第三章 病毒

六、病毒的分类与命名
1、分类依据 • • • • • • • 病毒的形态 毒粒的结构 基因组 复制 化学组成 抗原性质 生物学性质
2、病毒的分类系统
• 病毒分类系统依次采用：目、科、属、 种为分类等级，在未设立病毒目的情况 下，科则为最高的病毒分类等级。 • 国际病毒分类委员会，在1995年发表的 报告中报道4000余种，归为49个病毒 科。 • 目前，分7大类，62个科。 • 属名的词尾是virus，科名词尾是viridae • 痘病毒科，Poxviridae.
动物病毒：
多数：DNA型（天花病毒） 少数：RNA型（流感病毒）
植物病毒：
绝大多数：RNA型 少数：DNA型（花椰菜花叶病毒）
细菌病毒：
大多数：DNA型 少数：RNA型（噬菌体φ6）
（三）糖类和脂类
1、脂类：构成了包膜的脂质双分子层
组成：磷脂（50%～60%） 胆固醇（20%～30%）
2、糖类： 是一些寡糖，以寡糖侧链存在于
T4噬菌体的吸附是 它的尾丝蛋白与细 菌细胞壁脂多糖。
• 吸附是噬菌体表面的吸附蛋白与受 体细胞的特异性结合。
2、侵入(Penetration)
• 噬菌体采用注射的方式，将噬菌体核酸注 入细胞中。
3、噬菌体的大分子合成
噬菌体的基因组的转录是分批进行的
＊1）早期基因的转录与表达（酶与控制细 菌代谢的蛋白质） ＊2）噬菌体基因组的复制。（DNA or RNA） ＊3）噬菌体晚期基因的表达（壳体蛋白）
基质蛋白：内膜蛋白，是一种非糖基化的
蛋白，构成了膜脂双层与核壳之间的亚膜结 构。 功能：支撑包膜，维持病毒结构。 正粘病毒和副粘病毒在包膜结构中就有这 层亚膜结构。
3）、毒粒酶
毒粒酶：指存在于病毒
粒子中的酶类，能够参与 病毒的侵染和复制过程。
（二）、病毒的核酸
• 功能：基因的载体。 • DNA or RNA, never both。 single strand or double strand。 • 病毒核酸的类型：四种 • 单链DNA、双链DNA、单链RNA、双链 RNA。
温和性噬菌体——溶源性反应
哪一种生存方式更有利于病毒的持续和传播？
• 从自然界中分离出的大多数细菌都是 含有1个或多个噬菌体的溶原菌！
Animation of the Lytic Life Cycle of a Bacteriophage
（二）一步生长曲线
• 一步生长曲线是反映毒性噬菌体生长规律 的曲线。 • 它是通过一个经典试验获得的后来，这个 试验方法推广到动物病毒和植物病毒的复 制研究中。
研究的基本方法
加 入 抗 血 清
• 维系病毒结构，保护病毒核壳的作用。 • 包膜糖蛋白具有多种生物活性，是启动 病毒感染所必需的。 • 具有包膜的病毒与裸露的仅有核壳结构 的病毒对环境条件抵抗不同。
核壳/核衣壳 壳粒
包膜
壳体
核髓 壳体
核髓 刺突
（包膜表面向外 伸出的糖蛋白突 起物）
三、病毒的化学组成
基本化学组成：核酸 + 蛋白质
2、廿面体对称病毒
由蛋白质亚基围绕立方对 称的正多面体的角或边进行 (icosahedral symmetry ) 排列，形成一个封闭的蛋白 20个面 质的鞘。 30条边 12个顶角
d = 70～80nm ，252个壳粒 顶角：12个五邻体的壳粒 面：240六邻体的壳粒
腺病毒（Adenovirus） 核髓：ds DNA
溶源菌除了溶源性以外还有那些特性？
溶源菌的特性： 自发裂解 诱发裂解 免疫性 复愈 溶源转变
原噬菌体引起溶源细菌除免疫性外 的其它的表型改变。 处于溶源菌细胞中的噬菌体DNA在一 定条件下也可以启动裂解循环产生成 熟的病毒颗粒。 溶源菌对本身所携带的原噬菌体的 同源噬菌体有特异性的免疫力。
毒性噬菌体——裂解性反应
壳体
壳粒：通常由1条或多条多肽链折叠形
成。
壳体蛋白的主要功能：
a、构成病毒粒子的外壳 b、保护病毒核酸 c、参与病毒的吸附、侵入与病毒感染的 特异性及表面抗原性有关。
包膜蛋白
包膜糖蛋白 基质蛋白
包膜糖蛋白：主要由多肽链骨架和寡糖侧链通过
β-N-糖苷键连接形成。
包膜糖蛋白的功能：
