病毒介紹.doc

病 毒一、病毒的定義和特點(diǎn)病毒的定義：是一類比較原始的、有生命特征的、能夠自我復(fù)制和嚴(yán)格細(xì)胞內(nèi)寄生的非細(xì)胞生物。病毒的特點(diǎn)： 形體微小，具有比較原始的生命形態(tài)和生命特征，缺乏細(xì)胞結(jié)構(gòu)； 只含一種核酸，DNA或RNA； 依靠自身的核酸進(jìn)行復(fù)制，DNA或RNA含有復(fù)制、裝配子代病毒所必須的遺傳信息； 缺乏完整的酶和能量系統(tǒng)；二、病毒的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和大?。涸诓《局杏袃煞N特殊情況，一種是類病毒（viroids），它是一種只含有RNA而缺少蛋白的具有感染性的獨(dú)特因子，與之相反，朊病毒（prions）是一種只含蛋白，缺少核酸具有感染性的特異因子。病毒基本結(jié)構(gòu)模式圖:衣 殼核 心殼 粒包 膜刺 突2.病毒的形態(tài)：病毒的形狀同其殼體的基本結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系。病毒的殼體有三種結(jié)構(gòu)類型，與之相對(duì)應(yīng)，病毒顆粒的形狀大致可分為三種類型。螺旋對(duì)稱殼體：蛋白質(zhì)亞基沿中心軸呈螺旋排列，形成高度有序、對(duì)稱的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。桿狀病毒顆粒：螺旋對(duì)稱的殼體形成直桿狀、彎曲桿狀和線狀病毒顆粒。植物病毒多呈桿狀，昆蟲病毒中核型多角體病毒屬成員也多呈桿狀。桿狀病毒顆粒：螺旋對(duì)稱的殼體形成直桿狀、彎曲桿狀和線狀病毒顆粒。植物病毒多呈桿狀，昆蟲病毒中核型多角體病毒屬成員也多呈桿狀。雙對(duì)稱結(jié)構(gòu)殼體：僅少數(shù)病毒殼體為雙對(duì)稱結(jié)構(gòu)。殼體由頭部和尾部組成，包裝有病毒核酸的頭部通常呈二十面體對(duì)稱，尾部呈螺旋對(duì)稱。具有雙對(duì)稱結(jié)構(gòu)的典型例子是有尾噬菌體（tailed phage）。復(fù)雜形狀的病毒顆粒：殼體呈復(fù)合對(duì)稱。細(xì)菌病毒（噬菌體）和某些動(dòng)物病毒呈復(fù)雜形狀顆粒。 3.病毒的大?。貉b配成熟的病毒顆粒大小恒定不再改變，不同病毒間差異很大，從十幾納米到十幾微米不等。最小的如植物的聯(lián)體病毒（Geminiviruses ）直徑僅18-20nm，最大的動(dòng)物痘病毒（Poxviruses）大小達(dá)300-450x170-260nm，最長的如絲狀病毒科（Filoviridae）病毒粒子大小為80x790-14,000nm。三、病毒的化學(xué)組成及其功能病毒的基本化學(xué)組成是核酸和蛋白質(zhì)。有包膜的病毒和某些無包膜的病毒除核酸和蛋白質(zhì)外，還含有脂類和糖類。有的病毒還含有聚胺類化合物，無機(jī)陽離子等組分。1.病毒的核酸：核酸是病毒的遺傳物質(zhì)，是病毒遺傳和感染的物質(zhì)基礎(chǔ)。一種病毒的病毒顆粒只含有一種核酸，DNA或者RNA。除逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組為二倍體外，其它病毒的基因組都為單倍體。2.病毒的蛋白質(zhì)： 蛋白質(zhì)是病毒的另一類主要成份，組成蛋白質(zhì)的氨基酸及順序決定著病毒株系的差異，表現(xiàn)在免疫決定簇則決定其免疫特異性。病毒的蛋白質(zhì)根據(jù)是否存在于病毒顆粒中分為結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。