生物中哪些是微生物生物細胞生物非細胞生物：病毒、亞病毒原核生物：三菌、三體真核生物：真菌、單細胞藻類、原生動物病毒和亞病毒非細胞生物至少含核酸和蛋白質二種組分(真)病毒亞病毒類病毒衛星RNA朊病毒只含具侵染性的RNA組分只含有不具侵染性的RNA組分只含蛋白質本章的要點病毒的形態、結構、類型、化學組成噬菌體烈性噬菌體溫和噬菌體亞病毒本章的重點和難點病毒和噬菌體的形態結構、增殖及其特性。4.1病毒的一般屬性病毒的定義和特點病毒是超顯微的、沒有細胞結構的專性胞內寄生物，其大小在10~300nm之間。在形狀和化學組成上有所不同，但都僅含有RNA或DNA。完整的顆粒稱為“病毒粒子”，它包括一個衣殼，在衣殼的外面常包圍有糖蛋白—脂類的膜。病毒對抗生素不敏感。4.1病毒的一般屬性病毒的定義和特點它們在活細胞外具有一般化學大分子特征。一旦病毒進入細胞，毒粒便會解體，釋放出的病毒基因組具有繁殖性，能利用宿主細胞的大分子合成裝置進行復制表達、病毒繁殖，表現出遺傳、變異等一系列生命特征。4.1病毒的一般屬性病毒的定義和特點基本特征沒有細胞結構；只含有DNA或RNA一類核酸；不以二分分裂法繁殖，只能在特定的寄主細胞內以核酸復制的方式增殖；沒有核糖體，不含與能量代謝有關的酶，在活體外沒有生命特征。4.2病毒的大小和形態大小納米(nm)，10~300nm，100nm。形態球狀—球狀病毒(或多面體病毒)。動物病毒多為球狀。桿狀—桿狀病毒(包括棒狀或線狀)。植物病毒多呈桿狀。蝌蚪狀—蝌蚪狀病毒。細菌病毒也即噬菌體多呈蝌蚪狀。SizesandShapesofViruses(Bacteriophages)4.3病毒的化學組成和結構病毒粒子的結構核殼(nucleo-capsid)

病毒主要由殼體和核酸二部分構成，二者統稱核殼。殼體(capsid)

由殼粒以對稱的形式，有規律地排列成桿狀、球狀、二十面體或其它形狀，構成病毒的外殼。也稱作衣殼，蛋白質外殼。殼粒(capsomere)

構成病毒粒子的最小形態單位，每個殼粒由1-6個同種多肽分子（蛋白質亞基）折疊纏繞而成的蛋白質亞單位。也稱為衣殼粒。ViralStructure(HelicalVirus)ViralStructure(PolyhedralVirus)4.3病毒的化學組成和結構病毒粒子的結構包膜(envelope)P105

在殼體外層還具有一層由病毒編碼的封套，有包膜的病毒粒子是以出芽的方式穿過被侵染細胞的核膜或原生質膜。

病毒的包膜上具有受體，它能使粒子附著并感染宿主細胞。核髓核髓殼體殼體核殼/核衣殼包膜刺突殼粒（包膜表面向外伸出的糖蛋白突起物）4.3病毒的化學組成和結構病毒核殼的構型（對稱性）

病毒的衣殼具有螺旋體對稱或二十面體對稱。1、螺旋體對稱可以看作蛋白亞基通過有序的螺旋方式，排列在病毒核酸周圍。2、二十面體是一種有規則的立體結構，它由許多蛋白亞基的重復聚集組成，從而形成一種類似于球形的結構。病毒粒的對稱體制螺旋對稱體病毒：病毒殼體呈螺旋對稱（helicalsymmetry），即蛋白質亞基有規律地沿著中心軸呈螺旋排列，進而形成高度有序的穩定結構。病毒核殼的對稱構型煙草花葉病毒（TMV）15～18nm×300nm2,130個殼粒每圈約16.3個殼粒共130圈螺旋螺距：2.3nm孔直徑：4nmRNA分子含6,395個核苷酸病毒核殼的對稱構型廿面體對稱病毒

由蛋白質亞基圍繞立方對稱的正多面體的角或邊進行排列，形成一個封閉的蛋白質的鞘。20個面30條邊12個頂角腺病毒（Adenovirus）d=70～80nm252個殼粒頂角：五鄰體的殼粒

