第三章 非细胞型微生物--病毒

1、 第三章第三章 非细胞型微生物非细胞型微生物 -病毒病毒 概述概述 病毒病的流行特点病毒病的流行特点 病毒学简史病毒学简史 学习病毒的目的学习病毒的目的 病毒病的流行特点病毒病的流行特点（1 1）持续稳定流行）持续稳定流行如病毒性肝炎如病毒性肝炎 我国年发病率我国年发病率1.76%1.76% 全国全国7 78 8亿感染过甲肝，亿感染过甲肝，6 67 7亿乙肝，亿乙肝，1.21.2亿乙肝病毒亿乙肝病毒携带者携带者 每年增加病毒性肝炎患者每年增加病毒性肝炎患者17001700万万 每年因肝病死亡每年因肝病死亡3030万人万人 每年经济损失每年经济损失223223亿元亿元（2 2）暴发性）暴发性 1

2、988 1988 年上海甲肝暴发流行年上海甲肝暴发流行 1988 1988 年年1414月，月，34 34 万人发病（万人发病（40.8240.82） 20392039岁，中青年，岁，中青年，83.5%83.5% 食用污染毛蚶食用污染毛蚶 230230万人食用，万人食用，34 34 万发病万发病流感流感 19181918年，死亡年，死亡20002000万（第一次世界大战万（第一次世界大战死亡死亡10001000万）万） 高致病性禽流感高致病性禽流感-2004-2004年年 甲型甲型H1N1-2009H1N1-2009年年（3 3）新病毒病不断出现）新病毒病不断出现 AIDSAIDS 19811

3、981年，美国，首例年，美国，首例 现全球，现全球，210210多国家、地区多国家、地区 每天新增每天新增1.61.6万人（主要儿童）万人（主要儿童）我国我国AIDSAIDS： 19851985年，第一例，阿根廷患者，协和医院年，第一例，阿根廷患者，协和医院 20112011年年2 2月中国艾滋病感染者近月中国艾滋病感染者近100100万人。万人。处亚洲第二位，全球第十四位。艾滋病防治处亚洲第二位，全球第十四位。艾滋病防治工作十分严峻！工作十分严峻！ 每年每年1212月月1 1日，世界日，世界AIDSAIDS日日 SARSSARS（severe acute respiratory severe

4、 acute respiratory syndromesyndrome） 冠状病毒的一个变种冠状病毒的一个变种 20032003年我国内地个省、自治区、直辖市先后发生非典年我国内地个省、自治区、直辖市先后发生非典疫情，共波及个县（市、区）疫情，共波及个县（市、区） 我国内地累计报告非典临床诊断病例例，治愈出我国内地累计报告非典临床诊断病例例，治愈出院例，死亡例院例，死亡例 例曾被诊断为非典临床病例的患者因其他疾病死亡例曾被诊断为非典临床病例的患者因其他疾病死亡 “蜱咬病”元凶 -新布尼亚病毒 2011年03月21日 新布尼亚病毒是发热伴血小板减少综合征的病因 临床表现和流行病学特征：患者的主要

5、症状是发热、消化道症状、血小板减少、白细胞减少、肝肾功能损害，部分患者有出血表现。该病主要发生在丘陵、山区，患者以成年农民为主，部分患者被蜱叮咬过。发病的流行期为4-10月，流行高峰为5-7月，这也是蜱虫活跃的时间段。 （4 4）流行稳定上升）流行稳定上升 由原来发病率低，局部区域流行，向大由原来发病率低，局部区域流行，向大规模流行趋势发展规模流行趋势发展 流行性出血热流行性出血热 中越、中苏边境中越、中苏边境 6 61010万万/ /年速度上升年速度上升 死亡率死亡率6 62020，每年死亡，每年死亡1000010000人人 （5 5）性质不详，待研究）性质不详，待研究有些疾病已知是病毒引起

6、，但病原性质不详有些疾病已知是病毒引起，但病原性质不详 如人类：如人类：7070中枢神经系统急性感染、中枢神经系统急性感染、20203030肠道病、肠道病、5050呼吸道疾病的病原性质不祥呼吸道疾病的病原性质不祥 估计有估计有120120种病毒有待发现种病毒有待发现 （6 6）非寻常病毒）非寻常病毒 区别于经典病毒的一类致病因子区别于经典病毒的一类致病因子亚病毒（亚病毒（SubvirusesSubviruses） Subviruses:Subviruses: 类病毒（类病毒（viroidviroid）、拟病毒（）、拟病毒（virusoidvirusoid） 朊病毒（朊病毒（virinoviri

7、no），蛋白质感染因子），蛋白质感染因子 （prionprion）学习病毒学的目的、意义学习病毒学的目的、意义 一、一、 专业知识结构的需要专业知识结构的需要生物科学、生物技术涉及领域：医学、生物科学、生物技术涉及领域：医学、医药、卫生、检疫、环境等医药、卫生、检疫、环境等继续生命科学研究继续生命科学研究 二、学科发展需要二、学科发展需要 微生物学一部分微生物学一部分 2020世纪世纪6060年代，独立成病毒学年代，独立成病毒学 与分子生物学、基因工程等结合，地位突出与分子生物学、基因工程等结合，地位突出 病毒学成果，丰富分子生物学内容，在基因工病毒学成果，丰富分子生物学内容，在基因工程中得到

8、应用程中得到应用 分子生物学技术，促进病毒学发展分子生物学技术，促进病毒学发展三三、认识病毒、与病毒病作斗争、认识病毒、与病毒病作斗争急性传染病中，急性传染病中，7070病毒病病毒病病毒病特点：病毒病特点： 发病率高、传染性大、治疗难度大、死发病率高、传染性大、治疗难度大、死亡率高、社会影响大、经济损失大亡率高、社会影响大、经济损失大二、二、病毒学知识的起源与病毒学病毒学知识的起源与病毒学发展简史发展简史从病毒学知识起源到学科建立从病毒学知识起源到学科建立 四个阶段：四个阶段：1 1、启蒙和经验阶段、启蒙和经验阶段2 2、机体水平研究阶段、机体水平研究阶段3 3、细胞水平研究阶段、细胞水平研究

