药剂学第三章形态与结构

药剂学第三章形态与结构第一节病毒的形态与大小第二节病毒的组成与功能第三节病毒颗粒形态结构的对称性第2页,共67页，2024年2月25日，星期天一、病毒的大小二、病毒的形态特征第一节病毒的形态与大小第3页,共67页，2024年2月25日，星期天普通光学显微镜：光源：可见光分辨率：200nm放大倍数：1000-1500倍（油镜镜头）一、病毒的大小列文虎克（1632-1723）第4页,共67页，2024年2月25日，星期天电子显微镜1、透射电子显微镜（TEM）2、扫描电子显微镜（SEM）3、扫描隧道显微镜（STM）扫描电子显微镜CS3400（ScaningElectronMicroscope）Hitachi（日立）-7650透射电子显微镜STM第5页,共67页，2024年2月25日，星期天光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较电子显微镜光源：电子束分辨率：0.2-1nm

放大倍数：数千、数万及数十万倍第6页,共67页，2024年2月25日，星期天第7页,共67页，2024年2月25日，星期天电子显微镜下蚊子头部纤毛上的病毒（×35000）光学显微镜下蚊子头部（×200）扫描电子显微镜下金黄色葡萄球菌（×5000）第8页,共67页，2024年2月25日，星期天病毒体（virion）或病毒颗粒（virusparticle）：病毒在繁殖过程中产生的完整的成熟病毒颗粒，具有特定的形态结构，并有感染性。测量单位为纳米（nm，为1/1000

m）

<50

nm小型病毒

50-150nm中等大小病毒（大多数）

>150nm大型病毒（最大300nm）多数病毒呈球形或近似球形、杆状、丝状，少数可为子弹状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状。第9页,共67页，2024年2月25日，星期天

葡萄球菌1000nm立克次体450nm衣原体390nm痘苗病毒300×250nm烟草花叶病病毒100nm流感病毒40nm乙脑病毒30nm脊髓灰质炎病毒70nm腺病毒65×95nm噬菌体第10页,共67页，2024年2月25日，星期天

一些病毒大小牛痘苗病毒传染性浓泡皮炎病毒腮腺炎病毒T偶数病毒疱疹病毒大蚊病毒流感病毒烟草花叶病毒腺病毒多瘤病毒脊髓灰质炎病毒1微米第11页,共67页，2024年2月25日，星期天二、病毒的形态特征

（1）核心（髓核）:单一型核酸(DNA或RNA)，决定病毒的遗传﹑变异与感染。

（2）衣壳:蛋白质，由一定数量的蛋白质壳粒聚合而成。

*衣壳呈三种对称型1、病毒基本结构

（一）病毒结构

第12页,共67页，2024年2月25日，星期天衣壳（capsid）：由许多蛋白质壳粒组成，保护核酸，介导病毒感染细胞且有抗原性。核心（core）：核酸，构成病毒的基因组（genome）。壳粒(capsomere)：由少数几种重复的多肽亚单位组成核衣壳第13页,共67页，2024年2月25日，星期天2、病毒辅助结构——包膜

（1）包膜是病毒出芽释放时包上的一层宿主细胞膜或核膜，由脂质、蛋白质和糖类组成。

（2）刺突(包膜突起)：某些病毒包膜表面镶嵌有糖蛋白，为放射状排列的大小不等的钉状突起，称为刺突。

*功能：与致病性有关，具有抗原性。

第14页,共67页，2024年2月25日，星期天

包膜（envelope）:包绕在核衣壳外，上常有刺突（spike），是病毒的表面抗原。包膜子粒、刺突包膜第15页,共67页，2024年2月25日，星期天病毒形态多种多样，基本形态为杆状、球状和蝌蚪状。廿面体对称的结构(球状)

螺旋对称的结构(杆状)

复合对称的结构(蝌蚪状)

动物病毒多为球状，植物病毒多为杆状，大肠杆菌的T4噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成，是病毒中复合对称的代表。

