病毒和亚病毒

1、第三章 病毒和亚病毒因子徐耀波xuyaobo第一节 病毒的一般属性 非细胞生物真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分亚病毒因子类病毒：只含具有独立侵染性的RNA组分拟病毒：只含不具独立侵染性的RNA组分朊病毒：只含单一蛋白质组分卫星病毒：与真病毒伴生的缺陷病毒卫星RNA：只含与侵染无关的RNA组分一、病毒的定义和特点1、定义 病毒是专性细胞内寄生物，其大小在20200nm之间。尽管它们在形状和化学组成上有所不同，但都仅含有RNA或DNA。完整的颗粒称为“病毒粒子”，它包括一个衣壳，在衣壳的外面常包围有糖蛋白脂类的膜。病毒对抗生素不敏感。病毒在体外以成熟的颗粒形式，即毒粒（Virion）存在。毒粒

2、具有一定的大小、形态、化学组成和理化性质，甚至可以结晶纯化，像化学大分子一般不表现任何生命特征。毒粒具有感染性，即具有在一定条件下侵入宿主的能力。一旦病毒进入细胞，毒粒便会解体，释放出的病毒基因组具有繁殖性，能利用宿主细胞的大分子合成装置进行复制表达、病毒繁殖，表现出遗传、变异等一系列生命特征。目前，病毒还没有确切的定义，一般可以这样描述： 病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。2、病毒的基本特征小，能通过细菌过滤器，电镜下才可见；没有细胞结构；只含有DNA或RNA一类核酸；没有核糖体，不含与能量代谢有关

3、的酶，在活体外没有生命特征。不以二分分裂法繁殖，只能在特定的寄主细胞内以核酸复制的方式增殖；它对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；有些病毒的核酸能够整合到宿主的基因组中 ，并诱发潜伏性感染。1、大小 病毒的大小常用纳米（nm）来度量，病毒大小在20200nm之间，通常大小在100nm左右，能通过细菌滤器，需借助电镜观察。2、形态 球状球状病毒（或多面体病毒）。动物病毒多为球状。杆状杆状病毒（包括棒状或线状）。植物病毒多呈杆状。蝌蚪状蝌蚪状病毒。细菌病毒也即噬菌体多呈蝌蚪状 。二、大小和形态 Sizes and Shapes of Viruses (Animal RNA Viruses)小核糖核

4、酸病毒科呼肠孤病毒科披膜病毒科正粘病毒科冠状病毒科负粘病毒科逆转录病毒科弹状病毒科Sizes and Shapes of Viruses (Animal DNA Viruses)乳多空病毒科腺病毒科疱疹病毒科Sizes and Shapes of Viruses (Bacteriophages)牛痘病毒 脊髓灰质炎病毒 人红细胞 大肠杆菌 烟草花叶病毒 衣原体1、病毒粒子的结构 核衣壳（nucleo-capsid）：病毒主要由壳体和核酸二部分构成，二者统称核衣壳。三、病毒化学组成和结构壳粒（capsomer） 是构成病毒粒子的最小形态单位，每个壳粒由1-6个同种多肽分子折叠缠绕而成的蛋白质亚单

5、位，也称为衣壳粒。 壳体（capsid） 由壳粒以对称的形式，有规律地排列成杆状、球状、二十面体或其它形状，构成病毒的外壳；也称作衣壳，蛋白质外壳。病毒的对称性 病毒的衣壳具有螺旋体对称或二十面体对称。螺旋体对称可以看作蛋白亚基通过有序的螺旋方式，排列在病毒核酸周围，二十面体是一种有规则的立体结构，它由许多蛋白亚基的重复聚集组成，从而形成一种类似于球形的结构。螺旋对称1. Adenovirus structure二十面体对称Viral Structure (Polyhedral Virus)Electron Micrograph of Poliomyelitis Virus脊髓灰质炎病毒Cap

6、tion:- Polio virus; RNA virus, Picornaviridae Family. 包膜（envelope）：一些病毒（多为动物病毒），其核衣壳外还被一层含蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜覆盖着，这层膜称为包膜。 有包膜病毒粒子是以出芽的方式穿过被侵染细胞的核膜或原生质膜，故包膜中的类脂来自宿主的细胞膜。病毒的包膜上具有受体，它能使粒子附着并感染宿主细胞。Viral Structure (Enveloped Helical Virus)Viral Structure (Enveloped Polyhedral Virus)Transmission Electron Micro

