病毒的基本性狀

1、病毒學(xué),3000BC，埃及孟菲斯壁畫中長(zhǎng)老患小兒麻痹癥,? 概論,1、病毒的三個(gè)共同特點(diǎn)：（1）體積微小，用電子顯微鏡觀察；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有核酸基因和蛋白質(zhì)外殼；（3）超級(jí)寄生，在活細(xì)胞內(nèi)寄生；,病毒的基本性狀,病毒與其它微生物的區(qū)別,? 病毒的大小與形態(tài),1、病毒的大?。海?）測(cè)量病毒大小的方法是電子顯微鏡；（2）病毒大小的計(jì)量單位是納米（nanometer，nm）；（3）測(cè)量病毒大小的標(biāo)準(zhǔn)是病毒體的直徑；（

2、4）病毒體（virion）是指成熟的、具有傳染性的病毒 個(gè)體；（5）最大的病毒是痘病毒（300 X 200 X 100nm）；最 小的病毒如腸病毒及鼻病毒（直徑約20nm）。,微生物的大小比較,,,,,,,,,,,,,,,葡萄球菌(1000nm）,,,,,,,,,牛痘病毒300×250nm,A,B,C,D,E,F,G,立克次體450nm,,,衣原體390nm,A、大腸桿菌噬菌體

3、 ( 65 ×95nm ),B、腺病毒 (70nm ),C、脊髓灰質(zhì)炎病毒 (30nm ),D、乙腦病毒 ( 40nm ),E、蛋白分子 (10nm ),F、流感病毒 ( 100nm ),G、煙草花葉病毒,2、病毒的形態(tài)特征（形態(tài)多樣，主要有5種形態(tài)）（1）球狀體（spherical form），大多數(shù)人類和脊椎動(dòng) 物病毒的

4、形態(tài)為球形，如皰疹病毒、腺病毒等；（2）絲狀體（filamentous form），多見于植物病毒， 但新分離的流感病毒（newly isolated influenza virus）可為絲狀體；（3）磚形體（brick-shaped），如天花和牛痘病毒；（4）彈狀體（bullet-shaped），如狂犬病毒和水泡性口 炎病毒等；（5）蝌蚪狀體（tadpole-

5、shaped），如噬菌體。,? 病毒的結(jié)構(gòu)與功能,1、病毒的基本結(jié)構(gòu)與功能：（1）基因組（genome），位于病毒體內(nèi)部的、編碼病 毒所有結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白的核酸（nucleic acid）；由DNA或RNA（either--- or---）組成，故 DNA和RNA病毒。 功能：病毒遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有編碼病毒

6、 蛋白、控制病毒性狀、決定病毒復(fù)制及增 殖侵害的功能。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,病毒體結(jié)構(gòu)模式圖,,,,殼粒,,,衣殼,,,核心（核樣物）,,,,,核衣殼,,包膜,,包膜病毒,,,,,包膜子粒,（2）蛋白衣殼（capsid），包

7、裹或鑲嵌在病毒核酸外 面、由病毒基因組編碼的蛋白質(zhì)。病毒的蛋白衣 殼是由殼粒（capsomer）組成，它是包裹病毒核酸 的一粒一粒的形態(tài)亞單位。 功能：保護(hù)病毒核酸免受外界環(huán)境因素（如核酸 水解酶）的影響，同時(shí)表現(xiàn)病毒的生物學(xué) 特性，如對(duì)宿主細(xì)胞的親嗜性、致病性、

8、 毒力和抗原性。（3）核衣殼（nucleocapsid），病毒核酸和蛋白衣殼的 總稱。,核心：核酸 →基因組genome →決定病毒遺傳、變異 和復(fù)制殼粒capsomere → 衣殼capsid →保護(hù)、介導(dǎo)、抗原性包膜envelope，包膜子粒peplomere（刺

9、突spike） →保 護(hù)、介導(dǎo)、抗原性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,病毒體結(jié)構(gòu)模式圖,,,,殼粒,,,衣殼,,,核心（核樣物）,,,,,核衣

