医学1病毒学教学课件

1、 微生物学教研室微生物学教研室 吕厚东吕厚东 E-mail： 3000BC，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。病毒的发现病毒的发现1892.2.12 论烟草花叶病论烟草花叶病伊凡诺夫斯基伊凡诺夫斯基1898 贝哲林克贝哲林克(Beijerinck)： virus (Beijerinck) 18511931 1932，鲁斯卡，鲁斯卡(Ruska)在在semens 公司公司透射电子显微镜，分辨率达透射电子显微镜，分辨率达50nm。烟草花叶病病毒烟草花叶病病毒tobacco mosaic virus （TMV）Virus一词传到中国，有人把它译成一词传到中国，有人把它译成“毒素毒素”。我国微生物学界

2、的老前辈俞大绂先生最初直译我国微生物学界的老前辈俞大绂先生最初直译为为“威罗斯威罗斯”，后来改为，后来改为“病毒病毒”,即能致病的即能致病的毒物。毒物。 俞大绂俞大绂 （19011993） 1947年任北京大学农学院教授、院长年任北京大学农学院教授、院长,1955年选聘为中国科学院生物学部委员（院士）。年选聘为中国科学院生物学部委员（院士）。 医学病毒学（medical virology）：什么是病毒什么是病毒?病毒是一群形态最病毒是一群形态最微小微小、结构最、结构最简单简单、只有只有一种核酸一种核酸（DNA或RNA），易感易感活活细胞内寄生细胞内寄生、以、以复制方式增殖复制方式增殖的的非细非

3、细胞型微生物。胞型微生物。病毒与原核细胞型微生物的主要区别：病毒与原核细胞型微生物的主要区别：微生物分类微生物分类非细胞型非细胞型原核细胞型原核细胞型培养条件培养条件活细胞活细胞多在无生命培基多在无生命培基核酸核酸DNA/RNADNA+RNA核糖体核糖体无无有有繁殖方式繁殖方式复制复制无性二分裂无性二分裂抗生素敏感性抗生素敏感性不敏感不敏感敏感敏感干扰素敏感性干扰素敏感性敏感敏感多不敏感多不敏感一、病毒的大小一、病毒的大小(size) 纳米纳米（nanometer，nm ）,1nm=1 m1.小型病毒小型病毒：150 nm 痘类病毒痘类病毒2.病毒的形态病毒的形态(shapes)：球状、球状、

4、杆状或丝状、杆状或丝状、砖块状、砖块状、子弹状、子弹状、 蝌蚪状蝌蚪状3.病毒体病毒体（viron）： 完整成熟的病毒颗粒，具有典型的完整成熟的病毒颗粒，具有典型的形态结构，并有感染性。形态结构，并有感染性。基本结构：基本结构：nucleocapsid 辅助结构：辅助结构：viral envelope核衣壳核心衣壳一种类型的核酸小量非结构蛋白壳粒螺旋对称20面体立体对称复合对称包膜蛋白质多糖脂类病毒体结构模式图病毒体结构模式图壳粒壳粒衣壳衣壳核心（核样物）核心（核样物）核衣壳核衣壳包膜包膜包膜病毒包膜病毒包膜子粒包膜子粒一、病毒的结构：一、病毒的结构：核衣壳（核衣壳（nucleocapsid）

5、1. 核心核心(core)：DNA or RNA 2. 衣壳衣壳(capsid):由一定数量的壳粒组成。由一定数量的壳粒组成。螺旋对称螺旋对称(helical symmetry)20面体立体对称面体立体对称(icosahedral symmetry)复合对称复合对称(complex symmetry)包膜(envelope) 有些病毒在核衣壳的外面有包膜有些病毒在核衣壳的外面有包膜包绕。包绕。包膜子粒包膜子粒(peplomere)或刺突或刺突(spike)。HSV结构.swf二、病毒的化学组成与功能：二、病毒的化学组成与功能：1.1.病毒的核酸病毒的核酸构成病毒的核心构成病毒的核心：DNA o

6、r RNA;ds;ss;化学成分、排列方式、大小化学成分、排列方式、大小RNARNADNADNA病毒核酸的功能病毒核酸的功能：病毒的复制：病毒的复制： 决定病毒的特性：决定病毒的特性：具有感染性：具有感染性： 去除病毒衣壳蛋白后获得的核酸进入宿主去除病毒衣壳蛋白后获得的核酸进入宿主细胞后能增殖，称为细胞后能增殖，称为感染性核酸感染性核酸。但感染但感染性比完整的病毒体低。性比完整的病毒体低。2.病毒蛋白质病毒蛋白质(viral protein)：结构蛋白结构蛋白:组成病毒的衣壳、包膜和基质组成病毒的衣壳、包膜和基质非结构蛋白：功能蛋白非结构蛋白：功能蛋白病毒蛋白质的功能病毒蛋白质的功能：保护核酸

