微生物学药学专业病毒的基本性状ppt课件.ppt

病毒学,1,3000BC，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。,2,病毒（virus）的概念,是一种体积小，结构简单，只有一种类型的核酸（RNA或DNA），只能在活的、敏感细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物。,3,病毒与其它微生物的区别,4,病毒的特点,形体微小，结构简单，缺乏细胞结构，具有比较原始的生命形态和生命特征；可通过除菌滤器，电子显微镜下观察；只含一种核酸，DNA或RNA；依靠自身的核酸进行复制，DNA或RNA含有复制、装配子代病毒所必须的遗传信息；缺乏完整的酶和能量系统。专性细胞内寄生。,5,病毒引起疾病的特点,传播性病死率持续感染肿瘤的形成关系,6,第一节病毒的基本性状,7,病毒体（virion）:完整的成熟病毒颗粒，具有典型的形态结构，并有感染性。测量单位为纳米（nm,为1/1000m）150nm大型病毒（最大300nm）,一、病毒的大小与形态,8,微生物的大小比较,葡萄球菌(1000nm）,牛痘病毒300250nm,A,B,C,D,E,F,G,立克次体450nm,衣原体390nm,A、大肠杆菌噬菌体(6595nm),B、腺病毒(70nm),C、脊髓灰质炎病毒(30nm),D、乙脑病毒(40nm),E、蛋白分子(10nm),F、流感病毒(100nm),G、烟草花叶病毒,9,病毒的形态,病毒颗粒的形状大致可分为三种类型。1、球型病毒颗粒；2、杆状病毒颗粒等；3、蝌蚪型病毒颗粒。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。,10,11,12,13,14,二、病毒的结构和化学组成,15,（一）病毒的化学组成,基本化学组成：核酸和蛋白质。包膜病毒和某些无包膜病毒还含有脂类和糖类。有的病毒还含有聚胺类化合物，无机阳离子等组分。,16,1.病毒的核酸,核酸是病毒的遗传物质，是病毒遗传和感染的物质基础。一种病毒的病毒颗粒只含有一种核酸，DNA或者RNA。除逆转录病毒基因组为二倍体外，其它病毒的基因组都为单倍体。,17,病毒核酸的特点,多样性,线状、环状,大小悬殊,复制方式多样,存在形式多样,18,有内含子，ORF间有重叠克隆和表达较大的遗传不稳定性感染性,19,2.病毒的蛋白质：,病毒的蛋白质根据是否存在于病毒颗粒中分为结构蛋白和非结构蛋白。结构蛋白：系指构成一个形态成熟的有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质。非结构蛋白：指由病毒基因组编码的，在病毒复制或基因表达调控过程中具有一定功能，但不结合于病毒颗粒中的蛋白质。,20,病毒蛋白质由病毒核酸编码,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酶感染细胞内特殊作用蛋白,21,3.病毒的脂质,许多病毒包膜内存在有脂类化合物，如磷脂、脂肪酸、甘油三酸脂和胆固醇等。这些脂类几乎都是由病毒粒子在细胞内成熟，在细胞膜处以出芽方式释放，直接从宿主细胞膜上得到。病毒脂类存在与病毒的吸附和侵入有关。,22,4.病毒的碳水化合物,除病毒的核酸中所含戊糖外，有的病毒还含有少量的碳水化合物，为核糖或脱氧核糖和磷酸组成的核酸骨架。包膜病毒中碳水化合物以寡糖侧链的形式与蛋白质结合形成包膜糖蛋白。,23,5.病毒的其它组成,在某些动物、植物病毒中存在多胺类有机阳离子，包括丁二胺、亚精胺、精胺等，它们大都结合于病毒核酸，对核酸的构型有一定影响。在某些病毒的病毒体中，还发现有其它的小分子量组份，如ATP，对噬菌体尾鞘收缩提供能量。