本病毒基本性状

1 病毒的基本性状 2 公元前 1500-1300年埃及浮雕提供了关于脊髓灰质炎最早 纪录。年轻祭司的一条腿萎缩了，与脊髓灰质炎症状相似 。 3 4 OPV: Oral Poliovirus Vaccine 儿童在口服脊灰减毒活疫苗 5 唇疱疹 疱疹性齿龈炎 6 单纯疱疹病毒单纯疱疹病毒 HSV 7 麻疹麻疹 8 1892年，俄国 Ivanovski重复了麦尔 的试验， 发现患病叶片汁液通过细 菌过滤器仍能引发 健康的烟草发病 ，认为病原不是细菌，而是比细菌 小的感染性的因子引起。 有感染性的滤过因子 virus的中文 译名病毒的概念 9 简 介 病毒 （ virus） :是一类非细胞型的微生物。 特点： 1、体积微小。多在电镜下才可观察到。 2、结构简单，无细胞结构。只含一种类型核酸 （ DNA或 RAN）。 3、严格的细胞内寄生。 4、对抗生素不敏感。但对干扰素敏感。 10 病毒 （ virus） :是一类体积微小、结构简单、只含 一种类型核酸（ DNA或 RAN），严格细胞内寄 生的非细胞型微生物。 病毒性疾病的特点 1、发病率高； 2、传染性强； 3、致死率高； 4、缺乏有效的治疗方法。 11 水水 痘痘 带带 状状 疱疱 疹疹 天天 花花 狂犬病狂犬病 12 病毒体 （ virion）： 具有一定形态结构和感染性的完整病毒颗粒具有一定形态结构和感染性的完整病毒颗粒 。 第一节 病毒形态、结构与化学组成 13 一、病毒的大小和形态 1、病毒的大小： 测量单位为 纳米（ nm， 1nm=10-3 m ） 14 病病 毒毒 的的 大大 小小 Staphylococcus aureus Chlamydia Pox virus Herpes virus Influenza virus Picornavirus (polio) 300 20 nm Size of viruses 15 球形病毒球形病毒 (spherical virus) 丝杆状病毒丝杆状病毒(filamentous virus) 弹状病毒弹状病毒 (bullet shaped virus) 砖形病毒砖形病毒 (brick shaped virus) 蝌蚪状病毒蝌蚪状病毒 (tadpole shaped virus) 病病 毒毒 的的 形形 态态 Five shapes 16 Viral structure 核心核心 core 衣壳衣壳 capsid 刺突刺突 spike (包膜子粒包膜子粒 peplomer)核衣壳 nucleocapsid 包膜 envelope 病毒的结构病毒的结构 17 二、病毒的结构和化学组成 (一 )病毒体的结构： 1、 核心 (core) 2、 衣壳（ Capsid) 3、 包膜 (envelop) 核衣壳 nucleocapsid 裸露病毒裸露病毒 naked virus = 核衣壳核衣壳 = 病毒体病毒体 包膜病毒包膜病毒 enveloped virus = 核衣壳核衣壳 + 包膜包膜 = 病毒体病毒体 18 包 膜 病 毒 裸 露 病 毒 Spike Envelope Enveloped virus Naked virus 19 1、 核心 (core)： 仅由裸露的核酸构成 。 DNA： dsDNA（多见） ssDNA: +ssDNA和 -ssDNA RNA： ssRNA(多见 ): +ssRNA ssRNA dsRNA single-stranded (ss) or double-stranded (ds) 20 核酸的功能 ： 1）病毒的复制 2）决定病毒的特性 3）使病毒具有感染性 21 2、 衣壳（ Capsid)： 衣壳由一定数量的 壳粒 组成。 