病毒学 病毒结构组成

1、病毒学 病毒结构组成 四四. 病毒与宿主相互关系的探索时期病毒与宿主相互关系的探索时期（一）（一） 反转录酶的发现反转录酶的发现2020世纪世纪7070年代年代 反转录酶的发现反转录酶的发现-RNA-RNA肿瘤病毒肿瘤病毒( (二）限制性内切酶的发现二）限制性内切酶的发现Paul Berg(1926-)( (三）基因工程的诞生三）基因工程的诞生CMV CMV 立刻早期基因立刻早期基因IEIE的启动的启动子含有增强子、子含有增强子、TATAboxTATAbox、和转录起始位点和转录起始位点u 载体的一些必要元件如复制原点、启动子、转录增强子、载体的一些必要元件如复制原点、启动子、转录增强子、翻译

2、增强子等等大多来自病毒翻译增强子等等大多来自病毒 u 多种病毒载体的广泛应用。多种病毒载体的广泛应用。SV40SV40的的poly Apoly A测量单位为纳米（测量单位为纳米（nm,为为1/1000 m） 150nm 大型病毒大型病毒最大的病毒：最大的病毒： 大小或直径（纳米）大小或直径（纳米） 虫痘病毒虫痘病毒 450 牛痘苗病毒牛痘苗病毒 300X250X100 最长的病毒最长的病毒 ：柑橘衰退病毒柑橘衰退病毒 2000 甜菜黄花病毒甜菜黄花病毒 1250X10 铜绿假单胞菌噬菌体铜绿假单胞菌噬菌体 1300X10 最小的病毒：最小的病毒： 口蹄疫病毒口蹄疫病毒 21 乙型肝炎病毒乙型肝

3、炎病毒 18 苜蓿花叶病毒苜蓿花叶病毒 16.5 玉米条纹病毒玉米条纹病毒 12-8 烟草坏死病毒烟草坏死病毒 16 菜豆畸矮病毒菜豆畸矮病毒 9-11 最细的病毒：最细的病毒： 大肠杆菌的大肠杆菌的f1噬菌体噬菌体 5X800 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衣 壳 粒(capsomere): 概念：为病毒的最小形概念：为病毒的最小形态单位，由态单位，由1616个多肽个多肽分子折叠缠绕成的蛋白分子折叠缠绕成的蛋白质亚单位（三级结构）。质亚单位（三级结构）。 不同病毒，多肽分子的组成不同；不同病毒，

4、多肽分子的组成不同； 简单病毒只有简单病毒只有12种衣壳粒，种衣壳粒， 如：如：TMV就只含有就只含有1种壳粒；种壳粒； 复杂病毒，复杂病毒，20种左右种左右 。衣壳粒的特点: 衣 壳(capsid): 概念概念: :是衣壳粒以对称形是衣壳粒以对称形式有规律的排列形成的病毒式有规律的排列形成的病毒外壳。内包核酸，形状多样。外壳。内包核酸，形状多样。 壳体蛋白是许多亚基借次级壳体蛋白是许多亚基借次级键或静电引力互相聚合而成键或静电引力互相聚合而成的具四级结构的多聚体。的具四级结构的多聚体。(2)(2)特点特点: :亚基的组成和数目亚基的组成和数目的不同是区别不同壳体蛋白的不同是区别不同壳体蛋白的

5、标志的标志 核 衣 壳(nucleocapsid):概念：又称核概念：又称核壳体；病毒蛋壳体；病毒蛋白质衣壳与病白质衣壳与病毒核酸的合称，毒核酸的合称，为病毒的基本为病毒的基本结构。结构。 包 膜(envelope) (1)(1)概念：指核衣概念：指核衣壳外包裹的由类脂、壳外包裹的由类脂、多糖或蛋白质组成多糖或蛋白质组成的一层构造较复杂的一层构造较复杂的包膜，亦称被膜的包膜，亦称被膜或外膜。或外膜。 包膜的特点: 包膜的结构具有高度稳定性包膜的结构具有高度稳定性a.a.维系病毒体结构；维系病毒体结构；b.b.保护病毒核酸；保护病毒核酸； c.c.起始病毒感染所必需（识别）。起始病毒感染所必需（

