醫(yī)學(xué)病毒學(xué)解析

1、醫(yī)學(xué)病毒學(xué) Medical Virology 緒言 一 . 病毒的基本概念 病毒（ Virus ）是一類非細(xì)胞型微生物。主要有以下列基本特征：（ 1）個體微小，可通過除 菌濾器， 大多數(shù)病毒必須用電鏡才能看見； （2 ）結(jié)構(gòu)簡單， 僅具有一種類型的核酸， 或 DNA 或 RNA ；（3）嚴(yán)格的活細(xì)胞（真核或原核細(xì)胞）內(nèi)自我復(fù)制增殖；（ 4）具有受體連結(jié)蛋白 （receptor binding protein） ，與敏感細(xì)胞表面的病毒受體連結(jié)，進(jìn)而感染細(xì)胞。 二. 病毒在生命科學(xué)中的重要意義 : 1. 病毒性傳染病仍對人類健康造成嚴(yán)重威脅 . 2. 某些病毒與人類惡性腫瘤的發(fā)生有關(guān) 3. 病毒

2、- 基因工程研究的重要載體 第二十三章 病毒的基本形狀 目的要求 掌握病毒的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成與生物學(xué)功能。 掌握病毒復(fù)制周期各步驟的要點(diǎn)，缺損病毒的概念。 熟悉病毒遺傳變異機(jī)理及特點(diǎn)。 熟悉亞病毒：類病毒、擬病毒，掌握朊粒的概念。 教學(xué)學(xué)時 4 學(xué)時。 第一節(jié) 病毒的大小與結(jié)構(gòu) 一. 大小與形態(tài) : （一）大小 病毒個體微小，測量病毒大小的單位是毫微米（ nm ），即 1/1000 微米。大型病毒（如 牛痘苗病毒）約 200300nm ;中型病毒（如流感病毒）約 100nm ;小型病毒（如脊髓灰 質(zhì)炎病毒）僅2030nm。研究病毒大小可用高分辯率電子顯微鏡，放大幾萬到幾十萬倍直 接測量;也可用分

3、級過濾法，根據(jù)它可通過的超濾膜孔徑估計(jì)其大小; 或用超速離心法，根 據(jù)病毒大小，形狀與沉降速度之間的關(guān)系，推算其大小。 （二）病毒體電鏡觀察有五種形態(tài)（圖 21-1 ）; 1 球形（Sphericity）大多數(shù)人類和動物病毒為球形，如脊髓灰質(zhì)炎病毒、皰疹病毒及腺病 毒等。 2 絲形（Filament）多見于植物病毒，如煙草花葉病病毒等。人類某些病毒（如流感病毒） 有時也可形成絲形。 3彈形（Bullet-shape）形似子彈頭，如狂犬病病毒等，其他多為植物病毒。 4 磚形（Brick-shape）如痘病毒（無花病毒、牛痘苗病毒等）。其實(shí)大多數(shù)呈卵圓形或菠蘿 形” 5.蝌蚪形（Tadpole-s

4、hape）由一卵圓形的頭及一條細(xì)長的尾組成，如噬菌體。 21 / 47 圖21-1各種主要病毒的形態(tài)與大小比較（模式圖） . 結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成 病毒體 (virion): 一個成熟有感染性的病毒顆粒稱 “病毒體 ”。 病毒的基本結(jié)構(gòu)：核心、衣殼、包膜。 (一)核心： 位于病毒體的中心，由一種類型的核酸構(gòu)成，含 DNA 的稱為 DNA 病毒。含 RNA 的稱為 RNA 病毒。 1.化學(xué)組成 ： DNA： dsDNA,ssDNA RNA： +ssRNA,-ssRNA;dsRNA DNA 病毒核酸多為雙股(除微小病毒外) ，RNA 病毒核酶酸多為單股(除呼腸孤病毒外) 2. 功能 : (1) 病毒的基

