病毒总论课件

医学微生物学之病毒篇

病毒学的基本性状马伟峰公共卫生与热带医学学院微生物学系,病毒总论-1病毒的大小与形态病毒的结构与化学组成概论病毒的分类

主要内容病毒的增殖与变异病毒总论-1病毒-非细胞型微生物，介于生命和非生命

之间的物质形式自然界分布广泛存在于人、动物、植物、真菌和细菌体内，分别是动物病毒、植物病毒、真菌病毒和噬菌体，共有4000余种。根据病毒基因组核酸类型分类：DNA病毒和RNA病毒。根据病毒的传播途径、侵害部位及所致疾病，临床分类：呼吸道病毒、肠道病毒、肝炎病毒、虫媒病毒、出血热病毒、疱疹病毒、慢发病毒等。病毒总论-1人类传染病75％由病毒引起；艾滋病、肝炎、流感等席卷全球，新现传染病如猪流感和SARS。在发展中国家，因传染病和寄生虫病死亡的人数最高，高于心血管病、癌症和呼吸系统疾病。有的病毒还与肿瘤的发生有密切关系。病毒性疾病不仅传染性强、流行广泛，且很少有特效药物。

与人类健康关系密切病毒总论-1与社会经济关系密切病毒病是重要农作物和畜牧业的严重威胁，使谷物大面积减产，牲畜大批死亡。如:俄国的烟草花叶病；阿根廷的口蹄疫；英国的疯牛病；起源于亚洲的禽流感等。病毒总论-1病毒病由来已久公元前二至三世纪印度和中国就存在天花，中国从公元十世纪宋真宗时代就有接种人痘预防天花的文字记载。比英国医生琴纳发明的牛痘苗早800年!病毒总论-1考古学发现，3000BC埃及孟非思壁画病毒病由来已久病毒总论-1最早有记载的家畜病毒病可能是狂犬病。

阿里斯多德（Aristotle）在公元前四世纪就记述了病犬的疯狂和暴怒，通过咬啮将病魔传给其他动物和人（常被称作恐水症）。巴斯德（Pasteur）在1884年发明了狂犬疫苗。病毒总论-11892年，俄国伊万诺夫斯基（Ivanovski）发现患花叶病叶汁，即使经过蔡氏滤器仍具有传染性。他认为该病是由产生毒素的细菌引起的。

•1898年，荷兰科学家贝杰林克(Beijerinck)

发现汁液在琼脂凝胶中以适当的速度扩散，而细菌仍滞留于琼脂的表面。因此认为这种侵染性物质要比通常的细菌小。用“病毒(Virus)”

命名这种小病原体。

两人创造性的工作发现了烟草花叶病毒！病毒总论-143年后（1935年），美国著名化学家斯坦利（Stanley）用提取酶的方法分离并提纯世界上第一个病毒–烟草花叶病毒（TMV）。TMV的结晶及其化学本质的发现是对医学和生物科学的巨大贡献，它不仅引导人们从分子水平去认识生命的本质，而且为分子病毒学和分子生物学的诞生奠定了基础。1946年他被授予诺贝尔奖，这是病毒学领域第一个获此殊荣的科学家。

病毒总论-120世纪50年代初，5000万个病例/年；1967年，1000多万病例/年；同年WHO发起了推广接种、消灭天花的运动；1977年索马里发现最后1例自然发生天花的病人；1978年英国发现最后1例实验室感染病例；1980年，世界卫生组织宣布彻底消灭天花。如今，天花病毒样本封存在美国和俄罗斯保留的试管里。消灭天花后每年节省的疫苗接种和监测费用估计为10亿美元,几乎是消灭天花所耗费用的3倍。

被消灭的病毒—

天花病毒病毒总论-1

病毒总论-11988年WHO与国际扶轮社和联合国儿童基金会共同发出根除脊髓灰质炎倡议。当时全世界125个国家中有几百万脊髓灰质炎患者。2000.10西半球(包括我国)消灭了小儿麻痹症。目前脊髓灰质炎患者主要集中在印度、尼日利亚、巴基斯坦、埃及、阿富汗、尼日尔和索马里7个国家，共2000多人患病。突发公共卫生事件：发生脊髓灰质炎野病毒输入和脊髓灰质炎疫苗衍生病毒循环的疫情。被消灭的病毒—脊髓灰质炎病毒病毒总论-1