6、识别）。 包膜的功能: 包膜蛋白的种类: A A 包膜糖蛋白：包膜糖蛋白：概念：主要在包膜外侧，是包膜的重要结构组成。功能：a. 引起感染的先决条件，为病毒的吸附蛋白。 b. 在病毒进入时发挥作用，与细胞质膜融合。 c. 是病毒表面和受染细胞质膜上的特异抗原 决定簇。 d. 具多种生物学活性。B.基质蛋白：(有些病毒无）概念：位于包膜内侧的非糖基化蛋白。功能：a.支撑包膜，维系病毒结构； b.识别病毒核衣壳，联系核衣壳 与病毒糖蛋白包膜的形成: 来源于宿主细胞膜或来源于宿主细胞膜或 核膜核膜: 如流感病毒。如流感病毒。 在宿主细胞内合成：在宿主细胞内合成： 如痘苗病毒。如痘苗病毒。 刺 突 的

7、 功 能:a.a.可启动感染；可启动感染；b.b.可诱生免疫保护作用；可诱生免疫保护作用；c.c.可中和抗体；可中和抗体；d.d.可促使病毒从宿主细胞上释放可促使病毒从宿主细胞上释放. . 病毒的化学组成核衣壳核心衣壳一种类型的核酸小量非结构蛋白壳粒蛋白质包膜蛋白质多糖脂类金属离子多胺单链DNAsingle strand DNA,ssDNA正链正链DNADNA（+DNA+DNA）：）：碱基序列同碱基序列同mRNAmRNA的为的为 正链；正链；负链负链DNADNA（-DNA-DNA）：）：碱基序列同碱基序列同mRNAmRNA互补，互补， 可直接作为转录模板可直接作为转录模板 的的DNA链为负链。

8、链为负链。 一般单链一般单链DNADNA只发现了只发现了“+”+”链的，无链的，无“-”-”链的链的 ！大肠杆菌噬菌体大肠杆菌噬菌体M13代表代表病毒增殖的突出特点是在复病毒增殖的突出特点是在复制病毒制病毒RNARNA时要通过时要通过DNADNA复制复制中间型中间型 (DNA replicative (DNA replicative intermediate)intermediate)。并与宿主细。并与宿主细胞的染色体整合。胞的染色体整合。HIV代表代表 具有正反两条具有正反两条RNARNA链链轮状病毒轮状病毒A型型代表代表单链RNAsingle strand RNA, ssRNA 正链正链R

9、NARNA（+RNA+RNA）：具有翻译模板活性的链）：具有翻译模板活性的链 为正链，即表示其可作为为正链，即表示其可作为 mRNAmRNA模板。模板。负链负链RNARNA（-RNA-RNA）：其碱基序列与）：其碱基序列与mRNAmRNA互补，互补，称其为负链。称其为负链。狂犬病毒狂犬病毒人甲型肝炎病毒人甲型肝炎病毒代表代表 储存病毒的遗传信息储存病毒的遗传信息 控制病毒的遗传变异控制病毒的遗传变异 控制病毒的增殖控制病毒的增殖 控制病毒对宿主的感染性控制病毒对宿主的感染性核酸功能：蛋白质（Protein）概念：概念：为形态完整、成熟的病毒粒子所必需为形态完整、成熟的病毒粒子所必需的蛋白质，包

10、括衣壳蛋白、包膜蛋白及组成酶的蛋白质，包括衣壳蛋白、包膜蛋白及组成酶系。系。功能:A.构成病毒粒子的外壳,保护核酸;B.决定病毒感染的特异性;C.决定病毒的抗原性;D.构成病毒组成中的酶(部分分解酶、合成酶)其他成分脂类：磷脂占脂类：磷脂占50-60%，其余为胆，其余为胆 固醇等。固醇等。多糖：以糖脂、糖蛋白的形式存多糖：以糖脂、糖蛋白的形式存 在。在。胺类、金属离子。胺类、金属离子。理化因子对病毒的影响 强烈病毒灭活；适量病毒变异；微量病毒保持感染。理化因素理化因素温度对病毒的影响高温：对热不稳定，高温：对热不稳定，5560摄氏度时，摄氏度时， 几或十几分钟灭活；几或十几分钟灭活； 原因可能

