2.第四章 病毒

溶源菌（lysogen或lysogenic bacteria）。
溶源菌是一类能与温和噬菌体长期共存，一般不会出
现有害影响的宿主细胞。
（5）溶源菌的显著特性 ① 溶源性是溶源菌的一个极稳定的遗传特性 ② 自发裂解（spontaneous lysis）
③ 诱导（induction）
④ 免疫性（immunity）
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）。
有伸缩尾的T偶数噬菌体：注射方式将噬菌体核酸注入细胞
尾丝吸附
刺突固着
尾鞘收缩
尾管穿入
DNA注入
通过尾部刺突固着于细胞；
尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，是细胞壁产生小孔；
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；
脱壳是病毒侵入后，病毒的包膜和/或壳体除去而释放出
病毒核酸的过程。
脱壳是病毒基因组进行功能表达所必需的感染事件。
整段潜伏期中 没有一个成熟的噬菌体粒子 从细胞中释放出来
潜伏期又可分两段：
①隐晦期（eclipsephase） 指在潜伏期前期人为地（用氯仿）裂解细胞，裂 解液仍无侵染性的一段时间。
细胞内正处于复制噬菌体核酸和
合成其蛋白质衣壳的阶段
②胞内累积期（intracellularaccumulationphase） 又称潜伏后期，在隐晦期后，如人为地裂解细胞， 其裂解液出现侵染性的一段时间。
温和噬菌体的种类很多， 常见的有E.coli的λ 、Mu-1、P1和P2噬菌体等。
λ噬菌体的的溶源性反应
进入宿主后线状基因组 依靠粘性末端环化
λ 噬 菌 体 的 的 溶 源 性 反 应
通过特定位点整和（切离） 细菌染色体
（4）溶源菌（lysogen或lysogenic bacteria） 凡能引起溶源性的噬菌体即称温和噬菌体， 而其宿主就称
宿主的核染色体组上，并可长期随宿主DNA的复制
而进行同步复制，因而在一般情况下不进行增殖和引起
宿主细胞裂解的噬菌体，称
温和噬菌体（temperatephage）
或溶源噬菌体（lysogenicphage）。
（2）前噬菌体（prophage） 当温和噬菌体侵入其敏感宿主的细胞后，前者的核 酸可整合到后者的核基因组（genome，即核染色体）
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。
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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
噬菌体侵染宿主细胞
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
植物病毒对宿主的专一性通常较差。 Eg.TMV可侵染十余科、百余种草本和木本植物。
植物患病毒病后，主要出现三类症状：
①因叶绿体被破坏或不能合成新的叶绿素，而引起 花叶、黄化或红化等症状； ②植株发生矮化、丛枝或畸形等； ③形成枯斑或坏死等症状。
水 稻 矮 缩 病
黄瓜花叶病毒（CMV）在番茄上引起的蕨叶症
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。
请看：
病毒的蛋白质外壳发挥作用，
将病毒的核酸物质注入大肠杆菌体
内，请注意病毒的外壳最后会被弃 在寄主体外。
最后:
大肠杆菌死亡并破裂，释放出里面的病毒，
新一代病毒开始新的生命旅程
随着时间的推移，细菌的数量变得越来越少， 这是因为它们被细菌病毒杀死了，这种现象也称为 “溶菌”现象。
2. 噬菌体效价的测定
3
4. 溶源性（lysogeny）
温和噬菌体侵入相应宿主细胞后，由于前者的基因 组整合到后者的基因组上，并随后者的复制而进行同步 复制，因此，这种温和噬菌体的侵入
并不引起宿主细胞裂解，
此即称溶源性或溶源现象。
（1）溶源噬菌体（lysogenicphage） 凡吸附并侵入细胞后，噬菌体的DNA只整合在
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。
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； 病毒粒
