病毒学全套课件

病毒是微生物的重要组成部分，研究病毒的科学叫做病毒学。病毒学是微生物学中的重要领域，是具有相当独立性的分支学科。当人类战胜了大多数细菌和真菌病害之后，对人类、家畜和植物危害最严重，而且最难控制的就是各种病毒性疾病。

有关病毒的知识是微生物学知识中的不可缺少的部分。水稻矮化病

黄瓜花叶病毒在番茄上引起的厥叶症人的病毒性疾病第一节病毒学发展简史一、病毒的发现及病毒学的诞生1.病毒病的文字记载数我国最早(1)公元前500年，就记述了驱逐狂犬，防治狂犬病毒引起的疾病。(2)东晋名医葛洪详细记载了狂犬病病例。(3)公元10世纪，北宋时期已开始用人痘接种法预防天花。2.欧洲关于植物病毒的最早记录是1576年记述的郁金香花斑。1634年---1637年，荷兰人对杂色郁金香特别偏爱，形成“郁金香热”，殊不知这种杂色郁金香系植物病毒感染所致。3.1886年，法国农艺家AdolfMayer发现并命名了烟草花叶病，但误认为是细菌所致。1892年，俄国学者IvanovskyD发现烟草花叶病的病体能通过细菌过滤器，不能在体外培养，显微镜下看不见。遗憾的是：他轻易放过，误认为是细菌毒素所致。1898年,荷兰学者BeijerinckM确认是一种比细菌菌更小的新的病原体，并命名为virus。

同一年，Loeffler和Frosch研究了牛、羊的口蹄疫，得出了相同的结论。他们分离的滤液，能以高的稀释度传代，能再现疾病，确认了新病原体。以上的研究被认为是病毒学研究的正式开端。4.1683年，LeeuwenhoekA发明显微镜，发现了单细胞微生物。此后，

Pasteur开创了微生物学。同时代的kock提出了四条准则-----kock法则。这些准则使当时的病理学家确信，任何一种传染病均可借助显微镜找到病原微生物，且能被细菌过滤器截留并能在培养基中培养。5.1902年，Reed经人体实验发现了黄热病毒，40年后确证了黄热病毒并成功地开发了减毒疫苗。1909年，Landsteiner分离到脊髓灰质炎病毒。1949年，Enders等发明单层细胞培养法培养脊髓灰质炎病毒并成功地获得其灭活疫苗。他们对人和动物病毒的深入研究，奠定了医学病毒学基础。6.细菌病毒的发现。1915年，Twort报道了微球菌在培养中的由浑浊而变为清澈透明的现象。当时，他培养的天花的病原体也污染了微球菌，同样微球菌呈玻璃样透明。他当时提出两种解释：一是可能存在细菌病毒，二是分泌了溶解细胞的酶。

1917年，DHerelle

报道痢疾病人的粪便滤液可使痢疾杆菌的肉汤培养物变得清澈透明，称之为噬菌体。

1934年，Schlesinger获得了纯化的噬菌体，从此奠定了细菌病毒学的基础。7.昆虫病毒病的发现.12世纪中叶，我国记载了家蚕感染核型多角体病毒所致“脓病”现象。1856年，Maestri观察到患脓病家蚕的血液中有粒状体。1872年,Bolle首次将其命名为多角体。

1907年,德国Prowazek

发现脓病家蚕的滤液有感染性，5年后才确认其病原体是病毒。1947年,Bergold用理化方法分离到病毒并回感成功，奠定了昆虫病毒学基础。

目前,病毒学涉及医学、兽医、环境、农业及工业等广阔领域，相应发展成噬菌体学、医学病毒学、兽医病毒学、环境病毒学、植物病毒学及昆虫病毒学等分支学科。InfluenzavirusHIVHIV武汉病毒研究所观察到的冠状病毒样颗粒

第二节病毒学的前沿研究领域按内容可分为十大研究领域:一病毒的分子结构与功能二病毒基因表达的调空原理三病毒感染与致病的分子机理研究四以病毒为模型进行真核基因的表达与调控原理的研究五病毒基因工程疫苗的研制六抗病毒活性肽的研究七开发、构建病毒载体八病毒蛋白质工程的研究九病毒病检测、诊断和治疗新技术的研究与应用十病毒起源与进化的研究一病毒的分子结构与功能1

主要是探明病毒基因组的核苷酸组成及其排列顺序;2通过建立无性繁殖系或运用PCR技术大量扩增病毒或基因组;3运用化学法,酶法及各种改进的方法和策略以及杂交测序法等先进的技术分析其一级结构;4对病毒蛋白可直接分离纯化,作一级结构、高级结构及功能的分析、

研究。二病毒基因表达的调控原理

病毒基因表达包括转录和翻译两个过程,其表达调控的研究主要是通过对病毒增强子、启动子、

衰减子和转座子等调控元件的研究,阐明了病毒基因表达的调控原理,另外也加深了对原核生物、

真核生物基因表达调控原理的认识和了解.三病毒感染与致病的分子机理研究

该研究方面主要涉及病毒分子与靶细胞的相互作用,如病毒蛋白与细胞受体、病毒与细胞的基因相互作用、

病毒感染与免疫系统影响等一系列病毒分子病理学内容.为预防和治疗病毒病,设计、研制新的抗病毒疫苗或药物提供理论依据和技术支撑。四以病毒为模型进行真核基因的表达

与调控原理的研究

基于病毒严格寄生与细胞并侵入细胞基因环境的事实,以病毒基因表达调控为研究模型,可探索并反映出真核生物基因组的结构、功能、

调节控制等基本原理.五病毒基因工程疫苗的研制1.采用重组病毒系统，可用同一载体制备多价病毒疫苗，也可制备某病毒单一或多个成分的疫苗;2.通过病毒基因工程生产疫苗,具有传统生产疫苗方法不可比拟的优势，如可以生产目前尚无敏感细胞的病毒疫苗(乙肝病毒表面抗原疫苗)；3.应用基因工程中定点突变或缺失毒力基因的方法,可成功地解决常规减毒活疫苗的遗传不稳定性和毒力回升问题。六抗病毒活性肽的研究1.采用DNA重组技术，可表达自然界存在的或不存在的具有抗病毒活性的多肽物质,用于防治病毒病。2.1980年，Nagata等人首次建立人白细胞干扰素无性繁殖系以来，人们已用大量生产等类干扰素。3.我国用人脐血白细胞制备和纯化人白细胞干扰素,以非洲鲫鱼卵母细胞作为干扰素MRNA的翻译系统。七开发、构建病毒载体随着基因工程的发展,要进行病毒基因或其他真核基因的表达调节研究,必须建立真核基因工程系统开发,构建动物病毒载体已成为病毒基因工程研究的重要课题.动物病毒基因组无论是DNA,还是反转录病毒的RNA,大都可开发构建成病毒载体.八病毒蛋白质工程的研究蛋白质工程,就是根据结晶学、

几何学原理,在基因工程基础上改造蛋白的结构与功能.随着某些病毒特定蛋白质的结构与功能关系研究的深入,可采用基因工程技术或化学方法改变蛋白质的关键结构为人类服务.九.病毒病检测,诊断和治疗新技术的

研究与应用目前应用电镜,血清学,核酸杂交,单克隆抗体等高新技术检测病毒,抗原,核酸或抗体,已能对病毒作出快速,灵敏和准确的诊断.PCR技术是典型代表之一,理论上只要一分子的病毒核酸,就可以通过PCR大量扩增并检测其病毒.核酸杂交技术特异性强,灵敏度高,可准确,直接监测,诊断病毒病,并形成一门新的分支学科--分子诊断学.十病毒起源与进化的研究运用病毒核酸序列分析及计算机技术,可研究不同来源的病毒核酸的同源性,比较彼此间的亲缘关系及其分类进化上的地位,探索病毒与生命起源的重大理论课题.病毒学发展大事记年份科学家主要成就1798琴纳（E.Jenner）接种牛痘预防天花1885巴斯德（L.Pasteur）制成狂犬疫苗1892伊万诺夫斯基（Iwanovski）发现TMV病原的滤过性1898贝叶林克（M.W.Beijerinck）证实TMV的滤过性病原

洛夫勒（F.Loeffler）.