5、因組：病毒核酸也稱基因組( Genome )，最大的痘病毒 (Poxvirus) 含有數(shù)百個 基因，最小的微小病毒 (Parvovirus) 僅有 3-4 個基因。根據(jù)核酸構(gòu)形及極性可分為環(huán)狀、線 狀、分節(jié)段以及正鏈、 負(fù)鏈等不同類型， 對進(jìn)一步闡明病毒的復(fù)制機(jī)理和病毒分類有重要意 義。 (2) 感染性核酸：核酸蘊(yùn)藏著病毒遺傳信息，若用酚或其他蛋白酶降解劑去除病毒的蛋白質(zhì) 衣殼， 提取核酸并轉(zhuǎn)染或?qū)胨拗骷?xì)胞， 可產(chǎn)生與親代病毒生物學(xué)性質(zhì)一致的子代病毒， 從 而證實(shí)核酸的功能是遺傳信息的儲藏所， 主導(dǎo)病毒的生命活動， 形態(tài)發(fā)生， 遺傳變異和感染 性。 ( 二 ). 衣殼 (capsid): 在

6、核酸的外面緊密包繞著一層蛋白質(zhì)外衣，即病毒的“衣殼 ”。 1. 化學(xué)組成：蛋白質(zhì)(殼微粒)：衣殼是由許多 殼微粒(Capsomere)”按一定幾何構(gòu)型集 結(jié)而成，殼微米在電鏡下可見，是病毒衣殼的形態(tài)學(xué)亞單位，它由一至數(shù)條結(jié)構(gòu)多肽能成。 2. 對稱形式 ： 二十面體對稱 , 螺旋對稱 , 復(fù)合對稱 根據(jù)殼微粒的排列方式將病毒構(gòu)形區(qū)分為：立體對稱(Cubic symmetry)，形成20個 等邊三角形的面， 12個頂和 30條棱，具有五、三、二重軸旋轉(zhuǎn)對稱性，如腺病毒、脊髓灰 質(zhì)炎病毒等；螺旋對稱（Helical symmetry），殼微粒沿螺旋形盤紅色的核酸呈規(guī)則地重復(fù) 排列，通過中心軸旋轉(zhuǎn)對稱

7、，圖21-2，如正粘病毒，副粘病毒及彈狀病毒等； 復(fù)合對 稱（Complex symmetry），同時具有或不具有兩種對稱性的病毒，如痘病毒與噬菌體。 1 L0 fl 1 詁詢單位 ( CI1 01 圖21-2螺旋對稱病毒顆粒的核衣殼 3. 功能：（1）致密穩(wěn)定的衣殼結(jié)構(gòu)除賦予病毒固有的形狀外，還可保護(hù)內(nèi)部核酸免遭外環(huán) 境（如血流）中核酸酶的破壞； （2）衣殼蛋白質(zhì)是病毒基因產(chǎn)物，具有病毒特異的抗原性，可刺激機(jī)體產(chǎn)生抗原 病毒免疫應(yīng)答； （3） 與病毒吸附作用有關(guān)：具有輔助感染作用，病毒表面特異性受體邊連結(jié)蛋白與 細(xì)胞表面相應(yīng)受體有特殊的親和力，是病毒選擇性吸附宿主細(xì)胞并建立感染灶的首要步驟。

8、 病毒的核酸與衣殼組成核衣殼（Nucleocapsid），最簡單的病毒就是裸露的核衣殼，如脊 髓灰質(zhì)炎病毒等。有包膜的病毒核衣殼又稱為核心（core）。 （三）.包膜（envelope）: 某些病毒，如蟲媒病毒、人類免疫缺陷病毒、皰疹病毒等，在核衣殼外包繞著一層含脂 蛋白的外膜，稱為 “包膜 ”。 1. 化學(xué)組成 : 含有雙層脂質(zhì)、多糖和蛋白質(zhì) 其中：蛋白質(zhì)具有病毒特異性 ( 病毒基因編碼 )，常與多糖構(gòu)成糖蛋白糖蛋白亞單位，嵌合在 脂質(zhì)層，表面呈棘狀突起，稱 “剌突 (Spike) 或囊微粒 (Peplomer) ”。它們位于病毒體的表面， 有高度的抗原性， 并能選擇性地與宿主細(xì)胞受體結(jié)合，

9、 促使病毒包膜與宿主細(xì)胞膜融合， 感 染性核衣殼進(jìn)入胞內(nèi)而導(dǎo)致感染。 包膜中的脂質(zhì)與宿主細(xì)胞膜或核膜成分相似(來自宿主細(xì)胞 )，證明病毒是以 “出芽 ”方 式，從宿主細(xì)胞內(nèi)釋放過程中獲得了細(xì)胞膜或核膜成分。 有包膜病毒對脂溶劑和其他有機(jī)溶 劑敏感，失去囊膜后便喪失了感染性。 2.功能 : (1)與病毒吸附作用有關(guān) : (2) 有抗原性 : (四) 其他的結(jié)構(gòu) 1觸須樣纖維 (Fiber)腺病毒是唯一具有觸須樣纖維的病毒，腺病毒的觸須樣纖維是由 線狀聚合多肽和一球形末端蛋白所組成，位于衣殼的各個頂角(圖21-2 )。該纖維吸附到敏 感細(xì)胞上，抑制宿主細(xì)胞蛋白質(zhì)代謝，與致病作用有關(guān)。此外，還可凝集

