第四章 微生物的形态和构造
(三 )非细胞型生物病毒 --核蛋白体
核酸
蛋白质病毒类病毒亚病毒 拟病毒朊病毒活的证据,有繁殖、传播疾病的能力死的证据,可被结晶。结晶性具僵硬、固定、排列规矩第一节 病毒病毒是
超显微的大分子生物
无细胞结构
只含一种核酸
专性活细胞内寄生
体外可以无生命状态存在且保持其侵染性特点：
小
可通过细菌滤器
成分：一种核酸 +蛋白质
缺乏酶类、无核糖体、无蛋白质合成系统
专性活细胞内寄生
可结晶，且可在外界长期保存
特殊的繁殖方式：复制 +装配
对干扰素敏感，对抗生素不敏感一 病毒形态构造和化学组成
(一 I病毒的大小单位为 nm，即 10-9mm
(二 ) 病毒的形态
1 典型的病毒粒子核衣壳病毒粒子包膜核心,DNA或 RNA
衣壳：衣壳粒蛋白
2 构型
(1)烟草花叶病毒 (TMV)---螺旋对称衣壳 衣壳蛋白：占 95%,2130个衣壳粒核心 RNA：占 5%,ssRNA
300nm ÷ 2.3nm/圈 = 130圈
130圈 × 16 1/3 个 /圈 =2130
(2)腺病毒 (ADENOVIRUS)---二十面体立体对称
1953年发现形状：二十面体腺质体致病性：消化道炎症等。
12个顶角
20个面
30个边衣壳,252个衣壳粒
12个五邻体,240个六邻体核心,dsDNA，线状
(3)T偶噬菌体 ---复合对称头部尾部目前噬菌体基本形态分为 3种蝌蚪形 > 微球形 > 丝状椭圆形 20面体衣壳粒 212
内含 DNA和中心蛋白螺旋对称衣壳粒 144个注射核酸的通道
3 病毒群体形态
包涵体,某些感染病毒的宿主内，出现光镜可见的大小、
形态和数量不等的小体。
噬菌斑,把适量噬菌体倒在充满细菌的营养琼脂表面，培养一定时间后噬菌体裂解细菌后留下的空斑。
空斑、病斑,动物单层细胞培养病毒后留下的，类似于噬菌斑。
枯斑,病毒作用于植物留下的局部坏死部分。
(三 )病毒的化学组成
1 病毒的核酸
RNA多为 ss,DNA
多为 ds
动物病毒 植物病毒 噬菌体
ds +++ + +++
D N A
ss ++ + ++
ds ++ ++ +
R N A
ss ++++ ++++ +
2 病毒的蛋白质结构蛋白：位于颗粒外表，
起保护作用；决定病毒的抗原性酶蛋白：分解性酶；合成性酶
病毒侵入后的三种结局
裂性噬菌体增殖吸附、侵入、增殖 (复制 )、装配、释放二 病毒的繁殖
---以噬菌体为例
1 吸附
位点,受体、性菌毛等
过程,随机碰撞、尾丝散开、固着、刺突插入、基板固定
感染复数 (multiplicity of infection),每一敏感细胞可吸附的相应噬菌体的数量。
自外裂解 (lysis from without)
内裂解：
2 侵入
过程,尾丝展开、释放溶菌酶、尾丝尾鞘收缩,DNA
注入动物病毒借助胞饮作用或直接穿过膜，植物病毒则通过伤口或昆虫刺吸传染
3 增殖
(1)核酸复制
核酸复制
核酸转录
蛋白质合成
DNA病毒 (poxvirus)的复制
(2)核酸转录
(3)蛋白质合成
4 装配
DNA分子的缩合 通过衣壳包裹 DNA而形成头部尾丝和尾部其它部件独立装配完成 头部与尾部相结合装上尾丝
成熟的病毒粒子从被感染细胞内转移到外界的过程。
没有包膜的病毒合成溶解细胞的酶，引起内裂解。
有包膜的病毒以下图方式进行：
5 释放三 一步生长曲线一步生长曲线,定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。
裂解量 =裂解期平均噬菌斑数潜伏期平均噬菌斑数裂解量,每个被感染细菌释放新的噬菌体的平均数称为
