病毒學(xué)第三章病毒的形態(tài)與結(jié)構(gòu)#優(yōu)選資料

1、普通病毒學(xué),學(xué)院：生命科學(xué)學(xué)院 主講：劉燕,Inner Mongolia University for the Nationalities,1,課堂內(nèi)容,第三節(jié) 病毒的分類(lèi)原則,1.核酸的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)及相對(duì)分子質(zhì)量：病毒核酸是DNA還是RNA，是單股還是雙股，使線狀還是分段，核酸的相對(duì)分子質(zhì)量多少，核酸相對(duì)分子質(zhì)量占病毒體總量的百分比，鳥(niǎo)嘌呤加胞嘧啶（G+C）的含量等。 2.病毒的形狀和大小：病毒體的形狀是桿狀、球狀、二十面體、子彈狀、轉(zhuǎn)形，還是蝌蚪狀等；病毒體的長(zhǎng)度和寬度、病毒體的直徑。 3.病毒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)：包括殼體的對(duì)稱(chēng)型、立體對(duì)稱(chēng)、螺旋對(duì)稱(chēng)或復(fù)合對(duì)稱(chēng)；有無(wú)囊膜；二十面體殼體的殼理數(shù)目和直

2、徑、螺旋殼體的直徑。,2,課堂內(nèi)容,4.病毒體對(duì)乙醚、氯仿等脂溶劑的敏感性。 5.血清學(xué)性質(zhì)和抗原關(guān)系。 6.病毒在細(xì)胞培養(yǎng)上的特性：包括對(duì)細(xì)胞和宿主的特異性；病毒在感染細(xì)胞內(nèi)復(fù)制過(guò)程；合成和裝配部位；在核內(nèi)、細(xì)胞質(zhì)內(nèi)或細(xì)胞表面成熟的情況；細(xì)胞內(nèi)包涵體的形成和細(xì)胞病理變化。 7.除脂溶劑外對(duì)其他化學(xué)和物理因子的敏感性：包括對(duì)酸的穩(wěn)定性、對(duì)熱的穩(wěn)定性和加入兩價(jià)陽(yáng)離子后的穩(wěn)定性。 8.流行病學(xué)特點(diǎn)：包括病毒屬的宿主范圍；傳播方式和媒介種類(lèi)；臨床病理學(xué)特征。,第三節(jié) 病毒的分類(lèi)原則,3,課堂內(nèi)容,第四節(jié) 病毒分類(lèi)系統(tǒng),最新的分類(lèi)系統(tǒng)國(guó)際病毒分類(lèi)委員會(huì)(International Committee

3、on Taxonomy of Viruses, ICTV)于2005年7月發(fā)表了最新的病毒分類(lèi)第八次報(bào)告。在這個(gè)長(zhǎng)達(dá)1259頁(yè)的報(bào)告中，將目前ICTV所承認(rèn)的5450多個(gè)病毒歸屬為3個(gè)目、73個(gè)科、11個(gè)亞科、289個(gè)屬、1950多個(gè)種。在亞病毒感染因子下設(shè)類(lèi)病毒、衛(wèi)星和阮毒，其中類(lèi)病毒有2個(gè)科、7個(gè)屬;衛(wèi)星病毒有2個(gè)亞組，衛(wèi)星核酸有3個(gè)亞組;朊病毒分為哺乳動(dòng)物骯病毒和真菌骯病毒。,4,課堂內(nèi)容,第八次報(bào)告是在前幾個(gè)病毒分類(lèi)報(bào)告的基礎(chǔ)上，匯集了自2000年以來(lái)所有得到批準(zhǔn)的病毒分類(lèi)新建議，包括1999年悉尼第11屆國(guó)際病毒學(xué)大會(huì)、2002年巴黎第12屆國(guó)際病毒學(xué)大會(huì)以及2001年、2002年、