7、graph of HIV-1 The nucleocapsid (arrows) can be seen within the envelope. 2、病毒的化学组成 1）病毒蛋白 病毒蛋白，无论是结构蛋白(衣壳、包膜)还是非结构蛋白(例如，酶)都是由病毒的基因组编码的，这些蛋白在病毒的复制中可以是必要或非必要的。结构蛋白 是核衣壳、基质，或者是包膜中的蛋白，这些蛋白对病毒基因组起保护作用，并且能够利用宿主上的受体在宿主间传递基因组。同样在病毒粒子的装配过程中也起到了主要作用。 非结构蛋白 包含在病毒体内的非结构蛋白(并不作为病毒体的结构)，它们通常具有酶的活性，这对启动病毒的感染是必要的。其

8、它一些非结构蛋白并不在病毒中存在，但在被感染的细胞中起作用，这种作用包括关闭宿主细胞的核苷酸合成及蛋白质合成，另外这些蛋白具聚合酶、蛋白酶和激酶的活性，DNA连接酶活性，基因调控作用。 病毒基因组在大小、结构和核苷酸的组成上是多种多样的，有线状、环状；双链DNA(dsDNA)、单链DNA (ssDNA)、双链RNA (dsRNA)、单链RNA(ssRNA)；闭环或缺口环；单分子、双分子或多分子。2）病毒的核酸病毒所含的脂类主要是一些磷脂、胆固醇和中性脂肪，多数存在于包膜。病毒所含的糖类主要是葡萄糖、龙胆二糖、岩藻糖、半乳糖等。3）脂类和糖类病毒粒子核衣壳（基本构造）核酸：由DNA或RNA构成衣

9、壳：由衣壳粒构成包膜（非基本构造）：类脂、蛋白质或糖蛋白构成形状：二十面体对称、螺旋体对称、复合型有的病毒在寄主细胞内还形成包含体结构寄主细胞被病毒感染后形成的蛋白质结晶体，内含有1至几个病毒粒子。 它们多数位于细胞质内（CPV），具嗜酸性；少数位于细胞核内（NPV），具嗜碱性；也有细胞核内和细胞质都存在的类型。3. 病毒的包含体 四、病毒的分类按照侵染的宿主分为：（1）原核生物的病毒噬菌体（2）植物病毒（多为ssRNA）（3）人类和脊椎动物病毒（4）昆虫病毒病毒的核酸类型噬菌体(phage)即原核生物的病毒，包括噬细菌体(bacteriophage) 、噬放线菌(actinophage)和噬

10、蓝细菌体(cyanophage) 。噬菌体广泛分布于自然界，凡是有原核生物活动之处几乎都发现有相应噬菌体的存在。 第二节 噬菌体1、噬菌体的种类 A型：dsDNA、蝌蚪状、收缩性尾；B型：dsDNA、蝌蚪状、非收缩性长尾；C型：dsDNA、蝌蚪状、非收缩性短尾;D型：ssDNA、球状、无尾、大顶衣壳粒； E型：ssRNA、球状、无尾、小顶衣壳粒； F型：ssDNA、丝状、无头尾；一、噬菌体形态、结构Viral Structure (Binal)A T-even bacteriophage consisting of a head, sheath, and tail. Electron Micr

11、ograph of Coliphage T4 Caption:- T4 bacteriophage (DNA virus).1、典型噬菌体生活周期 一个噬菌体典型的生活周期，从噬菌体在细菌细胞表面的特异受体吸附开始，随后遗传物质注入宿主。细菌含有降解外源DNA的限制修饰系统，许多侵染是不成功的。二、噬菌体的生活周期 接着核酸复制开始，噬菌体基因编码的酶被合成。最后，合成噬菌体衣壳蛋白，装配成新的噬菌体外壳，同时包装一个拷贝的基因。然后，噬菌体释放，普遍通过裂解进入周围培养基。也即经过吸附，侵入，复制，组装和释放5个阶段。 Adsorption during the Lytic Life Cyc

12、le of a Lytic Bacteriophage The bacteriophage binds to receptors on the bacterial cell wall.1) 吸附(附着) (adsorption attachment)Penetration during the Lytic Life Cycle of a Lytic BacteriophageThe bacteriophage injects its genome into the bacteriums cytoplasm. 2) 侵入(Penetration) Early Replication during