,24,（二）病毒的基本结构,衣壳核心壳粒包膜刺突,病毒基本结构模式图,25,病毒的结构,核酸构成核心蛋白质组成衣壳核心与衣壳共同组成核衣壳(裸露病毒)有些病毒在核衣壳外有一层由脂类组成的包膜（包膜病毒）,26,核心：核酸基因组决定病毒遗传、变异和复制衣壳：蛋白质壳粒衣壳保护、介导感染、抗原性包膜：脂类、蛋白质、糖包膜，包膜子粒（刺突）保护、介导感染、抗原性,27,病毒体结构模式图,壳粒,衣壳,核心（核样物）,核衣壳,包膜,包膜病毒,包膜子粒,28,病毒的衣壳,由于构成衣壳的壳粒数目和排列方式不同，病毒结构出现不同的对称形式：螺旋对称型二十面立体对称型复合对称型,29,30,31,32,RNA,壳粒,33,34,病毒的辅助结构,1.包膜：概念：某些病毒在核衣壳外包绕着一层含脂蛋白的外膜，称为“包膜”。剌突或包膜子粒：概念：包膜中含有双层脂质、多糖和蛋白质，其中蛋白质具有病毒特异性，常与多糖构成糖蛋白亚单位，嵌合在脂质层，表面呈棘状突起，称“剌突或包膜子粒”。作用：位于病毒体的表面，有高度的抗原性，并能选择性地与宿主细胞受体结合，促使病毒包膜与宿主细胞膜融合，感染性核衣壳进入胞内而导致感染。有包膜病毒对脂溶剂和其他有机溶剂敏感，失去包膜后便丧失了感染性。,35,2触须样纤维：,腺病毒是唯一具有触须样纤维的病毒腺病毒的触须样纤维是由线状聚合多肽和一球形末端蛋白所组成，位于衣壳的各个顶角。该纤维吸附到敏感细胞上，抑制宿主细胞蛋白质代谢，与致病作用有关。还可凝集某些动物红细胞。,36,37,3病毒携带的酶：,某些病毒核心中带有催化病毒核酸合成的酶，如流感病毒带有RNA的RNA聚合酶，这些病毒在宿主细胞内要靠它们携带的酶合成感染性核酸。,38,包膜病毒,裸病毒,Cubic,Helical,39,三、病毒的增殖,40,病毒的增殖,病毒体在细胞外是处于静止状态，基本上与无生命的物质相似，当病毒进入活细胞后便发挥其生物活性。由于病毒缺少完整的酶系统、合成自身成份的原料和能量，也没有核糖体，因此决定了它的专性寄生性。必须侵入易感的宿主细胞，依靠宿主细胞的酶系统、原料和能量复制病毒的核酸，借助宿主细胞的核糖体翻译病毒的蛋白质。病毒这种增殖的方式叫做“复制”。病毒复制的过程：分为吸附、穿入、脱壳、生物合成及装配释放五个步骤，又称复制周期。,41,病毒的增殖,增殖的条件：活的敏感细胞增殖的方式：复制病毒复制周期：病毒基因为模板，籍DNA多聚酶或RNA多聚酶等，使细胞转为复制病毒的基因组，转录、翻译出相应的病毒蛋白，最终释放出子代病毒。,42,吸附穿入脱壳生物合成组装成熟与释放,病毒复制的过程,43,接触结合特异性吸附（病毒配体位点与细胞膜特异受体结合）穿入,吸附和穿入,融合-有包膜病毒胞饮-无包膜病毒转位作用,44,脱壳,概念：病毒脱去蛋白质衣壳使基因组核酸裸露的过程，病毒体失去了完整性。隐蔽期：从脱壳到出现新的感染病毒之间叫“隐蔽期”。方式：1.溶酶体酶降解而去除。2.在吸附穿入细胞的过程中病毒的RNA释放到胞浆中。3.病毒进入胞浆中后，合成病毒脱壳酶，完成脱壳。,45,生物合成,DNA病毒与RNA病毒在复制的生化方面有区别，但复制的结果都是合成核酸分子和蛋白质衣壳，然后装配成新的有感染性的病毒。一个复制周期大约需68小时。,46,隐蔽期6大类型：双链DNA病毒单链DNA病毒单正链RNA病毒单负链RNA病毒双链RNA病毒逆转录病毒区域：DNA病毒核内（除痘病毒）RNA病毒胞质（除流感病毒及部分副粘病毒）,47,双股DNA病毒的复制,多数DNA病毒为双股DNA。按遗传中心法则进行：DNA-RNA-蛋白质过程：双股DNA病毒侵入宿主细胞后，以病毒DNA为模板在RNA聚合酶作用下，转录出病毒mRNA，然后转移到胞浆核糖体上，翻译出早期蛋白质即合成复制病毒DNA所需的酶。在此酶的作用下以亲代DNA为模板，按核酸半保留形式复制大量子代双股DNA。再以子代DNA为模板，转录出病毒晚期mRNA，并翻译出病毒的大量晚期蛋白，即为结构蛋白。,转录,翻译,48,病毒的复制过程,49,装配与释放,概念：装配：新合成的病毒核酸和病毒结构蛋白在感染细胞内组合成病毒颗粒的过程称为装配。释放：病毒颗粒从细胞内转移到细胞外的过程为释放。装配的位置：大多数DNA病毒，在核内复制DNA，在胞浆内合成蛋白质，转入核内装配成熟。而痘苗病毒其全部成份及装配均在胞浆内完成。RNA病毒多在胞浆内复制核酸，合成蛋白及装配。