10、某些動物紅細(xì)胞。 2非結(jié)構(gòu)蛋白 : 病毒攜帶的酶某些病毒核心中帶有催化病毒核酸合成的酶，如流感病毒 帶有 RNA 的 RNA 聚合酶，這些病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)要靠它們攜帶的酶合成感染性核酸。 第二節(jié) 病毒的復(fù)制 病毒增殖的方式 - 自我復(fù)制 ( self replication) 當(dāng)病毒進(jìn)入活細(xì)胞后便發(fā)揮其生物活性。 由于病毒缺少完整的酶系統(tǒng)， 不具有合成自身 成份的原料和能量， 也沒有核糖體， 因此決定了它的專性寄生性， 必須侵入易感的宿主細(xì)胞， 依靠宿主細(xì)胞的酶系統(tǒng)、 原料和能量復(fù)制病毒的核酸， 借助宿主細(xì)胞的核糖體翻譯病毒的蛋 白質(zhì)。病毒這種增殖的方式叫做 “ 復(fù)制( Replication

11、 )”。 又稱復(fù)制周期 病毒復(fù)制的過程分為吸附、穿入、脫殼、生物合成及裝配釋放五個步驟, (Replicati on cycle)。 圖21-3病毒的復(fù)制周期示意圖 、復(fù)制周期 （一）吸附（adsorption）:病毒表面接觸蛋白- 細(xì)胞表面受體 吸附（Adsorption ）是指病毒附著于敏感細(xì)胞的表面，它是感染的起始期。細(xì)胞與病毒 相互作用最初是偶然碰撞和靜電作用，這是可逆的聯(lián)結(jié)。隨后的特異性吸附是非常重要的， 根據(jù)這一點(diǎn)可確定許多病毒的宿主范圍，不吸附就不能引起感染。 脊髓灰質(zhì)炎病毒的細(xì)胞表面受體是免疫球蛋白超家族，在非靈長類細(xì)胞上沒有發(fā)現(xiàn)此受 體，而猴腎細(xì)胞、Hela細(xì)胞和人二倍體纖維

12、母細(xì)胞上有它的受體，故脊髓來質(zhì)炎病毒能感 染人體鼻、咽、腸和脊髓前角細(xì)胞，引起脊髓灰質(zhì)炎（小兒麻痹）。 水磨石病毒的細(xì)胞表面受體是含唾液酸（N-乙酰神經(jīng)氨酸）的糖蛋白，它與流感病毒 表面的血凝素剌突（受體連結(jié)蛋白） 有特殊的親和力，如用神經(jīng)氨酸酶破壞該受體，則流感 病毒不再吸附這種細(xì)胞。 此外，HIV受體為CD4 ;鼻病毒的受體為細(xì)胞粘附分子 -1（ 1CAM-1）； EB病毒的受體 為補(bǔ)體受體-2（ CR-2 ）。病毒吸附也受離子強(qiáng)度、pH、溫度等環(huán)境條件的影響。研究病毒的 吸附過程對了解受體組成、功能、致病機(jī)理以及探討抗病毒治療有重要意義。 （二）穿入（penetration）:膜融合；病

13、毒胞飲等 穿入（Penetration）是指病毒核酸或感染性核衣殼穿過細(xì)胞進(jìn)入胞漿，開始病毒感染的 細(xì)胞內(nèi)期。 主要有三種方式：（1）融合（Fusion），在細(xì)胞膜表面病毒囊膜與細(xì)胞膜融合，病毒的核 衣殼進(jìn)入胞漿。副粘病毒以融合方式進(jìn)入，如麻疹病毒、腮腺炎病毒囊膜上有融合蛋白，帶 有一段疏水氨基酸， 介導(dǎo)細(xì)胞膜與病毒囊膜的融合。（2）胞飲（Viropexis），由于細(xì)胞膜內(nèi)陷 整個病毒被吞飲入胞內(nèi)形成囊泡。胞飲是病毒穿入的常見方式，也是哺乳動物細(xì)胞本身具有 一種攝取各種營養(yǎng)物質(zhì)和激素的方式。當(dāng)病毒與受體結(jié)合后，在細(xì)胞膜的特殊區(qū)域與病毒病 毒一起內(nèi)陷形成膜性囊泡，此時病毒在胞漿中仍被胞膜覆蓋。某

