第二章非細胞結(jié)構(gòu)的超微生物病毒,第一節(jié)病毒的一般特征及其分類第二節(jié)病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)第三節(jié)病毒的繁殖第四節(jié)病毒對物理、化學(xué)因素的的抗力及在污水處理過程中的去除效果,第一節(jié)病毒的一般特征及其分類,概念病毒是沒有細胞結(jié)構(gòu)，專性寄生在活的敏感宿主體內(nèi)，可通過細菌過濾器，大小在0.2m以下的超微小微生物或大分子微生物。,H5N1型禽流感病毒,照片中的藍色部分就是H5N1禽流感病毒，下面的紅色部分則是健康人體細胞，照片顯示H5N1正在攻擊健康的細胞。,圖1-4SARS病毒(冠狀病毒)A.SARS病毒的結(jié)構(gòu)圖B.電子顯微鏡下的SARS病毒,電子顯微鏡下可以觀察到乙肝病毒3種不同的形態(tài)：大球形顆粒，小球形顆粒和管形顆粒。,乙肝病毒,一、病毒區(qū)別于其它生物的特征,（1）病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)，由一種核酸（DNA或RNA）加蛋白質(zhì)衣殼組成。（2）嚴(yán)格的活細胞內(nèi)寄生，沒有自身的核糖體（合成蛋白質(zhì)的機構(gòu)），大部分病毒沒有酶或酶系統(tǒng)不全，不能進行獨立的代謝活動。（3）病毒在活的敏感宿主細胞內(nèi)是具有生命的大分子微生物，在活的敏感細胞外呈不具生命特征的大分子物質(zhì)，并可形成結(jié)晶。但仍保留著感染宿主的潛在能力。,（4）個體小，小于0.2m，是最小的微生物，能通過細菌濾器，只能通過電子顯微鏡觀察。,（5）繁殖方式特別，不通過二分裂，必須仰賴于宿主細胞而進行復(fù)制。（6）每一種病毒只含有一種核酸，不是DNA就是RNA。（7）對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感。,非細胞生物的種類,（寄生于真病毒內(nèi)）,二、病毒的分類,1971年以后，國際病毒分類委員會（InternationalCommitteeforTaxonomyViruses,ICTV）建立了統(tǒng)一的病毒分類系統(tǒng)。在2005年7月第八次發(fā)布：將病毒分為3個目，73個科，11個亞科，289個屬，1950個種。病毒分類依據(jù)：宿主、所致疾病、病毒粒子的大小、病毒的結(jié)構(gòu)和組成、核酸的類型、復(fù)制的模式，有或無被膜等。,二、病毒的分類,1.根據(jù)專性宿主分類動物病毒植物病毒細菌病毒(噬菌體)放線菌病毒(噬放線菌體)藻類病毒(噬藻體)真菌病毒(噬真菌體)2.按核酸分類DNA病毒（多數(shù)是雙鏈DNA，細小病毒組的成員是單鏈DNA）。RNA病毒（多數(shù)是單鏈RNA，呼腸孤病毒組的成員是雙鏈RNA）。單鏈DNA和單鏈RNA又有正鏈和負鏈之分。,三、類病毒和朊病毒,類病毒類病毒比病毒更加小，為環(huán)狀單鏈RNA，約有250370個核苷酸長度，可通過機械途徑或花粉或胚珠在植物間傳播，在宿主內(nèi)復(fù)制。類病毒可引起馬鈴薯紡錘形塊莖病、柑橘裂皮病和菊矮化病。朊病毒朊病毒是一種引起牛、羊疾病的感染因子（蛋白樣感染顆粒）。沒有檢測到核酸存在。朊病毒可導(dǎo)致退化性神經(jīng)系統(tǒng)紊亂的疾病，如羊瘙癢癥。可引起人和動物的神經(jīng)性疾病，如牛海棉狀腦?。˙SE或瘋牛病）致使家族性癡呆。,亞病毒,第二節(jié)病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu),一、病毒的形態(tài)和大?。