病毒学概述

第二十五章病毒学概述 电镜观察 天花病毒 病毒 virus 的发现Discoveryofvirus1892年发现第一个病毒即烟草花叶病毒1898年发现动物口蹄疫病毒1901年证实对人类有致病性的是黄热病毒 乙肝病毒 腺病毒 轮状病毒 狂犬病毒 子弹状的狂犬病毒 天花病毒 Ebola病毒 HSV 2 病毒与其他微生物的比较 病毒在微生物中占有十分重要的地位 1 近75 的传染病由病毒引起 2 传染性强 传播迅速 流行广泛 死亡率高 3 病毒与肿瘤及自身免疫性疾病的发生密切相关 有致畸作用 4 目前病毒感染的诊疗还相对滞后 部分病毒尚缺乏有效疫苗 5 不断发现引起人类疾病的新病毒 第一节病毒的分类 一 分类原则 1 核酸类型和结构 2 病毒体的形状和大小 3 病毒体的形态结构 4 对脂溶剂的敏感性 二 病毒的分类 1 DNA病毒类 2 RNA病毒类 3 DNA和RNA逆转录病毒类 三 其他 1 卫星病毒 satellites 2 类病毒 viroids 3 朊粒 prion 第二节病毒的大小与形态 病毒体 virion 完整的有传染性的病毒颗粒 有典型的形态和传染性 1 测量单位 纳米 nm 3 观察工具 电子显微镜2 大多数病毒的直径小于150nm 一 病毒的大小 立克次体450nm 衣原体390nm 多数病毒为球形或近似球形 形态 第三节病毒的结构和化学组成 一 病毒的结构 核衣壳 衣壳是由许多在电镜下可辨别的形态学亚单位 壳粒 capsomer 所组成 根据壳粒排列方式的不同可分为以下3种对称类型 螺旋对称型 20面体对称型和复合对称型 包膜是病毒在释放过程中穿过宿主细胞以出芽方式向细胞外释放时获得的 包膜表面常有不同形状的突起 称为包膜子粒或刺突 spike 有包膜的病毒又称为包膜病毒 病毒包膜 电镜照片 刺突结构示意图 流感病毒血凝素糖蛋白三聚体 二 病毒的化学组成与功能 1 病毒的核酸 化学成分为DNA或RNA 据此将病毒分DNA病毒和RNA病毒 病毒核酸具有多样性 有线形或环形 闭环或缺口环 单链 RNA病毒 呼肠病毒和伯尔纳病毒除外 或双链 DNA病毒 微小病毒和环状病毒除外 单链RNA还有正负链之分 有的核酸分节段等 大小相差悬殊 携带病毒的全部遗传信息 是病毒的基因组 主导病毒感染 增殖 遗传和变异的物质基础 决定病毒的一切特性 2 病毒蛋白质 结构蛋白和非结构蛋白 一 结构蛋白 是组成病毒体的蛋白成分 1 衣壳蛋白 2 基质蛋白 3 包膜蛋白 结构蛋白的功能 保护病毒核酸参与感染过程具有抗原性 二 非结构蛋白非结构蛋白可以存在于病毒体内 也可存在于受感染的细胞内 其作用是作为酶类 参与病毒的复制 如逆转录酶 蛋白水解酶 DNA多聚酶 胸腺嘧啶核苷激酶等 三 脂类和糖类 存在于包膜中 一方面构成病毒的结构 另一方面可促进病毒的感染 第四节病毒的增殖 增殖方式 自我复制 selfreplication 复制周期 1 吸附 absorption 2 穿入 penetration 3 脱壳 uncoating 4 生物合成 biosynthesis 5 装配与释放 assemblyandrelease 吸附 1 吸附 absorption 病毒与细胞的静电结合介导可逆的非特性吸附 宿主细胞表面受体与病毒包膜或衣壳表面的配体结合 介导不可逆的特异性吸附 特点 高度特异性 决定病毒的宿主范围和组织嗜性 2 穿入penetration 通过吞饮或融合方式穿入细胞膜 吞饮 endocytosis 细胞膜内陷似吞噬泡 无包膜病毒 融合 fusion 在融合蛋白的作用下 病毒包膜与细胞膜融合 而将核衣壳释放至细胞质内 有包膜病毒 吸附 胞饮方式穿入 3 脱壳 uncoating 病毒核酸游离于宿主细胞内 病毒核酸 病毒核酸 4 生物合成 biosynthesis 早期 基因组在细胞内合成非结构蛋白 病毒复制酶及抑制细胞正常生物合成的抑制酶 晚期 根据基因组的指令在细胞内复制病毒核酸 合成结构蛋白和非结构蛋白 隐蔽期 根据基因组转录mRNA及转译蛋白质的不同 生物合成可分六大类 1 DNA病毒 双链 细胞核内合成DNA 细胞质内合成病毒蛋白 依赖DNA的RNA多聚酶 早期mRNA 转译 早期蛋白 药物作用的靶 晚期 解链 正链DNA负链DNA DNA多聚酶 子代DNA 转录 晚期mRNA 晚期蛋白 病毒衣壳蛋白及其他结构蛋白 2 单链DNA病毒 3 RNA病毒 单链 