1×12=12個面：六鄰體的殼粒

4×30=120個

6×20=120個核髓：dsDNA36,500個核苷酸(icosahedralsymmetry)多瘤病毒42個殼粒（1個/邊）乳頭瘤病毒72個殼粒（3/面）脊髓灰質炎病毒32個殼粒（1/面）SV–40病毒72個殼粒皰疹病毒162個殼粒（3/邊，3/面）3、復合對稱型：Ｔ偶數噬菌體具有復合對稱結構的典型例子是有尾噬菌體（tailedphage）,其殼體由頭部和尾部組成。包裝有病毒核酸的頭部通常呈二十面體對稱，尾部呈螺旋對稱。DNA核心啞鈴狀一層可溶性的蛋白質抗原刺突脂蛋白內膜核殼側體雙層包膜DNA蛋白質ds185kb150～200基因①痘病毒（poxviruses）形態：磚形、卵圓形、扁平柱狀大小：400×240×200nm其他：結構復雜的病毒②彈狀病毒（rhabdovirus）形態：長圓形似彈頭大小：70×175nm核酸：ssRNA衣殼：殼粒成螺旋對稱排列包膜：脂蛋白刺突：有紅血蛋白凝集毒粒酶：依賴于RNA的RNA聚合酶

RNA甲基化酶、加帽酶其他：結構復雜的病毒4.3病毒的化學組成和結構病毒的化學組成病毒蛋白病毒蛋白，無論是結構蛋白(衣殼、包膜)還是非結構蛋白(例如，酶)都是由病毒的基因組編碼的，這些蛋白在組織培養的復制中可以是必要或非必要的。4.3病毒的化學組成和結構病毒的化學組成1、病毒蛋白結構蛋白是核衣殼、基質，或者是包膜中的蛋白，這些蛋白對病毒基因組起保護作用，并且能夠利用宿主上的受體在宿主間傳遞基因組。

同樣在病毒粒子的裝配過程中也起到了主要作用。非結構蛋白包含在病毒體內的非結構蛋白(并不作為病毒體的結構)，它們通常具有酶的活性，這對啟動病毒的感染是必要的。4.3病毒的化學組成和結構2、病毒的核酸核酸是病毒的遺傳物質；控制著病毒的增殖及對宿主的感染性；一種病毒的毒粒只含有一種核酸：DNA或是RNA；病毒基因組在大小、結構和核苷酸的組成上是多種多樣的，有線狀、環狀、雙鏈DNA(dsDNA)、單鏈DNA(ssDNA)、雙鏈RNA(dsRNA)、單鏈RNA(ssRNA)、分段的或者不分段的。病毒核酸的類型在復制循環的不同階段，能以±DNA或RNA為復制中間型分子量：DNA病毒為1～200×106；RNA病毒為1～15×1064.3病毒的化學組成和結構3、脂類病毒所含的脂類主要是一些磷脂、膽固醇和中性脂肪，多數存在于包膜。4、糖類病毒所含的糖類主要是葡萄糖、龍膽二糖、巖藻糖、半乳糖等。4.3病毒的化學組成和結構病毒的群體形態寄主細胞被病毒感染后形成的蛋白質結晶體，內含有1至幾個病毒粒子。有的病毒在寄主細胞內可形成包含體結構，它們多數位于細胞質內，具嗜酸性；少數位于細胞核內，具嗜堿性；也有細胞核內和細胞質都存在的類型。噬菌斑(plaque)枯斑(lesin)病毒的包含體

（inclusionbody）包含體：有些病毒在侵染寄主細胞后，在寄主細胞內形成一個光學顯微鏡下可見的聚集體。包含體完整的病毒顆粒未裝配的病毒亞基由寄主編碼的蛋白質形態：圓形、卵圓形、不定形體積：較大包含體在宿主細胞中的位置不同a、細胞質：大多數痘病毒和狂犬病毒b、細胞核：皰疹病毒、昆蟲多角體病毒c、同時出現于受到重復感染的細胞中ElectronMicrographofPoliomyelitisVirus脊髓灰質炎病毒Caption:--Poliovirus;RNAvirus,PicornaviridaeFamily.TransmissionElectronMicrographofHIV-1.Thenucleocapsid(arrows)canbeseenwithintheenvelope.4.4噬菌體細菌噬菌體(bacteriophage)，通常稱為噬菌體(phage)，是侵染細菌的病毒。陶爾德-第赫蘭爾現象☆1915年，英國人陶爾德（Twort）在培養葡萄球菌是發現了透明斑☆1917年，法國人第赫蘭爾（d′Herelle）也觀察到污水無菌濾液對痢疾桿菌的溶菌現象

細菌被一種更小的生物溶解了，這種生物被稱為噬菌體。4.4.1噬菌體的結構噬菌體有許多類型。20面體，絲狀，復合體基因組是DNA或RNA；單鏈(ss)或雙鏈(ds)，環狀或線狀。4.4.2噬菌體的形態20面體(icosahedron)

由20個三角形面構成的特殊的形狀。絲狀(filamentous)

由衣殼蛋白裝配成的螺旋狀結構的長的蛋白管。復合體(complex)