11、为原因可能为:a. 病毒蛋白质变性，病毒不能吸病毒蛋白质变性，病毒不能吸 附，不附，不 脱壳脱壳,酶失活；酶失活；b. 病毒包膜降解；病毒包膜降解； 70摄氏度以上，核酸分子变性摄氏度以上，核酸分子变性 低温：病毒保持感染性低温：病毒保持感染性 应用：病毒的实验及保藏均在低温下进行； 快速低温冷冻（-70-190）； 真空冷冻干燥保藏；pH值对病毒的影响 pH6.08.0 ：稳定，：稳定， pH5以下或以下或pH9以上：迅速失活；以上：迅速失活； 个别例外，如鼻病毒在个别例外，如鼻病毒在pH5.3即灭活，即灭活， 肠道病毒在肠道病毒在pH2.2，24小时仍有活性。小时仍有活性。 辐射对病毒的影

12、响辐射对病毒的影响 X射线，射线，射线，紫外线对病毒均有影响。射线，紫外线对病毒均有影响。:离体条件下,避免机体内的控制机制、激素、遗传因素和免疫状态等复杂因素的影响.建立高活性的原生质体的分离和培养方法建立高活性的原生质体的分离和培养方法叶肉细胞单细胞原生质体果胶酶纤维素酶3. 植物病毒植物病毒植物原生质体培养系植物原生质体培养系植物细胞去掉细胞壁，而仍有代谢活性的植物细胞去掉细胞壁，而仍有代谢活性的原生质部分称为原生质体。原生质部分称为原生质体。动物病毒的复制周期：n吸附（adsorption）n侵入（penetration）n脱壳（uncoating）n生物合成（biosynthesis

13、）n装配和释放吸附（adsorption）： 病毒粒子与敏感病毒粒子与敏感细胞表面特异性受体细胞表面特异性受体的接触、结合，分两的接触、结合，分两步。步。可逆吸附：可逆吸附： 由随机碰撞、布朗运动、静电引由随机碰撞、布朗运动、静电引 力引起。力引起。不可逆吸附不可逆吸附: 病毒粒子与敏感细胞表面特异病毒粒子与敏感细胞表面特异性性 的化学组分形成牢固的结合，病的化学组分形成牢固的结合，病 毒体结构随之发生改变，则吸附毒体结构随之发生改变，则吸附 病毒不再感染。病毒不再感染。一些不同的病毒利用相同的受体逆转录病毒和疱疹病毒共用CD4细小RNA病毒和腺病毒共用CAR侵入（penetration）包膜

14、病毒的进入包膜病毒的进入无包膜病毒的进入无包膜病毒的进入直接将基因组注入细胞内内吞装配（assembly） 细胞质内细胞质内 细胞核内细胞核内 出芽的过程release植物病毒的感染1）植物病毒感染所表现出的特异性与吸 附无关2）携带病毒的介体在植物上取食（具吸吮 口器的昆虫）3）自然或人为造成植物细胞壁破损（如 摩擦接种）4）经植物细胞的胞外连丝进入,增殖后经 胞间连丝扩散病毒遗传物质核酸的病毒遗传物质核酸的组成组成或或结构结构发生改变称为发生改变称为组成组成：缺失、插入或置换：缺失、插入或置换结构结构：大段染色体的缺失、重复、移位或倒位：大段染色体的缺失、重复、移位或倒位同义突变、错义突变

15、、无义突变同义突变、错义突变、无义突变正向突变正向突变 回复突变回复突变无效突变体、温度敏感突变体、蚀斑突变体、无效突变体、温度敏感突变体、蚀斑突变体、宿主范围突变体、抗原突变体、回复突变体宿主范围突变体、抗原突变体、回复突变体交叉复活、复感染复活交叉复活、复感染复活病毒病原学是病毒在宿主体内致病的过程病毒病原学是病毒在宿主体内致病的过程 入侵入侵 病毒在宿主内的传播病毒在宿主内的传播 嗜性嗜性 病毒感染的形式病毒感染的形式 病毒感染的传播病毒感染的传播刮刮 伤、擦伤、擦 伤、伤、皮下注射、针皮下注射、针 刺、耳穿孔、纹刺、耳穿孔、纹 身、动物叮咬身、动物叮咬皮肤感染病毒后皮肤相连的淋巴组织，