14、些囊膜病毒，如流感病毒借 助病毒的血凝素（HA）完成脂膜間的融合， 囊泡內(nèi)低Ph環(huán)境使HA蛋白的三維結(jié)構(gòu)發(fā)生變 化，從而介導(dǎo)病毒囊膜與囊泡膜的融合，病毒核衣殼進(jìn)入胞漿。（3）直接進(jìn)入，某些無囊膜 病毒，如脊髓灰質(zhì)炎病毒與受體接角后，衣殼蛋白的多肽構(gòu)形發(fā)生變化并對蛋白水解酶敏感， 病毒核酸可直接穿越細(xì)胞膜到細(xì)胞漿中，而大部分蛋白衣殼仍留在胞膜外，這種進(jìn)入的方式 較為少見。 圖21-4病毒穿入過程的示意圖 三)脫殼(un coat in g): 細(xì)胞溶酶體酶；病毒脫殼酶 穿入和脫殼是邊續(xù)的過程，失去病毒體的完整性被稱為脫殼(Un coati ng)。人脫殼到 出現(xiàn)新的感染病毒之間叫隱蔽期”。經(jīng)胞飲

15、進(jìn)入細(xì)胞的病毒，衣殼可被吞噬體中的溶酶體酶 降解而去除。有的病毒，如脊髓灰質(zhì)炎病毒，在吸附穿入細(xì)胞的過程中病毒的RNA釋放到 胞漿中。而痘苗病毒當(dāng)其復(fù)雜的核心結(jié)構(gòu)進(jìn)入胞漿中后，隨之病毒體多聚酶活化， 合成病毒 圖21-5病毒穿入和脫殼過程的示意圖 (四)生物合成(biosynthesis):病毒核酸復(fù)制；病毒蛋白質(zhì)合成 DNA病毒和RNA病毒在復(fù)制機(jī)理有區(qū)別，但復(fù)制的結(jié)果都是合成核酸分子和蛋白質(zhì)衣 殼，然后裝配成新的有感染性的病毒。一個復(fù)制周期大約需68小時。 1. 雙股DNA病毒的復(fù)制-多數(shù)DNA病毒為雙股 DNA 雙股DNA病毒，如單純疹病毒和腺病毒在宿主細(xì)胞核內(nèi)的RNA聚合酶作用下，從病

16、 毒DNA上轉(zhuǎn)錄病毒mRNA，然后轉(zhuǎn)移到胞漿核糖體上，指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)。 1）病毒基因的mRNA專錄（早期轉(zhuǎn)錄）：病毒本身含有 RNA聚合酶，可在胞漿中轉(zhuǎn)錄 mRNA。 mRNA有二種：早期 m RNA，主要合成復(fù)制病毒 DNA所需的酶及調(diào)控蛋白等，如依賴 DNA的DNA聚合酶，脫氧胸腺嘧啶激酶等，稱為早期蛋白； 2）病毒核酸復(fù)制： 子代病毒DNA的合成是以親代 DNA為模板，按核酸半保留形式復(fù)制子 代雙股DNA。 DNA復(fù)制出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)蛋白合成之前。 3）晚期轉(zhuǎn)錄：晚期mRNA和晚期翻譯：晚期蛋白- 衣殼蛋白，包膜蛋白 晚期mRNA，在病毒DNA復(fù)制之后出現(xiàn)，主要指導(dǎo)合成病毒的結(jié)構(gòu)蛋白，稱為晚期

17、蛋 白。 圖21-4 DNA病毒復(fù)制的主要步驟 RNA 中。 2. 單股RNA病毒的復(fù)制-RNA病毒核酸多為單股，病毒全部遺傳信息均含在 又可分為: 病毒RNA的鹼基序列與 mRNA完全相同者，稱為正鏈 RNA病毒。 病毒RNA鹼基序列與 mRNA互補(bǔ)者，稱為負(fù)鏈 RNA病毒。 逆轉(zhuǎn)錄病毒又稱 RNA腫瘤病毒(Oncornavirus)，病毒體含有單股正鏈 RNA、依賴RNA 的DNA多聚酶(逆轉(zhuǎn)錄酶)和 tRNA。 (1)正鏈RNA病毒的復(fù)制 以脊髓灰質(zhì)炎病毒為例，侵入的RNA直接附著于宿主細(xì)胞 核糖體上，翻譯出大分子蛋白, 并迅速被蛋白水解酶降解為結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白, 如依賴 RNA的R