感染后6个小时，一个细胞可产生多达10000个病毒颗粒。,50,病毒装配成熟后释放的方式有：,破胞：宿主细胞裂解，病毒释放到周围环境中，见于无包膜病毒，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等；出芽：以出芽的方式释放，见于有包膜病毒，如疱疹病毒在核膜上获得包膜，流感病毒在细胞膜上获得包膜而成熟，然后以出芽方式释放出成熟病毒。其他方式：也可通过细胞间桥或细胞融合邻近的细胞，在细胞间传播。,51,四、病毒对理化因素的抵抗力,52,（一）物理因素,1温度大多数病毒耐冷而不耐热。经加热566030分钟，由于表面蛋白变性，而丧失其感染性，即被灭活。通常在-20196仍不失去活性，但对反复冻融则敏感。一般可用低温真空干燥法保存病毒。2pH病毒一般在pH5.09.0的环境是稳定的。3射线紫外线、X线和高能量粒子可杀活病毒,53,（二）化学因素,1脂溶剂有包膜病毒可迅速被脂溶剂破坏。病毒对脂溶剂的敏感性可作为病毒分类的依据之一。2甘油大多数病毒在50%甘油盐水中能活存较久。3化学消毒剂一般病毒对高锰酸钾、次氯酸盐等氧化剂都很敏感，升汞、酒精、强酸及强碱均能迅速杀灭病毒。-丙内脂及环氧乙烷可杀灭各种病毒。4抗生素抗生素及磺胺对病毒无效。,54,第二节病毒的人工培养,55,病毒培养的方法,一、动物接种法二、鸡胚培养三、组织培养或细胞培养胚胎细胞培养细胞培养:原代细胞传代细胞双倍体细胞,56,细胞培养,57,常用的细胞培养,58,细胞病变(CPE)包涵体,59,正常细胞,60,CPE,61,狂犬病毒包涵体（Negribody）,62,巨细胞病毒包涵体,63,病毒数量和感染性测定,1、蚀斑试验,2、ID50或TCID50,病毒感染鸡胚、动物或细胞后，引起50%发生死亡或病变的最小量。,病毒感染单层细胞后，产生的局限性病灶，称蚀斑，蚀斑是由一个感染性病毒体复制形成的，称蚀斑形成单位，病毒悬液中的感染性病毒量以每毫升的蚀斑形成单位PFU来表示。,64,第三节病毒的干扰现象与干扰素,65,干扰现象当两种病毒同时感染同一细胞时，可发生一种病毒的增殖抑制了另一种病毒增殖的现象。产生原因干扰素（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,66,一.干扰素(IFN),由多种细胞产生，可干扰病毒感染和复制的细胞因子，故得名。根据其来源和结构不同，可分为型（IFN-、IFN-）型（IFN-）,67,I型干扰素：IFN-,IFN-抗病毒作用,II型干扰素:IFN-，免疫调节作用,干扰素（IFN）的产生细胞,CD8+T细胞、CD4+T细胞、NK细胞,受病毒感染的细胞,68,主要诱生剂,I型干扰素：IFN-,IFN-,病毒,细胞,感染,IFN-,IFN-,同源性30%共用一个受体抗病毒作用,69,I型干扰素的作用,具有很强的抗病毒和抗肿瘤作用，其通过旁分泌方式，诱导细胞合成多种酶，选择性干扰RNA、DNA病毒复制。IFN-则可直接抑制肿瘤细胞增殖，或增强NK细胞、巨噬细胞、CTL细胞杀瘤作用。,70,IFN-a的抗病毒作用,病毒,病毒复制,抑制病毒复制,信号转导,IFN-a,IFN-诱导蛋白,诱导刺激,胞核,胞核,71,II型干扰素IFN-,产生细胞：活化的CD8+T细胞活化的CD4+T细胞NK细胞,72,型干扰素的作用,型干扰素主要发挥免疫调节作用：1.促进多种类型细胞表达MHC-类抗原，增强APC抗原提呈功能；2.促进静止CD4+T细胞分化为Th1细胞亚群，并抑制Th2细胞增殖，从而抑制B细胞增殖分化和抗体产生；3.作为巨噬细胞活化因子，直接诱导参与呼吸爆发的酶的合成，增强巨噬细胞杀伤能力。IFN-通过活化单核/巨噬细胞、NK细胞，增强机体杀伤肿瘤细胞的作用。,73,IFN-免疫生物学效应,74,干扰素,定义：,由病毒或其他干扰素生剂刺激机体细胞所产生的一种具有抗病毒等作用的糖蛋白,种类：,种类产生细胞抗病毒抗肿瘤免疫调节人白细胞强弱弱人成纤维细胞强弱弱T细胞弱强强,75,抗病毒意义：,抗病毒特点,种的特异性、间接性、广谱性,抗病毒机理：,细胞受干扰素作用后，合成抗病毒蛋白,早期中断病毒复制，阻止病毒扩散,76,IFN的应用,IFN是最早应用于临床的细胞因子。