病毒（virus）是一類比細菌更微小，能通過細菌濾器，只含一種類型的核酸（DNA或RNA），僅能在活細胞內(nèi)生長繁殖的非細胞形態(tài)的微生物。
從1892年俄國科學(xué)家伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒以后，�？谔阋卟《�、人黃熱病毒、細菌病毒（即噬菌體）、昆蟲病毒相繼被發(fā)現(xiàn)。近年來，繼真菌病毒后又發(fā)現(xiàn)了藍綠藻病毒、支原體病毒等。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是超速離心機和電子顯微鏡等先進儀器的問世，對病毒的研究已進入了一個新階段。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的各種病毒有3 600多種，它們廣泛分布在自然界中，無論動物、植物和人類都可受到病毒的危害。例如：由微生物引起的人類傳染性疾病，就有80%是由病毒所引起。病毒性疾病的重要特點是：傳染性高，流行面廣，有較高的死亡率。目前還發(fā)現(xiàn)許多腫瘤疾病也與病毒有關(guān)。因此，掌握病毒的特性，認識病毒的傳染和發(fā)病特點，對控制病毒帶給人類的危害，防止病毒對食品造成污染，以及減少發(fā)酵食品生產(chǎn)中因噬菌體污染而造成的損失均有一定的意義。
現(xiàn)在，病毒不僅是病毒學(xué)研究的對象，而且也成為分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的主要研究對象，研究病毒對這兩門學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響。人們利用噬菌體對細菌作用的專一性，進行細菌分型鑒定或細菌病治療；在分子生物學(xué)研究中，它作為載體應(yīng)用于遺傳工程上；在食品工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)中，噬菌體是造成生產(chǎn)菌種污染的因素之一。
4.1 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)及主要類群
4.1.1 病毒的基本特點
病毒比其它微生物結(jié)構(gòu)更簡單，它是由蛋白質(zhì)圍繞著核酸組成的復(fù)合分子構(gòu)成的，為非細胞結(jié)構(gòu)型，而且只有一種核酸，核酸構(gòu)成病毒的基因組，病毒沒有完整的酶系統(tǒng)。
病毒不能在人工培養(yǎng)基上繁殖，必須進入活細胞中，依靠寄主細胞供給能量、養(yǎng)料、酶類等才能增殖，在寄主細胞內(nèi)的增殖是以自我復(fù)制的方式形成新的病毒粒子。某些病毒的基因片段，也可以整合到寄主細胞核染色體的基因組中，并隨細胞DNA的復(fù)制而復(fù)制，引起潛伏感染。
在活細胞內(nèi)生活的病毒，對于能干擾細胞代謝的各種因素具有明顯的抵抗力。如對甘油有耐受作用，不像細菌等微生物那樣可被甘油脫水而死亡，也能抵抗多種抗生素的作用，但干擾素可阻止它的生長和成熟。
4.1.2 病毒的形狀和大小
成熟的具有侵染力的病毒顆粒稱為病毒粒子（virion）。在電子顯微鏡下觀察到的病毒粒子一般為球狀、棒桿狀、蝌蚪狀和線狀等多種形態(tài)。人、動物和真菌的病毒大多呈球狀（如腺病毒、蘑菇病毒），少數(shù)為彈狀或磚狀（如彈狀病毒、痘病毒）。植物病毒和昆蟲病毒則多數(shù)為線狀和桿狀（如煙草花葉病毒、家蠶核型多角體病毒），少數(shù)為球狀（如花椰菜花葉病毒）。細菌病毒稱噬菌體（bacteriophage），部分呈蝌蚪狀（T2，T4，λ噬菌體），部分線狀（fd、M13等）或球狀（MS2、φX174等）（圖2-55）。
病毒個體用納米（nm）來量度。病毒的大小懸殊，直徑在10～300nm之間，通常在100nm左右。較大的病毒如痘類病毒，其大小為250～300nm×200～50nm，比最小的細菌支原體（直徑200～250nm）還大。最小的病毒如菜豆畸矮病毒，粒子大小僅為9～11nm，比血清蛋白分子（直徑22nm）還小。
病毒在寄主外存在時，只保留著在適宜條件下感染寄主的潛在能力。這種潛在的感染能力很容易變性失活。它對溫度很敏感，在55～60℃，病毒懸液幾分鐘內(nèi)就變性。Χ-射線、γ-射線、紫外線照射都能使病毒變性失活，帶封套的病毒容易被脂肪溶劑破壞，無封套的病毒對多種常用的消毒劑的抗性較強。常用甲醛來消毒污染了病毒的器具和空氣。
由于病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)，不能在寄主細胞外面獨立復(fù)制，因而有的學(xué)者只把它們看成是一種遺傳成分，同質(zhì)粒有所類似。
4.1.3 病毒的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成
(1）病毒粒子的結(jié)構(gòu) 病毒主要由殼體（capsid）和核酸二部分構(gòu)成。殼體和核酸統(tǒng)稱為核殼（nucleo-capsid）。有些病毒在核殼外還有一層外套稱包膜(envelope)，有的包膜上還有刺突（spike）。包膜由脂肪或蛋白組成。殼體的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)，由稱為殼粒（capsomer）的亞單位組成。殼粒是電鏡下能見的最小形態(tài)學(xué)單位，由一種或多種肽鏈折疊而成。
由于殼粒在殼體上的不同排列，病毒具有下列3種形態(tài)結(jié)構(gòu)。
①螺旋對稱 具有螺旋對稱結(jié)構(gòu)的病毒多數(shù)是單鏈RNA病毒，其粒子形態(tài)為線狀（如大腸桿菌噬菌體f1）、直桿狀（如煙草花葉病毒）和彎曲桿狀（如馬鈴薯X病毒）。這類病毒的殼體由殼粒一個挨一個地呈螺旋對稱排列而成，核酸位于殼體的螺旋狀結(jié)構(gòu)中。煙草花葉病毒的桿狀殼體由2 130個殼粒螺旋狀排列而成，約有130個螺旋，螺距為2.35nm，殼體全長約300nm 。
②二十面體對稱 有些看起來好象球形的病毒粒子，經(jīng)高分辨率電子顯微鏡觀察，實際上是個多面體。它們的核殼是由不同數(shù)量的殼粒按一定方式排列而成的立方對稱體。這些殼粒沿三根相互垂直的軸形成對稱體，殼體一般廿面體。廿面體具有20個面（每個面是一個等邊三角形），30條棱和12個頂角。腺病毒的殼體是這類結(jié)構(gòu)的典型代表，它由252個球形的殼粒排列成一個廿面的對稱體。
③復(fù)合對稱 這類病毒的殼體是由兩種結(jié)構(gòu)組成的，既有螺旋對稱部分，又有立方體對稱部分，故稱復(fù)合對稱，如大腸桿菌T4噬菌體。T4噬菌體如蝌蚪狀，其頭部外殼由8種蛋白質(zhì)組成呈橢圓形20面體，含212個殼粒，核酸埋藏在蛋白質(zhì)外殼中。T4噬菌體的尾部為螺旋對稱結(jié)構(gòu)，含有兩種分子量較大的蛋白質(zhì)和4種分子量較小的蛋白質(zhì)，由144個殼粒組成排成棒狀，共分24個螺旋。尾部中央為尾髓，中空，是注射核酸的通道。除此之外，T4還有頸圈，基片，刺突和尾絲等附屬結(jié)構(gòu)。
(2）病毒的化學(xué)組成 多數(shù)病毒只含蛋白質(zhì)和核酸兩種成分。少數(shù)大型病毒還含有脂類和糖類。
①病毒蛋白 病毒一般只含一種或少數(shù)幾種蛋白。蛋白質(zhì)在病毒中的含量隨病毒種類而異，如狂犬病毒的蛋白質(zhì)含量約占整個病毒粒子的96%，而大腸桿菌T3、T4 噬菌體則只占40%。