16、包括抗皮肤感染病毒后皮肤相连的淋巴组织，包括抗原递呈树突状细胞、原递呈树突状细胞、T细胞、产生细胞因子的细胞、产生细胞因子的角化细胞能携带病毒，引起全身性感染角化细胞能携带病毒，引起全身性感染u上皮纤毛细胞运动促进杯状细胞分泌粘液清除呼吸道异物；上皮纤毛细胞运动促进杯状细胞分泌粘液清除呼吸道异物；u克莱拉细胞能产生胰岛素样蛋白酶从而切断诸如流感病毒克莱拉细胞能产生胰岛素样蛋白酶从而切断诸如流感病毒的血凝素等病毒蛋白；的血凝素等病毒蛋白；u体液免疫和细胞免疫都能保护宿主免受粘膜感染；体液免疫和细胞免疫都能保护宿主免受粘膜感染；u上呼吸道的低温可以抑制很多病毒的复制上呼吸道的低温可以抑制很多病毒的

17、复制npH2.0或更低或更低n为细胞和胰腺细胞分泌多种蛋白酶为细胞和胰腺细胞分泌多种蛋白酶n胆囊分泌胆碱进入十二指肠胆囊分泌胆碱进入十二指肠n胃和肠道细胞分泌胃和肠道细胞分泌IgA和非特异的抑制病毒感染和非特异的抑制病毒感染的成分的成分n一些病毒感染成熟不分裂的吸收性肠细胞一些病毒感染成熟不分裂的吸收性肠细胞n另一些病毒则偏嗜腺管分化的细胞另一些病毒则偏嗜腺管分化的细胞n决定病毒嗜性的是细胞表面的受体决定病毒嗜性的是细胞表面的受体病毒基本以气溶胶或唾液的形式进入呼吸道，病毒感病毒基本以气溶胶或唾液的形式进入呼吸道，病毒感染的位置受颗粒大小的影响，只有颗粒足够小才可以染的位置受颗粒大小的影响，只

18、有颗粒足够小才可以进入肺泡。病毒最初的感染主要发生在上皮表面，随进入肺泡。病毒最初的感染主要发生在上皮表面，随后在细胞间扩散或吸入到机体。后在细胞间扩散或吸入到机体。n子宫粘液的特性子宫粘液的特性n生殖道分泌物的生殖道分泌物的pH值值n尿的化学成分尿的化学成分性活动产生的损伤、尿道上皮的磨损、尿道的外伤，均可造成性活动产生的损伤、尿道上皮的磨损、尿道的外伤，均可造成病毒通过泌尿生殖道入侵。病毒也可通过子宫颈上皮细胞和树病毒通过泌尿生殖道入侵。病毒也可通过子宫颈上皮细胞和树突状细胞引起感染。突状细胞引起感染。n溶菌酶溶菌酶 n免疫球蛋白免疫球蛋白n补体系统补体系统n乳铁蛋白乳铁蛋白n-溶素等溶素

19、等 结膜炎通常由腺病毒导致，也可结膜炎通常由腺病毒导致，也可由肠道病毒、科萨奇病毒感染引由肠道病毒、科萨奇病毒感染引起。埃博拉病毒也可通过结膜途起。埃博拉病毒也可通过结膜途径感染非人类的灵长类动物径感染非人类的灵长类动物局部淋巴结输出淋巴结区胸腺管或系统循环通过轴突传输通过轴突传输对狂犬病毒、脊髓灰质炎病毒、对狂犬病毒、脊髓灰质炎病毒、单纯疱疹病毒来说，此速度大单纯疱疹病毒来说，此速度大概是概是216mm/d通过突触出芽通过突触出芽两种方式：两种方式： 动物对病毒感染的免疫反应由两个方动物对病毒感染的免疫反应由两个方面组成面组成,即非特异性免疫和特异性免疫反应。即非特异性免疫和特异性免疫反应。

20、它们可分为以下三个部分它们可分为以下三个部分:概念：是由一系列基因控制并受复概念：是由一系列基因控制并受复 杂信号调节的细胞自然死亡杂信号调节的细胞自然死亡 的现象。的现象。富含半胱氨酸富含半胱氨酸死亡结构域死亡结构域 death effector domain n Caspase Caspase 可激活名叫可激活名叫CADCAD（caspase-activated Dnasecaspase-activated Dnase）的核酸酶，）的核酸酶，CADCAD能在核小体的连接区将其切断，形成约为能在核小体的连接区将其切断，形成约为200bp200bp整数倍的核酸片段。整数倍的核酸片段。正常情况下正常情况下CADCAD存在于胞质中，并且与抑制因子存在于胞质中，并且与抑制因子ICAD/DFF-45ICAD/DFF-45蛋白结合，蛋白结合，不能进入细胞核。不能进入细胞核。CaspaseCaspase活化后可以降解活化后可以降解ICAD/DFF-45