病毒的基本性状医学PPTVIP

病毒学,3000BC，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症, 概论,1、病毒的三个共同特点：（1）体积微小，用电子显微镜观察；（2）结构简单，只有核酸基因和蛋白质外壳；（3）超级寄生，在活细胞内寄生；,病毒的基本性状,病毒与其它微生物的区别, 病毒的大小与形态,1、病毒的大小：（1）测量病毒大小的方法是电子显微镜；（2）病毒大小的计量单位是纳米（nanometer，nm）；（3）测量病毒大小的标准是病毒体的直径；（4）病毒体（virion）是指成熟的、具有传染性的病毒 个体；（5）最大的病毒是痘病毒（300 X 200 X 100nm）；最 小的病毒如肠病毒及鼻病毒（直径约20nm）。,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 ( 65 95nm ),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,2、病毒的形态特征（5种）：（1）球状体（spherical form），大多数人类和脊椎动 物病毒的形态为球形，如疱疹病毒、腺病毒等；（2）丝状体（filamentous form），多见于植物病毒， 但新分离的流感病毒（newly isolated influenza virus）可为丝状体；（3）砖形体（brick-shaped），如天花和牛痘病毒；（4）弹状体（bullet-shaped），如狂犬病毒和水泡性口 炎病毒等；（5）蝌蚪状体（tadpole-shaped），如噬菌体。, 病毒的结构与功能,1、病毒的基本结构与功能：（1）基因组（genome），位于病毒体内部的、编码病 毒所有结构蛋白和非结构蛋白的核酸（nucleic acid）；由DNA或RNA（either- or-）组成，故 DNA和RNA病毒。 功能：病毒遗传变异的物质基础，具有编码病毒 蛋白、控制病毒性状、决定病毒复制及增 殖侵害的功能。,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,（2）蛋白衣壳（capsid），包裹或镶嵌在病毒核酸外 面、由病毒基因组编码的蛋白质。病毒的蛋白衣 壳是由壳粒（capsomer）组成，它是包裹病毒核酸 的一粒一粒的形态亚单位。 功能：保护病毒核酸免受外界环境因素（如核酸 水解酶）的影响，同时表现病毒的生物学 特性，如对宿主细胞的亲嗜性、致病性、 毒力和抗原性。（3）核衣壳（nucleocapsid），病毒核酸和蛋白衣壳的 总称。,核心：核酸 基因组genome 决定病毒遗传、变异 和复制壳粒capsomere 衣壳capsid 保护、介导、抗原性包膜envelope，包膜子粒peplomere（刺突spike） 保 护、介导、抗原性,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,2、病毒的特殊结构及其功能：（1）包膜（envelope）或囊膜，包裹在病毒核衣壳外 面结构，由脂质和糖蛋白组成。1）、脂质的来源与作用 来源：病毒出芽成熟过程中从宿主细胞的核膜或 细胞质膜获得， 作用：包膜中脂质对宿主细胞的亲嗜性，决定病 毒特定的侵害部位；有包膜病毒可被脂溶 剂灭活。,2）、糖蛋白的来源与作用 来源：糖获自宿主细胞，蛋白质由病毒自身基因 编码。包膜突起（peplomer）又称刺突 （spike）构成了病毒糖蛋白的亚单位； 作用：流感病毒的包膜突起有病毒血凝素（viral hemagglutinin，HA）和病毒神经氨酸酶 （viral neuraminidase，NA）两种。,HA：凝集鸡和人的红细胞，且赋予病毒对呼吸道 上皮细胞有特殊的亲和力； NA：破坏宿主细胞表面上的受体，使包膜的脂质与 细胞膜融合，便于病毒侵入细胞。 （2）触须（antenna）常见于腺病毒（无囊膜）。功能 是凝聚和毒害敏感的宿主细胞。, 病毒衣壳的对称性,根据病毒壳粒排列方式的不同，病毒结构有三种对称型：1、立体对称（cubic symmetry），以20面体对 称为多数，如腺病毒等 ；2、螺旋对称（helical symmetry），如狂犬病毒 （rabies virus）、水泡性口炎病毒（VSV）和 流感病毒等；3、复合对称（complex symmetry），如T噬菌 体、天花病毒和牛痘病毒等。,20面体对称型,20个面、12个顶角、30个棱边,螺旋对称型,复合对称型, 病毒的分类,国际病毒分类委员会（ICTV）对病毒分类原则：1、宿主的种类：动物、植物、细菌病毒；2、病毒形态与大小：球状体、丝状体、砖形体、弹 状体、蝌蚪状体；3、有无包膜及对乙醚的敏感性；4、核衣壳的对称型；5、核酸类型；6、抗原性；7、病毒在宿主细胞中的增殖部位：DNA病毒的衣 壳一般在核内装配，RNA病毒大多数在质内装配；8、传播方式、媒介种类、流行病学特征。