18、NA聚合酶。在這種酶的作用下，以親代RNA為模板形成一雙鏈結(jié)構(gòu)，稱復(fù)制型 (Replicative form ) ”。再從互補(bǔ)的負(fù)鏈復(fù)制出多股子代正鏈RNA，這種由一條完整的負(fù)鏈 和正在生長中的多股正鏈組成的結(jié)構(gòu)，秒復(fù)制中間體(Replicative in termediate)。新的子代 RNA分子在復(fù)制環(huán)中有三種功能：(1)為進(jìn)一步合成復(fù)制型起模板作用；(2)繼續(xù)起mRNA 作用；(3)構(gòu)成感染性病毒 RNA。 9 裝配 比的RNA淇壷1 雄白 圖21-5正鏈RNA病毒復(fù)制的主要步驟 (2)負(fù)鏈RNA病毒的復(fù)制流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病 毒屬于這一范疇。病毒體中含

19、有RNA的RNA聚合酶，從侵入鏈轉(zhuǎn)錄出mRNA，翻譯出病 毒結(jié)構(gòu)蛋白和酶，同時又可做為模板，在依賴RNA的RNA聚合酶作用下合成子代負(fù)鏈 RNA 。 III ill n n n n n n 圖21-6負(fù)鏈RNA病毒復(fù)制的主要步驟 (3) 逆轉(zhuǎn)錄病毒(Retrovirus )復(fù)制過程分二個階段：第一階段，病毒核時進(jìn)入胞漿 后，以RNA為模板，在依賴 RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下，合成負(fù)鏈 DNA (即RNA : DNA)，正鏈RNA被降解，進(jìn)而以負(fù)鏈 DNA為模板形成雙股 DNA (即DNA : DNA)，轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)，整合成宿主 DNA中，成為前病毒。第二階段，前病毒 DNA轉(zhuǎn)錄

20、出 病毒mRNA，翻譯出病毒蛋白質(zhì)。同樣從前病毒DNA轉(zhuǎn)錄出病毒 RNA，在胞漿內(nèi)裝配， 以出芽方式釋放。被感染的細(xì)胞仍持續(xù)分裂將前病毒傳遞至子代細(xì)胞。 (五) 裝配與釋放 DNA病毒（多數(shù)核內(nèi)裝配）;RNA病毒（多數(shù)胞漿內(nèi)裝配） 包膜病毒 （ 出芽釋放 ） ；無包膜病毒 （破胞釋放 ） 新合成的病毒核酸和病毒結(jié)構(gòu)蛋白在感染細(xì)胞內(nèi)組合成病毒顆粒的過程稱為裝配 （Assembly ），而從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外的過程為釋放 （Release） 。大多數(shù) DNA 病毒，在核 內(nèi)復(fù)制DNA，在胞漿內(nèi)合成蛋白質(zhì)，轉(zhuǎn)入核內(nèi)裝配成熟。而痘苗病毒其全部成份及裝配均 在胞漿內(nèi)完成。 RNA 病毒多在胞漿內(nèi)復(fù)制核酸

21、及合成蛋白。感染后 6 個小時，一個細(xì)胞可 產(chǎn)生多達(dá) 10， 000 個病毒顆粒。 病毒裝配成熟后釋放的方式有： （ 1）宿主細(xì)胞裂解，病毒釋放到周圍環(huán)境中，見于無 囊膜病毒，如腺病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒等；（ 2）以出芽的方式釋放，見于有囊膜病毒，如 皰疹病毒在核膜上獲得囊膜， 流感病毒在細(xì)胞膜上獲得囊膜而成熟， 然后以出芽方式釋放出 成熟病毒。也可通過細(xì)胞間橋或細(xì)胞融合鄰近的細(xì)胞。 二、異常增殖 : （一）缺陷病毒 （defective virus）:病毒本身基因有缺陷 病毒的增殖不只是產(chǎn)生有感染性的子代， 絕大多數(shù)動物病毒在大量感染的情況下， 經(jīng)多 次增殖會產(chǎn)生缺損干擾顆粒（ Defecti