发现口蹄疫病原的滤过性1915图尔特（F.W.Twort）发现噬菌体

迪海莱（F.D'Herelle）发现噬菌体1935斯坦利（W.M.Stanley）获得TMV结晶1939考齐（G.A.Kausche）在电镜下看到TMV1949恩德尔（J.J.Enders）等.

利用单层细胞培养脊髓灰质炎病毒1952赫尔希（A.D.Hershey）证明一种噬菌体DNA具有感染性

杜尔贝科（Dulbecco）利用单层细胞培养进行蚀斑试验1956弗伦克尔-康拉特等

证明TMV-RNA分子具有侵染性1957伊萨克（Isaacs）等.

发现干扰素1960次田（A.Tsugita）等.测定了TMV外壳蛋白的氨基酸序列1965斯皮格曼（S.Spiegelman）成功地在体外复制了Qβ噬菌体RNA1967迪纳尔（T.O.Diener）等

阐明类病毒的本质1968亨雷（G.Henle）等.揭示EBV与传染性单核细胞增多症有关1970特明（H.M.Temin）

巴尔的摩（D.Baltimore）

发现逆转录酶1977桑格（F.Sanger）等

测定了φX174的DNA全序列1979谷口（T.Taniguchi）

人干扰素基因工程宣告成功1983蒙塔格尼（Montagnier）

嘎洛（R.C.Gallo）

分离到与AIDS相关的人类逆转录病毒1985巴登（H.vonderPatten）等

利用逆转录病毒为载体将外源基因导入小鼠1982普什纳（Prusiner）提出朊病毒1984

发现CD4+是HIV受体1996

发现HIV的协同受体

病毒的分类与命名

病毒的概念是1898年首次提出来的，在此期间病毒的种类由最初的几十种、几百种，发展到今天的4000多种，为了能够得到科学的命名和分类，国际病毒分类委员会（ICTV）建立了目、科（亚科）、属和种分类阶元构成病毒分类系统。第一节病毒的定义“病毒”(virus)来自于拉丁文毒物(Poison)一词。1892年Ivanofsky发现烟草花叶病毒（TMV）时，称为滤过性致病因子，即是一类可以通过细菌过滤器的病原体。1957年，Lwoff将病毒定义为一类具有严格细胞内寄生和潜在感染性的病原体，并且只含有一种类型的核酸，能进行复制，不能产生二等分裂和缺乏能量形成的酶系统。60-70年代，病毒被定义为在化学组成和繁殖方式上不同于其他生物，只能在宿主细胞内进行复制的一类最小的微生物。并且确定了病毒的五大特点：（1）形体微小，缺乏细胞结构；（2）只含一种核酸:DNA或RNA；（3）依靠自身的核酸进行复制；（4）缺乏完整的酶和能量系统；（5）严格的细胞内寄生。1978年，Luria和Darnell进一步指出，病毒只含有一种核酸，能在活细胞内复制，并且利用活细胞的合成机制产生子代病毒粒子。现在许多究表明，病毒在复制过程还可产生有基因组缺损的缺损病毒，逆转录病毒基因组RNA经过逆转录过程能够形成原病毒(provirus)。病毒一般由其基因组（DNA或RNA）和外壳蛋白构成。然而，1971年Dienner发现了仅含小分子量RNA，而不含外壳蛋白的类病毒（viroid），即裸露的RNA分子。

1981年在澳大利亚发现有的植物病毒除了含有基因组RNA外，还含有类病毒样RNA分子，即拟病毒（virusoid）。1982年Prusiner发现羊骚痒病是由分子量约50kD的蛋白质感染所引起的，没有核酸分子的参与，称该因子为朊病毒（virino/prion）。由于类病毒、拟病毒和朊病毒的发现，极大的丰富了病毒学的内容。使人们对病毒的本质又有了新的认识，同时也向病毒学家提出了新的问题。病毒的基本类型:名称

基本特征

（真）病毒的基本类型:病毒至少含有蛋白质和核酸两类物质

亚病毒

类病毒含有具有单独侵染性的核糖核酸（RNA）分子

拟病毒只含有不具备侵染性的RNA

朊病毒没有核酸而有感染性的蛋白质颗粒

亚病毒(类病毒、拟病毒和朊病毒)即裸露的、小分子量的、有侵染活性的RNA或蛋白质分子，是迄今为止人们所发现的最微小的“生命”。然而这些低分子量的RNA或蛋白因子的本质是什么，以及类病毒、拟病毒和朊病毒之间存在着什么样的关系，它们的致病力如何?这些都是由亚病毒的发现而提出来的令人振奋的问题，随着这些问题的解决不仅可能赋予病毒新的含义，而且也有可能对探明生命的起源具有特别重要的意义。现在认为病毒是一种具有比较原始的生命形态和生命特征的非细胞生物，病毒在宿主细胞内可以进行复制和增殖，这是生命的基本特征之一。

病毒可以在活细胞中复制和增殖，并将基因信息传递给子代，因此病毒又可以看作是一种遗传单位。病毒都没有自身的能量系统，只能依赖宿主细胞提供。从这个意义上来说，任何病毒都不能离开宿主细胞而独立的进行自我复制。病毒的定义随着分子病毒学的发展而不断延伸。目前，比较公认的病毒定义：病毒是一类比较原始的、有生命特征的、能够自我复制和严格细胞内寄生的非细胞生物。第二节

病毒分类和命名一.病毒分类与命名的沿革1937年Levaditi和Lepine根据病毒对组织的亲和性进行分类。1948年Holmes提出根据病毒引起的宿主症状分类。1950年第五届国际微生物学会提出了有关病毒分类的八项原则：（1）形态和繁殖方式；（2）化学结构与物理性质；（3）免疫性能；（4）对理化因子的敏感性；（5）传播方式；（6）对不同宿主组织和细胞的嗜亲性；（7）病理变化，包括包含体形式；（8）临床症状。1963年国际微生物命名委员会病毒分会根据Andrewes提出的分类建议（按病毒本身的理化性质进行分类）提出了新的八项分类原则：（1）核酸的类型、结构和分子量；（2）病毒粒子的形状大小；（3）病毒粒子的结构；（4）病毒粒子对乙醚、氯仿等脂溶剂的敏感性；（5）血清学性质和抗原关系；（6）病毒在细胞培养上的繁殖特性；（7）对除脂溶剂以外的理化因子的敏感性；（8）流行病学特征。

1966年第九届国际微生物学会上成立了国际病毒命名委员会（ICNV），并通过上述新的分类原则。1971年ICNV公布了病毒分类与命名的第一次报告，将500多种病毒分为RNA和DNA病毒两大类、43个病毒属（组）。1976年ICTV公布了分类与命名的第二次报告，将病毒已建立的属按宿主分为五大类。1979年ICTV公布了分类与命名的第三次报告，根据病毒核酸类型，包膜有无将其分为七大类、53个科。1982年、1991年、1995年ICTV分别公布了病毒分类与命名的第四次、第五次、第六次报告。第六次报告中，ICTV将4000多种病毒分为49个科、11个亚科、164个属。至1999年，ICTV的第七次报告公布病毒分类系统达到了3个目、64个病毒科、9个病毒亚科、233个病毒属。二.病毒分类和命名的规则病毒的命名不是采用Linnaeus创立的“双名法”，而是以地名（如布尼亚,马尔堡）、人名（Rous，Epstein）、病毒感染引起的症状或病理特征（如花叶，脊髓灰质炎）、病毒粒子形态（如弹状，丝状）、宿拼字（Asfar，Tombus）以及字母和数字（T4，ØX174）进行命名。为了使病毒命名能够统一，ICTV在原有的分类与命名基础上，于1996年第十届国际病毒大会上，公布了分类与命名的38条原则。1998年，又批准了41条分类与命名原则。（一）

