病毒的生物学性状

病毒的生物学性状病毒的生物学性状 1 n 3000BC，埃及 孟非思壁画中长 老患小儿麻痹症 。 2 教学大纲教学大纲 n 掌握内容掌握内容 n 病毒的大小、形态、结构、化学组成及功能病毒的大小、形态、结构、化学组成及功能 n 病毒复制周期及异常增殖现象（顿挫感染、病毒复制周期及异常增殖现象（顿挫感染、 缺陷病毒）缺陷病毒） n 熟悉内容熟悉内容 n 病毒的概念及主要特征病毒的概念及主要特征 n 病毒遗传与变异病毒的干扰现象病毒遗传与变异病毒的干扰现象 n 了解内容了解内容 n 物理因素、化学因素对病毒的影响物理因素、化学因素对病毒的影响 n 病毒的分类原则病毒的分类原则 3 什么是病毒 (virus)？ 病毒是一类体积微小、结构简单、只含 有一种类型的核酸、严格细胞内寄生的、对 抗生素不敏感，而对干扰素敏感的非细胞型 微生物。 4 病毒性疾病的现状及特点 n 传播性广；占传染病的传播性广；占传染病的 80。 n 病死率高；病死率高； n 持续感染；持续感染； n 肿瘤的形成关系；肿瘤的形成关系； 5 第一节第一节 病毒形态与结构病毒形态与结构 一、病毒的大小和形态 病毒的测量单位： 纳米（ nanometer， nm） 1 nm 1/1000 m 大小： 50 250nm左右。最可靠的测量方法是电 子显微镜技术 。 形态： 球形、杆状或丝状、砖形、子弹形、蝌蚪 形等。 6 葡萄球菌 (1000nm） 牛痘病毒 300250nm A B C D E F G 立克次体450nm衣原体 390nm A、大肠杆菌噬菌体 ( 65 95nm ) B、腺病毒 (70nm ) C、脊髓灰质炎病毒 (30nm ) D、乙脑病毒 ( 40nm ) E、蛋白分子 (10nm ) F、流感病毒 ( 100nm ) G、烟草花叶病毒 7 病毒的大小与形态比较示意图病毒的大小与形态比较示意图 8 各种形态病毒的电镜照片各种形态病毒的电镜照片 9 杆 状 蝌蚪形 烟草花叶病毒 噬菌体 10 砖形 子弹形 痘病毒 弹状病毒 11 二、病毒的结构 基本结构： nucleocapsid 辅助结构： viral envelope 核衣壳 核心 衣壳 一种类型的核酸 小量非结构蛋白 壳粒 螺旋对称 20面体立体对称 复合对称 包膜 蛋白质 多糖 脂类 12 核心 ：核酸 基因组 genome 决定病毒遗传、变异 和复制 壳粒 capsomere 衣壳 capsid 保护、介导、抗原性 包膜 envelope，包膜子粒 peplomere（刺突 spike） 保 护、介导、抗原性 13 病毒体结构模式图 壳粒 衣壳 核心（核样物） 核衣壳 包膜 包膜病毒 包膜子粒 14 衣壳结构对称型衣壳结构对称型 n 螺旋对称螺旋对称 （ helical symmetry） n 20面体对称面体对称 （ icosahedral symmetry） n 复合对称型复合对称型 （ complex symmetry） 不同病毒核酸结构不同，壳粒数目和排列也不 相同。根据壳粒的排列方式称为对称，病毒结构由 以下几种对称型： 15 螺旋对称型螺旋对称型 16 20面体对称型面体对称型 17 五邻体 六邻体 18 Icosahedral symmetry 19 病毒衣壳 复合对称模式图 20 病毒衣壳（电镜照片）病毒衣壳（电镜照片） 21 衣壳的主要功能： u 保护病毒核酸 u 参与感染过程 u 具有感染性 22 较为复杂病毒除核衣壳外尚有包膜 n 包膜 ： 由内向外三层 内 ： 基质蛋白 -由病毒编码合成 中 ： 脂质 -来源于宿主细胞 外 ： 刺突 -由病毒编码合成的蛋白质 包膜上的突起物称 包膜子粒或刺突 (spike) 23 Peplomere（包膜子粒）（包膜子粒） spike（刺突）（刺突） 24 包膜的主要功能： u 维护病毒体结构的完整性 u 与病毒入侵有关 u 具有抗原性 25 病毒包膜（电镜照片）病毒包膜（电镜照片） 26 病毒的化学组成及其功能病毒的化学组成及其功能 n病毒核酸（病毒核酸（ nucleic acid） n病毒蛋白质病毒蛋白质 (protein) 27 化学组成病毒核酸 分子量差别显著 ： 3 400 ; 多种形式存在 ： 或； 功能 ： 决定病毒增殖复制（不同形式复制）； 决定病毒的特性（病毒结构特点、致病性、抗原性 等）； 决定病毒感染性（感染性核酸，感染范围广，感染 性低）。 