, ABSTRACT,How do we define a virus? Virues were originally distinguished from other infectious agents because they are especially small and obligatory intracellular parasites. Now we even further know viruses are entities that: 1. Contain single type of nucleic acid, either DNA or RNA. 2. Contain a protein coat (sometimes it is enclosed by an envelope of lipids, proteins, and carbohydrates) that surrounds the nucleic acid. 3. Multiply inside living cells by using the synthesizing machinery of the cell. And 4. Cause the synthesis of specialized structures that can transfer the viral nucleic acid to other cells., 病毒的复制,1、病毒复制的过程（1）吸附（adsorption）：特异性吸附其本质是病毒配 体与细胞膜特异受体结合。 如HIV-1 gp120和/或gp160与CD4+ T的CD4分子； 呼吸道上皮细胞和红细胞表面的糖蛋白是流感病 毒的受体； 肠道上皮细胞的脂蛋白是脊髓灰质炎病毒的受体；,病毒的复制与变异,（2）穿入（ penetration ）：（3）脱壳（uncoating）：细胞的溶酶体酶裂解病毒的 衣壳，释放出病毒的基因组；（4）生物合成（biosynthesis）：脱壳后的病毒基因组 在细胞内先合成非结构蛋白，然后根据病毒基因 组指令，复制病毒的核酸、合成结构蛋白与非结 构蛋白。此阶段无完整病毒可见，也不能用血清 学检测出病毒的抗原，故称为隐蔽期（eclipse）， 即病毒的生物合成过程。,融合-有包膜病毒胞饮-无包膜病毒,1）DNA病毒：利用宿主细胞核内依赖DNA的RNA多 聚酶转录出早期mRNA；,2）正链RNA病毒：基因组RNA直接具有mRNA功能，可直接附 着于宿主核糖体转译出病毒结构蛋白和非结 构蛋白（依赖RNA的RNA多聚酶），故病毒 核酸本身具有感染性，如SARS病毒和脊髓 灰质炎病毒；,3）负链RNA病毒：病毒本身含依赖RNA的RNA多聚酶，病毒核 酸本身不具有感染性，如流感病毒等；,4）双链RNA病毒：有部分同ss+RNA病毒，还有一部分同 ss-RNA病毒；,5）反转录病毒的生物合成（5）装配（assembly）和释放（ release） ： 无包膜病毒装配成的核衣壳即为成熟病毒体，以溶细胞的方式释放； 有包膜的病毒装配成核衣壳后以出芽方式释放。释放可包有细胞核膜或细胞质膜而形成成熟病毒体。（包膜上脂质和糖类来自细胞，随不同细胞来源而不同，包膜的蛋白为病毒基因所编码。）,2、病毒的异常增殖（1）、顿挫感染：又称为流产性感染（abortive infection），因细胞条件不合适，病毒进入细 胞能够复制，但装配的速度很慢，甚至有时 完全不能装配，因而产生了没有传染性的病 毒体成分，此过程称为顿挫感染。（2）、缺陷病毒（ defective virus ）：带有不完整基 因组的病毒体，称为缺陷病毒，当与辅助病 毒共同感染同一细胞时，可生成有传染性的 病毒体，如AAV和HDV。,（3）、病毒干扰：当两种病毒同时感染同一细胞时， 可发生一种病毒抑制了另一种病毒增殖的现 象，即病毒干扰（viral interference）。 1）自身干扰，高滴度的同一株病毒连续传代培养， 生成一部分无传染性的病毒，如流感病毒接种鸡 胚； 2）同种干扰，同种病毒不同型间，如流感病毒A1型 和A2型之间； 3）异种干扰，不同种病毒之间，如甲型和乙型流感 病毒。,3、病毒培养及其生长特征（1）、人工培养： 动物（Animals） 鸡胚（Embryonated eggs） 组织培养（Organ and tissue culture） 细胞培养（ Cell culture）:原代细胞 传代细胞 双倍体细胞,（2）、生长特征 1）病毒在动物中的生长特征：出现症状，如食减、 发热、震颤、麻痹和死亡。 2）病毒在鸡胚中的生长特征：如HSV和痘病毒在绒 毛尿囊膜上出现痘斑。 3）病毒在细胞中的生长特征：多出现细胞致病作用 （cytopathic effect，CPE），如细胞皱缩、出现 空斑、融合、包涵体或坏死。,狂犬病毒包涵体（Negri body）,巨细胞病毒包涵体, 病毒的抵抗力与变异,1、病毒的抵抗力：（1）物理因素：冷热、射线、干燥、pH及离子环境；（2）化学因素：脂溶剂、甘油、化学消毒剂和特殊杀 病毒剂。,2、病毒的变异：（1）突变1）毒力改变突变株：脊髓灰质炎病毒和麻疹病毒经过 适当的传代，其毒力减弱，变成 减毒株，可制成疫苗；2）条件致死突变株：温度敏感突变株（temperature sensitive，ts），在2835可以 复制， 3740即发热体温下不 能复制而被灭活；3）宿主适应性突变株：狂犬病毒在兔脑内连续增殖， 由“街毒”变为“固定毒”，从而制 成狂犬疫苗。,（2）基因重组（genetic recombination）,1）活病毒间的重组：流感病毒新的毒株的出现； 2）灭活病毒间的重组：多重复活（multiplicity reactivation）；3）死、活病毒间的重组：交叉复活（cross- reactivation）。