沪科版生命科学高一上3-3《非细胞形态的生物——病毒》课件5

在在食食品品工工业业中中，病病毒毒不不象象细细菌菌和和真真菌菌那那样样有有直直接接的的作作用用。但但是是，在在涉涉及及食食品品卫卫生生等等方方面面则则显显的的十十分分重重要要，例例如如：肝肝炎炎病病毒毒、轮轮状状病病毒毒、噬噬菌菌体体和和SARS病病毒毒等等。如如果果说说肝肝轮轮S三三种种病病毒毒与与食食品品的的安安全全性性有有关关的的话话，噬噬菌菌体体的的危危害害则则主主要要是是发发生生在在发发酵酵工工业业当当中中的的。在在利利用用微微生生物物发发酵酵生生产产食食品品的的过过程程中中，在在乳乳酸酸发发酵酵、醋醋酸酸发发酵酵、氨氨基基酸酸发发酵酵等等过过程程中中，发发酵酵菌菌如如果果受受到到相相应应的的噬噬菌菌体体感感染染时时，发发酵酵作作用用将将会会减减慢慢甚甚至至停停止止，不不积积累累代代谢谢产产物物，菌菌体很快消失，整个发酵生产受到破坏。体很快消失，整个发酵生产受到破坏。在在现现代代科科学学研研究究中中，病病毒毒的的作作用用是是显显著著的的，在在分分子子生生物物学学和和分分子子遗遗传传学学等等方方面面产产生生了了巨巨大大的的影影响响。在在基基因因工工程程研研究究方方面面，如如果果将将病病毒毒核核酸酸分分子子进进行行体体外外切切割割，按按照照实实际际需需要要进进行行基基因因重重组组，然然后后再再送送入入体体内内，进进行行表表达达，产产生生新新的的理理想想性性物物质，应用于现代医学等方面。质，应用于现代医学等方面。在在现现代代免免役役食食品品的的研研究究与与开开发发中中也也同同样样是大有可为的。是大有可为的。二、病毒的特点二、病毒的特点由由于于病病毒毒是是非非细细胞胞生生物物，所所以以它它具具有有细细胞胞生生物物所所没没有有的的突突出出特特点点，主主要要表表现现在在以下几个方面。以下几个方面。1、个个体体极极其其微微小小：个个体体微微小小，在在电电子子显显微镜下才能看见。微镜下才能看见。2、只只含含一一种种类类型型核核酸酸：一一种种病病毒毒的的毒毒粒粒内只含有一种核酸，内只含有一种核酸，DNA或者或者RNA。3、专专性性寄寄生生：严严格格的的活活细细胞胞内内寄寄生生，没没有有自自身身的的核核糖糖体体，没没有有个个体体生生长长，也也不不进进行行二二均均分分裂裂，必必须须依依赖赖宿宿主主细细胞胞进进行行自身的核酸复制，形成子代。自身的核酸复制，形成子代。4、大部分病毒没有酶或酶系极不完全，、大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢不含催化能量代谢 的酶，不能进行独的酶，不能进行独立的代谢作用立的代谢作用5、对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏、对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。感。三、病毒的大小与形态三、病毒的大小与形态1、大大小小：测测量量病病毒毒大大小小的的单单位位是是纳纳米米（nm）。各种病毒的大小相差很大。）。各种病毒的大小相差很大。