病毒蛋白的氨基酸組成和其他生物一樣，但半胱氨酸和組氨酸在病毒蛋白中較少見。不同種病毒蛋白的氨基酸含量各不相同，大腸桿菌噬菌體M13的外殼蛋白只有49個氨基酸，煙草花葉病毒普通株的外殼蛋白有158個氨基酸，家蠶核型多角體病毒蛋白有244個氨基酸。病毒蛋白多數(shù)位于病毒顆粒的外層，包在核酸外面，以保護核酸免受破壞。有些病毒蛋白與吸附細胞受體有關(guān)（如流感病毒的血凝素等），有些則是一些酶，如噬菌體的溶菌酶、白血病病毒的DNA聚合酶、RNA腫瘤病毒的反轉(zhuǎn)錄酶等。它們在病毒的侵染和增殖過程中發(fā)揮作用。
②病毒核酸 病毒只含一類核酸（DNA或RNA），至今還沒發(fā)現(xiàn)一種病毒同時兼有兩類核酸。大多數(shù)植物病毒的核酸為RNA，少數(shù)為DNA；噬菌體的核酸大多數(shù)為DNA，少數(shù)為RNA；動物病毒，包括昆蟲病毒，則部分是DNA，部分是RNA。含DNA的病毒稱為DNA病毒，含RNA的病毒稱為RNA病毒。
無論是DNA還是RNA，都有單鏈（ss）和雙鏈（ds）之分。RNA病毒多數(shù)是單鏈，極少數(shù)為雙鏈，DNA病毒多數(shù)為雙鏈，少數(shù)為單鏈。病毒核酸還有線狀和環(huán)狀之分，如玉米條紋病毒的核酸為線狀單鏈DNA，大麗菊花葉病毒的核酸為閉合環(huán)狀雙鏈DNA。但RNA病毒核酸都呈線狀，罕見環(huán)狀。
此外，病毒核酸還有正、負鏈的區(qū)別。凡堿基排列順序與mRNA相同的單鏈DNA或RNA，稱（+）DNA鏈或（+）RNA鏈，凡堿基排列順序與mRNA互補的單鏈DNA和RNA，稱（-）DNA 鏈或（-）RNA鏈。如煙草花葉病毒的核酸屬于（+）RNA，副黏病毒的核酸為（-）RNA。正鏈（+）核酸具有侵染性，可直接作為mRNA合成蛋白質(zhì)，負鏈（-）沒有侵染性，必須依靠病毒攜帶的轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄成正鏈后才能作為mRNA合成蛋白質(zhì)。
大部分病毒的遺傳物質(zhì)為DNA，少數(shù)RNA病毒能以RNA為遺傳物質(zhì)。病毒的核酸主要也由4種核苷酸組成。但病毒所含的核苷酸數(shù)比高等生物少得多，一般只含103～106個核苷酸。
有些RNA病毒的核酸分子還有分段現(xiàn)象。如流感病毒的核酸分為8個節(jié)段，每個節(jié)段都有自己獨特的核苷酸序列，分別轉(zhuǎn)錄一種蛋白質(zhì)。有些分段核酸分散在不同的病毒顆粒中，如煙草脆裂病毒的核酸就分藏在兩種長短不一的顆粒中，長顆粒含2.5×106Da的RNA，有RNA復(fù)制基因，具有侵染性；短顆粒含0.6～7.3×106 Da的RNA，有蛋白質(zhì)外殼基因。煙草脆裂病毒只有在長顆粒和短顆粒一起感染細胞時才能正常復(fù)制。
病毒的核酸含量隨病毒種類而異，通常在1%～50%之間。一般形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的病毒，核酸含量較多，如結(jié)構(gòu)簡單的新城疫病毒核酸含量不到1%，而結(jié)構(gòu)復(fù)雜的T2噬菌體核酸含量超過50%，這是因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的病毒需要較多的基因。
③脂類和糖類 少數(shù)有包膜的大型病毒含有蛋白質(zhì)和核酸外，還含有脂類和糖類等其他成分。如大蚊紅色病毒含有5% 脂類，流感病毒除含19% 脂類外，還含有6% 的非核糖成分的糖類。
病毒所含的脂類主要是一些磷脂、膽固醇和中性脂肪，它們大多數(shù)存在于包膜中。病毒所含的糖，主要是葡萄糖、龍膽二糖、巖藻糖、半乳糖等。它們或以糖苷鏈直接與堿基相連，或以氨基酸殘基相連，以糖蛋白的形式存在。糖蛋白位于有包膜病毒的表面，已知它與血清反應(yīng)有關(guān)。
④病毒的包含體 有些病毒在寄主細胞內(nèi)還形成包含體的結(jié)構(gòu)，它們多數(shù)位于細胞質(zhì)內(nèi)，具嗜酸性；少數(shù)位于細胞核內(nèi)，具嗜堿性；也有細胞質(zhì)和細胞核內(nèi)都存在的類型。包含體是寄主細胞被病毒感染后形成的蛋白質(zhì)結(jié)晶體，內(nèi)含1個到幾個病毒粒子。包含體的個體較大，在光學(xué)顯微鏡下就能看到，包含體有多角形和顆粒形兩種，前者稱為多角形包含體，后者稱為顆粒狀包含體。顆粒狀包含體呈圓筒形或橢圓形，內(nèi)含1個（偶爾2個）病毒粒子。多角形包含體一般呈六角形、五角形、四角形和三角形，內(nèi)含多個病毒粒子。
4.1.4 病毒的主要類群
自從1892年伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)病毒以來，迄今已發(fā)現(xiàn)了3 600多種病毒。很多病毒學(xué)家對病毒的分類作了不懈的努力，探索了很多的途徑，提出 了大量的方案，但目前還不成熟，還不完善。人們?nèi)匀桓鶕?jù)病毒對宿主感染的專一性，按宿主的不同將病毒分為微生物病毒、植物病毒、脊椎動物病毒和昆蟲病毒。
(1）微生物病毒 侵染細菌、放線菌等原核微生物的病毒，通常稱為噬菌體，微生物病毒廣泛存在于自然界中，在真菌、藍綠藻中也發(fā)現(xiàn)有病毒的感染。據(jù)報道，至今已作過電鏡觀察的噬菌體至少已有2 850種（株），其中2 700種（株）是有尾的，噬菌體在病毒學(xué)中以E.coli中發(fā)現(xiàn)的噬菌體最多，是研究最深入的。
(2）植物病毒 植物病毒大部分屬于ssRNA病毒，其基本形態(tài)有桿狀、絲狀和等軸對稱的近球狀二十面體，一般沒有包膜。只有少數(shù)種類才有包膜，例如植物彈狀病毒組的萵苣壞死黃化病病毒等。植物病毒雖是嚴格的細胞內(nèi)寄生物，但是它們的�；圆⒉粡�，往往一種病毒可寄生在不同種、屬甚至不同科的植物上，例如TMV就可以傳染10多個科，100多種草本和木本植物。
已知的植物病毒多達600多種，絕大多數(shù)為種子植物，尤其是禾本科、葫蘆科、豆科、十字花科等植物都易發(fā)生病毒病。植物患病毒病后，主要出現(xiàn)三類癥狀：因葉綠體被破壞或不能合成新的葉綠素，而引起花葉、黃化或紅化等癥狀；植株發(fā)生矮化、叢枝或畸形等；形成枯斑或壞死等癥狀。
(3）脊椎動物病毒 在人類、哺乳動物、禽類和魚類等各種脊椎動物中，廣泛存在著相應(yīng)的病毒。目前研究得較廣泛和深入的還是那些與人類健康、畜牧業(yè)直接相關(guān)的脊椎動物病毒。常見的如流感病、麻疹、腮腺炎、肝炎、皰疹、流行乙型腦炎、艾滋病以及狂犬病等。此外，根據(jù)統(tǒng)計，在人類的惡性腫瘤中，約有15%是由于病毒的感染而誘發(fā)的。家禽和其他哺乳動物中的病毒病也相當普遍，如豬瘟、牛瘟、口蹄疫等。家禽中則有雞新城疫、雞瘟和雞的勞斯氏肉瘤等。
(4）昆蟲病毒 在病毒學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，昆蟲病毒的研究和開發(fā)工作起步較晚，但發(fā)展較快。據(jù)記載，當前國際上已報道的昆蟲病毒有1 671種（1990），我國有290多種（1990）。在昆蟲病毒中，80%以上是農(nóng)林業(yè)中常見的鱗翅目害蟲的病原體。
大多數(shù)昆蟲可在宿主細胞內(nèi)形成包含體。由于在光學(xué)顯微鏡下觀察，昆蟲病毒包含體一般呈多角狀，因此稱之為多角體（polyhedron）。多角體一般是外形呈多角狀的多面體，大小一般在0.5～10µm，多數(shù)約為3µm；多角體 成分為堿溶性結(jié)晶蛋白，其內(nèi)包裹著數(shù)目不等的病毒粒子。包含體可在細胞核或細胞質(zhì)內(nèi)形成。
根據(jù)是否形成包含體，把昆蟲病毒分為包含體病毒和非包含體病毒。在包含體病毒中分為核型多角體病毒（NPV），在宿主細胞核內(nèi)形成包含體和桿狀的病毒粒子；質(zhì)型多角體病毒（CPV），在宿主細胞質(zhì)中形成包含體和球狀病毒粒子；以及顆粒體病毒（GV），可在細胞核或細胞質(zhì)中形成包含體和桿狀病毒粒子。