“平均收获量，也称裂解量。
四 溶源性
溶源性：温和噬菌体侵入宿主细胞后产生一种新的特性，称为溶源性。
1 温和噬菌体 (temperate phage),噬菌体吸附或侵入细胞后，其 DNA只整合在宿主核染色体组上，并可长期随宿主 DNA的复制而同步复制，一般不进行增殖或引起宿主细胞裂解的噬菌体 。
原噬菌体 (前噬菌体 ),整合在宿主染色体上的温和噬菌体核酸。
游离态,具感染性的病毒粒子整合态,原噬菌体，附着或整合在细菌染色体上营养态,在宿主细胞内指导特定的病毒核酸和蛋白质的合成
2 溶源性细菌,含有原噬菌体 (温和噬菌体 )的细菌称为溶源性细菌。
溶源性细菌基本特性：
(1) 溶源性是溶源性细菌的一个极其稳定的遗传特性
(2) 自发裂解
(3) 诱发裂解
(4) 具“免疫性”
(5) 溶源性细菌的复愈：非溶源化
(6) 溶源转变：可获得一些新的生理特性
E,coli K12 (λ ):表示一株带有 λ 前噬菌体的大肠杆菌 K12溶源菌株。
三 逆转录病毒 (Retrovirus)的复制、
增殖和致癌原理
1 癌症：
现在知道是受累组织生长紊乱而又不受约束。现知约 200多种,15%为病毒所引起，另主要为突变所引起。
2 逆转录病毒：
Temin(1964年 ) 研究劳斯肉瘤病毒 (RSV)，提出的前病毒学说 (provirus
theory) 。 1970年发现了逆转录酶，荣获了诺贝尔医学和生理学奖。
逆转病毒是一类具有包膜的、含 ssRNA的球状病毒，呈二十面体。它除含有一些一般病毒所具有的 ssRNA、蛋白质、脂肪和糖类外，还含有反转录酶 (reverse transcriptase)、核糖核酸酶 H(RNase H可降解 RNA-DNA杂种分子中的 RNA链 )、转化蛋白和 DNA连接酶等,
艾滋病数字
近二十年来 1600万人受感染而死
全球感染者累计已达 5000万
1999年有 260万人因之死亡
新感染者中儿童和青少年居多,全球 1999年儿童新感染者为
560万
,重灾区,为女性,感染者人数超过男性
个别南部非洲国家有 1/4的人口感染
去年全球每分钟有 11人感染
目前非洲每天为此举行 5500个葬礼
在不到十年的时间,我国的 HIV-1携带者由 1千余人上升到 30
万
我国感染者 60%为吸毒者注射毒品时感染病毒,其次为性行为传播和母婴关系传播
3 艾滋病 -获得性免疫缺损综合症
80年代流行的 AIDS(acquired immune deficiency syndrome),病原体为人类免疫缺损病毒 (HIV,human immnodeficiency virus)。
猿免疫缺损病毒 (SIV,simian immnodeficiency virus)
人类免疫缺损病毒 (HIV,human immnodeficiency virus)
艾滋病 (AIDS,acquired immune deficiency syndrome)
艾滋病病毒起源：一是认为这是美国政府的一个生物武器试验；二是认为 HIV病毒来源于科学家们早期在非洲对脊髓灰质炎疫苗的试验 。
HIV感染人体时先由其表面糖蛋白
gp120与人辅助 T细胞 (即 T4细胞 )表面蛋白 CD4特异结合,gp120流在细胞表面而病毒进入 T4细胞内。在逆转录酶作用下，以 RNA为模板由病毒 DNA聚合酶催化得到原病毒
DNA并整合到宿主细胞 DNA基因组中进行繁殖。由于 gp120都留在
T4细胞表面，使得其像 HIV病毒一样可以去感染另一个 T4细胞而形成大的多核合胞体。