病毒总论-1

病毒学(Virology)研究病毒本质，病毒与宿主相互作用和规律的科学，称病毒学。医学病毒学：研究病毒的结构和功能、人体抗病毒侵害的机制以及从病毒与宿主相互关系中找到预防、诊断、治疗和消灭病毒性疾病的措施，是医学微生物学的重要内容。病毒的生命活动一旦被人掌握，又可利用它来造福于人类。病毒总论-1什么是病毒？病毒(Virus)：是一种非细胞形态的微生物,其基因组只含有一种类型的核酸(DNA或RNA)。病毒体内缺乏产生能量的酶系统，只能寄生在活细胞内,依靠宿主细胞提供原料和酶系统,以复制方式进行增殖。对抗生素不敏感，但对干扰素敏感。病毒体：具有一定形态结构和感染性的完整病毒颗粒。完整性

感染性病毒总论-1

病毒的基本特征

体积微小：大小约20～300nm,能通过细菌滤器，需电镜观察。

结构简单：非细胞结构；核心为一种类型的核酸

(DNA或RNA)；蛋白质构成外层结构。超级寄生：无完整的酶系统,无细胞器,不能进行独立代谢;以复制方式增殖。

病毒总论-1病毒与其他微生物的比较-----+干扰素敏感性+++++-抗生素敏感性有性或无性二分裂二分裂二分裂二分裂复制增殖方式+--++-在人工培养基上生长DNA＋RNADNA＋RNADNA＋RNADNA＋RNADNA＋RNADNA或RNA核酸类型+++-+-有无细胞壁真核细胞原核细胞原核细胞原核细胞原核细胞非细胞结构-+-+-+通过细菌滤器(0.45μm)真菌衣原体立克次体支原体细菌病毒特性病毒总论-1病毒的大小测量单位是纳米(nm)；观察用电镜；20～300nm不等。最大的痘苗病毒为300nm，最小的微小病毒为20nm红细胞链球菌立克次体痘病毒

疱疹病毒血蓝蛋白噬菌体病毒总论-1病毒的形态球形或近球形(多数),杆状、丝状或砖形、蝌蚪形。痘病毒狂犬病病毒副黏病毒噬菌体疱疹病毒腺病毒冠状病毒病毒总论-1电镜下的病毒病毒总论-1肉眼下的病毒噬菌斑病毒总论-1病毒的结构

刺突包膜核心衣壳壳粒核衣壳基本结构：基因组、蛋白衣壳

特殊结构：包膜、刺突病毒总论-1病毒的化学组成与功能

核心(core)：化学组成:

DNA或RNA,病毒基因组。多样性基因重叠有内含子功能:①携带全部遗传信息；②编码结构蛋白和非结构蛋白；③决定病毒的增殖、遗传和变异。

特点：病毒总论-1病毒的化学组成与功能衣壳(capsid)：包裹或镶嵌在病毒核酸之外，约占病毒体总重量的70%，由病毒基因组编码的蛋白质，可分为结构蛋白：①是组成病毒体的蛋白成分②保护病毒体的核酸③决定对宿主细胞的亲嗜性④介导病毒核酸进入宿主细胞⑤可诱生机体的免疫应答非结构蛋白：调节蛋白、酶类等①具有酶的功能②转化宿主细胞的作用病毒总论-1核衣壳=衣壳＋核酸衣壳以壳粒蛋白为基本单位壳粒排列三种类型：病毒的对称形式

20面体对称螺旋对称复合对称病毒总论-1

20面体对称型腺病毒、疱疹病毒、脊髓灰质炎病毒、小RNA病毒、乳多空病毒等病毒总论-1六邻体五邻体

20面体对称－腺病毒病毒总论-1螺旋对称型

只有RNA病毒具有螺旋对称壳粒病毒总论-1螺旋对称型－流感病毒

烟草花叶病毒、流感、副流感、麻疹、新城鸡瘟病毒RNA壳粒病毒总论-1复合对称型－噬菌体噬菌体病毒总论-1病毒的化学组成与功能包膜(envelope)：包裹在某些病毒核衣壳外面的一层膜状结构，由脂质和糖蛋白构成；是病毒以出芽方式从细胞内释放时穿过核膜、胞质膜时获得的宿主细胞的膜成分。构成表面抗原，与包膜病毒的吸附和穿入有关；对干、热、酸和乙醚等脂溶剂敏感。病毒总论-1流感病毒包膜（电镜照片）病毒总论-1刺突(spike)：赋予病毒的某些特殊功能病毒的化学组成与功能血凝素神经氨酸酶流感病毒病毒总论-1触须(antenna)：凝聚、毒害宿主细胞等病毒的化学组成与功能腺病毒病毒总论-1