4.1.5 亞病毒的化學(xué)組成
前述的病毒有核酸成分和蛋白質(zhì)成分。1970年發(fā)現(xiàn)了侵染性小分子RNA，1980年又發(fā)現(xiàn)了有侵染力的蛋白質(zhì)分子。有人將這些侵染性分子稱亞病毒。
(1）類病毒 在美國工作的瑞士學(xué)者T.O.Diener 1971年發(fā)現(xiàn)馬鈴薯紡錘形塊莖病的病原是一種只有侵染性小分子RNA而沒有蛋白質(zhì)的感染因子，他稱為類病毒（viroid）。類病毒是一個裸露的閉合環(huán)狀RNA分子，它能感染寄主細胞并在其中進行自我復(fù)制使寄主產(chǎn)生病癥。類病毒的分子量小，僅為最小RNA病毒的十分之一，約10萬Da。馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒(PSTV)是研究得比較清楚的一種類病毒，它是一個長50nm的棒狀dsRNA分子，由2個互補的半體組成，一個含179個核苷酸，另一個含180個核苷酸，兩者間有70%的堿基以氫鍵方式結(jié)合，共形成122個堿基對，整個棒狀結(jié)構(gòu)中有27個內(nèi)環(huán)，最大的螺旋含8個堿基對，最大的內(nèi)環(huán)含12個核苷酸。類病毒對熱和脂溶劑有抗性，類病毒除了通過汁液摩擦傳染外，有些可以通過種子傳染或無性繁殖材料傳染，但沒有找到昆蟲和螨類媒體。
(2）擬病毒 如果把具有核酸和蛋白質(zhì)組分的病毒稱為“真病毒”的話，擬病毒則是存在于植物“真病毒”的顆粒中的小的環(huán)狀RNA分子。澳大利亞人Randles在研究絨毛煙斑駁病毒（velvet tabacco virus mottle VTMoV）時發(fā)現(xiàn)，VTMoV的基因組除含有一種大分子線狀ssRNA外，還含有一種類似于類病毒的環(huán)狀ssRNA分子。這兩種RNA分別接種寄主時都不能感染和復(fù)制，只有把兩者合在一起時才能感染和復(fù)制。于是Haseloff等將這種包被于 病毒殼體內(nèi)的環(huán)狀RNA分子稱為擬病毒，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的擬病毒除絨毛煙斑駁病毒（VTMoV）外，還有莨菪斑駁病毒（SNMV）,苜蓿暫時性條斑病毒（LTSV）和地下三葉草班駁病毒（SCMoV）。這4種擬病毒的RNA功能不完全相同。VTMoV、SNMV中的擬病毒是致侵染所必需的，而LTSV擬病毒的作用類似于衛(wèi)星RNA，即病毒中大的線狀RNA可以單獨復(fù)制，而環(huán)狀的擬病毒RNA的復(fù)制則依賴于線狀大RNA。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，SNMV的擬病毒RNA與LTSV的大線狀RNA一起接種時能夠復(fù)制，改變LTSV引起的癥狀，即在SNMV中作為基因組部分的擬病毒RNA，在LTSV中起衛(wèi)星RNA的作用。
(3）朊病毒（又稱毒朊） 朊病毒是美國加州大學(xué)舊金山分校動物病毒學(xué)家Prusiner1982年研究羊的瘙癢病原時發(fā)現(xiàn)的一種對人有侵染性的蛋白質(zhì)顆粒，稱為“Prion”（Protein infection的縮寫）或“Virino”，有人譯為“朊病毒”，或“毒朊”。這一發(fā)現(xiàn)使生物學(xué)家感到震驚，因為它與現(xiàn)行的生物中心法則即DNA→RNA→蛋白質(zhì)的依賴關(guān)系背道而馳。由于這種病毒很奇特，有人又稱奇異病毒。尚未發(fā)現(xiàn)這種毒性蛋白質(zhì)分子蘊藏有任何核酸，即使有，其堿基數(shù)太少，不足以編碼一個毒性蛋白分子。它除了引起羊瘙癢病外，還導(dǎo)致牛的海綿狀腦（即“瘋牛病”，或稱BSE）和人的苦魯�。òl(fā)現(xiàn)于新幾內(nèi)亞東部高原的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)退化癥）等。令人吃驚的是，1996年在英國發(fā)現(xiàn)的BSE也可感染人類。
朊病毒在電鏡下呈桿狀顆粒，直徑25nm，長100～200nm（一般為125～150nm），桿狀顆粒不單獨存在，總是呈叢狀排列，其大小和形狀不一，有的叢含有多達100個桿狀顆粒。侵染性的朊病毒的單體含有3個或少于3個prp（proteinase-resistant protein)分子，而桿叢聚合體可能含多到105個prp分子，所測定的半感染劑量（ID50）介于10～100個桿之間。朊病毒的分子量為27～30Kda。提純的朊病毒用剛果紅染色，在光學(xué)顯微鏡下可以看到許多無定形結(jié)構(gòu)，大小為1～20µm。
朊病毒的致病機理不太清楚，感染寄主后，蛋白質(zhì)擴增研究發(fā)現(xiàn)，動物的某染色體上有一基因編碼與合成一種蛋白，非常類似于朊病毒蛋白，主要存在于神經(jīng)細胞中。朊病毒蛋白在寄主蛋白合成中（或合成后）起修飾作用。它不是破壞寄主細胞的酶，而是使正常的寄主基因產(chǎn)生更多的致病蛋白質(zhì)。
4.2 噬菌體
噬菌體（phage）是侵染細菌的微生物病毒，廣泛分布于自然界中。幾十年來人們對大腸桿菌T-系噬菌體進行了大量研究，獲得了很多有關(guān)病毒的基礎(chǔ)知識。雖然植物病毒在病毒學(xué)發(fā)展史上曾起過領(lǐng)先的作用，但要從分子水平上深入研究病毒復(fù)制增殖、生物合成、基因表達、顆粒裝配、感染性以及其他活性等問題，噬菌體卻是一個很方便的模型和獨特的工具，因為它是一個單細胞的宿主和很簡單的寄生物。
4.2.1 噬菌體的形態(tài)
與其他病毒一樣，噬菌體都是由蛋白質(zhì)和核酸組成。核酸以單鏈或雙鏈分子組成環(huán)狀或線狀，病毒粒子外殼有不同形狀和大小�；拘螒B(tài)為蝌蚪形、微球形和線狀3種。從結(jié)構(gòu)看又可以分為6種不同的類型，現(xiàn)將它們概括于表2-5。
4.2.2 噬菌體的生長周期
(1)噬菌體生長的測定——一步生長曲線 噬菌體繁殖和其他病毒一樣，其生活周期包括吸附、侵入、復(fù)制、組裝和釋放5個階段。
一步生長曲線 定量描述毒性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線稱為一步生長曲線。該種曲線反映出三個重要特征參數(shù)：潛伏期、裂解期、裂解量。一步生長曲線的實驗方法如下：先把在對數(shù)期生長的敏感細菌懸浮液與適量的噬菌體混合，通常噬菌體和細菌的混合比例為10:1，避免幾個噬菌體同時侵染一個細菌細胞。經(jīng)數(shù)分鐘吸附后，混合液中加入一定量的該噬菌體的抗血清，以中和尚未吸附的噬菌體。然后再用培養(yǎng)液進行高倍稀釋，以免發(fā)生第二次吸附和感染。培養(yǎng)后定時取樣，將含噬菌體的樣品與敏感細菌混合，在平板上培養(yǎng)，計算噬菌斑數(shù)。結(jié)果可見，在吸附后的開始一段時間內(nèi)（5～10min），噬菌斑數(shù)不見增加，說明噬菌體尚未完成復(fù)制和組裝，這段時間稱為噬菌體的潛伏期。緊接著在潛伏期后的一段時間（感染后20～30min），平板中的噬菌斑數(shù)突然直線上升，表示噬菌體已從寄主細胞中裂解釋放出來，這段時間稱為裂解期。每個被感染的細菌釋放新的噬菌體的平均數(shù)稱為裂解量。當宿主全部裂解，溶液中的噬菌體的效價達到最高點時稱為平穩(wěn)期。
裂解量 =裂解期平均噬菌斑數(shù)/潛伏期平均噬菌斑數(shù)
殖過程