7、保护核酸参与感染过程参与感染过程具有抗原性具有抗原性构成病毒的酶类（非结构蛋白）构成病毒的酶类（非结构蛋白）3.脂类和糖：脂类和糖： 主要存在于病毒的包膜中，可用脂溶剂主要存在于病毒的包膜中，可用脂溶剂除去病毒的包膜而使其失去感染性。除去病毒的包膜而使其失去感染性。病毒的增殖病毒的增殖病毒的复制周期病毒的复制周期（virus replication circle）:1.吸附吸附(Adsorption)2.穿入穿入(Penetration)3.脱壳脱壳(Uncoating)4.生物合成生物合成(Biosynthesis)5.装配与释放装配与释放(Assembly and Release)双链双链

8、DNA病毒病毒（dsDNAdsDNA）：单链单链DNA病毒（病毒（ssDNAssDNA）：）：DNADNA DNADNA（复制中间型复制中间型,RI,RI）解链解链以新合成的互补链为模板以新合成的互补链为模板子代子代ssDNAssDNA单负链（单负链（- ss）RNA病毒：病毒：- ssRNA + RNA: m RNA Pr双链（双链（ds）RNA病毒：病毒：-RNA +RNA -RNA。dsRNA全部全部为新合成的，为新合成的，并非半保留复制并非半保留复制逆转录病毒：逆转录病毒： +ssRNA 隐蔽期隐蔽期(eclipse) 日食：solar eclipse； 月蚀：lunar eclips

9、e 病毒的异常增殖与干扰现象病毒的异常增殖与干扰现象(viral abnormal multiplication and interference)1.病毒的异常增殖：病毒的异常增殖：顿挫感染顿挫感染(abortive infection):非容纳细胞非容纳细胞(non-permissive cell)缺陷病毒缺陷病毒(defective virus):病毒基因组缺陷病毒基因组缺陷辅助病毒辅助病毒(helper virus): HBV HDV 2.干扰现象干扰现象( interference)： 两种病毒感染同一细胞时，可发生一种病毒两种病毒感染同一细胞时，可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现

10、象称为干扰现象。抑制另一种病毒增殖的现象称为干扰现象。干扰类型：干扰类型： 异种、同种、同型、同株（自身）干扰。异种、同种、同型、同株（自身）干扰。缺陷干扰颗粒缺陷干扰颗粒 (defective interfering particles,DIP):缺陷病毒单独不能复制，但能干扰同种成熟病缺陷病毒单独不能复制，但能干扰同种成熟病毒体进入细胞，而称之为毒体进入细胞，而称之为缺陷干扰颗粒。缺陷干扰颗粒。第四节 病毒的遗传与变异一、病毒的基因组一、病毒的基因组 基因组简单，只有一种核酸：基因组简单，只有一种核酸：DNA或或RNA，基因数仅基因数仅310个。个。1.多样性多样性(diversity):

11、 DNA;RNA;ds;ss;排列方式、大小排列方式、大小2.内含子内含子(intron): 非编码序列。非编码序列。insertion sequence (IS) 3.外显子外显子(exon): open reading frame,ORF二、基因突变二、基因突变 病毒在增殖过程中常发生基因组中碱基序列病毒在增殖过程中常发生基因组中碱基序列的置换、缺失、或插入，引起基因突变。的置换、缺失、或插入，引起基因突变。因因基因改变而发生某些性状改变的变异株基因改变而发生某些性状改变的变异株称为称为突变株（突变株（mutant）。 突变株可呈多种表型：突变株可呈多种表型：1.条件致死突变条件致死突变株

12、株(conditional-lethal mutant): 如温度敏感突变株如温度敏感突变株(temperature sensitive mutant, ts突突变株变株):2835; 3740。2.缺陷型干扰突变株缺陷型干扰突变株( defective inhibition mutan,DIM ): 由于基因缺陷不能单独复制必须在辅助病毒由于基因缺陷不能单独复制必须在辅助病毒(野生株野生株)存在时才能复制存在时才能复制,并同时能干扰野生株的增殖。并同时能干扰野生株的增殖。3.宿主范围突变株宿主范围突变株(host-range mutant,hr):4.耐药突变株耐药突变株(drug-resi