非結(jié)構(gòu)蛋白：指由病毒基因組編碼的，在病毒復(fù)制或基因表達(dá)調(diào)控過程中具有一定功能，但不結(jié)合于病毒顆粒中的蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)蛋白：系指構(gòu)成一個(gè)形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所必需的蛋白質(zhì)。包括殼體蛋白、包膜蛋白和毒粒酶等。殼體蛋白：殼體蛋白是構(gòu)成病毒殼體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，由一條或多條多肽鏈折疊形成的蛋白質(zhì)亞基，是構(gòu)成殼體蛋白的最小單位。功能：構(gòu)成病毒的殼體，保護(hù)病毒的核酸。無包膜病毒的殼體蛋白參與病毒的吸附、進(jìn)入，決定病毒的宿主嗜性，同時(shí)還是病毒的表面抗原。包膜蛋白：構(gòu)成病毒包膜結(jié)構(gòu)的病毒蛋白質(zhì)，包括包膜糖蛋白和基質(zhì)蛋白兩類。功能：是病毒的主要表面抗原，它們與細(xì)胞受體相互作用啟動(dòng)病毒感染發(fā)生，有些還介導(dǎo)病毒的進(jìn)入。還可能具有凝集脊椎動(dòng)物紅血球細(xì)胞、細(xì)胞融合以及酶等活性?；|(zhì)蛋白構(gòu)成膜脂雙層與核衣殼之間的亞膜結(jié)構(gòu)，具有支撐包膜、維持病毒毒粒酶：毒粒酶根據(jù)功能大致分為兩類：T4噬菌體的溶菌酶參與病毒進(jìn)入、釋放等過程逆轉(zhuǎn)錄病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶參與病毒的大分子合成3.病毒的脂質(zhì)：許多病毒包膜內(nèi)存在有脂類化合物，如磷脂、脂肪酸、甘油三酸脂和膽固醇等。這些脂類幾乎都是由病毒粒子在細(xì)胞內(nèi)成熟，在細(xì)胞膜處以葡生方式釋放，直接從寄主細(xì)胞膜上得到。病毒脂類存在與病毒的吸附和侵入有關(guān)。4.病毒的碳水化合物：除病毒的核酸中所含戊糖外，有的病毒還含有少量的碳水化合物，為核糖或脫氧核糖和磷酸組成的核酸骨架。有包膜病毒中碳水化合物以寡糖側(cè)鏈的形式與蛋白質(zhì)結(jié)合形成包膜糖蛋白。5.其它組成：在某些動(dòng)物、植物病毒中存在多胺類有機(jī)陽離子，包括丁二胺、亞精胺、精胺等，它們大都結(jié)合于病毒核酸，對(duì)核酸的構(gòu)型有一定影響。在某些病毒的病毒體中，還發(fā)現(xiàn)有其它的小分子量組份，如ATP，對(duì)噬菌體尾鞘收縮提供能量。四、病毒的增殖病毒缺乏增殖所需要的酶系統(tǒng)，只能在活的宿主細(xì)胞內(nèi)增殖（自我復(fù)制）。絕大多數(shù)病毒復(fù)制過可分為下列六步：吸附、侵入、脫殼、生物合成、組裝和釋放。1. 吸附是決定感染成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。需要病毒表面特異性的吸附蛋白（Virus attachment Protein, VAP）與細(xì)胞表面受體（也稱為病毒受體，virus receptor）相互作用。大多數(shù)噬菌體的病毒受體為細(xì)菌細(xì)胞壁上的磷壁酸分子，脂多糖分子以及糖蛋白復(fù)合物，有的則位于菌毛、鞭毛或莢膜上。大部分動(dòng)物病毒的病毒受體為鑲嵌在細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層中的糖蛋白，也有的是糖脂或唾液酸寡糖苷。植物病毒迄今尚未發(fā)現(xiàn)有特異性細(xì)胞受體。