10、殼,,包膜,,包膜病毒,,,,,包膜子粒,2、病毒的特殊結(jié)構(gòu)及其功能：（1）包膜（envelope）或囊膜，包裹在病毒核衣殼外 面結(jié)構(gòu)，由脂質(zhì)和糖蛋白組成。1）、脂質(zhì)的來(lái)源與作用 來(lái)源：病毒出芽成熟過(guò)程中從宿主細(xì)胞的核膜或 細(xì)胞質(zhì)膜獲得， 作用：包膜中脂質(zhì)對(duì)宿主細(xì)胞的親嗜性，決定病

11、毒特定的侵害部位；有包膜病毒可被脂溶 劑（乙醚、氯仿、去氧膽酸鈉）滅活。,2）、糖蛋白的來(lái)源與作用 來(lái)源：糖獲自宿主細(xì)胞，蛋白質(zhì)由病毒自身基因 編碼。包膜突起（peplomer）又稱刺突 （spike）構(gòu)成了病毒糖蛋白的亞單位； 作用：流感病毒的

12、包膜突起有病毒血凝素（viral hemagglutinin，HA）和病毒神經(jīng)氨酸酶 （viral neuraminidase，NA）兩種。,HA：凝集雞和人的紅細(xì)胞，且賦予病毒對(duì)呼吸道 上皮細(xì)胞有特殊的親和力； NA：破壞宿主細(xì)胞表面上的受體，使包膜的脂質(zhì)與 細(xì)胞膜融合，便于

13、病毒侵入細(xì)胞。 （2）觸須（antenna）常見于腺病毒（無(wú)囊膜），核衣 殼的各個(gè)頂角上有細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，像大頭針（頂端 膨大呈球狀）。功能是凝聚和毒害敏感的宿主細(xì) 胞。,? 病毒衣殼的對(duì)稱性,根據(jù)病毒殼粒排列方式的不同，病毒結(jié)構(gòu)有三種對(duì)稱型：1、立體對(duì)稱（cubic symmetry），球形病毒， 以20面體對(duì)稱為多數(shù)，如腺病毒等 ；2、螺旋對(duì)稱（helical

14、symmetry），如絲狀病毒、 狂犬病毒（rabies virus）、水泡性口炎病毒 （VSV）和流感病毒等；3、復(fù)合對(duì)稱（complex symmetry），衣殼中既 有立體對(duì)稱又有螺旋對(duì)稱部分，如T噬菌體、 天花病毒和牛痘病毒等。病毒衣殼的對(duì)稱性及殼粒的數(shù)目可進(jìn)行病毒分類與鑒定,20面體對(duì)稱型,20個(gè)面、12個(gè)頂角、30個(gè)棱邊,螺旋對(duì)稱型,復(fù)合對(duì)稱型,? 病毒的分類,國(guó)際病毒分類委員

15、會(huì)（international committee on taxonomy of viruses, ICTV）對(duì)病毒分類原則：1、宿主的種類：動(dòng)物、植物、細(xì)菌病毒；2、病毒形態(tài)與大?。呵驙铙w、絲狀體、磚形體、彈 狀體、蝌蚪狀體；3、有無(wú)包膜及對(duì)乙醚的敏感性；4、核衣殼的對(duì)稱型；5、核酸類型；6、抗原性；7、病毒在宿主細(xì)胞中的增殖部位：DN

16、A病毒的衣 殼一般在核內(nèi)裝配，RNA病毒大多數(shù)在質(zhì)內(nèi)裝配；8、傳播方式、媒介種類、流行病學(xué)特征。,? ABSTRACT,How do we define a virus? Virues were originally distinguished from other infectious agents because they are especially small and obligatory intracellul

17、ar parasites. Now we even further know viruses are entities that: 1. Contain single type of nucleic acid, either DNA or RNA. 2. Contain a protein coat (sometimes it is enclosed by an envelope of lipids, proteins, and car

18、bohydrates) that surrounds the nucleic acid. 3. Multiply inside living cells by using the synthesizing machinery of the cell. And 4. Cause the synthesis of specialized structures that can transfer the viral nucleic acid