主要用于治疗肿瘤及病毒感染性疾病，如病毒性肝炎、带状疱疹、粒细胞白血病、慢性髓样白血病等，均显示较好疗效。,77,第四节病毒的感染与免疫,78,（一）病毒感染的途径见下表,一、病毒感染的途径与扩散方式,79,80,病毒的传播,1、水平传播,病毒在人群不同个体间的传播,病毒侵入机体的三大重要途径,皮肤,粘膜,医源性,81,2、垂直传播,病毒由亲代传给胎儿的方式,胎盘,产道,生殖细胞,乳汁,82,（二）病毒感染的体内扩散方式,83,二、病毒的致病作用及机理,（一）病毒对宿主细胞的直接作用,细胞水平上致病机理,1、杀细胞性效应2、细胞膜改变3、包涵体形成4、细胞转化5、细胞凋亡,84,（二）病毒感染的免疫病理作用,机体水平上致病机理,1、免疫系统的功能被抑制2、免疫的病理作用,85,三、病毒感染的类型,向外播散病毒机体获得特异性免疫,急性感染持续性感染,隐性感染,显性感染,86,（一）隐性感染,不出现临床症状的感染称为亚临床感染或隐性感染。许多病毒性疾病流行时为此型感染，是机体获得特异性免疫的主要来源。例如脊髓灰质炎流行时，隐性感染约占99%。隐性感染的人仍能向周围环境散布病毒，而传染他人。,87,（二）显性感染,1.急性感染2.持续性感染,88,1.急性感染,临床所见的绝大多数病毒感染，如麻疹、乙型脑炎、流感、脊髓灰质炎、水痘等都为急性感染。病毒侵入机体内，在一种组织或多种组织中增殖，并经局部扩散，或经血流扩散到全身。经23天以至23周的潜伏期后，病毒繁殖到一定水平，由于局部或组织广泛损伤，引起临床感染。从潜伏期起，宿主动员了非特异性和特异性免疫力，除致死性疾病外，宿主一般能在症状出现后13周内，消除体内的病毒。通常在症状出现前后的一段时间内及病后数天到2周，从组织或分泌物中能分离出病毒。,89,2.持续性感染,持续性感染包括：潜伏感染、慢性感染及慢发性感染。造成持续感染的原因：有病毒本身的特性因素，如整合感染倾向、缺损干扰颗粒（DIP）形成、抗原性变异或无免疫原性；同时也与机体免疫应答异常有关，如免疫耐受、细胞免疫应答低下，抗体功能异常、干扰素产生低下等。,90,慢性性感染：,病程长病毒可检出如HBV,潜伏感染：,可反复激活，急性发作病毒只有在急性发作时才被检出如HSV、ZVZ,慢发病毒感染：,潜伏期长，发病后为亚急性进行性直至死亡,如麻疹病毒,持续性感染,91,（1）潜伏感染,是指病毒的DNA或逆转录合成的cDNA以整合形式或环状分子形式存在于细胞中，造成潜伏状态，无症状期查不到完整病毒，当机体免疫功能低下时病毒基因活化并复制完整病毒，发生一次或多次复发感染，甚至诱发恶性肿瘤。造成潜伏感染的病毒及潜伏部位见下表。,92,潜伏性病毒感染,93,（2）慢性感染,是指感染性病毒处于持续的增殖状态，机体长期排毒，病程长，症状长期迁延，往往可检测出不正常的或不完全的免疫应答。常见病毒：乙型肝炎病毒感染后10%的患者血持续存在HBsAg，血清中可检出免疫复合物，而细胞免疫功能低下者，发展成慢性活动性乙型肝炎。四个月内的胎儿感染风疹病毒后，母体抗体不能清除细胞内的风疹病毒，受染细胞分裂速度减慢，胎儿发育不正常，出生后出现多种多样的先天性缺陷或畸形，称为“风疹综合征”，随着年龄的增长，细胞免疫功能增强，才能消除产生病毒的靶细胞。与疣有关的乳头瘤病毒可形成慢性感染，这是由于病毒隐藏在无血管的上皮细胞内，逃避了免疫监视，该病毒基因也可整合到宿主细胞DNA中。,94,（3）慢发性感染,慢发性感染不同于慢性感染，其特点是潜伏期很长，通常在数月或数年，而后出现慢性进行性产生，直至病死。引起慢发性感染的病毒、所致疾病及主要病征：人免疫缺陷病毒（HIV）：获得性免疫缺陷综合征(AIDS)，主要病征为T1细胞数量及功能缺损。麻疹病毒：亚急性硬化性全脑炎(SSPE)，主要病征为CNS炎细胞浸润、胶质细胞增生、脱髓炎。