第三章病毒和类病毒(本科)课件

chapter3第三

章病毒和亚病毒yelimin2023/7/10非细胞生物（真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒类病毒：只含具侵染性的RNA组分卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质2023/7/10本章目录第一节病毒的形态结构

第二节病毒的增殖第三节病毒的种类和分类第四节亚病毒2023/7/10第一节病毒virus的形态结构特点：1无细胞结构，化学成分简单，主要成分仅核酸和protein.2缺乏独立代谢能力，专性活细胞内寄生；没有酶或酶系统极不完全，不能进行代谢活动；3个体极小，能通过细菌滤器；4对抗生素不敏感，对干扰素敏感。干扰素是由病毒和其他种类的干扰素诱导剂，刺激网状内皮系统（人体免疫系统的一种）、巨噬细胞、淋巴细胞以及体细胞所产生的一种糖蛋白。这种蛋白具有多种生物活性，包括抗增殖、免疫调节、抗病毒和诱导分化作用。2023/7/10干扰素的作用有：抗病毒作用、抗肿瘤作用以及免疫调节作用。

（1）抗病毒作用：这是干扰素最重要的也是使用最广的作用。干扰素具有广谱的抗病毒作用，它通过抑制某些病毒繁殖，并调动机体的免疫功能来消灭病毒，从而发挥抗病毒作用。大量的研究已证实，除了对乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒有一定的作用以外，对其它多种病毒感染也有一些效果。

（2）抑制某些细胞的生长，如抑制成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞和造血细胞的增殖。主要是通过使细胞停留在初期，降低DNA合成。

（3）免疫调节作用：α-干扰素通过调节机体的免疫功能，从而间接地发挥抗病毒作用和抗肿瘤作用。

（4）抑制和杀伤肿瘤细胞：干扰素是临床上应用最广的治疗肿瘤的细胞因子。它通过直接抗肿瘤细胞增殖和调节机体免疫功能发挥抗肿瘤作用。2023/7/105具有双重存在方式。在活细胞内营专性寄生，在活体外能以化学大分子颗粒状态存在并保持侵染活性。Concept：病毒是一类超显微的、结构极简单的、专性细胞内寄生的、在活体外能以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性的非细胞微生物。抗生素(kangshengsu)原称抗菌素。由微生物产生的在低浓度下具有抑制或杀死其他微生物作用的化学物质。1929年英国学者弗莱明首先在抗生素中发现了青霉素。目前所用的抗生素大多数是从微生物培养液中提取的，有些抗生素已能人工合成。由于不同种类的抗生素的化学成分不一，因此它们对微生物的作用机理也很不相同，有些抑制蛋白质的合成，有些抑制核酸的合成，有些则抑制细胞壁的合成。2023/7/10个体小，必需在电镜下观察；以纳米为测量单位不同病毒的毒粒大小差别很大；最大的病毒：痘类病毒300*200*100nm中等大小：流感病毒90～120nm最小病毒：菜豆畸矮病毒9～11nm一、病毒的大小形态构造病毒粒子virion：成熟的具有侵染力的病毒个体2023/7/102023/7/10疹疱病毒SizesandShapesofViruses(AnimalDNAViruses)腺病毒乳头状瘤空泡病毒2023/7/10SizesandShapesofViruses(Bacteriophages)2023/7/10二、病毒的形态毒粒的形状多种多样，球形、杆状、丝状、子弹状、蝌蚪状和卵形等几类。病毒的形态大致可分为5类：（1）球形或近球形：人、动物、真菌的病毒多为球形，如腺病毒，脊髓灰质炎病毒（2）杆状或丝状：很多植物病毒呈杆状，如烟草花叶病毒、苜蓿花叶病毒，（3）砖形：常见大病毒，如天花病毒、痘病毒等（4）弹状：如狂犬病毒、水泡性口膜炎病毒（5）蝌蚪形：大部分噬菌体的典型态，如T偶数噬菌体和噬菌体.2023/7/102023/7/10多数病毒只含protein和核酸2种成分。少数大型病毒还含有脂类和糖类。1核酸一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是RNA；病毒核酸单链DNA（ssDNA）；+DNA和-DNA双链DNA（dsDNA）；单链RNA（ssRNA）；+RNA和-RNA双链RNA（dsRNA）；三、病毒的化学组成2023/7/101核酸噬菌体的核酸大多为DNA，植物病毒的核酸大多为RNA，少数为DNA，真菌病毒大部分为RNA，动物病毒部分是RNA，部分是DNA。作用：核酸是病毒的遗传物质；控制着病毒的遗传变异、增殖及对宿主的感染性；2023/7/102病毒蛋白质protein病毒只有两类蛋白：一类是结构蛋白，一类是酶。病毒蛋白主要存在于衣壳和包膜中，约占病毒总重量70%。病毒蛋白质由常见的20种aminoacid组成，但Cys和His在病毒蛋白中较少见。2023/7/10病毒蛋白质功能功能：（1）构成病毒结构由蛋白质组成病毒衣壳，包在病毒核酸的外面。衣壳保护核酸，免受理化因子破坏及被核酸酶水解。（2）侵染性衣壳、包膜、噬菌体尾丝上含有使病毒吸附在寄主细胞表面受体上的位点，决定感染的特异性，促使病毒吸附。（3）增殖DNＡ和RNA聚合酶、RNA转录酶及合成病毒蛋白质所需的各种酶。（４）抗原性蛋白质决定病毒粒子的抗原性，并能刺激机体产生特异性抗体，激发机体免疫应答。2023/7/10典型病毒粒子的构造基本成分核酸——位于中心，称为核心蛋白质——包围在核心周围，形成衣壳核心和衣壳合称核衣壳，为病毒的基本结构。有些复杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类和多糖组成的包膜envelope。有的包膜上还长有刺突spike。2023/7/10Virion:Thestructurallycompletematureandinfectiousvirusiscalledthevirion.