小小的的病病毒毒直直径径只只有有1020nm左左右右，例例如如：口口蹄蹄疫疫V的的直直径径22nm；大大的的病病毒毒直直径径可可超超过过250nm，例例如如：痘痘病病毒毒的的大大小小约约为为250300nm；大多数病毒的直径都在大多数病毒的直径都在150nm以下。以下。2、形形态态：病病毒毒的的形形态态有有四四种种，即即：球球形形、杆杆形形、砖砖形形和和蝌蝌蚪蚪形形，细细菌菌病病毒毒噬噬菌体即为蝌蚪形。菌体即为蝌蚪形。四、病毒的化学组成四、病毒的化学组成绝大多数病毒主要是由核酸、蛋白质组成，只有少数病毒除上述成分外，还含有脂类、多糖等物质。病 毒 核 酸 的 分 子 量 大 约 在 210161018（Daldon）之间,Daldon简称为DT蛋白质也是病毒的主要成分，其分子量在10000150000DT之间。毒粒（化学组成）（化学组成）核酸；核酸；蛋白质；蛋白质；脂类；脂类；碳水化合物；碳水化合物；基本化学组成基本化学组成病毒颗粒在化学上表现为核蛋白病毒颗粒在化学上表现为核蛋白二、毒粒的化学组成二、毒粒的化学组成二、毒粒的化学组成二、毒粒的化学组成五、病毒的结构五、病毒的结构病毒的基本结构有三种：病毒的基本结构有三种：螺旋对称螺旋对称:-烟草花叶病毒（烟草花叶病毒（TMV）多面体对称多面体对称:二十面体对称病毒二十面体对称病毒-腺病毒腺病毒 复合对称复合对称:T4噬菌体噬菌体 病病毒毒子子：一一个个结结构构齐齐全全，功功能能完完整整，具具有有感感染染性的成熟病毒颗粒。性的成熟病毒颗粒。病毒的种类：病毒的种类：1、按照结构分类：、按照结构分类：裸露病毒；裸露病毒；囊膜（包膜）病毒；囊膜（包膜）病毒；病毒的蛋白质壳体和病毒核酸（核心）构成的复合物，又称病毒的蛋白质壳体和病毒核酸（核心）构成的复合物，又称核衣壳。核衣壳。核衣壳（核衣壳（nucleocapsidnucleocapsid）：）：仅由核衣壳构成的病毒颗粒仅由核衣壳构成的病毒颗粒裸露毒粒（裸露毒粒（naked virion）：）：包膜（包膜（envelopeenvelope）：）：有些病毒核衣壳包裹着的一层脂蛋白膜，它是病毒以出芽（有些病毒核衣壳包裹着的一层脂蛋白膜，它是病毒以出芽（buddingbudding）方式成熟时，由）方式成熟时，由细胞膜衍生而来的。有维系毒细胞膜衍生而来的。有维系毒粒结构，保护病毒核壳的作用。特别是病毒的包膜糖蛋白，粒结构，保护病毒核壳的作用。特别是病毒的包膜糖蛋白，具有多种生物学活性，是启动病毒感染所必需的。具有多种生物学活性，是启动病毒感染所必需的。裸病毒和有包膜病毒的基本结构裸病毒和有包膜病毒的基本结构2、按照寄生性分类：、按照寄生性分类：动物病毒 植物病毒 细菌病毒（噬菌体）各种动物病毒各种植物病毒各种噬菌体3.3.病毒结构示意图病毒结构示意图爱滋病病毒结构图爱滋病病毒结构图六、病毒的增殖及人工培养六、病毒的增殖及人工培养（一）（一）病毒的增殖病毒的增殖1、吸吸附附：第第一一种种途途径径是是通通过过细细胞胞表表面面的的离离子子（Mg+2）进进行行吸吸附附，是是可可逆逆的的；第第二二种种途途径径是是通通过过细细胞胞膜膜受受体体来来完完成成吸吸附附，是不可逆的。是不可逆的。2、侵侵入入：通通过过细细胞胞膜膜的的胞胞饮饮作作用用进进行行，在在此此过过程程中中，病病毒毒直直接接穿穿过过细细胞胞膜膜，这这时时的的囊囊膜膜（胞胞膜膜）与与细细胞胞膜膜融融合合而而芯芯髓髓进入细胞。