在0-37內(nèi)溫度越高病毒吸附效率也越高，整個(gè)過程可在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間內(nèi)完成。病毒的細(xì)胞受體具有種系和組織特異性，決定了病毒的宿主譜。不同種屬甚至同種不同型以及同型不同株的病毒，其細(xì)胞受體也不相同。而有些不同種屬的病毒卻有相同的細(xì)胞受體，其吸附和感染可對(duì)其它病毒的感染產(chǎn)生干擾。2侵入 病毒通過以下不同的方式進(jìn)入宿主細(xì)胞：注射式侵入、細(xì)胞內(nèi)吞、膜融合以及其他特殊的侵入方式。注射式侵入：一般為有尾噬菌體的侵入方式。通過尾部收縮將衣殼內(nèi)的DNA基因組注入宿主細(xì)胞內(nèi)。細(xì)胞內(nèi)吞：動(dòng)物病毒的常見侵入方式。經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)陷形成吞噬泡，使病毒粒子進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。膜融合：有包膜病毒侵入過程中病毒包膜與細(xì)胞膜融合。直接侵入：大致可分為三種類型部分病毒粒子直接侵入宿主細(xì)胞，其機(jī)理不明。病毒與細(xì)胞膜表面受體結(jié)合后，由細(xì)胞表面的酶類幫助病毒粒體釋放核酸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，病毒衣殼仍然留在細(xì)胞膜外，將病毒侵入和脫殼融為一體。其他特殊方式。植物病毒通過存在于植物細(xì)胞壁上的小傷口或天然的外壁孔侵入，或植物細(xì)胞之間的胞間連絲侵入細(xì)胞，也可通過介體的口器、吸器等侵入細(xì)胞。3脫殼病毒感染性核酸從衣殼內(nèi)釋放出來的過程。有包膜病毒脫殼包括脫包膜和脫衣殼兩個(gè)步驟，無包膜病毒只需脫衣殼，方式隨不同病毒而異。注射式侵入的噬菌體和某些直接侵入的病毒可以直接在細(xì)胞膜或細(xì)胞壁表面同步完成侵入和脫殼。病毒粒子以內(nèi)吞方式或直接進(jìn)入細(xì)胞后，經(jīng)蛋白酶的降解，先后脫去包膜和衣殼。以膜融合方式侵入的病毒，其包膜在與細(xì)胞膜融合時(shí)即已脫掉，核衣殼被移至脫殼部位并在酶的作用下進(jìn)一步脫殼，病毒核酸游離并進(jìn)至細(xì)胞的一定部位進(jìn)行生物合成。病毒脫殼必須有酶的參與，脫殼酶來自宿主細(xì)胞，有的為病毒基因編碼。 4生物合成病毒借助宿主細(xì)胞提供的原料、能量和場(chǎng)所合成核酸和蛋白質(zhì)，期間所需的多數(shù)酶也來自宿主細(xì)胞。在病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞后生物合成階段，胞漿中無病毒顆粒，稱為隱蔽期（eclipse）。各種病毒的生物合成過程各異，簡(jiǎn)述如下：5裝配病毒的結(jié)構(gòu)成分核酸與蛋白質(zhì)分別合成后，在細(xì)胞核內(nèi)或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)組裝 成核衣殼。絕大多數(shù)DNA病毒在細(xì)胞核內(nèi)組裝，RNA病毒與痘病毒類則在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)組裝。無包膜病毒組裝成核衣殼即為成熟的病毒體，病毒的早期蛋白，即非病毒結(jié)構(gòu)成分不組裝入病毒，殘留在感染細(xì)胞中。 6釋放絕大多數(shù)無包膜病毒釋放時(shí)被感染的細(xì)胞崩解，釋放出病毒顆粒，宿主細(xì)胞膜破壞，細(xì)胞迅即死亡。