多数在细胞质内合成子代RNA及病毒蛋白 1 正单链RNA病毒 有mRNA功能 正单链RNA 复制 子代RNA 结构蛋白 衣壳蛋白等 非结构蛋白 依赖RNA的RNA多聚酶 双链RNA 复制中间型 药物作用的靶 2 负单链RNA病毒 有依赖RNA的RNA多聚酶 负单链RNA 依赖RNA的RNA多聚酶 正单链RNA 有mRNA功能 子代RNA 结构蛋白 衣壳蛋白等 双链RNA 复制中间型 药物作用的靶 解链 两种RNA病毒的共同点 都可作为模板复制出子代RNA 具有复制中间型 不会出现RNA病毒的整合 逆转录病毒例外 两种RNA病毒的不同点 3 双链RNA病毒 dsRNA mRNA 蛋白质 RNA RNA dsRNA 依赖RNA的RNA聚合酶 解链 4 逆转录病毒 有逆转录酶 即依赖RNA的DNA多聚酶 单链RNA 逆转录酶 进入细胞核 整合 前病毒 子代病毒RNA 病毒mRNA 病毒蛋白质 肿瘤发生 药物作用的靶 逆转录病毒复制示意图 5 组装 成熟与释放 核酸浓聚壳粒聚集装罐核酸 裂解细胞后病毒释放出来 无胞膜病毒以裂解病毒方式释放病毒 出芽释放 病毒复制周期 二 异常增殖 1 顿挫感染 abortiveinfection 病毒进入宿主细胞后 由于细胞缺乏病毒复制所需的酶或能量等必要条件 使病毒在其中不能合成自身成分 或虽合成病毒核酸及蛋白质 却不能组装成完整的病毒体 是为顿挫感染 容纳细胞和非容纳细胞 异常增殖 2 缺陷病毒 defectivevirus 因病毒基因组不完整或因某一基因位点改变 不能进行正常增殖 复制不出完整的有感染性病毒颗粒的病毒 可在辅助病毒的帮助下完成正常的增殖 如腺病毒伴随病毒 3 伪病毒病毒包装时 衣壳里包装的是宿主细胞的部分核酸 第五节病毒的遗传变异 如 条件致死性突变株 温度敏感突变株 ts 缺陷干扰突变株 DIM 宿主范围变异株耐药变异株等 一 基因突变由基因突变产生的病毒表型性状改变的毒株称为突变株 mutant 二 基因重组与重配generecombinationandreassortment当两个有亲缘关系而性状不同的病毒同时感染同一细胞时 可以出现基因互换并产生兼有两个亲代特性的子代 称为重组 recombination l已灭活的病毒在基因重组成为具有感染性的病毒 l交叉复活 灭活病毒 活病毒活病毒l多重复活 灭活病毒 灭活病毒活病毒 基因组分节段的病毒的重配 分节段基因组病毒的基因重组 交换基因节段 称重配 reassortment 发生几率较高 四 病毒基因产物的相互作用Interactionbetweenviralgeneproducts二种或二种以上的病毒感染同一宿主细胞后 它们之间可发生基因产物的相互作用 三 基因整合 1 互补作用 complementation 和加强作用 二种病毒感染同一宿主细胞后 其中一种病毒的基因产物 酶 衣壳蛋白 促使另一病毒的复制 感染型病毒与缺陷病毒 感染型病毒与灭活病毒 缺陷病毒与缺陷病毒之间 2 表型混合与核壳转移phenotypricmixtureandtranscapsidation 二种病毒株感染同一宿主细胞后 一种病毒复制的核酸被另一种病毒的衣壳或包膜所包绕 产生新的病毒颗粒 发生耐药性或细胞嗜性的改变 基因产物的交换 表型混合 无包膜的病毒的表型混合称为 核壳转移 transcapsidation 第六节病毒的干扰现象 干扰现象 interference 两种病毒同时感染同一细胞时 可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象 即干扰现象 在同一病毒株中混有缺陷病毒 当与完整病毒同时感染同一细胞时 完整病毒的增殖受到抑制的现象称为自身干扰现象 发挥干扰作用的缺陷病毒称为缺陷干扰颗粒 defectiveinterferingparticles DIP 干扰现象的产生原因 1 第一种病毒感染细胞后使细胞表面受体或代谢途径发生变化 2 病毒感染细胞后可诱导细胞产生抑制病毒复制的一组蛋白 干扰素 interferon IFN 第七节理化因素对病毒的影响 从细胞中释放出来的病毒体 受到外界理化作用后 会失去感染性 称病毒的灭活 理化因素主要通过破坏病毒包膜或使病毒蛋白质变性或损伤病毒核酸以灭活病毒 一 物理因素 一 温度 加热50 60 30min或100 几秒钟即可灭活 在 70 或 196 条件下 可存活数月至数年 理化因素对病毒的影响 一 物理因素 二 酸碱度