9、阶段4 4、分子水平研究阶段、分子水平研究阶段1 1、启蒙和经验阶段、启蒙和经验阶段公元公元1010世纪世纪18921892年，年，900900年历史年历史 事实上，有些疾病已经有上千年历史，事实上，有些疾病已经有上千年历史，但当时并不知道由病毒引起但当时并不知道由病毒引起 “天花天花”-是有人类历史以来就存在的是有人类历史以来就存在的可怕疾病可怕疾病 ，自1977年以后世界上没有发生过天花 。启蒙和经验阶段启蒙和经验阶段 公元前公元前3 3世纪传入希腊世纪传入希腊 公元公元1010世纪，宋真宗时代，人工免疫预防世纪，宋真宗时代，人工免疫预防 痂皮，保存减毒，鼻腔接种痂皮，保存减毒，鼻腔接种

10、1818世纪，丝绸之路，中东土耳其等，欧洲世纪，丝绸之路，中东土耳其等，欧洲 17981798年（年（700700年后），英国年后），英国Edward JennerEdward Jenner发现牛痘与人痘的相似性，与病牛接触的挤奶发现牛痘与人痘的相似性，与病牛接触的挤奶妇女很少得天花，妇女很少得天花，“种牛痘种牛痘” 18841884年，法国年，法国PasteurPasteur，狂犬病疫苗，狂犬病疫苗 3000BC3000BC，埃及孟非思壁埃及孟非思壁画中长老患小画中长老患小儿麻痹症。儿麻痹症。启蒙和经验阶段启蒙和经验阶段植物病毒方面：植物病毒方面： 1717世纪初，荷兰世纪初，荷兰 郁金香杂

11、色彩条病郁金香杂色彩条病 花瓣色素分布发生花瓣色素分布发生 变化，出现明暗变化，出现明暗 相间条斑，形似相间条斑，形似“花裂花裂” 郁金香碎裂病毒郁金香碎裂病毒 1717世纪荷兰油画证明世纪荷兰油画证明启蒙和经验阶段启蒙和经验阶段人类很早就开始接触病毒性疾病人类很早就开始接触病毒性疾病但病毒是什么？一直到但病毒是什么？一直到1919世纪末，世纪末，才开始有一些初步研究和认识才开始有一些初步研究和认识2 2、机体水平研究阶段、机体水平研究阶段 18921892年年2020世纪世纪4040年代年代 人类认识病毒过程中，烟草花叶病病毒人类认识病毒过程中，烟草花叶病病毒（Tobacco Mosaic

12、VirusTobacco Mosaic Virus，TMVTMV）起了）起了很大作用很大作用机体水平研究阶段机体水平研究阶段18861886年，德国年，德国Adolf MayerAdolf Mayer，传毒试验，叶，传毒试验，叶脉注射脉注射受受PasteurPasteur细菌学影响，认为细菌引起细菌学影响，认为细菌引起 1892 1892年，俄国年，俄国Dmitrii IvanowskiDmitrii Ivanowski 改进改进瓷质微孔滤器，细菌不能通过瓷质微孔滤器，细菌不能通过提出非细菌观点，细菌毒素提出非细菌观点，细菌毒素机体水平研究阶段机体水平研究阶段18981898年，荷兰马丁乌斯年

13、，荷兰马丁乌斯 贝杰林克贝杰林克（ Martinus Beijerinck Martinus Beijerinck ）验证）验证三个特点（三个特点（1 1）通过滤器；（）通过滤器；（2 2）细胞内繁殖；）细胞内繁殖；（3 3）体外非生命物质中不能生长）体外非生命物质中不能生长正式提出烟草花叶病的病原不是细菌，而是正式提出烟草花叶病的病原不是细菌，而是一种比细菌小得多的传染性活体物质（传染性一种比细菌小得多的传染性活体物质（传染性活质）活质）机体水平研究阶段机体水平研究阶段传染性活质是：传染性活质是： 一种侵染因子一种侵染因子 能繁殖能繁殖 处于分散状态的生命体处于分散状态的生命体 首次称这种致

14、病因子为首次称这种致病因子为“Virus Virus 病毒病毒” 由于能通过细菌滤器，称由于能通过细菌滤器，称“滤过性病毒滤过性病毒”机体水平研究阶段机体水平研究阶段 Ivanowski Ivanowski 和和 BeijerinckBeijerinck开创性开创性工作，揭开了现代病毒学研究序幕工作，揭开了现代病毒学研究序幕病毒学奠基人病毒学奠基人病毒学之父病毒学之父伊凡诺夫斯基，俄罗斯伊凡诺夫斯基，俄罗斯著名科学家著名科学家18921892年发现年发现烟草花叶病病原的滤过性烟草花叶病病原的滤过性贝杰林克（贝杰林克（1851-19311851-1931）荷兰著名科学家，荷兰著名科学家，1898

15、1898年发现病毒年发现病毒机体水平研究阶段机体水平研究阶段病毒概念提出后，迅速发现动物中病毒概念提出后，迅速发现动物中也有相似的病原因子，广泛存在于也有相似的病原因子，广泛存在于自然界自然界18981898年，口蹄疫病毒具有可滤过年，口蹄疫病毒具有可滤过性性机体水平研究阶段特点：机体水平研究阶段特点：采用敏感动植物，动物胚胎（鸡胚）采用敏感动植物，动物胚胎（鸡胚）机体水平研究病毒繁殖、发病机理、免机体水平研究病毒繁殖、发病机理、免疫反应等疫反应等病毒概念被提出、确认，病毒学开始形病毒概念被提出、确认，病毒学开始形成成但尚未形成独立学科，微生物学分支但尚未形成独立学科，微生物学分支机体水平研究

16、阶段特点机体水平研究阶段特点 关于病毒是什么样子？本质是什么？关于病毒是什么样子？本质是什么？ 18921892年后长达年后长达3030年，一直是谜年，一直是谜 19391939年，第一批电镜诞生年，第一批电镜诞生 首先观察到的是首先观察到的是TMVTMV3 3、细胞水平研究阶段、细胞水平研究阶段 2020世纪世纪40406060年代，年代，2020年年 特点：特点： 离体组织培养技术发展，建立了大量适离体组织培养技术发展，建立了大量适合于病毒生长的细胞株（系），研究模合于病毒生长的细胞株（系），研究模型型 病毒复制、遗传、与细胞相互作用规律病毒复制、遗传、与细胞相互作用规律细胞水平研究阶段细