朊病毒或蛋白侵染因子：库鲁病（Kuru）主要病征以大脑皮质海绵状变性，震颤为特征；亚急性早老性痴呆，主要病征以大脑皮质海绵状变性，进行性痴呆为特征。,95,四、病毒感染与肿瘤,某些DNA病毒的全部或部分DNA以及逆转录病毒合成的cDNA插入宿主细胞基因中，形成前病毒,导致细胞遗传性状的改变，称为整合感染。整合的宿主细胞不复制期间为潜伏感染，偶尔复制出完整病毒时为复发感染。在适宜条件下细胞也可转化为癌细胞，细胞膜上出现肿瘤抗原。HTLV-1、EBV、HPV、HBV均可造成这一类型的感染。,96,引起人类恶性肿瘤的病毒,97,五、抗病毒免疫,1、屏障作用,2、巨噬细胞的作用,3、干扰素获得性非特异性免疫,（一）非特异性免疫,98,（二）特异性免疫,按种类：IgGIgMIgA,CD4+Th1、CD8+TC、NK、M等细胞多种细胞因子,中和抗体：,定义、机理和免疫球蛋白的类型,细胞免疫：针对细胞内病毒,体液免疫：清除细胞外病毒,按功能：,中和抗体、,补体结合抗体、,血凝抑制抗体,抗病毒免疫的主要成分,99,噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。噬菌体具有病毒的一些特性：1、个体微小2、没有细胞结构3、专性细胞内寄生噬菌体分布：极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应的噬菌体的存在。,第五节噬菌体,100,一、噬菌体的生物学性状,噬菌体很小，在光镜下看不见，需用电镜观察。不同的噬菌体在电镜下有三种形态：蝌蚪形、微球形和丝形。大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成。,（一）形态与结构,101,蝌蚪形噬菌体结构模式图,102,化学组成：噬菌体主要由核酸和蛋白质组成。核酸为噬菌体的遗传物质，为DNA或RNA，并由此将噬菌体分成DNA噬菌体和RNA噬菌体。蛋白质构成噬菌体头部的衣壳及尾部，起着保护核算的作用，并决定噬菌体外形和表面特征。抗原性：噬菌体具有抗原性，能刺激集体产生特异性抗体。抵抗力：噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌的繁殖体强，7530min灭活。噬菌体能耐受低温和冰冻，但对紫外线和X射线敏感。,103,根据噬菌体与宿主菌的相互关系，噬菌体可分为两类：毒性噬菌体：能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。温和噬菌体：噬菌体基因与宿主染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包括：吸附、穿入、生物合成、成熟和释放。噬菌体的复制周期或溶菌周期：从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。,（二）噬菌体的增殖与溶菌,104,噬菌体的溶菌性周期,噬菌体的复制周期或溶菌周期：从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。增殖方式：毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖。增殖过程包括：吸附、穿入、生物合成、成熟和释放。,105,吸附,吸附是噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性。,106,毒性噬菌体的复制周期溶菌性周期,107,108,在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液变得澄清。在固体培养基上，若用适量的噬菌体和宿主菌液混合后接种培养，培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成，称为噬斑。不同噬菌体噬斑的形态与大小不尽相同。,109,温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传至子代细