ㄒ唬┎《拘螒B(tài)多樣：動物病毒：球形、卵圓形、磚形等。植物病毒：桿狀、絲狀和球狀。噬菌體：蝌蚪狀和絲狀。,痘病毒（卵圓形）,噬菌體（蝌蚪狀）,天花病毒（磚形）,狂犬病毒（彈狀）,fd噬菌體（絲狀）,脊髓灰質(zhì)炎病毒（球形）,煙草花葉病毒（桿狀）,不同（專性宿主）病毒的形態(tài)、大?。?1.動物病毒概念：寄生在人體和動物體內(nèi)，引起人和動物疾病的病毒。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.形狀：球形、卵圓形、磚形大小：直徑：100200nm口蹄疫病毒最小，直徑：22nm,流行性感冒病毒,乙肝病毒（HBV）結(jié)構(gòu)示意圖。,艾滋病毒,H和N這兩個字母代表病毒表面的兩種蛋白質(zhì)血凝素和神經(jīng)氨酸，數(shù)字則表示每種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的細微變化。這種變化非常重要，原因是人體免疫系統(tǒng)要“瞄準(zhǔn)”這些蛋白質(zhì)，進而攻擊病毒。,英國藝術(shù)家制作玻璃雕塑H1N1甲型流感病毒圖片,體態(tài)細長的甲型H1N1病毒日本東京大學(xué)醫(yī)科研究所野田岳志拍攝,美國疾病控制與預(yù)防中心(CDC)發(fā)表的圓形甲型H1N1流感病毒形態(tài)的電子顯微鏡照片。,B.電子顯微鏡下的SARS病毒,2.植物病毒,概念：寄生在植物體內(nèi)引起植物疾病的病毒叫植物病毒。引起的疾病有：煙草花葉病、蕃茄叢矮病、水稻萎縮病和馬鈴薯退化病等。形狀：桿狀、絲狀、球狀大?。海?020）（300750）nm,3.細菌病毒（嗜菌體）,概念：寄生在細菌體內(nèi)引起細菌疾病的病毒叫嗜菌體。形狀：蝌蚪形、微球形、絲狀大?。航z狀：體長600800nm蝌蚪狀：頭9060nm，尾10020nm微球狀：2060nm,圖1-1幾種病毒的形態(tài)與相對大小（大圓表示葡萄球菌細胞的相對大?。?.葡萄球菌噬菌體2.煙草花葉病毒3.皰疹病毒4.腮腺炎病毒5.流感病毒6.脊髓灰質(zhì)炎病毒7.狂犬病毒8.腺病毒9.痘病毒,二、病毒的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),（一）病毒的化學(xué)組成蛋白質(zhì)、核酸（DNA或RNA）、類脂質(zhì)、多糖。,（二）病毒的結(jié)構(gòu),病毒,核衣殼,囊膜(非基本結(jié)構(gòu)),蛋白質(zhì)衣殼,核酸內(nèi)芯,簡單病毒粒子（裸露病毒粒子）,復(fù)雜病毒粒子（如流感病毒）,寄生在植物體內(nèi)的類病毒和擬病毒結(jié)構(gòu)更簡單，只具RNA，不具蛋白質(zhì)。,類病毒和擬病毒,類病毒(viroid),類病毒：是目前已知最小的可傳染的致病因子，比普通病毒簡單。類病毒是無蛋白質(zhì)外殼保護的游離的共價閉合環(huán)狀單鏈RNA分子，侵入宿主細胞后自我復(fù)制，并使宿主致病或死亡。存在：只在植物體中發(fā)現(xiàn)。,類病毒的發(fā)現(xiàn)：1971年首次報道的馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒(PSTV)只有359個核苷酸。,馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒：它是一條長50nm的棒狀dsRNA分子。