(6.8)-第四章非细胞生物-病毒

第四章非细胞生物——病毒第一节病毒的基本属性第二节原核生物病毒——噬菌体第三节真核生物病毒1892年，俄国伊万诺夫发现烟草花叶病叶汁液的过滤液能感染健康烟草发生花叶病（能通过细菌滤器）——细菌毒素。非细胞生物，没有细胞结构，在活细胞内专性寄生的一类生物定义：背景资料

1898年贝耶林克烟草花叶病原因子可以通过细菌滤器，同时指出烟草花叶病是有感染性的活的流质，取名为virus。十九世纪未，人类对动植物病毒性传染病致病因子有了初

步的认识。1935年，分离提纯了TMV结晶体，并提出了TMV的实质

就是核蛋白1940年，用电镜看到了TMV的杆状外形1952年，噬菌体传染物质就是DNA1955年，完成了病毒的拆开实验病毒学(virology)的发展小，仅在电镜下可见。没有细胞结构，只含有DNA或RNA一类核酸和蛋白质。不以二分分裂为繁殖方式,只能在特定的寄主细胞内以核

酸复制

的方式增殖。没有核糖体，不含与能量代谢有关的酶，无核酸和蛋白

质合成的酶系。离体条件下以无生命的大分子状态存在，并可长期保持其

侵染力。对干扰素敏感，对抗生素不敏感。

第一节病毒的基本属性病毒的基本特征一、病毒的形态和大小病毒粒子(virion)：成熟的具有侵袭力的病毒颗粒1、病毒的大小

痘类病毒（250-300nm×200-250nm），比最小的细菌支原体(直径200-250nm)还要大。病毒个体大小用(nm)来衡量，不同病毒大小相差悬殊一般直径10－300nm，通常在100nm左右。最大病毒菜豆畸矮病毒(9-11nm)，比某些蛋白质分子还小。最小病毒2、病毒的形态球状杆状蝌蚪状其他形态人和动物的病毒一般为球状植物病毒和昆虫病毒一般为杆状和线状细菌病毒一般为蝌蚪状在寄主体外生存时只保留适宜条件下感染寄主的潜在能力

对环境条件很敏感：温度(55-60)，各种射线都可以使其变性

有包膜的病毒易被脂溶剂破坏

无包膜的病毒对多种常用消毒剂抗性较强病毒的形态和相对大小多肽折叠成蛋白质亚单位壳粒壳体

一种DNA或RNA核酸

二、病毒的结构和化学组成核壳病毒粒子无包膜有包膜（部分有刺突）1、病毒粒子的结构病毒的基本结构大多为单链RNA病毒，粒子形态为杆状、线状、弯曲杆状螺旋对称结构RNA蛋白质外壳根据壳粒在壳体上的排列方式不同，病毒结构分为二十面体对称结构不同数量的壳粒按一定方式形成立方对称体（一般为二十面体，20个面，每个面为一个等边三角形），看起来近似球状，如人体的腺病毒。病毒壳体由2种结构组成，一种是螺旋对称，另一种是立方对称，如大肠杆菌的T4噬菌体。复合对称结构只含一类核酸（RNA或DNA），未发现有2种核酸同时