进入细胞。3、脱脱壳壳：有有的的病病毒毒在在侵侵入入的的过过程程中中还还要要脱脱壳壳，如如大大肠肠杆杆菌菌T4噬噬菌菌体体就就是是这这样样。病病毒毒进进入入细细胞胞时时，在在溶溶酶酶体体蛋蛋白白水水解解酶酶的的作作用用下完成脱壳，时间大约是几分钟到几小时。下完成脱壳，时间大约是几分钟到几小时。4、生生物物合合成成：DNA在在细细胞胞核核内内合合成成，RNA在细胞浆内合成，在细胞浆内合成，Pr在胞浆内合成。在胞浆内合成。5、装装配配和和释释放放：在在细细胞胞核核或或胞胞浆浆内内装装配配，形形成成核核衣衣壳壳。囊囊膜膜在在核核衣衣壳壳通通过过核核膜膜或或细细胞胞膜膜的的同同时时获获得得，病病毒毒颗颗粒粒以以出出芽芽方方式式释释放。放。（二）（二）病毒的人工培养病毒的人工培养1、细细胞胞培培养养法法：单单层层细细胞胞培培养养法法、悬悬浮浮培养法和固定培养法。培养法和固定培养法。2、鸡鸡胚胚培培养养法法：绒绒毛毛尿尿囊囊膜膜接接种种，用用1012日日龄龄鸡鸡胚胚进进行行；卵卵黄黄囊囊接接种种，用用5日龄鸡胚。日龄鸡胚。3、动动物物培培养养法法：用用幼幼龄龄无无特特定定病病原原的的动动物物试试验验，主主要要用用于于V的的病病原原性性测测定定、疫疫苗苗效力的测定、抗血清的制备等。效力的测定、抗血清的制备等。第二节第二节 噬菌体噬菌体噬噬菌菌体体（Phage）是是一一种种侵侵染染细细菌菌的的微微生生物物病病毒毒，广广泛泛分分布布于于自自然然界界中中。由由于于噬噬菌菌体体在在发发酵酵工工业业中中的的危危害害较较为为突突出出而而引起人们的广泛重视。引起人们的广泛重视。人人们们对对大大肠肠杆杆菌菌T系系噬噬菌菌体体进进行行了了大大量量的的研研究究，获获得得了了有有关关病病毒毒的的基基础础知知识识。因因为为它它是是一一个个很很方方便便的的生生物物模模型型和和独独特特的的研研究究工工具具，因因为为它它是是一一个个单单细细胞胞的的宿宿主和很简单的寄生物。主和很简单的寄生物。一、噬菌体的形态一、噬菌体的形态同其它病毒一样，噬菌体由核酸和蛋白质组成，核酸的单链或双链分子组成环状或线状，病毒的外壳有不同的形状和大小。基本形态有：蝌蚪形，微球形，线状。二、噬菌体的生活周期二、噬菌体的生活周期（一）（一）噬菌体生长的测定：一步生长曲线噬菌体生长的测定：一步生长曲线一一步步生生长长曲曲线线：少少量量病病毒毒与与敏敏感感细细胞胞接接触触，病病毒毒吸吸附附后后，高高倍倍稀稀释释，继继续续培培养养，定定时时取取样样测测定定培培养养物物中中的的病病毒毒效效价价，以以感感染染时时间间为为横横坐坐标标，病病毒毒效效价价为为纵纵坐坐标标，绘绘制制出出病病毒毒特特征征性性的的繁繁殖殖曲线，即一步生长曲线曲线，即一步生长曲线 潜伏期：释放子代病毒粒子所需的最短时间，（噬菌体以分钟计，动物病毒、植物病毒以小时或天计），大肠杆菌约25min 裂解量：每个受染细胞所释放产生的子代病毒数 目，几十到万个。