17、胞水平研究阶段诞生了一批经济、安全的组织培养疫苗诞生了一批经济、安全的组织培养疫苗脊髓灰质炎疫苗、麻疹、风疹、腮腺炎等脊髓灰质炎疫苗、麻疹、风疹、腮腺炎等病毒学在理论和实际应用上都有了迅速发展病毒学在理论和实际应用上都有了迅速发展逐步形成一门独立学科逐步形成一门独立学科4 4、分子水平研究阶段、分子水平研究阶段 6060年代至今年代至今 19531953年分子生物学诞生年分子生物学诞生 新技术、方法应用新技术、方法应用 特点：特点： 相继阐明了相继阐明了DNADNA、RNARNA病毒的繁殖机制病毒的繁殖机制 基因组被克隆，基因序列得到阐明基因组被克隆，基因序列得到阐明 发现了一类亚病毒发现了一

18、类亚病毒分子水平研究阶段分子水平研究阶段利用利用DNADNA重组技术，诞生了一批基因工程重组技术，诞生了一批基因工程疫苗疫苗 如乙肝疫苗如乙肝疫苗 抗病毒多肽物质，如干扰素（抗病毒多肽物质，如干扰素（interferoninterferon，IFNIFN） 19791979年，从白细胞分离，年，从白细胞分离，800Kg800Kg人血提取人血提取1mg1mg，1gIFN 1.21gIFN 1.2亿美元亿美元 现每升菌液现每升菌液1mg1mg学习病毒学目的学习病毒学目的 认识、利用、改造、控制认识、利用、改造、控制中国科学院院士中国科学院院士朱既明医学病毒学家朱既明医学病毒学家田波植物病毒学家田波

19、植物病毒学家谢联辉植物病毒学家谢联辉植物病毒学家毛江森医学病毒学家毛江森医学病毒学家第一节第一节 病毒的形态与结构病毒的形态与结构一、病毒的概念一、病毒的概念Virus is the smallest microorganism that only grew and replicated in the cells.病毒与其他微生物的区别病毒与其他微生物的区别不具有细胞结构；也不进行蛋白质、糖和脂类不具有细胞结构；也不进行蛋白质、糖和脂类的代谢活动。的代谢活动。只含有一种核酸成分，要么只含有一种核酸成分，要么DNADNA，要么，要么RNARNA。特殊的繁殖方式。缺乏完整的酶系统，不具备特殊的繁殖

20、方式。缺乏完整的酶系统，不具备生物产能所需的遗传信息。生物产能所需的遗传信息。绝对的细胞内寄生物。绝对的细胞内寄生物。 对一般抗生素和作用于微生物代谢途径的药物对一般抗生素和作用于微生物代谢途径的药物不敏感。不敏感。 绝大多数病毒在不同程度上对干扰素敏感。绝大多数病毒在不同程度上对干扰素敏感。病毒的概念病毒的概念( (一一) )真病毒：真病毒：体积小，结构简单，只有一种类型的核酸，只能在活的、体积小，结构简单，只有一种类型的核酸，只能在活的、敏感细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物。敏感细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物。( (二二) )缺损病毒：缺损病毒：某些病毒由于缺乏某些基因，单独感染

21、细胞时不能复制出完整某些病毒由于缺乏某些基因，单独感染细胞时不能复制出完整的具有感染性的病毒颗粒，需其他病毒基因组或病毒基因的辅的具有感染性的病毒颗粒，需其他病毒基因组或病毒基因的辅助活性，否则即使在活细胞内也不能复制。助活性，否则即使在活细胞内也不能复制。干扰缺损病毒（干扰缺损病毒（DIDI病毒）病毒）：卫星病毒：卫星病毒：条件缺损病毒：条件缺损病毒：整合的病毒基因组：整合的病毒基因组：( (三三) )亚病毒：亚病毒：比病毒更加简单，只有一些小分子量的核酸或者只是一种蛋白比病毒更加简单，只有一些小分子量的核酸或者只是一种蛋白质质。这些具有感染性的物质称为亚病毒这些具有感染性的物质称为亚病毒;

22、 ;主要包括主要包括朊病毒、类病朊病毒、类病毒。毒。PrionPrion( (朊病毒或传染性蛋白颗粒朊病毒或传染性蛋白颗粒) )：是指一类没有核酸，而完：是指一类没有核酸，而完全由传染性蛋白质颗粒引起机体感染的微小病原体。全由传染性蛋白质颗粒引起机体感染的微小病原体。类病毒（类病毒（ViroidViroid）：）：是一类比病毒更小的病原体，在电镜下也不能看到其形态结构，是一类比病毒更小的病原体，在电镜下也不能看到其形态结构，核酸的分子量仅为最小病毒的核酸的分子量仅为最小病毒的10%10%。即病毒的核酸是裸露的，没。即病毒的核酸是裸露的，没有蛋白质外壳。有蛋白质外壳。(四)描述病毒的基本概念长短

23、、大小、密度、沉降系数长短、大小、密度、沉降系数长短：病毒长短：病毒-用纳米表示用纳米表示 （nm）。）。大小：用分子量表示大小：用分子量表示 核蛋白分子（核酸与蛋白质以核蛋白分子（核酸与蛋白质以一定方式组合），如一定方式组合），如3800106 道尔顿道尔顿密度：浮力密度（密度：浮力密度（）采用密度梯度离心方法测定，采用密度梯度离心方法测定，需注明介质（介质不同，需注明介质（介质不同，不同）。不同）。沉降系数沉降系数: 单位离心力作用下的沉降速率（单位离心力作用下的沉降速率（s）。）。二、病毒的大小和形态二、病毒的大小和形态 病毒体积非常微小，能通过细菌滤器，病毒体积非常微小，能通过细菌滤器

24、，用光学显微镜看不见，只能借助电子显用光学显微镜看不见，只能借助电子显微镜才能看见，测量时用微镜才能看见，测量时用nmnm来测量。来测量。 大的病毒如痘病毒为大的病毒如痘病毒为300nm300nm，中等大小为，中等大小为5050250nm,250nm,大多数大多数100nm100nm左右，小病毒可左右，小病毒可小于小于20nm20nm。( (一一) )病毒的大小病毒的大小 完整的成熟病毒颗粒，具有典型的形态结构，并完整的成熟病毒颗粒，具有典型的形态结构，并有感染性。有感染性。 50 nm 150nm 150nm 大型病毒（最大大型病毒（最大300 nm300 nm）微生物的大小比较微生物的大小