22 二十面体对称型 病毒衣壳的几种对称形式 （ 根据壳粒的数目和排列方式不同 ） 23 螺旋对称型 24 复合对称型 25 衣壳的功能： 1）保护核酸 2）参与感染过程 3）具有抗原性 26 3、包膜 (envelop)： 包绕在核衣壳外，包膜表面有钉状 突起物称做 刺突 （ spike ）或包膜子粒 如 血凝素 (HA) 神经氨酸酶 (NA) 27 *包膜具两重性：包膜具两重性： 宿主细胞膜的特性宿主细胞膜的特性 病毒的（糖蛋白刺突）特性病毒的（糖蛋白刺突）特性 *从宿主细胞从宿主细胞 “出芽出芽 ”获得获得 *对脂溶剂敏感（乙醚实验）对脂溶剂敏感（乙醚实验） 28 包膜的功能： 1）维护病毒的完整性 2）具有与宿主细胞膜亲和及融合的性能 3）具有病毒抗原的特异性 29 第二节第二节 病毒的增殖病毒的增殖 Multiplication of Virus 30 病毒的增殖方式 病毒在宿主细胞内，以病毒核酸为模板，在聚 合酶或聚合酶及其他必要因素作用下，合成子 代病毒的核酸和蛋白质，装配成完整的病毒颗 粒并释放到细胞外。 复制 （ replication） 31 一、病毒的复制过程 1、吸附 2、穿入 3、脱壳 4、生物合成 5、组装和释放 复制周期 (replication cycle) 32 1.吸附（ adsorption）感染的第一步和关键 *病毒体表面配体蛋白 + 易感细胞表面受体 *决定病毒的嗜组织性和宿主特异性 33 2.穿入（ penetration）病毒体穿过细胞膜，进入细胞 *融合：包膜病毒 + 部分裸露病毒 *胞饮：裸露病毒 + 部分包膜病毒 *直接注入：噬菌体 34 3.脱壳（ uncoating）： 病毒脱去衣壳释放核酸 *一些裸 露 病毒：穿入时即脱壳 *包膜病毒：在细胞溶酶体酶作用下脱壳 *复杂病毒（痘病毒）：细胞溶酶体脱外壳， 病毒脱壳酶脱内壳 35 4、生物合成 （ 1）是指病毒核酸的复制与蛋白质的合成过程 。 (复制出子代核酸和蛋白质外壳 ) （ 2）此阶段在宿主细胞内找不到完整的病毒体 ，称为 隐蔽期 。 （ 3）生物合成的基本过程： 转录 mRNA 翻译早期蛋白质 复制子代 核酸 合成晚期蛋白质 36 病毒生物合成的方式：自学 胞饮 1. 双链 DNA病毒：以正链 DNA为模板，转录产生 mRNA，再在细胞核糖体上合成蛋白质。 2. 单链 DNA病毒：先形成双链 DNA，然后同 1。 3. 正链 RNA病毒：正链 RNA具有 mRNA功能，先合成一聚蛋 白，加工后形成具有各种功能的病毒蛋白。 4. 负链 RNA病毒：先转录产生 mRNA，再合成蛋白。 5. 双链 RNA病毒：以负链 RNA为模板转录，然后同 4。 6. 逆转录病毒：以正链 RNA为模板逆转录为 DNA即 cDNA ，后者整合到细胞染色体，然后再合成 mRNA和蛋白质。 37 (1)装配： 新合成的子代病毒核酸与蛋白质在宿主细胞内组装 为成熟病毒颗粒的过程。 大部分 DNA病毒在细胞核内组装：如腺病毒 大部分 RNA病毒在细胞浆内组装：如脊髓灰质炎病毒 有些病毒在细胞核膜上组装：如疱疹病毒 也有病毒在细胞膜上组装：如流感病毒 5.装配与释放 38 (2)释放 : 成熟病毒从宿主细胞游离出来的过程称为释放 。 释放的方式： 细胞裂解：裸露病毒 出芽：包膜病毒 细胞间桥或细胞融合：巨细胞病毒 39 40 41 病毒增殖的结局： (1) 复制出完整的子代病毒颗粒。 (2) 病毒基因与宿主细胞基因整合，不产 生子代病毒颗粒。 (3) 异常现象。 42 二、与病毒增殖有关的异常现象 1 、顿挫感染 : 病毒在宿主细胞内不能正常增殖 非容纳细胞 : 不能为病毒增殖提供条件的细胞 容纳细胞 : 能为病毒增殖提供条件的细胞 43 2、缺陷病毒形成： 因病毒基因不完整或基因位点发生改变，不能 进行正常增殖的病毒称为 缺陷病毒 。 但当它与另一种病毒共同培养时，若后者能弥 补缺陷病毒的不足，使缺陷病毒增殖出完整的病毒 体，则这种有辅助作用的病毒被称为 辅助病毒 。 44 3、干扰现象 (interference) 两种病毒感染同一种细胞或同一机 体，常发生一种病毒抑制另一种病毒复 制的现象，称为 干扰现象 。 45 干扰现象的种类： 异种干扰 同种干扰 自身干扰 46 干扰现象的机理 （ 1）病毒诱导宿主细胞产生干扰素。 （ 2）易感细胞表面受体为干扰病毒占据破坏。 （ 3）缺陷干扰颗粒（ defective interfering particle， DIP ）的干扰作用。 47 （ 1） 病毒间的干扰现象能够终止感染， 使机体康复，是机体非特异性免疫的重 要组成部分。 干扰现象的意义 : 48 （ 2）病毒疫苗使用注意事项 避免病毒疫苗间干扰现象的发生。 避免病毒疫苗被野毒株的病毒干扰而影响 疫苗的免疫效果。 49 第三节 病毒遗传学 50 病毒的遗传是相对病毒的遗传是相对 的，变异才是绝对的。的，变异才是绝对的。 51 一、病毒变异的类型： 遗传物质 基因突变 变异 基因重组与重配 基因整合 非遗传物 基因产物的互补作用 质变异 病毒的表型交换和表型混合 52 1、 基因突变： 单一核苷酸的碱基发生变化。 基因突变可产生突变株。 53 温度敏感突变株 （ temperature sensitive mutant ,ts突变株） 在 2835 下可增殖，在 3740 条件下不能增殖。 ts突变株有较高的恢复原来病毒特性的回复突变率（ 10-4） 。经多次突变后，可获得稳定的病毒突变株，而 突变株多为 减毒株，利用此机理可制备病毒疫苗，如脊髓灰质炎疫苗。 （ 1）条件致死突变株 54 （ 2）宿主范围突变株（ hr株） Host range mutants 是指某些病毒由于突变，使其对宿主细胞 的感染范围发生改变，只能在特定的细胞中增 殖，称为宿主范围突变株 。 如狂犬病疫苗 。 55 （ 3）耐药突变株： 病毒酶基因改变 降低对药物亲和力 对药物不敏感 56 2、 基因重组与重配 两种有亲缘关系、但性状不同的病毒感染同 一细胞时，病毒之间交换核酸片段而引起的变异 。 57 基因重组：两种不同病毒的核酸片段分子内的互换基因重组：两种不同病毒的核酸片段分子内的互换 基因重配：分节段的 RNA病毒 核酸片段核酸片段 分子间的互换分子间的互换 如 流感病毒容易发生变异， 与流感病毒分节段的 遗传基因有关。 A B a b A b a B 分子内基因重组分子内基因重组 (单链核酸单链核酸 ) gene recombination A B C A S T A B T A S C 分子间基因重配分子间基因重配 (双链核酸双链核酸 ) reassortment A B a b 59 3、病毒基因组与 宿主细胞基因组宿主细胞基因组 整合 病毒基因组的一部分或全部插入宿主细胞染病毒基因组的一部分或全部插入宿主细胞染 色体的现象。如肿瘤病毒、逆转录病毒。色体的现象。如肿瘤病毒、逆转录病毒。 60 非遗传物质变异： 这种变异不能遗传这种变异不能遗传 基因产物的互补作用： 蛋白质水平的相互作用蛋白质水平的相互作用 缺陷病毒缺陷病毒 - 缺陷病毒缺陷病毒 感染性病毒感染性病毒 - 缺陷病毒或灭活病毒缺陷病毒或灭活病毒 61 virus A P+ C- virus B P- C+ 互补作用互补作用 Complementation P+ C- P+C- P+ C- P- C+ P- C+ P- C+ Polymerase Expressed No capsid protein expressed No virus out No polymerase Expressed Capsid protein Expressed No virus out The same viruses out 62 virus A virus B virus A virus A virus B virus B 表型混合表型混合 表型交换 病毒的表型交换和表型混合 63 二、病毒遗传变异的生物学意义 用于病毒性疾病的诊断、治疗和预防 如：减毒活疫苗 牛痘接种法预防天花 64 第四节 理化因素对病毒的影响 65 概念： 灭活 (inactivation) 病毒受理化因素作用后失去感染性称。 灭活的病毒仍保留其抗原性、红细胞 吸附、血凝和细胞融合等特性。 66 影响因素： 一、物理因素： 1、温度 大多数病毒 耐冷不耐热， 6030min 可灭活 。 肝 炎病毒例外 。 在干冰温度（ -70 ）和液氮温度（ -196 ）下 更可长期保持其感染性，反复冻融可使许多病 毒灭活。 