环境工程微生物学第三版
(二)病毒的结构
蛋白质衣壳 核衣壳 病毒 囊膜
(非基本结构) 简单病毒粒子 (裸露病毒粒子) 复杂病毒粒子 (如流感病毒)
核酸内芯
病毒的结构
衣壳粒 核酸 囊膜 刺突 核ห้องสมุดไป่ตู้壳
病 毒 粒 子
核衣壳 (基本结构) 囊膜 (非基本结构)
核心:DNA或RNA 衣壳:由若干衣壳粒构成
由类脂或脂蛋白 和糖蛋白构成
3.2 噬菌体的分离培养
第五节 病毒对物理、化学因素的抗力及在 污水处理过程中的去除效果 1、病毒对物理因素的抵抗力 1.1 温度 高温:大多数病毒在55~65℃范围内 不到1h被灭活。脊髓灰质炎病毒抗热变 异株可在75 ℃下生存。 低温:不会灭活病毒。通常在-75 ℃ 下保存病毒。
植物病毒的培养基:
与之相应敏感植株和敏感的植物组 织。
噬菌体的培养基:
与噬菌体相应的敏感细菌,如大肠 杆菌噬菌体用大肠杆菌培养。
3、病毒的培养
3.1 动物病毒的培养 (1)动物病毒的空斑试验 a. 单层细胞制备和培养 b. 病毒样品的采集和制备 c. 动物病毒的接种与观察 d. 具体培养方法 (2)系列稀释终点
一、 病毒区别于其它生物的特征
(1)病毒没有细胞结构,由一种核酸(DNA或 RNA)加蛋白质衣壳组成。 (2)严格的活细胞内寄生,没有自身的核糖体 (合成蛋白质的机构),大部分病毒没有酶或 酶系统不全,不能进行独立的代谢活动。 (3)病毒在活的敏感宿主细胞内是具有生命的 大分子微生物,在活的敏感细胞外呈不具生命 特征的大分子物质,并可形成结晶。但仍保留 着感染宿主的潜在能力。
如大肠杆菌T4噬菌体,头部呈立体对称型 (20面体),尾部为螺旋对称型。
2. 核酸内芯
• 动物病毒:有的含DNA,有的含RNA。 • 植物病毒:大多含RNA,少数含DNA。 • 噬菌体:大多数含DNA,少数含RNA。 功能:决定病毒遗传、变异和对敏感宿主 细胞的感染力。
囊膜 核酸内芯 蛋白质衣壳
3. 囊膜(被膜、包膜、外膜、封套)
4. 刺突
有些病毒粒子表面,尤其是在有囊膜的病毒粒 子表面具有突起物,称刺突,也称囊膜突起。
刺突 SARS病毒
“SARS病毒”乍现北京王府井
第三节 病毒的繁殖
一、病毒的繁殖过程 动物病毒、植物病毒和噬菌体的繁 殖过程基本相似,以大肠杆菌噬菌体为 例,分为吸附、侵入、复制、装配和释 放等五个步骤。
第二章 非细胞结构的 超微生物-病毒
第一节 第二节 第三节 第四节 病毒的一般特征及其分类 病毒的形态和结构 病毒的繁殖 病毒对物理、化学因素的的抗力及在污水处 理过程中的去除效果
第一节 病毒的一般特征及其分类 概念 病毒是没有细胞结构,专性寄生 在活的敏感宿主体内,可通过细菌过滤 器,大小在0.2μm以下的超微小微生物 或大分子微生物。
类病毒的发现:1971年首次报道的马铃薯纺锤形块茎 病类病毒(PSTV)只有359个核苷酸。
马铃薯纺锤形块茎病类病毒 :它是 一条长50nm的棒状dsRNA分子。
拟病毒(virusoids)
又称类类病毒(viroid-like),可认为是 一类包裹在植物病毒粒子中的有缺陷的 类病毒 一般仅由裸露的RNA 或DNA组成 “寄生”于真病毒内——辅助病毒 (helper virus) 其复制必须依赖辅助病毒
