教学模块四 病毒ppt课件

噬 菌 体 的 侵 染(Penetration)

侵染即注入核酸
噬菌体以其尾部固着于敏感细菌细胞表面 后，将尾丝展开固着于细胞，尾部的酶水解 细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生一个小孔， 然后尾鞘收缩，将头部的核酸通过中空的尾 髓压入细胞内，而蛋白质外壳则留在细胞外。 此过程可在几十秒内完成 。

• 通常一种细菌可受到几种噬菌体的侵染， 但细菌细胞一般只允许一种噬菌体进入细 胞。往往先进入的噬菌体可排斥或抑制后 进入者。即使进入了，也不能增殖而消亡。
病毒粒子的结构
病毒粒子（Virion）
是指一个结构和功能完整的病毒颗粒， 它是成熟的具有侵染力的病毒个体。 病毒的结构组成： – 核酸（nuclear acid) – 蛋白质壳体(protein coast) – 囊膜(envelope)
病毒结构示意图
病毒模式图
艾滋病病毒
衣壳 糖蛋白

病毒的形态
病毒一般呈球形或杆形，也有呈卵 圆形、砖形、丝状和蝌蚪状 。无囊膜 的病毒一般呈球形。
动物病毒多呈球形、卵圆形或砖形。
如腺病毒为球状，痘病毒为砖形 。 植物病毒多呈杆形或丝状，少数为球 状。如烟草花叶病毒为丝状，苜蓿花 叶病毒为杆状，花椰菜花叶病毒为球 状。 细菌病毒即噬菌体多为蝌蚪状，也有 为球状和丝状，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。

病毒壳体的对称性
烟草花叶病毒结构示意图
腺病毒的二十面体结构
病毒结构示意图
病毒的分类
实用性分类——寄主型分类
动物性病毒 植物性病毒 细菌病毒 病毒理化特性分类 – 科（viridae） – 亚科（virrinae） – 属（virus）
– – –
以病毒核酸分类
– – –
类型：DNA或RNA 股数:单股（ss）或双股（ds） 病毒粒子有无囊膜
• 尾鞘并不是侵染的必备条件，无尾鞘者 也可有效侵染，但有尾鞘者可提高侵染效 率。
噬菌体的吸附与侵染图
噬 菌 体 的 复 制(Replication)

包括噬菌体DNA的复制和蛋白质的合成 。 DNA的复制：噬菌体进入细胞后立即以 噬菌体DNA为模板，利用细菌原有的RNA 合成酶合成早期的mRNA，由早期mRNA 翻译成早期蛋白质。这些早期蛋白质是病 毒复制所需的酶及抑制细胞代谢的调节蛋 白。 ●在这些酶催化下，以亲代DNA为模板，半 保留复制出子代DNA 。
病毒已成为微生物学、病毒 学、分子生物学、分子遗传学的 研究对象。
病毒的大小
非常微小，以nm表示。较大的痘病毒直径
约为300nm，较小的口蹄疫病毒颗粒直径 为10~22nm。
动物病毒
大蚊虹色病毒（Tipula iridescent virus) 30nm 腺病毒（Adenovirus）70~90nm 骨髓灰质炎病毒（Poliovirus）27~30nm
电子显微镜下可以观察到乙肝病毒3 种不同的形态：大球形颗粒，小球形 颗粒和管形颗粒。
细胞内的腮腺炎病毒（绿宝石色 ）
甲、乙型流感病毒的形态为多形性或球形，直径约80～ 120 nm，但刚分离到的病毒多为丝状体。
图1. 电镜下流感病毒形态 图2. 流感病毒模型图
噬菌体（电镜照片）
大肠杆菌T系噬菌体 模型
植物病毒 马铃薯Y病毒（Potato virus Y） 750 12nm 南瓜花叶病毒（Squash mosaic virus）22nm

噬菌体 大肠杆菌噬菌体fd（Coliphage fd）700 x 5nm 大肠杆菌噬菌体T2,T4,T6（Coliphage T2,T4,T6） 头部90x 60nm 尾部100x 20nm 大肠杆菌噬菌体M13（Coliphage M13） 长600~800nm
●溶源细胞的免疫性
–
阻遏体蛋白除阻遏原噬菌体的基因组 外，也同样能阻遏进入溶源细菌的其他 同型噬菌体的基因组，使其不能在该细 胞内复制。因此溶源细菌对同型噬菌体 呈现一种特异的免疫现象。如含有λ原噬 菌体的溶源性细胞对于λ噬菌体的毒性突 变株有免疫性，即毒性突变株对非溶源 性宿主细胞有毒性，而对溶源性宿主细 胞（含λ噬菌体DNA）却无毒性 。

