第二章病毒的結(jié)構(gòu)

1、第二章 病毒的形態(tài)與結(jié)構(gòu)l本章重點(diǎn):l1. 根據(jù)結(jié)構(gòu)特征，病毒粒子分為幾種類型？l2.病毒的基本類型病毒的基本類型 及病毒基本結(jié)構(gòu)l3. 什么叫病毒感染性核酸？什么叫乙醚敏感試驗？v首先介紹一些有關(guān)的術(shù)語 1衣殼 (capsid)(capsid)：是指已經(jīng)或即將與核酸進(jìn)行組裝的pro外殼。（在顯微鏡下，由許多球形或管狀亞單位按一定對稱規(guī)律構(gòu)成）2核衣殼：是指病毒的蛋白核酸復(fù)合體3囊膜(envelope )：比較復(fù)雜的病毒，核衣殼外面還有一層或幾層富含脂質(zhì)的外膜即囊膜。 4.v粒子：是在形態(tài)學(xué)上成熟的病毒個體，在有囊膜的v，是指核衣殼或得囊膜后的全體結(jié)構(gòu)，而在無囊膜v，則是成熟的核酸與衣殼的復(fù)合

2、體。 5pro亞單位：指一條特殊折疊的多肽鏈。是衣殼的化學(xué)單位。6.原體由一種或一種以上不同pro亞單位構(gòu)成。（因一種或幾種肽）是衣殼的結(jié)構(gòu)單位。7殼粒(capsomere)又稱形態(tài)單位，是指在電鏡下見到的病毒表面明顯團(tuán)塊，大致上相當(dāng)于蛋白亞單位的突出部分，殼粒只是形態(tài)學(xué)上的結(jié)構(gòu)。每一殼粒由5或6個原體構(gòu)成 $1 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)l一、病毒的形態(tài)一、病毒的形態(tài)l病毒以病毒顆粒的形式存在，一個形態(tài)病毒以病毒顆粒的形式存在，一個形態(tài)和結(jié)構(gòu)上完整的病毒顆粒稱為病毒子和結(jié)構(gòu)上完整的病毒顆粒稱為病毒子（viron）。）。根據(jù)宿主的不同，有動物病毒、植物病毒、細(xì)菌病毒（噬菌體）和擬病毒擬病毒（寄生在病毒中的

3、病毒）等多種類型。有的病毒甚至沒有蛋白質(zhì)，只含有具有單獨(dú)侵染性的較小型的核糖核酸（rna）分子（類病毒），或只含有不具備侵染性的rna（擬病毒擬病毒）和沒有核酸而有感染性的蛋白質(zhì)顆粒（朊病毒）。我們把后3類統(tǒng)稱為亞病毒。 （真）病毒 亞病毒類病毒 擬病毒 朊病毒 基本特征 至少含有蛋白質(zhì)和核酸兩類物質(zhì) 含有具有單獨(dú)侵染性的核糖核酸（rna）分子 只含有不具備侵染性的rna 沒有核酸而有感染性的蛋白質(zhì)顆粒 l電鏡觀察有五種形態(tài)：電鏡觀察有五種形態(tài)： l1 1、球形、球形 (sphericity)(sphericity)：大多數(shù)人類和動物?。捍蠖鄶?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

4、腺病毒為球形，如脊髓灰質(zhì)炎病毒、皰疹病毒及腺病毒等。毒等。 l2 2、絲形、絲形 (filament)(filament)：多見于植物病毒，如煙：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）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。有時也可形成絲形。 l3 3、彈形、彈形(bullet-shape)(bullet-shape)：形似子彈頭，如狂犬：形似子彈頭，如狂犬病病毒等，其他多為植物病毒。病病毒等，其他多為植物病毒。 l4 4、磚形、磚形 (brick-shape)(brick-shape)：如痘?。喝缍徊《荆o花病毒、牛痘苗病毒等）。其毒（無花病毒、牛

5、痘苗病毒等）。其實大多數(shù)呈卵圓形或?qū)嵈蠖鄶?shù)呈卵圓形或“菠蘿形菠蘿形”。 l5 5、蝌蚪形、蝌蚪形(tadpole-shape)(tadpole-shape)：由一：由一卵圓形的頭及一條細(xì)長的尾組成，如卵圓形的頭及一條細(xì)長的尾組成，如噬菌體。噬菌體。 二.病毒的結(jié)構(gòu)l（一）研究病毒結(jié)構(gòu)的方法l1.電子顯微鏡l2.x 射線結(jié)晶學(xué)方法病毒基本結(jié)構(gòu)模式圖病毒基本結(jié)構(gòu)模式圖: 衣 殼、核 心、殼 粒、包 膜、刺突 l l l 核心（核樣物）核心（核樣物）包膜子粒包膜子粒殼粒殼粒衣殼衣殼核核衣衣殼殼包膜包膜核心：核酸 基因組genome 決定病毒遺傳、變異和復(fù)制殼粒capsomere 衣殼capsid 保