28 结构蛋白 ： capsid, envelope ， matrix protein. 非结构蛋白 （早期蛋白 /功能蛋白） ： 酶 : 与病毒复制有关的酶； 与致病有关的酶； 调控蛋白： HIV Tat,rev etc; 化学组成病毒蛋白质 29 病毒增殖条件 u活细胞 -严格寄生性 u敏感细胞 -选择性（亲嗜性） 第二节 病毒的增殖 30 病毒增殖方式 复制（ replication)-以病毒基因为模板 ，在宿主细胞内经过转录、翻译、合成 、装配等程序，最终释放出子代病毒的 过程。 第二节 病毒的增殖 31 一、病毒复制周期（ virus replication circle） 吸附 (Adsorption) 穿入 (Penetration) 脱壳 (Uncoating) 生物合成 (Biosynthesis) 装配与释放 (Assembly and Release) 32 33 Adsorption 34 Adsorption（几分至几十分钟） 35 36 Penetration 融合 -有包膜病毒 胞饮 -无包膜病毒 直接穿入 融合融合 直接穿入直接穿入 胞饮胞饮 在溶酶体酶作用下， 脱壳。 Uncoating 37 Biosynthesis（隐蔽期） 6大类型： 双链 DNA病毒 单链 DNA病毒 单正链 RNA病毒 单负链 RNA病毒 双链 RNA病毒 逆转录病毒 区域： DNA病毒 核内（除痘病毒） RNA病毒 胞质（除流感病毒及逆转录病毒） 38 复制周期 双链 DNA病毒生物合成 核酸游离 mRNA转录 早期蛋白（功能蛋白） 子代病毒 DNA复制 晚期 mRNA转录 晚期蛋白（结构蛋白） 半保留复制 早期蛋白质合成 步骤 子代 DNA合成 晚期蛋白质合成 39 复制周期 单正链 RNA病毒 生物合成 +ssRNA直接 作为 mRNA转译 复制中间型 RI 转录子代 +RNA - + 早期蛋白 晚期蛋白 作为 mRNA转译 40 复制周期复制周期 单负链单负链 RNA病毒病毒 生物合成生物合成 ssRNA不能直接作 mRNA + 复制互补的正链 降解 转录 复制 41 逆转录病毒复制示意图 42 组装成熟 DNA病毒在核内 RNA病毒在浆内 不同方式 释放 Assembly and Release 43 溶细胞型溶细胞型 细胞细胞 裂解（裂解（ Disintegration） （无包膜（无包膜 病毒）病毒） 稳定型稳定型 以以 出芽（出芽（ Budding） 方式释放（包膜病毒方式释放（包膜病毒 ） 细胞间传播细胞间传播 病毒基因与细胞基因整合病毒基因与细胞基因整合 病毒从细胞内释放方式 44 复制周期复制周期 -组装、成熟、释放组装、成熟、释放 n 溶细胞型释放溶细胞型释放 细胞裂 解破坏！ 45 稳定型释放 出芽 （有包膜病毒释放 方式） 复制周期复制周期 -组装、成熟、释放组装、成熟、释放 不破坏细胞，但可使细胞表 面出现病毒抗原 -靶细胞 46 病毒的复制周期病毒的复制周期 吸附、穿入 脱壳 生物合成 组装、成熟与释放 双链 DNA病毒 单正链 RNA病毒 单负链 RNA病毒 溶细胞型 稳定型 细胞间桥 基因整合 47 顿挫感染（ abortive infection)： 病毒进入宿主细胞后，如细胞不能为病 毒增殖提供所需要的酶、能量及必要的 成分，则病毒在细胞中不能合成本身的 成分，称为顿挫感染。 二、病毒增殖的异常现象 48 缺陷病毒 (defective virus) 因病毒基因组不完整或基因发生改变，而不能进行 正常增殖所产生的子代病毒。又称为 缺陷干扰颗 粒 (defective interfering particle, DIP) 辅助病毒 (helper virus) 可以辅助缺陷病毒完成正常增殖的病毒。 二、病毒增殖的异常现象 缺陷病毒 + 辅助病毒 正常复制 腺病毒伴随病毒 腺病毒 49 干扰现象 (interference) 两种病毒感染同一种细胞，常发生一 种病毒抑制另一种病毒复制的现象， 称干扰现象。 类型： 二、病毒增殖的异常现象 n 活病毒与活病毒 n 灭活病毒与活病毒 n 同种、同型病毒之间 n 不同种、不同型之间 50 干扰现象机制 n 干扰素 (interferon IFN) n 第一种病毒破坏了宿主细胞表面受体或改变了宿主 细胞的代谢途径 n DIP 意义： 指导预防接种 鉴定病毒 是机体受病毒感染后自行康复的机理之一 指导临床治疗：干扰素的使用 51 第三节 病毒遗传与变异 （一） 基因突变 条件致死性突变株： 温度敏感突变株： 28 35 可增殖， 37 40 不能增殖，具有减低毒力而保持免疫原性的特点 。 