絕大多數(shù)有包膜病毒通過細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、空泡，或包上細(xì)胞核膜或細(xì)胞膜以出芽方式釋放而成為成熟病毒，在一段時(shí)間內(nèi)逐個(gè)釋出，對(duì)細(xì)胞膜破壞輕，宿主細(xì)胞死亡慢。從單個(gè)病毒吸附開始至所有病毒釋放，此過程稱為感染周期或復(fù)制周期。一個(gè)感染細(xì)胞一般釋放的病毒數(shù)約為100-1000。五、病毒的非增殖性感染病毒對(duì)敏感細(xì)胞的感染并不一定都能繁殖病毒，產(chǎn)生有感染性的病毒子代。由于病毒或細(xì)胞的原因，使病毒的復(fù)制在病毒進(jìn)入敏感細(xì)胞后的某一階段受阻，導(dǎo)致病毒感染的不完全循環(huán)，不產(chǎn)生有感染性的病毒子代。1 缺損病毒有些病毒由于缺乏某些基因，單獨(dú)感染細(xì)胞時(shí)不能復(fù)制出完整的、具 有感染性的病毒顆粒，需要其他病毒基因組或病毒基因的輔助活性，否則即使在活細(xì)胞內(nèi)也不能復(fù)制。有生物活性的缺損病毒包括4類： 干擾缺損病毒又稱干擾缺損顆粒（defective interfering particles, DI顆粒），是病毒復(fù)制時(shí)產(chǎn)生的一類亞基因組的缺失突變體，必須依賴于其同源的完全病毒才能復(fù)制。DI基因組比其完全病毒小，復(fù)制更迅速，在與其完全病毒共感染時(shí)易占據(jù)優(yōu)勢(shì)，從而干擾其復(fù)制。衛(wèi)星病毒寄生于與之無關(guān)的輔助病毒的基因產(chǎn)物的病毒?；蚪M缺損，必須依賴于輔助病毒才能復(fù)制，它不是由其輔助病毒的基因缺失產(chǎn)生的，是存在于自然界中一種絕對(duì)缺損病毒，形態(tài)結(jié)構(gòu)和抗原性都與輔助病毒不同，基因組很少有同源性。衛(wèi)星病毒現(xiàn)劃歸在亞病毒因子的衛(wèi)星之中。條件缺損病毒是一類基因組發(fā)生了突變的病毒條件致死突變體，在允許條件下能夠正常繁殖，在限制條件下導(dǎo)致流產(chǎn)感染，也能干擾野生型病毒復(fù)制。整合的病毒基因組某些溫和噬菌體和腫瘤病毒感染宿主細(xì)胞后，病毒基因組整合于宿主染色體，并隨細(xì)胞分裂傳遞給子代細(xì)胞。除非缺損的外源性RNA腫瘤病毒外，病毒整合感染的細(xì)胞沒有感染性的病毒產(chǎn)生，只有在一定條件下，整合在宿主染色體的病毒基因組才能轉(zhuǎn)入復(fù)制循環(huán)，產(chǎn)生有感染性的病毒顆粒。頓挫病毒有些宿主細(xì)胞不能全部提供病毒復(fù)制所需的必要因子，致使所復(fù)制 的病毒為不完整的、無感染性的病毒顆?；騺嗩w粒。這類感染過程有以下 3種類型： 流產(chǎn)感染病毒感染的細(xì)胞是病毒不能復(fù)制的非允許細(xì)胞，分為依賴于細(xì)胞的流產(chǎn)感染和依賴于病毒的流產(chǎn)感染。將導(dǎo)致依賴于細(xì)胞的流產(chǎn)感染。在非允許細(xì)胞內(nèi)，缺失某些參與病毒復(fù)制的酶、tRNA或細(xì)胞因子，往往僅有少數(shù)病毒基因表達(dá)，不能完成病毒復(fù)制循環(huán)。允許細(xì)胞和非允許細(xì)胞是相對(duì)的，一種病毒的允許細(xì)胞可能是另一種病毒的非允許細(xì)胞，反之亦然。依賴于病毒的流產(chǎn)感染是由基因組不完整的缺損病毒引起，無論是感染允許細(xì)胞還是非允許細(xì)胞都不能完成復(fù)制循環(huán)。 