4、2003年ICTV各次中期會(huì)議上批準(zhǔn)的分類(lèi)建議。與第七次報(bào)告相比，實(shí)際新增加了9個(gè)科、2個(gè)亞科、56個(gè)屬，約400個(gè)病毒種。第八次報(bào)告的最大特點(diǎn)是進(jìn)一步明確了“種”作為病毒分類(lèi)系統(tǒng)中的最小分類(lèi)階元，在每一個(gè)確定種下面列出了至少一個(gè)、至多幾十個(gè)不同的分離物以及它們?cè)贕enBank上的登錄號(hào)，增加了許多反映病毒基因序列同源性關(guān)系的系統(tǒng)樹(shù)圖，并將原子分辨率的粒子三維結(jié)構(gòu)插入到相應(yīng)的科或?qū)僦?，使讀者對(duì)病毒粒子空間結(jié)構(gòu)有更詳細(xì)的了解。,5,課堂內(nèi)容,6,課堂內(nèi)容,7,課堂內(nèi)容,8,課堂內(nèi)容,9,課堂內(nèi)容,小結(jié),思考題：,1、國(guó)際病毒分類(lèi)的基本原則是什么？,2、常見(jiàn)的病毒科有哪些？,10,課堂內(nèi)容,總結(jié),

5、病毒的群體特點(diǎn),種類(lèi)繁多 多樣性豐富性 變異迅速 專(zhuān)一性強(qiáng) 有致病性,病毒的個(gè)體特點(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)； 只含一種類(lèi)型核酸（DNA或RNA）作為遺傳信息的載體； 在RNA病毒，全部遺傳信息都在RNA 上編碼，這種情況在生物學(xué)上是獨(dú)特的；無(wú)產(chǎn)能酶系，也無(wú)蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)； 不能再無(wú)生命的培養(yǎng)基中增殖，必須依賴(lài)宿主細(xì)胞的代謝系統(tǒng)復(fù)制自身核酸、合成蛋白質(zhì)并裝配成完整的病毒顆粒。,11,課堂內(nèi)容,舉例：病毒基因組的多樣性,12,課堂內(nèi)容,第三章 病毒的形態(tài)與結(jié)構(gòu),第一節(jié) 病毒的形態(tài)與大小,一、研究病毒形態(tài)與結(jié)構(gòu)的意義 弄清病毒的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，對(duì)開(kāi)展病毒的分類(lèi)、起源

6、及應(yīng)用具有十分重要的意義。,13,課堂內(nèi)容,二、病毒的形態(tài)特征,病毒的個(gè)體形態(tài)：病毒的個(gè)體極其微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它們卻是形態(tài)各異，豐富多彩。,14,課堂內(nèi)容,1、測(cè)量單位納米（nm） 3、觀察工具電子顯微鏡 2、大多數(shù)病毒的直徑小于150 nm,病毒的大小與形態(tài),立克次體 450nm,衣原體 390nm,15,課堂內(nèi)容,16,課堂內(nèi)容,SARS病毒為冠狀病毒,17,課堂內(nèi)容,HIV 及其感染細(xì)胞示意圖,18,課堂內(nèi)容,流感病毒,19,課堂內(nèi)容,狂犬病毒（RV）,20,課堂內(nèi)容,埃博拉病毒的病毒粒子 美國(guó)電影極度恐慌（Outbreak),埃博拉病毒（Ebola virus）,21,課堂內(nèi)容,煙草

7、花葉病毒,22,課堂內(nèi)容,噬菌體及其感染大腸桿菌示意圖,23,課堂內(nèi)容,i. 病毒的大小,研究病毒大小的方法： 1、電子顯微鏡測(cè)量法，可觀察病毒形態(tài)結(jié)構(gòu)，測(cè)量病毒體的大??； 2、分級(jí)超過(guò)濾法，使用超濾膜的濾孔，估計(jì)病毒顆粒的大??； 3、超速離心沉淀法，根據(jù)病毒的沉降速度推算病毒的分子量與大?。?4、X射線衍射分析法，研究病毒的結(jié)構(gòu)和亞單位等。,24,課堂內(nèi)容,i.,25,課堂內(nèi)容,ii. 病毒的形態(tài),26,課堂內(nèi)容,ii.,27,課堂內(nèi)容,病毒粒子的基本形態(tài) 球狀、桿狀和復(fù)合狀,煙草花葉病毒,P2噬菌體,T2噬菌體,脊髓灰質(zhì)炎病毒,28,課堂內(nèi)容,病毒粒子的基本形態(tài) 包膜病毒與無(wú)包膜病毒,皰疹