存在的病毒。

植物病毒的核酸大多数为RNA，少数为DNA噬菌体大多数为DNA，少数为RNA

动物病毒部分为DNA，部分为RNA2、病毒的化学组成病毒蛋白病毒核酸一般只有一种或少数几种蛋白

蛋白质比例及氨基酸的组成，不同的病毒间有差异核酸的形态特点绝大部分病毒的遗传物质为DNA核酸有线状（

RNA病毒）和环状RNA病毒多数为单链，极少数为双链DNA病毒多数为双链，极少数为单链核酸正负链的作用

+DNA：与mRNA碱基序列相同的单链DNA+RNA：与mRNA碱基序列相同的单链RNA

+链核酸具有侵染性，可直接作为mRNA合成蛋白质-链则没有侵染性，必须依靠病毒携带的转录酶转录成正链后才能作为mRNA合成蛋白质。

核酸分子的分段现象（RNA病毒）流感病毒：核酸分成8段，每个节段都有自己独特的

核苷酸序列，分别转录一种蛋白质烟草脆裂病毒：长颗粒中有RNA的复制基因，具有侵染性

短颗粒中有蛋白质外壳基因

因此，只有长短颗粒一起感染的细胞才能正常复制病毒核酸的含量因种类而异，通常在1-50%，一般形态结构复杂的病毒，核酸含量较多。病毒核酸的类型3、脂类和糖类

主要存在于包膜中

脂类：磷脂，胆固醇和中性脂肪

糖类：以糖苷键与碱基或氨基酸相连糖蛋白的形式存在，位于包膜病毒表面4、病毒的包涵体寄主细胞被病毒侵染后形成的蛋白质结晶存在于细胞质中——噬酸性存在于细胞核中——噬碱性多角形：呈3-6角形，内含多个病毒粒子颗粒状：圆筒形或椭圆形，内含1-2个病毒粒子病毒入侵寄主的过程可以分为6个阶段吸附侵入脱壳生物合成（复制）装配（粒子成熟）释放（寄主细胞裂解）三、病毒的增殖由于病毒为活细胞内寄生，本身缺乏增殖所需要的酶，故只能在感染的细胞内利用宿主细胞提供的能量、原料和场所完成病毒的复制。1、吸附病毒通过其表面结构与宿主细胞的病毒受体特异性结合最初的结合是可逆的，受环境PH值的影响，当吸附蛋白与细胞表面的受体发生化学键结合后，就变为不可逆。2、侵入

膜融合

内吞作用（胞饮）

移位侵入：无包膜病毒直接通过细胞膜进入细胞

壳体重排：宿主细胞膜的流动性引起病毒壳体重排和构型变化，加细胞膜上的水解酶使病毒DNA

释放到细胞质病毒的核酸或整个病毒粒子进入宿主细胞的过程动物病毒的侵入方式融合移位侵入内吞作用由于植物细胞壁的存在，植物病毒一般通过表面伤口或刺吸式昆虫将病毒带入到植物细胞通过胞间连丝蔓延到相邻的细胞。噬菌体的侵入方式

尾鞘的收缩植物病毒的侵入方式病毒粒子脱去包膜和壳体的过程3、脱壳方式因病毒种类而异4、生物大分子的合成病毒核酸的复制DNA半保留复制RNA全保留复制mRNA的转录病毒必须先转录出mRNA，再翻译成蛋白质。不同病毒所含核酸不同，转录形成mRNA的方式也不同。由侵入寄主细胞DNA转录的mRNA翻译的，主要是病毒DNA的复制酶。

病毒蛋白质的合成子代DNA转录的mRNA翻译的，主要是病毒自身的结构蛋白。早期蛋白后期蛋白5、粒子组装成熟5、装配宿主细胞内将合成的病毒核酸和蛋白质组装成为成熟的病毒粒子的过程。DNA病毒：DNA复制在细胞核

蛋白质的合成在细胞质然后运至细胞核中组装RNA病毒：复制与蛋白质的合成及其装配均发生在细胞质中烟草花叶病毒有包膜的病毒6、释放成熟的病毒粒子从被感染细胞内转移到细胞外的过程动物病毒的释放：细胞溶解或局部破裂

出芽

沿核膜与内质网相同的部位逐渐释放

通过细胞间接触而扩散植物病毒：一般不裂解细胞，通过胞间连丝传给相邻的细胞细菌病毒：裂解，少数不破坏细胞而从细胞中钻出来噬菌体的增殖过程四、病毒的分类核酸的类型、结构及相对分子质量