T4细胞被感染，则失去免疫功能，
人则患上爱滋病。 这样，使人体变为没有军队的国家，只能招募“雇佣军” --抗生素。一旦雇佣军不济时则全线崩溃，死于象肺结核、肝炎及生理上的一些常见疾病。
第二节 亚 病毒
类病毒：最小的、只含 RNA一种成分、专性细胞内寄生的分子生物。
拟病毒：包裹在植物病毒中的类病毒。
病毒类病毒亚病毒 拟病毒朊病毒
– prion diseases
Scrapie,sheep羊搔痒病
TME (transmissible mink encephalopathy):mink
CWD (chronic wasting disease),muledeer,elk
BSE (bovine spongiform encephalopathy):cows疯牛病
CJD (Creutzfeld-Jacob Disease),human克 -雅氏病朊 病毒 (Prion),普列昂,Protein infection
蛋白质侵染因子，是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性的 疏水蛋白质 。
1982年，美国病毒学家 Prusiner发现羊搔痒病致病因子为一种蛋白质，是一种不含核酸的微蛋白颗粒，形态为杆状颗粒，直径 25nm，长 100-200nm，
对朊病毒影响最大的为蛋白酶、氨基酸化学修饰剂和蛋白质变性剂。其复制机制违背了现行的中心法则。
中心法则
理由 1,RNA 核苷酸比
DNA核苷酸更容易合成,
DNA可能是从 RNA进化来的,比 RNA更稳定,其作为遗传力的保管员的作用要胜过 RNA。 如逆转录病毒,它仍携带遗传信息；
理由 2：新近发现 RNA具有酶的功能,称酢酶 。 进化的结果蛋白质完全担负起了催化的功能 。 如月元病毒也能携带信息 。
(三 )非细胞型生物病毒 --核蛋白体
核酸
蛋白质病毒类病毒亚病毒 拟病毒朊病毒活的证据,有繁殖、传播疾病的能力死的证据,可被结晶。结晶性具僵硬、固定、排列规矩第一节 病毒病毒是
超显微的大分子生物
无细胞结构
只含一种核酸
专性活细胞内寄生
体外可以无生命状态存在且保持其侵染性特点：
小
可通过细菌滤器
成分：一种核酸 +蛋白质
缺乏酶类、无核糖体、无蛋白质合成系统
专性活细胞内寄生
可结晶，且可在外界长期保存
特殊的繁殖方式：复制 +装配
对干扰素敏感，对抗生素不敏感一 病毒形态构造和化学组成
(一 I病毒的大小单位为 nm，即 10-9mm
(二 ) 病毒的形态
1 典型的病毒粒子核衣壳病毒粒子包膜核心,DNA或 RNA
衣壳：衣壳粒蛋白
2 构型
(1)烟草花叶病毒 (TMV)---螺旋对称衣壳 衣壳蛋白：占 95%,2130个衣壳粒核心 RNA：占 5%,ssRNA
300nm ÷ 2.3nm/圈 = 130圈
130圈 × 16 1/3 个 /圈 =2130
(2)腺病毒 (ADENOVIRUS)---二十面体立体对称
1953年发现形状：二十面体腺质体致病性：消化道炎症等。
12个顶角
20个面
30个边衣壳,252个衣壳粒
12个五邻体,240个六邻体核心,dsDNA，线状
(3)T偶噬菌体 ---复合对称头部尾部目前噬菌体基本形态分为 3种蝌蚪形 > 微球形 > 丝状椭圆形 20面体衣壳粒 212
内含 DNA和中心蛋白螺旋对称衣壳粒 144个注射核酸的通道
3 病毒群体形态
包涵体,某些感染病毒的宿主内，出现光镜可见的大小、
形态和数量不等的小体。
噬菌斑,把适量噬菌体倒在充满细菌的营养琼脂表面，培养一定时间后噬菌体裂解细菌后留下的空斑。