8、病毒,流感病毒,腺病毒,29,課堂內(nèi)容,彈狀病毒,30,課堂內(nèi)容,卵圓形病毒,31,課堂內(nèi)容,蝌蚪狀病毒,32,課堂內(nèi)容,桿狀病毒,33,課堂內(nèi)容,磚型病毒,34,課堂內(nèi)容,絲狀病毒,35,課堂內(nèi)容,球狀病毒,36,課堂內(nèi)容,iii. 病毒的群體形態(tài)：,病毒感染宿主細(xì)胞后，可形成由大量病毒粒子和蛋白質(zhì)構(gòu)成的病毒群體：包含體、噬菌斑、空斑、病斑和枯斑。,37,課堂內(nèi)容,iii.,38,課堂內(nèi)容,噬菌斑,39,課堂內(nèi)容,小結(jié),思考題：,1、用于測(cè)量病毒大小的單位是？,2、病毒與立克次體相同的特點(diǎn)是： A含有DNA和RNA B在人工合成的培養(yǎng)基中不能生長(zhǎng) C含有核蛋白體 D以二分裂方式進(jìn)行繁殖 E對(duì)

9、抗生素敏感3、病毒不同于衣原體的特點(diǎn)是： A能通過(guò)細(xì)菌濾器 B對(duì)抗生素不敏感 C可引起機(jī)體多部位感染 D嚴(yán)格地細(xì)胞內(nèi)寄生 E在感染細(xì)胞內(nèi)可形成包涵體,40,課堂內(nèi)容,第二節(jié) 病毒的化學(xué)組成與功能,一、病毒的組成,41,課堂內(nèi)容,病毒粒子的模式結(jié)構(gòu)及名稱(chēng),42,課堂內(nèi)容,二、病毒的核酸及其功能,43,課堂內(nèi)容,44,課堂內(nèi)容,病毒核酸的功能,其功能： （1）決定病毒特性；（細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)） （2）病毒復(fù)制； （3）具有感染性。 （細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)） 總之核酸是主導(dǎo)病毒感染、增殖、遺傳、變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。,45,課堂內(nèi)容,細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),1. 基礎(chǔ)知識(shí) 野生型肺炎雙球菌(Strep-tococcus pne

10、umoniae)菌落為光滑型，一種突變型為粗糙型，兩者根本差異在于莢膜形成； 莢膜的主要成分是多糖，具特殊的抗原性； 不同抗原型是遺傳的、穩(wěn)定的，一般情況下不發(fā)生互變。,46,課堂內(nèi)容,2. Griffith轉(zhuǎn)化研究(1928),47,課堂內(nèi)容,Griffith對(duì)其試驗(yàn)結(jié)論及發(fā)展,根據(jù)上述研究結(jié)果Griffith認(rèn)為： (有毒)死細(xì)菌中的某種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到(無(wú)毒)活細(xì)菌中，并使之具有毒性，導(dǎo)致小家鼠死亡。 他將這種細(xì)菌遺傳類(lèi)型的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為轉(zhuǎn)化，并將引起轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱(chēng)為轉(zhuǎn)化因子(tranforming principle)。 但是當(dāng)時(shí)的化學(xué)與生化分析技術(shù)還無(wú)法鑒定殺死細(xì)菌中的成分，因而不知轉(zhuǎn)化因子為何物

11、。,48,課堂內(nèi)容,Griffith對(duì)其試驗(yàn)結(jié)論及發(fā)展,以后一些研究者重復(fù)上述試驗(yàn)，并且加入了體外培養(yǎng)試驗(yàn)，即：將加熱殺死的SIII細(xì)菌與無(wú)毒RII細(xì)菌混合培養(yǎng)，然后注入小家鼠體內(nèi)，同樣導(dǎo)致家鼠死亡。表明： 細(xì)菌在培養(yǎng)條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)遺傳類(lèi)型間的定向轉(zhuǎn)化。,49,課堂內(nèi)容,三、病毒的蛋白質(zhì)及其功能,病毒蛋白分為結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。 結(jié)構(gòu)蛋白指構(gòu)成一個(gè)成熟的有感染性的病毒粒子所必需的蛋白質(zhì)，包括：殼體蛋白、包膜蛋白和存在于毒粒中的酶等； 非結(jié)構(gòu)蛋白指在病毒復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生并具有一定功能，但不結(jié)合于病毒粒子中的蛋白質(zhì)。,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),50,課堂內(nèi)容,（1）構(gòu)成衣殼的全部成分及包膜的主要成分； （2）