一般原则（7）（二）

分类阶元的命名原则（13）（三）

种的原则（5）（四）

属的原则（3）（五）

亚科的原则（2）（六）

科的原则（2）（七）

目的原则（2）（八）

亚病毒感染因子的原则（4）（九）

书写规则（3）三.病毒分类原理及其依据（一）分类原理

病毒分类原理强调其分类和命名的稳定性、实用性、认可性和灵活性。

稳定性：病毒名称及其属关系一旦确定下来，就应该尽可能的保留。实用性：病毒分类体制应该对病毒学研究领域是有用的，现在ICTV采用的分类体制为目、科、属、种，但不是所有的病毒科都必须录属一个目，在缺少目分类阶元时，科可以是最高的分类阶元，科下面允许建立亚科或不设立亚科。认可性：病毒分类阶元和名称应该为病毒学研究者乐意接受和使用。灵活性：病毒分类阶元可以依据某些新发展而进行重新修订和再确定。（二）

病毒分类依据主要以病毒粒子特性、抗原性质和病毒生物学特性等作为依据。

1.病毒粒子特性

（1）病毒形态:如病毒粒子的大小、病毒粒子形状、包膜和包膜突起的有无、包膜突起的本质、衣壳的结构及其对称性。（2）病毒生理生化和物理特性:如病毒粒子分子量、沉降系数、浮力密度、病毒粒子在不同的pH、温度、二价离子、变性剂、辐射中的稳定性。（3）病毒基因组:如基因组大小、核酸类型、单链还是双链、线状还是环状、正链、负链还是双义链、基因组分节段的数量和大小、核苷酸序列、重复序列元件、G+C比例、5‘端帽子存在与否、5’端共价结合蛋白存在与否、3'端poly（A）尾存在与否等等；（4）病毒蛋白:如结构蛋白和非结构蛋白的数量、大小以及功能的活性，尤其是转录酶，反转录酶、血凝素、神经氨基酶的功能和活性、病毒蛋白的氨基酸序列、糖基化、磷酸化；（5）病毒脂类含量和特性；（6）碳水化合物含量和特性；（7）病毒基因组组成和复制:如基因组组成涉及开放阅读框架的数量和位置、复制特性涉及病毒基因组复制、转录和翻译特性、病毒粒子的结构蛋白聚集部位、病毒粒子组装、成熟和释放的场所。2.病毒抗原性质主要包括病毒血清学性质与其抗原的关系。3.病毒生物学特性

包括病毒天然的宿主范围；病毒在自然状态下的传播与媒介体的关系；病毒的地理分布、致病机理、组织嗜亲性；病毒引起的病理和组织病理学特点。一般而言，病毒粒子形态、基因组组成和复制特性、病毒结构蛋白、非结构蛋白的数目和大小往往作为病毒分类和命名的依据，而病毒基因组的核酸类型、基因组的单双链、反转录过程和病毒基因组的极性则与病毒目的分类和命名有关。（三）

病毒种的概念及其分类依据病毒种是指一群构成一个复制谱系、占据一个特定小生境、具有多原则分类特性的病毒。就病毒种的“多原则分类”而言，强调病毒种的分类不是单纯由某一个鉴别特征决定的，而是由多个特征来决定的;“复制谱系”则注重考虑病毒种的系统进化特性，即现今所有的病毒种可能起源于共同的病毒祖先。所谓“小生境”是指某种病毒的特定生物学特性、地理分布、宿主范围、媒介嗜亲性、致病机理以及宿主反应性。意义:病毒种概念的提出，为病毒种的鉴别和分类提供了理论指导，当一个新的病毒分离物需要进行分类时，就应该利用病毒种的多原则分类特性，同时结合它的生态小生境，将这一病毒分离物与现存病毒种进行比较，从而确定该病毒分离物属于哪一个病毒种。有关同一病毒的不同病毒种鉴别，主要依据下列7个特征：（1）基因组序列的相关性；（2）天然的宿主范围；（3）细胞和组织的嗜亲性；（4）致病和细胞病变特点；（5）传播方式；（6）生理生化性质；（7）抗原特性。当然病毒种的鉴别有时还需要用到其他的分类特征，至于哪些分类特征是更为重要的，则常因病毒种所属的科、属的不同而有所差异。三.病毒分类系统国际病毒分类委员会在第七次报告中，将所有已知的病毒，根据核酸的类型分为DNA病毒和RNA病毒,其中DNA病毒包括:

单股DNA病毒、双股DNA病毒、

DNA与RNA反转录病毒。RNA病毒包括:

双股RNA病毒、负链单股RNA病毒、正链单股RNA病毒、裸露RNA病毒。在第七次报告中，认可的病毒约4000种，设有三个病毒目，包括:（1）尾噬菌体病毒目，包括3个病毒科：肌尾噬菌体科、长尾噬菌体科、短尾噬菌体科；（2）单分子负链RNA病毒目，包括4个病毒科：副黏病毒科、弹状病毒科、丝状病毒科及博而纳病毒科；（3）成套病毒目，包括两个病毒科：冠状病毒科和动脉病毒科。

病毒基因组的复制

病毒的复制方式及概念特殊的繁殖方式：不是以二分裂而是以复制的方式进行繁殖。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。复制的意义病毒的基因组携带有病毒的全部遗传信息，其基因组通过复制可以产生许多完全相同子代病毒基因组，并且能够准确无误地分配到子代病毒粒子中