通常把毒性噬菌體看作噬菌體的正常表現(xiàn)。大腸桿菌T4噬菌體是一種毒性噬菌體,它是雙鏈DNA病毒,由二十面體的頭部和一個可收縮的尾部組成，尾部由中空的尾髓和可收縮的蛋白質(zhì)尾鞘組成,尾端有6根尾絲。毒性噬菌體的入侵增殖一般包括吸附、侵入、復(fù)制、裝配、釋放等五個階段。
①吸附 噬菌體與敏感的寄主細胞接觸,在寄主細胞的特異性受點上結(jié)合。T4噬菌體是以尾部末端和寄主的受點吸附。一種細菌可被多種噬菌體感染,不同的感染噬菌體在同一寄主細菌的不同受點上吸附。因此，一個寄主細菌(例如大腸桿菌)與一種噬菌體(例如T4 )飽和吸附后, 并不防礙和另一種噬菌體(例如T6)再吸附。
②侵入 噬菌體吸附在細菌細胞壁的受點上以后，核酸注入細菌細胞中，蛋
白質(zhì)殼體留在外面，從吸附到侵入的時間間隔很短，只有幾秒到幾分鐘。
③復(fù)制 噬菌體核酸進入寄主細胞后，操縱寄主細胞的代謝機能，大量復(fù)制噬菌體核酸，并合成病毒所需要的蛋白質(zhì)，但不形成帶殼體的粒子。
④粒子成熟(裝配) 寄主細胞合成噬菌體殼體(T4噬菌體包括頭部、尾部),并組裝成完整的噬菌體粒子。
⑤寄主細胞的裂解(釋放) 噬菌體粒子成熟，引起寄主細胞的裂解，釋放出病毒粒子。噬菌體的釋放量隨種類而有所不同，一個寄主細胞可釋放10～10 000個噬菌體粒子。
在細菌培養(yǎng)液中，細菌被噬菌體感染，細胞裂解，混濁的菌懸液變成透明的裂解溶液。在雙層平板固體培養(yǎng)基上，稀釋的噬菌體懸液引起點狀感染，在感染點上進入反復(fù)的侵染過程，產(chǎn)生透明的空斑稱為噬菌斑。
3）溫和噬菌體和溶源性 有些噬菌體侵入寄主細菌后，并不像上述毒性噬菌體那樣發(fā)展，而是它們的核酸和寄主細胞同步復(fù)制，寄主細胞不裂解，這類噬菌體稱為溫和噬菌體。含有溫和噬菌體的寄主細胞稱為溶源細胞（或細胞溶源化），在溶源細胞內(nèi)的噬菌體核酸稱為原噬菌體（或前噬菌體）。
溶源細胞（溶源細菌）正常繁殖時絕大多數(shù)不發(fā)生裂解現(xiàn)象，只有極少數(shù)（大約10-6）溶源細胞中的原噬菌體發(fā)生大量復(fù)制的現(xiàn)象，并接著成熟為噬菌體粒子，這時導(dǎo)致寄主細菌裂解，這種現(xiàn)象稱為溶源細菌的自發(fā)裂解。也就是說少數(shù)溶源細菌中的溫和噬菌體變成了毒性噬菌體。
檢驗溶源菌的方法是將少量溶源菌與大量敏感指示菌（易受溶源菌釋放出的噬菌體感染發(fā)生裂解性循環(huán)者）相混合，然后倒入營養(yǎng)瓊脂平板，溶源菌生長成菌落。當溶源菌中極少數(shù)的細胞發(fā)生自發(fā)裂解釋放出病毒粒子時，這些病毒粒子會感染溶源菌落周圍的敏感指示菌，并反復(fù)侵染形成噬菌斑。最后形成中央是溶源菌菌落，四周為透明裂解圈的特殊菌落。
溶源細胞的誘發(fā)裂解：用低劑量的紫外線照射處理，或其它物理、化學(xué)方法處理，能夠誘發(fā)溶源細胞大量潰溶，釋放出噬菌體粒子。
溶源細胞的復(fù)愈：溶源細胞有時消失了其中的原噬菌體，變成為非溶源細胞，這時既不會發(fā)生自然潰溶現(xiàn)象，也不發(fā)生誘發(fā)潰溶現(xiàn)象，稱為溶源細胞的復(fù)愈或非溶源化。溫和噬菌體侵入寄主細胞后可能發(fā)生的侵染過程見圖2-63。
λ型噬菌體 λ噬菌體是一種研究得透徹的大腸桿菌溫和噬菌體，λ噬菌體的原噬菌體插入寄主細胞的染色體的特定位點（在gal和bio基因之間），成為寄主細胞染色體的附加體，并隨寄主細胞復(fù)制、繁殖而傳代。含有λ原噬菌體的溶源細胞對于λ原噬菌體的毒性突變株有免疫性，也就是說毒性突變株對非溶源寄主有毒性，對溶源寄主（含有λ原噬菌體）卻沒有毒性。
PI型噬菌體 PI噬菌體也是一種溫和噬菌體，它和λ噬菌體有兩個明顯不同
的特征：一個是它的原噬菌體主要是獨立地存在于寄主細胞內(nèi)，而不是染色體的附加體。另一個是當它插入染色體成為附加體時不是在某個位點上，而是能在許多位點上插入。
除噬菌體外，自然界還存在侵染其他微生物的病毒，包括真菌病毒（mycoviruses）、藻病毒（phycoviruses）、和原生動物病毒。至今發(fā)現(xiàn)的真菌病毒都是dsRNA病毒。而藻類病毒則都是dsDNA 病毒。它們可能被利用作為生物防治劑，控制真菌病和藻類。
(4）噬菌體的危害 在發(fā)酵工業(yè)和食品工業(yè)上，噬菌體給人類帶來的危害是污染生產(chǎn)菌種，造成菌體裂解，無法累積發(fā)酵產(chǎn)物，發(fā)生倒罐事件，損失極其嚴重。
①丙酮、丁醇發(fā)酵與噬菌體污染 丙酮、丁醇發(fā)酵與噬菌體污染可為發(fā)酵受害的典型代表。當受噬菌體感染，發(fā)酵速度緩慢、產(chǎn)氣減少、發(fā)酵液對流也不旺盛，甚至菌數(shù)減少，逐漸使發(fā)酵停止。可以采用噬菌體抗性菌株，每隔一周交換使用一次，這樣對穩(wěn)定生產(chǎn)有一定好處。
②抗生素發(fā)酵與噬菌體污染 灰色鏈霉菌發(fā)酵生產(chǎn)鏈霉素， 由于噬菌體污染出現(xiàn)溶菌現(xiàn)象，菌體減少，培養(yǎng)液變黑，抗生素效價不上升。1951年以來，有關(guān)金色鏈霉菌的噬菌體的報道，四環(huán)素發(fā)酵生產(chǎn)中也出現(xiàn)類似異�，F(xiàn)象。
③食品工業(yè)上的噬菌體污染 食品工業(yè)上采用乳酸菌、醋酸菌、棒狀桿菌等進行發(fā)酵，生產(chǎn)各種不同的產(chǎn)品，如果生產(chǎn)過程中受到相應(yīng)的噬菌體感染時，發(fā)酵作用就會減慢，周期明顯延長，甚至停止；發(fā)酵液變清，不積累發(fā)酵產(chǎn)物，菌體很快消失，整個發(fā)酵生產(chǎn)就被破壞。所以在微生物發(fā)酵工業(yè)中，必須采取一定預(yù)防措施以減少由噬菌體造成的損失。
要防治噬菌體危害，首先是提高有關(guān)人員的思想認識，建立“防重于治”的觀念。預(yù)防的措施主要有：a. 決不可使用可疑菌種。認真檢查搖瓶、斜面及種子罐所使用的菌種，堅持廢棄任何可疑菌種。b. 嚴格保持環(huán)境衛(wèi)生。c. 決不排放或丟棄活菌液。嚴格消毒或滅菌后才能排放。d. 注意通氣質(zhì)量�？諝膺^濾器要保持質(zhì)量并經(jīng)常滅菌。e. 加強管道和發(fā)酵罐的滅菌。f. 不斷篩選抗性菌種，并經(jīng)常輪換生產(chǎn)菌種。g. 嚴格執(zhí)行會客制度。
預(yù)防不成，一旦發(fā)現(xiàn)噬菌體污染，要及時采取合理措施。例如：a. 盡快提取成品。b. 使用藥物抑制， 加入某些金屬螯合劑（如0.3～0.5%的草酸鹽、檸檬酸銨，可抑制噬菌體的吸附和侵入），抗生素，表面活性劑等。c. 及時改用抗噬菌體的生產(chǎn)菌株。
(5）噬菌體的應(yīng)用
①用于細菌鑒定和分型 由于噬菌體的作用具有高度的種、型特異性，即一種噬菌體只能裂解和它相應(yīng)的該種細菌的某一型，因此可用于細菌鑒定。目前已利用噬菌體將金黃色葡萄球菌分為132型，將傷寒桿菌分為72型。
②用于診斷和治療疾病 噬菌體感染相應(yīng)細菌后，迅速繁殖并產(chǎn)生噬菌體子代。利用這一特性可將已知噬菌體加入被檢材料中，如出現(xiàn)噬菌體效價增長，就證明材料中有相應(yīng)細菌存在。在疾病治療中可使用噬菌體來裂解細菌，特別是有些細菌對抗生素產(chǎn)生抗藥性，最好的辦法就是采用相應(yīng)噬菌體來治療。
③用作分子生物學(xué)研究的實驗工具 由于噬菌體的基因數(shù)目少，噬菌體變異或遺傳性缺陷株又容易辨認、選擇和進行遺傳性分析，因此可以通過物理的或化學(xué)的方法誘變使其產(chǎn)生多種噬菌體的蝕斑型突變株和條件致死突變株，然后利用這些突變株的基因重組試驗，來研究噬菌體個別基因的排列順序和功能。在生物技術(shù)方面，噬菌體可作為載體，將核酸片段傳遞到另一細胞中，改變細胞的遺傳特性�，F(xiàn)已被應(yīng)用到遺傳工程上。
