23章病毒的基本性狀

第二篇病毒學(xué)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)教研室微生物學(xué)教研室教學(xué)六樓6510房間Tel：82579Email:wenjli@李汶娟

病毒感染性疾病

新的病毒的出現(xiàn)和病毒感染性疾病仍然嚴(yán)重危害人類(lèi)健康。

AIDS,HBVinfection,

Influenza,SARS

病毒感染與腫瘤病毒(virus)體積非常微小，必須用電子顯微鏡放大幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)倍后方可觀察；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)，僅有一種核酸（RNA或DNA）；嚴(yán)格的細(xì)胞內(nèi)寄生性，只能在一定種類(lèi)的活細(xì)胞中增殖；以復(fù)制方式繁殖第23章病毒的基本性狀第一節(jié)病毒的大小與形態(tài)病毒體（virion

）完整的、成熟的病毒顆粒。是細(xì)胞外的結(jié)構(gòu)形式，具有典型的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并有感染性。病毒的大小------

觀察儀器：電子顯微鏡

測(cè)量單位：納米（nm）

直徑:20~300nm;

能通過(guò)細(xì)菌濾器；離心沉降：5~10萬(wàn)轉(zhuǎn)/分。病毒的形態(tài)

球形桿狀（絲狀）磚狀彈狀蝌蚪狀

磚狀彈狀球形蝌蚪狀桿狀第二節(jié)病毒的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成病毒體

核心衣殼包膜核衣殼裸露病毒包膜病毒裸露病毒包膜病毒核心：核酸，病毒的基因組化學(xué)成分為DNA或RNA，藉此分成DNA和RNA病毒兩大類(lèi)核酸可以為線型或環(huán)型可為單鏈或雙鏈

DNA病毒大多為雙鏈,RNA病毒大多是單鏈。單鏈RNA有正鏈與負(fù)鏈之分。雙鏈DNA或RNA皆有正鏈與負(fù)鏈。有的病毒核酸分節(jié)段病毒核酸大小差異懸殊衣殼：蛋白質(zhì)外殼

抗原性

保護(hù)核酸

致病性

由殼粒組成，排列方式呈對(duì)稱性

螺旋對(duì)稱型

20面體對(duì)稱型

復(fù)合對(duì)稱型helicalsymmetrycomplexsymmetryicosahedralsymmetry五鄰體六鄰體包膜(envelope)：某些病毒在成熟的過(guò)程中穿過(guò)宿主細(xì)胞，以出芽方式向宿主細(xì)胞外釋放時(shí)獲得的，含有宿主細(xì)胞膜或核膜成分，包括脂類(lèi)和少量糖類(lèi)。刺突(spike)：包膜表面不同形狀的突起，也叫包膜子粒，化學(xué)成分為糖蛋白。病毒體結(jié)構(gòu)模式圖衣殼核心（核樣物）核衣殼包膜包膜病毒包膜子粒殼粒結(jié)構(gòu)

化學(xué)組成

功能

核心

核酸(DNA或RNA)

病毒復(fù)制

（雙鏈/單鏈）決定病毒的特性

（線型/環(huán)型）具有感染性（感染性核酸）

（連續(xù)/分節(jié)段）

保護(hù)核酸

衣殼

蛋白質(zhì)

具有抗原性與病毒的致病性有關(guān)維持病毒的形狀

包膜

蛋白質(zhì)、糖、脂類(lèi)

具有抗原性維持病毒的形狀

刺突

包膜表面凸起的結(jié)構(gòu)；與病毒的致病性有關(guān)是由病毒基因編碼的糖蛋白感染性核酸(infectiousnucleicacid)

------某些病毒在除去病毒衣殼后，其游離的核酸仍可進(jìn)入宿主細(xì)胞,并能增殖，有感染性。

DNA病毒（dsDNA,ssDNA）；

RNA病毒(+ssRNA)結(jié)構(gòu)蛋白------構(gòu)成全部衣殼、包膜和基質(zhì)的蛋白。病毒吸附蛋白(VAP)：能與宿主細(xì)胞表面受體結(jié)合的蛋白。非結(jié)構(gòu)蛋白------由病毒基因組編碼，但不參與病毒體構(gòu)成部分的病毒蛋白多肽?？梢源嬖谟诓《倔w內(nèi)，也可以不存在于病毒體內(nèi)而只存在于感染細(xì)胞中。

