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
病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本成分 的合成和装配，即： 核酸复制+蛋白质合成 核蛋白（病毒粒子） 噬菌体的繁殖一般可分五个阶段，即： 1) 吸附 2) 侵入 3) 增殖（复制与生物合成） 4) 成熟（装配） 5) 裂解（释放）
（1）吸附
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 尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性 间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。
第 四 章 病毒和亚病毒
（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分 非细胞生物 亚病毒 类病毒：只含具独立侵染性的RNA组分 拟病毒：只含有不具独立侵染性的RNA 组分 朊病毒：只含单一蛋白质组分
第一节
特点：

病毒
无细胞结构，专性活细胞内寄生； 没有酶或酶系统极不完全，不能进行代谢活动； 个体极小，能通过细菌滤器； 对抗生素不敏感，对干扰素敏感。
腺病毒的复制可代表DNA病毒的复制； 脊髓灰质炎病毒的复制可代表RNA病毒的复制。 动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：
1.无包膜的病毒，如腺病毒通过细胞裂解或局部破裂而释放。
2.有包膜的DNA病毒，如疱疹病毒，以细胞质中通道释放到细胞外。
3.有包膜的RNA病毒，如副流感病毒用出芽方式通过寄主细胞膜，
（二）病毒的形态
核壳/核衣壳
包膜
1、典型病毒粒的构造
基本成分
壳体 核酸——位于中心，称为核心
蛋白质——包围在核心周围，形成衣壳 核髓 核髓 刺突
核心和衣壳合称核衣壳，为病毒的基本结构。有些复 杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成 壳体 的包膜。有的包膜上还长有刺突。
病毒粒子的结构
2、病毒粒的对称体制
包含体的别名
天花病毒包含体 ——顾氏（Guarnieri）小体 狂犬病毒包含体 ——内基氏（Negri）小体 家禽痘病毒包含体 ——Bollinger小体 烟草花叶病毒包含体 —— X体
噬菌体感染细菌后，使细菌细胞破裂死亡，连 续重复感染使大量的细菌死亡，在培养细菌的 平板上，可以看到一个个透明不长细菌的小圆 斑，称为噬菌斑。 噬菌斑
发现的第一个类病毒是马铃薯纺锤形块茎病类病毒(Potato spindletuber viroid，PSTV)，这是一种导致马铃薯严重减产的病 原体，棒状，无蛋白外壳。它仅含一个由359个核苷酸组成的单链 环状RNA分子(相对分子质量约100 000)。该分子内有很多碱基 (~70％)通过氢键配对而形成双螺旋区，未配对碱基则形成内环。 双螺旋区与内环交替排列形成一个伸长的棒状分子。 类病毒RNA相对分子质量虽小，但能独立侵染寄主，侵 入寄主后也能自我复制，不需要辅助病毒。
病毒是超显微的，没有细胞结构的，专性活细 胞内寄生的实体。它们在活细胞外具有一般化 学大分子特征，一旦进入宿主细胞又具有生命 特征。
一、病毒的形态构造和化学成分
（一）病毒的ห้องสมุดไป่ตู้小 个体小，必需在电镜下观察；
不同病毒的毒粒大小差别很大；
毒粒的形状大致可分球形颗粒(或称拟球形颗粒)、 杆状颗粒和复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）等 少数几类。
为17500，总共2130个衣壳粒，排列成130圈螺旋，核
酸核心是单链的RNA，相对分子质量为260万，含有
6390个核苷酸，每3个核苷酸与一个衣壳粒相结合，盘
绕于蛋白质的中空内径中。
2、二十面体对称型：
二十面体具有12个角、20个面和30条棱。腺病毒的 衣壳是典型的二十面体对称， 由252个衣壳粒组成，没 有包膜。腺病毒的核心是由线状双链DNA构成的。 其基因组的大小为36500bp。
释放到细胞外并获得细胞源性的包膜和产生刺突。
腺病毒的增殖：
1.吸附：腺病毒吸附在宿主细 胞表面的糖蛋白受体上。 2.穿入：通过吞噬作用进入胞内。 3.脱壳：寄主细胞的蛋白酶 水解腺病毒衣壳。 4.在宿主细胞核内转录早期 mRNA并翻译早期蛋白。 5.在宿主细胞核内复制出病毒的 DNA和晚期mRNA。
（ 1 ）潜伏期：是指病毒侵入宿主细胞到病毒粒子 释放出胞外前的一段时间。 潜伏前期又称隐蔽期（eclipse phase），是指病 毒的核酸侵入宿主细胞后至第一个病毒粒子装配前的 一段时间，此时宿主细胞内不含有完整的、有侵染力 的成熟病毒粒子。 潜伏后期，病毒粒子装配成熟，胞内具侵染性的 成熟病毒粒子数目逐渐增，但没有释放出胞外。寄主 细胞的裂解标志着潜伏期的结束。 （ 2 ）裂解期：是指宿主细胞迅速裂解，溶液中病 毒粒子急剧上升的一段时间。病毒没有个体生长，其 宿主细胞裂解也是突发的。 （ 3 ）平稳期：是指感染病毒的宿主细胞全部裂解， 溶液中病毒效价达到最高点以后的时期。
核形多角体病毒（NPV）：在昆虫细胞核内增殖、具有 蛋白质包涵体的杆状病毒。
质形多角体病毒（CPV）：在昆虫细胞质内增殖、可形 成蛋白质包涵体的球状病毒。
颗粒体病毒（GV）：具有蛋白质包涵体，每个包涵体 内通常仅含一个病毒粒的昆虫杆 状病毒。
核形多角体病毒 （NPV）
颗粒体病毒（GV）
第二节