宿主范围突变株： 病毒基因组改变影响了对宿主细胞的感染范围 ，可感染野生型病毒不能感染的细胞。 耐药突变株 一、病毒变异的类型 52 病毒的基因重组 (二）基因重组与重配 基因重组 ： 两病毒 的基因组发生互换 ，产生具有两个亲 代病毒特性的子代 病毒，并能继续增 殖。 53 互补作用 当两株病毒感染同一细胞时，有其中一个病毒株 提供另一个病毒增殖所必须而不能生成的基因产物 ，使后者能增殖。 表型混合 一种病毒的衣壳或包膜可以包在另一种病毒体的 核酸外面，称为表型混合。 病毒基因组与细胞基因组的整合 在病毒感染细胞的过程中，有些病毒基因组中某 一片段可插入到宿主染色体 DNA中，这种病毒基因 组与细胞基因组的重组过程称为整合。 基因产物的相互作用 54 表型混合和核壳转移 55 第四节 理化因素对病毒的影响 一、物理因素的影响 温度 大多数病毒耐冷不耐热。在 70 （数月）或 196 （数年）条件下，病毒感染性可保持数月至数 年。一般加热 60 经 30min或 100 数秒钟可使大多 数病毒灭活。 pH值 多数病毒在 pH5 9范围内稳定。 射线和 UV 射线使核苷酸链发生致死性断裂； UV则是在病毒 的多核苷酸上形成双聚体 (如胸腺核苷与尿核苷 )， 抑制病毒 DNA或 RNA的复制。 56 二、化学因素的影响 脂溶剂 乙醚、氯仿、去氧胆酸盐等脂溶剂可使有包膜病毒的包 膜脂质溶解而灭活病毒，失去吸附能力。 消毒剂 过氧乙酸、甲醛等均能使大多数病毒灭活。与细菌相比 ，病毒对消毒剂抵抗力强，特别是无包膜的小型病毒 。 中草药 板蓝根、大青叶、大黄、贯仲和七叶一枝花等对某些病 毒有一定的抑制作用。 57 病毒分类较复杂且不成系统，国际病毒 分类委员会（ ICTV）每 3年公布一次分 类法并不时作出调整。 分类依据 ： 病毒基因组特性 病毒形态及大小 病毒体的生理学特性 病毒蛋白特性 组织培养生长特性 生物学特性等 第五节 病毒分类 58 第五节 病毒分类 DNA 病毒 59 DNA病毒科分类及重要病毒病毒科分类及重要病毒 单纯疱疹病毒单纯疱疹病毒 I型和型和 II型，水痘带型，水痘带 状疱疹病毒，状疱疹病毒， EB病毒，巨细胞病毒病毒，巨细胞病毒 ，人疱疹病毒，人疱疹病毒 6、 7、 8型型 疱疹病毒科疱疹病毒科 乳头瘤病毒乳头瘤病毒 乳多空病毒科乳多空病毒科 腺病毒腺病毒 腺病毒科腺病毒科 天花病毒，痘苗病毒，猴痘病毒，天花病毒，痘苗病毒，猴痘病毒， 传染性软疣病毒传染性软疣病毒 痘病毒科痘病毒科 细小细小 B19病毒，腺病毒伴随病毒病毒，腺病毒伴随病毒 小小 DNA病毒科病毒科 乙型肝炎病毒乙型肝炎病毒 嗜肝病毒科嗜肝病毒科 成成 员员 病毒科名病毒科名 60 RNA 病毒 61 RNA病毒科分类及重要病毒病毒科分类及重要病毒 病毒科名病毒科名 成员成员 副粘病毒科副粘病毒科 副流感病毒，仙台病毒，麻疹病毒副流感病毒，仙台病毒，麻疹病毒 ，腮腺炎病毒，呼吸道合胞病毒，腮腺炎病毒，呼吸道合胞病毒， 偏肺病毒偏肺病毒 正粘病毒科正粘病毒科 流感病毒流感病毒 A,B,C型型 逆转录病毒科逆转录病毒科 HIV, HTLV 小小 RNA病毒科病毒科 Poliovirus,ECHOV,Coxsackievirus 冠状病毒科冠状病毒科 冠状病毒冠状病毒 沙粒病毒科沙粒病毒科 沙粒热病毒，塔卡里病毒群（鸠宁沙粒热病毒，塔卡里病毒群（鸠宁 和马秋波病毒），淋巴细胞型脉络和马秋波病毒），淋巴细胞型脉络 丛脑膜炎病毒丛脑膜炎病毒 弹状病毒科弹状病毒科 狂犬病病毒，水疱口炎病毒狂犬病病毒，水疱口炎病毒 纤丝病毒科纤丝病毒科 埃博拉病毒，马堡病毒埃博拉病毒，马堡病毒 62 n 亚病毒： 一类比病毒还小的、结构更简单的微生 物。包括卫星病毒、类病毒和 Prion。 63 卫星病毒卫星病毒 satellites n 特点：特点： 1 是是 RNA病毒，病毒， 500-2000bp 2 复制需要辅助病毒复制需要辅助病毒 3 与辅助病毒基因无同源性与辅助病毒基因无同源性 4 所致疾病与辅助病毒无所致疾病与辅助病毒无 n 有两类：有两类： 一类可编码自身衣壳蛋白一类可编码自身衣壳蛋白