第四章 非细胞型微生物
第一节 病毒
病毒:一类比细菌更微小、无细胞结构的、只含一种核酸的活细胞内的寄生物。
一、病毒的特点
(一)个体极小:病毒个体叫病毒粒子,介于最小细菌和最大蛋白质分子之间,为超微微生物。
(二)无细胞结构:仅由核酸和蛋白质外壳组成的有生命特征的核蛋白颗粒,又称分子生物。
(三)活物寄生:病毒只有少数几种酶,在寄主细胞外,不能独立地进行新陈代谢,只具有 一般大分子的特性,只有在活寄主细胞中才表现生命活动,具有生命特征,是严格的专性活细胞寄生生物。根据寄主种类,把病毒分为动物病毒、植物病毒、细菌、放线菌病毒(噬菌体)三大类。
(四)抵抗力:对抗生素不敏感,而干扰素能阻止病毒复制。
二、病毒的形态
(一)球状:多角体或多面体,由20个等边三角形构成的20面立方体,大多为动物病毒。
(二)杆状:方砖形、线形、子弹状,大多为植物病毒。
(三)蝌蚪状:由球状的头部和杆状的尾部结合而成的颗粒。
包涵体:病毒感染寄主细胞后,常在寄主细胞内形成一种在光学显微镜下可见的小体。
三、病毒的结构与化学组成
(一)结构
1.病毒体:有感染性的完整病毒颗粒称病毒体或病毒粒子。病毒体主要由核酸和蛋白质组成, 核酸位于中心部位,系病毒的核心。在核酸外周是蛋白质外壳,称衣壳。核酸和衣壳组成核衣壳。小型病毒多数是裸露的核衣壳。
衣壳功能:保护基因组核酸,以免遭受环境中核酸酶或其他不利因素破坏;决定 病毒感染的特异性,介导病毒核酸进入寄主细胞;具有抗原性。
衣粒:每个衣粒是由一种或几种肽链折叠而成的蛋白质亚单位,各衣粒之间以非 共价键连结,呈对称排列,围绕着核酸形成一层保护性外壳。
(1)螺旋对称型:如杆状病毒,衣粒围绕着核酸以螺旋状对称排列。
(2)20面体立方对称型:如球状病毒,核酸浓集成球形,蛋白质分子组成衣壳呈20面 体立方对称排列。
(3)复合对称型:衣粒排列复杂,如噬菌体的头部和尾部。
2.包膜:病毒核外壳外面,围着一层结构复杂的包膜,是核外壳在病毒成熟过程中,穿过细胞
膜的特殊部位,以出芽方式向细胞外释放的过程中获得的,它含有寄主细胞膜的化学 成分,少数会形成刺突。
(二)化学组成
1.核酸:位于病毒体的中心,构成病毒核心,一种病毒只含有一种类型核酸,即DNA或RNA。 病毒核酸(基因组)储存着病毒的遗传信息,控制着病毒的遗传、变异和增殖,以及 对寄主的感染性。
2.蛋白质:构成衣壳的全部成分与包膜的主要成分,保护核酸免受破坏。
3.酶类:神经氨酸酶:位于正粘病毒和副粘病毒包膜的糖蛋白突起中,在病毒增殖过程中,能
催化RNA转录mRNA。
反向转录酶:能将病毒单链RNA转录为双链DNA,然后与寄主细胞基因组整合。 4.病毒糖蛋白与病毒脂类:病毒包膜上的突起含糖蛋白、复合中性脂类、磷脂和糖脂混合物。 第二节 噬菌体
一、噬菌体的形态和结构
三种形态:蝌蚪形、球形、线形。
六群:第一、二、三群都有尾部,第一群具有收缩性尾鞘,第二群有长的非收缩性的尾部,第三群尾短,第四、五两群无尾部,第四群外壳顶端蛋白质衣壳粒比第五群大,第六群是线形噬菌体。
第一群代表性T2噬菌体:头部呈六角形,中心DNA双螺旋分子链约50μm,折叠盘绕,其外壳由蛋白质组成。尾部是一根中空的管状尾髓和可收缩的蛋白质尾鞘组成,头尾相接的收缢部分为颈部。尾部末端有六边形的基板,其上长有六个刺突,并缠绕着六根细丝长的尾丝。
二、噬菌体的增殖
烈性噬菌体:毒性噬菌体,噬菌体感染细菌细胞后,在细胞增殖,凡导致寄主细胞裂解者。 温性噬菌体:不使寄主细胞发生裂解,只是它们的核酸和寄主细胞产生同步复制。 含有温和噬菌体的寄主细胞叫溶源细胞。
(一)烈性噬菌体
1.吸附和侵入:尾丝附着于寄主细胞壁的受点上,固定在上面,并向下弯曲,溶菌酶破壁,尾
鞘收缩将尾髓插入细菌细胞中,烈性噬菌体头部DNA随之被压入细菌细胞内。
2.复制和装配:利用寄主细胞体系复制噬菌体DNA及各部件蛋白质,形成脱氧核糖核酸水解酶
摧毁寄主DNA,收缩装配。
3.释放:诱导形成脂酶和溶菌酶破壁后释放新的噬菌体。
(二)温和噬菌体
将基因整合到寄主细胞的染色体上,成为附加体与其同步复制,分别进入两个子细胞的基因中。
第三节 病毒的应用
一、鉴定病原菌,治疗疾病:专化性,一种噬菌体只能裂解和它相应得细菌。
二、 二、防治害虫:毒力高、用量少、对人畜无害、药效长。
三、遗传学方面的应用:转录作用,通过噬菌体作媒介,从给体细胞转移部分基因到受体细 胞,使受体细菌获得某些给体细胞的遗传特性。