67 温度使病毒变性的机理： 使病毒衣壳蛋白、包膜的糖蛋白刺突 和病毒复制所需的酶类发生变性。 68 2、 PH： 大多数病毒在 PH59的范围较稳定， 病毒体对 PH的稳定性常被用于病毒体鉴 定的指标之一。 常在中性或弱酸性的环 境中保存病毒。 69 3、射线 ： 射线、 X射线以及紫外线均能使病毒灭活 。 但有些病毒经紫外线灭活后，经可见光照 射，可使灭活的病毒复活，故 不宜用紫外线来 制备灭活病毒疫苗。 70 二 、化学因素的影响 1、脂溶剂 包膜病毒对脂溶剂敏感，借此可鉴别 有包膜病毒和无包膜病毒。 2、各种化学消毒剂 对许多化学消毒剂（酚类、氧化剂）敏感 。 71 3、抗生素与中草药 对抗生素不敏感，所以保存病毒标本时， 可加一些青、链霉素抑菌。 某些中草药对病毒有一定的抑制作用。 72 具有广谱抗病毒作用 可抑制病毒核酸的复制和 蛋白的合成，达到抗病毒的目的 抗细胞增殖作用 IFN有抗细胞分裂和增殖作用，抑 制活化的癌基因的复制和表达。因此，它具有 抗肿瘤 作用 干扰素的作用干扰素的作用 73 第五节 病毒的分类与命名法 74 病毒的分类病毒的分类 1. 按宿主分按宿主分 : 动物病毒、植物病毒、真菌病毒、细菌病毒动物病毒、植物病毒、真菌病毒、细菌病毒 2. 按入侵部位、传播途径及所致疾病分：按入侵部位、传播途径及所致疾病分： 呼吸道、肠道、肝炎、虫媒、嗜神经、经皮肤呼吸道、肠道、肝炎、虫媒、嗜神经、经皮肤 粘膜传播及肿瘤病毒粘膜传播及肿瘤病毒 75 3. 按核酸类型和包膜分按核酸类型和包膜分 : DNA病毒病毒 双股双股 有和无包膜有和无包膜 复合对称有包膜复合对称有包膜 单正股单正股 无包膜无包膜 RNA病毒病毒 双股双股 无包膜无包膜 单正股单正股 有和无包膜有和无包膜 单负股单负股 有包膜有包膜 逆转录病毒逆转录病毒 : HIV 76 二、病毒的命名规则： 不采用拉丁双命名法 科、属的名用斜体，科名的首字母大写； 种名首字母不大写，不用斜体，但如果是发现者 命名的要大写。 例：疱疹病毒科： family Herpesviridae 单纯疱疹病毒 2型： herpes simplex virus 2 77 第六节 亚 病 毒 (subvirus) 非典型病毒，是比病毒更小的致病因子。 包括类病毒、 朊病毒 、卫星病毒。 78 朊病毒或 朊粒朊粒 p312 Prion 79 朊朊 粒粒 Prion 无核酸的蛋白质无核酸的蛋白质 传染性传染性 因子，因子， 是蛋是蛋 白酶抗性蛋白，白酶抗性蛋白， 致病因子是朊粒蛋白致病因子是朊粒蛋白 ， 可可 引起哺乳动物引起哺乳动物 传染性海绵状脑病。传染性海绵状脑病。 80 朊粒病（朊粒病（ prion disease）为人畜共患病）为人畜共患病 最早于最早于 200年前发现羊瘙痒病（年前发现羊瘙痒病（ Scrapie） , 后来发现后来发现 CJD、 Kuru， 1986年发现牛海绵状脑病（年发现牛海绵状脑病（ bovine spongiform encephalopathy, BSE），即疯牛病（），即疯牛病（ mad cow disease）。）。 人和动物中已知有近人和动物中已知有近 20种种 传染性海绵状脑病传染性海绵状脑病 (TSE)，朊粒病在，朊粒病在 人类主要有以下人类主要有以下 5种：种： 1. 库鲁病（库鲁病（ Kuru） 2. 克雅病（克雅病（ Creutzefeldt-jakob disease, CJD） （传染性痴呆病或早老性痴呆病）（传染性痴呆病或早老性痴呆病） 3. 克雅病新变种（克雅病新变种（ new variant of CJD, nvCJD） 4. 吉斯特曼吉斯特曼 -斯召斯列综合症（斯召斯列综合症（ Gerstmann-Straussler syndrome, GSS） 5. 