三、类病毒和朊病毒
• 类病毒
亚病毒
类病毒比病毒更加小,为环状单链RNA,约有250~370个核苷酸
长度,可通过机械途径或花粉或胚珠在植物间传播,在宿主内复制。 类病毒可引起马铃薯纺锤形块茎病、柑橘裂皮病和菊矮化病。 • 朊病毒 朊病毒是一种引起牛、羊疾病的感染因子(蛋白样感染颗粒)。 没有检测到核酸存在。朊病毒可导致退化性神经系统紊乱的疾病,如 羊瘙痒症。可引起人和动物的神经性疾病,如牛海棉状脑病(BSE或疯 牛病)致使家族性痴呆。
H和N这两个字母代表病毒表面的两种蛋 白质──血凝素和神经氨酸 ,数字则表示每种 蛋白质结构的细微变化。这种变化非常重要, 原因是人体免疫系统要“瞄准”这些蛋白质, 进而攻击病毒。
体态细长的甲型H1N1病毒 ——日本东京大学医科研究 所野田岳志拍摄
美国疾病控制与预防中心(CDC)发 表的圆形甲型H1N1流感病毒形态 的电子显微镜照片。
图1-1 几种病毒的形态与相对大小(大圆表示葡萄球菌细胞的相对大小)
1.葡萄球菌噬菌体 2.烟草花叶病毒 3.疱疹病毒 4.腮腺炎病毒 5.流感病毒 6.脊髓灰质炎病毒 7.狂犬病毒 8.腺病毒 9.痘病毒
二、 病毒的化学组成和结构
(一)病毒的化学组成
蛋白质、核酸(DNA或RNA)、类脂质、多糖。
H5N1型禽流感病毒
照片中的蓝色部分就是H5N1禽流感病毒, 下面的红色部分则是健康人体细胞,照片显示 H5N1正在攻击健康的细胞。
图1-4 SARS病毒(冠状病毒) A. SARS病毒的结构图 B. 电子显微镜下的SARS病毒
乙肝病毒
电子显微镜下可以观察到乙肝病毒3种不同的形态: 大球形颗粒,小球形颗粒和管形颗粒。
大肠杆菌
噬菌体
Phage T4 infecting its host E. coli cell
二. 噬菌体的溶原性
• 噬菌体分为两种类型:
烈性噬菌体:侵入宿主细胞后引起宿主细胞裂 解。
温和噬菌体:不引起宿主细胞裂解的噬菌体 。 当侵入宿主细胞后,其核酸附着并整合在宿主染色 体上,和宿主核酸同步复制,宿主细胞不裂解,而 继续生长,这种不引起宿主细胞裂解的噬菌体称作 温和噬菌体。
二、病毒的分类
1971年以后,国际病毒分类委员会
(International Committee for Taxonomy Viruses,ICTV) 建立了统一的病毒分类系统。在2005年7月第八次发布:将 病毒分为3个目,73个科,11个亚科,289个属,1950个种。 病毒分类依据:宿主、所致疾病、病毒粒子的大小、 病毒的结构和组成、核酸的类型、复制的模式,有或无被膜 等。
第二节
病毒的形态和结构
一、病毒的形态和大小 (一)病毒形态多样:
动物病毒:球形、卵圆形、砖形等。 植物病毒:杆状、丝状和球状。 噬菌体:蝌蚪状和丝状。
噬菌体 (蝌蚪状) 痘病毒 (卵圆形)
烟草花叶病毒 (杆状)
天花病毒 (砖形)
fd噬菌体 (丝状)
狂犬病毒 (弹状)
脊髓灰质炎病毒 (球形)
不同(专性宿主)病毒的形态、大小:
将噬菌体的敏感细菌接种在液体培养基中, 经培养后,敏感细菌均匀分布在培养基中而使培 养液混浊。然后接种噬菌体,敏感细菌被噬菌体 感染后发生菌体裂解,原来混浊的细菌悬液变成 透明的裂解溶液。
(2)病毒在固体培养基上的培养特征
