病毒的基本性状.ppt

第四章病毒的基本性状 什么是病毒 是一种体积微小 结构简单 只含有一种核酸 DNA或RNA 以复制方式繁殖 严格活细胞内寄生的非细胞型微生物 主要特点非细胞型微生物 体积微小 nm 能通过除菌滤器 需要借助电子显微镜才能观察到 遗传物质只含一种核酸 DNA或RNA 严格活细胞内寄生 依靠细胞提供能量 原料物质以及大分子合成机制才能完成病毒的生命活动 以复制方式进行繁殖 称增殖 对常用的抗生素不敏感 但对干扰素敏感 第一节病毒的形态 结构与化学组成 在自然界中存在方式 病毒基因形式 细胞内 以分子状态存在 病毒体 virion 完整的 成熟的病毒颗粒 是细胞外的结构形式 具有典型的形态结构 并有感染性 病毒的宿主范围感染所有的生物细胞 具有宿主特异性 据感染宿主将病毒分为动物病毒 植物病毒 噬菌体 一 病毒的大小与形态 大小 直径 20 300nm电镜下观察1 葡萄球菌2 立克次体3 衣原体4 痘病毒5 大肠埃希菌噬菌体6 流感病毒7 腺病毒8 乙脑病毒9 脊髓灰质炎病毒 微生物的大小比较 A 脊髓灰质炎病毒B 猴多瘤病毒40C 水疱性口炎病毒D 流感病毒E 腺病毒F 埃博拉病毒 几种病毒电镜图 形态 球形杆状子弹状砖块状蝌蚪状 二 病毒的结构和化学组成 裸病毒 核衣壳nuleocapsid 核心 core 核酸 DNA RNA 衣壳 capsid 蛋白质壳粒 capsomere 包膜病毒核衣壳 nuleocapsid 包膜 envelope 脂质双层 宿主细胞 刺突 spike 病毒的结构模式图 一 病毒的核心 核酸dsDNAssDNAdsRNAssRNA ss ss 功能主导病毒复制决定病毒特性具有感染性 二 病毒的衣壳 蛋白质 功能 保护核酸吸附免疫原性壳粒的排列 20面体对称型螺旋对称复合对称型 20面体对称型 e g adenovirus 螺旋对称型 e g tobaccomosaicvirus 复合对称型 e g bacteriophage 三 病毒的包膜 概念 病毒在成熟后穿过宿主细胞 出芽释放时获得的一层膜 含有宿主细胞膜 核膜及病毒蛋白 组成 脂质和糖类 宿主 蛋白质 病毒 功能 包膜构成病毒的表面抗原 可诱发机体免疫应答 包膜与病毒入侵细胞和感染性有关 包膜具有保护核衣壳的作用 包膜对干燥 热 酸和脂溶剂敏感 四 基质蛋白 存在 衣壳与包膜之间 功能 跨膜和锚定 连接衣壳和包膜蛋白 病毒的化学组成与功能 病毒核酸 DNA或RNA 单 双链 线状或环状 闭环或缺口 功能 病毒生命的物质基础 病毒感染的启动者 病毒蛋白质 病毒基因组编码 具有病毒的特异性 结构蛋白 structureprotein 包括衣壳 包膜和基质蛋白 保护病毒核酸 参与病毒的感染过程 衣壳蛋白 包膜蛋白具有良好的抗原性 非结构蛋白 non structureprotein NS 病毒编码的酶类和特殊功能的蛋白 如蛋白水解酶 DNA合成酶 逆转录酶等 脂类和糖 主要存在于包膜病毒的包膜上 大部分来自于宿主细胞膜 第二节病毒的增殖 自我复制 selfreplication 以病毒核酸分子为模板进行复制的方式 定义 从病毒接触宿主细胞开始 经过核酸复制 最后从宿主细胞中释放出子代病毒的过程 复制周期 replicationcycle 分5个步骤 吸附 adsorption 穿入 penetration 脱壳 uncoating 生物合成 biosynthesis 组装 成熟与释放 assembly maturationandrelease 一 病毒的复制周期 吸附 病毒的配体位点与细胞表面的特异受体的结合 是感染的第一步 两阶段 静电结合特异性结合 吸附 步骤一吸附 裸病毒 吞饮 endocytosis 包膜病毒 融合 fusion 病毒包膜与细胞膜融合 核衣壳直接进入胞浆内 步骤二穿入 不同病毒 穿入方式不同 噬菌体 注入式 病毒核酸直接进入胞浆内 步骤三脱壳 释放核酸宿主细胞溶酶体酶水解病毒衣壳蛋白 步骤四 生物合成 病毒核酸合成病毒蛋白质合成早期蛋白质合成晚期蛋白质合成 隐蔽期 病毒脱壳释放核酸后 病毒的核酸介导合成子代病毒的各种成分 这个阶段用电镜或血清学的方法均检测不到病毒体 这个时期是病毒代谢最活跃的阶段 隐蔽期的实质是病毒基因组控制下进行病毒核酸和蛋白质的合成阶段 