病毒的性质的课件资料

病毒的性质的课件资料第1页/共85页2．只具有一种类型的核酸：或DNA或RNA。3．特殊的繁殖方式：不是以二分裂而是以复制的方式进行繁殖。4．缺乏完整的酶系统，不具备能量合成系统，也不具有核糖体。5．绝对的细胞内寄生。第2页/共85页复制（replication）：病毒感染敏感的宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，一方面通过自我复制产生子代病毒核酸，另一方面进行表达，合成新的病毒蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配成子代病毒体，并通过一定的方式释放到细胞外，病毒的这种特殊繁殖方式称为复制。第3页/共85页二病毒的定义

病毒是由一个或几个RNA或DNA分子组成的传染因子，由一种或几种蛋白质构成的衣壳包裹，有些还覆盖有更为复杂的囊膜。这些传染因子能够把它们的核酸从一个细胞传递给另外一个细胞，并将自身的遗传信息叠加于宿主细胞，利用细胞的酶系统完成细胞内复制。第4页/共85页

有些病毒可将核酸整合于宿主细胞的基因组DNA内，导致隐性或持续性感染，另一些病毒则使宿主细胞的基因特性发生转化，扰乱细胞生长的控制机构，因而可能引起细胞癌变。病毒属于最小的生命形态，是只能在宿主细胞内才能复制的微生物。第5页/共85页三病毒的宿主范围根据病毒的宿主性质将其划分为：细菌病毒(bacteriavirus)即噬菌体(bacteriophageorphage)

植物病毒(plantvirus)

动物病毒(animalvirus)第6页/共85页四病毒的起源1．病毒是原始生物物种的后裔2．病毒来源于细胞核酸3．病毒是某些较高级微生物的退行性生命物质第7页/共85页§2描述病毒体的参数与术语一、有关参数（parameter)

1．分子量（molecularweight)

病毒的分子量用×106表示，范围：1-800×106道尔顿（D）核酸分子量：0.4-250×106道尔顿（×106）蛋白质分子量：10000-200000道尔顿（k）（10-200KD）第8页/共85页2．线性长度用nm(10-9m)表示大小：15-400nm，大多数在40-200nm之间。3．沉降系数在一定介质中，在单位离心力作用下颗粒的沉降速率，以Svedberg表示，简称S。标准条件：20℃以水为介质，S20W第9页/共85页4．密度用密度梯度离心方法测得，通常称作浮力密度，以ρ表示，单位为克/cm3

常用介质：甘油、氯化铯、蔗糖※同一种病毒颗粒在不同的密度梯度介质中的浮力密度不同，在表示一种病毒体的浮力密度时，需要同时指出测定时所使用的梯度介质。第10页/共85页二、术语1．蛋白亚单位（Proteinsubunit）：指一条特殊折叠的多肽链，例如分子量为35kDa的脊髓灰质炎病毒VP1蛋白。

2．结构单位（structureunit）（蛋白质亚基或原体protomer）：由一种或一种以上不同蛋白亚单位聚合而成的病毒组件。

第11页/共85页3．壳粒（capsomer）（形态单位morphologicalunit）：一定数目的结构单位以特殊方式聚集形成的在电镜下可见的结构。壳粒通常由5个或6个原体聚集形成，分别称作五聚体和六聚体。4．衣壳（capsid）：在病毒的结构组成中，包围着病毒核酸及其结合蛋白的蛋白质鞘，由许多原体以次级键结合形成，具有保护病毒核酸的作用，同时也是病毒核酸由一个宿主细胞转移到另一个宿主细胞的工具。

蛋白亚单位—原体—壳粒—衣壳第12页/共85页5．核心（core）：由病毒核酸及其结合蛋白组成，并被壳体包围着的病毒体的中心部分。类核：核酸+结合蛋白。6．核衣壳（nucleocapsid）：病毒核心与衣壳的总称。7．包膜(囊膜)（envelope）:

覆盖在病毒核衣壳外的脂蛋白膜。其组成成分主要来自宿主细胞，是病毒的核衣壳在感染细胞内穿越核膜或在感染细胞表面“出芽”时由细胞膜获得。第13页/共85页8．纤突（spike）或突起(peplomer）:病毒囊膜表面的糖蛋白突起。9．病毒粒子（virion）：是在形态学上成熟的病毒个体。在有囊膜的病毒是指核衣壳获得囊膜后的全体结构；而在无囊膜的病毒，则是成熟的核酸与衣壳的复合体，病毒粒子是病毒由细胞到细胞，或从宿主到宿主的传播方式。第14页/共85页病毒粒子的结构（模式）断面左：无囊膜正二十面体对称的核衣壳病毒粒子右：带囊膜螺旋对称的核衣壳病毒粒子第15页/共85页病毒获得囊膜的过程E1、E2为病毒糖蛋白C1、C2为细胞膜蛋白M为内膜蛋白RNP为核衣壳第16页/共85页§3病毒体的形态结构一病毒的大小和形状1．大小范围15-400nm

多数40-200nm最大的病毒：痘病毒最小的病毒：圆环病毒（PCV）、细小病毒（PPV）、小RNA病毒

2．形状1）球形颗粒（多数动物病毒）拟球形颗粒、等轴颗粒第17页/共85页主要种类动物DNA病毒的形态结构和相对大小第18页/共85页主要种类动物RNA病毒的形态结构和相对大小第19页/共85页2）杆状颗粒（多数植物病毒）直杆状烟草花叶病病毒弯曲杆状马铃薯病毒丝形甜菜黄花病毒第20页/共85页

噬菌体的大小和形态示意图第21页/共85页

植物病毒的大小和形态示意图第22页/共85页3）复杂形状颗粒蝌蚪状有尾噬菌体砖形或卵形痘病毒多形性流感病毒第23页/共85页二病毒的壳体结构

1．二十面体对称（isometricsymmetry）5、3、2构型，或5、3、2次轴对称在动物DNA病毒中，除痘病毒外，其余的都为二十面体对称，并且呈二十面体对称的病毒多无囊膜。

第24页/共85页二十面体对称（Isometricsymmetry)有12顶、20面和30棱以顶为轴旋转72°，其形不变，要转5次复位以面为中心，旋转120°，其形不变，要转3次复位以棱为中心，旋转180°，其形不变，要转2次复位故又称5、3、2构型，或5、3、2次轴对称。第25页/共85页2．螺旋对称多为有囊膜的病毒，在动物病毒中螺旋对称的病毒均属有囊膜的单股RNA病毒。第26页/共85页副流感病毒的破碎病毒粒子，箭头所指为螺旋对称的核衣壳，右图为模式图第27页/共85页病毒体的结构类型及其组成示意图D有包膜的螺旋病毒体第28页/共85页3．复合对称壳体1）由二十面体对称和螺旋对称两部分组成，如有尾噬菌体：头部呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。第29页/共85页2）不规则的二十面体结构

T-偶数噬菌体，由两个半个二十面体通过一短六棱柱连接形成。3）逆转录病毒包膜内有一个二十面体对称的壳体，壳体内还有由病毒RNA与蛋白质结合形成的，可能为螺旋对称的核糖核蛋白核心。

第30页/共85页4）呼肠孤病毒具有两层壳体，内壳体和外壳体均为二十面体对称5）痘病毒衣壳无明显的对称形式第31页/共85页§4

病毒体的化学组成一、核酸（一）病毒核酸的碱基组成、含量和类型１．核酸及其碱基组成ＤＮＡ：Ａ、Ｔ、Ｇ、ＣＲＮＡ：Ａ、U、Ｇ、Ｃ※同一种病毒碱基组成是恒定的，同科（属）的病毒核酸（Ｇ＋Ｃ）含量相近，不同科属者有所不同，核酸的Ｇ＋Ｃ含量是病毒鉴定的一个指标。第32页/共85页2．核酸的含量和分子量

1)病毒的核酸含量核酸的分子量占病毒颗粒重量的百分比。一种病毒的核酸含量一定，不同病毒的核酸含量不同。2)病毒DNA的分子量：1.5—250×106病毒RNA的分子量：0.4—20×106