13、stant mutant):三、基因重组与重配三、基因重组与重配: :1.重组重组(recombination )： 将具有亲缘关系但生物学性状不同的病毒感将具有亲缘关系但生物学性状不同的病毒感染同一细胞，可发生核酸水平上的互换而产染同一细胞，可发生核酸水平上的互换而产生兼有两亲本特性的子代病毒，称为重组。生兼有两亲本特性的子代病毒，称为重组。2.重配重配(reassortment)： 对于对于基因分节段基因分节段的的RNA病毒病毒，通过交，通过交 换换RNA节段而进行的节段而进行的重组重组称称为重配为重配。四、基因整合四、基因整合 病毒的基因组与细胞基因组的重组过程称病毒的基因组与细胞基因组

14、的重组过程称为为基因整合（基因整合（gene integration）。）。如：如：1.溶原性噬菌体可使宿主菌变为溶原状态：溶原性噬菌体可使宿主菌变为溶原状态：2.诱发肿瘤：诱发肿瘤： 某些某些DNA病毒、逆转录病毒可与宿主细胞病毒、逆转录病毒可与宿主细胞基因组整合，引起后者发生改变（如出现基因组整合，引起后者发生改变（如出现V-Onc），导致细胞转化发生肿瘤等。），导致细胞转化发生肿瘤等。五、病毒基因产物的相互作用五、病毒基因产物的相互作用 两种病毒感染同一细胞时，除发生基两种病毒感染同一细胞时，除发生基因重组外，也可发生基因产物的相互因重组外，也可发生基因产物的相互作用。作用。1.互补作用

15、互补作用(complementation)：无包膜病毒发生的表型混合称无包膜病毒发生的表型混合称核壳转移核壳转移（transcapsidation） 。第五节 理化因素对病毒的影响灭活（灭活（inactivationinactivation）： 病毒受理化因素作用后失去感染性，称为病毒受理化因素作用后失去感染性，称为灭活。灭活。一、一、物理因素物理因素1.1.温度：温度： 大多数病毒大多数病毒耐冷不耐热耐冷不耐热。HBVHBV、HAVHAV例外。例外。2.pH2.pH： 大多数病毒在大多数病毒在pH pH 59的范围内比较稳定。的范围内比较稳定。3.3.射线和紫外线：射线和紫外线： 线、线、X

16、 X线和紫外线线和紫外线二、二、化学因素化学因素1.1.脂溶剂：脂溶剂： 乙醚、氯仿、去氧胆酸盐等。乙醚、氯仿、去氧胆酸盐等。2.2.酚类：酚类： 酚类及其化合物为蛋白变性剂酚类及其化合物为蛋白变性剂3.3.氧化剂、卤素及其化合物：氧化剂、卤素及其化合物：4.4.抗生素与中草药：抗生素与中草药： 抗生素对病毒无抑制作用抗生素对病毒无抑制作用 中草药：大青叶、板蓝根、大黄等对病中草药：大青叶、板蓝根、大黄等对病毒有一定的抑制作用。毒有一定的抑制作用。第六节第六节 病毒的分类病毒的分类宿主宿主(host)动物病毒、植物病毒、细菌病毒等。动物病毒、植物病毒、细菌病毒等。临床与流行病学临床与流行病学(

17、clinic and epidemiology)呼吸道病毒、肠道病毒、肝炎病毒、虫媒呼吸道病毒、肠道病毒、肝炎病毒、虫媒病毒、肿瘤病毒等。病毒、肿瘤病毒等。国际病毒分类委员会国际病毒分类委员会( International Committee on Taxonomy of virus , ICTV )亚病毒亚病毒(subvirus(subvirus) )：1.1.类病毒类病毒(viroid)： 无蛋白质衣壳，核酸为共价、闭合、环状无蛋白质衣壳，核酸为共价、闭合、环状（ccc）RNA，由由250400bp组成。组成。2.卫星病毒卫星病毒(satellites virus)：能编码自身衣壳蛋白。能

18、编码自身衣壳蛋白。需要利用辅助病毒的衣壳，也称卫星病毒需要利用辅助病毒的衣壳，也称卫星病毒RNA (拟病毒拟病毒virosid)，其核酸仅有，其核酸仅有500 2000bp。3.朊粒朊粒(prion): 又称蛋白传染因子，是美国学者又称蛋白传染因子，是美国学者Prusiner于于1981年年首先报道的。首先报道的。属于未定类传染因子属于未定类传染因子 1997年获年获Nobel Prize 第24章病毒的感染与免疫病毒的感染与免疫 第一节第一节 病毒的致病作用病毒的致病作用一、一、病毒感染的传播方式1.水平传播水平传播(horizontal transmission):粘膜：粘膜： 呼吸道、消