2023/7/10四、病毒的对称性立方对称、螺旋对称、复合对称所有的DNA病毒除痘类病毒外为立方对称RNA病毒+RNA立方对称

-RNA螺旋对称噬菌体及逆转录病毒呈复合对称痘类病毒呈复杂对称型。2023/7/10

呈直杆状，长300nm，宽15nm，中空内径4nm，由158个氨基酸组成一个皮鞋状的衣壳粒，相对分子量为17500，总共2130个衣壳粒，排列成130圈螺旋，核酸核心是单链的RNA，相对分子质量为260万，含有6390个核苷酸，每3个核苷酸与一个衣壳粒相结合，盘绕于蛋白质的中空内径中。1、螺旋对称型：烟草花叶病毒（TMV）2023/7/101、螺旋对称型：烟草花叶病毒（TMV）2023/7/10二十面体具有12个角、20个面和30条棱。腺病毒的衣壳是典型的二十面体对称，由252个衣壳组成，没有包膜。腺病毒的核心是由线状双链DNA构成的。其基因组的大小都约为36500个核苷酸对。2立方对称（二十面体对称型）：2023/7/10T4由头部（核心是双链线状DNA）、颈部和尾部（尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝）三个部分构成。3复合对称型：T4噬菌体Bacteriopghage2023/7/10五、包涵体在某些感染病毒的寄主细胞内，形成有结构特殊、有一定染色性、在光学显微镜下可见的小体，称包涵体（inclusionbody）。包涵体是在寄主细胞特定区域形成的病毒加工厂，它们在寄主细胞中的定位反映了病毒的复制位点。2023/7/10包涵体的类型

颗粒形：颗粒形包涵体呈圆形和卵圆形，内含一个（偶尔2个）病毒粒子。

多角形：多角形包涵体一般呈六角形、五角形、四角形，内含多个病毒粒子，是病毒粒子的聚集体。2023/7/10包涵体存在部位（1）多数位于细胞质内，如松毛虫质型多角体病毒、多数痘类病毒和狂犬病毒的包涵体，具嗜酸性。（2）少数位于细胞核内，如疱疹病毒、腺病毒的包涵体，具嗜碱性。（3）有的在细胞质内和核内均有，如麻疹病毒、巨细胞病毒的包涵体。2023/7/10包涵体的主要成分主要成分是多角体蛋白。这种蛋白不同于寄主细胞蛋白，也不同于病毒蛋白，不易被正常的蛋白酶水解，在自然界中稳定，在土壤中能保持活性几年到几十年。2023/7/10包涵体的作用（1）具有保护病毒粒子的作用。（2）可用于病毒的快速鉴定和某些病毒性疾病的辅助诊断。如烟草蚀纹病毒与马铃薯Y病毒形态极其相似，但前者包涵体呈三角形，而后者的呈矩形。可作为病毒病辅助诊断的包涵体有：狂犬病毒Negri氏小体、痘病毒的Guarnieri氏小体腺病毒的包涵体、麻疹病毒的包涵体。（3）可用于生产生物杀虫剂。昆虫核型、质型多角体病毒包涵体含有大量的活性病毒粒子。2023/7/10第二节病毒的增殖（复制）病毒是在寄主活细胞内控制其生物合成机构，合成病毒的核酸与蛋白质等成分，然后装配成新的病毒粒子，即以复制的方式进行。一、原核生物的病毒——噬菌体二、