,（3）表型重组1）表型混合：phenotypic mixing，两株病毒混合感染 时，装配过程发生错误形成；主要表现 为耐药性，抗原性等改变，基因并未改 变，改变的生物学性状不能遗传。2）基因型混合：genotypic mixing，两种病毒的核酸混 合装配在同一病毒的衣壳内，或两种 病毒的核衣壳包在一个包膜内。由于 核酸未发生基因重组，故没有遗传性。,3）互补：complementation，两种病毒通过其产生的蛋 白产物（衣壳、包膜，酶）互补不足，如辅 助病毒与缺损病毒间、两缺损病毒间、活病 毒与死病毒间都可发生互补，互补后产生原 病毒的子代。4）增强：enhancement，两病毒混合培养，一种病毒 可促进另一种病毒的产量。, ABSTRACT,Viruses multiply only in living cells. The first step in viral infection is attachment, interaction of a virion with a specific receptor site on the surface of a cell. After binding, the virus particle is taken up inside the cell. This step is referred to penetration or engulfment. Uncoating occurs concomitantly with or shortly after penetration. Uncoating is the physical separation of the viral nucleic acid from the outer structural components of the virion such that it can function. The synthetic phase of the viral replicative cycle ensures after uncoating of the viral genome.,Various classes of viruses use different pathways to synthesize the genomes, mRNAs, and proteins depending upon the structure of the viral nucleic acid. Newly synthesized viral genomes and capsid polypeptides assemble together to form progeny viruses. The infected cells lyse and release the virus particles, while enveloped viruses mature by a budding process.Genotype refers to the genetic constitution of an organism. Phenotype refers to the observable properties of an organism, which are produced by the genotype in cooperation with the environment. Wild-type virus denotes the original virus from which mutants are derived and with which the mutants are compared.,A mutation is a heritable change in the genotype. The genome is the sum of the genes of an organism. Conditional-lethal mutants are mutants that are lethal under nonpermissive conditions, but that yield normal infectious progeny under permissive conditions. Temperature sensitive mutants grow at low temperatures by not at high temperatures. Host-range mutants are able to grow in one kind of cell, whereas abortive infection occurs in another type. A defective virus is one that lacks one or more functional genes required for viral replication. The interaction among viruses includes recombination, genetic reactivati