從1892年俄國科學(xué)家伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒以后，�？谔阋卟《�、人黃熱病毒、細菌病毒（即噬菌體）、昆蟲病毒相繼被發(fā)現(xiàn)。近年來，繼真菌病毒后又發(fā)現(xiàn)了藍綠藻病毒、支原體病毒等。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是超速離心機和電子顯微鏡等先進儀器的問世，對病毒的研究已進入了一個新階段。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的各種病毒有3 600多種，它們廣泛分布在自然界中，無論動物、植物和人類都可受到病毒的危害。例如：由微生物引起的人類傳染性疾病，就有80%是由病毒所引起。病毒性疾病的重要特點是：傳染性高，流行面廣，有較高的死亡率。目前還發(fā)現(xiàn)許多腫瘤疾病也與病毒有關(guān)。因此，掌握病毒的特性，認識病毒的傳染和發(fā)病特點，對控制病毒帶給人類的危害，防止病毒對食品造成污染，以及減少發(fā)酵食品生產(chǎn)中因噬菌體污染而造成的損失均有一定的意義。
現(xiàn)在，病毒不僅是病毒學(xué)研究的對象，而且也成為分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的主要研究對象，研究病毒對這兩門學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響。人們利用噬菌體對細菌作用的專一性，進行細菌分型鑒定或細菌病治療；在分子生物學(xué)研究中，它作為載體應(yīng)用于遺傳工程上；在食品工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)中，噬菌體是造成生產(chǎn)菌種污染的因素之一。
4.1 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)及主要類群
4.1.1 病毒的基本特點
病毒比其它微生物結(jié)構(gòu)更簡單，它是由蛋白質(zhì)圍繞著核酸組成的復(fù)合分子構(gòu)成的，為非細胞結(jié)構(gòu)型，而且只有一種核酸，核酸構(gòu)成病毒的基因組，病毒沒有完整的酶系統(tǒng)。
病毒不能在人工培養(yǎng)基上繁殖，必須進入活細胞中，依靠寄主細胞供給能量、養(yǎng)料、酶類等才能增殖，在寄主細胞內(nèi)的增殖是以自我復(fù)制的方式形成新的病毒粒子。某些病毒的基因片段，也可以整合到寄主細胞核染色體的基因組中，并隨細胞DNA的復(fù)制而復(fù)制，引起潛伏感染。
在活細胞內(nèi)生活的病毒，對于能干擾細胞代謝的各種因素具有明顯的抵抗力。如對甘油有耐受作用，不像細菌等微生物那樣可被甘油脫水而死亡，也能抵抗多種抗生素的作用，但干擾素可阻止它的生長和成熟。
4.1.2 病毒的形狀和大小
成熟的具有侵染力的病毒顆粒稱為病毒粒子（virion）。在電子顯微鏡下觀察到的病毒粒子一般為球狀、棒桿狀、蝌蚪狀和線狀等多種形態(tài)。人、動物和真菌的病毒大多呈球狀（如腺病毒、蘑菇病毒），少數(shù)為彈狀或磚狀（如彈狀病毒、痘病毒）。植物病毒和昆蟲病毒則多數(shù)為線狀和桿狀（如煙草花葉病毒、家蠶核型多角體病毒），少數(shù)為球狀（如花椰菜花葉病毒）。細菌病毒稱噬菌體（bacteriophage），部分呈蝌蚪狀（T2，T4，λ噬菌體），部分線狀（fd、M13等）或球狀（MS2、φX174等）（圖2-55）。
病毒個體用納米（nm）來量度。病毒的大小懸殊，直徑在10～300nm之間，通常在100nm左右。較大的病毒如痘類病毒，其大小為250～300nm×200～50nm，比最小的細菌支原體（直徑200～250nm）還大。最小的病毒如菜豆畸矮病毒，粒子大小僅為9～11nm，比血清蛋白分子（直徑22nm）還小。
病毒在寄主外存在時，只保留著在適宜條件下感染寄主的潛在能力。這種潛在的感染能力很容易變性失活。它對溫度很敏感，在55～60℃，病毒懸液幾分鐘內(nèi)就變性。Χ-射線、γ-射線、紫外線照射都能使病毒變性失活，帶封套的病毒容易被脂肪溶劑破壞，無封套的病毒對多種常用的消毒劑的抗性較強。常用甲醛來消毒污染了病毒的器具和空氣。
由于病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)，不能在寄主細胞外面獨立復(fù)制，因而有的學(xué)者只把它們看成是一種遺傳成分，同質(zhì)粒有所類似。
4.1.3 病毒的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成
(1）病毒粒子的結(jié)構(gòu) 病毒主要由殼體（capsid）和核酸二部分構(gòu)成。殼體和核酸統(tǒng)稱為核殼（nucleo-capsid）。有些病毒在核殼外還有一層外套稱包膜(envelope)，有的包膜上還有刺突（spike）。包膜由脂肪或蛋白組成。殼體的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)，由稱為殼粒（capsomer）的亞單位組成。殼粒是電鏡下能見的最小形態(tài)學(xué)單位，由一種或多種肽鏈折疊而成。
由于殼粒在殼體上的不同排列，病毒具有下列3種形態(tài)結(jié)構(gòu)。
①螺旋對稱 具有螺旋對稱結(jié)構(gòu)的病毒多數(shù)是單鏈RNA病毒，其粒子形態(tài)為線狀（如大腸桿菌噬菌體f1）、直桿狀（如煙草花葉病毒）和彎曲桿狀（如馬鈴薯X病毒）。這類病毒的殼體由殼粒一個挨一個地呈螺旋對稱排列而成，核酸位于殼體的螺旋狀結(jié)構(gòu)中。煙草花葉病毒的桿狀殼體由2 130個殼粒螺旋狀排列而成，約有130個螺旋，螺距為2.35nm，殼體全長約300nm 。
②二十面體對稱 有些看起來好象球形的病毒粒子，經(jīng)高分辨率電子顯微鏡觀察，實際上是個多面體。它們的核殼是由不同數(shù)量的殼粒按一定方式排列而成的立方對稱體。這些殼粒沿三根相互垂直的軸形成對稱體，殼體一般廿面體。廿面體具有20個面（每個面是一個等邊三角形），30條棱和12個頂角。腺病毒的殼體是這類結(jié)構(gòu)的典型代表，它由252個球形的殼粒排列成一個廿面的對稱體。
③復(fù)合對稱 這類病毒的殼體是由兩種結(jié)構(gòu)組成的，既有螺旋對稱部分，又有立方體對稱部分，故稱復(fù)合對稱，如大腸桿菌T4噬菌體。T4噬菌體如蝌蚪狀，其頭部外殼由8種蛋白質(zhì)組成呈橢圓形20面體，含212個殼粒，核酸埋藏在蛋白質(zhì)外殼中。T4噬菌體的尾部為螺旋對稱結(jié)構(gòu)，含有兩種分子量較大的蛋白質(zhì)和4種分子量較小的蛋白質(zhì)，由144個殼粒組成排成棒狀，共分24個螺旋。尾部中央為尾髓，中空，是注射核酸的通道。除此之外，T4還有頸圈，基片，刺突和尾絲等附屬結(jié)構(gòu)。
(2）病毒的化學(xué)組成 多數(shù)病毒只含蛋白質(zhì)和核酸兩種成分。少數(shù)大型病毒還含有脂類和糖類。
①病毒蛋白 病毒一般只含一種或少數(shù)幾種蛋白。蛋白質(zhì)在病毒中的含量隨病毒種類而異，如狂犬病毒的蛋白質(zhì)含量約占整個病毒粒子的96%，而大腸桿菌T3、T4 噬菌體則只占40%。