。意义:正是由于病毒核酸的这种自我复制能力，才保证了病毒的遗传信息相对稳定地逐代传递下去。

病毒基因组的复制具有一个共同的特点：不论哪一种复制方式都遵循原核和真核生物DNA复制时的碱基互补原则，因此只要知道病毒基因组一条链的碱基顺序，就可以合成与之相对应的互补链。特点第一节病毒基因组复制的基本特点一、全保留复制和半保留复制大多数dsDNA病毒的基因组复制与原核生物和真核生物的DNA复制一样，一般为半保留复制，如T4、T7、噬菌体、SV40、疱疹病毒等的基因组复制，但是呼肠孤病毒的dsRNA基因组则进行的是全保留复制或保留复制。全保留复制:在复制过程中，病毒双链RNA中的两条RNA亲本链一直是缠绕在一起的，仅在复制点处有几个碱基对解链，并且在复制酶的作用下复制出一条子代RNA链，然后以这条新生链为模板合成互补链，由此产生子代dsRNA基因组。除了呼肠孤病毒的dsRNA基因组进行这样的复制外，一些由+ssRNA噬菌体基因组复制产生的复制中间体也能通过全保留复制形成子代+ssRNA基因组。半保留复制:在复制过程中，病毒基因组的DNA双链解链成为两条单链，并分别以每条单链为模板，按照碱基配对互补的原则，合成出与之互补的新链，结果产生由一条新生链和一条亲链构成的子代病毒双链DNA。dsDNA病毒一般以半保留复制的方式进行复制。二、病毒基因组的复制起始大多数DNA病毒基因组的复制都是从一个复制起点即复制原点开始的。一般原核生物基因组的第一轮复制尚未完成之前，可以再从复制原点开始下一轮复制。真核生物的基因组DNA上有许多复制原点同时起始复制，其复制叉的移动速度比原核生物慢，并且真核生物在第一轮复制和细胞分裂未完成之前，第二轮复制是不可能开始的。DNA病毒基因组一般只有一个复制原点，其基因组DNA为单复制子，但单纯疱疹病毒（HSV）基因组DNA上有3个复制原点，分别称为oriL、oriS1和oriS2。在DNA病毒基因组的复制原点区，通常含有反向重复序列，这种反向重复序列可以形成发夹结构，其发夹结构可能与病毒基因组的复制起始和调控有关。如在噬菌体G4基因组的单链环状DNA进行复制时，几乎所有的单链部分都与单链DNA结合蛋白（SSB）结合，唯有发夹结构区是裸露的，这个区域就成为引发酶催化RNA引物合成的模板，随后宿主大肠杆菌DNA聚合酶III以这一RNA为引物，开始延伸合成DNA。M13噬菌体DNA的复制原点也有发夹结构形成区，只是RNA引物的合成是由大肠杆菌RNA聚合酶（α2、β、β'、δ）催化的，而并非由引发酶催化合成。脊髓灰质炎病毒含有正链RNA基因组，其5'端没有类似真核生物mRNA5'端的帽子结构，但5端有共价结合的VPg蛋白，其VPg-pUpU可能也是RNA基因组复制起始所必需的引物。细小病毒由于ssDNA基因组的两端有末端重复序列形成的反转发夹结构，其反转发夹环可作为引物起始DNA的合成，因而不需要RNA引物的存在。三、病毒基因组的复制方向dsDNA病毒基因组的复制，从复制原点开始，可以进行单向或双向复制，并由子代互补链的延伸形成复制叉。单向复制时，只有一个复制叉；双向复制时则有两个复制叉，大部分dsDNA病毒基因组的复制是双向的。在这种情况下，双链DNA就会出现一个复制泡，在同一个复制泡上的两个复制叉是否为等速复制尚无定论。也有一些dsDNA病毒如噬菌体P2、29、腺病毒基因组DNA以及X174的RFDNA的复制是单向的；还有的病毒基因组DNA既可以进行双向复制，也可以进行单向复制，如噬菌体早期采取式双向复制，晚期则进行滚式单向复制。四、连续复制与不连续复制大多数dsDNA病毒基因组以3→5方向的DNA链为模板，产生先导链，而以5→

3方向的DNA链为模板，进行不连续复制，生成后随链。

dsDNA病毒的后随链是通过不连续复制产生的短片段连挡而成的，在真核生物基因组中，这种DNA短片段长度大约为100个核苷酸；在原核生物基因组中，这种短片段长度则约有1000-2000个核苷酸，即所谓的冈崎片段，在复制过程中，这些片段由DNA连接酶连接起来，形成完整的子代DNA链。不管是先导链延伸，还是冈崎片段的合成都需要引物，这些引物是一些更小的RNA或DNA片段。如果引物是RNA的话，那么它们在DNA复制结束后最终是要被切除的，留下的缺口再由DNA聚合酶填上，并经过DNA聚合酶连接起来。对于含有RNA基因组的病毒来说，比如TMV、呼肠孤病毒、布尼亚病毒、正粘病毒和副粘病毒等，它们的复制常常是连续合成，即连续复制，其转录/复制酶很少催化不连续复制。第二节

病毒基因组复制所需的复制酶一些DNA病毒如疱疹病毒、痘病毒、T4噬菌体等可编码合成自身基因组复制所需要的DNA聚合酶，但有的DNA病毒如SV40、多瘤病毒、细小病毒、ØX174、M13、G4、噬菌体则依赖于宿主细胞的DNA聚合酶。一般而言，原核和真核生物以及DNA病毒的DNA复制酶和转录酶系统在功能上是完全分开的，其中DNA聚合酶只起复制作用，以产生子代双链DNA分子，而RNA聚合酶只起转录作用，以产生RNA，并以mRNA作为模板翻译合成蛋白质。但对于RNA病毒来说，病毒编码的一种RNA依赖性RNA聚合酶，即可以是转录酶，也可以是复制酶，所以这种酶常被称为转录/复制酶。还有的RNA病毒如逆转录病毒可以编码合成逆转录酶/RNaseH，由它催化病毒基因组RNA逆转录合成原病毒DNA；DNA病毒如嗜肝DNA病毒、花椰菜花叶病毒编码合成的DNA聚合酶，也具有逆转录酶/RNaseH活性，能够催化全长的前基因组RNA逆转录生成负链DNA，再复制形成子代双链DNA分子。除了复制酶以外，DNA病毒的基因组复制还需要病毒或宿主编码的解旋酶、引发酶、单链DNA结合蛋白（SSB）、拓扑异构酶和DNA连接酶等的参与。有些DNA病毒基因组由于缺乏编码复制酶的能力，因而其基因组的复制必须完全依赖于宿主细胞的复制酶，如SV40、多瘤病毒、细小病毒的DNA复制是在真核细胞内完成的，其复制过程完全依赖于宿主细胞的DNA聚合酶及其相关的酶蛋白。一、依赖于宿主细胞的复制酶但目前的一些研究发现，SV40和多瘤病毒的T抗原蛋白具有解旋酶、拓扑异构酶I和ATPase的酶活性，因而T抗原直接参与了病毒基因组的复制与调控。许多病毒粒子携带有自身编码的复制酶，或在病毒感染循环时由病毒基因表达合成的复制酶。DNA病毒来说，病毒复制酶只涉及到DNA复制，不参与转录；而对于RNA病毒来说，复制与转录是同一种酶。二、

病毒基因组自身编码的复制酶1.DNA病毒自身编码的复制酶及其相关蛋白一些真核DNA病毒的基因组可编码DNA复制酶及其相关蛋白，如痘苗病毒的E9LORF编码分子量为110KD的复制酶，此酶为单一多肽，它除了具有聚合活性外，还具有3端外切酶活性，能进行切口修复。腺病毒DNA聚合酶是在早期表达的，其基因位于基因组的E2B区，这一基因区编码产生一个140KD的ADDNA聚合酶，其DNA聚合酶既有5-3的聚合活性，也有3´→

5´的外切功能，后着可对复制过程中产生的碱基错配进行较正。嗜肝DNA病毒科的乙型肝炎病毒（HBV）的病毒粒子内携带有自身编码DNA聚合酶和末端DNA结合蛋白（TP）。DNA聚合酶和TP的ORF在HBV基因组的P区内，此DNA聚合酶为碱性蛋白，富含组氨酸，具有逆转录酶和RNaseH的活性。2．RNA病毒自身编码的复制酶一些dsRNA病毒和-ssRNA病毒粒子都携带有自身基因组编码合成的转录／复制酶。例如呼肠孤病毒dsRNA基因组有10-12个节段，其病毒粒子携带有自身特异性转录／复制酶。通常病毒基因组进入宿主细胞后随即利用该转录／复制酶进行早期转录，流感病毒的基因组为分节段的-ssRNA，其病毒粒子中含有自身基因组所编码的转录/复制酶。其中甲型流感病毒的RNAl节段长2341个碱基