25、比较葡萄球菌葡萄球菌(1000nm） 牛痘病毒牛痘病毒300250nmABCDEFG立克次体立克次体450nm衣原体衣原体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、烟草花叶病毒病毒的形态多样，有球形、杆形、子弹形、病毒的形态多样，有球形、杆形、子弹形、砖形、蝌蚪形等各种形态砖形、蝌蚪形等各种形态。1.1.有囊膜的病毒有三类形状：有囊膜的病毒有三类形状

26、：l砖形砖形- -如痘病毒；如痘病毒；l子弹状子弹状- -如狂犬病病毒；如狂犬病病毒；l近似圆形近似圆形- -如大多数病毒。如大多数病毒。2.2.无囊膜病毒的形状有两类：无囊膜病毒的形状有两类：l圆形，即二十面体立体对称型；圆形，即二十面体立体对称型；l圆柱形，实质上是螺旋对称型。圆柱形，实质上是螺旋对称型。3.3.细菌病毒细菌病毒- -多为蝌蚪状。多为蝌蚪状。( (二二) )病毒的形态病毒的形态砖形病毒弹状病毒弹状病毒杆状病毒杆状病毒病毒的形态病毒的形态病毒的形态蝌蚪形噬菌体蝌蚪形噬菌体球形病毒电镜下的多瘤病毒电镜下的多瘤病毒电镜下的流感病毒粒子电镜下的流感病毒粒子艾滋病艾滋病 病毒病毒(H

27、IV)Fig. Sizes and Shapes of Viruses (Animal RNA Viruses)Fig. Sizes and Shapes of Viruses (Animal DNA Viruses) Transmission Electron Micrograph of Herpes simplex Viruses（疱疹病毒）（疱疹病毒）广义上：所有生物都能被病毒感染；广义上：所有生物都能被病毒感染；狭义上：不同的生物具有病毒的特异性。狭义上：不同的生物具有病毒的特异性。噬菌体：细菌的病毒；动物病毒噬菌体：细菌的病毒；动物病毒动物；植物病动物；植物病毒毒植物；存在相互交叉的

28、现象。植物；存在相互交叉的现象。过客病毒过客病毒：某一病毒对某宿主无致病性，则该病：某一病毒对某宿主无致病性，则该病毒称为此宿主的过客病毒毒称为此宿主的过客病毒病原病毒病原病毒：某一病毒对宿主有致病性，则该病毒：某一病毒对宿主有致病性，则该病毒称为此宿主的病原病毒称为此宿主的病原病毒三、三、 病毒的宿主范围病毒的宿主范围 病毒的基本结构由病毒的基本结构由核酸核酸（核心）和（核心）和核壳核壳（衣壳）（衣壳）（capsidcapsid），两者组成），两者组成核衣壳核衣壳(nucleocapsid) (nucleocapsid) 。 如果该病毒体无包膜，那么核壳体就是如果该病毒体无包膜，那么核壳体就

29、是病毒体，这样的病毒体是裸露的病毒体。病毒体，这样的病毒体是裸露的病毒体。 有感染性的完整病毒颗粒叫有感染性的完整病毒颗粒叫病毒体病毒体（virionvirion）。）。 四、四、 病毒的结构病毒的结构病毒体结构模式图病毒体结构模式图壳粒壳粒衣壳衣壳核心（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核心：核酸核心：核酸 基因组基因组genome 决定病毒遗传、变异决定病毒遗传、变异 和复制和复制壳粒壳粒capsomere 衣壳衣壳capsid 保护、介导、抗原性保护、介导、抗原性包膜包膜envelope，包膜子粒，包膜子粒peplomere（刺突（刺突spike）

30、 保保 护、介导、抗原性护、介导、抗原性Viral Structure (Enveloped Helical Virus) Viral Structure (Enveloped Polyhedral Virus) 弹状病毒( (一一) ) 病毒的核酸病毒的核酸 病毒核心病毒核心(viral core)(viral core)：由：由DNADNA或或RNARNA组成，是病组成，是病毒的基因组，位于病毒的内部，病毒的基因只能是毒的基因组，位于病毒的内部，病毒的基因只能是DNADNA或或RNARNA的一种，同一个病毒体内不可能同时具的一种，同一个病毒体内不可能同时具有两种核酸。有两种核酸。 病毒基因

31、组的功能是：病毒基因组的功能是： (1)(1)指导病毒复制；指导病毒复制； (2)(2)决定病毒特性；决定病毒特性； (3)(3)具有感染性。具有感染性。 1 1核酸的类型核酸的类型核酸分为两大类，即核酸分为两大类，即DNA和和RNA。病毒只含有其中一种，不会有两者同时存在。即使是同一类核酸，病毒只含有其中一种，不会有两者同时存在。即使是同一类核酸，它们的结构也多种多样。它们的结构也多种多样。DS DNA、SS DNA、SS RNA、DS RNA一般病毒的核酸链呈线状，但也有病毒的核酸呈环状一般病毒的核酸链呈线状，但也有病毒的核酸呈环状2核酸的分子量核酸的分子量 病毒核酸分子量以原子质量单位为

32、标志，以百病毒核酸分子量以原子质量单位为标志，以百万（万（106）计。）计。(二) 病毒的衣壳 病毒衣壳病毒衣壳(viral capsid)(viral capsid)：由病毒指导合成的蛋白质：由病毒指导合成的蛋白质组成，衣壳由一定数目的壳粒组成，不同的病毒核酸形组成，衣壳由一定数目的壳粒组成，不同的病毒核酸形态和结构不同，壳粒的数目和排列也不同，核酸和壳粒态和结构不同，壳粒的数目和排列也不同，核酸和壳粒按一定的方式排列成不同的对称类型。按一定的方式排列成不同的对称类型。 一般有以下三种：一般有以下三种： 二十面体立体对称型二十面体立体对称型; ;螺旋对称型螺旋对称型; ;复合对称型。复合对称