此时宿主细胞的正常代谢往往被抑制或改变 dsDNA病毒早期mRNA翻译半保留复制早期蛋白质 酶 抗病毒药物作用的 靶 子代病毒DNA晚期蛋白质 结构蛋白 转录 翻译 DNA聚合酶等 dsDNAV的生物合成 宿主RNA聚合酶转录 成熟子代 ssRNA病毒的生物合成 ssRNA病毒 ssRNA mRNA病毒结构蛋白 病毒非结构蛋白 RNA聚合酶 ssRNA 子代病毒 ssRNA 核糖体 ssRNA病毒 自身携带病毒RNA聚合酶 ssRNA ssRNA mRNA 子代 ssRNA 子代病毒蛋白 HBV的生物合成 逆转录病毒的生物合成 逆转录酶病毒RNA 模板 cDNA RNA DNA杂交体RNA酶H水解亲代RNADNA 合成dsDNADNA 转录RNA前病毒 拼接成mRNA修饰成子代病毒RNA病毒结构蛋白 整合酶 细胞染色体 步骤五组装 成熟与释放 组装过程 裸病毒 衣壳 病毒核酸 核衣壳包膜病毒 核衣壳 包膜 病毒体组装方式 以核酸为支架 壳粒按对称方式排列 先形成20面体衣壳 核酸进入 形成核衣壳 释放过程 出芽释放 溶细胞性释放 其他 出芽释放 包膜病毒 不直接破坏宿主细胞 流感病毒出芽释放 VZV出芽穿过核膜获得包膜 0 1 m HIV病毒出芽释放 溶细胞性释放 裸病毒宿主细胞损伤 崩解 其他方式如CMV 通过细胞间桥或细胞融合传播 复制的完整过程 病毒感染细胞后的结局 正常增殖 产生病毒体 异常增殖 不能形成病毒体 顿挫感染缺陷病毒 顿挫感染 abortiveinfection 概念 细胞不能为病毒提供复制必需的物质而病毒不能合成 能合成病毒 但不能组装 释放有感染性的病毒颗粒 细胞称为 非容纳细胞 二 病毒的异常增殖 缺陷病毒 defectivevirus 概念 病毒的基因不完整 基因位点发生改变 核酸和蛋白合成受阻 失调 导致不能复制出完整的子代病毒颗粒 与辅助病毒共感染 培养正常增殖缺陷性干扰颗粒 defectiveinterferingparticles DIP 发挥干扰作用的缺陷病毒 三 病毒的干扰现象概念 两种病毒感染同一细胞 可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象 发生范围 异种病毒之间同种病毒之间灭活病毒与活病毒之间缺陷病毒与正常病毒 干扰发生机制 干扰素 interferon IFN 产生宿主细胞表面受体被破坏宿主细胞代谢途径被改变DIP存在医学意义 阻止病毒复制 导致宿主康复 灭活病毒和减毒活病毒作为疫苗干扰毒性病毒感染 可能减低疫苗效果 须注意合理投放疫苗 第三节病毒的遗传和变异 病毒遗传学常用的一些专业名词 病毒株 strain 同一种病毒中的不同分离株或者不同的系 病毒型别 type 同种病毒的不同血清型 由中和抗体进行免疫学确定的表型 病毒变异体 variant 某病毒株的表型改变 并能稳定存在 在相应宿主细胞中传代与存活 与原来的野毒株表型不同 但不清楚其变异的遗传学基础 病毒突变体 突变株 mutant 与原来的野毒株相比 病毒株的表型改变 已清楚其变异的遗传学基础 一 病毒的基因组 第一 仅含有一种类型 DNA或RNA病毒核酸具有多样性 线型 环型单链 双链分 不分节段第二 基因中外显子之间有重叠含有内含子第三 部分病毒可以整合到细胞基因组上 如疱疹病毒 反转录病毒等引起细胞恶性转化或病毒基因组发生变异 二 基因重组与重配 基因重组 generecombination 定义 当二种有亲缘关系的不同病毒感染同一宿主细胞时 它们的遗传物质发生交换 产生具有两个亲代特征的子代病毒 并能继续增殖 称为基因重组 本质 病毒核酸分子断裂 交叉连接 引起核酸分子内部重新排列 方式 两种活病毒之间 如流感病毒活病毒与灭活病毒之间 交叉复活 crossreactivation 两种灭活病毒之间 多重复活 multiplereactivation 如紫外线照射后 重配 reassortment 定义 在分节段的RNA病毒基因组之间 如流感病毒 轮状病毒等 两个病毒株可通过基因片段的交换使子代基因组发生突变 这种过程被称之为重配 三 基因突变 定义 基因组中核酸碱基顺序上的化学变化 可以是一个核苷酸的改变 也可为上百上千个核苷酸的缺失或易位 非由于他种病毒或生物体的介入所引起的病毒核酸基因组的遗传型变异 类型 自然突变 