编码PB2蛋白；RNA2节段长2341个碱基，编码PB1蛋白；RNA3节段长2233个碱基．编码PA蛋白。由PA、PBl、PB2共同组成病毒粒子的转录／复制酶复合体。RNA噬菌体如B6、B7、fr、f2、MS2、PRl等仅编码合成病毒复制酶的一部分组分，如MS2在其RNA的3’端有一个由1635个核苷酸序列构成的复制酶基因，它编码一个60kD的蛋白，这一蛋白与宿主细胞的延伸因子EF-TU、EF-TS以及核糖体蛋白即S1蛋白之间有很强的亲合力，三、病毒蛋白与宿主细胞蛋白构成的病毒复制酶由它们共同结合形成的蛋白复合体，具有RNA复制酶的活性，这种复制酶复合体与病毒基因组RNA的3’端特异性序列CCCA结合，以病毒亲代+ssRNA为模板合成-sSRNA，再合成子代+SSRNA。第三节病毒基因组的复制一、病毒基因组复制的主要方式病毒DNA的复制方式有多种变化、但比较常见的有3种形式：复制叉方式(包括环状双链DNA的方式)、滚环方式和链置换方式。1．复制叉方式所谓复制叉是指双链DNA在复制原点解开成单链状态，并分别以两条单链为模板．互补合成新链，由此出现叉子状的生长点，就称为复制叉。

大多数线状双链DNA病毒如T7、T4噬菌体的基因组dsDNA以复制叉方式进行复制，但环状双链DNA如SV40、噬菌体基因组则以θ方式进行复制，其复制叉的生长大多是双向的，也有的是单向的。2．滚环方式滚环方式是环状双链DNA单向复制的特殊形式，在复制时，核酸酶切开其中一条链，其5’端通常连接有特殊的蛋白，而3’端则在DNA聚合酶的作用下，以末切断的—条环状DNA链为模板，不断地加上新的核苷酸，由于3’端不断延长，而5’端则不断地甩出，就好象中间一个环在不断地滚动一样，故称为滚环复制。3．链置换方式DNA噬菌体Ø29、腺病毒、痘病毒基因组dsDNA以及细小病毒RFDNA是以链置换方式进行复制的，在链置换方式复制过程中，通常以3’￫5’的DNA链作为模板，并且由新合成的生长链置换出与模板链互补的亲链，然后新生链和模板链互补生成子代dsDNA。除此而外、腺病毒和Ø

29在复制过程中置换出来的亲链，经过末端反向重复序列互补可以产生锅柄样环形分子，这种锅柄样环形分子在末端重复序列互补处以链置换方式起始复制，合成双链DNA。1.T4噬茵体基因组DNA的复制T4DNA复制发生在早期转录之后，其早期基因首先通过即刻早期转录和延迟早期转录合成mRNAs，再翻译产生与复制相关的酶和蛋白质，二．dsDNA病毒基因组的复制这些酶和蛋白质主要包括：基因43的产物(Gp43)为DNA聚合酶、基因32的产物为单链DNA结合蛋白(SSB)、基因60的产物为DNA拓扑异构酶、基因30的产物为DNA连接酶。

2.腺病毒基因组DNA的复制腺病毒基因组为线状双链DNA，其5’端连接有末端蛋白TP，它与腺病毒DNA的复制起始有关。腺病毒DNA进入宿主细胞核之后，病毒基因组开始进行立即早期和早期mRNA转录，在感染后2-3小时，早期mRNA即可出现在细胞质的核糖体上，并被翻译成数种早期蛋自，它们包括E2A基因编码的SSB蛋白、E2B基因编码的DNA聚合酶和DNA末端结合蛋白(TP)，这些酶和蛋白都是腺病毒DNA复制所必需的。腺病毒在感染约8小时后开始DNA复制，再经历大约8小时达到合成的最高峰。其DNA合成是不同步地从线状DNA的两个5’端开始的，并且向两个方间延伸直到分子的另—端。其起始引物是病毒编码的末端蛋白(TP)和与之结合的dCMP。3．痘病毒基因组DNA的复制痘病毒DNA复制的主要特点是：病毒DNA复制完全在宿主细胞质中进行，而细胞质中很少会有的DNA复制所需的酶类，因此痘病毒几乎编码合成了自身DNA复制所需要的全部酶类，甚至痘苗病毒粒子还携带有自身编码的RNA聚合酶复合物。当痘病毒进入宿主细胞并部分脱壳后，即开始早期转录，大约有100个基因是在这一时期转录的，约占整个病毒基因组的一半。三、dsRNA病毒基因组的复制呼肠孤病毒具有dsRNA基因组，其dsRNA基因组是分节段的，有I0-12个节段,分为L、M、S三个组，呼肠孤病毒粒子携带有病毒特异的RNA依赖性RNA聚合酶，即转录／复制酶，病毒的dsRNA基因组在转录／复制酶的催化下以全保留的方式进行复制。四.+ssRNA病毒基因组的复制含有+ssRNA基因组的病毒有小RNA病毒科的成员如脊髓灰质炎病毒、植物+ssRNA病毒如TMV以及RNA噬菌体f2，MS2，R17，Qβ等，它们的复制机制大体相似，都是先以+ssRNA为模板，复制出-ssRNA，再以新合成的-ssRNA为模板合成子代+ssRNA，最后由+ssRNA与病毒蛋白质装配成子代病毒粒子。五、-ssRNA病毒基因组的复制正粘病毒、副粘病毒、弹状病毒等含有-ssRNA基因组，其复制过程是首先以-ssRNA为模板,复制形成+ssRNA、再以新合成的+ssRNA为模板合成子代-ssRNA，然后-ssRNA与病毒蛋白装配生成子代病毒粒子。

病毒的吸附、侵入与脱壳

在病毒感染细胞之后的一个短时间内，病毒完全消失，直至感染数小时后子代病毒出现为止，这阶段称为隐蔽期，一般持续2-12h。病毒的感染首先依赖于病毒吸附蛋白对细胞表面受体的吸附，随后发生的病毒的侵入和脱壳也同病毒感染成功与否密切相关。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（除流感病毒及部分副粘病毒）第一节病毒的吸附病毒吸附:病毒表面特异性的吸附蛋白与敏感细胞表面的病毒受体相互作用的过程，吸附是启动病毒感染的第一步，它也是决定病毒感染成功与否的关键环节。Adsorption（几分至几十分钟）影响病毒吸附的条件1.病毒吸附蛋白2.病毒的细胞受体3.环境因素一.

病毒的吸附蛋白病毒吸附蛋白（VAP）一般由衣壳蛋白或包膜上的糖蛋白突起充当。

T偶数噬菌体尾部的尾丝蛋白

X174噬菌体的纤维突起即H蛋白。1.无包膜动物病毒。腺病毒的吸附蛋白是二十面体壳体五邻体纤维，多瘤病毒的吸附蛋白是壳体蛋白VP1。2.有包膜动物病毒。如副粘病毒的HN糖蛋白，流感病毒的血凝素（HA）糖蛋白，疱疹病毒的gpB糖蛋白等。病毒的细胞受体:是指能够与病毒吸附蛋白产生特异性结合，介导病毒侵入细胞，启动病毒感染的细胞表面位点，称为病毒的细胞受体。病毒的细胞受体也称为病毒受体。病毒受体决定了病毒的宿主谱，组织细胞的嗜亲性，并影响病毒的致病性。二

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病毒的细胞受体病毒受体根据结构可分为细胞受体单位和细胞受体位点。1.细胞受体单位是指能够识别一个病毒吸附蛋白的细胞分子。通常一个细胞受体单位可以由几个亚基单位构成，其活性依赖于分子的空间结构。大多数噬菌体的细胞受体单位在细菌细胞壁上。如噬菌体SP-50的细胞受体单位为磷壁酸分子;T3、T4噬菌体的细胞受体单位为缺乏0抗原的脂多糖分子；

