1、第四章病毒和亚病毒,第一节 病毒,病毒（Virus）是在19世纪末才被发现的一类微小病原体。,一、病毒的发现和研究历史,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,1898年，M W Beijerinck对烟草花叶病病原体的研究结果：,能通过细菌滤器； 可被乙醇沉淀而不失去其感染性， 能在琼脂凝胶中扩散； 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；,极大地丰富了现代生物学（微生物学、分子生物学、分子遗传学）的理论与技术；,病毒学（virulogy）
2、,研究病毒（virus）的本质及其与宿主的相互作用的科学，是微生物学的重要分支学科。,有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害；利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治；发展以基因工程为中心的生物高新技术产业；,真病毒（Euvirus）,非细胞生物,至少含有核酸和蛋白质两种组分。,亚病毒（subvirus）,类病毒：只含具有独立侵染性的RNA组分,拟病毒：只含不具独立侵染性的RNA组分,朊病毒：只含单一蛋白质组分,二、病毒的特点和定义,1. 特 点,1）不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征。,Eg. 一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳（coat）构成，故可把它们视为核蛋白分子。,2）一种病
3、毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA。,朊病毒甚至仅由蛋白质构成,3）大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢的酶，不能进行独立的代谢作用。,4）严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体，没有个体生长，也不进行二均分裂，必须依赖宿主细胞进行自身的核酸复制，形成子代。,病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication）。,5）个体微小，在电子显微镜下才能看见。,6）对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。,例
4、如利福平可抑制痘病毒复制,7）在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力。,8）有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。,病毒（virus)是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”，其本质是一种只含DNA和RNA的遗传因子。,超显微的,什么是病毒？,没有细胞结构的,专性活细胞内寄生,2. 定 义,感染态：活细胞内专性寄生（宿主体内）,非感染态：以无生命的生物大分子状态长期 存在，并可保持其侵染活性。 （离体条件下）,病毒的两种存在状态,病毒几乎可以感染所有的细胞生物，并具有宿主特异性,噬菌体（phage）植物病毒（plant vi
5、ruses）动物病毒（animal viruses）,三、病毒的宿主范围,四、病毒的形态结构和大小 （一） 病毒的大小,绝大多数的病毒都是能通过细菌过滤器的微小颗粒，直径在20200nm的范围内，必须在电镜下观察。,最大病毒d=200nm的牛痘苗病毒（smallpox）；最小病毒之一d=28nm的脊髓灰质炎病毒（polio virus）；,病毒是一类非细胞生物，故称之为病毒粒或病毒体（virion），有时也称病毒颗粒或病毒粒子（virus particle），专指成熟的、结构完整的和有感染性的单个病毒。,（二） 病毒的形态结构,球形颗粒(或称拟球形颗粒),杆状颗粒,复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形