19、to other cells.,? 病毒的復(fù)制,1、病毒復(fù)制的過(guò)程（1）吸附（adsorption）：特異性吸附其本質(zhì)是病毒配 體與細(xì)胞膜特異受體結(jié)合。 如HIV-1 gp120和/或gp160與CD4+ T的CD4分子； 呼吸道上皮細(xì)胞和紅細(xì)胞表面的糖蛋白是流感病

20、 毒的受體； 腸道上皮細(xì)胞的脂蛋白是脊髓灰質(zhì)炎病毒的受體；,病毒的復(fù)制與變異,病毒復(fù)制周期,吸附 adsorption,（2）穿入（ penetration ）：（3）脫殼（uncoating）：細(xì)胞的溶酶體酶裂解病毒的 衣殼，釋放出病毒的基因組；（4）生物合成（biosynthesis）：脫殼后的病毒基因組 在細(xì)胞內(nèi)先合成非結(jié)構(gòu)蛋白，然后根據(jù)病毒基因

21、 組指令，復(fù)制病毒的核酸、合成結(jié)構(gòu)蛋白與非結(jié) 構(gòu)蛋白。此階段無(wú)完整病毒可見，也不能用血清 學(xué)檢測(cè)出病毒的抗原，故稱為隱蔽期（eclipse）， 即病毒的生物合成過(guò)程。,融合---有包膜病毒胞飲---無(wú)包膜病毒,,病毒復(fù)制周期,穿入 penetration脫殼 uncoating,融合,胞飲,直接穿入,1）DNA病毒：利用宿主細(xì)胞核內(nèi)依賴

22、DNA的RNA多 聚酶轉(zhuǎn)錄出早期mRNA；,雙鏈DNA病毒的復(fù)制周期,2）單正鏈RNA病毒：基因組RNA直接具有mRNA功能，可直接附 著于宿主核糖體轉(zhuǎn)譯出病毒結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié) 構(gòu)蛋白（依賴RNA的RNA多聚酶），故病毒

23、 核酸本身具有感染性，如SARS病毒和脊髓 灰質(zhì)炎病毒；,(+) ssRNA病毒的復(fù)制周期,ExamplesPoliovirusHAV,3）單負(fù)鏈RNA病毒：病毒本身含依賴RNA的RNA多聚酶，核酸 本身不

24、具有感染性，大多數(shù)有包膜的RNA病毒,(-) ssRNA病毒的復(fù)制周期,(-) ssRNA,(+) ssRNA,Translation,Transcription,Structure protein,RNAPolymerase,,Parainfluenza virus,4）雙鏈RNA病毒：有部分同ss+RNA病毒，還有一部分同 ss-RNA病毒；,5）反轉(zhuǎn)錄病毒的生

25、物合成（5）裝配（assembly）和釋放（ release） ： 無(wú)包膜病毒裝配成的核衣殼即為成熟病毒體，以溶細(xì)胞的方式釋放； 有包膜的病毒裝配成核衣殼后以出芽方式釋放。釋放可包有細(xì)胞核膜或細(xì)胞質(zhì)膜而形成成熟病毒體。（包膜上脂質(zhì)和糖類來(lái)自細(xì)胞，隨不同細(xì)胞來(lái)源而不同，包膜的蛋白為病毒基因所編碼。）,病毒復(fù)制周期,裝配與釋放 assemb

26、ly and release,復(fù)制周期 replication cycle,2、病毒的異常增殖（1）、頓挫感染：又稱為流產(chǎn)性感染（abortive infection），因細(xì)胞條件不合適，病毒進(jìn)入細(xì)胞 復(fù)制增殖速度很快，但裝配的速度很慢，甚至有 時(shí)完全不能裝配，因而產(chǎn)生了沒(méi)有傳染性的病毒 體成分，如將這種病毒

27、傳入合適的細(xì)胞中，又能 正常裝配生成有感染性的病毒體。原因不在病毒 本身，而在于宿主細(xì)胞（2）、缺陷病毒（ defective virus ）：帶有不完整基因 組的病毒體，稱為缺陷病毒，當(dāng)與輔助病毒共同 感染同一細(xì)胞時(shí)，其缺陷被彌補(bǔ)，可生成有傳染 性的病毒體，如AAV和HDV。,（