22、ve interfering particles ），它是能干擾親代病毒復(fù)制的缺 損病毒，其核酸有部分缺損或被宿主 DNA 片段替換。缺損干擾顆粒的基本特性是：（ 1）本 身不能繁殖；（2）有輔助病毒存在時方能增殖； （ 3）干擾同種病毒而不干擾異種病毒的增殖； （4）在感染細(xì)胞內(nèi)與親代病毒競爭性增殖。由于缺損干擾顆粒的產(chǎn)生，使同種感染性病毒 數(shù)量減少， 在導(dǎo)致病毒的持續(xù)性感染中具有一定的作用， 但疫苗中含有大量缺損干擾顆粒會 影響活疫苗的免疫效果。 （二）頓挫感染 （abortive infection）:非容納細(xì)胞 三)干擾現(xiàn)象 ( interference ) 第三節(jié) 抵抗力與變異 病毒

23、對理化因素的抵抗力 （一）物理因素 1溫度大多數(shù)病毒（除肝炎病毒外）耐冷而不耐熱。病毒一旦離開機(jī)體，經(jīng)加熱56 60 C 30分鐘，由于表面蛋白變性，而喪失其感染性，即被滅活。病毒對低溫的抵抗力較強(qiáng)， 通常在-20196 C仍不失去活性，但對反復(fù)凍融則敏感。一般可用低溫真空干燥法 （ Lyophilization ）保存病毒，但在室溫條件下干燥易使病毒滅活。 2鹽類對病毒的穩(wěn)定作用克分子濃度的鹽可提高病毒對熱的抵抗力。 MgCl2 對脊液灰 質(zhì)炎病毒、 MgSO4 對正粘和副粘病毒、 Na2SO4 對皰疹病毒具有穩(wěn)定作用。因此在減毒活 疫苗中須加這類穩(wěn)定劑。有囊膜病毒即使在-90 C也不能長期

24、保存，但加入保護(hù)劑如二甲基 亞砜（ DMSO ）可使之穩(wěn)定。 3 PH 病毒一般在 pH5.0 9.0 的環(huán)境是穩(wěn)定的，但在某些病毒的血凝反應(yīng)中， pH 改變 可影響改變試驗(yàn)的結(jié)果。 4射線紫外線、X線和高能量粒子可殺活病毒，這是因?yàn)楣饬孔涌蓳魵Р《竞怂岬姆肿?結(jié)構(gòu)，不同病毒其敏感度不一。某些活性染料（如甲苯胺蘭、中性紅、丫啶橙）對病毒具有 不同程度的滲透作用，這些染料與病毒核酸結(jié)合后，易被可見光滅活。 （二）化學(xué)因素 1脂溶劑有包膜病毒可迅速被脂溶劑破壞，如乙醚、氯彷、去氧膽酸鈉。這類病毒通常 不能在含有膽汁的腸道中引起感染。病毒對脂溶劑的敏感性可作為病毒分類的依據(jù)之一。 2甘油大多數(shù)病毒在

25、 50% 甘油鹽水中能活存較久。因病毒體中含游離水，不受甘油脫 水作用的影響，故可用于保存病毒感染的組織。 3化學(xué)消毒劑一般病毒對高錳酸鉀、次氯酸鹽等氧化劑都很敏感，升汞、酒精、強(qiáng)酸及 強(qiáng)堿均能迅速殺滅病毒， 但0.5%1%石炭酸僅對少數(shù)病毒有效。 飲水中漂白粉濃度對乙型 肺炎，腸道病毒無效。3 -丙內(nèi)脂(3 -Propiolactone) 及環(huán)氧乙烷(Ethylene oxide)可殺滅各 種病毒。 4抗生素抗生素及磺胺對病毒無效。利福平( Rifampin )能抑制痘病毒復(fù)制，干擾病毒 DNA 或 RNA 合成，但也干擾宿主細(xì)胞的代謝，有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性作用。 第四節(jié) 病毒的遺傳與變異 目的

