病毒的基本性状

1、 第二篇 病毒(Virus)u3000BC，埃及，埃及孟非思壁画中长老孟非思壁画中长老患小儿麻痹症患小儿麻痹症u脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒1997-?1997-?2003200320092009201220122013-2013-？第二十章第二十章 病毒的基本性状病毒的基本性状 什麽是病毒？什麽是病毒？ 病毒的共性病毒的共性 体积微小（体积微小（nmnm）：能通过除菌滤器：能通过除菌滤器 结构简单结构简单: : 无完整的细胞结构无完整的细胞结构 非细胞型微生物：遗传物质只含一种核酸（非细胞型微生物：遗传物质只含一种核酸（DNA or RNA ）,蛋白质外壳蛋白质外壳 超级寄生：活细胞内寄生超

2、级寄生：活细胞内寄生 增殖方式增殖方式: : 复制复制 干扰素敏感干扰素敏感病毒的病毒的概念：概念：是一类体积微是一类体积微小小，结构，结构简单简单，只含，只含一种一种核酸（核酸（DNADNA或或RNARNA），），在活细胞内以在活细胞内以复制复制方式进行增殖的方式进行增殖的非细胞型非细胞型微生物。微生物。 在自然界中存在方式：在自然界中存在方式： 病毒基因形式病毒基因形式: : 细胞内，以分子状态存在。细胞内，以分子状态存在。 病毒体病毒体( (virionvirion）: :细胞外，细胞外，完整、成熟完整、成熟的病毒颗粒，的病毒颗粒， 具有具有感染性感染性。病毒的宿主范围病毒的宿主范围 感

3、染所有的生物细胞感染所有的生物细胞 具有宿主特异性具有宿主特异性 据感染宿主将病毒分为据感染宿主将病毒分为 - 人类病毒人类病毒 动物病毒动物病毒 植物病毒植物病毒 噬菌体噬菌体病毒的大小病毒的大小（1 1）电子显微镜）电子显微镜（2 2）计量单位是纳米（）计量单位是纳米（nanometernanometer，nmnm）以以 病毒体病毒体的直径表示的直径表示（3 3）最大的病毒是痘病毒，最小的病毒如鼻）最大的病毒是痘病毒，最小的病毒如鼻 病毒病毒第一节病毒的形态、结构与化学组成第一节病毒的形态、结构与化学组成微生物的大小比较葡萄球菌(1000nm） 牛痘病毒300250nmABCDEFG立克次

4、体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体、大肠杆菌噬菌体 ( 65 95nm )B、腺病毒、腺病毒 (70nm )C、脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒 (30nm )D、乙脑病毒、乙脑病毒 ( 40nm )E、蛋白分子、蛋白分子 (10nm )F、流感病毒、流感病毒 ( 100nm )G、烟草花叶病毒、烟草花叶病毒形形 态态： 球形球形 丝状丝状 子弹状子弹状 砖块状砖块状 蝌蚪状蝌蚪状 常见种类：常见种类： 痘病毒（痘病毒（Poxvirus） 乙肝病毒（乙肝病毒（HBV） 轮状病毒（轮状病毒（Rotavirus） 噬菌体（噬菌体（Bacteriophage） 病毒的结构病毒的结构（1 1）

5、基因组：病毒体）基因组：病毒体核心核心；由；由DNADNA或或RNARNA组成组成 功能：病毒遗传变异的物质基础功能：病毒遗传变异的物质基础（2）蛋白衣壳：包裹在蛋白衣壳：包裹在核酸核酸外的蛋白质外的蛋白质 由由壳壳微微粒粒组成组成 功能：保护病毒核酸；表现病毒生物学特性功能：保护病毒核酸；表现病毒生物学特性； 介导病核酸进入宿主细胞；具有抗原性介导病核酸进入宿主细胞；具有抗原性（3 3）核衣壳：病毒核酸和蛋白衣壳的总称）核衣壳：病毒核酸和蛋白衣壳的总称1 1、螺旋对称、螺旋对称2 2、立体对称：多数、立体对称：多数3 3、复合对称、复合对称20面立体对称型面立体对称型20个面、12个顶角、3