空斑、病斑,动物单层细胞培养病毒后留下的，类似于噬菌斑。
枯斑,病毒作用于植物留下的局部坏死部分。
(三 )病毒的化学组成
1 病毒的核酸
RNA多为 ss,DNA
多为 ds
动物病毒 植物病毒 噬菌体
ds +++ + +++
D N A
ss ++ + ++
ds ++ ++ +
R N A
ss ++++ ++++ +
2 病毒的蛋白质结构蛋白：位于颗粒外表，
起保护作用；决定病毒的抗原性酶蛋白：分解性酶；合成性酶
病毒侵入后的三种结局
裂性噬菌体增殖吸附、侵入、增殖 (复制 )、装配、释放二 病毒的繁殖
---以噬菌体为例
1 吸附
位点,受体、性菌毛等
过程,随机碰撞、尾丝散开、固着、刺突插入、基板固定
感染复数 (multiplicity of infection),每一敏感细胞可吸附的相应噬菌体的数量。
自外裂解 (lysis from without)
内裂解：
2 侵入
过程,尾丝展开、释放溶菌酶、尾丝尾鞘收缩,DNA
注入动物病毒借助胞饮作用或直接穿过膜，植物病毒则通过伤口或昆虫刺吸传染
3 增殖
(1)核酸复制
核酸复制
核酸转录
蛋白质合成
DNA病毒 (poxvirus)的复制
(2)核酸转录
(3)蛋白质合成
4 装配
DNA分子的缩合 通过衣壳包裹 DNA而形成头部尾丝和尾部其它部件独立装配完成 头部与尾部相结合装上尾丝
成熟的病毒粒子从被感染细胞内转移到外界的过程。
没有包膜的病毒合成溶解细胞的酶，引起内裂解。
有包膜的病毒以下图方式进行：
5 释放三 一步生长曲线一步生长曲线,定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。
裂解量 =裂解期平均噬菌斑数潜伏期平均噬菌斑数裂解量,每个被感染细菌释放新的噬菌体的平均数称为
“平均收获量，也称裂解量。
四 溶源性
溶源性：温和噬菌体侵入宿主细胞后产生一种新的特性，称为溶源性。
1 温和噬菌体 (temperate phage),噬菌体吸附或侵入细胞后，其 DNA只整合在宿主核染色体组上，并可长期随宿主 DNA的复制而同步复制，一般不进行增殖或引起宿主细胞裂解的噬菌体 。
原噬菌体 (前噬菌体 ),整合在宿主染色体上的温和噬菌体核酸。
游离态,具感染性的病毒粒子整合态,原噬菌体，附着或整合在细菌染色体上营养态,在宿主细胞内指导特定的病毒核酸和蛋白质的合成
2 溶源性细菌,含有原噬菌体 (温和噬菌体 )的细菌称为溶源性细菌。
溶源性细菌基本特性：
(1) 溶源性是溶源性细菌的一个极其稳定的遗传特性
(2) 自发裂解
(3) 诱发裂解
(4) 具“免疫性”
(5) 溶源性细菌的复愈：非溶源化
(6) 溶源转变：可获得一些新的生理特性
E,coli K12 (λ ):表示一株带有 λ 前噬菌体的大肠杆菌 K12溶源菌株。
三 逆转录病毒 (Retrovirus)的复制、
增殖和致癌原理
1 癌症：
现在知道是受累组织生长紊乱而又不受约束。现知约 200多种,15%为病毒所引起，另主要为突变所引起。
2 逆转录病毒：
Temin(1964年 ) 研究劳斯肉瘤病毒 (RSV)，提出的前病毒学说 (provirus
theory) 。 1970年发现了逆转录酶，荣获了诺贝尔医学和生理学奖。
逆转病毒是一类具有包膜的、含 ssRNA的球状病毒，呈二十面体。它除含有一些一般病毒所具有的 ssRNA、蛋白质、脂肪和糖类外，还含有反转录酶 (reverse transcriptase)、核糖核酸酶 H(RNase H可降解 RNA-DNA杂种分子中的 RNA链 )、转化蛋白和 DNA连接酶等,
