第三章 病毒

成斑率—同一样品根据噬菌体斑计算出的效
价与用电镜计算出来的效价之比，称为“成斑 率”。噬菌体的成斑率一般大于50%。
3、 一步生长曲线
——研究病毒复制的经典试验

方法：首先以适量的噬菌体接种高浓度的敏感细胞，待 噬菌体吸附后，再加入抗噬菌体的抗血清处理，然后用 培养液稀释混合液，最后连续培养，定时取样测定噬菌 体效价。 以感染时间为横坐标，噬菌体效价为纵坐标，绘制出的 噬菌体特征性的繁殖曲线，即一步生长曲线。
吸附
尾钉固着
尾鞘收缩
尾管穿入
DNA注入
（3）增殖——大分子的生物合成
包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。噬菌体的 核酸向宿主细胞发出指令，使宿主细胞代谢系统转向 合成噬菌体的核酸、蛋白质和酶类。
T偶数双链DNA噬菌体增殖过程
T偶数噬菌体增殖过程 （i）早期转录： 发生在DNA复制之前，由宿主细胞的 RNA聚合酶转录噬菌体的早期基因，合成早期mRNA， 再翻译成早期蛋白。 早期蛋白的功能：
（0.2µm）。
A、大肠杆菌噬菌体 ( 65 ×95nm ) 衣原体 390nm A 立克次体 450nm G B、腺病毒 (70nm ) C、脊髓灰质炎病毒 (30nm ) F D、乙脑病毒 ( 40nm ) E、蛋白分子 (10nm ) E D F、流感病毒 ( 100nm ) G、烟草花叶病毒（300 ×95nm）
E.Coli 的T偶数噬菌体增殖过程 （1）吸附

吸附是噬菌体与敏感的寄主细胞接触，病毒表 面蛋白与细胞受体特异性的结合，导致病毒附 着于细胞表面。
噬菌体：吸附部位（T偶数噬菌体的尾丝蛋 白）； 宿主：受体部位是细胞表面受体，如G+ 菌的 磷壁酸， G-菌的脂多糖，菌毛等。


吸附（动物病毒）
分别吸附于大肠 杆菌性菌毛和菌 体上的噬菌体
► 分解宿主DNA的DNA酶
► 复制 T4 DNA的DNA聚合酶 ► 5-羟甲基胞嘧啶（HMC）合成酶 ► 转录晚期基因的RNA聚合酶 （iii）晚期转录：晚期mRNA聚合酶，大分子合成，如 头部蛋白、尾部蛋白、装配蛋白、溶菌酶等
（4）成熟 T4噬菌体的自我装配： 无尾丝的尾部装配； 头部装配； 尾部与头部自发结合； 单独装配的尾丝与已 装配好的颗粒相连。

1935年W. M. Stanley 首 次 提 纯 并结 晶 了 烟 草花叶病毒；Bowden 等 证 明 烟 草花 叶 病 毒 的本质为核蛋白；

1940年G.A.Kansche首 先用电镜观察到烟草 花叶病毒颗粒；
斯坦利（1904-1971）美 国著名化学家，1935年 提纯了烟草花叶病毒， 1946年获得诺贝尔奖。
（5）裂解 噬菌体基因指导合成破坏细胞膜的脂肪酶和 水解细胞壁的溶菌酶，促进宿主的裂解，从而子 代噬菌体被释放。 裂解量：平均每一个宿主细胞裂解后产生的子 代噬菌体数称作裂解量。 不同的噬菌体裂解量不同。

T4 噬 菌 体 的 复 制 周 期
噬菌体繁殖过程（概括）
1. 吸附：尾丝与特异性受体接触后，吸附在受体上，通过 刺突、基板固定于细胞表面。
底层平板（2%的琼 脂培养基7-8 ml）
双 层 平 板 法
上层平板
上层培养基（1%的 琼脂培养基3 ml）
宿主菌悬液（对数 期0.2ml) 噬菌体试样 （稀释液0.1ml)
混匀
37 度 培 养 10 小 时 ， 计 噬 菌 斑
T4噬菌体感染大肠杆菌
计数方法的比较：双层平板法计的是有感染
力的噬菌体，而电镜直接计数计的是总数。

1898年M. W. Beijerinck对烟草花叶病病原体的研究结果：
1. 能通过细菌滤器； 2. 可被乙醇沉淀而不失去其感染性；
3. 能在琼脂凝胶中扩散，细菌仍滞留于琼脂的表面 ；
4. 用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活细胞中生活； 5. 在体外非生命物质中不能生长。
因此推测是比细菌小的具有传染性的活的流质，并用命名为病毒。
► 参与病毒核酸的转录： （T7）转录次早期基因 的次早期mRNA聚合酶； （T4）改变 E. coli 的RNA 聚合酶，使之只能进行T4次早期mRNA的聚合酶； ► 改变或抑制宿主细胞大分子的合成。
（ii）次早期转录：用更改后的E. coli RNA聚合酶来转 录噬菌体的次早期基因，进而合成次早期mRNA和产 生多种次早期蛋白。 次早期蛋白包括：
（二） 病毒的衣壳