蛋白水解酶；逆轉(zhuǎn)錄酶；DNA聚合酶

第三節(jié)病毒的增殖病毒的復(fù)制周期

從病毒進(jìn)入細(xì)胞開(kāi)始，經(jīng)基因組復(fù)制到子代病毒的釋出，稱為一個(gè)復(fù)制周期。

復(fù)制過(guò)程：

吸附穿入脫殼組裝和釋放生物合成吸附（adsorption）

病毒需先吸附于易感細(xì)胞膜上，才能與之相互作用，啟動(dòng)增殖過(guò)程。吸附分為兩個(gè)階段：接觸;化學(xué)親和。

接觸

-----隨機(jī)碰撞而接觸；

-----離子的電荷吸引;非特異可逆性結(jié)合

化學(xué)親和

-----病毒表面的配體VAP與細(xì)胞表面的病毒受體結(jié)合。特異不可逆結(jié)合?病毒受體：由宿主基因組所編碼、控制和

表達(dá)的一組能參與病毒結(jié)合、相互作用，便于病毒感染宿主細(xì)胞、位

于細(xì)胞膜表面的蛋白質(zhì)組分。?病毒吸附蛋白（VAP）：病毒體表面能與細(xì)胞受體結(jié)合的蛋白質(zhì)。A包膜病毒B裸露病毒穿入（penetration）:

病毒吸附在易感細(xì)胞表面上后，可通過(guò)多種方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。

吞飲---裸露的病毒；如：痘類(lèi)病毒

融合---包膜病毒；如：人類(lèi)免疫缺陷病毒

直接進(jìn)入---微小病毒；如：呼腸孤病毒

穿入過(guò)程中需一定的溫度（25~37℃）及能量供應(yīng)（細(xì)胞中的ATP分解，釋放能量）。直接進(jìn)入脫殼(uncoating)：

進(jìn)入易感細(xì)胞的病毒體必須脫去衣殼，才能使病毒基因組發(fā)揮作用。不同病毒脫殼的方式各異：

★外殼留在宿主細(xì)胞外，如：噬菌體。

★在宿主細(xì)胞溶酶體酶的作用下，衣殼蛋白溶解，如：脊髓灰質(zhì)炎病毒。

★在宿主細(xì)胞溶酶體酶及病毒特有的脫殼酶的雙重作用下，衣殼蛋白才能完全溶解，如：痘病毒。

envelopedvirusnakedviruses生物合成(biosynthesis)：

病毒基因組一旦釋放到細(xì)胞中，就開(kāi)始病毒的生物合成。生物合成一般分兩個(gè)階段:

早期合成

晚期合成**

早期合成:

抑制宿主細(xì)胞的代謝。病毒基因編碼轉(zhuǎn)錄、翻譯抑制細(xì)胞代謝的蛋白質(zhì)；病毒激活細(xì)胞內(nèi)隱伏的對(duì)細(xì)胞自身代謝抑制的成分。

轉(zhuǎn)錄早期mRNA，翻譯合成早期蛋白（病毒進(jìn)行生物合成所需要的酶）

晚期合成：

病毒子代核酸的復(fù)制

病毒基因組轉(zhuǎn)錄、翻譯

產(chǎn)生病毒結(jié)構(gòu)蛋白由于病毒基因組的類(lèi)型不同，故其病毒基因的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成的方式也不同。按核酸類(lèi)型將病毒的生物合成分為六大類(lèi)型：

?

雙鏈DNA病毒

?單鏈DNA病毒

?

單正鏈RNA病毒

?

單負(fù)鏈RNA病毒

?雙鏈RNA病毒

?