6、0个棱边螺旋对称型复合对称型复合对称型（1 1）包膜（包膜（viral envelopeviral envelope）：包裹核衣壳的结构，由：包裹核衣壳的结构，由脂质脂质 和和糖蛋白糖蛋白组成组成 作用：作用：保护核衣壳；保护核衣壳； 具有具有抗原性抗原性，诱发机体免疫应答；，诱发机体免疫应答； 决定对宿主细胞的决定对宿主细胞的亲嗜性亲嗜性； 有包膜病毒可被脂溶剂灭活。有包膜病毒可被脂溶剂灭活。特殊结构及其功能特殊结构及其功能 裸病毒裸病毒(naked virus)(naked virus)：无包膜病毒体：无包膜病毒体 包膜病毒包膜病毒(enveloped virus)(enveloped v

7、irus)：核衣壳外有包膜围绕：核衣壳外有包膜围绕包膜组成包膜组成 1 1）脂质）脂质 来源：宿主细胞的核膜或细胞质膜来源：宿主细胞的核膜或细胞质膜 2 2）糖蛋白糖蛋白 来源：糖获自宿主细胞，蛋白质由来源：糖获自宿主细胞，蛋白质由病毒基因病毒基因编码编码 也称包膜子粒或也称包膜子粒或刺突（刺突（spikespike） 如流感病毒的包膜突起有病毒血凝素（如流感病毒的包膜突起有病毒血凝素（H H）和）和 神经氨酸酶神经氨酸酶(N)(N)两种两种（2 2）触须：常见于腺病毒）触须：常见于腺病毒 功能：凝聚和毒害敏感的宿主细胞功能：凝聚和毒害敏感的宿主细胞特殊结构及其功能特殊结构及其功能病毒体结构模

8、式图病毒体结构模式图壳微粒壳微粒衣壳衣壳核心（核样物）核心（核样物）核衣壳核衣壳包膜包膜包膜病毒包膜病毒包膜子粒包膜子粒(刺突刺突)病毒的化学组成与功能病毒的化学组成与功能病毒核酸：病毒核酸：病毒基因组，参与感染、增殖病毒基因组，参与感染、增殖 、遗传、变异、遗传、变异 DNA DNA病毒和病毒和RNARNA病毒病毒 病毒蛋白质：病毒蛋白质： 结构蛋白结构蛋白: : 构成病毒有形成分（衣壳、包膜、构成病毒有形成分（衣壳、包膜、 基质）基质） 非结构蛋白：不参与病毒体构成（酶等）非结构蛋白：不参与病毒体构成（酶等）脂类和糖类：脂类和糖类：存在于包膜上存在于包膜上第二节第二节 病毒基因组的特征病毒

9、基因组的特征 特点特点 容量小容量小 组成简单组成简单 高效利用高效利用 适应性广适应性广病毒基因组核酸的结构特征病毒基因组核酸的结构特征 只含有一种核酸：只含有一种核酸：DNA or RNADNA or RNA 多样性：线型和环型多样性：线型和环型; ; 单、双链单、双链 双链双链DNADNA 、单链、单链DNADNA、双链、双链RNA RNA 、单链、单链RNARNA 大小差别悬殊：大小差别悬殊：3000 bp3000 bp400K bp400K bp 组成方式多样：完整连续排列组成方式多样：完整连续排列 or or 多个分节段多个分节段 单连单连RNARNA病毒基因组核酸存在极性病毒基因

10、组核酸存在极性 多数病毒基因组都是单倍体多数病毒基因组都是单倍体 某些病毒核酸具有感染性某些病毒核酸具有感染性病毒基因组的功能特点病毒基因组的功能特点 半保留和全保留复制半保留和全保留复制 遗传不稳定性，易突变遗传不稳定性，易突变 转录有固定的时间顺序转录有固定的时间顺序 转录不对称性转录不对称性 多顺反子转录多顺反子转录 具感染性和整合性具感染性和整合性病毒基因组复制方式多样病毒基因组复制方式多样 dsDNA病毒的复制病毒的复制 ssDNA病毒的复制病毒的复制 +ssRNA病毒的复制病毒的复制 -ssRNA病毒的复制病毒的复制 dsRNA病毒的复制病毒的复制 +ssRNA逆转录病毒的复制逆转