致死性家族性失眠症（致死性家族性失眠症（ fatal familial insomnia, FFI ） 81 朊粒病共同临床特点朊粒病共同临床特点 潜伏期很长（潜伏期很长（ 5 50年），一旦发年），一旦发 病病 6个月至个月至 1年全部死亡，表现为进年全部死亡，表现为进 行性痴呆，共济失调，震颤等行性痴呆，共济失调，震颤等 82 患瘙痒症的绵羊患瘙痒症的绵羊 患患 BSE的牛的牛 83 库鲁病人库鲁病人 疾病早期疾病早期 疾病晚期疾病晚期 84 河南省确诊一例罕见的致死性失眠症患者（河南省确诊一例罕见的致死性失眠症患者（ 2006年）年） 一名年近五旬的男子已有半年多不能正常睡眠了，此前，在他的家族三代人中一名年近五旬的男子已有半年多不能正常睡眠了，此前，在他的家族三代人中 ，已有近，已有近 10人在人在 20至至 50岁期间患这种岁期间患这种 “ 不知名不知名 ” 的怪病而相继去世。近日，河南省的怪病而相继去世。近日，河南省 人民医院神经内科确诊其患的是人民医院神经内科确诊其患的是 罕见的致死性家族性失眠症罕见的致死性家族性失眠症 。 据报道，该男子从今年据报道，该男子从今年 1月份起突然出现睡眠障碍，有时浅浅入睡，有时会月份起突然出现睡眠障碍，有时浅浅入睡，有时会 全身痉挛性抖动，还做一些匪夷所思的动作。例如，他的双臂在空中挥舞，像是抓全身痉挛性抖动，还做一些匪夷所思的动作。例如，他的双臂在空中挥舞，像是抓 住了什么东西，然后使劲塞进嘴巴里，醒后他自己却一点也不知道。住了什么东西，然后使劲塞进嘴巴里，醒后他自己却一点也不知道。 经过夜间如此经过夜间如此 的的 “ 重体力劳动重体力劳动 ” ，白天他无精打采，有些嗜睡，却又睡不着，双手不停地在身上，白天他无精打采，有些嗜睡，却又睡不着，双手不停地在身上 抓挠，腿上、背上都留下了深深的抓痕，并出现了低烧、认知障碍和轻微的精神异抓挠，腿上、背上都留下了深深的抓痕，并出现了低烧、认知障碍和轻微的精神异 常，有时连家门也摸不着。发病后，该男子和家人异常恐慌。原来，这个怪病的魔常，有时连家门也摸不着。发病后，该男子和家人异常恐慌。原来，这个怪病的魔 影已经笼罩其家族半个世纪，影已经笼罩其家族半个世纪， 相继夺去了三代近相继夺去了三代近 10人的生命人的生命 。 85 这名男子曾到多家医院就诊，但医生都没有见过这样这名男子曾到多家医院就诊，但医生都没有见过这样 的病人，说不清他得的到底是啥病。随着对病情的掌握和的病人，说不清他得的到底是啥病。随着对病情的掌握和 剖析，一个可怕的诊断浮现在医生脑海中剖析，一个可怕的诊断浮现在医生脑海中 , 致死性家族性致死性家族性 失眠症失眠症 ，影像学检查也完全支持这一诊断。，影像学检查也完全支持这一诊断。 从从 1986年年 意大利发现第一例意大利发现第一例 致死性家族性失眠症至致死性家族性失眠症至 今，今， 世界上共报道了世界上共报道了 27个家系个家系 82例患者例患者 。 2004年，湖北协年，湖北协 和医院发现了我国和医院发现了我国 第一例第一例 患者，但不久就死亡了。该男子患者，但不久就死亡了。该男子 如此庞大的患病家系，在我国还前所未有，世界上也非常如此庞大的患病家系，在我国还前所未有，世界上也非常 罕见。罕见。 86 1. 耐受蛋白酶消化和常规消毒，只有强碱耐受蛋白酶消化和常规消毒，只有强碱 (10N NaOH)，高压，高压 消毒消毒 (134 ,1小时小时 )才能灭活才能灭活 2. 不含核酸，用常规不含核酸，用常规 PCR无法检测无法检测 3. 超长的潜伏期（平均超长的潜伏期（平均 20年），发病前无法检测和诊断年），发病前无法检测和诊断 4. 变异和跨种属感染，具有大量的潜在感染来源，主要为牛、变异和跨种属感染，具有大量的潜在感染来源，主要为牛、 羊、鹿等反刍动物，传播的潜在危险不明，很难预测和控制羊、鹿等反刍动物，传播的潜在危险不明，很难预测和控制 5. 感染途径多：已知有消化道（食入）、神经、血液均可感染感染途径多：已知有消化道（食入）、神经、血液均可感染 。 6. 100%病死率，缺乏治疗药物，病死率，缺乏治疗药物， 无法研制预防疫苗无法研制预防疫苗 朊病毒 的特殊性质的特殊性质 87 1. 疯牛病是世界性问题，疯牛病是世界性问题， 100多个国家曾进口来自疯牛多个