另外有一些基因调节、控制阻遏体的合成，
以维持稳定的溶源状态 。

溶源细胞的自发性裂解：当阻遏体水 平降低到不足以维持溶源状态，原噬菌体 可离开宿主细胞的染色体而进入增殖周期， 并引起宿主细胞裂解的现象。自发性裂解 的频率在10-2~10-5。
溶源性细胞的特性1
溶源细胞的诱发裂解
–
溶源细胞可受各种理化因子如射线、 化学诱变剂的影响而诱发裂解，释放出 噬菌体粒子 。
病毒的囊膜
囊膜也称封套或包膜（Envelope） 是指包被在病毒核壳体外的一层包膜，含 有脂类、蛋白质和糖类 。 囊膜为双脂层膜，与之相连的是病毒特 异性蛋白。 囊膜表面具有突起物，称为刺突 （Spike），也称为包膜子粒（Peplomer） 囊膜对脂溶剂敏感。 有囊膜的病毒易于吸附于寄主细胞表面， 破坏宿主细胞表面受体，易于侵入细胞。
在DNA开始复制后转录的mRNA为晚期
mRNA，再由晚期mRNA翻译成晚期蛋白 质即噬菌体外壳的结构蛋白，如头部蛋白 质、尾部蛋白质。
此时为潜伏期，在细胞内还观察不到噬菌
体粒子。 潜伏期（Latent period）是指噬菌体栖于 宿主细胞至宿主细胞裂解，释放噬菌体的 最短时间。
噬菌体的装配(Assembly)
什么是病毒（Virus）？
病毒是超显微的、无细胞结构的、只含 一种核酸(DNA或RNA)、对抗生素不敏感， 专性细胞寄生的非细胞微生物。
病毒在活细胞外以病毒粒子的形式存在， 不能进行代谢和繁殖，不具有生命特征，但 一旦进入宿主细胞就具有生命特征 。
病毒的基本特征
电 子 显 微 镜
1）个体微小：绝大多数病毒在150nm以下，

病毒的蛋白质壳体
是指围绕病毒核酸并与之紧密相连的蛋 白质外壳，由许多壳粒（Capsomere）组 成。 壳粒是指在电子显微镜下可以认辩的组 成壳体的亚单位，由一个或多个多肽分子 组成 。 功能主要保护病毒核酸，决定病毒感染 的特异性，具有抗原性，可刺激机体产生 相应抗体。


组成壳体的壳粒基本上有两种对称 排列：一种为二十面体，即壳粒沿 着三根相互垂直的轴形形成对称体， 壳体即为二十面体。另一种为螺旋 状体，壳粒和核酸呈螺旋对称形排 列成直杆形, 伸长的纤维状，弯曲杆 状。
噬 菌 体 的 吸 附(Absorption)
吸附是噬菌体侵染宿主细胞的第一步 吸附过程决定于：1）细胞表面受点的结构
2）噬菌体的吸附器官 吸附过程为噬菌体的吸附器官于敏感细菌 细胞表面的敏感接受点相互特异性的互补 不可逆接合。
一种细菌细胞表面可被多种和多个噬菌体
吸附感染。据测定，一个细菌细胞表面可 被250~ 360个噬菌体吸附达到饱和量 。 吸附受环境因子温度、pH、阳离子浓度等 影响 。
称为原噬菌体（Prophage），个别噬菌体 不整合在宿主细胞的上而是附着在细胞膜 的某一位点上呈质粒状态。 含有原噬菌体的宿主细胞称为溶源性细 胞。（Lysogenic cell）
温和噬菌体的遗传学特性