病毒的性状和大小

病毒的形态大小

病毒对乙醚、氯仿等溶剂的敏感性

血清学性质和抗原关系

病毒在细胞培养上的特性

脂溶剂外的其他化学和物理因子的敏感性

流行病学特点（宿主范围，传播方式、媒介种类

及临床病理学特征）依据病毒的类群DNA病毒单链DNA病毒双链DNA病毒RNA病毒双链RNA病毒正链RNA病毒负链RNA病毒DNA与RNA的逆转录病毒亚病毒卫星病毒和卫星核酸类病毒朊病毒根据核酸结构进行分类类群典型代表种1、单链DNA病毒大肠杆菌φX174噬菌体、鸡贫血症病毒2、双链DNA病毒大肠杆菌T4噬菌体、痘苗病毒3、DNA与RNA反转录病毒人乙型肝炎病毒、人免疫缺陷病毒Ⅰ型4、双链RNA病毒质型多角体病毒Ⅰ型、传染性胰腺坏死病毒5、负链单链RNA病毒腮腺炎病毒、狂犬病病毒、甲型流感病毒、乙型流感病毒、丙型流感病毒6、正链单链RNA病毒人甲型肝炎病毒、口蹄疫病毒、烟草花叶病毒7、裸露RNA病毒酿酒酵母20SRNA裸露RNA病毒8、亚病毒因子马铃薯纺锤形块茎类病毒、绵羊瘙痒因子，烟草坏死卫星病毒病毒的类群是一个裸露的闭合环状RNA分子，

246-399nt

RNA无mRNA活性，不编码任何蛋白质

对热和脂溶剂有抗性能感染寄主细胞并在其中自我复制使寄主产生病症五、亚病毒亚病毒：只有侵染性的RNA或蛋白质或包被在真病毒颗粒中

的卫星病毒亚病毒的种类类病毒（viroid）定义：是一类不含蛋白质，能在被感染的寄主植物中自我复制并引起病害的小RNA环状分子，由246-399个核苷酸组成。特点马铃薯纺缍形块茎病类病毒（PSTV）定义：蛋白质侵染因子、毒朊或感染性蛋白质，是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。朊病毒（毒朊，prion,virino）该毒性蛋白不包含任何核酸，即使有，其碱基数太少，不足以编码一个毒性蛋白。有可滤性、传染性、致病性和对宿主范围的特异性。为小型蛋白颗粒，大约有250个氨基酸构成。特点对寄主的影响对中枢神经的功能有严重影响，潜伏期较长羊瘙痒病、疯牛病、人老年痴呆病、是存在于植物“真病毒”的颗粒中的小的核酸分子或小的病毒颗粒。卫星病毒和卫星核酸卫星病毒单独没有侵染性，必需依赖辅助病毒才能侵染和复制。不是辅助病毒复制多必须的，一般有抑制辅助病毒复制的作用。卫星病毒能编码自己的外壳蛋白，其外壳蛋白与辅助病毒没有血清学关系。卫星病毒RNA与辅助病毒基因组RNA的核苷酸序列无同源性。是一类基因组缺损、必须依赖辅助病毒基因才能复制和表达的亚病毒因子。特点卫星核酸与卫星病毒一样，但不能编码自己的壳蛋白有卫星RNA和卫星DNA卫星烟草坏死病毒卫星病毒卫星核酸目前对人类威协较大的病毒爱滋病毒AIDSstandsfor“AcquiredImmuneDeficiencySyndrome”获得性免疫缺陷综合征由人类免疫缺陷病毒（HumanImmunodeficiencyVirus，HIV）感染引起人类免疫系统缺陷的一种疾病属逆转录的一种攻击人体的辅助T淋巴细胞系统，一旦侵入机体细胞，病毒将会和细胞整合在一起终生难以消除。对外界环境的抵抗力较弱。感染者潜伏期长、死亡率高。病毒特点感染方式性接触传播血液传播母婴传播体外生存体外生存能力极差，不耐高温，抵抗力较低，离开人体不易生存。常温下，在体外的血液中只可存活数小时。对热敏感，在56℃条件下30分钟即失去活性，故日常生活接触中不会感染。SARS病毒SARS（Severe

Acute

Respiratory

Syndrome):严重急性呼吸综合症SARS病毒是冠状病毒的一个变种，是引起非典型肺炎的病原体病毒特点外形成皇冠形，故称为冠状病毒。病毒粒子呈不规则形状，直径约60-220nm。病毒粒子外包着脂肪膜，膜表

面有糖蛋白。病毒的核酸为非节段单链

（+）RNA，长27-31kb新型冠状病毒肺炎（CoronaVirusDisease2019，COVID-19）传染源果子狸与SARS：已有的流行病学证据和生物信息学分析显示，果子狸是SARS冠状病毒的直接来源。