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
病毒基因组复制、表达
装配形成具有感染性的病毒粒
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）
单独装配的尾丝与前已装配好的 颗粒相连。
⑤裂解（lysis） 当宿主细胞内的大量子代噬菌体已成熟后，由于 水解细胞膜的脂肪酶和水解细胞壁的溶菌酶的作用
，从细胞内部促进了细胞的裂解，从而实现了噬菌体
的释放。
大量噬菌体吸附于同一宿主细胞表面并释放众 多的溶菌酶，最终因外在的原因而导致细胞裂解的 现象称之为自外裂解（lysis from without）。
自外裂解是不能产生子代噬菌体的裂解方式。
平均每一个宿主细胞裂解后所产生的子代噬 菌体数称作裂解量（burst size）。
吸附
侵入
早期：病毒特异性酶的合成
病毒核酸复制 病毒结构蛋白质合成 病毒大分子合成
装配
释放
T4 噬菌体的生命旅程
噢，一只倒霉的大肠杆菌遇了细菌病毒T4噬菌体！
病毒马上抓住猎物不放， 但是大肠杆菌体积是病毒的 1000倍。病毒怎么办呢？
T-偶数噬菌体脱壳与侵入是一起发生的，
仅有病毒核酸及结合蛋白进入细胞，壳体留在细胞外。
病毒的毒粒消失，失去原有的感染性，进入潜隐期。
③增殖（replication） 病毒基因组进入胞内 宿主细胞的代谢发生改变
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，产生大量的病毒蛋白质和核酸。
病毒基因组的表达与复制存在着强烈的时序性
⑤ 复愈
⑥ 溶源转变（lysogenicconversion）
温和噬菌体的溶源性反应：
在原噬菌体阶段，噬菌体的复制被抑制，宿主细胞 正常地生长繁殖，而噬菌体基因组与宿主细菌染色 溶源性细菌经自发裂解或诱发裂解，进入裂解循环 体同步复制，并随细胞分裂而传递给子代细胞。
细胞中含有以原噬菌体状态存在的温和噬菌体基因组 的细菌称做溶源性细菌（lysogenic bacteria） 整合于细菌染色体或以质粒形成存在的温和噬菌体 基因组称做原噬菌体（prophage）
通过衣壳包裹DNA而形成头部
头 部 与 尾 部 相 结 合
尾丝和尾部的其他部件独立装配完成
最 后 装 上 尾 丝
至此，一个个成熟的大小相等的噬菌体粒子就装配完成了。
T4噬菌体的装配是一个 极为复杂的自我装配的过程 包括4个完全独立的亚装配途径： 头部的装配； 无尾丝的尾部装配；
尾部与头部自发结合；
噬菌体开始装配的时期， 在电镜下可观察到已初步装配好的噬菌体粒子。
（2）裂解期（risephase） 紧接在潜伏期后的一段宿主细胞迅速裂解、 溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。
（3）平稳期（plateau） 指感染后的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体 效价达到最高点后的时期。
一步生长曲线的实验步骤
（6）溶源菌的识别
少量溶源菌与大量的
敏感性指示菌相混合
与琼脂培养基混匀后倒一 个平板，经培养后溶源菌 就一一长成菌落。 遇溶源菌裂解后所释放的温和
噬菌体会发生裂解循环者
形成了一个个中央有溶源菌的 小菌落，四周有透明圈围着的
这种独特噬菌斑。
（二） 植物病毒
植物病毒大多为ssRNA病毒，基本形态为杆状、 丝状和球状（二十面体），一般无包膜。
①加了底层培养基后，可使原来底面不平的玻璃皿的缺
陷得到了弥补； ②所形成全部噬菌体斑都接近处于同一平面上，因此不 仅每一噬菌斑的大小接近、边缘清晰，而且不致发生上 下噬菌斑的重叠现象； ③因上层培养基中琼脂较稀，故形成的噬菌斑较大，更 有利于计数。
3. 一步生长曲线（one step growth curve）
1、用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞； 2、数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬菌体）； 3、将上述混合物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新释放 的噬菌体感染其它细胞；
4、保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌体含量
进行计数）；