第33页/共85页3．病毒核酸的类型

（1）根据核酸是单链还是双链分为

DNA：dsDNAssDNA细小病毒科，圆环病毒科

RNA：dsRNA呼肠孤病毒科，双RNA病毒科

ssRNA

第34页/共85页（2）根据病毒的RNA、DNA与mRNA的关系，将它们分为正负链

ssRNA分为：

A、正链RNA（+RNA）：病毒单链RNA的核苷酸序列与其mRNA的核苷酸序列相同，可以直接作为RNA使用，即具有翻译模板的活性。

B、负链RNA（-RNA）：病毒单链RNA的核苷酸序列与其mRNA的互补。-RNAcDNAdsDNA

C、双意RNA：某些病毒的单链RNA，部分为正极，部分为负极性。第35页/共85页

ssDNA分为：A、正链DNA（+DNA）：单链DNA序列与mRNA相同B、负链DNA（-DNA）：单链DNA序列与mRNA互补

dsDNA

一般不以极性定义

dsRNA

仅有一条链进行转录，将转录链定义为负链，另一条链为正链。第36页/共85页（3）侵染性：指将从病毒颗粒或病毒感染的细胞中抽提分离的病毒核酸导入敏感宿主细胞后，能够合成完整病毒体的现象。※DNA病毒依赖于宿主的转录酶进行转录的病毒，其DNA有侵染性

RNA病毒具有mRNA功能活性，进入细胞后可直接作为翻译的模板，进行病毒的蛋白质合成，病毒RNA才有侵染性第37页/共85页（二）病毒核酸的结构特征

1．粘性末端（stickyends）：

某些线性双链核酸分子延伸出的5，或3，单链末端。易形成二聚体或环状结构。在核酸提取的过程中要注意。第38页/共85页2．末端冗余（terminalredundancy）（末端重复）：基因组核酸分子两端存在的相同核苷酸序列，在单链和双链DNA或RNA病毒中均可能存在。具这种特性的线状双链核酸分子用外切酶消化后产生单链末端，在退火条件下孵育，可形成环状分子。见于噬菌体中。第39页/共85页末端冗余的证实第40页/共85页3．倒转末端重复序列（倒转重复序列）（insertedrepeats）：

病毒基因组中核酸分子的每条单链DNA的两端所具有的自身互补的序列。不用酶消化，变性分子能自我退火形成单链环状分子。第41页/共85页两类倒转末端重复序列的证实第42页/共85页4．分段基因组（1）单分基因组（mono-partitegenome）：基因组为单一分子的核酸。DNA病毒的基因组几乎都是单一分子的。（2）分段基因组（segmentedgenome）：病毒基因组由数个彼此分离的不同的核酸分子（称为核酸片段或节段）构成；各个片段具有不同的遗传功能，能够表达产生不同的功能蛋白质。

+RNA病毒、-RNA病毒、dsRNA病毒都存在有分段基因组，并且几乎所有的双链RNA病毒的基因组都是分节段的。第43页/共85页5．重叠基因（overlappinggenes）:

某些病毒基因组的特定序列能够以二个或三个不同的框架阅读，产生2种或3种有不同氨基酸序列的蛋白质。e.g.PPVVP1中含有VP2基因:基因组小，编码更多的蛋白质，满足复制和增殖的需要，遗传节约的原则。第44页/共85页噬菌体X的基因排列（重叠基因）斜线表示非编码区第45页/共85页二病毒的蛋白质

分类：根据是否存在于病毒粒子中。1．结构蛋白（Structuralprotein）:指构成一个完整的、形态成熟的病毒颗粒所必需的蛋白质，包括壳体蛋白、包膜蛋白和存在于病毒体中的酶。第46页/共85页2．非结构蛋白（non-structuralprotein）

指由病毒基因组编码的，但并不结合于病毒颗粒中的蛋白质。主要是酶类，在病毒的复制和增殖过程中发挥一定的作用。e.gPRV的立即早期蛋白，调控随后基因的表达。第47页/共85页病毒蛋白质的功能

1构成病毒衣壳和囊膜的重要成分2具有保护病毒核酸的作用3参与病毒的吸附与侵入过程，决定病毒对宿主和组织的嗜性4构成病毒的表面抗原，能刺激机体对相应病毒产生免疫应答反应第48页/共85页5构成病毒的血凝素，使病毒具备血凝特性6构成病毒的酶类，如逆转录病毒的逆转录酶，-RNA病毒和呼肠孤病毒的RNA聚合酶，正粘病毒和副粘病毒的神经氨酸酶等。第49页/共85页3、病毒的酶类

（1）参与病毒复制过程的酶的来源①宿主细胞的酶或经病毒诱导修饰了的宿主细胞酶②病毒的一些非结构蛋白（如脊髓灰质炎病毒，在病毒复制时合成的依赖于RNA的RNA多聚酶）③存在于病毒体中的酶第50页/共85页（2）病毒体中的酶根据其功能不同分为两大类1）参与病毒的侵入、释放等过程的酶，如流感病毒的神经氨酸酶、T4噬菌体的溶菌酶2）参与病毒的大分子合成的酶第51页/共85页聚合酶