病毒的增殖病毒

缺乏完整的酶系统、无细胞器

不能独立进行代谢

必须寄生在活的易感细胞内进行增殖病毒总论-1病毒的复制方式：以病毒基因为模板，借助宿主的DNA多聚酶或RNA多聚酶及原料、能量及场所，先合成互补核酸或mRNA,再经多聚酶以互补核酸为模板合成原来的基因→自我复制。复制周期：进入宿主细胞→基因组复制→释放；分为五个连续阶段。阻断复制过程，达到防治病毒病的目的。

病毒总论-1吸附与穿入脱壳生物合成装配与释放病毒总论-1复制步骤1.吸附(absorption)：①静电结合:非特异、可逆的;０～37℃；Na+、Mg++、Ca++等有关；②受体结合:特异、不可逆;37℃,决定病毒对宿主细胞的亲嗜性。几～几十分钟(﹤60’)。通过病毒的包膜或无包膜病毒表面的配体位点与细胞表面的特异受体结合而吸附。病毒总论-1吸附:

与特异性受体结合病毒总论-1病毒总论-1

2.穿入(penetration)

胞饮无包膜病毒

膜融合包膜病毒注入噬菌体复制步骤病毒总论-1病毒总论-1多数病毒在穿入时即脱壳;以核衣壳穿入的病毒,在溶酶体酶作用下脱壳,释放基因组核酸。痘类病毒在溶酶体酶和脱壳酶作用下脱壳。3.脱壳(uncoating)复制步骤病毒总论-1脱壳病毒总论-1病毒总论-14.生物合成(biosynthesis)：包括蛋白质的合成与核酸的复制,此阶段无完整病毒可见，也不能用血清学检测出病毒的抗原，称为隐蔽期(eclipse)。早期:复制酶,调节蛋白(封闭宿主细胞代谢，有利于病毒生物合成);晚期:基因组复制,结构蛋白。

复制步骤病毒总论-1

复制步骤复制的基本类型:6种dsDNA：半保留复制

ssDNA：全保留复制

(+)ssRNA(-)ssRNA逆转录病毒dsRNA病毒总论-1dsDNA病毒生物合成亲代DNAmRNA早期蛋白（酶）

（功能蛋白）子代DNA子代mRNA晚期蛋白

（结构蛋白）子代病毒病毒总论-1RNA病毒的生物合成单正链RNA=mRNA结构和非结构蛋白中间复制型（±RNA）子代核酸单负链RNA

正链RNA蛋白质中间复制型（±RNA）子代核酸

（依赖RNA的RNA多聚酶）病毒总论-1逆转录病毒病毒RNA逆转录酶

RNA:DNA中间体

双链DNA

整合入细胞染色体子代病毒mRNA和子代核酸病毒总论-1复制步骤5.组装(assembly)与释放(release)组装部位:胞核内、核膜上（DNA病毒）胞质内、质膜上（RNA病毒）病毒总论-1细胞破裂,一次性释放(无包膜病毒)

出芽

(包膜病毒)

释放：

出芽的位置：胞质膜上会出现病毒基因编码的抗原物质病毒总论-1HIV释放出芽(包膜病毒)病毒总论-1病毒总论-1生长曲线隐蔽期对数生长期细胞死亡期Risephase一步生长曲线病毒总论-1病毒的异常增殖顿挫感染：因宿主细胞条件不合适（如细胞缺乏病毒复制所需的酶、原料等），病毒虽可进入细胞但不能复制的感染过程。构成顿挫感染的宿主细胞称为非容纳细胞（non-permissivecells)。能使病毒完成正常增殖的细胞称为容纳细胞。缺陷病毒与辅助病毒：带有不完整基因组的病毒体，称为缺陷病毒（defectivevirus)。能够辅助缺陷病毒复制出完整病毒颗粒的病毒，成为辅助病毒。病毒总论-1

