【精品】第三章 非细胞结构微生物病毒和亚病毒0

【精品】第三章 非细胞结构微生物病毒和亚病毒0 第三章 非细胞结构微生物——病毒和亚病毒 一、名词解释 01. 病毒(virus)和病毒学(virology):病毒是一类没有细胞结构但有遗传复制等生命特征， 主要由核酸和蛋白质组成的大分子物质。它是比细菌更小的专性细胞内寄生的微生物， 大多数能通过细菌过滤器。研究病毒的科学叫病毒学。 02. 亚病毒(subvirus):没有真病毒的形态结构，能利用非自身编码的酶系统进行复制，有侵 染性，并可在寄主中引起症状。 03. 类病毒(viroid):是含有侵染性RNA分，没有蛋白质外壳的专性寄生在活细胞内的一类 植物病原体。 04. 拟病毒(viroid-like RNA):又叫类类病毒、壳内类病毒或病毒卫星，是指一类包裹在真 病毒粒中的有缺陷的类病毒。一般仅由裸露的RNA或DNA所组成。被拟病毒“寄生” 的真病毒又称辅助病毒，拟病毒则成为它的“卫星”。 05. 朊病毒(prion):又称蛋白侵染子或“普里昂”，是一类不含核酸的传染性蛋白质分子， 能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构想变化，可导致哺乳动物的亚 急性海绵样脑病。 06. 烈性噬菌体(virulent phage):感染细胞后，能在细胞内正常复制最终引起细胞裂解的噬 菌体。 07. 温和噬菌体(temperate phage):能与宿主细菌同步复制的噬菌体，因而在噬菌体不需引 起溶菌就能通过细胞分裂遗传。并不像烈性噬菌体那样立即大量复制繁殖。 08. 原噬菌体(protophage):温和噬菌体以其核酸附着在细菌染色体的一定位置上，与细菌 染色体一道复制，称原噬菌体。结果造成每个子细胞都成为溶源性细菌。 09. 噬菌斑(phague):噬菌体标本经稀释再接种倒细菌平板，经过一定时间培养，在细菌菌 苔上形成圆形局部透明区域，这种“负菌落”，称作噬菌斑。可用于捡出、分离、纯化噬 菌体和进行噬菌体的计数。 10. 溶源性/溶源现象(lysogeny):以溶源状态存在的噬菌体不能完成复制循环，其基因组长 期存在于宿主细胞内，没有成熟的噬菌体产生，这一现象称为溶源性。 11. 溶菌现象:液体培养时细菌被噬菌体裂解，液体由混浊变清的现象。 12. 溶源性细菌(lysogenic bacterium):细胞中含有以原噬菌体状态存在的温和噬菌体基因组 的细菌。 13. 溶源细胞(lysogenic cell):含有温和噬菌体的寄主细胞称为溶源细胞，或叫细胞溶源化， -6溶源细胞在正常情况下，以极低的频率(10)发生自发裂解，在用物理或化学方式处理 后，会发生大量裂解。 14. 一步生长曲线(one-step grouth curve):以培养时间为横坐标，噬菌斑数为纵坐标所绘制 的曲线，用以测定噬菌体侵染和成熟病毒体释放的时间间隔，并用以估计每个被侵染的 细胞释放出来的噬菌体粒子数量的生长曲线，称为一步生长曲线。 15. 逆转录病毒(retroviruses):这一类病毒含有逆转录酶，在该酶的作用下，能以病毒自身 的(+)RNA为模扳，合成(-)DNA，再以(-)DNA为合成(+)DNA，(+)DNA可以作为模 板转录mRNA后合成蛋白质。 16. 衣壳粒(capsomer):衣壳单个的蛋白质亚单位。由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质 亚单位。 17. 衣壳(capsid):或称衣壳体，指围绕病毒核酸并与之紧密相连的蛋白质外壳，它是由许 多衣壳粒组成的。 18. 核壳体(nucleocapsid):是衣壳与其包围着的核酸的总称。 19. 病毒粒子(virusparticle):又称病毒个体，是成熟的、完整的、有感染性病毒颗粒。 