裂解量=平稳期的平均噬菌斑数/潜伏期的平均噬菌斑数 具体实验方法：具体实验方法：对数生长期的敏感菌悬浮液与适量的噬菌体混合，混合比例为101（避免几个噬菌侵染一个菌体)）数分钟后，加入一定量的噬菌体抗血清，以中和 未被吸收的噬菌体 用培养液高倍稀释，以免第二次吸附（感染）培养 含噬菌体样品与敏感菌混合 平板培养，计算噬菌斑数结果可见：结果可见：1、潜潜伏伏期期：吸吸附附后后开开始始一一段段时时间间，约约510min，噬噬菌菌体体的的数数量量不不见见增增加加，说说明明噬噬菌菌体体未完成复制和组装。未完成复制和组装。2、裂裂解解期期：感感染染后后2030min，平平板板中中噬噬菌菌斑斑数数量量突突然然直直线线上上升升，表表示示噬噬菌菌体体已已从从寄寄主主细细胞中裂解释放了。胞中裂解释放了。3、裂裂解解量量：每每个个被被感感染染的的细细菌菌释释放放新新的的噬噬菌菌体的平均数称为裂解量。体的平均数称为裂解量。如图所示：如图所示：裂解期平均噬菌斑数裂解期平均噬菌斑数裂解量裂解量=潜伏期平均噬菌斑数潜伏期平均噬菌斑数三、毒性噬菌体三、毒性噬菌体通常把毒性噬菌体看作噬菌体的正常表现。大肠杆菌T4噬菌体即为毒性噬菌体。（一）毒性噬菌体侵入宿主细胞的过程（一）毒性噬菌体侵入宿主细胞的过程：分为五个阶段1、吸吸附附：与细胞的特异性受体结合，一种噬菌体吸附后不影响另外一种噬菌体的吸附，例如：大肠杆菌T4噬菌体吸附于细胞后，并不会影响到其它种类的噬菌体在此细胞的吸附。2、侵侵入入：吸吸附附后后，噬噬菌菌体体的的核核酸酸部部分分注注入入到到细细胞胞中中，蛋蛋白白质质壳壳体体留留在在外外面面，从从吸吸附附到到侵侵入入只需几秒钟几分钟。只需几秒钟几分钟。3、复复制制：噬噬菌菌体体核核酸酸进进入入宿宿主主细细胞胞后后，操操纵纵宿宿主主细细胞胞代代谢谢机机能能，大大量量复复制制噬噬菌菌体体核核酸酸，并并合合成成病病毒毒所所需需的的蛋蛋白白质质，但但不不形形成成带带壳壳体体的的粒粒子。子。4、粒粒子子成成熟熟（装装配配）：寄寄主主细细胞胞合合成成噬噬菌菌体体的壳体，并进一步组装成完整的噬菌体粒子。的壳体，并进一步组装成完整的噬菌体粒子。5、寄寄主主细细胞胞裂裂解解（释释放放）：噬噬菌菌体体粒粒子子成成熟熟后后，引引起起寄寄主主细细胞胞裂裂解解，释释放放出出病病毒毒子子，释释放放量量因因噬噬菌菌体体种种类类而而有有所所不不同同，一一个个寄寄主主细细胞胞可可释放释放1010000个噬菌体粒子。个噬菌体粒子。注意：注意：1、在在细细菌菌培培养养液液中中，细细菌菌被被噬噬菌菌体体感感染染，菌菌体体细细胞胞裂裂解解，浑浑浊浊的的菌菌悬悬液液变变成成为为透透明的裂解液。明的裂解液。2、在在双双层层平平板板固固体体培培养养基基上上，稀稀释释的的噬噬菌菌体体悬悬液液引引起起点点状状感感染染，在在感感染染点点上上进进入入反反复复的的侵侵染染过过程程，产产生生透透明明的的空空斑斑称称为噬菌斑。为噬菌斑。（二）温和噬菌体和溶源性（二）温和噬菌体和溶源性1、温温和和噬噬菌菌体体：有些噬菌体侵入宿主细胞后，并不象上述毒性噬菌体那样发展，而是它们的核酸和宿主细胞同步复制，寄主细胞不裂解，这类噬菌体称为温和噬菌体。2、溶溶源源细细胞胞：含有温和噬菌体的宿主细胞称为溶源细胞。思考题：1、噬菌体是如何感染宿主细胞的？简述噬菌体的增殖过程。2、病毒与其他微生物在生物学特性方面相比，有哪些特点？3、什么叫做溶源性细菌