逆轉(zhuǎn)錄病毒

雙鏈DNA病毒

dsDNAmRNA(早期)早期蛋白復(fù)制子代dsDNAmRNA(晚期)晚期蛋白（結(jié)構(gòu)蛋白）翻譯RNA多聚酶翻譯轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄（DNA聚合酶）

單正鏈RNA病毒

+ssRNARNA聚合酶-ssRNA

（mRNA）

合成翻譯

+ssRNA

-ssRNA

早期蛋白晚期蛋白

子代+ssRNA翻譯（結(jié)構(gòu)蛋白）

單負(fù)鏈RNA病毒

-ssRNA

-ssRNA+ssRNA

病毒蛋白子代-ssRNA(結(jié)構(gòu)蛋白；RNA聚合酶)RNA聚合酶翻譯④逆轉(zhuǎn)錄病毒

病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄酶

RNARNA酶

ssDNA

DNADNA多聚酶

宿主細(xì)胞DNA

dsDNA

插入宿主細(xì)胞DNA中

前病毒（provirus）：整合在宿主細(xì)胞DNA上的病毒DNA。

整合酶組裝、成熟和釋放

(assemblematurationandrelease)

組裝---將生物合成的蛋白和核酸裝配成子代核衣殼的過(guò)程

。病毒種類(lèi)不同，其裝配的部位、方式不同。

DNA病毒的核衣殼在核內(nèi)裝配；

RNA

病毒的核衣殼在胞質(zhì)內(nèi)裝配

釋放---組裝完畢的病毒顆粒，以不同方式從宿主細(xì)胞中釋放出去。

細(xì)胞裂解，病毒釋放-----裸露的病毒

病毒出芽，游離于細(xì)胞外---包膜病毒

某些病毒基因組復(fù)制完成后，并不進(jìn)行組裝，而是將其核酸（DNA）整合到宿主染色體中，隨宿主染色體一起復(fù)制，引起宿主細(xì)胞功能的改變。多見(jiàn)于一些引起腫瘤的病毒。envelopedviruses

nakedviruses

病毒的增殖皆出現(xiàn)一步生長(zhǎng)曲線：接種病毒后，在起初一段時(shí)間內(nèi)（數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)），細(xì)胞中測(cè)不到病毒顆粒，稱此段時(shí)間為隱蔽期；當(dāng)隱蔽期終結(jié)后，開(kāi)始出現(xiàn)新的病毒個(gè)體，數(shù)量逐漸增多，稱之為增殖期（對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期）。隨后，病毒數(shù)量趨于穩(wěn)定，最終致細(xì)胞死亡，稱之為細(xì)胞死亡期。

隱蔽期增殖期細(xì)胞死亡期病毒增殖的特點(diǎn)

病毒的異常增殖

1.頓挫感染(abortiveinfection)：有的細(xì)胞缺乏病毒復(fù)制所需要的酶、能量以及某些必要成分，因此病毒在其中不能合成自身成分，或不能組裝成有感染性的病毒顆粒。

非容納細(xì)胞(non-permissivecell)：不能為病毒復(fù)制提供相應(yīng)的酶、能量及必要成分的細(xì)胞。

容納細(xì)胞(permissivecell)

2.缺陷病毒(defectivevirus)：因病毒基因組不完整或因某一基因位點(diǎn)改變，導(dǎo)致病毒不能復(fù)制出完整的有感染性的病毒顆粒。

輔助病毒(helpervirus)：與缺陷病毒同時(shí)感染細(xì)胞時(shí)，能夠彌補(bǔ)缺陷病毒的不足，使之復(fù)制出完整病毒。這種有輔助作用的病毒稱為輔助病毒。

3.干擾現(xiàn)象(interference)

當(dāng)兩種病毒感染同一細(xì)胞時(shí)，可發(fā)生一種病毒抑制另一種病毒增殖的現(xiàn)象，稱為干擾現(xiàn)象。

發(fā)揮干擾作用的缺陷病毒稱為缺陷干擾顆粒（defectiveinterferingparticle,DIP）。

機(jī)制：干擾素的產(chǎn)生；吸附干擾；復(fù)制干擾

活病毒死病毒活病毒干擾

第四節(jié)病毒的遺傳與變異一、病毒的遺傳物質(zhì)及其特點(diǎn)