,擬病毒（virusoids）,又稱類類病毒（viroid-like），可認為是一類包裹在植物病毒粒子中的有缺陷的類病毒一般僅由裸露的RNA或DNA組成“寄生”于真病毒內(nèi)輔助病毒（helpervirus）其復(fù)制必須依賴輔助病毒,朊病毒,還有一類生物與一般病毒不一樣，它只有蛋白質(zhì)而無核酸，但卻既有感染性，又有遺傳性，并且具有和一切已知傳統(tǒng)病原體不同的異常特性。它就是朊病毒。,1.蛋白質(zhì)衣殼,概念：蛋白質(zhì)衣殼是由一定數(shù)量的衣殼粒（由一種或幾種多肽鏈折疊而成的蛋白質(zhì)亞單位）按一定的排列組合構(gòu)成的病毒外殼，稱蛋白質(zhì)衣殼。蛋白質(zhì)功能：a、保護病毒核酸；b、決定病毒感染的特異性；c、使病毒牢固地吸附在敏感細胞上；d、決定病毒的致病性、抗原性；e、構(gòu)成病毒的酶。,病毒的三種對稱構(gòu)型,由于衣殼粒的排列組合不同而劃分：,立體對稱型,螺旋對稱型,復(fù)合對稱型,（1）立體對稱型（20面體）,如腺病毒、皰診病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、呼腸孤病毒、SARS病毒等。,（2）螺旋體對稱型（包括纖維狀、直桿狀、彎曲桿狀）如煙草花葉病毒、狂犬病毒、流感病毒等。,（3）復(fù)合對稱型（蝌蚪形）如大腸桿菌T4噬菌體，頭部呈立體對稱型（20面體），尾部為螺旋對稱型。,2.核酸內(nèi)芯,動物病毒：有的含DNA，有的含RNA。植物病毒：大多含RNA，少數(shù)含DNA。噬菌體：大多數(shù)含DNA，少數(shù)含RNA。功能：決定病毒遺傳、變異和對敏感宿主細胞的感染力。,3.囊膜（被膜、包膜、外膜、封套）,概念：有些病毒除核衣殼外，在其外層還包裹著一層構(gòu)造比較復(fù)雜的包膜即囊膜。組成：由脂類和多糖組成。功能：保護病毒核酸不致在細胞外界環(huán)境中受到破壞。具有被膜病毒：痘病毒腮腺炎病毒流感病毒等,3.囊膜（被膜、包膜、外膜、封套）,形成：包膜在病毒從宿主細胞釋放時獲得（來自宿主細胞的核膜或質(zhì)膜），其基本結(jié)構(gòu)與細胞膜相似，為脂質(zhì)雙層膜，細胞膜蛋白被病毒編碼的包膜糖蛋白所取代。,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，稱刺突，也稱囊膜突起。,刺突,SARS病毒,“SARS病毒”乍現(xiàn)北京王府井,第三節(jié)病毒的繁殖,一、病毒的繁殖過程動物病毒、植物病毒和噬菌體的繁殖過程基本相似，以大腸桿菌噬菌體為例，分為吸附、侵入、復(fù)制、裝配和釋放等五個步驟。,圖1-6噬菌體吸附、侵入宿主菌內(nèi)復(fù)制（合成）、聚集與釋放全過程,T-偶噬菌體感染大腸桿菌的掃描電鏡,噬菌體,大腸桿菌,T4噬菌體感染大腸桿菌的電鏡照片,大腸桿菌,噬菌體,(增殖),吸附,侵入,增殖（復(fù)制）,成熟（裝配）,釋放,細胞外裂解,在非正常情況下，大量噬菌體會在短期內(nèi)同時吸附一個宿主細胞引起細胞產(chǎn)生許多小孔而裂解，這叫細胞外裂解。噬菌體不能繁殖，與噬菌體在細胞內(nèi)增殖所引起的裂解不同。,大腸桿菌,噬菌體,PhageT4infectingitshostE.colicell,二.噬菌體的溶原性,噬菌體分為兩種類型：烈性噬菌體：侵入宿主細胞后引起宿主細胞裂解。溫和噬菌體：不引起宿主細胞裂解的噬菌體。當(dāng)侵入宿主細胞后，其核酸附著并整合在宿主染色體上，和宿主核酸同步復(fù)制，宿主細胞不裂解，而繼續(xù)生長，這種不引起宿主細胞裂解的噬菌體稱作溫和噬菌體。