6、護(hù)、介導(dǎo)、抗原性包膜envelope，包膜子粒peplomere（刺突spike） 保 護(hù)、介導(dǎo)、抗原性l（二）病毒的衣殼對稱性 v病毒的殼體有三種結(jié)構(gòu)對稱類型，與之相對應(yīng)，病毒顆粒的形狀大致可分為三種類型。但還與囊膜有無有關(guān)。 殼體對稱類型：v螺旋對稱（helical symmetry）：蛋白質(zhì)亞基沿中心軸呈螺旋排列，形成高度有序、對稱的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。v二十面體對稱（ icosahedral symmetry ） ：復(fù)雜形狀的病毒顆粒。 v復(fù)合對稱（complex symmetry ） ：僅少數(shù)病毒殼體為雙對稱結(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稱，尾部呈螺旋對稱。具

7、有雙對稱結(jié)構(gòu)的典型例子是有尾噬菌體（tailed phage）。殼體類型圖 20面面體對體對稱的稱的病毒病毒粒子粒子螺螺旋旋狀狀對對稱稱噬菌體（復(fù)合對稱）噬菌體（復(fù)合對稱）病毒粒子類型圖： 艾滋病病毒 天花病毒 sars冠狀病毒 完整的成熟病毒顆粒，具有典型的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并有感染性。測量單位為納米（nm,為1/1000m） 150nm 大型病毒 多數(shù)病毒呈球形或近似球形，桿狀，絲狀，少數(shù)可為子彈狀、磚塊狀，噬菌體可呈蝌蚪狀。不同病毒間差異很大，從十幾納米到十幾微米不等。最小的動物的豬圓環(huán)病毒（porcine circo-virus，pcv）直徑僅17nm； 最大的動物痘病毒（poxviruses

8、）大小達(dá)300-450170-260nm。l2004年10月14日法國兩位科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，米米病毒(mimivirus)寄生在水生單細(xì)胞動物阿米巴變形蟲中，是病毒界里的大怪物，直徑有800納米。ll一般病毒的大小只有10-100納米，即便是較大的病毒，如天花病毒，也只有300納米。l而米米病毒直徑有800納米，其英文名字全稱是mimick-ing microbe virus，意思是“酷似細(xì)菌的病毒”。l它那巨大的“身型”，幾乎與一些小型的細(xì)菌大小相當(dāng)，因而在當(dāng)年被各國媒體大肆宣傳。 l 葡萄球菌(1000nm） 牛痘病毒300250nmabcdefg立克次體450nm衣原體390nma、大腸

9、桿菌噬菌體、大腸桿菌噬菌體 ( 65 95nm )b、腺病毒、腺病毒 (70nm )d、乙腦病毒、乙腦病毒 ( 40nm )e、蛋白分子、蛋白分子 (10nm )f、流感病毒、流感病毒 ( 100nm )g、煙草花葉病毒、煙草花葉病毒$2 . 病毒的化學(xué)組成v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。 一病毒的核酸 l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 。 2.核酸的結(jié)構(gòu) 核酸的一級結(jié)構(gòu)

10、-四種核苷酸按照一定的方式，數(shù)量和排列順序彼此相連形成的多核苷酸鏈 核酸的二級結(jié)構(gòu) -螺旋狀結(jié)構(gòu)螺旋狀結(jié)構(gòu) 核酸的三級結(jié)構(gòu) -麻花狀的構(gòu)型麻花狀的構(gòu)型 另外g+c%含量對某種特定病毒來說是一定的，因此現(xiàn)在分子生物診斷技術(shù)中采用了g+c mol%來鑒定病毒)l 3v v感染性核酸感染性核酸: :是從v粒子中提取的裸露的核酸，帶有v增殖過程中必要的遺傳信息。它進(jìn)入c后就能形成新的v，這種核酸稱為感染性核酸。感染性核酸。l提取只限于一些小型和較小型v，主要是單鏈核酸病毒和病毒粒子內(nèi)不含轉(zhuǎn)錄酶的病毒，例如：微rnav，細(xì)小v，披膜v，和乳多空v。披膜v是能夠提取感染性核酸的唯一的帶囊膜rnav。l大、

11、中型病毒不太成功的原因可能是核酸分子長，提取過程易斷而破損、失效的緣故。二v的蛋白質(zhì)v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)。-復(fù)制過程中的一些酶。 結(jié)構(gòu)蛋白：系指構(gòu)成一個形態(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。主要功能是：（1）對v核酸形成保護(hù)的外殼，使之不被核酸酶等外界因子所破壞. （2）與v粒子的吸附，侵入和感染有關(guān) l1v pro的結(jié)構(gòu) :一級結(jié)構(gòu)是由氨基酸序列組成的多肽鏈 ;二級結(jié)構(gòu)是多肽的螺旋型 ;三級結(jié)構(gòu)是多肽鏈的