T5噬菌体的细胞受体单位为脂多糖脂蛋白复合物。噬菌体的受体单位有的噬菌体的受体单位在菌毛、鞭毛和荚膜上。如噬菌体X的受体在沙门氏菌的运动鞭毛上；

ssDNA噬菌体f1、M13和ssRNA噬菌体R17、S2、等的受体在大肠杆菌F+、HFR菌株的性纤毛上。动物病毒的受体单位大部分动物病毒的细胞受体单位是镶嵌在细胞膜的脂质双分子层中的糖蛋白。动物病毒的细胞受体不仅与病毒吸附和侵入有关，而且还有重要的细胞生物学功能，如狂犬病毒的受体是乙酰胆碱受体；HIV的受体是CD4抗原；呼肠孤病毒3型的受体为肾上腺素受体。2.细胞受体位点概念:是指由一个或几个受体单位组成，并能有效地结合一个病毒粒子的细胞表面结构称为细胞受体位点。由于病毒细胞受体位点往往是由几个受体单位构成，因而受体位点的结合特性是多价的，并且对病毒粒子的结合力远远大于细胞受体单位。(1)受体位点是通过受体单位与病毒吸附蛋白分子相互作用，并由受体单位聚集形成的。这是因为病毒粒子表面有许多相同的吸附蛋白分子，它们都能够识别和结合细胞受体分子。(2)由于受体位点与吸附蛋白的结合是多价的，牢固的，因而病毒粒子在细胞受体位点上的结合是不可逆的。病毒的细胞受体具有种系和组织特异性，一些不同种系动物的细胞可能存在不同的病毒受体，病毒受体的种系决定了病毒的宿主谱，如多瘤病毒受体存在于小鼠细胞上，故多瘤病毒只能感染小鼠。动物的不同组织细胞上可能存在不同的病毒受体，从而决定了病毒的组织细胞嗜亲性。如HIV可感染具有CD4抗原的T辅助性淋巴细胞、单核巨噬细胞，而不能感染无CD4抗原的其他细胞。Rossmann提出了峡谷假说，认为病毒吸附蛋白的受体结合区域是一个凹形的口袋或峡谷，而细胞受体正好与这个峡谷区相匹配，类似锁与钥匙的关系。在病毒吸附蛋白与细胞受体结合过程中存在有氢键、离子间静电引力、范德华力等的作用。三.病毒吸附蛋白与细胞受体结合的机制1.可逆性吸附病毒粒子对细胞受体的最初吸附是可逆性的，这种吸附主要是由病毒粒子与细胞表面的静电引力引起的，并未产生病毒吸附蛋白和细胞受体之间的化学键结合，因此这种吸附易受环境中的PH影响，是不稳定的、可逆的。特点：是一种非特异性的吸附与细胞和病毒的浓度成正比与溶液中的Ca2+、Mg2+和Na+等离子有关单纯的稀释或冲洗以及应用抗病毒血清或高浓度的盐类和一定的pH环境都可使病毒重新解脱。解脱的病毒具备感染性。2.不可逆性吸附病毒吸附的第二阶段属于不可逆性吸附，其实质是病毒的吸附蛋白和细胞表面受体之间发生了牢固的化学键反应，同时伴随有病毒粒子结构上的显著变化。因此病毒粒子一旦形成不可逆性吸附，就不能从细胞的表面洗脱下来，这一阶段具有特异性、不可逆性。特点:是特异性的吸附通过外力作用使病毒解吸，病毒不再具备感染性细胞表面的特定受体决定了细胞对病毒的易感性不同病毒完成吸附所需时间不一样，但大多数病毒可以在1h之内完成吸附过程并非所有的病毒都有这2个阶段病毒对细胞的吸附一般可在几分钟至几十分钟内完成，如西方型马脑炎病毒感染鸡胚成纤维细胞，其30分钟的吸附率达到了85%；狂犬病毒感染BHK-21细胞，也可在30分钟内完成吸附。因此在病毒感染实验中，通常病毒只作用于细胞30-60分钟，便可以达到吸附的目的。3.影响病毒吸附的环境因素病毒吸附过程除了受病毒的吸附蛋白和特异性的细胞受体带电荷状态和分子结构影响外，还受许多环境因素影响：1）温度：一般在0-37℃范围内温度越高，病毒吸附效率也越高，主要是由两个方面的因素引起：A.温度越高，病毒吸附蛋白与细胞受体之间的碰撞次数愈多，病毒粒子在细胞表面吸附的机会也越大；B.温度越高，细胞膜中脂质分子的运动越快，其中蛋白质分子的迁移也更加频繁，结果是整个膜的流动性大大增加，这样受体分子更容易向一个区域聚集形成所谓的受体区或受体位点，从而与病毒粒子产生多价结合。2）离子:细胞受体蛋白和病毒吸附蛋白均趋于带负电荷，因此它们通常是互折的，只有一定的阳离子环境下，病毒粒子才能形成对细胞的吸附，例如一价阳离子Na+、K+、可使脊髓灰质炎病毒、腺病毒、流感病毒产生最大量的吸附，二价阳离子Ca2+、Mg2+则能促进噬菌体吸附。3）PH值：PH值的高低也会影响病毒的吸附，是由于PH的高低能够病毒粒子和细胞表面基团电荷的改变。4）其他因素：某些糖基分子可以与细胞受体相互作用，从而对病毒产生竞争性结合抑制；脂质分子与病毒粒子相互作用可以遮蔽病毒吸附蛋白与细胞受体结合，因而使病毒感染难以发生。第二节

病毒的侵入侵入是感染的第二阶段。所谓病毒侵入是指病毒通过不同方式进入宿主细胞的过程。有4种不同的方式：注射式、细胞内吞、膜融合以及其他特殊的侵入方式。一.注射式侵入一般为有尾噬菌体的侵入方式。当有尾噬菌体侵入时，它往往通过其尾部收缩将衣壳内的DNA基因注入宿主细胞内，T偶数噬菌体如T2、T4就是以这种方式进入细胞的。二.细胞内吞细胞内吞:是一种较为常见的动物病毒的侵入方式，是细胞膜先将病毒粒子包裹，再经膜内陷形成吞噬泡，从而使病毒粒子进入细胞质中，又称为病毒入胞。流感病毒、痘病毒、腺病毒等病毒，都能以这种方式侵入细胞。许多有包膜病毒和无包膜动物病毒都可以借助此方式侵入宿主细胞。病毒经细胞内吞作用进入细胞后，其含有病毒粒子的吞噬泡可以移向合适的细胞器，并与细胞器如溶酶体的膜相融合而释放出病毒粒子，再进一步脱壳释放出病毒核酸基因组。形成的吞噬泡有几种不同的命运：（1）吞噬泡依然存在细胞质中，不与溶酶体结合，这样病毒的侵染活性就被吞噬泡所遮蔽；（2）吞噬泡与溶酶体结合，病毒粒子进入溶酶体和被彻底酶解；（3）病毒粒子在吞噬泡与溶酶体结合前，以某种机制逸出吞噬泡；（4）病毒粒子由于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细胞质中；（5）吞噬泡移到病毒脱壳的部位（胞质或胞核），然后病毒粒子从中逸出再行脱壳；（6）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。通常病毒粒子的具体命运可能是由病毒本身的特性和受体的特性决定的。三.膜融合是指病毒包膜与细胞膜的融合过程。主要出现在有包膜病毒的侵入过程中，借助病毒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，形成融合泡，继而病毒侵入细胞。在膜融合过程中，病毒包膜和细胞膜都会发生一定的变化，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病毒包膜和细胞膜脂质分子发生交换。