病毒蛋白的氨基酸組成和其他生物一樣，但半胱氨酸和組氨酸在病毒蛋白中較少見。不同種病毒蛋白的氨基酸含量各不相同，大腸桿菌噬菌體M13的外殼蛋白只有49個氨基酸，煙草花葉病毒普通株的外殼蛋白有158個氨基酸，家蠶核型多角體病毒蛋白有244個氨基酸。病毒蛋白多數(shù)位于病毒顆粒的外層，包在核酸外面，以保護核酸免受破壞。有些病毒蛋白與吸附細胞受體有關(guān)（如流感病毒的血凝素等），有些則是一些酶，如噬菌體的溶菌酶、白血病病毒的DNA聚合酶、RNA腫瘤病毒的反轉(zhuǎn)錄酶等。它們在病毒的侵染和增殖過程中發(fā)揮作用。
②病毒核酸 病毒只含一類核酸（DNA或RNA），至今還沒發(fā)現(xiàn)一種病毒同時兼有兩類核酸。大多數(shù)植物病毒的核酸為RNA，少數(shù)為DNA；噬菌體的核酸大多數(shù)為DNA，少數(shù)為RNA；動物病毒，包括昆蟲病毒，則部分是DNA，部分是RNA。含DNA的病毒稱為DNA病毒，含RNA的病毒稱為RNA病毒。
無論是DNA還是RNA，都有單鏈（ss）和雙鏈（ds）之分。RNA病毒多數(shù)是單鏈，極少數(shù)為雙鏈，DNA病毒多數(shù)為雙鏈，少數(shù)為單鏈。病毒核酸還有線狀和環(huán)狀之分，如玉米條紋病毒的核酸為線狀單鏈DNA，大麗菊花葉病毒的核酸為閉合環(huán)狀雙鏈DNA。但RNA病毒核酸都呈線狀，罕見環(huán)狀。
此外，病毒核酸還有正、負鏈的區(qū)別。凡堿基排列順序與mRNA相同的單鏈DNA或RNA，稱（+）DNA鏈或（+）RNA鏈，凡堿基排列順序與mRNA互補的單鏈DNA和RNA，稱（-）DNA 鏈或（-）RNA鏈。如煙草花葉病毒的核酸屬于（+）RNA，副黏病毒的核酸為（-）RNA。正鏈（+）核酸具有侵染性，可直接作為mRNA合成蛋白質(zhì)，負鏈（-）沒有侵染性，必須依靠病毒攜帶的轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄成正鏈后才能作為mRNA合成蛋白質(zhì)。
大部分病毒的遺傳物質(zhì)為DNA，少數(shù)RNA病毒能以RNA為遺傳物質(zhì)。病毒的核酸主要也由4種核苷酸組成。但病毒所含的核苷酸數(shù)比高等生物少得多，一般只含103～106個核苷酸。
有些RNA病毒的核酸分子還有分段現(xiàn)象。如流感病毒的核酸分為8個節(jié)段，每個節(jié)段都有自己獨特的核苷酸序列，分別轉(zhuǎn)錄一種蛋白質(zhì)。有些分段核酸分散在不同的病毒顆粒中，如煙草脆裂病毒的核酸就分藏在兩種長短不一的顆粒中，長顆粒含2.5×106Da的RNA，有RNA復(fù)制基因，具有侵染性；短顆粒含0.6～7.3×106 Da的RNA，有蛋白質(zhì)外殼基因。煙草脆裂病毒只有在長顆粒和短顆粒一起感染細胞時才能正常復(fù)制。
病毒的核酸含量隨病毒種類而異，通常在1%～50%之間。一般形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的病毒，核酸含量較多，如結(jié)構(gòu)簡單的新城疫病毒核酸含量不到1%，而結(jié)構(gòu)復(fù)雜的T2噬菌體核酸含量超過50%，這是因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的病毒需要較多的基因。
③脂類和糖類 少數(shù)有包膜的大型病毒含有蛋白質(zhì)和核酸外，還含有脂類和糖類等其他成分。如大蚊紅色病毒含有5% 脂類，流感病毒除含19% 脂類外，還含有6% 的非核糖成分的糖類。
病毒所含的脂類主要是一些磷脂、膽固醇和中性脂肪，它們大多數(shù)存在于包膜中。病毒所含的糖，主要是葡萄糖、龍膽二糖、巖藻糖、半乳糖等。它們或以糖苷鏈直接與堿基相連，或以氨基酸殘基相連，以糖蛋白的形式存在。糖蛋白位于有包膜病毒的表面，已知它與血清反應(yīng)有關(guān)。
④病毒的包含體 有些病毒在寄主細胞內(nèi)還形成包含體的結(jié)構(gòu)，它們多數(shù)位于細胞質(zhì)內(nèi)，具嗜酸性；少數(shù)位于細胞核內(nèi)，具嗜堿性；也有細胞質(zhì)和細胞核內(nèi)都存在的類型。包含體是寄主細胞被病毒感染后形成的蛋白質(zhì)結(jié)晶體，內(nèi)含1個到幾個病毒粒子。包含體的個體較大，在光學(xué)顯微鏡下就能看到，包含體有多角形和顆粒形兩種，前者稱為多角形包含體，后者稱為顆粒狀包含體。顆粒狀包含體呈圓筒形或橢圓形，內(nèi)含1個（偶爾2個）病毒粒子。多角形包含體一般呈六角形、五角形、四角形和三角形，內(nèi)含多個病毒粒子。
4.1.4 病毒的主要類群
自從1892年伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)病毒以來，迄今已發(fā)現(xiàn)了3 600多種病毒。很多病毒學(xué)家對病毒的分類作了不懈的努力，探索了很多的途徑，提出 了大量的方案，但目前還不成熟，還不完善。人們?nèi)匀桓鶕?jù)病毒對宿主感染的專一性，按宿主的不同將病毒分為微生物病毒、植物病毒、脊椎動物病毒和昆蟲病毒。
(1）微生物病毒 侵染細菌、放線菌等原核微生物的病毒，通常稱為噬菌體，微生物病毒廣泛存在于自然界中，在真菌、藍綠藻中也發(fā)現(xiàn)有病毒的感染。據(jù)報道，至今已作過電鏡觀察的噬菌體至少已有2 850種（株），其中2 700種（株）是有尾的，噬菌體在病毒學(xué)中以E.coli中發(fā)現(xiàn)的噬菌體最多，是研究最深入的。
(2）植物病毒 植物病毒大部分屬于ssRNA病毒，其基本形態(tài)有桿狀、絲狀和等軸對稱的近球狀二十面體，一般沒有包膜。只有少數(shù)種類才有包膜，例如植物彈狀病毒組的萵苣壞死黃化病病毒等。植物病毒雖是嚴格的細胞內(nèi)寄生物，但是它們的�；圆⒉粡�，往往一種病毒可寄生在不同種、屬甚至不同科的植物上，例如TMV就可以傳染10多個科，100多種草本和木本植物。
已知的植物病毒多達600多種，絕大多數(shù)為種子植物，尤其是禾本科、葫蘆科、豆科、十字花科等植物都易發(fā)生病毒病。植物患病毒病后，主要出現(xiàn)三類癥狀：因葉綠體被破壞或不能合成新的葉綠素，而引起花葉、黃化或紅化等癥狀；植株發(fā)生矮化、叢枝或畸形等；形成枯斑或壞死等癥狀。
(3）脊椎動物病毒 在人類、哺乳動物、禽類和魚類等各種脊椎動物中，廣泛存在著相應(yīng)的病毒。目前研究得較廣泛和深入的還是那些與人類健康、畜牧業(yè)直接相關(guān)的脊椎動物病毒。常見的如流感病、麻疹、腮腺炎、肝炎、皰疹、流行乙型腦炎、艾滋病以及狂犬病等。此外，根據(jù)統(tǒng)計，在人類的惡性腫瘤中，約有15%是由于病毒的感染而誘發(fā)的。家禽和其他哺乳動物中的病毒病也相當普遍，如豬瘟、牛瘟、口蹄疫等。家禽中則有雞新城疫、雞瘟和雞的勞斯氏肉瘤等。
(4）昆蟲病毒 在病毒學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，昆蟲病毒的研究和開發(fā)工作起步較晚，但發(fā)展較快。據(jù)記載，當前國際上已報道的昆蟲病毒有1 671種（1990），我國有290多種（1990）。在昆蟲病毒中，80%以上是農(nóng)林業(yè)中常見的鱗翅目害蟲的病原體。
大多數(shù)昆蟲可在宿主細胞內(nèi)形成包含體。由于在光學(xué)顯微鏡下觀察，昆蟲病毒包含體一般呈多角狀，因此稱之為多角體（polyhedron）。多角體一般是外形呈多角狀的多面體，大小一般在0.5～10µm，多數(shù)約為3µm；多角體 成分為堿溶性結(jié)晶蛋白，其內(nèi)包裹著數(shù)目不等的病毒粒子。包含體可在細胞核或細胞質(zhì)內(nèi)形成。
根據(jù)是否形成包含體，把昆蟲病毒分為包含體病毒和非包含體病毒。在包含體病毒中分為核型多角體病毒（NPV），在宿主細胞核內(nèi)形成包含體和桿狀的病毒粒子；質(zhì)型多角體病毒（CPV），在宿主細胞質(zhì)中形成包含體和球狀病毒粒子；以及顆粒體病毒（GV），可在細胞核或細胞質(zhì)中形成包含體和桿狀病毒粒子。