一步生长曲线三、温和噬菌体和溶源性细菌2023/7/10与其他病毒一样，噬菌体除有其特异性宿主外，并无显著区别。它们都是由蛋白质和核酸组成。基本形态为蝌蚪形、球形、丝状三种。一、原核生物的病毒——噬菌体

bacteriophage2023/7/10病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本成分的合成和装配，即：

核酸复制+蛋白质合成核蛋白（病毒粒子）噬菌体的繁殖一般可分五个阶段，即吸附

attachment

侵入Penetration合成（复制与生物合成）synthesis成熟（装配）assembly裂解（释放）release1噬菌体的繁殖2023/7/10尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触，可触发尾丝散开，附着在受体上，随之把刺突、基板固定病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力。（1）吸附attachment2023/7/102023/7/10吸附尾钉固着尾鞘收缩尾管穿入DNA注入尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外；（2）侵入Penetration2023/7/10病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸。（3）合成synthesis2023/7/10在寄主细胞内，病毒基因从核衣壳中释放后，首先转录早期基因，合成它们的早期mRNA，再翻译成早期蛋白，一部分是抑制蛋白可封闭寄主的正常代谢，使细胞转向有利于合成病毒，一部分作为病毒所必需的复制酶，如复制病毒DNA的DNA聚合酶，用以复制子代基因组。基因组复制完成后，在早期基因产物作用下，晚期基因转录产生晚期mRNA，经晚期翻译产生成熟病毒衣壳蛋白及其他结构蛋白，还有在病毒装配中所需的非结构蛋白。2023/7/102023/7/10T4噬菌体的装配是一个极为复杂的自我装配的过程装配就是将分别合成的病毒核酸和蛋白质组装成完整的病毒粒子的过程。（4）成熟（装配）assembly2023/7/10装配方式与病毒在寄主细胞中复制部位及其是否存在包膜有关。DNA病毒除痘类病毒外，均在细胞核内装配，RNA病毒与痘类病毒在细胞质内装配。衣壳蛋白达到一定浓度时将聚合成衣壳，并包裹核酸形成核衣壳。无包膜的病毒组装成核衣壳即成为成熟的病毒体，有包膜病毒在核内或细胞质内组装成核衣壳，然后以出芽方式释放时再包上寄主细胞核膜或质膜后，成为成熟病毒。2023/7/10T4噬菌体的装配过程（1）头部衣壳包裹DNA成为头部（2）由基板、尾管和尾鞘装配成尾部（3）头部与尾部结合（4）单独装配的尾丝与病毒颗粒尾部相连成为完整的噬菌体。2023/7/102023/7/102023/7/10释放是病毒粒子从感染细胞内转移到外界的过程。两种方式：（1）破胞释放当细胞内无包膜病毒装配完成后，借助自身的降解寄主细胞壁或细胞膜的溶菌酶等裂解寄主细胞而释放到细胞外，寄主细胞死亡。（2）芽生释放有包膜的病毒在合成衣壳蛋白的同时，还合成包膜蛋白，取代寄主细胞的膜蛋白，寄主核膜或细胞膜上有该病毒特异糖蛋白的部位，便是出芽的位置。病毒释放后寄主细胞不死亡。（5）裂解（释放）release2023/7/102023/7/10Abacteriophage-codedenzymebreaksdownthepeptidoglycaninthebacterialcellwallcausingosmoticlysis.渗透破坏2023/7/10吸附侵入早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒结构蛋白质合成装配释放病毒大分子合成动画：噬菌体的增殖过程2023/7/102.穿入：通过吞噬作用进入胞内。3.脱壳：寄主细胞的蛋白酶水解腺病毒衣壳。4.在宿主细胞核内转录早期