28、3）、病毒干擾：當(dāng)兩種病毒同時(shí)感染同一細(xì)胞時(shí)，常 發(fā)生一種病毒抑制另一種病毒復(fù)制的現(xiàn)象，稱為 干擾現(xiàn)象（interference） 1）自身干擾，高滴度的同一株病毒連續(xù)傳代培養(yǎng)，生 成一部分無(wú)傳染性的病毒，如流感病毒接種雞胚尿 囊，傳代后子代病毒大部分缺少核酸為不完全病毒 （缺損病毒）。原因：由于病毒量多，一些子代病

29、毒 未得到核酸 2）同種干擾，同種病毒不同型間相互干擾，如流感病 毒A1型和A2型一起培養(yǎng)時(shí)相互阻礙生長(zhǎng)。原因：爭(zhēng) 奪細(xì)胞膜上共同受體或細(xì)胞中復(fù)制部位和原料 3）異種干擾，不同種病毒之間，如甲型和乙型流感病 毒。原因：前一種病毒在細(xì)胞內(nèi)誘生了干擾素，抑 制病毒蛋白合成，病毒不能裝配成熟,3、病毒培養(yǎng)及其生長(zhǎng)特征

30、（1）、人工培養(yǎng)： 動(dòng)物（Animals） 雞胚（Embryonated eggs） 組織培養(yǎng)（Organ and tissue culture） 細(xì)胞培養(yǎng)（ Cell culture）:原代細(xì)胞

31、 傳代細(xì)胞 雙倍體細(xì)胞,（2）、生長(zhǎng)特征 1）病毒在動(dòng)物中的生長(zhǎng)特征：出現(xiàn)感染癥狀，如食減、 發(fā)熱、震顫、麻痹和死亡。 2）病毒在雞胚中的生長(zhǎng)特征：如HSV和痘病毒在絨 毛尿囊膜上出現(xiàn)痘斑。 3）病毒在細(xì)胞中

32、的生長(zhǎng)特征：多出現(xiàn)細(xì)胞致病作用 （cytopathic effect，CPE），如細(xì)胞皺縮、出現(xiàn) 空斑、融合、包涵體或壞死等現(xiàn)象。,狂犬病病毒包涵體（Negri body）,巨細(xì)胞病毒包涵體,? 病毒的抵抗力與變異,1、病毒的抵抗力：（1）物理因素：冷熱（耐冷怕熱）、射線（敏感）、干 燥（常溫干燥滅活、冷凍干燥保存）、pH（5～9） 及離子環(huán)境（鎂離子鹽類保持

33、病毒活力）；（2）化學(xué)因素：脂溶劑（有包膜病毒，腸道病毒多無(wú)包 膜）、甘油（50％甘油鹽水中長(zhǎng)久存活）、化學(xué)消 毒劑和特殊殺病毒劑（β丙內(nèi)酯、環(huán)氧乙烷）。,2、病毒的變異：（1）突變 自然突變、誘發(fā)突變、回復(fù)突變1）毒力改變突變株：脊髓灰質(zhì)炎病毒和麻疹病毒經(jīng)過(guò) 適當(dāng)?shù)膫鞔?，其毒力減弱，變成

34、 減毒株，可制成疫苗2）條件致死突變株：溫度敏感突變株（temperature sensitive，ts），在28～35℃可以 復(fù)制， 37～40℃即發(fā)熱體溫下不

35、 能復(fù)制而被滅活，而親代在兩種溫 度中都能生長(zhǎng)3）宿主適應(yīng)性突變株：對(duì)人致病的狂犬病病毒在兔腦內(nèi) 連續(xù)增殖，由“街毒”變?yōu)椤肮潭?毒”，喪失對(duì)人的致病性從而制成

36、 狂犬疫苗。,（2）基因重組（genetic recombination）兩個(gè)有親緣關(guān)系而性狀不同的病毒感染同一個(gè)細(xì)胞時(shí)，基因相互交換后產(chǎn)生兼有兩個(gè)親代株性狀的子代病毒,1）活病毒間的重組：流感病毒新毒株及新亞型的出現(xiàn)； 2）滅活病毒間的重組：滅活的兩株同種病毒共培養(yǎng)時(shí)，