成分


蛋白质
衣壳粒

功能

保护病毒核酸； 参与感染过程；

具有抗原性。
对称结构 螺旋对称 20面体立体对称 复合对称
（三） 包膜

成分


脂类、蛋白质、多糖；
刺突 维护病毒体结构完整性； 具有与宿主细胞膜亲和及 融合的性能； 具有抗原性。
核酸 包膜 基质蛋白 糖蛋白


核心是TMV的遗传信息载体，衣 壳起保护作用。
（二）腺病毒 — 二十面体对称的代表

形 态 ： 球 形 ， 直 径 7080nm；二十面体，有12 个角、20个面和30条棱。 构造： 衣壳：由252个颗粒组成 衣壳（5邻体12个+6邻体 240个），每个5邻体上 突出一根末端带有顶球 的刺突 。刺突对哺乳类 动物的细胞有毒性作用。 核心：由36,500bp的线形 dsDNA。
二十面体对称结构
无囊膜：大肠杆菌T偶数噬菌体（蝌蚪状） 复合对称结构
有囊膜：痘病毒（砖块状）
（一）烟草花叶病毒（TMV）－螺旋对称的代表

外形： 15×300nm，中空直杆状。 成分：由ssRNA(占总量5％)和蛋 白质(占总量95％)组成。 构造： 衣壳： 2130个完全相同的蛋白质 衣壳亚基；每个衣壳粒含有158个 氨基酸；衣壳粒以逆时针方向做 螺旋状排列（130圈) 。 核心：RNA由约6390个核苷酸组 成螺旋状结构(直径4nm，螺距约 2.5nm）；相对分子量为2×106； 每圈49个核苷酸。
在2005年发表的ICTV的病毒分类与命名第八次会 议中报道，目前认可的病毒约5450种，设有3个目， 73个科，11个亚科，289个属，1950多个种，包括 亚病毒因子的类病毒、卫星病毒和朊病毒。
第二节 病毒形态学
一、病毒的大小

一般用纳米（nm）为测量单位 ，直径多数
在100---200nm左右，可通过细菌滤器
葡萄球菌 (1000nm） 牛痘病毒 300×250nm
B
C
二、病毒的形态

球形，砖形，杆状， 子弹状，蝌蚪形。 细菌病毒（噬菌 体） ：蝌蚪形、微 球形、丝状；



昆虫病毒：多角形；
植物病毒：杆状、丝 状、球状；

动物病毒：球形、卵
园形、砖形。
三、病毒的结构
核心
包 膜
衣壳
核 衣 壳
刺突
（一）病毒的核心
2. 侵入：尾管所携带的溶菌酶把细胞壁上的肽聚糖水解， 将核酸注入宿主细胞内。 3. 增殖：包括核酸的复制和蛋白质的合成。 4. 成熟：把合成好的“部件” 进行自我装配。 5. 裂解：在脂肪酶和溶菌酶的作用下，促使细胞裂解。
2、噬菌体效价的测定
效价：每ml试样中所含有的侵染性的噬菌体 粒子数，即噬菌斑形成单位数或感染中心数。 测定效价的方法多种，如双层平板法，电镜 下计数法等。



装配：在宿主细胞核内 进行。
培养：人的几种组织细 胞。
（三） E coli T偶数噬菌体－复合对称的代表
大肠杆菌的T4噬菌体——蝌蚪型

头部： 1.7×105bp 的dsDNA和8种蛋白质， 212个衣壳粒）； 颈部：六角形的盘状结构构成的颈环和其上 长着6根蛋白质丝状物的颈须，裹住吸附前的 尾丝）；
二、病毒的危害


所致疾病约占传染病的70%； 传染性强、流行广泛，很少有效药物； 有些所致疾病严重，病死率高或有后遗症； 持续性感染； 与肿瘤和自身免疫病有关； 威胁健康的新病原体不断出现。
三、研究病毒的重要意义
控制和消灭有害病毒； 病毒的研究和利用价值，培育活病毒疫
苗株，利用病毒作为昆虫杀虫剂，基因 工程研究的重要载体。
病 毒 鉴 定 ， 临 床 诊
断依据。
狂犬病毒包涵体
（二）噬菌斑：在宿主 细菌的菌苔上，噬菌体 使菌体裂解而形成的空 斑。
（三）空斑：由 动物病毒在宿主 单细胞培养物中
形成的。
（四）枯斑：植物病毒 在植物叶片上形成的群 体称为枯斑。
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五、病毒的对称结构
杆状：烟草花叶病毒等 无囊膜 螺旋对称结构 有囊膜 丝状：大肠杆菌M13噬菌体等 卷曲状：流感病毒等 弹状：狂犬病毒等 病毒 结构类型 无囊膜 小型：脊髓灰质炎病毒 大型：腺病毒 有囊膜：疱疹病毒
影响吸附的内外因素