四.直接侵入病毒直接侵入的方式大致可分为三种类型：（1）部分病毒粒子可直接侵入宿主细胞，如脊髓灰质炎病毒、腺病毒，并不采取细胞内吞或膜融合的方式侵入，而是直接进入宿主细胞，其机理仍不明了。（2）许多无包膜病毒通过吸附蛋白与细胞受体结合后，其宿主细胞膜的流动性可引起病毒衣壳蛋白的重排和构型变化，加之细胞膜上可能存在的水解酶的作用，从而导致病毒粒子释放核酸进入细胞质中，结果病毒衣壳仍然留在细胞膜外。这一过程实际上是将病毒侵入和脱壳融为一体。（3）其他特殊方式。植物病毒迄今未发现有特异性细胞受体，它们通过存在于植物细胞壁上的小伤口或天然存在的外壁孔侵入细胞，也可通过植物细胞之间的胞间连丝而侵入细胞，或者通过昆虫的口器侵入细胞。许多病毒并非仅有一种侵入方式，而是几种可能的侵入方式并存，如流感病毒和痘病毒，即能以细胞内吞的方式，也能以膜融合的方式侵入细胞。第三节

病毒的脱壳病毒脱壳是指病毒感染性核酸从衣壳内释放出来的过程。有包膜病毒脱壳和无包膜病脱壳的方式随不同病毒而异。病毒脱壳后，其裸露的核酸通常对核酸酶是敏感的。腺病毒、乳头瘤病毒、多瘤病毒、逆转录病毒脱壳后，其核酸并不完全裸露，而是与一些特异的病毒蛋白或细胞蛋白连接在一起，以抵抗核酸酶的降解作用，如小RNA病毒脱壳后，其RNA基因组5端共价连接有病毒蛋白VPg。(1)有些无包膜病毒如小RNA病毒、有尾噬菌体等可以直接在细胞膜或细胞壁表面进行脱壳。例如小RNA病毒的吸附蛋白与细胞受体结合后，随即引起其病毒粒子发生结构改变和衣壳膨胀，病毒衣壳与细胞膜相互作用构成膜通道，并由这一通道释放病毒RNA到细胞质中，因此小RNA病毒的脱壳与侵入是同步进行的。(2)也有一些无包膜病毒的脱壳不是一步完成的，如呼肠孤病毒粒子具有双层衣壳，当病毒经细胞内吞作用进入细胞后，首先被溶酶体中的酶水解脱掉外衣壳，形成中间次病毒颗粒（ISVP），然后ISVP进一步脱壳生成病毒核心。(3)腺病毒的侵入和脱壳过程也不是一次完成的，其病毒粒子通过细胞内吞方式进入内吞泡或内体后，起初腺病毒粒子在内吞泡或内体性溶酶体中脱去五邻体纤维蛋白、五邻体周围蛋白和五邻体基底蛋白，一旦这些病毒蛋白从腺病毒粒子上脱去后，病毒粒子的结构便会发生改变，即由二十面体变为球形颗粒，接着病毒粒子由内吞泡或内体性溶酶体进入细胞质中，并且在细胞质中进一步脱去六邻体相关蛋白，最后六邻体相关蛋白与病毒核心分离。(4)有包膜病毒以膜融合方式侵入细胞质后，只剩下核衣壳。核衣壳被移至脱壳部位，并在细胞蛋白酶的作用下进一步脱去衣壳。若有包膜病毒以细胞内吞方式侵入细胞，其吞噬泡内的病毒粒子首先可以经过吞噬泡与溶酶体融合而进入溶酶体内，然后在溶酶体酶的消化作用下脱去核衣壳。(5)一些在细胞核内复制的有包膜DNA病毒如疱疹病毒的核衣壳需要先进入细胞核内，再进一步在细胞酶的作用下脱去衣壳。在有包膜病毒中，痘病毒的脱壳过程较为复杂，整个脱壳过程包括两个阶段：第一阶段:是痘病毒包膜首先经过膜融合脱掉包膜和某些蛋白质，使其核心裸露，然后病毒核心通过吞噬泡转运到细胞质，再由吞噬泡破裂，释放病毒核心进入细胞质内，这一过程受细胞控制；第二阶段:是病毒核心在病毒特异的DNA依赖性RNA聚合酶的作用下，从痘病毒基因组DNA上转录约25%的病毒早期基因，并由其早期MRNA在细胞质中进一步翻译合成脱壳酶在内的早期蛋白，然后在脱壳酶的作用下，引起病毒核心进一步脱壳，最终病毒DNA释放到细胞质中。

病毒的形态、结构病毒粒子的结构（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

一研究病毒形态与结构的意义病毒的存在形式表现为:

细胞外:具有感染性的颗粒细胞内:具有复制体基因的功能。其形态是指病毒在繁殖过程中产生完整、成熟的病毒颗粒。意义:

病毒具有一定的形状、大小、重量、化学组成及理化特性，因此弄清病毒的形态与结构，对开展病毒的分类、起源及应用研究具有十分重要的意义。二病毒的大小测量单位为纳米（nm,1/1000

m）

<50nm小型病毒(最小17nm,

PCV)50nm-150nm中等病毒（influenzavirus）

>150nm大型病毒（最大300nm,痘病毒）主要种类动物DNA病毒的形态结构和相对大小Poxviridae痘病毒49500XHerpesviridae疱疹病毒189000XIridoviridae虹彩病毒105000XPapovaviridae乳多空病毒135000XAdenoviridae腺病毒234000XParvoviridae细小病毒171000X主要种类动物RNA病毒的形态结构和相对大小Reoviridae呼肠孤病毒135000XBirnaviridae双RNA病毒243000XTogaviridae披膜病毒135000XCoronaviridae冠状病毒180000XParamyxoviridae副粘病毒72000XRhabdoviridae弹状病毒216000XOrthomyxoviridae正粘病毒135000XPicornaviridae微RNA病毒180000XArenaviridae嵌沙病毒225000XBunyaviridae布尼病毒117000X病毒的大小：