33、型。 病毒衣壳的功能是：病毒衣壳的功能是：(1)(1)保护核酸，保护核酸，(2)(2)参与感染，参与感染，(3)(3)具有抗原性。具有抗原性。 病毒的衣壳病毒的衣壳 1.1.二十面体对称二十面体对称（Icosahedral Symmetry Icosahedral Symmetry ） 这种衣壳由这种衣壳由20个等边三角形构成。个等边三角形构成。 病毒样本经负染后在电镜下观察时，在衣壳上看病毒样本经负染后在电镜下观察时，在衣壳上看到 排 列 规 则 的 圆 形 颗 粒 ， 称 为到 排 列 规 则 的 圆 形 颗 粒 ， 称 为 壳 粒壳 粒（capsomercapsomer），它是一种形态亚

34、单位，电镜下），它是一种形态亚单位，电镜下壳粒是呈对称性排列。每一个壳粒基本上由壳粒是呈对称性排列。每一个壳粒基本上由5 5个或个或6 6个原体构成，前者称五邻体，后者称六邻体。个原体构成，前者称五邻体，后者称六邻体。 2020面体衣壳的壳粒排列依照面体衣壳的壳粒排列依照结晶学法则结晶学法则。 除痘病毒外，所有脊椎动物除痘病毒外，所有脊椎动物DNADNA病毒病毒均为均为2020面面体体。RNARNA病毒中不少科也是病毒中不少科也是2020面体。面体。二十面体病毒二十面体病毒五邻体五邻体六邻体六邻体病毒的衣壳病毒的衣壳2.2.螺旋状对称螺旋状对称（Helical SymmetryHelical

35、Symmetry） 病毒衣壳呈螺旋状的空心圆珠笔筒，它的病毒衣壳呈螺旋状的空心圆珠笔筒，它的结构比结构比20面体衣壳简单得多。壳粒排列一面体衣壳简单得多。壳粒排列一般不太紧密，因此核衣壳容易弯曲，但也般不太紧密，因此核衣壳容易弯曲，但也有不易弯曲者，如弹状病毒。有不易弯曲者，如弹状病毒。在动物病毒在动物病毒中螺旋状对称的病毒均属有囊膜的单股中螺旋状对称的病毒均属有囊膜的单股RNA病毒病毒。RNA壳粒壳粒螺旋对称的病毒粒子螺旋对称的病毒粒子Tobacco Mosaic Virus核衣壳的对称形式核衣壳的对称形式Symmetry of Nucleocapsid3.复合对称：复合对称： （Compl

36、ex Symmetry ） 具有复合对称壳体结构的典型子是噬菌体具有复合对称壳体结构的典型子是噬菌体复合对称的病毒粒子复合对称的病毒粒子T4 Bacteriophage( (三三) ) 病毒的囊膜病毒的囊膜 病毒囊膜病毒囊膜(viral envelope)(viral envelope)：磷脂双层液态镶：磷脂双层液态镶嵌模型的生物膜，将病毒衣壳包裹在内部。有些嵌模型的生物膜，将病毒衣壳包裹在内部。有些病毒的囊膜表面具有刺突。病毒的囊膜表面具有刺突。 囊膜的功能囊膜的功能: :维持完整性；维持完整性；细胞膜亲和、融合性能；细胞膜亲和、融合性能；表现病毒种、型抗原特异性。表现病毒种、型抗原特异性。

37、 有些病毒还有其他辅助结构，如有些病毒还有其他辅助结构，如腺病毒腺病毒外有触须样纤维。外有触须样纤维。五、病毒的化学组成五、病毒的化学组成 病毒由病毒由核酸和蛋白质组成核酸和蛋白质组成。 某些病毒，特别是动物病毒，某些病毒，特别是动物病毒，还常含有还常含有脂质、糖类和少量的其他成分脂质、糖类和少量的其他成分。如流感。如流感病毒含病毒含59%59%的多糖类、的多糖类、11%11%的磷脂的磷脂和和6%6%的胆固醇。的胆固醇。1.1.核酸核酸 核酸是病毒遗传信息的物质基础。病毒核酸是病毒遗传信息的物质基础。病毒只含有一类核酸（只含有一类核酸（DNADNA或或RNARNA）一般来说，）一般来说，病毒粒

38、子愈大，其所需的核酸量愈多。病毒粒子愈大，其所需的核酸量愈多。 核苷酸序列测定是病毒核酸组分的直接核苷酸序列测定是病毒核酸组分的直接依据。许多病毒的核苷酸序列已被测知。依据。许多病毒的核苷酸序列已被测知。 2.2.蛋白质蛋白质 蛋白质是病毒的又一重要组成成分。病毒蛋白蛋白质是病毒的又一重要组成成分。病毒蛋白的主要功能是的主要功能是对病毒核酸形成保护性外壳对病毒核酸形成保护性外壳；二二是参与病毒粒子对细胞受体的吸附。是参与病毒粒子对细胞受体的吸附。病毒粒子病毒粒子表面的蛋白质对于敏感细胞受体的特殊亲和力，表面的蛋白质对于敏感细胞受体的特殊亲和力，是某些病毒感染必不可少的前提。是某些病毒感染必不可

39、少的前提。 病毒蛋白具有较高的病毒蛋白具有较高的毒性作用毒性作用，是使动物机体，是使动物机体发生发生各种毒性反应的主要成分各种毒性反应的主要成分。如发热等。如发热等。 病毒粒子中的蛋白质分为病毒粒子中的蛋白质分为4 4种：即衣壳蛋白、基种：即衣壳蛋白、基质蛋白、囊膜蛋白和酶蛋白。质蛋白、囊膜蛋白和酶蛋白。 基质蛋白位于外层脂质和衣壳之间，如流感病基质蛋白位于外层脂质和衣壳之间，如流感病毒的内膜蛋白，起到维持病毒内外结构的作用。毒的内膜蛋白，起到维持病毒内外结构的作用。 囊膜蛋白主要是糖蛋白，位于囊膜表面。囊膜蛋白主要是糖蛋白，位于囊膜表面。3.3.酶类酶类 病毒可以利用细胞内原有酶系统，但病毒

