beijerinck对烟草花叶病病原体的研究结果：
⑤裂解（释放）
凡在短时间内能连续完成以上5个阶段而实现其繁殖
的噬菌体，称为烈性噬菌体（virulent phage）；
反之，进入菌体后并不进行增殖或引起溶菌的则称之
为温和噬菌体（temperate phage）。
烈性噬菌体所经历的繁殖过程，称为裂解性周期 （lytic cycle）或增殖性周期（productive cycle）。
感病植物症状：
花叶、叶片轻度扭曲，当天气干燥和炎热的
时候，下部叶容易受到花叶烧伤。早期感病植株 还表同矮化症状。
直接影响烤烟的产量和质量
烟草花叶病毒的形态和结构
95％衣壳蛋白
衣壳含2130个皮鞋状的蛋白亚基 5％ ssRNA 由6390个核苷酸构成，每3 个核苷酸与一个蛋白质亚基相 结合
螺旋对称壳体：
各 种 毒 粒 的 大 小 、 形 态 差 异 很 大
细菌T4噬菌体 腺病毒 细菌M13噬菌体
人血红细胞
细菌f2、MS2噬菌体
烟草花叶病毒
衣原体 脊髓灰质炎病毒 牛痘病毒
大肠杆菌
（二） 病毒的形态结构
病毒是一类非细胞生物，故称之为 病毒粒或病毒体（virion），有时也称 病毒颗粒或病毒粒子（virus particle）， 专指成熟的、结构完整的和有感染性的单个病毒。
links 1
不同种系的细胞具有不同病毒的
细胞受体，病毒受体的细胞种系特异
性决定了病毒的宿主范围。
分别吸附于大肠杆菌性毛和菌体上的噬菌体
吸附作用受许多内外因素的影响
①噬菌体的数量
由于每一宿主细胞表面的特异受体有限，因此 所能吸附噬菌体的数目也有一个限量。
每一敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量，就
肺炎等的病原体。
有12个角、20个面、30条棱。
衣壳由252个衣壳粒组成，包括
核心是由36500bp（碱基对）的
线状双链DNA（dsDNA）构成。
六邻体（hexon）的衣壳粒240个（均匀 分布在20个面上）； 五邻体（penton）的衣壳粒12个（分布 在12个顶角上）；每个五邻体上突出一 根末端带有顶球的蛋白ห้องสมุดไป่ตู้维，称为刺突 （spike）。
3. 复合对称的代表——T偶数噬菌体
E.coli 的T偶数（even type）噬菌体共有
3种，即T2、T4和T6。它们是病毒学和分子遗传
学基础理论研究中的极好材料。
复合对称壳体：
具有双对称结构的典型例子是有尾噬菌体（tailed phage）,
其壳体由头部和尾部组成。包装有病毒核酸的头部通常呈 二十面体对称，尾部呈螺旋对称。
包涵体（inclusion body） 。
多数位于细胞质内，具嗜酸性；
包 涵 体
少数位于细胞核内，具嗜碱性；
也有在细胞质和细胞核内都存在的类型。
（2）噬菌斑（plaque） 将少量的噬菌体与大量的宿主细胞的混合液与 45℃左右的琼脂培养基在培养皿中充分混匀，铺平后
培养10小时左右，肉眼可见一个个透亮不长菌的小圆
病毒的特点：
严格细胞内寄生物，只能在活细胞内繁殖。 原料； 能量； 生物合成场所；
毒粒
宿主细胞
有繁殖性的 病毒基因组
具有感染性的毒粒消失
病毒核酸和蛋白质 释放至细胞外
装配形成具有感染性的毒粒
病毒基因组复制、表达
噬菌体的繁殖一般分为5个阶段，即
①吸附 ②侵入 ③增殖（复制与生物合成） ④成熟（装配）
称感染复数（m.o.i，multiplicity of infection）。
②阳离子
Ca2+、Mg2+和Ba2+等阳离子对吸附有促进作用；
Al3+、Fe3+和Cr3+等阳离子则可引起失活。
③辅助因子
色氨酸可促进T4的尾丝摆脱颈须的束缚，有促 吸附作用； 生物素可促进产谷氨酸细菌噬菌体的吸附作用。
螺旋对称
对 称 体 制
无包膜
无包膜 二十面体对称
小型：脊髓灰质炎病毒， φX174噬菌体等
有包膜：疱疹病毒 复合对称 无包膜：大肠杆菌的T偶数噬菌体（蝌蚪状）等 有包膜：痘病毒（砖块状）