20. 包涵体(inclusion):病毒感染寄主细胞后，在寄主细胞内形成的光学显微镜下可见的小 体，称为包涵体。 21. 空斑(plague)和枯斑(lesion):空斑是动物病毒在宿主单层培养物上形成的一种病斑; 枯斑是植物病毒在植物叶片上形成的一种病斑。 22. 整合感染(integrated infection):某些温和噬菌体和肿瘤病毒感染宿主细胞后，病毒基因 组整合于宿主染色体，并随细胞分裂传给子代细胞，这类感染称为整合感染。 23. 病毒的感染单位(IU, infectious units):能够引起宿主或宿主细胞一定特异反应得病毒的 最小量剂。 24. 效价(titre/titer):每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单 位斑数(plague-forming unit, pfu)或感染中心数(infective centre)。 25. 病毒吸附蛋白(VAP, viral attachment protein):能够特异地识别细胞受体并与之结合的毒 粒表面的结构蛋白分子，也称为反受体(antireceptor)。 26. DI颗粒(defective interfering particles):干扰缺损病毒或称干扰缺损颗粒，是病毒复制时 产生的一类亚基因组的缺失突变体，其基因组只有缺陷的、必须依赖于其同源的完全病 毒才能复制。 27. 卫星病毒(satellite viruses):是寄生于与之无关的辅助病毒的基因产物的病毒，其基因组 是缺陷的，必须依赖于辅助病毒才能复制。 28. 卫星RNA(sat RNA):是指一些必须依赖辅助病毒进行复制的小分子单链RNA片段， 它们被包装在辅助病毒的壳体中，本身对于辅助病毒的复制不是必需的，且它们与辅助 病毒的基因组无明显的同源性。 二、填空题 01. 病毒纯化有二个:一是纯化的病毒制备物应保持具有感染性，二是制备物的毒性大 小、形态、密度、化学组成及抗原性质具有均一性。 02. 病毒壳体有螺旋对称和二十面体对称两种结构类型。 03. 病毒的一步生长曲线中，两个特征性数据是潜伏期和裂解量。 04. 有生物活性的缺损病毒有4类:干扰缺损颗粒、卫星病毒、条件缺损病毒和整合的病毒 基因组。 05. 卫星病毒与DI颗粒类似处是必须依赖辅助病毒进行复制，不同处是卫星病毒与其辅助病 毒没有核酸序列同源性。 06. 亚病毒包括卫星因子(卫星病毒和卫星RNA)、类病毒和朊病毒。 07. 病毒在寄主体外，很易因外界环境如高温，射线等作用而变性失活;带被膜的病毒容易 被脂溶剂破坏，因而可用消毒剂如甲醛来消毒。 08. 最先发现噬菌体的是陶尔特，他在培养金黄色葡萄球菌时在菌苔上发现了透明斑点。 09. 溶源性细胞在正常情况下有大约5%~10%细胞会发生自发裂解现象，这是由于少数溶源 细胞中的温和噬菌体变成了烈性噬菌体的缘故。 10. 温和噬菌体能以原噬菌体(DNA)整合在寄主细胞的染色体上，该细胞具有溶源性、免疫性、 遗传性、自发裂解、诱发裂解、形成新的代谢产物等几个特征。 11. 毒性噬菌体入侵寄主的过程可分为吸附、侵入、复制、装配、释放等阶段。 12. TMV病毒粒子的形状为杆状，所含核酸为sRNA。 13. 检查细菌是否被噬菌体感染的方法，通常是观察菌苔是否能出现透明空斑、检查细菌液 体培养物是否变清。 14. 病毒的蛋白质除了构成壳体以外，还与病毒的吸附有关，有些则是一些酶，如菌酶与溶 解细菌细胞壁有关。 15. 一种病毒只含一种核酸，即DNA或RNA;植物病毒多为RNA病毒;噬菌体多为DNA 病毒。一般RNA病毒以单链为多;DNA病毒以双链为多。 16. 1892年伊万诺夫斯基(Ivanovski)发现了烟草花叶病毒;1935年美国人斯坦莱(Stanley) 提取了该病毒的结晶并获诺贝尔奖。