病毒概论及病毒基本性状

1、病毒学 Virology,3000BC，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。,人类认识病毒的历史 人类认识病毒：从认识病毒性疾病开始的; 人类研究病毒：从研究植物烟草花叶病病毒开始的; 病毒的发现 1892年：俄国科学家发现烟草花叶病病原体可通过 除菌滤器； 1898年：荷兰细菌学家证实了烟草花叶病是由滤过 性病原体引起的； 德国病毒学家发现了口蹄疫病原体有相同 的特性。,Fig. Leaf of tobacco and EM of tobacco mosaic virus.,1900年：鸡瘟病毒； 1901年：黄热病病毒；(第一个被发现的人类病毒) 1903年：狂犬病毒； 1908年：鸡白血病

2、病毒； 1909年：Poliovirus； 1911年：劳斯肉瘤病毒； 1915年：英国的Twort 分别发现了噬菌体 1917年：加拿大的dHerelle,概论,一、定义(Virus)：Vi是一类体积微小、结 构简单，只含一种类型的核酸(DNA/ RNA)，严格易感活细胞内寄生，以 复制方式增殖的非细胞型微生物。,（真核生物),动物界,植物界,原生生物界,真菌界,原核生物界,病毒界,放线菌,细菌,支原体,衣原体,螺旋体,立克次体,二、特点：(与其他微生物的区别),1、体积微小：以nm计量，用电镜放大十 几万至几十万倍才能观察。,2、结构简单：(“一包基因”),非细胞结构，核 酸外包以蛋白质

3、外壳(分子生物) 无完整代谢酶系 统，无任何细胞 器,3、专性易感活细胞内寄生：(靶细胞),4、特殊抵抗力：耐冷不耐热/耐甘油/抗生 素对其无作用，只有干扰素可阻止其复 制与扩散。,三、病毒与人类疾病的关系：,1、人类约75%的传染病由病毒引起。,2、病毒性疾病特点：传染性强，病死率 高，无特效治疗药。,登革热,CMV感染,Burkitt 淋巴瘤 （EBV感染）,3、与某些肿瘤和自身免疫病的发病有密切 关系。,四、病毒学：研究病毒的本质，病毒和宿 主间的相互作用和规律的一 门前沿学科。,病毒与其它微生物的区别,一、病毒的大小与形态：,病毒的大小： 1、以nm计量：大病毒200-300nm 中病

4、毒100nm 小病毒50nm 2、测量方法：电镜/超滤法/超速离心法 X射线衍射,病毒基本性状,葡萄球菌 (1000nm）,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,3、与其他微生物比较：P23图2-19,病毒的形态：多样(多数呈球形，少数 为杆状，丝状，子弹状，砖块样，蝌 蚪形.),A. 痘病毒 B. 轮状病毒 C. HBV D. 噬菌体 E.

5、流感病毒 F. 狂犬病毒,电镜照片,Rhinovirus,Tobacco mosaic virus,VSV: Vesicular stomatitis virus,phage,SARS virus,SARS virus,SARS virus,adenovirus,aibola virus,HBV,poliovirus,HIV,二、病毒的结构和化学组成： 病毒体(virion)：发育成熟具感染性的 完整的病毒颗粒。,病毒的结构：,1、基本结构：核心(核酸)+衣壳(蛋白质) 即核壳体(裸病毒),2、辅助结构：包膜(envelope) 刺突(spike),病毒的化学组成：,1、病毒的核心： 内容：核

6、酸+少量功能蛋白(酶),只含一种类型的核酸： DNA病毒：dsDNA:+DNA ssDNA:+/-DNA RNA病毒 ： dsRNA:+RNA ssRNA:+/-RNA及含逆转录酶的+RNA,核酸的功能：,储存病毒的全部遗传信息 自我复制(产生子代病毒核酸) 具感染性(感染性核酸 少数),2、病毒的衣壳：,由许多同等大小的形态亚单位 壳粒 组成。(不同病毒体壳粒数目及排列各 不相同，可作为鉴别和分类的依据),壳粒组成衣壳时，可形成三种对称方式,20面体立体对称：,二十面体对称型 (e.g., adenovirus),螺旋对称：,( tobacco mosaic virus),nucleic a

7、cid,protein,复合对称：,bacteriophage poxvirus,功能：保护核酸 特异吸附宿主细胞膜受体，参 与感染过程 具抗原性 构成酶类，DAN多聚酶/逆转 录酶等附着于衣壳上。,3、病毒的包膜：病毒体成熟时从宿主细胞 释放时获得。,成分：脂类 来源于宿主细胞膜或核膜,蛋白质 病毒基因编码，在病毒 包膜上形成钉状突起，称为刺突 或子粒，为病毒的吸附结构 多糖 来自宿主细胞，与病毒吸 附、侵入宿主细胞有关,特殊性能：包膜子粒赋予病毒特殊性 能,如凝血(凝血素)/酶.,包膜对脂溶剂敏感：如乙醚/氯仿/胆汁.,功能：维持病毒结构的完整性(保护) 参与感染过程，增强病毒的致 病性(