26、要求 熟悉病毒變異的機(jī)制。 教學(xué)學(xué)時 1 學(xué)時。 一、突變 病毒的突變( Mutation )是指基因組中核酸鹼基順序上的化學(xué)變化，可以是一個核苷酸 的改變，也可為上百上千個核苷酸的缺失或易位。 病毒復(fù)制中的自然突變率10-510-8，而各種物理、化學(xué)誘變劑(Mutage ns)可提高突變 率，如溫度、射線、 5-溴尿嘧啶、亞硝酸鹽等的作用均可誘發(fā)突變。突變株與原先的野生型 病毒(Wild-type virus)特性不同，表現(xiàn)為病毒毒力、抗原組成、溫度和宿主范圍等方面的改 變。 1 毒力改變 有強(qiáng)毒株及弱毒株，后者可制成弱毒活病毒疫苗，如脊液灰質(zhì)炎疫苗、麻疹疫 苗等。 2條件致死突變株 指病毒

27、突變后在特定條件下能生長， 而在原來?xiàng)l件下不能繁殖而被致死。 其中最主要是的是溫度敏感條件致死突變株 ( Temperature-sensitive conditional lethalmutant )， 簡稱溫度敏感突變株(ts株)，在特定溫(2835 C)下孵育則能增殖，在非特定溫度(37 40C )下孵育則不能繁殖，而野生型在兩種溫度均能增殖。顯然是由于在非特定溫度下， ts 株同時又是減毒株?，F(xiàn)已從許多動 突變基因所編碼的蛋白缺乏其應(yīng)有功能。因此大多數(shù) 物病毒中分離出 ts 株，選擇遺傳穩(wěn)定性良好的品系用于制備堿毒活疫苗，如流感病毒及脊 髓灰制裁炎病毒 ts 株疫苗。 3宿主適應(yīng)性突株

28、 例如狂犬病毒突變株適應(yīng)在兔腦內(nèi)增殖，由 “街毒 ”變?yōu)椤肮潭ǘ?”，可制 成狂犬病疫苗。 二、基因重組 當(dāng)二種有親緣關(guān)系的不同病毒感染同一宿主細(xì)胞時， 它們的遺傳物質(zhì)發(fā)生交換， 結(jié)果產(chǎn) 生不同于親代的可遺傳的子代，稱為基因重組( Genetic recombination )。 1活病毒間的重組 例如流感病毒兩個亞型之間可基因重組， 產(chǎn)生新的雜交株， 即具有一個 親代的血凝素和另一親代的神經(jīng)氨酸酶。 這在探索自然病毒變異原理中具有重要意義。 流感 每隔十年左右引起一次世界性大流行，可能是由于人的流感病毒與某些動物(雞、馬、豬) 的流感病毒間發(fā)生基因重組所致。 2滅活病毒間的重組 例如用紫外線

29、滅活的兩株同種病毒， 若一同培養(yǎng)后， 常可使滅活的病 毒復(fù)活，產(chǎn)生出感染性病毒體，此稱為多重復(fù)活( Multiplicity reactivation )，這是因?yàn)閮煞N 病毒核酸上受損害的基因部位不同， 由于重組合相互彌補(bǔ)而得到復(fù)活。 因此現(xiàn)今不用紫外線 滅活病毒制造疫苗，以防病毒復(fù)活的危險(xiǎn)。 3死活病毒間的重組 例如將能在雞胚中生長良好的甲型流感病毒( A0 或 A1 亞型)疫苗 株經(jīng)紫外線滅活后，再加亞洲甲型( A2 亞型)活流感病毒一同培養(yǎng)，產(chǎn)生出具有前者特點(diǎn) 的 A2 亞型流感病毒，可供制作疫苗，此稱為交叉復(fù)活(Cross reactivation) 。 三、基因產(chǎn)物的相互作用 1表型

30、混合 (Phenotype mixing) 兩種病毒混合感染后， 一個病毒的基因組偶而裝入另一病毒 的衣殼內(nèi)， 或裝入兩個病毒成分構(gòu)成的衣殼內(nèi)，發(fā)生表型混合。這種混合是不穩(wěn)定的， 傳代 后可恢復(fù)其原來的特性。 2基因型混合 (Genotype mixing) 指兩種病毒的核酸偶而混合裝在同一病毒衣殼內(nèi)，或兩種 病毒的核衣殼偶爾包在一個囊膜內(nèi)，但它們的核酸都未重組合，所以沒有遺傳性。 3互補(bǔ) （Complementation） 指兩種病毒通過其產(chǎn)生的蛋白質(zhì)產(chǎn)物（如酶、衣殼或囊膜）相 互間補(bǔ)助不足， 例如輔助病毒與缺損病毒間、 兩個缺損病毒間、 活病毒與死病毒間都可以互 補(bǔ)，互補(bǔ)后仍產(chǎn)生原來病毒的