多数单个病毒粒子的直径在100纳米左右，也就是说，把10万个左右的病毒粒子排列起来才可能用眼睛勉强看到。有代表性的病毒的大小见下表：

病毒名称大小或直径（纳米）最大的病毒虫痘病毒450

牛痘苗病毒300X250X100最长的病毒柑橘衰退病毒2000

甜菜黄花病毒1250X10

铜绿假单胞菌噬菌体1300X10最小的病毒口蹄疫病毒21

乙型肝炎病毒18

苜蓿花叶病毒16.5

玉米条纹病毒12-8

烟草坏死病毒16

菜豆畸矮病毒9-11最细的病毒大肠杆菌的f1噬菌体5X800三病毒的形态病毒的形态特征可归纳为下面几种：

（1）

球状病毒：大多数球状病毒是由核酸和蛋白亚单位构筑成一个立方体对称的二十面体，有特定数目的形态学单位。（2）杆状病毒：有些杆状病毒，像烟草花叶病毒（TMV）和太子参花叶病毒，具有棒状的颗粒。而另一些杆状病毒如昆虫杆状病毒，具有可弯曲的颗粒。（3）砖形病毒：痘病毒是一群最大的最复杂的病毒，这些病毒常被描述成砖形或面包形。（4）有包膜的球状病毒：在细胞膜上完成其结构的病毒通常具有包膜结构，其中一部分包膜取自寄主的膜。这些膜的结构一般都呈现突起，称为尖突或包膜子粒。（5）具有球状头部的病毒：细菌病毒在大小形态方面可能是各类病毒中最为花样繁多的。（6）封于包含体内的昆虫病毒：包含体是结晶状的稳定形态，其中含有一个或多个病毒颗粒。多角体病毒和颗粒体病毒。多角体病毒又可根据病毒增殖的部位划分为细胞核多角体病毒和细胞质多角体病毒。细胞核多角体病毒粒子一般为棒状，而细胞质多角体病毒则为球状。(一)动物、植物病毒的结构:动物、植物病毒尤其是动物病毒，其核衣壳外面还有一层或多层由糖蛋白、脂类所构成的囊膜把它们包裹起来，如流感病毒、疱疹病毒、狂犬病毒、水泡性口膜炎病毒、以及小麦丛矮病毒等。有的病毒在囊膜的最外层还有突起物，如流感病毒。引起天花一类疾病的痘病毒是最大、结构最复杂的一类病毒（见痘病毒的表面结构）。外形呈砖状或面包状，用光学显微镜就可以看到，但要看清表面结构还需要电子显微镜。它的核衣壳的结构复杂，而且囊膜上还有很多管状突起物。(二)昆虫病毒的结构:昆虫病毒基本分三类：第一类是病毒核衣壳颗粒为游离的，没有囊膜包被，也没有结晶状蛋白质包被的；第二类是核衣壳外有囊膜包被的；第三类是核衣壳外面有很多蛋白质晶体包被，形成多角形的包涵体，呈四面、长方、六面和十二面等，所以称为多角体病毒。（细胞中昆虫多角体病毒）(三)细菌病毒--噬菌体的结构：噬菌体是一类寄生细菌的病毒的总称，英文名称为bacteriophage(phage)。噬菌体的构型有以下几种：1.裸露的球状、纤维状或丝状2.带有包得很紧的脂蛋白囊膜，3.有头有尾，核酸包在头部外壳中，头是二十面体对称，而尾是螺旋对称。

噬菌体的大小和形态示意图四.病毒的结构组成有些病毒粒子具有包膜，有些无包膜，无包膜的病毒粒子，也称为裸露病毒粒子，其病毒粒子由衣壳蛋白和基因组核酸构成。（一）病毒的包膜

许多病毒粒子衣壳外有一层包膜，也称为包被或外膜，如反转录病毒、弹状病毒、正粘病毒等。1.包膜的来源包膜来自寄主细胞的细胞膜或内膜，它是病毒成熟时从细胞膜或内膜出芽而获得的，因此具有宿主细胞膜的特性，但是痘病毒的包膜具有一定的病毒特异性。包膜中所含脂类的种类和数量与用来培养该病毒的宿主细胞膜的脂类极为类似，且同一种病毒包膜中脂类的含量可因其宿主的不同而异。流感病毒的包膜蛋白成分可与未感染病毒的细胞膜的抗血清发生反应，说明包膜的某些脂蛋白来源于宿主细胞。2.包膜的化学组成（1）病毒包膜所含有的脂类除了镶嵌在包膜上或突出于包膜外的蛋白质外，包膜主要有脂质构成，其中以磷脂和胆固醇为主，还有少量的甘油三酰脂（中性脂肪）、糖脂、脂肪酸、脂肪醛。对于大部分有包膜的病毒粒子而言，脂质占其结构成分的20%-35%，但痘病毒所含有脂质占病毒结构成分的5%；而披膜病毒则是所有已知病毒中脂质含量最高的一类，其占结构成分的50%以上。脂质的含量对于病毒包膜结构的影响：痘病毒：脂质占病毒结构成分的5%，在这种情况下，包膜的其余部分皆为蛋白质分子所占据，并且在蛋白质分子之间仅有很少的间隙为脂质分子所填充，其蛋白质分子在包膜内相距很近，这样脂质分子大都以脂蛋白的形式存在，很少有流动性,则膜的流动性很小。反转录病毒中的劳氏肉瘤病毒（RSV）:它的脂质的含量占病毒结构成分的的30%-35%，基本能覆盖其包膜所包含的面积，即正好满足了病毒粒子组成脂质双层包膜所需的脂质分子含量,因而其膜的流动性也较大．有包膜的病毒，其包膜大多易被脂溶剂（如甲醇、氯仿、乙醚、脱氧胆碱等）所灭活而失去感染性。主要是因为脂溶剂去除了脂类，破坏了包膜结构，影响了病毒的吸附和侵入，某些溶剂还可使核蛋白变性，以致妨碍了核酸的释放，从而影响了病毒基因组的复制和表达。（2）病毒包膜的糖蛋白许多有包膜的病毒如流感病毒，在其包膜表面，大都存在有包膜突起，其化学本质大多为糖蛋白，包膜突起功能包括：1)为病毒粒子的吸附蛋白，与病毒的吸附有关；2)为病毒融合蛋白，它可以促进病毒包膜与细胞膜融合，与病毒侵入有关。病毒的包膜突起所含糖分子的种类常随病毒种类的不同而异，即使同一种病毒由于所感染的细胞不同，其糖分子的种类也不一样。3

病毒包膜的功能病毒的包膜除了保护其病毒粒子免受外界环境不利因素的影响外，病毒包膜糖蛋白突起还在病毒吸附、细胞融合以及血溶和抗原性等方面有着不同的功能。尤其是病毒包膜糖蛋白突起作为吸附蛋白，直接影响到病毒粒子的吸附和侵入，同病毒感染成功与否密切相关。（1）病毒吸附病毒包膜突起的主要功能是作为病毒吸附蛋白而起作用，它们与病毒的吸附、感染密切相关。病毒只有通过这些包膜突起与病毒特异的细胞受体结合和相互作用，才能启动病毒感染。（2）细胞融合活性有些病毒包膜突起能使病毒包膜与宿主细胞膜融合或使感染细胞与未感染细胞之间产生融合，如披膜病毒包膜突起中的E1蛋白具有细胞融合活性；流感病毒HA蛋白不仅能使病毒包膜与宿主细胞膜融合，而且使宿主细胞之间融合而产生合胞体。（3）血溶活性副流感病毒、腮腺炎病毒和麻疹病毒具有血溶活性，即溶解血细胞，是由于它们含有包膜突起F糖蛋白，F糖蛋白又称为血溶素。（4）抗原性病毒包膜蛋白突起对病毒来说是很重要的抗原物质，这些突起可产生保护性的中和抗体。如流感病毒的HA和NA突起分别具有不同的抗原性。（二）病毒的衣壳（壳体）

是由病毒基因组编码的衣壳蛋白亚基通过一定的方式聚集而成的。有的衣壳只由一种蛋白亚基组成，有的由几种蛋白亚基形成。衣壳蛋白并不仅仅具有包裹病毒基因组的作用，而且还参与了病毒的其他一些生命活动过程。病毒基因组编码的结构蛋白，主要用于构成衣壳。但是有的病毒基因组还编码另一些多肽，这些多肽可在病毒的复制或基因表达调控过程中起作用，故称为非结构蛋白。1.衣壳蛋白的组成病毒衣壳蛋白同其它生物蛋白一样，也是由20种氨基酸组成，在不同病毒的衣壳蛋白中，每种氨基酸组成的百分比和氨基酸的排列顺序是不同的，甚至同一种病毒的不同变异株之间也不相同。2.

衣壳蛋白的功能(1)保护病毒基因组衣壳蛋白可组成包裹病毒基因组的保护性外壳或壳体，这是主要功能。其壳体能使病毒基因组免受各种理化因子如核酸酶、各种化学诱变剂以及环境的各种不利因素破坏，使病毒能在不利的环境中暂时“休眠”而隐蔽起来，一旦遇上合适的宿主，病毒就可以恢复侵染循环，并从衣壳中释放出病毒基因组而进行增殖。（2）决定病毒的抗原性衣壳蛋白是病毒粒子的主要抗原蛋白，由多种氨基酸组成，并有一定的电荷分布，它通过二硫键、氢键及疏水作用力形成具有一定空间构像的抗原决定簇。对于被感染的机体来说，衣壳完全是一种异己物质，是一种特异的病毒抗原，能够刺激机体免疫系统产生免疫反应。五、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(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。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。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。※

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。

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。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。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。(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。1、酶类