,溶原細胞：含有溫和噬菌體核酸的宿主細胞稱作溶原細胞。,溶原性可遺傳：溶原性細菌的子代也是溶原性的。溶原性變異：當(dāng)噬菌體脫離溶原性細菌的染色體后，即可恢復(fù)復(fù)制能力，并引起宿主細菌裂解而釋放出成熟的裂性噬菌體，這是溶原性發(fā)生變異所致。,第四節(jié)病毒的培養(yǎng),病毒的培養(yǎng)特征（1）病毒在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征將噬菌體的敏感細菌接種在液體培養(yǎng)基中，經(jīng)培養(yǎng)后，敏感細菌均勻分布在培養(yǎng)基中而使培養(yǎng)液混濁。然后接種噬菌體，敏感細菌被噬菌體感染后發(fā)生菌體裂解，原來混濁的細菌懸液變成透明的裂解溶液。,（2）病毒在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征,將噬菌體的敏感細菌接種在瓊脂固體培養(yǎng)基上生長形成許多個菌落，當(dāng)接種稀釋適度的噬菌體懸液后引起點性感染，在感染點上進行反復(fù)的感染過程，宿主細菌菌落就一個個地被裂解成一個個空斑，這些空斑就叫噬菌斑。,噬菌斑,2、病毒的培養(yǎng)基,病毒是專性寄生在活的敏感宿主細胞內(nèi)才能生長繁殖的微生物。敏感細胞具備的條件：（1）必須是活的敏感動物或是活的敏感動物組織細胞；（2）能提供病毒附著的受體；（3）敏感細胞內(nèi)沒有破壞特異性病毒的限制性核酸內(nèi)切酶。,不同種類的病毒其培養(yǎng)基不同：,脊椎動物病毒的培養(yǎng)基：（1）人胚組織細胞：如人胚腎、肌肉、皮膚、肝、肺、腸等器官的細胞。（2）人組織細胞：如扁桃體、胎盤、羊膜、絨毛膜等。（3）病變組織細胞：人腫瘤細胞。（4）動物組織細胞：如猴腎和心臟、兔腎、豬腎細胞等。（5）雞、鴨胚細胞。（6）敏感動物（如猴、兔、羊、馬、小白鼠、豚鼠等。,植物病毒的培養(yǎng)基：,與之相應(yīng)敏感植株和敏感的植物組織。噬菌體的培養(yǎng)基：與噬菌體相應(yīng)的敏感細菌，如大腸桿菌噬菌體用大腸桿菌培養(yǎng)。,3、病毒的培養(yǎng),3.1動物病毒的培養(yǎng)（1）動物病毒的空斑試驗a.單層細胞制備和培養(yǎng)b.病毒樣品的采集和制備c.動物病毒的接種與觀察d.具體培養(yǎng)方法（2）系列稀釋終點,3.2噬菌體的分離培養(yǎng),第五節(jié)病毒對物理、化學(xué)因素的抗力及在污水處理過程中的去除效果,1、病毒對物理因素的抵抗力1.1溫度高溫：大多數(shù)病毒在5565范圍內(nèi)不到1h被滅活。脊髓灰質(zhì)炎病毒抗熱變異株可在75下生存。低溫：不會滅活病毒。通常在-75下保存病毒。,1.2光及其他輻射,（1）紫外輻射紫外輻射（包括日光中的和人工制造）具有滅活病毒的作用。滅活部位：病毒的核酸，使核酸中的嘧啶環(huán)受到影響，形成胸腺嘧啶二聚體，（即相鄰的胸腺嘧啶殘基之間形成共價鍵）影響因素：紫外輻射的致死作用隨培養(yǎng)基的濁度和顏色的增加而降低。,（2）可見光,在天然水體和氧化塘中，日光對腸道病毒有滅活作用。光滅活作用：在氧氣和染料的存在下，大多數(shù)腸道病毒對可見光很敏感被殺死。染料附著在核酸上，催化光氧化過程，引起病毒滅活。,（3）離子輻射,X射線、射線也有滅活病毒的作用。,1.3干燥,氣溶膠化的病毒：在相對濕度較高時存活最好。如無被膜的細小核糖核酸病毒類和腺病毒類。有被膜的病毒：在相對濕度較低時存活最好。如黏病毒類、副黏液病毒類、森林病毒等。土壤中病毒：水分含量低于10%時，病毒會迅速滅活。