13、 the Lytic Life Cycle of a Lytic BacteriophageThe bacteriophage genome replicates and bacteriophage components begin to be produced by way of the host bacteriums metabolic machinery. 3) 核酸复制(nucleic acid replication)Late Replication during the Lytic Life Cycle of a Lytic BacteriophageThe production

14、of bacteriophage components and enzymes progresses. Maturation during the Lytic Life Cycle of a Lytic BacteriophageThe bacteriophage components assemble. 4) 噬菌体装配(Phage assembly)A bacteriophage-coded enzyme breaks down the peptidoglycan in the bacterial cell wall causing osmotic lysis. Release durin

15、g the Lytic Life Cycle of a Lytic Bacteriophage 5) 释放(release)Animation of the Lytic Life Cycle of a Bacteriophage噬菌体效价的测定双层平板法A plaque assay. Serial dilutions of virus have been plated on confluent monolayer cultures of cells. The cells are stained after a period of time in which a single virus inf

16、ects a cell, produces new virus particles and infects surrounding cells. The white areas show areas of the culture in which the cells have been killed. Each plaque is the result of the presence of one original infectious virus particle感染了烟草普通花叶病的烟株 一步生长曲线(one-step growth curve） 高浓度的敏感宿主菌 适量的噬菌体数分钟后离

17、 心除去游离噬菌体高倍稀释混合液一定时间取样噬菌斑测定方法： 一步生长曲线(one-step growth curve） 裂解期 潜伏期 平稳期 某些噬菌体，典型例子是E . coli 的噬菌体，在进人宿主时，这些噬菌体不进入裂解循环，而是它们进入称为溶源性(lysogeny)的阶段。在此阶段它们或者整合至染色体上形成原噬菌体(prophage) (如噬菌体)或者像质粒存在细胞质中(如P1噬菌体)。这些溶源性噬菌体随宿主染色体复制而复制，然后分配到子细胞中。E.coli K12()：一株带有前噬菌体的大肠杆菌K12溶源菌株。2、溶源性噬菌体生活周期烈性噬菌体（virulent phage) 感

18、染宿主细胞后，立即引起细胞裂解的噬菌体；它能在短时间内完成繁殖的五个阶段。温和噬菌体（temperate phage) 感染宿主细胞后，并不马上引起细胞裂解，而是以“原噬菌体”方式整合至宿主DNA中，随寄主繁殖而延续后代。它有游离态、整合态、营养态三种存在方式。溶源性噬菌体具有特别的特性，因为它们能携带改变宿主表型的功能性基因，称为溶源性转变(lysogenic conversion)。 沙门氏菌噬菌体溶源化时改变细菌脂多糖(LPS)O抗原的组分，因此改变细菌抗原的特性。许多细菌的毒素基因也由温和噬菌体携带，包括白喉棒杆菌(Corynebacteria diphtheriae)的噬菌体携带的白

19、喉毒素基因；霍乱毒素也在此类之中。溶源性噬菌体的特性有助于细菌在寄主中存活的能力。溶源细菌自发裂解和诱发裂解 在溶源细菌中极少数(约10-6)会发生原噬菌体大量复制、成熟，导致寄主细胞裂解，这种现象称为溶源细菌的自发裂解；若用低剂量的紫外线照射处理或其他理化方法处理，能够诱发溶源细胞大量溃溶，释放成熟噬菌体粒子，这就是溶源细菌的诱发裂解。烟草花叶 溶源菌的检测指示菌苔透明裂解圈溶源菌菌落溶源细菌细胞复愈 溶源细菌细胞中的原噬菌体有时会消失，成为非溶源细菌，不会裂解，称为溶源细菌细胞复愈。 （一）类病毒(Viroid) 是一个裸露的环状ssRNA分子，它能感染寄主细胞并在其中自我复制使寄主产生病

20、症。（二）拟病毒（virusoid） 只含不具独立侵染性的RNA组分，包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒，与真病毒“共生”。第三节 亚病毒因子（三）卫星病毒（satellite virus） 是一类基因组缺陷、必须依赖某形态较大的专一辅助病毒才能复制和表达的小型伴生病毒。（四）卫星RNA （satellite RNA ）是一类存在于某专一辅助病毒的衣壳内，并完全依赖后者才能复制自己的小分子RNA病原因子。（五）朊病毒(Prion) Prusiner于1982年发现，是一类不合核酸的传染性的蛋白质分子，因能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而可使宿主致病。 可引起羊瘙痒症、