31、子代。 4增強(qiáng) （Enhancement） 指兩種病毒混合培養(yǎng)時，一種病毒能促進(jìn)增強(qiáng)另一種病毒的產(chǎn)量， 可能是因?yàn)榍罢邏褐屏水a(chǎn)生干擾素所致。 四、病毒變異的實(shí)際意義 1研制減毒活疫苗 如 ts 株、宿主適應(yīng)性突變株的研制。 2.應(yīng)用于基因工程（Genetic engineering）基因工程是將一個生物體的基因（Gene），也就是攜 帶遺傳信息的 DNA 片段，轉(zhuǎn)移到另一個生物內(nèi)，與原有生物體的 DNA 結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遺傳性 狀的轉(zhuǎn)移和重新組合， 從而使人們能夠定向地控制、 干予和改變生物體的變異和遺傳。 目前 病毒基因工程正沿著二個方向發(fā)展： 一是將編碼病毒表面抗原的基因移植到質(zhì)粒中去， 在大

32、腸桿菌中產(chǎn)生大量表面抗原物質(zhì)， 以制備疫苗或診斷用抗原。 如乙型肺炎病毒編碼表面抗原 的 DNA 片段已在酵母菌中表達(dá)，該疫苗正進(jìn)行人體觀察；二是探索病毒作為基因工程載體 的可能性， 以便將所需要的外源基因帶入人體或支物體內(nèi)， 以治療人類遺傳疾病或創(chuàng)造動物 新品種的目的。 第五節(jié) 病毒的分類與命名 按生物分類學(xué)標(biāo)準(zhǔn)， 分類應(yīng)能反映生物體的進(jìn)化與種系發(fā)生的關(guān)系。 但病毒不可能按這 個原則分類，一般仍按病毒鑒定等的實(shí)際需要而分類。 各種生物體均可有病毒寄生。已知有動物病毒、植物病毒、放線菌病毒及細(xì)菌病毒（即 噬菌體）。醫(yī)學(xué)上重要的病毒有 500 種左右，其中有不少對人類有致病力。有些病毒也能在 節(jié)

33、肢動物中增殖（如蟲媒病毒） 。目前通過的分類法是將支物病毒分為脫氧核糖病毒 （Deoxyriboviruses 簡稱DNA病毒）與核糖核酸病毒（Riboviruses 簡稱RNA病毒）兩大類。 再按病毒的理化性狀分為若干科（族屬） （表 21-2 ）。 表 21-2 按病毒理化及生物性狀的分類（供參考） 衣殼包 病毒體核酸分子 大 小量 核酸形式 (nm)(x 106) 基因數(shù) (約數(shù)) 病毒科名 小 DNA 病 毒 科 32 1826 1.5 1.8 單股 34 - 72 4555 35 雙股環(huán)狀 58 20 面 252 7090 2030 雙股 30 體 對稱 162 100 90130

34、雙股 160 + ? 42 2.1 環(huán)狀雙股 7 DNA 病 毒 (Parvoviridee) 乳頭多瘤空泡病毒科 (Papovaviridae) 腺病毒 (Adenoviridae) 皰疹病毒 (Herpetoviridae) 嗜肝病毒 (Hepadnaviridae) 復(fù)合 對稱 復(fù) 合 外 殼 230 300 130240 雙股 300 痘病毒科 (Poxviridae) 32203022.8 -2 60 8012 19 20 面 體對 稱 407034 +32 405034 RNA 90 100 615 病 80 120 毒 螺旋 5 + 150 對稱 58 300 34 70 175

35、 不明 50 300 35 或復(fù) + 80 130 9 合對 100 710 稱 小核糖核酸病毒科 單股 46 (Picornaviridae) 雙股分段 1012 吸腸弧病毒 科 (Reoviridae) 披膜病毒 科 單股 10 (Togaviridae) 單股 10 黃病毒 科 (Flaviviridae) 布尼安病毒 科 (Bunyaviridae) 單股分段 23 正粘病毒 科 單股分段 10 (Orthomyxoviridae) 單股 10 副粘病毒 科 單股 5 (Paramyxoviridae) 彈狀病毒 科 (Rhabdoviridae) 沙粒狀病毒 科 單股分段 10 (Arenaviridae) 冠狀病毒 科 單股 30 單股雙倍 2030 (Coronaviridae) 逆 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 科 (Retroviridae) 說明: 正痘病毒 (Orth