6、）,毒粒的形状,采用各种电镜技术观察病毒粒的形态结构,Orf virus：口疮病毒(接触性脓疱皮炎病毒)（负染技术）,Ebola virus ：埃博拉病毒（正染技术）,Vaccinia virus 痘苗病毒（投影技术）,各种毒粒的大小、形态差异很大,烟草花叶病毒,细菌M13噬菌体,细菌T4噬菌体,大肠杆菌,细菌f2、MS2噬菌体,脊髓灰质炎病毒,牛痘病毒,腺病毒,衣原体,人血红细胞,病毒长什么样子？,病毒的基本结构,衣壳（蛋白质外壳）,核心（核酸）,DNA：DNA病毒(如天花病毒、腺病毒等),RNA：RNA病毒(如HIV、脊髓灰质炎病毒等),只含有其中一种核酸,核衣壳,1. 典型病毒粒的构造,
7、核心（core）或基因组（genome）位于病毒中心的核酸。,衣壳（capsid）：包围在核心周围的蛋白质，由蛋白质亚基按对称的形式、有规律地排列而成，是病毒粒的主要支架结构和抗原成分，有保护核酸等作用。由许多在电镜下可辨别的形态学亚单位衣壳粒（capsomere 或 capsomer）所构成。,有些较复杂的病毒（一般为动物病毒，如流感病毒、疱疹病毒、狂犬病毒、水泡性口膜炎病毒、以及小麦丛矮病毒等），其核衣壳外还被一层含蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜覆盖着，这层膜称为包膜（囊膜，envelope）。,囊膜上还长有很多管状突起物刺突（spike）等附属物。,对称体制,螺旋对称,二十面体对称,复合对称
8、,有包膜,无包膜,杆状：烟草花叶病毒（TMV）等,丝状：大肠杆菌的f1、fd、M13等,卷曲状：正粘病毒（流感病毒）等,弹状：狂犬病毒，水泡性口膜炎病毒等,无包膜,有包膜：疱疹病毒,大型：腺病毒等,小型：脊髓灰质炎病毒， X174噬菌体等,无包膜：大肠杆菌的T偶数噬菌体（蝌蚪状）等,有包膜：痘病毒（砖块状）,2. 病毒粒的对称体制,病毒粒大量聚集并使宿主细胞发生病变时，就形成了具有一定形态、构造并能用光镜加以观察和识别的特殊“群体”，称之为包涵体（inclusion body） 。,3. 病毒的群体形态,（1）包涵体（inclusion body）,也有在细胞质和细胞核内都存在的类型。,包涵体
9、,多数位于细胞质内，具嗜酸性；,少数位于细胞核内，具嗜碱性；,包涵体的类型,是病毒的聚集体,是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白,非病毒性包涵体,大多数由动物病毒引起的包涵体，是病毒的合成部位。,病毒包涵体的应用,用于病毒病的诊断,用于生物防治,（2）噬菌斑（plaque）,将少量的噬菌体与大量的宿主细胞的混合液与45左右的琼脂培养基在培养皿中充分混匀，铺平后培养10小时左右，肉眼可见一个个透亮不长菌的小圆斑，即为噬菌斑（plaque），是由噬菌体在菌苔上形成的“负菌落”。,（3）空斑（plaque）,由动物病毒在宿主单层细胞培养物上形成一个与噬菌斑类似的肉眼可见的局部病损区域，称之为蚀斑或称空斑
10、（plaque）。,Dulbecco和Vogt于1953年发明了单层动物细胞上的病毒空斑计数法，可进行有活性的动物病毒粒子的计数。,由植物病毒在植物叶片上形成的局部坏死斑，称之为枯斑（lesion，病斑）。,（4）枯斑（ lesion ）,（三） 噬菌体的形态,噬菌体的六种主要形态,五、3类典型形态的病毒及其代表,1. 螺旋对称的代表烟草花叶病毒,烟草花叶病毒简称TMV（tobaco mosaic virus），是一种植物病毒，在病毒学发展史上有其独特的地位。它是发现最早、研究最深入和了解最清楚的一种病毒。,直接影响烤烟的产量和质量,感病植物症状： 花叶、叶片轻度扭曲，当天气干燥和炎热的时候，
11、下部叶容易受到花叶烧伤。早期感病植株还表同矮化症状。,由6390个核苷酸构成，每3个核苷酸与一个蛋白质亚基相结合,衣壳含2130个皮鞋状的蛋白亚基,5 ssRNA,95衣壳蛋白,烟草花叶病毒的形态和结构,2. 二十面体对称的代表腺病毒,腺病毒（Adenovirus）是一类动物病毒，于1953年首次从手术切除的小儿扁桃体中分离到。,主要侵染呼吸道、眼结膜和淋巴组织，是急性咽炎、咽结膜炎、流行性角膜结膜炎和病毒性肺炎等的病原体。,有12个角、20个面、30条棱。衣壳由252个衣壳粒组成，包括,核心是由36500bp（碱基对）的线状双链DNA（dsDNA）构成。,六邻体（hexon）的衣壳粒240个（均匀分布在20个面上）；五邻体（penton）的衣壳粒12个（分布在12个顶角上）；每个五邻体上突出一根末端带有顶球的蛋白纤维，称为刺突（spike）。,