a、是病毒的主要表面抗原。 b、多为病毒吸附蛋白，与寄主细胞受体相互作用 启动病毒感染。 c、有些病毒的包膜糖蛋白还有特殊活性。
流感病毒
10～25nm × 110～900nm
小核糖核酸病 毒
人、动物、真菌：多数球状、少数子弹头状。 植物：杆状、线状 细菌：多数蝌蚪状、少数线状、球状。
病毒与细菌的比较
（二）毒粒的结构
• 目前发现的真病毒归纳为两种结构 • 最基本的——核壳体构造。 • 核壳体外包被包膜的构造。
1、核壳体结构
36,500 个核苷酸
3、复合对称病毒
具有复合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。
（二）毒粒的类型
• • • • • 1、裸露的二十面体毒粒： 2、裸露的螺旋毒粒： 3、有包膜的二十面体毒粒： 4、有包膜的螺旋毒粒： 5、复杂结构的病毒
DNA 或 RNA
蛋白质壳粒
脂类、蛋白质和多糖
包膜的结构由来
病毒包膜的基本结构与生物膜相似，是脂双层膜。
• 包膜是病毒以芽出方式成熟时，由细胞膜 衍生而来。在包膜形成时，细胞膜蛋白被 病毒的包膜糖蛋白取代。
包膜糖蛋白靠跨膜 固着肽附着与脂双 层，其主要结构突 出在包膜外层，形 成刺突。
包膜的功能
噬菌体的稀释液 高浓度的宿主细胞 几分 钟后
混合后开始感染
保温培养
定时检测噬菌 体释放数量
终止吸附建 立同步感染
潜伏期
裂解期
平稳期
裂解量
T2约为150 T4 约为100
20
（分钟） 30
40
潜伏期（latent period）：噬菌体吸附于宿主细胞至 受感染细胞释放出子代噬菌体所需要的最短时间。 T4为15～20分钟。
复杂结构的病毒
乙肝病毒的形态特征
单链DNA 乙肝表面 抗原 包膜
丹 尼 颗 粒
核衣壳
脂层（来自 宿主细胞）
乙肝核心 抗原
病毒基因编 码的蛋白质
五、寄主细胞的感染表现
• 细菌：形成噬菌斑。 • 噬菌斑：被噬菌体感染的细菌，在细菌菌苔上会 形成局部透明区域，即噬菌斑。 • 动物、昆虫：病理变化（如：肿大等），另外有 些病毒，在细胞内形成包涵体。 • 包涵体：被病毒感染的寄主细胞内，形成光学显 微镜下可见的小体，内含成熟病毒粒子。 • 不同病毒包涵体的大小、形态以及数量不同，在 病毒诊断中有意义。
裂解量：每个受感染的宿主细胞所能 产生的子代病毒颗粒的平均数目。
计算公式为：
病毒的裂解量=
稳定期受感染细胞释放的全 部子代病毒的数目 潜伏期受感染的细胞数目
三、噬菌体的类型
• 根据噬菌体侵入寄主细菌细胞后的感染表 现，把噬菌体分为：毒性噬菌体和温和性 噬菌体。
• 毒性噬菌体——增殖性感染，引起裂解循环 • 温和性噬菌体——整合感染，引起溶源性循环
病毒的寄主范围
• 病毒的寄主:是指病毒能够感染并在其中复 制的寄主种类和组织细胞种类。 • • • • 噬菌体——从原核生物中分离到的病毒。 植物病毒： 动物病毒: 真菌病毒:
一、 毒粒的形态与结构
毒粒（virion）：一个结构完整、充分成 熟并具有感染能力的病毒颗粒。也叫病 毒粒子。
单个病毒
（一）形状与大小
第二节 噬菌体
• 噬菌体（phage）是侵染原核生物的病毒。 包括噬细菌体、噬放线菌体、噬兰细菌体 等。
一、噬菌体的形态与结构 二、噬菌体的繁殖与一步生长曲线 三、噬菌体的类型
• 1915年，英国人陶尔德（Twort）在培 养 葡萄球菌时发现了透明斑。
噬 菌 体 的 发 现
• 1917年，法国人第赫兰尔（d′Herelle） 也观察到污水无菌滤液对痢疾杆菌的溶菌现象。
（helical symmetry），即蛋白质亚基有规律地沿着 中心轴呈螺旋排列，进而形成高度有序的稳定结构。
烟草花叶病毒 （TMV）
15～18 nm×300 nm 2,130 个壳粒（158个氨基酸） 每圈约16.3个壳粒 共130 圈螺旋 螺距：2.3 nm 孔直径：4 nm RNA分子含 6,395 个核苷酸
病毒的糖蛋白和糖脂中。
糖蛋白在包膜上形成刺突。部分裸露病毒也具有糖基化 的壳体蛋白，形成壳体刺突。
核壳体上的刺突
包膜上的刺突
四、壳体的构造与毒粒的类型
