病毒

利用大肠杆菌研究噬菌体的感染过 程取得了迅速发展。 以 M.Delbruck 和A.D.Hershey 等领 导的“噬菌体小组”围绕噬菌体与被感 染细菌的相互关系进行了大量深入的研 究。 1940，M. Delbruck 阐明了噬菌体的复制 周期；1950，A. Lwoff 揭示了溶原性噬 菌体诱导的原理；1952，N. D. Zinder 发 现了噬菌体的转导现象；
双层平板法测定噬菌斑数量
敏感菌液 + 噬菌体稀释液 + 半固体培养基 →培养 定时取样、接种
长有敏感菌菌苔 的固体平板
再培养 计数噬菌斑
噬菌斑数 = 稀释液中的噬菌体数
用群体病毒一次性侵染群体细菌，所得到的一步生长曲线
从一步生长曲线中，可以获得病毒增殖
的两个特征性数据：潜伏期和裂解量。 潜伏期：是噬菌体吸附于细胞到受染细
螺旋对称 (二）病毒壳体的对称性 二十面体对称 复合对称
3. 病毒的化学组成 （1）核酸
病毒遗传信息的载体，决定其致病性； DNA，RAN之分；单双链之分； 环状，线状之分；正负链之分 DNA病毒多为dsDNA，线状和环状形态 RNA病毒多为ssRNA， 线状形态 病毒核酸的正负(+,-)链决定于 mRNA 的碱基序列，只有正链核酸才有感染性
1898，荷兰学者 Beijerinck M W 独立进 行了烟草花叶病 病原体的研究，指出引 起烟草花叶病的致病因子有三个特点： ① 能通过细菌过滤器； ② 只能在感染的细胞内繁殖； ③ 在体外非生命物质中不能生长。 根据这几个特点他提出这种致病因 子不是细菌，而是一种新的物质，称为 “传染性的活性液体” ，并取名为 病 毒 拉丁名叫“Virus”。
5. 释放 在装配完成后合成溶菌酶、脂肪酶，
宿主细菌死亡并破裂，释放出里面
的病毒，新一代病毒开始新的生命旅程
四、烈性噬菌体与温和噬菌体 1.烈性噬菌体 与 一步生长曲线 在短时间内能连续完成上述5个阶段 而实现增殖的噬菌体(侵染细菌后，造成 细菌裂解的噬菌体 )； 定量描述烈性噬菌体生长规律的实 验曲线—— 一步生长曲线。 一步生长曲线的制作需要计算噬菌 斑的数量：
三、病毒的增殖（viral multiplication） 第二节 病毒的增殖
又称为病毒的复制（viral replication） 是病毒基因组复制与表达的结果。 病毒的种类很多，它们的增殖方式 既有共性又有各自的特点，这里以研究 得最为深入的 E.coli T 偶数噬菌体 为代 表，讲述病毒的增殖过程。
胞释放出子代噬菌体所需的最短时间。 裂解量：是每个受染细胞所产生的子代 噬菌体的平均数目， 即等于稳定期平均噬菌斑数与潜伏 期平均噬菌斑数之比。
2.温和噬菌体及其溶源性 ⑴ 温和噬菌体：凡侵染细菌后，噬菌体的
核酸只整合到宿主菌的核基因组上，可长期 随宿主基因组的复制进行同步增殖并平均分 配到两个子细胞中，代代相传；在一般情况 下不产生子代噬菌体，不裂解细菌细胞的噬 菌体。
花瓣呈美丽的杂色——郁金香花叶病
1796，英国 Jenner E 种牛痘
1885， 巴斯德 减毒狂犬疫苗 病毒发现期： 1886，德国的Mayer A 在荷兰发现烟草 叶上出现深绿、浅绿相间的区域——烟 草花叶病，随后证实其具有传染性。
1892，Ivanovsky D 研究发现： 该病原体能通过细菌过滤器 ，认为 是一种 细菌毒素。
(2) 病毒的蛋白质 ① 种类较少 ② 含量有别（随种而异）：狂犬病毒含 90%的蛋白质，T4噬菌体 40%； ③ 氨基酸组成不同于别的蛋白质（半胱 氨酸、组氨酸较少见）； ④ 保护核酸（构成衣壳和被膜）； ⑤ 结合受体，决定感染的特异性，本身 具有抗原性； ⑥ 有些是酶（溶菌酶、核酸聚合酶、反 转录酶），在侵染和增殖中发挥作用