污泥中病毒：當(dāng)固體含量大于65%時，病毒量降低。,干燥是控制環(huán)境中病毒的重要因素。,腸病毒可在衣物的表面存活20周。脊髓灰質(zhì)炎病毒可在載玻片上存活至少8周。,2、病毒對化學(xué)因素的抵抗力,體內(nèi)滅活：抗體、干擾素,抗體：病毒侵入機體后，由機體產(chǎn)生的一種特異蛋白。,干擾素：宿主為抵抗入侵的病毒而產(chǎn)生的一種糖蛋白，它進而誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生一種抗病毒蛋白將病毒滅活，干擾素起間接作用。,體外滅活：酚、低滲緩沖溶液、甲醛、亞硝酸、氨、醚類、十二烷基硫酸鈉、氯仿、去氧膽酸鈉、氯、溴、碘、臭氧、乙醇、強酸、強堿及其他氧化劑等。,2.1破壞病毒蛋白質(zhì)的化學(xué)物質(zhì),酚：破壞病毒蛋白質(zhì)的衣殼，常用于分離有感染性的核酸。低離子濃度（低滲緩沖溶液）的環(huán)境：低離子濃度的環(huán)境能使病毒蛋白質(zhì)的衣殼發(fā)生細微變化，阻止病毒吸附在宿主細胞上。,2.2破壞核酸的化學(xué)物質(zhì),甲醛：只破壞病毒的核酸，不改變病毒的抗原特性。亞硝酸：與病毒核酸反應(yīng)導(dǎo)致嘌呤和嘧啶堿基的脫氨基作用，氨：引起病毒顆粒內(nèi)RNA的裂解。,2.3影響病毒脂質(zhì)被膜的化學(xué)物質(zhì),醚、十二烷基硫酸鈉、氯仿、去氧膽酸鈉等脂溶劑能破壞病毒的脂質(zhì)被膜（如流感病毒）。,被膜鑒別方法：凡對醚類等脂溶劑敏感的病毒為有被膜的病毒，對脂溶劑不敏感的病毒為不具被膜的病毒。,3、病毒對抗生素的抵抗力,鏈霉菌（放線菌）、青霉菌抗生素：各種鏈霉菌、青霉菌產(chǎn)生的抗生素對大多數(shù)病毒無滅活作用，只有鸚鵡熱淋巴肉芽腫病毒例外。藻類抗生素：藻類產(chǎn)生的抗生物質(zhì)如丙烯酸和多酚對病毒有滅活作用。細菌抗生素：枯草桿菌、大腸桿菌和銅綠假單胞菌3種菌顯示抗病毒的活性，病毒的蛋白質(zhì)衣殼可被用作細菌的生長底物。,4、病毒在環(huán)境中的存活和在污水處理過程中的去除效果,4.1病毒在環(huán)境中的存活（1）水體中病毒的存活在海水和淡水中，溫度是影響病毒存活的主要因素，與病毒類型也有關(guān)。,腸道病毒隨溫度升高滴度下降99.9%所需時間：354090d22252.59d375d,（2）在土壤中病毒的存活時間,影響因素：土壤溫度和濕度的影響最大。溫度：低溫時的存活時間比在高溫時長。濕度：干燥易使病毒滅活，土壤水分含量在10以下，病毒的數(shù)量大減。滅活原因是病毒成分的解離和核酸的降解。病毒在土壤處理場中可存活6個月以上。,（3）空氣中病毒的存活,影響因素：干燥、相對濕度、太陽光中的紫外輻射、溫度和風(fēng)速等影響。濕度：相對濕度越大，病毒存活時間越長，相對濕度越小，越干燥，病毒存活時間越短。,4.2污水處理過程中對病毒的去除效果,一級處理（物理過程）病毒去除效果差，最多去除30%。二級處理（生物處理）的病毒去除效率高，去除率在90%99%。三級處理（有生物、化學(xué)及物理方法）可使病毒的滴度常數(shù)對數(shù)值下降46。,第六節(jié)病毒的危害、對策與應(yīng)用,一、病毒的危害與對策引起疾病：病毒寄生在生物體內(nèi)，破壞生物機體，引起人類以及與人類密切相關(guān)的動、植物疾病，甚至死亡。如水痘（禽痘）、天花、麻疹、肝炎、腮腺炎、沙眼、流感、艾滋病等。2002年引起全球關(guān)注的非典型肺炎（SARS）的傳播與蔓延以及2005年流行的禽流感和人患禽流感，都是由病毒引起的。病毒還破壞工、農(nóng)