（二）病毒形态

第16页,共67页，2024年2月25日，星期天

电子显微镜下的病毒杆状球状蝌蚪状第17页,共67页，2024年2月25日，星期天1、病毒颗粒的形态螺旋对称：

杆状：烟草花叶病毒丝状：大肠杆菌M13噬菌体卷曲状：流感病毒子弹状：狂犬病毒等轴对称：冠状病毒、脊髓灰质炎病毒有包膜的球状病毒复合对称：蝌蚪状（无包膜）：T4噬菌体砖块状（有包膜）：痘病毒第18页,共67页，2024年2月25日，星期天TMV第19页,共67页，2024年2月25日，星期天冠状病毒第20页,共67页，2024年2月25日，星期天子弹状的狂犬病毒第21页,共67页，2024年2月25日，星期天噬菌体第22页,共67页，2024年2月25日，星期天痘病毒第23页,共67页，2024年2月25日，星期天昆虫病毒第24页,共67页，2024年2月25日，星期天2、病毒的群体形态包涵体（inclusionbody）噬菌斑及空斑（plaque）枯斑（lesion）第25页,共67页，2024年2月25日，星期天包涵体（inclusionbody）是病毒的聚集体是病毒的合成部位是病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白质非病毒性包涵体,由化学因子或细菌感染形成第26页,共67页，2024年2月25日，星期天噬菌斑(plaque)下层培养基双层培养基敏感菌+上层培养基噬菌体稀释液培养噬菌斑敏感菌菌苔第27页,共67页，2024年2月25日，星期天空斑和病斑

在动物细胞培养物上的与噬菌斑类似的空斑，称为病斑。第28页,共67页，2024年2月25日，星期天枯斑第29页,共67页，2024年2月25日，星期天第二节病毒的组成与功能一、病毒的组成二、病毒核酸及其功能三、病毒蛋白质及其功能四、病毒的脂质与功能五、病毒的糖类六、病毒的其他成分第30页,共67页，2024年2月25日，星期天一、病毒的化学组成核酸蛋白质脂质糖类其他组分第31页,共67页，2024年2月25日，星期天病毒的结构

基本结构（核衣壳）辅助结构—包膜：脂质、蛋白质、多糖等核心：DNA或RNA衣壳：蛋白质病毒的化学组成

1、病毒的核酸：一种病毒只含有一种类型的核酸，或DNA或RNA；单链或双链；线状或环状；单链的可为正链或负链，所以其类型极其多样化。

2、蛋白质衣壳：由一定数量的蛋白质亚单位——衣壳粒按一定的排列组合构成。不同病毒衣壳中衣壳粒的数目不同。

3、包膜：也称囊膜或被膜，为某些病毒所特有，主要成分是脂质和以糖蛋白形式存在的多糖类。第32页,共67页，2024年2月25日，星期天二、病毒核酸及其功能DNA携带遗传信息RNA携带遗传信息第33页,共67页，2024年2月25日，星期天

(1)化学成分为DNA或RNA，据此将病毒分DNA病毒和RNA病毒；

(2)核酸可线型或环型、分单股或双股；

(3)携带病毒的全部遗传信息，是病毒的基因组，大小相差悬殊，复制方式多样，基因组控制病毒的生殖、遗传和变异。二、病毒核酸及其功能存在形式多样第34页,共67页，2024年2月25日，星期天C57BL/6JDBA/2第35页,共67页，2024年2月25日，星期天呼肠病毒小RNA病毒套膜病毒布尼亚病毒冠状病毒黃病毒丝状病毒弹状(杆状)病毒正黏液病毒副黏液病毒星状病毒沙状病毒杯状病毒反转录病毒第36页,共67页，2024年2月25日，星期天各段RNA的分子数目在病毒提纯物中不等量存在绝大部分不存在5’帽子和3’尾分段RNA病毒第37页,共67页，2024年2月25日，星期天分段和多组分病毒基因组◙分段（segmented）病毒基因组：基因组被分为两个或两个以上的不同的核酸分子，但被包装在同一个病毒粒子中。◙多分体（multipartite）病毒基因组：基因组分段后的每个基因组片段包装在不同的病毒颗粒中。分布广泛：在人、动物和植物的病毒中都有存在只在植物病毒中少量存在颗粒大小上经常存在差异（基因组片段长度）在分节段的RNA植物病毒中，常见多分体基因组，即同一病毒的几个RNA节段分别装入衣壳中，形成大小不同的颗粒，有的分装在两种颗粒中称二分体基因组，如豇豆花叶病毒；有的分装在3种颗粒中称三分体基因组，如黄瓜花叶病毒和雀麦花叶病毒。

第38页,共67页，2024年2月25日，星期天病毒基因组分段的优点a）降低包装压力；b）降低了造成断裂的可能性，提高编码能力。a）侵染效率低；b）容易产生变异；c）具有较高的重组率。病毒基因组分段的缺点第39页,共67页，2024年2月25日，星期天病毒核酸回顾病毒核酸是病毒携带遗传信息的遗传物质病毒核酸存在形式多样化：核酸类型（DNA、RNA）、核酸形状（线状、环状；单链、双链）、基因组大小相差悬殊、基因组复制方式第40页,共67页，2024年2月25日，星期天三、病毒蛋白质及其功能结构蛋白组成病毒体的成分

衣壳蛋白包膜蛋白基质蛋白——连接衣壳蛋白与包膜蛋白的部分，有跨膜及锚定功能区非结构蛋白病毒内感染细胞内第41页,共67页，2024年2月25日，星期天结构蛋白：是组成病毒体的蛋白成分，可离心沉淀后分离纯化。