8、吸附/膜融合/引发发热等) 具抗原性：(病毒种/型/株，引 起免疫应答),三、病毒的增殖：,病毒的增殖方式：,1、病毒缺乏完整代谢所必须的酶系统， 必须借助活细胞内相应的酶系统增殖 复制。,2、增殖方式：自我复制(self replication),mRNA 蛋白质 亲代核酸 子代核酸 子代病毒,3、复制周期：病毒进入宿主细胞至释放子 代病毒的过程称。此连续过程人为分 为五个阶段：吸附、穿入、脱壳、生物 合成、装配成熟释放 viral replication cycle 。,Viral multiplication,吸附adsorption 穿入 penetration 脱壳uncoating

9、 生物合成biosynthesis 组装成熟与释放assembly and release,病毒复制周期各阶段的特点：,1、吸附(adsorption)：配体受体(特异),病毒衣壳或包膜 上的蛋白质结构 (吸附结构) 中和抗体,ADSORPTION,2、穿入(penetration)： 无包膜病毒 入胞作用进入,PENETRATION - ENVELOPED VIRUSES,from Schaechter et al, Mechanisms of Microbial Disease, 3rd ed, 1998,有包膜病毒 膜融合作用,3、脱壳(uncoating)：,4、生物合成(biosyn

10、thesis)：,病毒脱壳后释 出核酸并在其 指导下复制子 代病毒核酸及 衣壳的过程(隐 蔽期latent period,mRNA的转录与蛋白质的合成：,通式： 模板核酸 转录 mRNA 翻译 蛋白质(酶及衣壳),特点：宿主细胞为病毒复制提供生物合 成的场所(细胞器等)、原料(氨基 酸/核苷酸等)、能量及酶系统等 必备条件。,方式：(病毒核酸类型不一方式不一 P247),dsDNA:转录在细胞核内进行 -DNA 依赖DNA的RNA多聚酶 mRNA 蛋白质,ssDNA: +/-DNA 依赖DNA的DNA多聚酶 -/+DNA .,dsRNA:(转录在细胞浆内进行) RNA(节段性) 依赖RNA的R

11、NA多聚酶 mRNA Pr,ssRNA: +RNA：直接作为mRNA翻译蛋白质 -RNA：先合成互补连，形成复制中间型 在按双链RNA模式进行。,逆转录病毒：P248 ss+RNA病毒,+RNA(模板) 逆转录酶 -DNA RNA:DNA杂交 体 RNA水解酶H -DNA 进入胞核/DNA多聚酶 +DNA 双链DNA 前病毒整合 激活/转录 子代RNA.,dsDNA病毒复制示意图,+ssRNA病毒复制示意图,+ssRNA逆转录病毒复制示意图,蛋白质的分类：,早期蛋白：生物合成早期即病毒子代核 酸合成之前合成的蛋白质，是以亲代核 酸为模板合成，包括病毒复制合成所必 需的复制酶和一些抑制蛋白质(可

12、封闭宿 主细胞的正常代谢，是细胞代谢转向有 利于病毒合成)(功能性蛋白),晚期蛋白：子代病毒核酸合成后以之为 模板合成的蛋白质，主要为病毒的衣壳 蛋白和其他结构蛋白。,核酸的复制：,5、装配/成熟/释放：,装配/成熟： 子代核酸+子代衣壳=子代病毒 DNA病毒除痘病毒外在核内装配 RNA病毒含痘病毒在胞浆内装配 在核膜/胞膜上装配获得包膜,释放：破胞释放 芽生(出芽)释放 融合释放 整合,smallpox virus assembly and maturation,F. A. Murphy, School of Veterinary Medicine, University of Califo

13、rnia, Davis. /fam_graphics/download.html,Semliki Forest Virus budding,Schaechter et al, Mechanisms of Microbial Disease, 3rd ed, 1998,HIV budding and maturation,Hsiung, GD et al., Diagnostic Virology 1994 p204 (D. Medina),流感病毒出芽释放,VZV出芽穿过核膜获得包膜,0.1m,HIV病毒出芽释放,常用的细胞培养,6、病毒的异常增殖： 缺陷病毒(defective virus):如HDV 顿挫感染(abortive infection): 病毒进入非容纳细胞,顿挫感染 Abortive infection,原因 宿主细胞不能提供病毒复制所需的酶、能量或成份 病毒虽被复制，但不能装配释放 人腺病毒在人胚肾细胞可复制，在猴肾细胞则不能复制,缺陷病毒（Defective virus）,因病毒基因组不完整或有点突变而不能进行正常复制的病毒，当与辅助病毒（Helper virus）共同培养，如能为其提供缺乏的物质，则缺陷病毒也