40、增殖病毒可以利用细胞内原有酶系统，但病毒增殖过程中的某些环节的酶是病毒特有的。如转录过程中的某些环节的酶是病毒特有的。如转录酶酶 。 病毒粒子中的酶在功能上分为两类：病毒粒子中的酶在功能上分为两类：一类使细一类使细胞的细胞膜成分降解胞的细胞膜成分降解，如流感病毒的神经氨酸，如流感病毒的神经氨酸酶。另一类酶则酶。另一类酶则与病毒核酸的合成和降解有关，与病毒核酸的合成和降解有关，如许多病毒的转录酶和复制酶。此外还有蛋白如许多病毒的转录酶和复制酶。此外还有蛋白激酶。激酶。 即使某些病毒含较多的酶，但不可能具有核酸即使某些病毒含较多的酶，但不可能具有核酸和蛋白质合成所需要的完整的酶系统。和蛋白质合成所

41、需要的完整的酶系统。4.4.脂质脂质 病毒粒子的脂质，主要存在于囊膜中。病毒脂质来病毒粒子的脂质，主要存在于囊膜中。病毒脂质来自细胞，是病毒在成熟释放过程中从宿主细胞获得自细胞，是病毒在成熟释放过程中从宿主细胞获得的。的。 以脂质为基架形成的病毒囊膜在复制过程中，如病以脂质为基架形成的病毒囊膜在复制过程中，如病毒的吸附、侵入和释放占有重要地位。毒的吸附、侵入和释放占有重要地位。 由于囊膜的主要成分为类脂，因此用乙醚、氯仿、由于囊膜的主要成分为类脂，因此用乙醚、氯仿、脱氧胆酸钠等处理时，可迅速将其破坏，从而使病脱氧胆酸钠等处理时，可迅速将其破坏，从而使病毒丧失致病力。此法称为毒丧失致病力。此法称

42、为乙醚敏感试验乙醚敏感试验，间接证明，间接证明病毒有无囊膜病毒有无囊膜5.5.糖类糖类 某些动物病毒含有少量糖类，如正粘病毒、疱某些动物病毒含有少量糖类，如正粘病毒、疱疹病毒和痘病毒。糖类以糖蛋白的形式存在于疹病毒和痘病毒。糖类以糖蛋白的形式存在于病毒囊膜中。病毒囊膜中。 病毒粒子的糖类在病毒粒子的糖类在病毒粒子吸附和侵入细胞的病毒粒子吸附和侵入细胞的过程中呈现一定作用过程中呈现一定作用。 糖蛋白还是重要的糖蛋白还是重要的免疫源免疫源，如抗流感病毒血凝，如抗流感病毒血凝素的免疫血清具有明显的病毒中和作用。素的免疫血清具有明显的病毒中和作用。 病毒的糖类也来自宿主细胞。病毒的糖类也来自宿主细胞。

43、第二节第二节 病毒的复制病毒的复制 在弄清病毒感染的致病机理以前，了解病毒如何侵入在弄清病毒感染的致病机理以前，了解病毒如何侵入细胞而后增殖的各个环节是很有意义的。它是实验病细胞而后增殖的各个环节是很有意义的。它是实验病毒学的中心课题，早在毒学的中心课题，早在4040年代就有不少学者以噬菌体年代就有不少学者以噬菌体作为研究模型，到作为研究模型，到6060年代人们开始把注意力转移到动年代人们开始把注意力转移到动物病毒。物病毒。 研究病毒的增殖过程和生物合成，不仅关系到病毒病研究病毒的增殖过程和生物合成，不仅关系到病毒病的防治，而且涉及生命起源和肿瘤学等重大理论和实的防治，而且涉及生命起源和肿瘤学

44、等重大理论和实践课题。践课题。 致瘤特性的病毒约有致瘤特性的病毒约有150150多种。许多多种。许多DNADNA病毒能在一定病毒能在一定条件下引起动物肿瘤，条件下引起动物肿瘤，RNARNA病毒中则只有反转录病毒具病毒中则只有反转录病毒具有致瘤作用。有致瘤作用。细胞病毒的增殖场所一、一、 病毒的增殖周期病毒的增殖周期 所有动物病毒的增殖都涉及到下列过程，所有动物病毒的增殖都涉及到下列过程，即即病毒吸附到易感细胞表面病毒吸附到易感细胞表面、穿入细胞内，穿入细胞内，脱 去 衣 壳 和 暴 露 核 酸 ， 转 录 信 使脱 去 衣 壳 和 暴 露 核 酸 ， 转 录 信 使RNA(mRNA)RNA(m

45、RNA)，转译功能蛋白和结构蛋白、，转译功能蛋白和结构蛋白、复制子代核酸，子代病毒的装配并最后从复制子代核酸，子代病毒的装配并最后从宿主细胞释放出来。宿主细胞释放出来。有些病毒在释放前还有些病毒在释放前还要加上一层囊膜。要加上一层囊膜。 病病毒毒的的复复制制过过程程二、病毒复制的过程 ( (一一) )、吸、吸 附附 病毒感染细胞时首先要吸附在细胞上。病毒感染细胞时首先要吸附在细胞上。 这一过程的第一步是静电吸引。这一过程的第一步是静电吸引。 pHpH对电荷有影响，适宜的对电荷有影响，适宜的pHpH范围有时要求不严，有时范围有时要求不严，有时却很苛刻。却很苛刻。 第二步是特异性吸附。静电吸引导致

46、的吸附是可逆的，第二步是特异性吸附。静电吸引导致的吸附是可逆的，要形成牢固的结合必须在细胞膜表面有与该病毒相匹配要形成牢固的结合必须在细胞膜表面有与该病毒相匹配的受体。受体的化学成分多数为糖蛋白，偶尔是糖脂、的受体。受体的化学成分多数为糖蛋白，偶尔是糖脂、唾液酸寡糖苷或脂蛋白。唾液酸寡糖苷或脂蛋白。 1. 1.吸附结构吸附结构（absorptionabsorption） 是决定感染成功与否的关键是决定感染成功与否的关键环节。环节。 需要病毒表面特异性的吸附需要病毒表面特异性的吸附蛋白（蛋白（Virus attachment Virus attachment Protein, VAPProtei