（一）壳体的构造： 壳体是由一定数目的衣壳粒按照一定规律构建的。
（1）螺旋对称 （2）廿面体
（3）复合对称
1、螺旋对称体病毒：病毒壳体呈螺旋对称
（一）毒性噬菌体
• 1、定义：在短时间内能引起敏感细菌细胞 裂解，完成复制周期的噬菌体称为毒性噬 菌体。 • 敏感细菌：被毒性噬菌体感染的细菌叫敏 感细菌。
2、毒性噬菌体的感染表现
形成噬菌斑。
噬菌斑：被噬菌体 感染的细菌，在细菌 菌苔上会形成局部透 明区域，即噬菌斑。
3、噬菌体效价的测定
• 噬菌体效价的测定：测定每毫升试样中所 含有的具侵染性的噬菌体粒子数。 • 方法：双层平板法。 • 表示：噬菌斑形成单位/ml
溶源性
• 以溶源状态存在 的噬菌体不引起 寄主细胞裂解， 而是随寄主染色 体的复制而复制， 随寄主细胞的分 裂而传给子代细 胞。
2、温和性噬菌体的存在形式
溶源状态——前噬菌 体
游离态——毒粒 前噬菌体 定义？
3、溶源菌
• 溶源菌（lysogenic bacteria）：基因组 上带有噬菌体核酸，并能正常生长繁殖 的细菌。
噬菌体效价的测定
一定量噬菌体稀释液 敏感菌+上层培养基 噬菌斑 培养 敏感菌菌苔
下层培养基
双层培养基
双层平板法
菌液+噬菌体试样+琼脂培养基
琼脂平板
培养10天
计数噬菌斑
噬菌斑数=试样中噬菌体数
（二）温和性噬菌体
1、温和性噬菌体与溶源性 定义：侵入寄主细胞后，将它们的核酸整 合于寄主细胞染色体上，不引起寄主细胞 裂解，这种噬菌体叫温和噬菌体。 溶源现象 溶源性
第三章 病毒和亚病毒
第一节 病毒
• 病毒：病毒是专性寄生在活细胞内， 一般只含核酸和蛋白质的非细胞微生 物。
病毒的特点
• （1）形体wenku.baidu.com小。 • （2）没有细胞结构，又称分子生物 。 • （3）无产酶和蛋白质合成系统，不能正常 代谢，在宿主细胞内专性寄生。 • （4）在离体条件下，以无生命的化学大分 子状态存在 。 • （5）繁殖：在宿主活细胞协助下，通过核 酸的复制和蛋白质的装配 进行增殖 。 • （6）对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏 感。
形状： 球状、杆状、蝌蚪状、线状等
有的病毒呈多形性，如流感病毒。 大小：
一般在100nm左右
小的：18～20nm。植物的双粒病毒 大的：300～450×170～260nm。动物的痘病毒。
40～150nm
300～450nm × 170～260nm
牛痘病毒
副粘病毒
疱疹病毒
羊痘病毒
腺病毒
弹状病毒
30nm
4、毒粒的装配
• 新合成的毒粒结构组分，以一定的方式结 合，组装成完整的噬菌体毒粒。
5、粒子释放(release)
A bacteriophage-coded enzyme breaks down the peptidoglycan in the bacterial cell wall causing osmotic lysis.
有包膜的病毒还有： 脂类、脂蛋白和脂多糖
（一）、病毒的蛋白质
壳体蛋白
结构蛋白 根据存在位置区分： 非结构蛋白
包膜蛋白
毒粒中的酶
结构蛋白：构成毒颗粒所必需的蛋白质。
在病毒复制过程中产生的具有一定功能的蛋白。
非结构蛋白：不存在于毒粒中，由病毒基因组编码、
壳体蛋白
蛋白质 衣壳粒
指构成病毒壳体的结构蛋白。
陶尔德-第赫兰尔现象
细菌被一种更小的生物溶解了，这 种生物被称为噬菌体。
一、噬菌体的形态和结构
（一）形态
（二）噬菌体的结构与大小
二、噬菌体的繁殖与一步生长曲线
噬菌体的繁殖具有典型的代表性。
• （一）噬菌体的繁殖过程
• 一般分为五个阶段：吸附、侵入、 噬菌体大分子合成、毒粒的装配、 毒粒释放。
1、吸附
核 壳 体
蛋白质构成外壳（or壳体、衣壳） 外壳内包围着病毒核酸。这种 结构称为核壳体。
一些简单的病毒如：烟草花叶病毒、脊 髓灰质炎病毒等就是核壳结构。
2、部分有包膜的病毒
核壳外面还包裹一层脂蛋白膜称作包膜
病 毒 粒 子
核壳/核衣壳 核髓 （nucleocapsid ）壳体
包膜 （envelope）