英国人鲍顿(Bawden)和皮里(Pirie)证明了病毒 结晶含有核酸和蛋白质两种组分，其中只有核酸具有感染和复制能力。 17. 病毒的核衣壳结构是:外壳是蛋白质，壳体内是核酸;复杂病毒还有包被，主要由脂类 或脂蛋白组成。 18. 病毒只有一种或少数几种酶，在寄主细胞外不能独立地进行，新陈代谢和复制只有在活 寄主细胞中才表现生命活性，因而是严格的寄生生物。 19. λ噬菌体所含的核酸为dsDNA，粒子形态为具六角形头不可收缩的长尾。λ噬菌体可以整 合在寄主细胞染色体上的 gal和 bio基因之间。 20. ,x174病毒粒子的形状为杆状，所含核酸为ssDNA。 21. 迄今为止人们还未发现核酸为dsRNA核酸型噬菌体。 22. 病毒同生物细胞之间的最主要区别是:病毒侵入细胞后，向寄主细胞提供遗传物质，利 用寄主细胞的合成系统进行复制繁殖 23. 病毒侵入的方式取决于寄主的性质，尤其是它的表面结构，噬菌体如果遇到表面特征发 生了改变的菌株，则不会侵入，也即该菌株具有抗噬菌体特征 7924. 据测定，一个直径为2μm的噬菌斑，所含的噬菌体粒子个数高达10~10个 25. CPV是质多角体病毒;NPV是核多角体病毒;GV是颗粒体病毒。 26. 大肠杆菌T偶数噬菌体为蝌蚪形;fd噬菌体为丝状;X174为球形。 三、 01. 多数病毒粒子的大小为:(B) A.10nm B.100nm左右 C.300nm D.10-300nm 02. 大肠杆菌T4噬菌体的典型外形是:(B) A.球形 B.蝌蚪形 C.杆状 D.丝状 03. 类病毒是一类仅含有侵染性什么的病毒。(B) A.蛋白质 B.RNA C.DNA D. DNA和RNA。 04. 病毒壳体的组成成份是:(B) A.核酸 B.蛋白质 C.多糖 D.脂类 05. 病毒含有的核酸通常是:(B) A.DNA和RNA B.DNA或RNA C.DNA D.RNA 06. 核多角体病毒是:(A) A.dsDNA杆状病毒 B.ssDNA杆状病毒 C.dsRNA病毒 D.ssRNA病毒 07. 质多角体病毒是:(C) A.dsDNA球形病毒 B.ssDNA球形病毒 C.dsRNA球形病毒 D.ssRNA杆状病毒 08. 颗粒体病毒是:(A) A.dsDNA杆状病毒 B.ssDNA杆状病毒 C.dsRNA杆状病毒 D.ssRNA杆状病毒 09. 溶原性细菌对什么具有免疫性:(C) A.所有噬菌体 B.部分噬菌体 C.外来同源噬菌体 D.其它噬菌体 10. 昆虫病毒体的多角体能溶于:(C) A.乙醚 B.氯仿 C.稀氨水 D.稀硫酸 四、 判断题 01. DNA病毒以双链为多，而RNA病毒以单链为多。(?) 02. 植物病毒的核酸主要是DNA，而细菌病毒的核酸主要是RNA。(×) 03. 溶源性细菌在一定条件诱发下，可变为烈性噬菌体裂解寄主细胞。(?) 04. 温和噬菌体的毒性突变体与寄主细胞的关系和一般的毒性噬菌体一样。(?) 05. 噬菌体核酸既有单键DNA双链DNA，又有单链RNA双链RNA。(×) 06. 逆转录病毒RNA可以反转录为DNA。(?) 07. 无包膜的病毒对多种常用消毒剂抗性较强。(?) 08. 带包膜的病毒容易被脂溶剂破坏。(?) 09. 植物病毒最突出的表现是在感病植株细胞内形成包涵体。(?) 10. 寄主细胞被一种噬菌体饱和吸附后并不妨碍它和另一个种噬菌体的再吸附。(?) 四、 思考题 01. 说明烈性噬菌体的增殖过程。 答:(1)吸附:噬菌体与敏感的寄主细胞接触，在寄主细胞的特异性受点上结合。(2)侵入: 噬菌体吸附在细菌细胞壁的受点上以后，核酸注入细菌细胞中，蛋白质壳体留在外面。 (2)复制:噬菌体的DNA进入细胞后，寄主细胞产生一系列变化，细菌的合成作用受 到阻抑，噬菌体逐渐控制细胞的代谢，以噬菌体DNA为模板，在寄主细胞一系列酶的 作用下，合成装配噬菌体所需的DNA或RNA和蛋白质。