艾滋病数字
近二十年来 1600万人受感染而死
全球感染者累计已达 5000万
1999年有 260万人因之死亡
新感染者中儿童和青少年居多,全球 1999年儿童新感染者为
560万
,重灾区,为女性,感染者人数超过男性
个别南部非洲国家有 1/4的人口感染
去年全球每分钟有 11人感染
目前非洲每天为此举行 5500个葬礼
在不到十年的时间,我国的 HIV-1携带者由 1千余人上升到 30
万
我国感染者 60%为吸毒者注射毒品时感染病毒,其次为性行为传播和母婴关系传播
3 艾滋病 -获得性免疫缺损综合症
80年代流行的 AIDS(acquired immune deficiency syndrome),病原体为人类免疫缺损病毒 (HIV,human immnodeficiency virus)。
猿免疫缺损病毒 (SIV,simian immnodeficiency virus)
人类免疫缺损病毒 (HIV,human immnodeficiency virus)
艾滋病 (AIDS,acquired immune deficiency syndrome)
艾滋病病毒起源：一是认为这是美国政府的一个生物武器试验；二是认为 HIV病毒来源于科学家们早期在非洲对脊髓灰质炎疫苗的试验 。
HIV感染人体时先由其表面糖蛋白
gp120与人辅助 T细胞 (即 T4细胞 )表面蛋白 CD4特异结合,gp120流在细胞表面而病毒进入 T4细胞内。在逆转录酶作用下，以 RNA为模板由病毒 DNA聚合酶催化得到原病毒
DNA并整合到宿主细胞 DNA基因组中进行繁殖。由于 gp120都留在
T4细胞表面，使得其像 HIV病毒一样可以去感染另一个 T4细胞而形成大的多核合胞体。
T4细胞被感染，则失去免疫功能，
人则患上爱滋病。 这样，使人体变为没有军队的国家，只能招募“雇佣军” --抗生素。一旦雇佣军不济时则全线崩溃，死于象肺结核、肝炎及生理上的一些常见疾病。
第二节 亚 病毒
类病毒：最小的、只含 RNA一种成分、专性细胞内寄生的分子生物。
拟病毒：包裹在植物病毒中的类病毒。
病毒类病毒亚病毒 拟病毒朊病毒
– prion diseases
Scrapie,sheep羊搔痒病
TME (transmissible mink encephalopathy):mink
CWD (chronic wasting disease),muledeer,elk
BSE (bovine spongiform encephalopathy):cows疯牛病
CJD (Creutzfeld-Jacob Disease),human克 -雅氏病朊 病毒 (Prion),普列昂,Protein infection
蛋白质侵染因子，是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性的 疏水蛋白质 。
1982年，美国病毒学家 Prusiner发现羊搔痒病致病因子为一种蛋白质，是一种不含核酸的微蛋白颗粒，形态为杆状颗粒，直径 25nm，长 100-200nm，
对朊病毒影响最大的为蛋白酶、氨基酸化学修饰剂和蛋白质变性剂。其复制机制违背了现行的中心法则。
中心法则
理由 1,RNA 核苷酸比
DNA核苷酸更容易合成,
DNA可能是从 RNA进化来的,比 RNA更稳定,其作为遗传力的保管员的作用要胜过 RNA。 如逆转录病毒,它仍携带遗传信息；
理由 2：新近发现 RNA具有酶的功能,称酢酶 。 进化的结果蛋白质完全担负起了催化的功能 。 如月元病毒也能携带信息 。