限制性感染因細(xì)胞的瞬時(shí)允許性產(chǎn)生，其結(jié)果或是病毒持續(xù)存在于受染細(xì)胞內(nèi)不能復(fù)制，直到細(xì)胞成為允許性細(xì)胞，病毒才能繁殖，或是一個(gè)細(xì)胞群體中僅有少數(shù)細(xì)胞產(chǎn)生病毒子代。 潛伏感染在受染細(xì)胞內(nèi)有病毒基因組持續(xù)存在，但并無感染性病毒顆粒產(chǎn)生，而且受染細(xì)胞也不會(huì)被破壞。潛伏感染的另一個(gè)極端情況是由于病毒基因的功能表達(dá)導(dǎo)致宿主基因表達(dá)的改變，以致正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為惡性細(xì)胞。六、病毒的干擾現(xiàn)象 兩種病毒感染同一種細(xì)胞或機(jī)體時(shí)，常常發(fā)生一種病毒抑制另一種病毒復(fù)制的現(xiàn)象，稱為干擾現(xiàn)象（interference）。干擾現(xiàn)象可在同種以及同株的病毒間發(fā)生，后者如流感病毒的自身干擾。異種病毒和無親緣關(guān)系的病毒之間也可以干擾，且比較常見。病毒間干擾的機(jī)制還不完全清楚，概括起來包括：病毒作用于宿主細(xì)胞，誘導(dǎo)產(chǎn)生干擾素（interferon,IFN）。除干擾素外，還有其它因素也能干擾病毒的增殖，如：第一種病毒占據(jù)或破壞了宿主細(xì)胞的表面受體或者改變了宿主細(xì)胞的代謝途徑因而阻止另一種病毒的吸附或穿入，如粘病毒等；另外，也可能是阻止第二種mRNA的轉(zhuǎn)譯，如脊髓灰質(zhì)炎病毒干擾水皰性口炎病毒；還有可能是在復(fù)制過程中產(chǎn)生了缺陷性干擾顆粒（defective interfering particle, DIP），能干擾同種的正常病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制，如流感病毒在雞胚尿囊液中連續(xù)傳代，則DIP逐漸增加而發(fā)生自身干擾。七、 理化因素對(duì)病毒的影響病毒受理化因素作用后失去感染性，稱為滅活（inactivation）。滅活的病毒仍保留其抗原性、紅細(xì)胞吸附、血凝和細(xì)胞融合等活性。1、物理因素（1）溫度 大多數(shù)病毒耐冷不耐熱，在0以下能良好生存，特別是在干冰溫度（-70）和液氮（-196）溫度下更可長期保持其感染性。相反，大多數(shù)病毒于55-60，幾分鐘至十幾分鐘即被滅活，100時(shí)在幾秒鐘內(nèi)即可滅活病毒。即使是哺乳動(dòng)物的體溫（37-38.5）也可能使某些病毒滅活。凍融，特別是反復(fù)凍融可使許多病毒滅活。因此，病毒標(biāo)本的保存應(yīng)盡快低溫冷凍并且避免不必要的凍融。有蛋白質(zhì)或Ca2+、Mg2+存在，?？商岣吣承┎《緦?duì)熱的抵抗力。如脊髓灰質(zhì)炎和呼腸孤病毒在1M MgCl2中具有明顯的穩(wěn)定作用，1M MgSO4對(duì)流感病毒、副流感病毒、麻疹病毒和風(fēng)疹病毒也具有穩(wěn)定作用。（2）PH 一般來說，大多數(shù)病毒在PH6-8的范圍內(nèi)比較穩(wěn)定，而在PH5.0以下或者PH9.0以上容易滅活。但各種病毒對(duì)PH的耐受能力有很大不同，如腸道病毒在PH2.2環(huán)境中其感染性可保持24小時(shí)，而鼻病毒等在PH5.3時(shí)被迅速滅活，披膜病毒則在PH8.0以上的堿性環(huán)境中仍能保持穩(wěn)定。病毒對(duì)PH的穩(wěn)定性常被用于病毒鑒定的指標(biāo)之一。（3）輻射 電離輻射中的射線和射線以及非電離輻射中的紫外線都能使病毒滅活。有些病毒，如脊髓灰質(zhì)炎病毒等經(jīng)紫外線滅活后，若再用可見光照射