(4)装配:已合成的各部件的 装配过程。主要步骤有:DNA分子缩合，通过衣壳包裹DNA而形成头部，尾丝和尾部 的其他部件独立装配完成，头部与尾部相结合，最后装上尾丝。(5)释放:成熟的噬菌 体粒子诱导形成脂酶和溶菌酶裂解寄主细胞，释放新的噬菌体。噬菌体的释放量随种类 而有所不同，一个寄主细胞科释放10~10000个噬菌体粒子。 02.简述病毒粒子种类和粒子结构。 答:病毒粒子又叫病毒个体，是成熟的、完整的、有感染性病毒颗粒。一类是无包膜的病毒 粒子，其构成:衣壳粒(一种对称蛋白质外壳，包围着病毒的核酸基因组，由多肽组成 蛋白质亚单位)。多个衣壳粒组成壳体。核壳体(核衣壳)是衣壳与其包围着的核酸的总 称。即:衣壳粒+衣壳粒=衣壳体;衣壳粒+核酸=核壳体(核衣壳)。另一类是有包膜的 病毒粒子，由以下部分构成:衣壳粒、壳体、核壳体(核衣壳)、包膜。 03.说明病毒的特点。 答:病毒在寄主细胞外，不能独立地进行代谢和繁殖，它们是严格的寄生物，不同于其它生 物相的特点:(1)个体极小:一般直径为20~200nm。能通过细菌过滤器，须用电镜放大 才能被观察。(2)无细胞结构:化学组成主要是蛋白质和核酸(DNA或RNA)组成。 在离体条件下，能以无生命的化学大分子状态存在，并可形成结晶，保持其侵染活力。 (3)专性寄生:没有产能酶系，也无蛋白质合成系统，本身不具备独立的代谢能力，只 能在活的宿主细胞内生长繁殖，离开宿主细胞不具备任何生命特征。(4)增值(复制) 方式较简单。在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖。(5) 病毒在体外具有一般大分子的结构，在宿主体内又具生命特征，故也称分子生物。(6) 抵抗力:在宿主细胞内的病毒对各种化学药剂和抗菌素不敏感(可能对干扰素敏感)。(7) 有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。 04. 病毒主要应用于哪些领域, 答:(1)鉴定病原菌，治疗疾病:病毒具有高度专化性，一种噬菌体只能裂解和它相应的细 菌，因此，利用此特性鉴别细菌病原菌。可以进行宿主和种以下的鉴定。(2) 防治病虫， 如昆虫多角体病毒:?毒力高、用量少、对人畜无害;?药效长，对害虫有长期控制作 用。(3)遗传学方面的应用:载体的应用，通过噬菌体间接传递遗传物质。如转导作用， 通过噬菌体作媒介，从给体细胞转移部分基因到受体细胞，使受体细胞获得某些给体细 胞的遗传特性。病毒是进行遗传工程研究的理想实验材料。 05.病毒的分类原则是什么,病毒的命名规则有哪些, 答:(1)分类原则:病毒主要依据包括形态、毒粒结构、基因组、复制、化学组成在内的毒 粒性质、病毒的抗原性质以及生物学性质进行分类。 (2)1996年，国际病毒分类委员会在第10届国际病毒大会上提出了38条新的病毒命名规 则。?病毒分类系统依次采用目、科、属、种的分类等级。?病毒“种”是构成一个复 制系，占据特定的生态环境并具有多原则分类特征的病毒，其种的命名应用少而有实意 的词组成。?病毒的“属”是一些具有某些共同特征的种，词尾“virus”，承认一个新属 必须同时承认一个代表种。?病毒的“科”是一群具有某些共同特征的属，词尾“viridae”， 承认一个新科必须同时承认一个代表属，科属之间不设或可设亚科，亚科词尾是 “virinae”。?病毒“目”是一群具有某些共同特征的科，“目”名的词尾是“virales”。 06.病毒学研究的基本方法有哪些,这些方法的基本原理是什么, 答:(1)病毒的分离与纯化:病毒的分离是将疑有病毒的标本经处理后，接种于敏感的实验 宿主，鸡胚或细胞培养，经过一段时间孵育后，通过检查病毒特异性病理表现或用其他 方法来肯定病毒的存在。