47、n, VAP）与细胞表面）与细胞表面受体（也称为病毒受体，受体（也称为病毒受体，virus receptorvirus receptor）相互作用。）相互作用。(1).(1).病毒的吸附蛋白：病毒的吸附蛋白：一般由衣壳蛋白或包膜上的糖蛋白一般由衣壳蛋白或包膜上的糖蛋白突起充当突起充当, ,如如:T:T偶数噬菌体的偶数噬菌体的VAPVAP是噬菌体尾部的尾丝蛋白；是噬菌体尾部的尾丝蛋白；副粘病毒的副粘病毒的HNHN糖蛋白，流感病毒的血凝素（糖蛋白，流感病毒的血凝素（HAHA）糖蛋白，）糖蛋白，HIVHIV的的gp120gp120糖蛋白，弹状病毒的糖蛋白，弹状病毒的G G糖蛋白，疱疹病毒的糖蛋白，疱

48、疹病毒的gpBgpB糖蛋白糖蛋白等囊膜病毒包膜上的糖蛋白突起是一种等囊膜病毒包膜上的糖蛋白突起是一种VAPVAP。(2).(2).细胞表面受体（病毒受体）细胞表面受体（病毒受体）: :是宿主基因组编码、是宿主基因组编码、控制和表达的一组蛋白质控制和表达的一组蛋白质, ,能够与病毒吸附蛋白产生特异性结能够与病毒吸附蛋白产生特异性结合合, ,介导病毒侵入细胞介导病毒侵入细胞, ,启动病毒感染的特殊性细胞表面位点。启动病毒感染的特殊性细胞表面位点。在病毒受体的介导下在病毒受体的介导下, ,病毒最终进入细胞进行复制。因此病毒最终进入细胞进行复制。因此, ,细细胞上的病毒受体与病毒的宿主范围和组织嗜性密

49、切相关。胞上的病毒受体与病毒的宿主范围和组织嗜性密切相关。 一个细胞上对不同病毒的受体数目均不相同，一般为一个细胞上对不同病毒的受体数目均不相同，一般为10104 4 10105 5个。个。 受体具有特异性，受体具有特异性，表现在几个方面：表现在几个方面： 一是动物种类：一是动物种类：- -如猪瘟病毒的受体只存在于猪细胞上，但水泡性口如猪瘟病毒的受体只存在于猪细胞上，但水泡性口炎病毒的受体在很多种动物的细胞上都有炎病毒的受体在很多种动物的细胞上都有。 二是细胞种类：二是细胞种类：- -如牛白血病病毒只感染如牛白血病病毒只感染B B淋巴细胞，口蹄疫病毒感染淋巴细胞，口蹄疫病毒感染上皮细胞等。上皮

50、细胞等。 三是病毒种类：在同一细胞上，不同病毒需要不同受体，但三是病毒种类：在同一细胞上，不同病毒需要不同受体，但有些抗原性和生物学特性迥异的病毒有时受体却相同。有些抗原性和生物学特性迥异的病毒有时受体却相同。 在病毒方面，囊膜上的纤突可能就是吸附于细胞受体的结构。在病毒方面，囊膜上的纤突可能就是吸附于细胞受体的结构。没有囊膜的病毒则可能由衣壳上的某种多肽，或者某种结构没有囊膜的病毒则可能由衣壳上的某种多肽，或者某种结构来吸附。来吸附。 缺损病毒主要生物学意义缺损病毒主要生物学意义 1 1、基因转移与表达：、基因转移与表达：已发现，缺损的乳多空病已发现，缺损的乳多空病毒和腺病毒，经常携带少量宿

51、主细胞基因。这些基毒和腺病毒，经常携带少量宿主细胞基因。这些基因可随缺损病毒的感染而转移给另一细胞，并且有因可随缺损病毒的感染而转移给另一细胞，并且有所表达。所表达。 2 2、毒力调节：、毒力调节：尤其是尤其是DIDI颗粒和卫星病毒因具有颗粒和卫星病毒因具有明显的干扰完整病毒复制的作用，在自然感染时，明显的干扰完整病毒复制的作用，在自然感染时，起着减弱完整病毒感染力气作用。起着减弱完整病毒感染力气作用。 3 3、病毒与宿主的进化：、病毒与宿主的进化：缺损病毒转化的细胞，缺损病毒转化的细胞，已将病毒的插入基因作为自身成分并代代相传。同已将病毒的插入基因作为自身成分并代代相传。同样，许多病毒推广应

52、用厂家部分细胞基因，并继续样，许多病毒推广应用厂家部分细胞基因，并继续传给子传病毒。传给子传病毒。 HIV infection in human lymph tissue各种病毒受体可逆吸附（非特异）：可逆吸附（非特异）：由随机碰撞、布朗运动、由随机碰撞、布朗运动、静电引力引起，静电引力引起，VAPVAP与与VRVR之间并未产生化学键结合，因之间并未产生化学键结合，因此易受环境中此易受环境中PHPH的影响。的影响。不可逆吸附不可逆吸附: :实质是实质是 VAPVAP与与VRVR形成牢固的化学键结合形成牢固的化学键结合，同时伴随病毒粒子体结构的显著改变。，同时伴随病毒粒子体结构的显著改变。2.吸

53、附过程：吸附过程：( (峡谷学说峡谷学说) )病毒吸附蛋白与敏病毒吸附蛋白与敏感细胞表面特异性受体相互识感细胞表面特异性受体相互识别、结合，分两个阶段：别、结合，分两个阶段：3.3.影响吸附的环境因素影响吸附的环境因素: :（1 1）温度）温度: :一般在一般在037037 内温度越高内温度越高, ,吸附效果越好吸附效果越好: :（2 2）离子）离子: :细胞受体蛋白和细胞受体蛋白和VAPVAP均趋带负电荷均趋带负电荷 Na+Na+、K+K+可促进骨髓灰质炎病毒、腺病毒、流感可促进骨髓灰质炎病毒、腺病毒、流感病毒吸附；病毒吸附；Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+可促进噬菌体吸附。可促进噬菌体吸