依赖于DNA的RNA聚合酶（转录酶）：痘病毒依赖于RNA的RNA聚合酶（RNA多聚酶）：dsRNA病毒和-RNA病毒依赖于DNA的DNA聚合酶（DNA多聚酶）：乙型肝炎病毒（合成dsDNA）依赖于RNA的DNA聚合酶（逆转录酶）：逆转录病毒第52页/共85页

修饰酶

RNA甲基化酶

Poly(A)聚合酶鸟苷转移酶核糖核酸内切酶核苷酸磷酸水解酶痘病毒中存在所有这些修饰酶第53页/共85页逆转录酶的功能

①以RNA为模板，以带3’-OH末端的RNA为引物，沿5’-3’方向合成互补DNA（cDNA），形成RNA-DNA杂交体。②具有依赖于DNA的DNA多聚酶活性（DNA—DNA）。③外切RNA酶（RNA酶H）以及内切核酸酶活性。第54页/共85页三、病毒的脂类

1．病毒的脂类仅存在于包膜中2．病毒脂类来自于宿主细胞具有宿主细胞的特性3．病毒脂类是构成病毒包膜脂质双层不可缺少的部分4．病毒脂类与病毒吸附与侵入的功能有关第55页/共85页四病毒的糖类

病毒除了核糖外，还含有非核糖的糖类，病毒的糖类也来自宿主细胞1．噬菌体DNA的嘧啶上附着有葡萄糖残基。2．有包膜动物病毒的包膜结构中也含有糖类，并且与蛋白质结合形成糖蛋白。3．正粘病毒和副粘病毒的刺突也是由糖蛋白所构成4．糖蛋白能刺激机体产生Ab。第56页/共85页§5理化因子对病毒的作用

保护作用：有益于病毒的生存诱变作用：造成病毒某些生物学特性的改变灭活作用：使病毒活性丧失第57页/共85页一、物理因子

1．温度

“喜冷怕热”病毒在不同温度下的感染半衰期：60℃以秒计，37℃以分计，20℃以小时计，4℃以天计，-70℃以月计，-196℃以年计。第58页/共85页热对病毒的灭活作用：主要是使病毒蛋白质，特别是病毒的表面蛋白质变性。核酸对热的抵抗力较强，温度达到80~100℃时，病毒DNA双链解开，但温度降低时仍可复性。另一方面，病毒核酸位于病毒粒子内部，热的作用已被脂质囊膜和蛋白质衣壳所缓冲，使核酸结构对热更加稳定。第59页/共85页热对病毒的灭活作用，受周围环境因素的影响。蛋白质以及钙、镁两价阳离子的大存在常可提高某些病毒对热的抵抗力，而蛋白酶和核酸酶的存在，则可提高热对病毒的灭活作用。

有个别病毒对热的抵抗力较强：肠道病毒，湿热75℃30min才能全部杀死轮状病毒，湿热100℃5min才能灭活乙型肝炎病毒，60℃能存活10h，85℃60min才能杀死，煮沸1min能破坏其传染性，但不能完全破坏其抗原性，高压121℃1min才能将其抗原性彻底破坏。第60页/共85页※温度的剧烈变化，尤其是反复冻融常可使许多病毒很快灭活，因此，保存病毒时必须尽快低温冷藏，尽量避免冻融。

第61页/共85页2．电离辐射电离辐射中的X射线和γ射线作用于其它物质后产生次级电子，次级电子再通过直接和间接作用，作用于病毒核酸（DNA或RNA）而使病毒失活。单链病毒对电离辐射的灭活作用比双链病毒敏感约10倍。第62页/共85页3．紫外线主要作用于核酸紫外线照射DNA，使嘧啶碱基之间形成二聚体（TT、CT、CC）；紫外线照射RNA则可使尿嘧啶之间形成二聚体（UU）。另外核酸吸收紫外线后，还会发生如链断裂、分子内或分子间交联，以及核酸和蛋白质之间的交联等。核酸结构的变化，使其不能复制和转录，从而导致病毒的灭活，但病毒蛋白质的免疫原性仍保持。第63页/共85页4．超声波>20kHz（千赫兹）的声波超声波主要以强烈振荡作用呈现其对病毒、其它微生物以及细胞的杀灭或破坏作用。第64页/共85页二、化学因子

