第一节 病毒的生物学特征
病毒定义:一类比细菌更加微小,能通过细菌过滤器,只含一种类型的核酸(DNA或RNA)与少量蛋白质,仅能在敏感的活细胞内以复制的方式进行增殖的超显微非细胞生物。
亚病毒定义:在核酸和蛋白质两种组分中,只含有其中一种成分的分子病原体或由缺陷病毒构成的功能不全的病原体。
病毒粒子(毒粒)两种形式:
感染态:感染宿主细胞,利用代谢系统复制自己。
非感染态:离体条件下,以生物大分子状态保持其感染活性。
病毒特性:
1.形体极小,能通过细菌滤器,电镜下可见;
2.无细胞结构,成分简单(核酸和蛋白质),称分子生物;
3.遗传因子只含一种核酸(DNA或RNA);
4.无产能酶系、蛋白质和核酸合成酶系 ,只利用宿主细胞内代谢系统合成自身核酸和蛋白;
5.繁殖以核酸和蛋白质等“元件”装配实现;
6.双重存在方式,活细胞内专性寄生;
7.离体时以无生命化学大分子状态,保持感染活性;
8.耐冷不耐热;
9.一般对抗生素不敏感,对干扰素敏感;
10.病毒核酸可整合到宿主基因组中,诱发潜伏性感染;
11.病毒只在相应的活细胞内增殖,寄生具有专一性。
第二节 病毒的形态结构与功能
一、病毒的大小与形态
1、病毒的大小
常用纳米(nm)作为测量单位。
病毒:细菌:霉菌=1:10:100
2、病毒的形态
基本形态:球状(多为对人、动物、真菌致病的病毒)、杆状(多为对植物、昆虫致病的病毒)、蝌蚪状(多为噬菌体的典型形态)、砖形(常见于天花病毒、牛痘病毒等大型病毒)。
3、病毒粒
定义:成熟、结构完整并有感染性的单个病毒。其构造:核心、衣壳、核衣壳、包膜、刺突。
构造:核心、衣壳、核衣壳、包膜、刺突
4、病毒粒的对称体制:立体对称、螺旋对称、复合对称。
5、病毒的化学组成与功能:
(1)核酸:病毒粒中重要成分;每种病毒含1种核酸;遗传信息载体。
分类指标:DNA或RNA;单链或双链;线状或环状;闭环或缺口环;单、双、三、多分子;核酸的碱基对数;核苷酸序列。
种类:植物病毒:线状、ssRNA;
动物病毒:线状、ssRNA和dsDNA;
噬菌体:线状、dsDNA。
(2)蛋白质:病毒的主要组成,构成病毒粒外壳。
种类:衣壳蛋白、包膜蛋白、酶类。
功能:
[1] 较坚韧,维持病毒的形态结构;
[2] 对核酸起保护作用;
[3] 决定病毒感染的特异性;
[4] 有抗原性,能刺激机体产生抗体。
(3)脂类和糖类:包膜中。
6、病毒的群体形态:
群体形态:病毒大量聚集,使宿主细胞发生病变,形成具有一定形态构造、能用光镜观察和识别的特殊群体。
包涵体:动植物细胞内形成,结构特殊,有一定染色性,光镜下可见,大小、形态、数量不等的小体,病毒的聚集体或合成部位。
分类:
噬菌斑:噬菌体在菌苔上感染宿主细胞,形成肉眼可见“负菌落”空斑,空斑中菌被全部或部分裂解。
空斑:动物病毒在宿主单层细胞培养物上形成的
枯斑:植物病毒在植物叶片上形成的
多角体:昆虫病毒在宿主细胞内形成
群体意义:有利病毒的分离、纯化、鉴别和计数。
第三节 病毒的增殖
一、噬菌体——原核微生物病毒
1、噬菌体的基本形态和大小:
A型:dsDNA,蝌蚪状、收缩性尾
B型:dsDNA,蝌蚪状、非收缩性尾
C型:dsDNA,非收缩性尾
D型:ssDNA,球状、无尾、大顶衣壳粒
E型:ssRNA,球状、无尾、小顶衣壳粒
F型:ssDNA,丝状、无头尾
2、噬菌体的繁殖
不同与细胞型生物,病毒粒无个体生长过程,只有两种基本成分的合成和装配,同种病毒粒间没有年龄和大小之别。
噬菌体繁殖的5个阶段:吸附、侵入(穿入)、增殖(复制与生物合成)、成熟(装配)、裂解(释放)。
噬菌体繁殖的时间:烈性噬菌体、温和噬菌体.