12、對(duì)病毒核酸具有保護(hù)作用； （3）衣殼蛋白和包膜刺突可特異地吸附到宿主易感細(xì)胞表面受體上，介導(dǎo)病毒核酸進(jìn)入細(xì)胞，引起感染； （4）病毒蛋白是良好的抗原，可激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。,蛋白質(zhì)的功能,51,課堂內(nèi)容,（一）殼體蛋白及功能,殼體蛋白是構(gòu)成病毒殼體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，殼體蛋白的最小單位是由一條或多條多肽折疊形成的蛋白質(zhì)亞基。也稱(chēng)為殼粒。 一些簡(jiǎn)單的病毒的殼體蛋白僅有一種或少數(shù)幾種蛋白質(zhì)組成，而一些復(fù)雜病毒則可多達(dá)20余中。 殼體蛋白的功能是保護(hù)病毒的核酸。 不同病毒的殼粒數(shù)目和排列方式不同，可構(gòu)成多種對(duì)稱(chēng)類(lèi)型。,52,課堂內(nèi)容,殼體蛋白的功能,能維持病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)； 保護(hù)核酸； 具有粘附作用，能與

13、細(xì)胞表面結(jié)合，介導(dǎo)病毒的感染和決定病毒對(duì)細(xì)胞的親和性； 具有抗原性。,53,課堂內(nèi)容,（二）病毒包膜及功能,某些病毒在衣殼蛋白外由一層包膜圍繞。包膜由脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和糖蛋白組成。大多數(shù)有包膜病毒呈球形或多形態(tài)，但痘病毒呈磚型，包膜來(lái)自細(xì)胞膜，但包膜蛋白幾乎都由病毒基因編碼。 包膜的功能與表面刺突相關(guān)。刺突為糖蛋白，能與紅細(xì)胞結(jié)合的糖蛋白謂血凝素（HA）；與細(xì)胞表面神經(jīng)氨酸起作用的稱(chēng)神經(jīng)氨酸酶（NA）。,脂類(lèi)和糖：病毒脂類(lèi)構(gòu)成包膜的主要成分，因此脂溶劑可破壞病毒包膜，使其失去感染性。糖類(lèi)參與構(gòu)成病毒刺突成分。,54,課堂內(nèi)容,病毒包膜功能,有些包膜上具有在電鏡下可見(jiàn)，并有一定形狀的刺突。在流感病毒

14、和人類(lèi)免疫缺陷病毒（HIV）中，這些刺突具有重要的抗原性，可誘生機(jī)體的體液免疫及細(xì)胞免疫應(yīng)答。,55,課堂內(nèi)容,病毒體呈球形，直徑約100120nm。 病毒體外層為脂蛋白包膜，其中嵌有g(shù)p120和gp41兩種病毒特異的糖蛋白。 gp120構(gòu)成包膜表面的刺突，gp41為跨膜蛋白。 病毒內(nèi)部為二十面體對(duì)稱(chēng)的核衣殼，衣殼蛋白為P24，病毒核心含病毒RNA、逆轉(zhuǎn)錄酶核核衣殼蛋白。,HIV生物學(xué)性狀,56,課堂內(nèi)容,包膜糖蛋白,57,課堂內(nèi)容,gp120暴露于病毒包膜之外，稱(chēng)外膜蛋白，含有與宿主細(xì)胞表面的CD4分子結(jié)合位點(diǎn)、中和抗體結(jié)合位點(diǎn)和T淋巴細(xì)胞結(jié)合位點(diǎn)。 gp41是病毒的跨膜蛋白，當(dāng)gp120與