将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固 体培养基上生长形成许多个菌落,当接 种稀释适度的噬菌体悬液后引起点性感 染,在感染点上进行反复的感染过程, 宿主细菌菌落就一个个地被裂解成一个 个空斑,这些空斑就叫噬菌斑。
核酸
病毒的三种对称构型
• 由于衣壳粒的排列组合不同而划分:
螺旋对称型
立体对称型
复合对称型
(1)立体对称型(20面体)
如腺病毒、疱诊病毒、脊髓灰质炎病毒、 呼肠孤病毒、SARS病毒等。
(2)螺旋体对 称型(包括纤 维状、直杆状、 弯曲杆状) 如烟草花叶 病毒、狂犬病 毒、流感病毒 等。
(3)复合对称型(蝌蚪形)
二、病毒的分类
1.根据专性宿主分类 •动物病毒 •植物病毒 •细菌病毒(噬菌体) •放线菌病毒(噬放线菌体) •藻类病毒(噬藻体) •真菌病毒(噬真菌体) 2.按核酸分类
•DNA病毒(多数是双链DNA,细小病毒组的成员是单链DNA)。 •RNA病毒(多数是单链RNA,呼肠孤病毒组的成员是双链RNA)。 单链DNA和单链RNA又有正链和负链之分。
1. 动物病毒 • 概念: 寄生在人体和动物体内,引起人 和动物疾病的病毒。如人的流行性感冒, 水痘,麻疹,腮腺炎,甲型肝炎,乙性型肝炎 等. • 形状:球形、卵圆形、砖形 • 大小:直径:100~200nm 口蹄疫病毒最小,直径:22nm
流行性感冒病毒
乙肝病毒(HBV)结构示意图。
艾滋病毒
英国艺术家制作玻璃雕塑 H1N1甲型流感病毒图片
类病毒和拟病毒
寄生在植物体内的类病毒和拟病毒 结构更简单,只具RNA,不具蛋白质。
类病毒(viroid)
类病毒:是目前已知最小的可传染的致病因子,比普 通病毒简单。类病毒是无蛋白质外壳保护的游离的共价闭 合环状单链 RNA分子,侵入宿主细胞后自我复制,并使宿 主致病或死亡。 存在:只在植物体中发现。
噬菌斑
2、病毒的培养基
病毒是专性寄生在活的敏感宿主细 胞内才能生长繁殖的微生物。 敏感细胞具备的条件: (1)必须是活的敏感动物或是活的敏 感动物组织细胞; (2)能提供病毒附着的受体; (3)敏感细胞内没有破坏特异性病毒 的限制性核酸内切酶。
不同种类的病毒其培养基不同:
脊椎动物病毒的培养基: (1)人胚组织细胞:如人胚肾、肌肉、皮肤、 肝、肺、肠等器官的细胞。 (2)人组织细胞:如扁桃体、胎盘、羊膜、绒 毛膜等。 (3)病变组织细胞:人肿瘤细胞。 (4)动物组织细胞:如猴肾和心脏、兔肾、猪 肾细胞等。 (5)鸡、鸭胚细胞。 (6)敏感动物(如猴、兔、羊、马、小白鼠、 豚鼠等。
朊病毒
还有一类生物与 一般病毒不一样,它只 有蛋白质而无核酸,但 却既有感染性,又有遗 传性,并且具有和一切 已知传统病原体不同的 异常特性。它就是朊病 毒。
1. 蛋白质衣壳
• 概念:蛋白质衣壳是由一定数量的衣壳粒(由 一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位) 按一定的排列组合构成的病毒外壳,称蛋白质 衣壳。 • 蛋白质功能: 囊膜 a、保护病毒核酸; 蛋白质衣壳 b、决定病毒感染的特异性; c、使病毒牢固地吸附在敏感细胞上; d、决定病毒的致病性、抗原性; e、构成病毒的酶。