遺傳物質(zhì)：DNA或RNA

特點(diǎn)：只有一種核酸，且存在形式多樣；

基因數(shù)目少，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；復(fù)制方式具有多樣性；有較大的遺傳不穩(wěn)定性。

二、基因突變

★突變：病毒基因組堿基序列發(fā)生改變。

★基因組突變的方式：點(diǎn)突變；缺失突變；插入突變?！锿蛔冾?lèi)型：

基因突變---突變發(fā)生在基因結(jié)構(gòu)內(nèi)，產(chǎn)生的變異株可導(dǎo)致特定表型的改變。

靜默突變---未引起表型改變的突變。

常見(jiàn)的、有意義的突變株有

:

條件致死性突變株溫度敏感性突變株（tsmutant

）

---在容許性溫度下可增殖，而在非容許性溫度下則不能增殖的病毒突變株，常用于制備疫苗。

缺陷型干擾突變株（DIM）

宿主范圍突變株

耐藥突變株三、基因重組與重配★重組recombination----兩個(gè)病毒基因組間核酸序列互換、組合的過(guò)程?！镏嘏鋜eassortment---在分節(jié)段的RNA病毒基因組之間，兩個(gè)病毒株可通過(guò)基因片斷的交換使子代基因組發(fā)生突變的過(guò)程。

流感病毒，輪狀病毒，漢坦病毒

★重組與重配可導(dǎo)致基因復(fù)活：

交叉復(fù)活---活病毒與滅活病毒間。

多重復(fù)活---兩個(gè)或多個(gè)滅活病毒間。

重組重配四、基因整合（Geneintegration）

在病毒感染宿主細(xì)胞的過(guò)程中，有時(shí)病毒基因組中的DNA片段可插入到宿主染色體DNA中，這種病毒基因組與細(xì)胞基因組的重組過(guò)程稱為基因整合。

DNA病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒溶原性噬菌體五、病毒基因產(chǎn)物的相互作用

1.互補(bǔ)作用和加強(qiáng)作用

互補(bǔ)作用（Complementation）：指兩種病毒感染同一細(xì)胞時(shí)，其中一種病毒的基因產(chǎn)物（如結(jié)構(gòu)蛋白和代謝酶等）促使另一病毒增殖。其實(shí)質(zhì)不是病毒之間的基因重組，而是兩種病毒能相互提供另一缺陷病毒所需的基因產(chǎn)物。缺陷病毒缺陷病毒輔助病毒

2.表型混合與核殼轉(zhuǎn)移

表型混合（Phenotypicmixing）：有時(shí)兩株病毒共同感染同一細(xì)胞時(shí)，一種病毒復(fù)制的核酸被另一病毒所編碼的蛋白質(zhì)衣殼或包膜包裹，這種改變不是遺傳物質(zhì)的交換，而是基因產(chǎn)物的交換，稱為表型混合。表型混合核

殼

轉(zhuǎn)

移生物合成組裝TRANSCAPSIDATION第五節(jié)理化因素對(duì)病毒的影響滅活（inactivation）：從細(xì)胞中釋放出來(lái)的病毒體，受到物理、化學(xué)因素作用后，會(huì)失去感染性,不能復(fù)制出完整的病毒顆粒。

★滅活的病毒仍可保留抗原性、紅細(xì)胞吸附性、血凝及細(xì)胞融合等特性。理化因素滅活病毒的機(jī)制是：破壞有包膜病毒的包膜

------凍融或脂溶劑(2)

使病毒蛋白變性---酸、堿、溫度(3)損傷病毒核酸------變性劑、射線物理因素

（1）

溫度：多數(shù)病毒耐冷不耐熱，病毒標(biāo)本的保存應(yīng)盡快低溫冷凍。

在-70℃和液氮（-196℃）中病毒的感染性可保持?jǐn)?shù)月至數(shù)年；而在50-60℃30min，

100℃數(shù)秒鐘，多數(shù)病毒可被滅活。（2）PH:多數(shù)病毒在pH5~9范圍內(nèi)穩(wěn)定，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿條件下可被滅活。（3）射線：X射線、γ射線和紫外線都能滅活病毒。

光復(fù)活現(xiàn)象：

紫外線照射

可見(jiàn)光病毒