烈性噬菌体:感染宿主细胞,能使宿主细胞迅速裂解,释放子代噬菌体。
温和噬菌体:感染宿主细胞后,既可使宿主细胞裂解,释放子代噬菌体,又可将自身DNA传递进入宿主细胞中,不产生蛋白质壳体,随着宿主细胞繁殖而不裂解。
(1)吸附
概念:噬菌体吸附器官与宿主细胞表面的特异性受体间的接触与结合。
特点:专一性
寄主专一性
位点专一性
影响因素:
理化因素:阳离子、pH、温度和辅助因子
感染复数:敏感细胞所吸附的噬菌体数量
自外裂解:超感染复数的外源噬菌体吸附而引起不能产生子代噬菌体的裂解。
(2)侵入
概念:溶菌酶溶解细胞壁,噬菌体核酸进入受体细胞。
过程:
相互排斥
两种以上噬菌体同时侵入一个宿主细胞,只有一种噬菌体繁殖,且不影响其释放的子代噬菌体数量。
抑制作用
两种以上噬菌体同时侵入一个宿主细胞,一种噬菌体增殖,被排斥噬菌体使增殖噬菌体的释放量减少。
(3)增殖
概念:核酸的复制、转录和蛋白质的生物合成。
过程:噬菌体以其核酸为模板,使宿主细胞代谢系统按次序转向合成噬菌体的组分与部件,合成“原料”来自寄主细胞或环境。
方式:早期、次早期、晚期
(4)成熟(装配)
概念:已合成的各部件按一定顺序装配的过程。
(5)裂解(释放)
概念:寄主细胞破裂,释放子代噬菌体。
方式:酶解
细胞壁:溶菌酶
细胞膜:脂肪酶
自外裂解:单纯溶菌,不能产生大量子代噬菌体。
裂解量:每个宿主细胞裂解后产生的子代噬菌体数。
3、噬菌体效价的测定
效价:每毫升试样中所含有的侵染性噬菌体粒子数,又称噬菌斑形成单位数或感染中心数。
4、噬菌体的一步生长曲线
概念:观察一群噬菌体感染一群细胞所发生的变化,以感染时间为横坐标,噬菌体效价为纵坐标,绘制定量描述烈性噬菌增殖规律的曲线。
(1)潜伏期:噬菌体侵入宿主细胞到释放新噬菌体的最短时间。
隐蔽期:潜伏前期,人为裂解宿主细胞,裂解液无侵染性的一段时间。
胞内累积期:潜伏后期,隐晦期后人为裂解细胞,裂解液呈现侵染性的一段时间,细胞内开始装噬菌体粒子。
(2)裂解期:被感染的第一个细胞裂解到最后一个细胞裂解完毕所需时间。
(3)稳定期:感染细胞全部裂解,溶液中噬菌体效价达最高点后的时期。
(4)裂解量:每一宿主细胞所释放的平均噬菌体粒子数。
即:全部释放的子代噬菌体数目/被侵染敏感细胞数目
二、植物病毒
1、植物病毒的形态
杆状、丝状、球状
2、植物病毒的侵染症状
破坏叶绿体或不合成叶绿素,叶片发生花叶、黄化或红化症状;
植株发生矮化、丛枝或畸形;
形成枯斑或坏死。
三、人类与脊椎动物病毒
四、昆虫病毒
第四节 亚病毒粒子
一、类病毒
定义:只含有侵染性RNA一种成分、专性寄生活细胞内的分子病原体,是已知最小可传染致病因子。
特性:抗热性强;抗脂溶剂;靠宿主酶系复制。
二、拟病毒
定义:又称类类病毒、壳内类病毒。包裹在真病毒中有缺陷的类病毒,其寄主称辅助病毒,拟病毒则成它的“卫星”。
特性:复制依赖辅助病毒,同时也可干扰辅助病毒的复制,减轻其对宿主病害,用于生物防治。
三、卫星病毒
定义:基因组缺损,ssRNA,依赖形态较大的专一辅助病毒才能复制和表达的小型伴生病毒。
特性:无独立感染能力;多数与植物感染有关;少数与人或动物感染有关;可编码自身衣壳蛋白。
四、卫星RNA
定义:存在专一病毒粒(辅助病毒)的衣壳内,依赖后者才能复制的小分子RNA病原因子。少数是DNA,又称卫星核酸。
特性:
多个卫星RNA可与辅助病毒存在同一衣壳中;对宿主植物无独立侵染性;复制和包装依赖辅助病毒,而后者不依赖前者;不具mRNA活性,不编码自身衣壳蛋白;与辅助病毒RNA无同源性;干扰辅助病毒复制,降低增殖量,改变对植物病害;对辅助病毒侵染宿主不是必须的。
五、朊病毒
定义:不含有核酸的传染性蛋白质分子,能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化,从而使宿主致病。
特点:
(1) 存在脊椎动物
(2) 小分子蛋白质颗粒,250个氨基酸;
(3) 毒性强,引起神经退化性疾病;
(4) 繁殖慢,潜伏期长。
与真细菌的区别:
(1) 呈淀粉样颗粒状;
(2) 无免疫原性;
(3) 无核酸成分;
(4) 由宿主细胞内的基因编码;
(5) 抗逆性强,能耐紫外线、杀菌剂(甲醛)、高温。
第五节 病毒的抵抗力与变异
l 抵抗力
物理因素:温度、射线、干燥
化学因素:pH和离子环境、脂溶剂、染料、化学消毒剂、特殊杀病毒剂
l 变异
突变:基因组中核酸碱基顺序上的化学变化
基因重组:有亲缘关系的两种不同病毒感染同一宿主细胞时,遗传物质发生交换,可遗传的子代不同于亲代。
变异意义:研制减毒活疫苗;基因工程