病毒本质的研究期 1935, Stanley W 提纯并结晶了 TMV 1936, Bawden F C 证实TMV的化学本 质并不是纯蛋白，而是核蛋白 1940，德国 Kausche 等 首次在电镜下 观察到TMV的杆状外形。
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此期电镜学家获得的最令人振奋的 发现还包括细菌病毒——噬菌体的发现。 噬菌体最初的电镜照片曾引起很大 的轰动。 1934，M.Schlesinger 获得了纯化的 噬菌体。 1938，W.J.Elford测定了各种病毒颗 粒大小等。 病毒学者主要采用敏感动物（如小 白鼠）或动物胚胎（如鸡胚）来研究病 毒，分离鉴定了近百种病毒。
偶数噬菌体的形态构造
绝大多数噬菌体为蝌蚪形，E. coli T4 噬 菌体的结构如下：
部
1.吸附： 病毒粒子通过扩散和分子运动附着 在寄主细胞表面的现象。 吸附并不到处发生，只能发生在寄 主特殊细胞的特定部位——受体上。 （受体：寄主细胞能接受病毒的特定 部位，可以是蛋白质，多糖或脂蛋 白—多糖复合物等）
⑵ 吸附后，病毒可通过胞吞、包膜融入细胞膜 或直接移位等作用，侵入细胞中，接着翻译出脱
壳酶完成脱壳、随后进行核酸复制和衣壳蛋白合
成，装配，及出芽释放等。
2. 昆虫病毒 多数可在宿主细胞内形成包涵体 定义：在某些感染病毒的宿主细胞内，出现
光镜下可见的，大小、形态、数量不 等的多角形小体。
包涵体可分为两类： 一类是在细胞内增殖的病毒颗粒及聚集体，如天 花病毒的包涵体。 另一类是由于病毒感染后，细胞产生的一种反应 生成物，例如狂犬病病毒的包涵体。
二、病毒的形态结构与化学成分
1.病毒的大小、形态 病毒粒子（virion）：指成熟的、 结构完整的、有感染性的单个病毒，又 称毒粒、病毒颗粒、病毒体。 病毒粒子大小的测量单位是纳米（nm） 痘病毒约 200×300nm，菜豆畸矮 病毒直径仅 9-11nm，比大的蛋白质分 子（血清球蛋白Φ22nm）还小。
3.大分子物质合成 病毒核酸或整合于宿主基因组 或游 离于细胞内，接管宿主细胞的代谢系统 （发出指令，提供蓝图，利用宿主细胞 的代谢系统和原材料，逐一合成自身的 蛋白质与核酸） 蛋白质的合成：见P88 图3-16
病毒核酸的合成
双链DNA的复制: (±)DNA→ (±)DNA
单链DNA的复制:
双链RNA的复制: +RNA复制: -RNA复制:
① 特点：核酸类型 dsDNA；具有整合
能力；具有同步复制能力。
② 存在形式：
游离态（具侵染性的游离噬菌体粒子） 整合态（前噬菌体） 营养态（前噬菌体脱离宿主核基因组而 处于积极复制与装配状态）
⑵ 溶源菌
① 溶源菌的特点及其功能
可插入外源基因做为遗传工程载体
② 溶源菌的检出方法
五、病毒的常见种类
影响因素：噬菌体数量；阳离子；温度
2.侵入与脱壳 病毒粒子或其一部分进入宿主细胞 (三)、其它成分 同时脱去包膜和衣壳 吸附后，尾鞘缩成原长的一半，并 把尾管推出、插入到细胞壁和细胞膜内。 在这一过程中，尾管尖端携带的少量溶 菌酶 溶解 局部细胞壁中的肽聚糖； 随后核酸进入，衣壳留在细胞壁外。 从吸附到侵入时间很短。
六、亚病毒
1.类病毒（viroid） ①发现:1971年,美国的 迪纳(T.O.Diener)等人发现.
②概念:是一类裸露的,仅含一个单链环 状RNA分子的专性活细胞内寄生 的病原体,是迄今发现的最小生命 体. 如 马铃薯纺锤块病类病毒. ③结构大小: 很小，比最小的RNA病毒还小10倍, 棒状或杆状,结构简单, 仅有环状RNA,无蛋白质和脂类.