噬菌体数量：如果大量噬菌体在短时间内吸附于 同一细胞上，使细胞壁产生许多小孔，也可引起 细胞立即裂解，但并未进行噬菌体的增殖，这种 现象称为自外裂解。 阳离子



辅助因子
pH值


温度
其他影响细胞受体或病毒吸附蛋白活性的因素
（2） 侵入
吸附后，尾鞘发生 移位缩短成原长度的一 半，尾管插入细胞壁和 细胞膜，通过注射的方 式将核酸注入到宿主细 胞内，蛋白质壳体留在 外面。
第三章
病毒和亚病毒
（ Virus and subvirus）
内

容

第一节 概述 第二节 病毒形态学 第三节 2类病毒的复制 第四节 亚病毒
第一节 概述

3000BC， 埃及孟非思 壁画中长老 患小儿麻痹 症。
一、病毒的发现和历史研究

1886年A. Mayer 发现具有传染性的烟草花叶病； 1892年D. Ivanovsky烟草花叶病病原体能通过细菌滤器：一种能通过细 菌滤器的“细菌毒素”或极小的细菌;

功能


四、病毒的实验室培养和群体形态

动、植物细胞中病毒形成——包涵体； 噬菌体在细菌菌落上形成——噬菌斑； 动物病毒在细胞培养物上形成——空斑；

植物病毒在叶片上形成——枯斑。
（一）包涵体：感染 病毒的宿主细胞内， 出现在光学显微镜下 可见的大小、形态数 量不等的小体，称为 包涵体。
具有宿主特异性。

噬菌体：噬细菌、藻类、支原体的病毒；

植物病毒：蚕豆萎蔫病毒、水仙黄条病毒、烟草
花叶病毒等；

动物病毒：如禽流感病毒、天花病毒、HIV等。
八、病毒的命名规则
1998年国际病毒分类委员会（ICTV）批准，由Mayo等提出了41条命名 原则，主要内容如下： 1、分类系统依次分为目、科、属、种等分类等级； 2、病毒的种命名应由少而有实意的词组成，种名与病毒株名一起应有明 确含义； 3、病毒的“属”是一群具有某些共同特征的“种”，属名词尾：virus； 4、病毒的“科”是一群具有某些共同特征的“属”，科名词尾：viridae； 5、病毒的科与属之间可设/不设亚科，亚科词尾：virinae； 6、病毒的“目”是一群具有某些共同特征的“科”，目名词尾：virales； 7、属名词尾：viroid；类病毒科名的词尾：viroidae。

尾部：
尾鞘：144个衣壳粒缠绕成24环螺旋。 尾管：亦有24环螺旋。 基板：中间有孔的盘状、六角形蛋白质， 上有6个刺突和6根尾丝。 刺突：长20nm，吸附。 尾丝：140nm，折成等长的2段，直径2nm， 专一吸附敏感宿主细胞的相应受体上。
第三节 2类病毒及其繁殖方式
一、噬菌体
主要形态：

蝌蚪状（dsDNA）
球状（ssDNA、 ssRNA）
丝状（ssDNA）

烈 性 噬 菌 体 的 复 制 周 期
1、烈性噬菌体的复制周期

噬菌体的繁殖可分为五个阶段： 侵入 增殖 成熟
装配
吸附
裂解
释放
复制和生物合成

烈性噬菌体：在短时间内能连续完成上述五
个阶段而实现其繁殖的噬菌体；反之即为温
和噬菌体。
四、 病毒的定义
病毒是一类由核酸和蛋白质或加上其他少数成分
组成的 非细胞超显微生物。

以感染态和非感染态两种状态存在。
感染态：活细胞内寄生；


非感染态：离体条件下，以无生命的大分子状态
存在，但具有感染性。
五、病毒的种类
真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分 非细胞生物 亚病毒 类病毒：只含具有独立侵染性的组分 拟病毒：只含不具独立侵染性的组分 朊病毒：只含单一蛋白质
六、病毒的主要特征


体积微小，结构简单，只含一种类型核酸；
严格的细胞内寄生，不具有个体生长，只具有个 体增殖； 离体条件下，以无生命的大分子状态存在，但具 有感染性，诱发潜伏性感染。 对抗生素（P182）不敏感，对干扰素（P295） 敏感。


七、病毒的宿主范围
一方面可以感染所有的细胞型生物，另一方面又