mRNA并翻译早期蛋白。5.在宿主细胞核内复制出病毒的

DNA和晚期mRNA。1.吸附：腺病毒吸附在宿主细胞表面的糖蛋白受体上。2023/7/10

6.一些带有囊膜的病毒，如单纯疱疹病毒，当它们的核酸和衣壳蛋白组装完毕后，它们将以“出芽”的方式，包裹寄主细胞的细胞膜或核膜，从寄主细胞中释放出来。2023/7/10以培养时间为横坐标，噬菌斑数为纵坐标所绘制的曲线，用以测定噬菌体侵染和成熟病毒体释放的时间间隔，并用以估计每个被侵染的细胞释放出来的噬菌体粒子数量的生长曲线。称作一步生长曲线能在寄主细胞内增殖，产生大量子噬菌体并引起细菌裂解的噬菌体称为烈性噬菌体。Lyticbacteriophage二、

一步生长曲线2023/7/10一步生长曲线可分为三个时期：①潜伏期是指菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个噬菌体粒子装配前的一段时间。②裂解期是指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。③稳定期溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期。2023/7/102023/7/10感染宿主细胞后不能完成复制循环，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生。这一现象称做溶源性（lysogeny）现象附着或融合在溶源性细菌染色体上的温和噬菌体的核酸称为原噬菌体或前噬菌体。前噬菌体不能在寄主细胞内增殖，也不会引起细菌裂解的噬菌称为温和噬菌体。Temperatebacteriophage或称溶源性噬菌体（lysogenicphage）：三、温和噬菌体和溶源性细菌2023/7/10溶源性细菌整合上噬菌体DNA的细菌叫溶源性细菌溶源性细菌的基本特性：①自发裂解溶源性细菌中极少数前噬体自发脱离细菌细胞染色体，进行增殖，导致细胞裂解。

②诱发裂解经紫外线、X射线、H2O2、丝裂霉素等理化因子处理发生高频率裂解现象。

③免疫性由于前噬菌体的基因编码产生一种阻遏蛋白，阻抑了噬菌体大部分基因的表达，抑制了噬菌体DNA的复制和结构蛋白的合成。

2023/7/10④复愈性溶源性细菌有时失去原噬菌体，变成非溶源性细胞，这种现象称为溶源性细菌的复愈。复愈的细胞完全丧失溶源性细菌的免疫性。⑤溶源转变噬菌体DNA整合到细菌基因组中而改变了细菌的基因型，使细菌的某些性状发生改变，称溶源性转变。如白喉棒杆菌不产生毒素，当有ß-噬菌体时才产生白喉毒素。2023/7/10温和噬菌体存在状态：（1）游离的具有感染性的病毒粒子（2）前噬菌体，整合在细菌染色体上，并与之一道复制。（3）营养期噬菌体，在寄主细胞内指导特定病毒核酸和protein的合成。2023/7/10第三节病毒的种类和分类病毒分布极其广泛，可以感染几乎所有的生物，常引起病害。通常根据寄主范围将病毒分为脊椎动物病毒、无脊椎动物病毒、植物病毒和微生物病毒。2023/7/10一、人类和脊椎动物病毒二、昆虫病毒三、植物病毒四、微生物病毒2023/7/10脊椎动物病毒包括DNA和RNA病毒，动物病毒的释放方式多种多样，主要有以下几种形式：1.无包膜的病毒，如腺病毒通过细胞裂解或局部破裂而释放。2.有包膜的DNA病毒，如疱疹病毒，以细胞质中通道释放到细胞外。3.有包膜的RNA病毒，如副流感病毒用出芽方式通过寄主细胞膜，释放到细胞外并获得细胞源性的包膜和产生刺突。腺病毒的复制可代表DNA病毒的复制脊髓灰质炎病毒的复制可代表RNA病毒的复制一、人类和脊椎动物病毒2023/7/10引起爱滋病的病毒——人类免役缺陷病毒（HIV）从淋巴细胞中释放出来2023/7/102023/7/10无脊椎动物病毒主要在昆虫中发现，蜘蛛纲，甲壳纲，原生动物和软体动物等体内也有。多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的包涵体，称多角体，成分为碱溶性结晶蛋白，其内包裹着数目不等的病毒粒子。核形多角体病毒（NPV）：在昆虫细胞核内增殖、具有蛋白质包涵体的杆状病毒质形多角体病毒（CPV）：在昆虫细胞质内增殖、可形成蛋白质包涵体的球状病毒颗粒体病毒（GV）：具有蛋白质包涵体，每个包涵体内通常仅含一个病毒粒的昆虫杆状病毒主要有三种类型：二、昆虫病毒2023/7/10三、植物病毒植物病毒没有专门的吸附结构，通过昆虫口器、摩擦伤口和人为伤口进入寄主细胞。植物病毒在入住宿主细胞后脱去蛋白质外壳。