中华菊头蝠与SARS病毒病毒的体外生存该病毒对温度很敏感，在33℃时生长良好，但35℃就使之受到抑制。由于这个特性，冬季和早春是该病毒疾病的流行季节。传播途径SARS病毒通过呼吸道分泌物排出体外，经口液、喷嚏、接触传染，并通过空气飞沫传播。高热、咳嗽、流涕、肌痛等，多数伴有严重的肺炎，严重者心、肾等多种脏器衰竭，死亡率高禽流感病毒属于甲型流感病毒，能同时感染人和禽类。部分亚型能直接感染人类：H5N1、H7N1、H7N2、H7N3、

H7N7、H9N2和H7N9症状打喷嚏、咳嗽和物理接触。传播途径甲型流感的可怕之处在于它可以通过短时间内的基因重组而演化出新的病株，每重组一次毒性增强、传染性增大，且能导致原有的治疗方法失效。埃博拉病毒1976年埃博拉河流域出现，能引起人类和灵长类类产生出血热的烈性传染病病毒。1979年在苏丹肆虐，2014年7月，埃博拉病毒再次在非洲大爆发，其感染和死亡人数已经超过以往任何一次，并且还在继续蔓延，并无被控制的迹象。丝状病毒，单股负链RNA死亡率：50%-90%致死原因：主要为中风、心肌梗塞、低血容量休克或多发性器官衰竭目前最危险的病毒，生物安全等级为4级（艾滋病为3级）埃博拉病毒——

目前最危险甲型流感病毒——流感家族最危险成员天花病毒已被消灭感染天花病毒的患者在痊愈后脸上会留有麻子——“天花”天花是人类历史上发病率最高、死亡者最多的传染病。在16-18世纪，每年死于天花的人数，欧洲约为50万人，亚洲约为80万人，而整个18世纪欧洲人死于天花的总数，在1.5亿人以上。19世纪至20世纪初，天花依然横行无忌；这种状况一直持续到20世纪下半叶疯牛病毒（朊病毒）朊病毒的蛋白质的变异体疯狂增殖，使大脑形成海绵样孔洞。传播途径被疯牛病病原体感染的肉和骨髓制成的饲料被牛食用后，经胃肠消化吸收，经过血液到大脑，破坏大脑，使失去功能呈海绵状。多发生于儿童，尤其是3岁以下婴幼儿多发，少数病情较重，严重的会引起死亡。肠道病毒EV71肠道病毒EV71是人肠道病毒的一种，简称为EV71，常引起儿童手足口病、病毒性咽峡炎，重症患儿可出现肺水肿、脑炎等，统称为肠道病毒EV71感染疾病。又称汉坦病毒，是危害人类健康的重要传染病原。

感染者患流行性出血热（肾综合征出血热）。流行性出血热病毒传播途径病毒能通过宿主动物（小型啮齿动物——鼠）的血及唾液、尿、便排出，鼠向人的直接传播是人类感染的重要途径。以发热、出血、充血、低血压休克及肾脏损害临床表现寨卡病毒单股正链RNA病毒，直径20nm，是一种通过蚊虫进行传播的虫媒病毒，宿主不明确，主要在野生灵长类动物和栖息在树上的蚊子。寨卡疫情开展调查发现，越来越多的证据表明寨卡病毒与小头症之间存有关联。狂犬病病毒发病后的死亡率100%死因：中枢神经（脑-脊髓）被病毒破坏，最终死于自主