54、附。（3 3）PHPH值：值：改变病毒粒子和细胞表面基团的电荷；改变病毒粒子和细胞表面基团的电荷；影响影响VAPVAP和和VRVR的空间构象，使两者易于匹配。的空间构象，使两者易于匹配。（4 4）其他因素：）其他因素：某些糖基分子的竞争性结合抑制，某些糖基分子的竞争性结合抑制，如单糖分子抑制人肠道病毒的血凝作用；色氨酸可如单糖分子抑制人肠道病毒的血凝作用；色氨酸可使使T4T4噬菌体的尾丝从尾鞘上伸展，促进吸附。噬菌体的尾丝从尾鞘上伸展，促进吸附。意义意义 研究病毒的吸附过程研究病毒的吸附过程对了解受体组成、功对了解受体组成、功能、致病机理以及探能、致病机理以及探讨抗病毒治疗有重要讨抗病毒治疗有

55、重要意义。意义。( (二二) )、穿入、穿入( (侵入侵入) ) 动物、植物和细菌的细胞被病毒侵入的方式各有动物、植物和细菌的细胞被病毒侵入的方式各有其特殊性，因为它们的细胞壁的本质各不相同。其特殊性，因为它们的细胞壁的本质各不相同。 植物细胞有纤维素组成的坚硬细胞壁，细胞壁经植物细胞有纤维素组成的坚硬细胞壁，细胞壁经昆虫咬伤或机械擦伤后病毒才能侵入。昆虫咬伤或机械擦伤后病毒才能侵入。 细菌有不太坚实的细胞壁，一部分噬菌体细菌有不太坚实的细胞壁，一部分噬菌体( (双股双股DNA)DNA)依靠尾端的溶菌酶将细胞壁溶一小孔，将尾依靠尾端的溶菌酶将细胞壁溶一小孔，将尾管刺入，注入头部的核酸，而衣壳留

56、在外面。管刺入，注入头部的核酸，而衣壳留在外面。 动物细胞没有细胞壁，通常病毒核酸连同衣壳一动物细胞没有细胞壁，通常病毒核酸连同衣壳一起侵入细胞内，但侵入方式因病毒而异。起侵入细胞内，但侵入方式因病毒而异。侵入方式：侵入方式：1.1.注射式侵入：注射式侵入： 一般为有尾噬菌体的侵一般为有尾噬菌体的侵入方式。通过尾部收缩入方式。通过尾部收缩将衣壳内的将衣壳内的DNADNA基因组基因组注入宿主细胞内，侵入注入宿主细胞内，侵入与脱壳同步进行。与脱壳同步进行。2.细胞内吞： 动物病毒的常见侵入方式。经细胞膜内陷形成吞噬泡，动物病毒的常见侵入方式。经细胞膜内陷形成吞噬泡，使病毒粒子进入细胞质中。使病毒粒

57、子进入细胞质中。病毒受体介导细胞内吞病毒受体介导细胞内吞那么在细胞内的吞噬泡的命运是如何呢？那么在细胞内的吞噬泡的命运是如何呢？依然存在于细胞质中，不与溶酶体结合，病毒侵染活依然存在于细胞质中，不与溶酶体结合，病毒侵染活性被吞噬泡所遮蔽；性被吞噬泡所遮蔽；与溶酶体结合，病毒粒子被彻底酶解；与溶酶体结合，病毒粒子被彻底酶解；在吞噬泡与溶酶体结合前，以某种机制逸出吞噬泡；在吞噬泡与溶酶体结合前，以某种机制逸出吞噬泡；与溶酶体结合，其衣壳被消化释放出病毒基因组进入与溶酶体结合，其衣壳被消化释放出病毒基因组进入细胞质中；细胞质中；吞噬泡移至病毒脱壳的部位（胞质或胞核），然后病吞噬泡移至病毒脱壳的部位（

58、胞质或胞核），然后病毒粒子从中逸出再进行脱壳；毒粒子从中逸出再进行脱壳；吞噬泡移到细胞膜附近，经与细胞膜融合而将病毒粒吞噬泡移到细胞膜附近，经与细胞膜融合而将病毒粒子重新释放到细胞外。子重新释放到细胞外。3.膜融合：膜融合：包膜和细胞膜脂质分子的相互作用，以及某些蛋白包膜和细胞膜脂质分子的相互作用，以及某些蛋白因子的参与，使得病毒包膜和细胞膜发生融合，形因子的参与，使得病毒包膜和细胞膜发生融合，形成融合泡，继而病毒侵入细胞。成融合泡，继而病毒侵入细胞。病毒包膜和细胞膜发生的一定变化，如细胞膜的流病毒包膜和细胞膜发生的一定变化，如细胞膜的流动性改变；在病毒包膜糖蛋白的影响下，细胞膜上动性改变；在

59、病毒包膜糖蛋白的影响下，细胞膜上一些蛋白分子产生聚集，主要是病毒受体迁移形成一些蛋白分子产生聚集，主要是病毒受体迁移形成受体位点或受体区；细胞膜上的脂质分子重排以及受体位点或受体区；细胞膜上的脂质分子重排以及病毒包膜和细胞膜脂质分子发生交换。病毒包膜和细胞膜脂质分子发生交换。 4.4.直接侵入：直接侵入：大致可分为三种类型大致可分为三种类型 部分病毒粒子直接侵入宿主细胞，其机理不明。部分病毒粒子直接侵入宿主细胞，其机理不明。 病毒与细胞膜表面受体结合后，由细胞表面的酶类帮助病毒与细胞膜表面受体结合后，由细胞表面的酶类帮助病毒释放核酸进入细胞质中，病毒衣壳仍然留在细胞膜外，病毒释放核酸进入细胞质

60、中，病毒衣壳仍然留在细胞膜外，将病毒侵入和脱壳融为一体。如脊髓灰质炎病毒与受体接将病毒侵入和脱壳融为一体。如脊髓灰质炎病毒与受体接触后，衣壳蛋白的多肽构形发生变化并对蛋白水解酶敏感，触后，衣壳蛋白的多肽构形发生变化并对蛋白水解酶敏感，病毒核酸可直接穿越细胞膜到细胞浆中，而大部分蛋白衣病毒核酸可直接穿越细胞膜到细胞浆中，而大部分蛋白衣壳仍留在胞膜外。壳仍留在胞膜外。 其他特殊方式，植物病毒。其他特殊方式，植物病毒。( (三三) ) 脱壳脱壳（uncoatinguncoating） 病毒感染性核酸从衣壳内释放出来的过病毒感染性核酸从衣壳内释放出来的过程程. . 有包膜病毒脱壳包括脱包膜和脱衣壳两有