由于病毒只能在细胞内繁殖，所以用于病毒制备的起始材料只 能是病毒感染的宿主机体、组织或细胞经破碎后的抽提物，或病毒感染的宿主的体液、 血液和分泌物，或病毒感染的细胞培养物的培养液等。这些材料不可避免地混杂有大量 的组织或细胞成分、培养基成分，可能污染的其他微生物与杂质。为了得到纯净的病毒 材料，必须利用一切可能的方法将这些杂质成分除去，就是病毒的纯化。 (2)病毒的测定:这是病毒的适量。病毒既能根据其理化性质或免疫学性质进行定量， 亦能够根据其与宿主细胞的相互作用进行测定。病毒的物理计数法，可以在电镜下直接 计算病毒颗粒数目，此外还有血细胞凝集试验，免疫吸附试验、酶联免疫吸附试验、分 光光度法等。病毒的感染性测定，有噬(蚀)斑测定、终点法测定等。 (3)病毒的鉴定:根据病毒感染的宿主范围及感染表现鉴定;病毒的理化性质鉴定;血细胞 凝集性质鉴定;病毒的血清学鉴定;病毒鉴定的分子生物学方法等。 07.什么是病毒的非增殖性感染,说明其类型及原因。 答:病毒的非增殖性感染，是由于病毒或细胞的原因，致使病毒的复制在病毒进入敏感细胞 后的某一阶段受阻，结果导致病毒感染的不完全循环，有三种类型: (1)流产感染:?依赖于细胞的流产感染。如果病毒感染的细胞是病毒不能复制的非允许细 胞，将导致流产感染。在非允许细胞内，仅有少数病毒基因表达，病毒不能完成复制循 环。其原因，可能与这些细胞缺失某些参与病毒复制的酶、tRNA或细胞因子有关。?依 赖于病毒的流产感染:是由基因组不完整的缺损病毒引起。这类病毒因二个或多个病毒 复制必需基因有缺损，丧失了其功能，所以它们无论是感染允许细胞还是非感染允许细 胞，都不能完成复制循环。 (2)限制性感染:是由细胞的瞬时允许性产生，其结果或是病毒持续存在于受感染细胞为不 能复制，直到细胞成为允许性细胞，病毒才繁殖;或是一个细胞群体中仅有少数细胞产 生病毒子代。 (3)潜伏感染:在受染细胞内有病毒基因组持续存在，但并无感染性病毒颗粒产生，而且受 染细胞也不会被破坏，这种携带有病毒基因组但不产生有感染性病毒的细胞称作病毒基 因性细胞。潜伏感染的另一个极端情况是由于病毒基因功能表达导致宿主基因表达的改 变，以致正常细胞转化为恶性细胞。 08. E. coli K12(λ)表示什么,检验某菌是否溶源菌的方法是什么, 答:E. coli K12(λ)表示一个带有λ噬菌体的大肠杆菌K12溶源菌株。检验方法:将少量溶 源菌与大量的敏感性指示菌(遇溶源菌裂解后所释放的温和噬菌体会发生裂解循环者) 相混合，然后与琼脂培养基混匀后倒一平板，经培养后溶源菌就长成菌落。由于溶源菌 在细胞分裂过程中有极少数个体会引起自身裂解，其释放的噬菌体不断侵染溶源菌周围 的指示菌菌落，于是就形成了一个中央有溶源菌的小菌落，四周有透明圈围着的这种独 特噬菌斑。 09. 说明E. coli λ噬菌体作为遗传载体的优点，其构建的载体有哪些, 答:E. coli λ噬菌体为线状双链DNA温和噬菌体。优点:?遗传背景清楚;?载有外源基因时，仍可与宿主的核染色体整合并同步复制;?宿主范围狭窄，使用安全;?由于其两端各具12个核苷酸组成的粘性末端，故可组成科斯质粒(cosmid);?感染率极高(近100b)，比一般质粒载体的转化率高出千倍。构建的载体:?凯隆载体(charon):是一中用内切酶改造后所构建的特殊λ噬菌体，在其上可插入小至数kb(千碱基对)大至23kb的外源DNA片段。?科斯质粒:是一种由含粘性末端的λ-DNA和质粒DNA组建成的重组体。优点是具质粒载体和噬菌体载体两者的长处，其本身相对分子量小(6kb)，却可插入各种来源的相对分子量较大(35~53kb)的外源DNA片段，当把它在体外包装成λ噬菌体后，即可高效地感染其E. coli宿主，并进行整合、复制和表达。