亚
病
4、温和噬菌体与溶源性（lysogeny）
某些噬菌体侵染细菌后，将自身基因组整 合到细菌细胞染色体上，随寄主细胞分裂而同 步复制，并不引起细菌裂解释放噬菌体，因而 被称作温和噬菌体（temperate phage）。 这种噬菌体与细菌共存的特性称为溶源性 （lysogeny）， 被侵染的细胞被称作溶源性细 胞或溶源菌（lysogen），整合到细菌细胞染色 体上的病毒被称作前病毒或前噬菌体 （prophage）。
双链RNA（ds RNA）；
二、4类病毒及其繁殖方式
（一）原核生物的病毒——噬菌体 与其他病毒一样，噬菌体除有其 特异性宿主外，并无显著区别。 它们都是由蛋白质和核酸组成。 基本形态为蝌蚪形、球形、和丝 状三种。从结构看以可分为六种 不同的类型。
噬菌体的发现
• 1915年，英国人陶尔德（Twort）在培养葡萄球 菌时发现了透明斑 • 1917年，法国人第赫兰尔（d′Herelle）在巴斯 德研究所也观察到溶菌现象 • 被后人称作陶尔德——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。
受体接触，可触发尾丝散开，附着 在受体上，随之把刺突、基板固定 在宿主细胞表面。
小 RNA 病毒 对大肠杆菌菌毛的吸附
（2）侵入
尾部的溶菌酶水解细胞壁的肽 聚糖，使细胞壁产生小孔；尾 鞘收缩，核酸通过中空的尾管 压入胞内，蛋白质外壳留在胞 外。
（3）增殖
产生大量的病毒蛋白质和核酸。
病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，
3、复合对称型：Ｔ偶数噬菌体
T4 由头部（核心是双链线状 DNA）、颈部和尾部 （尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝）三个部分构成。
4、 病毒的核酸
核酸是病毒的遗传物质；控制着病毒的增殖及对 宿主的感染性； 一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或RNA。 单链DNA（ss DNA）；

病毒核酸
双链DNA（ds DNA）； 单链RNA（ss RNA）；
（4）成熟（装配）
（5）裂解（释放）
吸附
侵入 早期：病毒特异性酶的合成 病毒大分 子合成 病毒核酸复制 病毒结构蛋白质合成
装配
释放
2、噬菌体效价的测定
(1) 效价：表示每ml试样所含的具有侵染性的噬菌体粒子数。 (2) 双层平板法
底层（~2%琼脂培养基7~8 ml）
37℃ 双层平板法 上层 培养基（~1%琼脂培养基3ml） 宿主菌悬液（对数期菌0.2ml） 噬菌体试样（稀释0.1ml） 混 匀 10h 计数噬菌斑
腺病毒
腺病毒感染过程
一些带有包膜的病毒， 如单纯疱疹病毒，当它们的 核酸和衣壳蛋白组装完毕后， 它们将以“出芽”的方式， 包裹寄主细胞的细胞膜或核 膜，从寄主细胞中释放出来。
爱滋病病毒——人类免疫缺陷病毒（HIV）从淋 巴细胞中释放出来。
（四）昆虫病毒
多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的 包涵体，称多角体，成分为碱溶性结晶蛋白，其内包 裹着数目不等的病毒粒。 主要有三种类型：
噬菌体的结构
（1）头部 （2）颈部 （3）尾部 尾鞘、尾管、基板、 6根刺突、6根尾丝
噬菌体的生活周期
• 能在宿主细菌细胞内增殖，产生大量子代噬菌体 并引起宿主菌裂解的噬菌体被称为烈性噬菌体 （virulent phage）。 • 烈性噬菌体所经历的繁殖过程称为裂解性生活周 期（lytic cycle）或增殖性生活周期（productive cycle）。
双层平板噬菌斑效价 (3) 成斑率 = ——————---—— 电镜直接计数效价
低：只计有侵染性的 高：噬菌体总数
噬菌体成斑率一般为：50%左右；动物或植物病毒为：10%左右
3、一步生长曲线
定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步生 长曲线。 一步生长曲线可分为三个时期：
①潜伏期
②裂解期 ③稳定期
毒
1971年T.O.Diener阐明马铃薯纺锤形块茎病毒的病原是 一种具有感染性和自主复制能力的低分子RNA（类病毒， Diener,1971）
以后又发现了称之为拟病毒(Randles,1981)的植物病毒。 Prusiner发现了朊病毒(Prusiner,1982)。
一、类病毒
类病毒是裸露的，仅含一个单链环状低相对分子质量 RNA分子的病原体。
（二）植物病毒
植物病毒没有专门的吸 附结构，通过昆虫口器、 摩擦伤口和人为伤口进 入寄主细胞。植物病毒 在入住宿主细胞后脱去 蛋白质外壳。 TMV的衣壳粒以双层 盘的形式组装成衣壳， pH的改变、RNA的嵌入 对衣壳的装配起关键作 用。
（三）人类和脊椎动物病毒
脊椎动物病毒包括DNA和RNA病毒：
（ 3 ）致病性改变：某些溶 源 菌体还因所含的 前噬菌体的作用导致致病性改变。例如，白喉棒 状杆菌（Corynebecterium diphtheriae）和肉毒 梭状芽孢杆菌（Clostridium botulinum），若不 含有前噬菌体，是不会引起人类疾病的；一旦被 相应的温和噬菌体侵染，含有了编码毒素基因的 前噬菌体后，就从不产生毒素的菌株转变为产毒 素的菌株，造成侵染组织的损伤，分别引发白喉 和肉毒中毒症状。 （ 4 ）溶 源 性可以是可逆的：前噬菌体可以自 发地或在外界刺激诱导下被激活，裂解寄主细胞， 进入裂解途径。前噬菌体离开细菌基因组进入裂 解途径的几率很低（约1/10000-1/100000）。