温和性噬菌体的基因能整合到宿主细胞染 色体DNA中，有一个与细菌染色体相附着 的位点，并在其某种基因产物（酶）的作 用下，两者在此发生特异性重组。 温和噬菌体能编码合成一种阻遏体蛋白的 基因，它可阻止噬菌体所有有关增殖基因 的表达，使其不能进入营养状态 。
病毒分类图1
病毒分类图2
噬菌体Bacteriophage
不同噬菌体的形态结构
大肠杆菌T偶数噬菌体典型图
T4噬菌体的示意图与电镜照片
噬菌体的分类
烈性噬菌体 温和性噬菌体
（Virulent phage） （Temperate phage） – 凡侵入细胞后与 – 凡侵入寄主 宿主细胞同步复制， 细胞后进行复 并随宿主细胞的生 制繁殖并导致 长繁殖而传代下去， 细胞裂解的噬 在一般情况下不引 菌体即为烈性 起宿主细胞裂解的 噬菌体。 噬菌体，称为温和 性噬菌体。
几种病毒的形态
烟草花叶病毒（TMV）
脊髓灰质炎病毒
脊髓灰质炎（小儿麻痹症）
是由脊髓灰质炎病毒引起的小儿急性传 染病，多发生在＜5岁小儿,尤其是婴幼儿。 病毒侵犯脊髓前角运动神经元，造成弛缓 性肌肉麻痹，病情轻重不一，轻者无瘫痪 出现，严重者累及生命中枢而死亡；大部 分病例可治愈，仅小部分留下瘫痪后遗症。 自从口服的脊髓灰质炎减毒活疫苗投入使 用后，发病率明显降低。
• 至今发现的病毒种类：1000多种。 • 研究病毒的技术： 电子显微镜技术 X射线衍射技术 超速离心机等
超 速 离 心 机
多 功 能 射 线 衍 射 仪
X
• 病毒感染实例：“杂色郁金香”
造成郁金香杂色综合症的主要病原是 TBV，其次也有少量的植株被TBBV、 TTBV及CMV所感染。TBV及TTBV病毒 主要在花瓣和叶片中增殖与积累，并通过 种球传给后代。 原认为用以美 化和观赏的名 贵品种已从花 圃中剔除。
教学模块四
病毒
理论教学内容：
1、病毒的概念和基本特征 2、病毒的形态结构、化学组成和增殖过程 3、病毒的种类和分类 4、病毒的致病性和对理化因素的抵抗力
知识技能要求：
掌握病毒的概念、特点、病毒形 态结构、增殖过程和溶源性。熟悉 噬菌体的形态结构和类型。了解植 物病毒和动物病毒的主要类型，病 毒的抗原性及致病性。
装配是将分别合成的噬菌体核酸、蛋白质 装配成一个成熟的、有侵染力的噬菌体粒 子的过程 。 大肠杆菌噬菌体的DNA、头部蛋白质亚单 位、尾鞘、尾髓、基板、尾丝等合成后， 收缩聚集，被头部外壳蛋白包围，形成二 十面体的噬菌体头部。尾部也同时装配， 与头部连接。 最后装配完毕，成为新的子代噬菌体。
乙 肝 病 毒 （ ） 结 构 示 意 图 。
HBV
人类禽流感病是指禽类动物中流 行的高致病性禽流感病毒感染人体引 起的以流感样症状、结膜炎或肺炎为 主要表现的疾病，是一种人畜共患病。 由于人类缺乏对禽流感病毒的免疫力， 因此病死率较高，并有可能给人类造 成较严重的伤害。
病 毒 的 核 酸
病毒核酸储存有 位于病毒粒子中心， 病毒的遗传信息， 构成了其核心或基因 控制着病毒的遗传 （Genome）。一种 变异、增殖和对宿 病毒只有一种类型的 主的感染性 。 核酸，或RNA或 DNA。可能单股，也 无蛋白质壳体的 可能双股 。 病毒核酸仍具有感 染性，且感染范围 大病毒含有1 904个 碱基对，小的仅含5 更广，但感染力较 个基因。 弱。

噬菌体各元件的装配
噬菌体的裂解(Lysis)
成熟的噬菌体粒子大多借宿主细胞的裂解
而得到释放。 ●细菌细胞的裂解可导致原浑浊的培养液变 清，固体培养物出现噬菌斑 。 ●也有丝状噬菌体成熟后不裂解细菌细胞， 而是从宿主细胞中钻出来，细菌细胞仍可 生长。 ●大肠杆菌的T偶数噬菌体从吸附到粒子成 熟释放需15~30min时间。
可通过除菌滤器，必须在电镜下才能看到。 2）结构简单：只含有一种类型的核酸，无完 整细胞结构，没有或只有少数的酶。
3）专性寄生：严格的活细胞内复制增殖，不 能在非生命的人工培养基上生长。 4）具有受体连结蛋白：与敏感细胞表面的病 毒受体连结，进而感染细胞。 5）抵抗力特殊：多数病毒耐冷不耐热（除乙 肝病毒外）；能耐受甘油，常用50%甘油 生理盐水保存病毒材料；对抗菌素、制霉 菌素及磺胺等药物不敏感；干扰素能干扰 病毒的增殖。
病毒的增殖
是病毒基因组在寄主细胞内复制与表达 的结果，这种繁殖方式与其他微生物不同， 故称为增殖。
各种病毒的增殖过程基本相似，一般可 分为吸附、侵入、合成、装配、释放5个阶段。
以噬菌体的增殖周期为例
吸附（Absorption）


侵入（Penetration） 复制（Replication） 装配（Assembly） 裂解（Lysis）
噬菌斑
噬菌体的侵染、复制和释放
细菌的溶源性

溶源性（Lysogeny）是温和噬菌体侵入宿 主细胞后产生的特性 。
温和性噬菌体侵入到宿主细菌细胞后，其
DNA可整合到宿主细胞的染色体上，并与 宿主细胞染色体DNA同步复制，但不合成 自己的蛋白质壳体，宿主细胞不裂解而能 继续生长繁殖 。
整合在宿主细胞上的温和性噬菌体的因