（2）基质蛋白：（3）包膜蛋白：（1）衣壳蛋白：第42页,共67页，2024年2月25日，星期天病毒结构蛋白作用支架作用：维持病毒结构的稳定性保护作用：保护核酸免受外界因素破坏辅助作用：吸附宿主细胞，辅助感染有抗原性：可引起机体的免疫反应第43页,共67页，2024年2月25日，星期天非结构蛋白：可存在于病毒体内也可仅存在于宿主细胞内。（1）病毒内所有的重要的酶类；（2）抑制宿主细胞生物合成或抑制病毒抗原经MHC递呈的蛋白；（3）转化宿主细胞的作用；（4）抗细胞因子或抗细胞凋亡作用。第44页,共67页，2024年2月25日，星期天存在于包膜上功能：保护作用：维护病毒结构的完整性辅助作用：与宿主细胞膜融合，辅助感染四、病毒脂质及其功能第45页,共67页，2024年2月25日，星期天存在形式

核酸上的糖：戊糖、葡萄糖基嘧啶主要在包膜上，以糖蛋白形式为主，也有糖脂、粘多糖功能：共同表现抗原特异性赋予病毒某些功能（如流感病毒血凝素具有红细胞凝集活性）五、病毒糖类及其功能第46页,共67页，2024年2月25日，星期天多胺类有机阳离子，包括丁二胺、亚精胺、精胺等一些金属阳离子功能：与病毒的结构有关六、病毒其他组分第47页,共67页，2024年2月25日，星期天第48页,共67页，2024年2月25日，星期天第三节病毒颗粒形态结构的对称性一、病毒壳体构成的原理二、螺旋对称壳体（helicalsymmetry）三、二十面对称壳体（isosahedralsymmetry）四、复合对称壳体（complexsymmetry）第49页,共67页，2024年2月25日，星期天一、病毒壳体构成的原理病毒壳体是由蛋白质亚基依据物理学的基本理论和几何学原理装配而成的。任何物质结构取得稳定的必要物理条件是，此结构必须处于自由能最低状态，病毒壳体结构也不例外。根据相对简单的几何学原理，病毒壳体可采取的结构对称形式只能是圆柱体对称或者立体对称；由于病毒壳体的亚基数目有限，病毒壳体不可能形成球体对称。第50页,共67页，2024年2月25日，星期天病毒壳体对称类型烟草花叶病毒腺病毒大肠杆菌T偶数噬菌体遗传物质蛋白质遗传物质蛋白质遗传物质蛋白质第51页,共67页，2024年2月25日，星期天烟草花叶病毒（TobaccoMosaicVirus,TMV）是烟草普通花叶病的病原。TMV体外稳定性强，主要通过机械接触传播。烟草花叶病毒是一种RNA病毒，不含DNA，它有一个圆筒状的蛋白质外壳，由2130个相同的亚基组成，内有一条RNA分子，沿着内壁在蛋白质亚基之间盘旋，结合6%RNA和94%蛋白质。二、螺旋对称壳体第52页,共67页，2024年2月25日，星期天二、螺旋对称壳体TMV的衣壳不是由其蛋白质亚基一个一个地装配而成的。而是先聚集形成许多双层（每层17个亚基，共34个亚基）盘状集合体，然后，由于pH的降低与RNA的嵌入，这些双层盘状集合体变成锁紧垫圈样的、不完全啮合的双圈螺旋状的装配单位，最后，他们聚叠在一起装配成完整的TMV

第53页,共67页，2024年2月25日，星期天RNA壳粒第54页,共67页，2024年2月25日，星期天TMV是螺旋对称病毒的典型代表，无包膜，呈直杆状，长300nm，直径15-18nm，轴孔直径4nm。亚基右手螺旋排列，螺距2.3nm。由158个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，相对分子量为17500，总共2130个衣壳粒，排列成130圈螺旋，TMV的核酸核心是单链的RNA，相对分子质量为260万，含有6390个核苷酸，每3个核苷酸与一个衣壳粒相结合，盘绕于蛋白质的轴孔直径中。第55页,共67页，2024年2月25日，星期天CubicHelical第56页,共67页，2024年2月25日，星期天三、二十面对称壳体正四面体正六面体

正八面体正十二面体正二十面体第57页,共67页，2024年2月25日，星期天构成二十面体对称壳体的两种方式：

1、严格等价结合构成典型的二十面体对称壳体

2、准等价结合构成二十面体三角形壳体第58页,共67页，2024年2月25日，星期天严格等价结合构成典型的二十面体对称壳体20个三角形沿一个球形表面排列而成的立体形状相同亚