TMV的衣壳粒以双层盘的形式组装成衣壳，PH的改变、RNA的嵌入对衣壳的装配起关键作用。2023/7/102023/7/10四、微生物病毒病毒还寄生于细菌、真菌、单细胞藻类等细胞内。细菌和放线菌的病毒穭为噬菌体（bacteriophage），其外形可分为蝌蚪形，球形，线形等。大多数噬菌体无包膜。蓝细菌病毒称为噬蓝细菌体，有3种类型：一类为蝌蚪形，短尾，dsDNA；一类与TMV相似；还有一类与大蚊虹彩病毒相似，但无独特的光学性质。真菌病毒称作噬真菌体和噬酵母菌体。2023/7/101971年T.O.Diener阐明马铃薯纺锤形块茎病毒的病原是一种具有感染性和自主复制能力的低分子RNA（类病毒，Diener,1971）以后又发现了称之为拟病毒(Randles,1981)的植物病毒Prusiner发现了朊病毒(Prusiner,1982)。第四节亚病毒2023/7/10类病毒是一类低相对分子质量侵染性的RNA，它们没有蛋白质外壳，亦无编码功能，在细胞内利用宿主的依赖于DNA的RNA聚合酶II进行复制。大多数类病毒RNA都呈高度碱基配对区与单链环状区相间排列的杆状构型。发现的第一个类病毒是马铃薯纺锤形块茎病类病毒(Potatospindle

tuberviroid，PSTV)，这是一种导致马铃薯严重减产的病原体，棒状，无蛋白外壳。它仅含一个由359个核苷酸组成的单链环状RNA分子(相对分子质量约100000)。该分子内有很多碱基(~70％)通过氢键配对而形成双螺旋区，未配对碱基则形成内环。双螺旋区与内环交替排列形成一个伸长的棒状分子。

一、类病毒viroid2023/7/10类病毒：是含有侵染性RNA分子，没有蛋白质外壳的一类植物病毒。2023/7/10类病毒类病毒RNA相对分子质量虽小，但能独立侵染寄主，传染力强，潜伏期长，侵入寄主后也能自我复制，不需要辅助病毒。2023/7/10一类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，被称为拟病毒。拟病毒含有两种RNA分子，一种和一般病毒中的类似，另一种RNA分子与类病毒有相似的理化性质和结构，也是环状的。不过这两种RNA分子单独都不表现致病性，只有联合起来才具有复制和感染性。这种类似类病毒的RNA称之拟病毒（Virusoid）。二、拟病毒2023/7/10又称蛋白质侵染因子。朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。羊瘙痒病是羊的一种中枢神经系统退化性紊乱疾病。表现为毛脱落，皮肤瘙痒，失去平衡和后肢麻痹等症状。这种“羊瘙痒病”的病原是经过近两个世纪的研究未能解决的一个谜。直至1982年，美国加洲大学旧金山分校动物病毒学家S．B．Prusiner发现羊瘙痒病是蛋白质侵染引起的疾病，并称为“Prion”即朊病毒。三、朊病毒(prion)2023/7/10现在已经发现与朊病毒有关的疾病有羊瘙痒病、貂脑病、人的库鲁病（震颤病）和新变异型克雅氏病（nvCJD，人类的疯牛病）。有人还推测人类的一些慢性退化性紊乱疾病，像早老年痴呆，帕金森氏病、糖尿病、风湿性关节炎和红斑狼疮等疾病也可能是由朊病毒引起的。2023/7/10思考题1一种病毒的毒粒含有一种核酸或两种核酸（DNA和RNA)。（）2包涵体的作用———、—————、———。3通常根据寄主范围将病毒分为———、——————、———。4病毒的特点：—————、——————、——————、——————、—