19、化道、泌尿生殖道、眼结膜。呼吸道、消化道、泌尿生殖道、眼结膜。皮肤：皮肤： 输血（或血制品）、注射输血（或血制品）、注射 ；昆虫叮咬；动；昆虫叮咬；动物咬伤。物咬伤。2.垂直传播垂直传播(vertical transmission): HBV、RV、HIV、CMV二、病毒感染的致病机制二、病毒感染的致病机制病毒感染对宿主细胞的直接作用病毒感染对宿主细胞的直接作用1.1.杀细胞效应杀细胞效应(cytocidal effect)-无包膜病毒无包膜病毒2.稳定状态感染稳定状态感染(steady state infection):有包膜病毒有包膜病毒 细胞融合细胞融合: :形成多核巨细胞形成多核巨细胞

20、, ,如麻疹病毒如麻疹病毒细胞表面出现病毒基因编码的新抗原细胞表面出现病毒基因编码的新抗原3.3.包涵体包涵体(inclusion body)形成：包涵体包涵体4.细胞凋亡细胞凋亡(cellular apoptosis):1972年年Kerr;腺病毒、腺病毒、HIV等等细胞细胞鼓泡、鼓泡、细胞核浓缩细胞核浓缩凋亡小凋亡小体体(apoptic body)电电泳：阶梯式泳：阶梯式DNA条带。（条带。（2002年获诺贝尔奖）年获诺贝尔奖） 5.基因整合与细胞转化基因整合与细胞转化: 整合整合（integration）细胞增生细胞增生(hyper-plasia)或转化或转化(transformatio

21、n) 1911年，年，Rous;Rous sarcoma virus,RSV. LTR gag pol env src LTR癌基因癌基因 酪氨酸激酶酪氨酸激酶*鸡鸡 Rous 肉瘤病毒肉瘤病毒基因组结构基因组结构 与人类恶性肿瘤密切相关的病毒有与人类恶性肿瘤密切相关的病毒有： 人乳头瘤病毒（人乳头瘤病毒（HPV）-宫颈癌宫颈癌 HBV、HCV-原发性肝癌原发性肝癌 EB病毒病毒( EBV )-鼻咽癌、恶性淋巴瘤鼻咽癌、恶性淋巴瘤 人人T细胞白血病病毒细胞白血病病毒型（型（HILV-）-白血病白血病病毒感染的免疫病理作用抗体介导的免疫病理作用抗体介导的免疫病理作用细胞介导的免疫病理作用细胞介导

22、的免疫病理作用致炎性细胞因子的病理作用致炎性细胞因子的病理作用 免疫抑制作用免疫抑制作用病毒的免疫逃逸病毒的免疫逃逸（Viral mechanisms of escape of immune responses） 病毒的免疫逃逸是病毒的免疫逃逸是反映反映病毒毒力的病毒毒力的另一重要因素。另一重要因素。 病毒通过病毒通过逃避免疫监视逃避免疫监视、防止免疫防止免疫激活或阻止免疫反应发生等激活或阻止免疫反应发生等方式来方式来逃脱免疫应答。有些病毒通过逃脱免疫应答。有些病毒通过编码编码特异性抑制免疫反应蛋白质特异性抑制免疫反应蛋白质实现免实现免疫逃逸。有些病毒形成疫逃逸。有些病毒形成合胞体合胞体让病让

23、病毒在细胞间传播逃避抗体作用。毒在细胞间传播逃避抗体作用。 病毒逃逸免疫应答举例免疫逃逸机制病毒举例及作用方式细胞内寄生所有病毒皆为严格细胞内寄生，通过逃避抗体、补体及药物作用而发挥逃避免疫机制的作用 抗原变异HIV、甲型流感病毒高频率的抗原变异使得免疫应答滞后 抗原结构复杂鼻病毒、柯萨奇病毒、ECHO病毒等型别多，抗原多态性致使免疫应答不利 损伤免疫细胞HIV、EB病毒、麻疹病毒等可在T或B细胞内寄生并导致宿主细胞死亡 降低抗原表达腺病毒、巨细胞病毒可抑制MHC-转录、表达 病毒的免疫增强作用登革病毒以及其他黄病毒再次感染，因机体内预先存在或经胎盘获得中和抗体能促进游离的病毒进入单核细胞内，并大量增殖，导致病毒血症及病毒-抗体复合物形成，继之大量细胞因子及血管活性因子释放，导致登革热休克综合征 三、病毒感染的类型隐性感染隐性感染(inapparent infection) 亦称亚临床感染（ subclinical infection）显性感染显性感染(apparent infection)1.急性感染急性感染(acute infection)：influenza virus2.持续性感染持续性感染(persistent infection)慢性感染慢性感染(chronic infection)：H