4.1.5 亞病毒的化學(xué)組成
前述的病毒有核酸成分和蛋白質(zhì)成分。1970年發(fā)現(xiàn)了侵染性小分子RNA，1980年又發(fā)現(xiàn)了有侵染力的蛋白質(zhì)分子。有人將這些侵染性分子稱亞病毒。
(1）類病毒 在美國工作的瑞士學(xué)者T.O.Diener 1971年發(fā)現(xiàn)馬鈴薯紡錘形塊莖病的病原是一種只有侵染性小分子RNA而沒有蛋白質(zhì)的感染因子，他稱為類病毒（viroid）。類病毒是一個裸露的閉合環(huán)狀RNA分子，它能感染寄主細胞并在其中進行自我復(fù)制使寄主產(chǎn)生病癥。類病毒的分子量小，僅為最小RNA病毒的十分之一，約10萬Da。馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒(PSTV)是研究得比較清楚的一種類病毒，它是一個長50nm的棒狀dsRNA分子，由2個互補的半體組成，一個含179個核苷酸，另一個含180個核苷酸，兩者間有70%的堿基以氫鍵方式結(jié)合，共形成122個堿基對，整個棒狀結(jié)構(gòu)中有27個內(nèi)環(huán)，最大的螺旋含8個堿基對，最大的內(nèi)環(huán)含12個核苷酸。類病毒對熱和脂溶劑有抗性，類病毒除了通過汁液摩擦傳染外，有些可以通過種子傳染或無性繁殖材料傳染，但沒有找到昆蟲和螨類媒體。
(2）擬病毒 如果把具有核酸和蛋白質(zhì)組分的病毒稱為“真病毒”的話，擬病毒則是存在于植物“真病毒”的顆粒中的小的環(huán)狀RNA分子。澳大利亞人Randles在研究絨毛煙斑駁病毒（velvet tabacco virus mottle VTMoV）時發(fā)現(xiàn)，VTMoV的基因組除含有一種大分子線狀ssRNA外，還含有一種類似于類病毒的環(huán)狀ssRNA分子。這兩種RNA分別接種寄主時都不能感染和復(fù)制，只有把兩者合在一起時才能感染和復(fù)制。于是Haseloff等將這種包被于 病毒殼體內(nèi)的環(huán)狀RNA分子稱為擬病毒，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的擬病毒除絨毛煙斑駁病毒（VTMoV）外，還有莨菪斑駁病毒（SNMV）,苜蓿暫時性條斑病毒（LTSV）和地下三葉草班駁病毒（SCMoV）。這4種擬病毒的RNA功能不完全相同。VTMoV、SNMV中的擬病毒是致侵染所必需的，而LTSV擬病毒的作用類似于衛(wèi)星RNA，即病毒中大的線狀RNA可以單獨復(fù)制，而環(huán)狀的擬病毒RNA的復(fù)制則依賴于線狀大RNA。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，SNMV的擬病毒RNA與LTSV的大線狀RNA一起接種時能夠復(fù)制，改變LTSV引起的癥狀，即在SNMV中作為基因組部分的擬病毒RNA，在LTSV中起衛(wèi)星RNA的作用。
(3）朊病毒（又稱毒朊） 朊病毒是美國加州大學(xué)舊金山分校動物病毒學(xué)家Prusiner1982年研究羊的瘙癢病原時發(fā)現(xiàn)的一種對人有侵染性的蛋白質(zhì)顆粒，稱為“Prion”（Protein infection的縮寫）或“Virino”，有人譯為“朊病毒”，或“毒朊”。這一發(fā)現(xiàn)使生物學(xué)家感到震驚，因為它與現(xiàn)行的生物中心法則即DNA→RNA→蛋白質(zhì)的依賴關(guān)系背道而馳。由于這種病毒很奇特，有人又稱奇異病毒。尚未發(fā)現(xiàn)這種毒性蛋白質(zhì)分子蘊藏有任何核酸，即使有，其堿基數(shù)太少，不足以編碼一個毒性蛋白分子。它除了引起羊瘙癢病外，還導(dǎo)致牛的海綿狀腦（即“瘋牛病”，或稱BSE）和人的苦魯�。òl(fā)現(xiàn)于新幾內(nèi)亞東部高原的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)退化癥）等。令人吃驚的是，1996年在英國發(fā)現(xiàn)的BSE也可感染人類。
朊病毒在電鏡下呈桿狀顆粒，直徑25nm，長100～200nm（一般為125～150nm），桿狀顆粒不單獨存在，總是呈叢狀排列，其大小和形狀不一，有的叢含有多達100個桿狀顆粒。侵染性的朊病毒的單體含有3個或少于3個prp（proteinase-resistant protein)分子，而桿叢聚合體可能含多到105個prp分子，所測定的半感染劑量（ID50）介于10～100個桿之間。朊病毒的分子量為27～30Kda。提純的朊病毒用剛果紅染色，在光學(xué)顯微鏡下可以看到許多無定形結(jié)構(gòu)，大小為1～20µm。
朊病毒的致病機理不太清楚，感染寄主后，蛋白質(zhì)擴增研究發(fā)現(xiàn)，動物的某染色體上有一基因編碼與合成一種蛋白，非常類似于朊病毒蛋白，主要存在于神經(jīng)細胞中。朊病毒蛋白在寄主蛋白合成中（或合成后）起修飾作用。它不是破壞寄主細胞的酶，而是使正常的寄主基因產(chǎn)生更多的致病蛋白質(zhì)。
4.2 噬菌體
噬菌體（phage）是侵染細菌的微生物病毒，廣泛分布于自然界中。幾十年來人們對大腸桿菌T-系噬菌體進行了大量研究，獲得了很多有關(guān)病毒的基礎(chǔ)知識。雖然植物病毒在病毒學(xué)發(fā)展史上曾起過領(lǐng)先的作用，但要從分子水平上深入研究病毒復(fù)制增殖、生物合成、基因表達、顆粒裝配、感染性以及其他活性等問題，噬菌體卻是一個很方便的模型和獨特的工具，因為它是一個單細胞的宿主和很簡單的寄生物。
4.2.1 噬菌體的形態(tài)
與其他病毒一樣，噬菌體都是由蛋白質(zhì)和核酸組成。核酸以單鏈或雙鏈分子組成環(huán)狀或線狀，病毒粒子外殼有不同形狀和大小�；拘螒B(tài)為蝌蚪形、微球形和線狀3種。從結(jié)構(gòu)看又可以分為6種不同的類型，現(xiàn)將它們概括于表2-5。
4.2.2 噬菌體的生長周期
(1)噬菌體生長的測定——一步生長曲線 噬菌體繁殖和其他病毒一樣，其生活周期包括吸附、侵入、復(fù)制、組裝和釋放5個階段。
一步生長曲線 定量描述毒性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線稱為一步生長曲線。該種曲線反映出三個重要特征參數(shù)：潛伏期、裂解期、裂解量。一步生長曲線的實驗方法如下：先把在對數(shù)期生長的敏感細菌懸浮液與適量的噬菌體混合，通常噬菌體和細菌的混合比例為10:1，避免幾個噬菌體同時侵染一個細菌細胞。經(jīng)數(shù)分鐘吸附后，混合液中加入一定量的該噬菌體的抗血清，以中和尚未吸附的噬菌體。然后再用培養(yǎng)液進行高倍稀釋，以免發(fā)生第二次吸附和感染。培養(yǎng)后定時取樣，將含噬菌體的樣品與敏感細菌混合，在平板上培養(yǎng)，計算噬菌斑數(shù)。結(jié)果可見，在吸附后的開始一段時間內(nèi)（5～10min），噬菌斑數(shù)不見增加，說明噬菌體尚未完成復(fù)制和組裝，這段時間稱為噬菌體的潛伏期。緊接著在潛伏期后的一段時間（感染后20～30min），平板中的噬菌斑數(shù)突然直線上升，表示噬菌體已從寄主細胞中裂解釋放出來，這段時間稱為裂解期。每個被感染的細菌釋放新的噬菌體的平均數(shù)稱為裂解量。當宿主全部裂解，溶液中的噬菌體的效價達到最高點時稱為平穩(wěn)期。
裂解量 =裂解期平均噬菌斑數(shù)/潛伏期平均噬菌斑數(shù)
殖過程