（一）化学灭活剂包括酶类、蛋白变性剂、氧化剂、酸、碱以及破坏胺基的其它化学试剂，如福尔马林和亚硝酸等。第65页/共85页1．酶类核酸酶破坏核酸磷脂酶破坏囊膜磷脂蛋白酶胰酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等。第66页/共85页2．pHpH6—8大多数病毒的活性稳定<pH5.0>pH9.0大多数病毒迅速灭活呼肠孤病毒能够抵抗pH5.3肠道病毒在pH2.2可于24h内保持感染性鼻病毒却可被pH5.3迅速灭活FMDV在pH6.0~6.5和pH8.0~9.0均迅速灭活披膜病毒则可在pH8.0以上保持稳定第67页/共85页3．脂溶剂包括乙醚、氯仿和丙酮、氟碳化合物（氟里昂）、正丁醇等可以脱脂的化学物质。1）乙醚、氯仿、丙酮能够灭活有囊膜病毒2）氟里昂、正丁烷具有抽提脂质和蛋白质的作用，常用于病毒提纯。第68页/共85页4．甲醛和戊二醛对病毒核酸和病毒蛋白质都有破坏作用，但首先是使病毒核酸灭活——与腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶等含有胺基的碱基结合而使病毒核酸变性。但甲醛高浓度和较长时间的作用，可与病毒蛋白质的胺基结合而形成羟甲基衍生物或二羟甲基衍生物，使蛋白质变性。

适当浓度的甲醛灭活病毒后，病毒抗原性、血凝性均不改变。戊二醛对病毒的作用与甲醛相似，但灭活作用更强，常用于实验室污染器材消毒。第69页/共85页5．烷化剂环氧乙烷、环氧丙烷、溴化甲烷、β—丙内酯、乙酰乙烯亚胺等烷化剂均带有一个或多个活性烷基，能使蛋白质分子上游离的羧基（-COOH）、氨基（-NH2）、巯基（-SH）、羟基（-OH）和核酸分子中的N发生烷基化作用，使病毒的蛋白质和核酸结构改变，功能丧失，从而被灭活。第70页/共85页6.

蛋白质变性剂石炭酸阳离子去污剂：SDS、去氧胆酸钠非离子去污剂：吐温-20、吐温-80、NP-40。第71页/共85页石炭酸剥离病毒粒子的蛋白质衣壳吐温和去氧胆酸钠破坏病毒的囊膜，但可保存病毒粒子原来的蛋白结构和抗原性。SDS剥离病毒粒子的蛋白质衣壳能使病毒蛋白质降解为多肽溶解病毒囊膜NP-40裂解病毒蛋白质第72页/共85页（二）保护剂指能够减轻病毒保存过程中其他理化学因子对病毒的损伤，从而保持病毒的感染性、抗原性等生物活性的物质。1．甘油在50%的甘油盐水，病毒存活可达几十天、几个月甚至几年，但有少数病毒如牛瘟病毒，不能在甘油盐水中长期存活。2．DMSO

可减少冷冻过程中微小冰晶的形成

第73页/共85页3.病毒冻干用保护剂

明胶、血清、胨、白蛋白、谷氨酸、脱脂奶、乳糖、葡萄糖、蔗糖、山梨醇等这些物质对病毒的保护作用是多方面的5%-10%的糖类和5%谷氨酸钠等低分子物质使干燥样品中的最终水分含量不致过低，可防止蛋白质的变性。高分子物质如血清、明胶、白蛋白等能促进病毒制品在冻干过程中的升华干燥，当冻干的病毒加水复原时，还能够提高溶解性。

第74页/共85页三、病毒的保存

短期保存病毒，可直接或悬浮于50%甘油盐水中，再置-30℃冰箱中保存。第75页/共85页长期保存病毒，一般用下述两种方法：

1．快速低温冻存

于病毒悬液内加入灭活的动物血清或其他蛋白质保护剂，最好再加一些DMSO（5%-10%），并迅速置-70℃或-196℃。含病毒的组织材料可以直接低温冰冻保存；如先侵入50%甘油生理盐水中，再行低温保存效果更好。

第76页/共85页2．冷冻干燥在真空条件下使冰冻的病毒悬液脱水冻干毒种时，用脱脂牛乳、灭活的正常动物血清、饱和蔗糖溶液等保护剂将病毒液作2-5倍的稀释，分装安瓿或青霉素瓶，每支0.2~