11、录病毒的复制 dsDNA嗜肝病毒的复制嗜肝病毒的复制 dsDNA病毒病毒 mRNA 蛋白质蛋白质 转录转录翻译翻译子代病毒子代病毒DNA 半保留半保留复制复制 装配装配核衣壳核衣壳+ssDNA病毒病毒 mRNA 蛋白质蛋白质-ssDNA病毒病毒dsDNA病毒病毒DNA合成合成 转录转录翻译翻译 子代子代-ssDNA 半保留半保留复制复制 装配装配核衣壳核衣壳DNA病毒的复制病毒的复制 =mRNA 蛋白质蛋白质+ssRNA病毒病毒+ssRNA-ssRNA复制中间体复制中间体翻译翻译 子代子代+ssRNA 解链解链装配装配核衣壳核衣壳ssRNA病毒的复制病毒的复制 mRNA 蛋白质蛋白质-ssRN

12、A病毒病毒+ssRNA-ssRNA复制中间体复制中间体 子代子代-ssRNA 装配装配核衣壳核衣壳解链解链+ssRNA-ssRNA转录转录+ssRNA-ssRNA翻译翻译dsRNA病毒的复制病毒的复制 mRNA 蛋白质蛋白质dsRNA病毒病毒+ssRNA-ssRNA翻译翻译 子代子代dsRNA 装配装配 核衣壳核衣壳解链解链转录转录+ssRNA逆转录逆转录病毒的复制病毒的复制子代子代+ssRNA +ssRNA逆转录病毒逆转录病毒复制中间体复制中间体装配装配核衣壳核衣壳转录转录逆转录逆转录cDNA-RNA:DNA杂交体杂交体酶解酶解RNADNA-合成合成DNA+dsDNA整合酶整合酶细胞染色体细

13、胞染色体(前病毒前病毒)剪接剪接mRNA 蛋白质蛋白质释放释放翻译翻译 闭环超螺旋闭环超螺旋DNA mRNA 蛋白质蛋白质 翻译翻译dsDNA嗜肝嗜肝病毒的复制病毒的复制转录转录 开环双链开环双链DNA子代子代+ssRNA 装配装配逆转录逆转录DNA合成合成-ssDNA ds DNA 第三节第三节 病毒的增殖病毒的增殖 复制复制 （replication） 利用利用宿主细胞宿主细胞的的酶酶系统，系统，原材料原材料和和生物合成的场生物合成的场所所，在，在病毒基因病毒基因的指令下，由亲代到子代病毒的的指令下，由亲代到子代病毒的增殖过程。增殖过程。 复制周期：复制周期： 从病毒从病毒接触接触宿主细胞

14、开始，经过基因组复制，最宿主细胞开始，经过基因组复制，最后从宿主细胞中后从宿主细胞中释放释放出子代病毒的过程。出子代病毒的过程。 步骤：步骤： 吸附吸附( (adsorption)adsorption) 穿入穿入( (penetration)penetration) 脱壳脱壳( (uncoating)uncoating) 生物合成生物合成( (biosynthesis)biosynthesis) 组装、成熟与释放组装、成熟与释放 (assembly maturation and release) 复制增殖过程复制增殖过程吸附：吸附：病毒的配体位点与细胞表面的特异受病毒的配体位点与细胞表面的特异

15、受 体的结合体的结合, ,是感染的是感染的第一步第一步。三阶段：三阶段： 布朗运动；静电结合；特异性结合：吸附布朗运动；静电结合；特异性结合：吸附步骤一步骤一 吸附吸附无包膜病毒无包膜病毒：胞饮或胞吞胞饮或胞吞（endocytosisendocytosis）步骤二步骤二 穿入穿入 不同病毒，穿入方式不同不同病毒，穿入方式不同 包膜病毒包膜病毒：包膜包膜融合融合( (fusion)fusion) 病毒包膜与细胞膜融合，核衣壳直接进入胞浆内病毒包膜与细胞膜融合，核衣壳直接进入胞浆内 噬菌体噬菌体：注入式注入式 - - 病毒核酸直接进入胞浆内病毒核酸直接进入胞浆内步骤三步骤三 脱壳脱壳 释放核酸释放