37、 兩病毒核酸中受損害的基因部位 不同，由于重組相互彌補(bǔ)而得到 復(fù)活，產(chǎn)生有傳染性的病毒體， 稱多重復(fù)活

38、 （multiplicity reactivation） 因此不宜用紫外線照射來(lái)制備滅活疫苗3）死、活病毒間的重組：死、活流感病毒一同培養(yǎng)（不 同亞型），活流感病毒具有死

39、 流感病毒特點(diǎn)，稱交叉復(fù)活 （cross-reactivation）,（3）表型重組1）表型混合：phenotypic mixing，兩種病毒混合感時(shí)， 裝配過(guò)程發(fā)生錯(cuò)誤，子代病毒可含有雙方 衣殼或包膜；主要

40、表現(xiàn)為耐藥性，抗原性 等改變，基因并未改變，改變的生物學(xué)性 狀不能遺傳。2）基因型混合：genotypic mixing，兩種病毒的核酸混 合裝配在同一病毒的衣殼內(nèi)，或兩種 病毒的核衣殼包在一個(gè)包膜內(nèi)。由于

41、 核酸未發(fā)生基因重組，故沒(méi)有遺傳性。,3）互補(bǔ)：complementation，兩種病毒通過(guò)其產(chǎn)生的蛋 白產(chǎn)物（衣殼、包膜，酶）互補(bǔ)不足，如輔 助病毒與缺損病毒間、兩缺損病毒間、活病 毒與死病毒間都可發(fā)生互補(bǔ)，互補(bǔ)后產(chǎn)生原 病毒的子代。4）增強(qiáng)：enhan

42、cement，兩病毒混合培養(yǎng)，一種病毒 可促進(jìn)另一種病毒的產(chǎn)量。,,,,,,,,,,,virus A,virus B,phenotypemixing,virus A,virus B,? ABSTRACT,Viruses multiply only in living cells. The first step in viral infection is attachment, interaction

43、of a virion with a specific receptor site on the surface of a cell. After binding, the virus particle is taken up inside the cell. This step is referred to penetration or engulfment. Uncoating occurs concomitantly with o

44、r shortly after penetration. Uncoating is the physical separation of the viral nucleic acid from the outer structural components of the virion such that it can function. The synthetic phase of the viral replicative cycle

45、 ensures after uncoating of the viral genome.,Various classes of viruses use different pathways to synthesize the genomes, mRNAs, and proteins depending upon the structure of the viral nucleic acid. Newly synthesized vir

46、al genomes and capsid polypeptides assemble together to form progeny viruses. The infected cells lyse and release the virus particles, while enveloped viruses mature by a budding process.Genotype refers to the genetic c

47、onstitution of an organism. Phenotype refers to the observable properties of an organism, which are produced by the genotype in cooperation with the environment. Wild-type virus denotes the original virus from which muta

48、nts are derived and with which the mutants are compared.,A mutation is a heritable change in the genotype. The genome is the sum of the genes of an organism. Conditional-lethal mutants are mutants that are lethal under n

49、onpermissive conditions, but that yield normal infectious progeny under permissive conditions. Temperature sensitive mutants grow at low temperatures by not at high temperatures. Host-range mutants are able to grow in on

50、e kind of cell, whereas abortive infection occurs in another type. A defective virus is one that lacks one or more functional genes required for viral replication. The interaction among viruses includes recombination, ge

51、netic reactivation (marker rescue and multiplicity reactivation), complementation, phenotypic mixing, and interference.,The size of virus was first estimated by filtration through membranes of known pore diameters. Viral

52、 size is determined today by ultracentrifugation and electron microscope. Viruses vary considerably in size, ranging from 20 to 300 nm in diameter. The entirey infectious unit is termed a virion. The core of virus contai

53、ns only one kind of nucleic acid （DNA or RNA） as its genome, which is surrounded by a protein coat called the capsid. Each capsid is composed of protein subunit called capsomeres.,Viruses may be classified into five morp