神经系统受损导致的脏器衰竭、呼吸衰竭没有接受疫苗免疫的感染者，当神经症状出现后几乎全部死亡传染源主要为狗，其次为猫、狼等狂犬病可以通过注射疫苗来预防，如果不小心被犬、猫、狼等动物咬伤、抓伤，破损皮肤或黏膜被动物舔过，都必须注射疫苗。肝炎病毒登革热病毒病毒疾病的治疗病毒不可以被杀灭，但是可以抑制1、无法识别正常的细胞和被病毒感染的细胞2、病毒的变异性很强流感病毒的研制步伐总是赶不上流感病毒的变异速度，流感病毒的变异性使流感预测、疫苗研制、特效药物的研制均成为难题。3、有效的途径——体内免疫系统4、干扰素一类具有广谱抗病毒、抗增殖和免疫调节活性的多功能细胞因子家族，其化学成分是一种糖蛋白通过与人体细胞表面的受体结合，刺激细胞表达多种抗病毒蛋白，影响细胞代谢的过程，包括降解病毒RNA并抑制病毒RNA和蛋白质的合成自然干扰素的抗病毒作用具有滞后性和暂时性种属特异性噬菌体(phage)：是侵染细菌的病毒。广泛分布于自然界中，是从分子水平研究病毒复制、生物合成、基因表达、颗粒装配、感染性等问题独特的工具。目前人类对大肠杆菌T系噬菌体研究的最深入。第二节、原核生物病毒体－噬菌体一、噬菌体的形态与结构蛋白质外壳有不同形状和大小基本形态为蝌蚪形、微球形和线状核酸以单链或双链分子组成环状或线状头颈尾鞘尾丝尾钉尾板蝌蚪形可收缩长尾不可收缩长尾不可收缩短尾（六角形头部，dsDNA）球形（无尾，二十面体等轴颗粒，ssRNA)12个大顶点壳粒12个小顶点壳粒线装噬菌体，粒子蜿蜒如丝，ssDNA噬菌体的繁殖和其他病毒一样，其生活周期包括吸附，侵入，复制，组装和释放5个阶级。二、噬菌体的生活周期1、噬菌体生长的测定一步生长曲线：定量描述毒性噬菌体生长规律的实验曲线。反应噬菌体的潜伏期、裂解期和裂解量三个重要的特性实验方法在对数期生长的敏感细菌悬浮液与适量的噬菌体以(10~100):1相混合数分钟吸附后，混合液中加入一定量的噬菌体抗血清以中和未吸附的噬菌体用培养液高度稀释，防止发生二次吸附和感染定时取样，将含噬菌体样品和敏感细菌的混合物，在平板上培养计算噬菌斑数裂解量=裂解期平均噬菌斑数潜伏期平均噬菌斑数2、毒性噬菌体毒性噬菌体（virulentphage）:也称烈性噬菌体，

可造成寄主细胞裂解dsDNA病毒二十面体头部可收缩尾部大肠杆菌T4噬菌体为毒性噬菌体毒性噬菌体入侵寄主的过程可以分为5个阶段吸附噬菌体与寄主的特异性位点结合，多种噬菌体可同时感染一个寄主。侵入通过尾鞘的运动，将核酸注入细菌细胞中，蛋白质外壳留在外面。复制粒子成熟（装配）寄主细胞裂解（释放）借助于细菌的酶系，合成噬菌体的蛋白质和核酸壳体装入DNA形成头部基板、尾髓、尾鞘组装成无尾丝的尾部头尾部结合装上尾丝细菌培养液中，由于噬菌体的感染，造成细胞裂解，使浑浊的菌悬浮液变成透明的裂解溶液。固体培养基上，由于噬菌体的反复侵染，产生透明的空斑（噬菌斑）。溶源细菌的自发裂解：溶源细胞中的噬菌体发生大量自制

并成熟为噬菌体粒子，导致了溶源细胞的裂解。3、温和噬菌体和溶源性概述温和噬菌体(temperatephage)：侵入寄主细胞的噬菌体，

其核酸与寄主细胞同步复制，寄主细胞不裂解。溶源细胞(lysogen)：含有温和噬菌体的细胞。原噬菌体：溶源细胞内的噬菌体核酸。溶源细菌的检测溶源细胞的诱发裂变紫外线、其他物理或化学方法能诱发溶源细胞裂解溶源细胞的复愈溶源细胞中的原噬菌体消失，成为非溶源细胞，既不会发生自然溃溶，也不会发生诱发溃溶。λ噬菌体研究比较透彻的大肠杆菌温和噬菌体，插入寄主细胞染色体特定的位点（gal与bio基因之间），成为寄主染色体的附加体，并随寄主细胞的复制、繁殖而传代。P1噬菌体大肠杆菌温和噬菌体，但原噬菌体不是染色体的附加体，而是独立存在于寄主细胞内，可在染色体多个位点插入。核型多角体病毒（NPV）：寄生在昆虫细胞核内。质型多角体病毒（CPV）：寄生在昆虫细胞质内。颗粒体病毒（GV）：可寄生在昆虫细胞核内