16、核酸 宿主细胞溶酶体酶水解病毒衣壳蛋白宿主细胞溶酶体酶水解病毒衣壳蛋白 步骤四：生物合成步骤四：生物合成 病毒病毒核酸核酸合成合成 病毒病毒蛋白质蛋白质合成合成 合成特点：合成特点：早期早期合成非结构蛋白，酶合成非结构蛋白，酶 晚期晚期复制核酸、合成结构蛋白等复制核酸、合成结构蛋白等 此阶段无完整病毒可见，血清学方法检测不到此阶段无完整病毒可见，血清学方法检测不到病毒抗原，称为病毒抗原，称为隐蔽期隐蔽期 组装过程：组装过程： 无包膜病毒：衣壳病毒核酸无包膜病毒：衣壳病毒核酸 核衣壳核衣壳 包膜病毒：核衣壳包膜包膜病毒：核衣壳包膜 病毒体病毒体释放过程：释放过程： 无包膜病毒：溶细胞的方式释放无

17、包膜病毒：溶细胞的方式释放 包膜病毒：出芽方式释放包膜病毒：出芽方式释放 步骤五步骤五 组装、成熟与释放组装、成熟与释放 - - 出芽释放：出芽释放：包膜病毒，不直接破坏宿主细胞包膜病毒，不直接破坏宿主细胞流感病毒出芽释放流感病毒出芽释放疱疹病毒出芽穿过核膜获得包膜疱疹病毒出芽穿过核膜获得包膜0.1m HIV病毒出芽释放病毒出芽释放 - - 溶细胞性释放溶细胞性释放： 无包膜病毒无包膜病毒 宿主细胞损伤、崩解宿主细胞损伤、崩解 病毒的生长曲线病毒的生长曲线 隐蔽期隐蔽期 对数生长期对数生长期 细胞死亡期细胞死亡期病毒的异常增殖和干扰现象病毒的异常增殖和干扰现象 正常增殖，产生病毒体正常增殖，产

18、生病毒体 异常增殖异常增殖，不能形成病毒体，不能形成病毒体顿挫顿挫感染感染缺陷病毒缺陷病毒 顿挫感染顿挫感染( (Abortive infection) )： 概念：病毒在细胞内复制增殖后，但概念：病毒在细胞内复制增殖后，但因细因细胞条件不合适，胞条件不合适，不能不能组装、释放组装、释放有感染性的有感染性的病毒颗粒。病毒颗粒。 细胞称为：非容纳细胞细胞称为：非容纳细胞 病毒的异常增殖病毒的异常增殖 缺陷病毒缺陷病毒（ defective virus）：概念：病毒基因组不完整概念：病毒基因组不完整/ /某位点改变，不能复制某位点改变，不能复制出病毒体。出病毒体。 与辅助病毒共感染与辅助病毒共感染

19、/ /培养培养 正常增殖正常增殖 缺陷干扰颗粒缺陷干扰颗粒( (Defective interfering particles, DIPDIP) 发挥干扰作用的缺陷病毒病毒的干扰现象病毒的干扰现象（interference）概念：两种病毒感染同一细胞，可发生一种病毒概念：两种病毒感染同一细胞，可发生一种病毒抑抑制制另一种病毒增殖的现象。另一种病毒增殖的现象。发生范围：发生范围： 1）自身干扰）自身干扰 2）同种干扰）同种干扰 3）异种干扰）异种干扰 （1 1）突变）突变机制：机制：点突变（温度敏感条件致死突变，点突变（温度敏感条件致死突变，ts ts） 缺失突变缺失突变突变株类型：突变株类型：

20、1 1）毒力改变突变株：制备疫苗）毒力改变突变株：制备疫苗2 2）条件致死突变株：温度敏感突变株）条件致死突变株：温度敏感突变株3 3）宿主适应突变株：制备疫苗等）宿主适应突变株：制备疫苗等第四节第四节 病毒的病毒的遗传和遗传和变异变异（2）基因重组）基因重组ABABabAbAbaBaB1 1）活病毒间的重组）活病毒间的重组2 2）灭活病毒间的重组：多重复活）灭活病毒间的重组：多重复活3 3）死、活病毒间的重组：交叉复活）死、活病毒间的重组：交叉复活（3）表型重组）表型重组1 1）表型混合：装配过程发生错误形成）表型混合：装配过程发生错误形成2 2）基因型混合：两种病毒）基因型混合：两种病毒核酸核酸混装在同一衣壳内混装