某些噬菌體由20面體頭部和連接螺旋狀尾部復合構成。頭部為拉長的20面體。尾部尾部作用是幫助遺傳物質注入細胞。尾部L=95nm，24環螺旋144個殼粒（MW：55000）24環螺旋，8×95nm中空孔道：d=2.5～3.5nm橢圓形廿面體，65×95nm線狀dsDNA殼體有212個殼粒d=6nm8種蛋白質76～81%頭部頸環：六角形的盤狀結構

d=37.5nm頸須：6根頸部6根，L=20nm，吸附六角形盤狀結構，d=30.5nmL=140nm，等長的兩段d=2nm，吸附ViralStructure(Binal)

AT-evenbacteriophageconsistingofahead,sheath,andtail.

ElectronMicrographofColiphageT4Caption:--T4bacteriophage(DNAvirus).4.4.3噬菌體的生活周期典型噬菌體生活周期一個噬菌體典型的生活周期，從噬菌體在細菌細胞表面的特異受體吸附開始，隨后遺傳物質注入宿主。細菌含有降解外源DNA的限制修飾系統，許多侵染是不成功的。接著核酸復制開始，噬菌體基因編碼的酶被合成。最后，合成噬菌體衣殼蛋白，裝配成新的噬菌體外殼，同時包裝一個拷貝的基因。然后，噬菌體釋放，普遍通過裂解進入周圍培養基。也即經過吸附，侵入，復制，組裝和釋放5個階段。1)吸附(附著)(adsorption,attachment)AdsorptionduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageThebacteriophagebindstoreceptorsonthebacterialcellwall.T4

：尾絲和刺突

Ecoli：細胞壁、細胞膜、鞭毛和性菌毛T2、T6的受體：脂蛋白；

T3、T4、T7的受體：脂多糖層2)侵入(Penetration)PenetrationduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageThebacteriophageinjectsitsgenomeintothebacterium'scytoplasm.DNAinjection3)核酸復制(nucleicacidreplication)EarlyReplicationduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageThebacteriophagegenomereplicatesandbacteriophagecomponentsbegintobeproducedbywayofthehostbacterium'smetabolicmachinery.復制（replication）①T4DNA的復制☆DNA：線狀、ds，1.7×105bp

正向末端重復，3,000～6,000bp☆T4DNA可編碼超過135種蛋白其中包括幾種不同的tRNAT4的DNA＞650×頭部

DNA高度折疊并緊密地裝配在頭部內②T4蛋白質的合成晚期轉錄：噬菌體顆粒的結構組成成分及裝配和釋放噬菌體所需要的酶類早期和中期蛋白是參與DNA復制和轉錄的酶早期轉錄：通過宿主細胞的RNA聚合酶，20多種主要是噬菌體進行DNA復制所需酶中期轉錄：MotA修飾的宿主RNA聚合酶α亞基能形成5-羥基甲基胞嘧啶的酶、DNA

聚合酶和連接酶LateReplicationduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageTheproductionofbacteriophagecomponentsandenzymesprogresses.4)噬菌體裝配(Phageassembly)MaturationduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageThebacteriophagecomponentsassemble.

5)釋放(release)ReleaseduringtheLyticLifeCycleofaLyticBacteriophageAbacteriophage-codedenzymebreaksdownthepeptidoglycaninthebacterialcellwallcausingosmoticlysis.LyticLifeCycleofaBacteriophage4.4.3噬菌體的生活周期(P121)溶源性噬菌體生活周期λ噬菌體，在細胞進入裂解周期前，產生終止噬菌體復制的阻遏蛋白,使得這些噬菌體不進入裂解循環，而進入稱為溶源性(lysogeny)的階段。它們或者整合至染色體上形成原噬菌體(prophage)(如λ噬菌體)，或者像質粒存在細胞質中(如P1噬菌體)。結果，溶源性噬菌體(溫和噬菌體)隨宿主染色體復制而復制，然后分配到子細胞中。溶原化途徑裂解性周期4.4.3噬菌體的生活周期噬菌體進入溶源化階段，噬菌體的基因組隨染色體復制而復制，而且通過一個世代傳至下一個世代。溶源性噬菌體、原噬菌體、溶源化、免疫性（P121）。多數溶源噬菌體(溫和噬菌體)以原噬菌體狀態整合至染色體上隨宿主復制；但某些噬菌體，如P1噬菌體，卻像一個質粒存在細胞質中。溫和噬菌體烈性噬菌體自發裂解0.0001%～0.1%誘導裂解4.4.3噬菌體的生活周期溶源性噬菌體生活周期溶源細菌自發裂解和誘發裂解在溶源細菌中極少數(約10-6)會發生原噬菌體大量復制、成熟，導致寄主細胞裂解，這種現象稱為溶源細菌的自發裂解；若用低劑量的紫外線照射處理或其他理化方法處理，能夠誘發溶源細胞大量潰溶，釋放成熟噬菌體粒子，這就是溶源細菌的誘發裂解。溶源細菌細胞復愈溶源細胞中的原噬菌體有時會消失，成為非溶源細胞，不會裂解，稱為溶源細菌細胞復愈。ProphageFormationduringtheLysogenicLifeCycleofaTemperateBacteriophage.Thebacteriuminsertsitsgenomeintothebacterium'snucleoidtobecomeaprophage.AnimationoftheLysogenicLifeCycleofaTemperateBacteriophage應用在1958年，我國第一位細菌學博士余賀教授，就利用噬菌體成功治療了綠膿桿菌對燒傷病人的感染，成為微生物學界的一段佳話。這件事情還被拍成了一部名為《春滿人間》的電影。噬菌體有時有益，有時有害，益是因為它會“吃”掉某些在人體內的病菌，可能起到治病的效果。害是因為它可能會“吃”掉一些有益菌或其它本身屬于害菌但被人利用做一些有益的事的細菌（如：大腸桿菌、葡萄球菌、酵母菌等）造成很大的損失。4.5昆蟲病毒*多數昆蟲病毒可在宿主細胞內形成光鏡下呈多角形的包涵體，稱多角體，成分為堿溶性結晶蛋白，其內包裹著數目不等的病毒粒。主要有三種類型：核形多角體病毒（NPV）：在昆蟲細胞核內增殖、具有蛋白質包涵體的桿狀病毒。質形多角體病毒（CPV）：在昆蟲細胞質內增殖、可形成蛋白質包涵體的球狀病毒。顆粒體病毒（GV）：具有蛋白質包涵體，每個包涵體內通常僅含一個病毒粒的昆蟲桿狀病毒。4.6真菌病毒（mycovirus）

目前發現了＞100多種真菌病毒或類似病毒的粒子（virus-likeparticles，VLP）名稱：嗜真菌體（mycophage）嗜酵母菌體（zymophage）以蘑菇病毒為例，目前已發現有5種類型：除類型Ⅲ為桿狀，其余均為球狀，直徑分別為25、29、35和50nm，雙孢蘑菇病毒（廿面體）基因組：dsRNA真菌病毒特點基因組具有分節段的dsRNA，且每個病毒顆粒只含有一個dsRNA節段。

真菌病毒對宿主無毒性、無感染癥狀；☆有些真菌病毒可對宿主產生不同的影響：感染減弱了病原真菌對其宿主植物的毒性；☆有些病毒具有殺死敏感真菌的能力：在特定條件下發生，小概率事件只在蘑菇中發現過ssRNA型的真菌病毒4.7亞病毒類病毒(Viroid)是一個裸露的閉合環狀RNA分子，它能感染寄主細胞并在其中自我復制使寄主產生病癥。擬病毒通常，病毒粒子含有核酸和蛋白質組分，擬病毒則是存在于植物病毒顆粒中的環狀RNA分子。4.7亞病毒朊病毒(Prion&Virion)Prusiner于1982年發現，是一種對人有侵染性的蛋白質顆粒。引起羊的“瘙癢癥”、牛的海綿狀腦“瘋牛癥”、人的苦魯病。朊病毒：一類比類病毒還小的病原物，不含任何類型的核酸，能侵染人和動物并在宿主細胞內復制的小分子無免疫性的疏水蛋白質，稱為“prion”。（1）朊病毒的形態大小：25nm×100～200nm

一般為125～150nmMW：2.7×104～3.0×104

形態：桿狀顆粒排列方式：叢狀，每叢的大小和形狀不一多時可達100多個（2）朊病毒的性質①具有很強的熱穩定性：

90℃保持30min不失活在360℃保持1h不失活②抗輻射：紫外輻射和電離輻射③抗水解：DNA及RNA水解酶、

Zn2+所催化的水解反應④對蛋白質變性劑很敏感：

尿素、十二磺酸酯鈉、苯酚（3）朊病毒的增殖PrPc：一種由宿主細胞基因組編碼的蛋白質，含254個氨基酸。在健康腦組織中以正常構型PrPc出現，主要分布在神經元表面。朊病毒PrPsc：是PrPc的異構型，能被部分水解，產生1個含141氨基酸的小分子蛋白質，其具有高度抗蛋白酶活性。PrPc的結構：含有4個α螺旋折疊區（H1～H4），占總結構區的40%；而β-折疊區很小。（4）PrP構型轉換機制PrPsc的形成主要由于N-末端的構型變化免疫學方法確定：發生在氨基酸殘基9