通常把毒性噬菌體看作噬菌體的正常表現(xiàn)。大腸桿菌T4噬菌體是一種毒性噬菌體,它是雙鏈DNA病毒,由二十面體的頭部和一個可收縮的尾部組成，尾部由中空的尾髓和可收縮的蛋白質(zhì)尾鞘組成,尾端有6根尾絲。毒性噬菌體的入侵增殖一般包括吸附、侵入、復(fù)制、裝配、釋放等五個階段。
①吸附 噬菌體與敏感的寄主細胞接觸,在寄主細胞的特異性受點上結(jié)合。T4噬菌體是以尾部末端和寄主的受點吸附。一種細菌可被多種噬菌體感染,不同的感染噬菌體在同一寄主細菌的不同受點上吸附。因此，一個寄主細菌(例如大腸桿菌)與一種噬菌體(例如T4 )飽和吸附后, 并不防礙和另一種噬菌體(例如T6)再吸附。
②侵入 噬菌體吸附在細菌細胞壁的受點上以后，核酸注入細菌細胞中，蛋
白質(zhì)殼體留在外面，從吸附到侵入的時間間隔很短，只有幾秒到幾分鐘。
③復(fù)制 噬菌體核酸進入寄主細胞后，操縱寄主細胞的代謝機能，大量復(fù)制噬菌體核酸，并合成病毒所需要的蛋白質(zhì)，但不形成帶殼體的粒子。
④粒子成熟(裝配) 寄主細胞合成噬菌體殼體(T4噬菌體包括頭部、尾部),并組裝成完整的噬菌體粒子。
⑤寄主細胞的裂解(釋放) 噬菌體粒子成熟，引起寄主細胞的裂解，釋放出病毒粒子。噬菌體的釋放量隨種類而有所不同，一個寄主細胞可釋放10～10 000個噬菌體粒子。
在細菌培養(yǎng)液中，細菌被噬菌體感染，細胞裂解，混濁的菌懸液變成透明的裂解溶液。在雙層平板固體培養(yǎng)基上，稀釋的噬菌體懸液引起點狀感染，在感染點上進入反復(fù)的侵染過程，產(chǎn)生透明的空斑稱為噬菌斑。
3）溫和噬菌體和溶源性 有些噬菌體侵入寄主細菌后，并不像上述毒性噬菌體那樣發(fā)展，而是它們的核酸和寄主細胞同步復(fù)制，寄主細胞不裂解，這類噬菌體稱為溫和噬菌體。含有溫和噬菌體的寄主細胞稱為溶源細胞（或細胞溶源化），在溶源細胞內(nèi)的噬菌體核酸稱為原噬菌體（或前噬菌體）。
溶源細胞（溶源細菌）正常繁殖時絕大多數(shù)不發(fā)生裂解現(xiàn)象，只有極少數(shù)（大約10-6）溶源細胞中的原噬菌體發(fā)生大量復(fù)制的現(xiàn)象，并接著成熟為噬菌體粒子，這時導(dǎo)致寄主細菌裂解，這種現(xiàn)象稱為溶源細菌的自發(fā)裂解。也就是說少數(shù)溶源細菌中的溫和噬菌體變成了毒性噬菌體。
檢驗溶源菌的方法是將少量溶源菌與大量敏感指示菌（易受溶源菌釋放出的噬菌體感染發(fā)生裂解性循環(huán)者）相混合，然后倒入營養(yǎng)瓊脂平板，溶源菌生長成菌落。當溶源菌中極少數(shù)的細胞發(fā)生自發(fā)裂解釋放出病毒粒子時，這些病毒粒子會感染溶源菌落周圍的敏感指示菌，并反復(fù)侵染形成噬菌斑。最后形成中央是溶源菌菌落，四周為透明裂解圈的特殊菌落。
溶源細胞的誘發(fā)裂解：用低劑量的紫外線照射處理，或其它物理、化學(xué)方法處理，能夠誘發(fā)溶源細胞大量潰溶，釋放出噬菌體粒子。
溶源細胞的復(fù)愈：溶源細胞有時消失了其中的原噬菌體，變成為非溶源細胞，這時既不會發(fā)生自然潰溶現(xiàn)象，也不發(fā)生誘發(fā)潰溶現(xiàn)象，稱為溶源細胞的復(fù)愈或非溶源化。溫和噬菌體侵入寄主細胞后可能發(fā)生的侵染過程見圖2-63。
λ型噬菌體 λ噬菌體是一種研究得透徹的大腸桿菌溫和噬菌體，λ噬菌體的原噬菌體插入寄主細胞的染色體的特定位點（在gal和bio基因之間），成為寄主細胞染色體的附加體，并隨寄主細胞復(fù)制、繁殖而傳代。含有λ原噬菌體的溶源細胞對于λ原噬菌體的毒性突變株有免疫性，也就是說毒性突變株對非溶源寄主有毒性，對溶源寄主（含有λ原噬菌體）卻沒有毒性。
PI型噬菌體 PI噬菌體也是一種溫和噬菌體，它和λ噬菌體有兩個明顯不同
的特征：一個是它的原噬菌體主要是獨立地存在于寄主細胞內(nèi)，而不是染色體的附加體。另一個是當它插入染色體成為附加體時不是在某個位點上，而是能在許多位點上插入。
除噬菌體外，自然界還存在侵染其他微生物的病毒，包括真菌病毒（mycoviruses）、藻病毒（phycoviruses）、和原生動物病毒。至今發(fā)現(xiàn)的真菌病毒都是dsRNA病毒。而藻類病毒則都是dsDNA 病毒。它們可能被利用作為生物防治劑，控制真菌病和藻類。
(4）噬菌體的危害 在發(fā)酵工業(yè)和食品工業(yè)上，噬菌體給人類帶來的危害是污染生產(chǎn)菌種，造成菌體裂解，無法累積發(fā)酵產(chǎn)物，發(fā)生倒罐事件，損失極其嚴重。
①丙酮、丁醇發(fā)酵與噬菌體污染 丙酮、丁醇發(fā)酵與噬菌體污染可為發(fā)酵受害的典型代表。當受噬菌體感染，發(fā)酵速度緩慢、產(chǎn)氣減少、發(fā)酵液對流也不旺盛，甚至菌數(shù)減少，逐漸使發(fā)酵停止。可以采用噬菌體抗性菌株，每隔一周交換使用一次，這樣對穩(wěn)定生產(chǎn)有一定好處。
②抗生素發(fā)酵與噬菌體污染 灰色鏈霉菌發(fā)酵生產(chǎn)鏈霉素， 由于噬菌體污染出現(xiàn)溶菌現(xiàn)象，菌體減少，培養(yǎng)液變黑，抗生素效價不上升。1951年以來，有關(guān)金色鏈霉菌的噬菌體的報道，四環(huán)素發(fā)酵生產(chǎn)中也出現(xiàn)類似異�，F(xiàn)象。
③食品工業(yè)上的噬菌體污染 食品工業(yè)上采用乳酸菌、醋酸菌、棒狀桿菌等進行發(fā)酵，生產(chǎn)各種不同的產(chǎn)品，如果生產(chǎn)過程中受到相應(yīng)的噬菌體感染時，發(fā)酵作用就會減慢，周期明顯延長，甚至停止；發(fā)酵液變清，不積累發(fā)酵產(chǎn)物，菌體很快消失，整個發(fā)酵生產(chǎn)就被破壞。所以在微生物發(fā)酵工業(yè)中，必須采取一定預(yù)防措施以減少由噬菌體造成的損失。
要防治噬菌體危害，首先是提高有關(guān)人員的思想認識，建立“防重于治”的觀念。預(yù)防的措施主要有：a. 決不可使用可疑菌種。認真檢查搖瓶、斜面及種子罐所使用的菌種，堅持廢棄任何可疑菌種。b. 嚴格保持環(huán)境衛(wèi)生。c. 決不排放或丟棄活菌液。嚴格消毒或滅菌后才能排放。d. 注意通氣質(zhì)量�？諝膺^濾器要保持質(zhì)量并經(jīng)常滅菌。e. 加強管道和發(fā)酵罐的滅菌。f. 不斷篩選抗性菌種，并經(jīng)常輪換生產(chǎn)菌種。g. 嚴格執(zhí)行會客制度。
預(yù)防不成，一旦發(fā)現(xiàn)噬菌體污染，要及時采取合理措施。例如：a. 盡快提取成品。b. 使用藥物抑制， 加入某些金屬螯合劑（如0.3～0.5%的草酸鹽、檸檬酸銨，可抑制噬菌體的吸附和侵入），抗生素，表面活性劑等。c. 及時改用抗噬菌體的生產(chǎn)菌株。
(5）噬菌體的應(yīng)用
①用于細菌鑒定和分型 由于噬菌體的作用具有高度的種、型特異性，即一種噬菌體只能裂解和它相應(yīng)的該種細菌的某一型，因此可用于細菌鑒定。目前已利用噬菌體將金黃色葡萄球菌分為132型，將傷寒桿菌分為72型。
②用于診斷和治療疾病 噬菌體感染相應(yīng)細菌后，迅速繁殖并產(chǎn)生噬菌體子代。利用這一特性可將已知噬菌體加入被檢材料中，如出現(xiàn)噬菌體效價增長，就證明材料中有相應(yīng)細菌存在。在疾病治療中可使用噬菌體來裂解細菌，特別是有些細菌對抗生素產(chǎn)生抗藥性，最好的辦法就是采用相應(yīng)噬菌體來治療。
③用作分子生物學(xué)研究的實驗工具 由于噬菌體的基因數(shù)目少，噬菌體變異或遺傳性缺陷株又容易辨認、選擇和進行遺傳性分析，因此可以通過物理的或化學(xué)的方法誘變使其產(chǎn)生多種噬菌體的蝕斑型突變株和條件致死突變株，然后利用這些突變株的基因重組試驗，來研究噬菌體個別基因的排列順序和功能。在生物技術(shù)方面，噬菌體可作為載體，將核酸片段傳遞到另一細胞中，改變細胞的遺傳特性�，F(xiàn)已被應(yīng)用到遺傳工程上。