21、牛海绵状脑病疯牛病、人的克-雅氏病、苦鲁病和G-S综合症。我国乙肝病毒感染率概况资料来源：骆抗先，乙型肝炎基础和临床第二版乙肝病毒的结构HBV病毒颗粒图示乙肝病毒在肝细胞内复制A(n)mRNAcccDNAHBsAg 包膜负链DNA包裹后的前基因 mRNA传染性HBV病毒颗粒传染性HBV病毒颗粒部分双链DNA逆转录酶DNA聚合酶肝 细 胞常用的检查指标有： 1）乙肝病毒脱氧核糖核酸（HBVDNA）2）“乙肝两对半”，即检测血清中有无乙肝病毒5种抗原、抗体的简称。它们分别是：乙肝病毒表面抗原（HBsAg，旧称澳抗）、表面抗体（抗HBs）为一对；乙肝病毒e抗原（HBeAg）、e抗体（抗HBe）为一对

22、；另一项是乙肝病毒核心抗体（抗HBc)（核心抗原检测不出来）。3）血清转氨酶，用于诊断肝病的有两种，即：谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）。血清学检查各项指标所代表的意义？1）血清中乙肝病毒脱氧核糖核酸（HBVDNA）阳性（）说明存在乙肝病毒感染，并且病毒正在复制。2）表面抗原（HBsAg）阳性（）是体内存在乙肝病毒感染的标志。3）e抗原（HBeAg）和乙肝病毒脱氧核糖核酸（HBVDNA）同时阳性（），说明肝脏内病毒复制活跃。4）表面抗体（抗HBs）阳性（）而表面抗原（HBsAg）阴性（-），是乙肝病毒已被清除的标志。5）谷丙转氨酶（ALT）是肝细胞损害的敏感标志，ALT升高在一定程度

23、上反映肝细胞损害和坏死的程度。 乙肝检测结果及临床意义HBsAg 抗-HBs HBeAg 抗-HBe 抗-HBc 临床意义 急性HBV感染潜伏期 急性肝炎早期，传染性强 急性或慢性感染，传染性强（大三阳） 急性或慢性感染后期（小三阳） 急性或慢性乙型肝炎病毒携带者 感染恢复期 HBV感染已过；抗-HBs出现前的窗口期 感染恢复期 注射疫苗后；遥远的过去感染；假阳性乙肝的发病机理乙肝病毒感染人体后，病毒本身并不直接引起肝细胞的病变，只是在肝细胞内生存、复制，其所复制的抗原表达在肝细胞膜上，激发人体的免疫系统来辨认，从而对已感染发生攻击和清除反应。HBV通过激发宿主的免疫系统攻击感染肝细胞而间接引

24、起肝损害！乙肝的综合治疗抗病毒治疗免疫调节治疗“保肝”治疗中医药治疗基础治疗及心理治疗基因治疗基础治疗 基础治疗是最基本的治疗，许多急性肝炎和轻型的慢性肝炎病人，可经休息、营养而病情缓解。合理饮食，营养支持禁忌烟酒休息心理治疗一般药物护肝药物：肌苷、益肝灵（水飞蓟素）、肝得健,VitB、C缓解炎症药物：甘草甜素、强力新（强力宁）等降酶药物：联苯双脂、五味子、垂盆草等退黄药物：门冬氨酸钾镁,苯巴比妥,腺苷蛋氨酸,熊去氧胆酸,茵陈制剂,等中医药：山豆根（肝炎灵）,猪苓多糖,苦参素,小柴胡汤等抗肝纤维化药物：干扰素、秋水仙碱改善肝微循环: 还原型谷胱苷肽免疫调节药物免疫增强剂：左旋米唑、胸腺肽免疫抑制剂: 糖皮质激素,秋水仙碱重组细胞因子：白细胞介素-2,白细胞介素- 12、粒-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF), r-干扰素等其他: 特异性免疫核糖核酸,转移因子,乙肝免疫球蛋白等抗病毒治疗目前认为，乙肝病毒的持续感染是造成乙肝慢性化的主要原因，且可导致病情发展,突变, 恶化（肝硬化、肝细胞癌）。因此，抗