吸附实际上是病毒以其吸附蛋白 与宿主细胞表面的特异受体发生特异 性结合的步骤。
吸附的机理：尾丝尖端与受体发生共价 结合。 病毒粒子 与寄主细胞 发生偶然碰撞 后，尾丝的尖端与宿主细胞表面的特异 受体接触（尾丝的氨基与受体上的羧基 形成化学键），就可触发颈部把卷紧的 尾丝散开，附着在受体上，从而使刺突、 尾板固着于细胞表面。
1. 脊椎动物病毒
人类传染病
细菌性传染病 (20 %) ←抗生素 病毒性传染病 (80 %)
如 流感、肝炎、腮腺炎、艾滋病、狂犬病、 口蹄疫等
麻疹、人恶性肿瘤的15%、鸡（牛、猪）瘟、
脊椎动物病毒增殖过程的特点： ⑴ 无包膜动物病毒的吸附蛋白是二十面体上的五
邻体。有包膜病毒如流感病毒在其包膜表面长有 柱状或蘑菇状的刺突，可吸附在宿主细胞表面的 糖蛋白受体上。
+DNA → -DNA → +DNA
±RNA →+mRNA →± RNA +RNA → -RNA → +RNA -RNA → +mRNA → -RNA
逆转录病毒(肿瘤病毒)单链RNA的复制: +RNA → RNA-DNA → (±) DNA →mRNA
4. 装配 病毒各部件组装为成熟病毒粒子的过程。 尾部各部件独立装配完成； DNA 分子缩合、衣壳包裹DNA分子形成头部； 头、颈、尾部相结合；最后装上尾丝。
第四章 病 毒（viruses） 一、概述 1.病毒的研究史 发现前期：
BC 15c，古埃及的浮雕上 刻着有一条
萎缩腿的祭司——脊髓灰质炎 BC 4c Aristotle 描述狂犬病的症状
BC 2-3c
中国、印度,
记载天花
北宋时期（11-14世纪）种人痘预防天花 17世纪西欧的郁金香热——花叶病毒使
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 细菌病毒即噬菌体多呈蝌蚪状。
2. 病毒的结构 (1) 结构： 核心：核酸 遗传、致病 核衣壳 病毒粒子 衣壳：蛋白质 保护 包膜、刺突 （类脂或脂蛋白）
(2) 病毒粒子的对称性 （核衣壳） （一）病毒的基本结构 病毒衣壳由多个衣壳粒组成， 每个 衣壳粒 由1-6个多肽 折叠缠绕而成。
病毒的分子生物学研究时期 1952，Hershey A D & Chase M 证实噬菌体的遗传物质是 DNA 1953， 20世纪60年代以后，阐明病毒增殖机制 各种亚病毒相继发现，外源基因载体 2.病毒的定义 病毒与其它生物的区别：
① 个体极其微小，一般能通过细菌滤器，用
电镜方可观察。 ② 基本化学组分是蛋白质和核酸，只含一种 类型的核酸，DNA或者RNA。 ③ 非细胞大分子结构，无产能代谢系统，无 核糖体，无个体生长和二分裂繁殖现象。 ④ 专性活细胞内寄生，利用宿主细胞的代谢 机器合成自身的蛋白质与核酸，然后以 自我组装 方式 繁殖。 ⑤ 对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。
噬菌斑：将噬菌体经过适当稀释再接种 细菌平板，经过一定时间培养，在宿主 细菌的菌苔上，噬菌体使菌体裂解而形 成的透亮无菌圆形区域，即为噬菌斑。 在适当条件下，一个噬菌体粒子侵 染一个宿主细胞后形成一个噬菌斑。 一个噬菌斑实际上是宿主细胞裂解 后产生的子代噬菌体的集合（类似菌 落）。——裂解量
=稳定期
特点：碱溶性蛋白，其内是病毒粒子或 细胞生成物的聚集体，具有抗逆 性，位于 细胞质 或 细胞核内 应用：昆虫病毒多为农林业常见鳞翅目
害虫的病原体
① 用于生物防治
包涵体内含有大量活性病毒，可用于生 产生物杀虫剂——病毒治虫 优缺点 P98 ② 可用于病毒疾病的诊断 包涵体具有特定的形态构造与特性， 可鉴定相应的病毒 病毒不同，则其形成的包涵体也不 同，如昆虫病毒的分类 P98
（3）病毒的其他成分 复杂病毒如包膜病毒， 还含有脂 类（脂双分子层）、糖类（糖蛋白）等。 4.病毒的包涵体 病毒在增殖的过程中，常使寄主细 胞内形成一种蛋白质性质的病变结构， 在光镜下可见。多为圆形、卵圆形或不 定形。 一般是由完整的病毒颗粒 或尚未装配的病毒亚基聚集而成；
少数则是宿主细胞对病毒感染的反 应产物，不含病毒粒子。 包涵体是寄主细胞被病毒感染后形 成的蛋白质结晶体，内含有O至数个病 毒粒子。 包涵体多数位于细胞质内，嗜酸性； 少数位于细胞核内，嗜碱性；也有细胞 核内和细胞质都存在的类型。
3. 植物病毒 P99 特点 引起的症状 增殖过程特点： ①它们一般无特殊吸附结构，只能以被 动方式侵入，如可借昆虫（蚜虫等）刺 吸式口器刺破植物表面侵入，或借植物 天然创口或人工嫁接时的创口侵入。
② 在植物组织中，则可借胞间连丝实现
病毒粒的扩散和传播。 ③ 与噬菌体不同的是，植物病毒必须在
侵入宿主细胞后才脱去衣壳即脱壳。