12、折疊形式;四級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)形態(tài)單位的空間排列形式。 l了解v prov pro的結(jié)構(gòu)及其功能對了解的結(jié)構(gòu)及其功能對了解v v的變異的變異有重要意義。v基因核苷酸序列的改變是v變異的物質(zhì)基礎(chǔ)，v基因的改變通過基因表達(dá)的產(chǎn)物pro反映出來，例如：流感v抗原變異時，血凝素的一般結(jié)構(gòu)有較大差別，即使在抗原漂移時，也可以觀察到血凝素的一級結(jié)構(gòu)有差別。2v pro種類：殼體蛋白殼體蛋白：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，同時還是病毒的表面抗原。包膜蛋白包膜蛋白：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)蛋白包膜糖蛋白和基質(zhì)蛋白兩類。

13、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)，具有支撐包維持病毒。 構(gòu)成毒粒酶的蛋白質(zhì)構(gòu)成毒粒酶的蛋白質(zhì)：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v3v pro抗原性v4v pro的毒性作用三三. .病毒的酶病毒的酶l四四. .病毒的脂質(zhì)病毒的脂質(zhì)l含脂質(zhì)含脂質(zhì)v v有三種特征：（有三種特征：（1 1）病毒顆粒的結(jié)構(gòu)上，）病毒顆粒的結(jié)構(gòu)上，內(nèi)部有核蛋白的核心，外部則有包膜。包膜有脂

14、內(nèi)部有核蛋白的核心，外部則有包膜。包膜有脂質(zhì)，質(zhì)，propro及糖類組成，及糖類組成，l（2 2）新增殖）新增殖v v在宿主在宿主c c膜等部位成熟，然后以伢膜等部位成熟，然后以伢生方式釋放；（生方式釋放；（3 3）大多數(shù)含脂質(zhì)的）大多數(shù)含脂質(zhì)的v v對有機(jī)溶劑，對有機(jī)溶劑，表面活性劑，溶脂酶敏感。表面活性劑，溶脂酶敏感。l五五. .病毒的碳水化合物病毒的碳水化合物 l六六. .其它組成其它組成: :如丁二胺、亞精胺、精胺等大都結(jié)如丁二胺、亞精胺、精胺等大都結(jié)合于病毒核酸，對核酸的構(gòu)型有一定影響。合于病毒核酸，對核酸的構(gòu)型有一定影響。 l病毒的結(jié)構(gòu)有二種，一是基本結(jié)構(gòu)，為所有病毒所必備；一是輔

15、助結(jié)構(gòu)，為某些病毒所特有。它們各有特殊的生物學(xué)功能。 l一、 病毒的基本結(jié)構(gòu)病毒的基本結(jié)構(gòu) l1.核酸（核酸（nucleic acid）：參照第二節(jié)；）：參照第二節(jié)；l2.v的衣殼 v衣殼的形成實際上是pro亞單位的組合和裝配過程，pro亞單位結(jié)構(gòu)單位衣殼。病毒的衣殼只有兩種構(gòu)型：20面體對稱和螺旋狀對稱兩類。衣殼蛋白的功能l1.保護(hù)病毒的基因組 l2.決定病毒的抗原性-衣殼蛋白能刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫反應(yīng)。3.吸附作用-在無包膜病毒的感染過程中，其衣殼蛋白能作為病毒吸附蛋白而與宿主細(xì)胞表面的受體結(jié)合。 l4.血凝作用-有些裸露病毒的衣殼蛋白具有凝集紅細(xì)胞的能力。二、病毒的輔助結(jié)構(gòu) 1、v囊

16、膜 通常分為三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層：膜pro；中層：類脂；外層：糖pro纖突。 由于囊膜主要成分為類脂，因此用乙醚，氯仿，脫氧膽酸鈉處理，可迅速破壞，從而毒力喪失。此法稱為乙醚敏感試驗乙醚敏感試驗，間接證明v有無囊膜。l1)具有保護(hù)病毒粒子免受外界環(huán)境不利因素的影響 l2)病毒的吸附作用-作為吸附蛋白而與病毒的吸附、感染密切相關(guān)。 l3)血溶活性-溶解血紅細(xì)胞的特性。如副流感病毒等病毒含有包膜突起f，它是一種血溶素，產(chǎn)生血溶反應(yīng)，導(dǎo)致血紅蛋白釋放 l4)抗原性-很重要的抗原物質(zhì)。產(chǎn)生保護(hù)性的中和抗體產(chǎn)生。 病毒的包膜的功能 lipid envelopel2 2、觸須樣纖維、觸須樣纖維(fiber)(fiber)l腺病毒是唯一