病毒的干扰现象(interference)两种病毒感染同一细胞或机体时，常出现一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象,称干扰现象。

病毒A细胞病毒B两种病毒相互拮抗病毒间干扰现象自身干扰、同种干扰、异种干扰病毒总论-1干扰产生原因

干扰素interferon，IFN

第一种病毒改变了细胞表面受体结构或细胞代谢途径；或抑制第二种病毒mRNA

的转译。病毒总论-1病毒干扰的临床意义正面：可终止病毒感染，使宿主康复。如减毒活疫苗阻止毒力较强的病毒感染；毒力较弱的呼吸道病毒感染后，可在一定时间内对另一些病毒不易感。负面：疫苗病毒间的干扰，或疫苗病毒被体内原有病毒的干扰。病毒总论-1病毒对理化因素的抵抗力1.物理因素对病毒的作用：温度:大多数病毒耐冷不耐热。在－70℃（数月）或－196℃（数年）条件下，病毒可保持其感染性。但加热60℃经30min或100℃数秒钟可使大多数病毒灭活。pH值:多数病毒在pH5～9范围内稳定。射线和UV:射线使核苷酸链发生致死性断裂；UV则是在病毒的多核苷酸上形成双聚体(如胸腺核苷与尿核苷)，抑制病毒DNA或RNA的复制。病毒总论-12.化学因素对病毒的作用：脂溶剂：乙醚、氯仿、去氧胆酸盐等脂溶剂可使有包膜病毒的包膜脂质溶解而灭活病毒，失去吸附能力。消毒剂：过氧乙酸、甲醛等均能使大多数病毒灭活。与细菌相比，病毒对消毒剂抵抗力强（缺乏酶类），特别是无包膜的小型病毒。

病毒对理化因素的抵抗力病毒总论-1病毒的变异基因突变：病毒基因组发生碱基置换、缺失或插入引起。自发突变发生率：10-5-10-8，诱发突变（理化因素）发生率：10-3-10-5。可发生形态、抗原性、宿主范围、致病性等多种改变。主要类型：1）条件致死突变株：ts株（28-30℃增殖，37-40℃灭活）2）缺陷型干扰突变株：碱基突变使所含核酸减少，结构重排3）宿主适应性突变株：减毒活疫苗4）耐药突变株：编码酶基因改变而降低对药物的亲和力。病毒总论-1病毒的变异基因重组:

两种或两种以上不同的病毒感染同一宿主细胞时，有时会发生基因片段的交换。基因重配:

分节段的RNA病毒，交换基因节段。不分节段基因组病毒的重组是由于核酸内切酶和连接酶的作用。可发生在活病毒间、活病毒和灭活病毒间、以及灭活病毒之间。基因重组与重配：病毒总论-1表型重组：病毒成分和基因产物（非遗传物质）间相互作用，产生变异。类型：

1）表型混合：抗原特性和亲嗜性改变，核酸未变。

2）核壳转移：无包膜病毒发生的表型混合。

3）互补：两种病毒蛋白产物相互补助不足。

4）加强：混合培养，一种病毒促进另一种病毒产量提高。病毒的变异+病毒总论-1

病毒的变异人工定向变异：利用理化诱变法提高病毒突变率，以便在适合条件下选出所需要的突变株。方法：1）改变宿主亲嗜性；2）培育冷适应突变株和温度敏感株；3）通过基因重组获得杂交毒株。病毒总论-1病毒分类

分类依据：核酸类型和结构（RNA/DNA，双链/单链，线状/环状，是否分节段)病毒体形状和大小衣壳对称性包膜的有无病毒总论-1国际病毒分类委员会（ICTV）2004年第八次分类报告目前所有病毒分为73个科，11个亚科，289个属三大类DNA病毒RNA病毒DNA和RNA逆转录病毒病毒总论-1与人类和其他脊椎动物有关的病毒科

不分节段（脊髓灰质炎病毒）

+RNA-V

分节段（RNA肿瘤病毒）

ssRNA

不分节段（副黏病毒）

RNA-V