10 6 10 8诱导突变 物理 化学因素 如温度 射线 5 溴尿嘧啶 亚硝酸盐等突变结果 表型改变 如病毒空斑大小 病毒颗粒形态 抗原性 宿主范围 营养要求 细胞病变以及致病性的改变等静默突变 silentmutation 未引起表型改变 常见的有意义的突变株 条件致死性突变株 conditional lethalmutant 定义 只能在某种条件下增殖 而在另一种条件下不能增殖举例 如温度敏感突变株 ts突变株 28 35 允许 36 40 不允许 如 脊髓灰质炎疫苗 宿主范围突变株 host rangemutant hr突变株 定义 病毒基因组改变影响了其对宿主细胞的吸附或相互作用举例 制备狂犬病疫苗耐药突变株 drug resistantmutant 定义 多因病毒酶基因突变导致药物作用的靶酶特性改变 病毒对药物产生耐药 四 病毒非遗传物质变异的类型 实质 未发生核酸遗传物质的改变 具有不稳定性 经传代后会恢复类型 互补作用 complementation 定义 一般情况下 某些病毒不能在细胞培养中产生子代病毒 但当用不同毒株混合感染时 通过两种病毒基因产物之间相互作用则有感染性子代病毒产生 称此现象为互补作用 发生方式 两个缺陷病毒之间或在正常和缺陷病毒之间 表型混合和表型交换 表型混合 互相交换衣壳和包膜糖蛋白 导致混合形成两种镶嵌的衣壳和包膜 表型交换 一种病毒的衣壳或包膜包裹了另一种病毒的基因组 第四节理化因素对病毒的影响 一 物理因素对病毒的影响 196 影响机制 直接破坏核酸 改变病毒结构 如破环蛋白质 影响因素 温度 耐冷不耐热 反复冰融可灭活保存应快速低温冷冻 pH 6 8稳定 保存可用 50 甘油缓冲盐水 射线 X射线 射线 紫外线 二 化学因素对病毒的影响 脂溶剂乙醚 氯仿等无包膜病毒对其抵抗 有包膜病毒敏感 乙醚灭活试验 酚类蛋白变性剂 可用来做病毒的消毒剂 氧化剂其他干扰素 对病毒有抑制作用中草药 如板蓝根 大青叶等抑制病毒的增殖抗生素 利于病毒分离 第五节病毒的分类 病毒的分类原则核酸类型与结构 RNA DNA 双链 单链 线状 环状 是否分节段 病毒体的形状和大小衣壳的对称型及壳粒的数目对脂溶剂的敏感性及有无包膜等1995年国际病毒分类委员会DNA病毒类RNA病毒类DNA和RNA逆转录病毒类 依据分类原则 将病毒分为科 属 种 病毒属 virusgenera 由结构 性状相关并亲缘关系相近的病毒成员组成 后缀 virus 如Enterovirus 肠道病毒属 病毒科 virusfamilies 由结构 性状相关和有亲缘关系的病毒属组成科名后用后缀 viridae 如Picornaviridae 小RNA病毒科 病毒分类系统4000多种 7大类 66科 244属国际病毒分类委员会 ICTV 2001 dsDNA有包膜 痘病毒科 Poxviridae天花病毒 牛痘病毒疱疹病毒科 Herpesviridae 单纯疱疹病毒dsDNA无包膜 腺病毒科 Adenoviridae 腺病毒乳多空病毒科 Paproavairidae 乳头瘤病毒ssDNA无包膜 细小病毒科 Paraoviridae 人类细小病毒B19 DNA病毒 dsRNA分节 无包膜呼肠病毒科 Reoviridae 轮状病毒 ssRNA不分节 有包膜副粘病毒科 Paramyxoviridae 麻疹病毒弹状病毒科 Rhabdoviridae 狂犬病毒 ssRNA分节 有包膜正粘病毒科 Orthomyxoviridae 流感病毒布尼亚病毒科 Bunyaviridae 汉坦病毒 ssRNA 无包膜小RNA病毒科 Picornaviridae 肠道病毒HAV鼻病毒杯状病毒科 Caliciviridae 诺瓦克病毒HEV星状病毒科 Astroviridae 星状病毒 ssRNA不分节 有包膜冠状病毒科 Coronaviridae 冠状病毒黄病毒科 Flaviviridae HCV乙型脑炎病毒披膜病毒科 Togaviridae 风疹病毒 RNA病毒 dsDNA有包膜嗜肝DNA病毒科 Hepadnasviridae HBVssRNA有包膜逆转录病毒科 Retroviridae HIV DNA和RNA逆转录病毒 亚病毒 比病毒结构更简单 体积更小的感染因子包括 1 卫星病毒为500 2000核苷酸的单链RNA分子 基因组缺损