15、CD4分子結(jié)合后，其疏水性氨基末端可插入細(xì)胞膜，介導(dǎo)病毒包膜與宿主包膜融合。,58,課堂內(nèi)容,小結(jié),作業(yè)題：,1、病毒結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？各部分主要功能是什么？,2、可稱(chēng)為病毒體的結(jié)構(gòu)是： A核衣殼B核酸 C衣殼 D包膜 E殼粒,59,課堂內(nèi)容,病毒的對(duì)稱(chēng)性 螺旋對(duì)稱(chēng)的病毒粒子 二十面體對(duì)稱(chēng)病毒粒子 復(fù)合對(duì)稱(chēng)的病毒粒子,第三節(jié) 病毒顆粒形態(tài)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性,60,課堂內(nèi)容,三類(lèi)典型形態(tài)的病毒： 廿面體對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)(球狀) 螺旋對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)(桿狀) 復(fù)合對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)(蝌蚪狀) 大腸桿菌的T偶數(shù)噬菌體是由橢圓形的二十面體頭部和螺旋對(duì)稱(chēng)的尾部組合而成，是病毒中復(fù)合對(duì)稱(chēng)的代表。,病毒的對(duì)稱(chēng)性,61,課堂內(nèi)容,i

16、.螺旋對(duì)稱(chēng)形,殼粒沿病毒基因螺旋對(duì)稱(chēng)排列，形成桿狀的核衣殼，如煙草花葉病毒、狂犬病病毒、正粘和副粘病毒。 煙草花葉病毒為桿狀； 狂犬病病毒為彈狀； 正粘病毒（流感病毒）和副粘病毒為多形性結(jié)構(gòu)，且有包膜。,第三節(jié) 病毒顆粒形態(tài)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性,62,課堂內(nèi)容,63,課堂內(nèi)容,煙草花葉病毒,64,課堂內(nèi)容,剛性與柔性病毒粒子 煙草花葉病毒：病毒粒子剛硬，不易彎曲。受外力時(shí)易折斷 水稻條紋葉枯病病毒：可彎曲變形,水稻條葉枯病毒,65,課堂內(nèi)容,有包膜螺旋的對(duì)稱(chēng)病毒 埃博拉病毒：在柔性的螺旋對(duì)稱(chēng)纖維外面覆以包膜,埃博拉病毒的病毒粒子 美國(guó)電影極度恐慌（Outbreak),66,課堂內(nèi)容,有包膜螺旋的對(duì)稱(chēng)病

17、毒(續(xù)） 副粘病毒(Nipahvirus)：螺旋對(duì)稱(chēng)的病毒核衣殼纏繞成團(tuán)，外覆以包膜。,67,課堂內(nèi)容,有包膜螺旋的對(duì)稱(chēng)病毒(續(xù)） 麻疹病毒（副粘病毒）,68,課堂內(nèi)容,有包膜螺旋的對(duì)稱(chēng)病毒(續(xù)） 流感病毒：RNA基因組分成8個(gè)片段，它們分別形成螺旋對(duì)稱(chēng)核衣殼，然后聚集在一起，外覆以包膜,69,課堂內(nèi)容,流感病毒,70,課堂內(nèi)容,有包膜螺旋的對(duì)稱(chēng)病毒(續(xù)） 狂犬病毒（彈狀病毒）：螺旋對(duì)稱(chēng)的核衣殼為短桿狀，外覆包膜，但一端內(nèi)陷，呈子彈狀,71,課堂內(nèi)容,ii. 二十面體對(duì)稱(chēng),殼粒排列形成20面體對(duì)稱(chēng)型，有12個(gè)頂、20個(gè)面和30條棱的立體結(jié)構(gòu)，包裹核酸形成球狀或近似球狀的結(jié)構(gòu)。20面體的每個(gè)面都

18、是等邊三角形，由許多殼粒鑲嵌組成，見(jiàn)于多數(shù)球狀病毒。 腸道病毒中的脊髓灰質(zhì)炎病毒、柯薩奇病毒都是20面體對(duì)稱(chēng)球形。,72,課堂內(nèi)容,73,課堂內(nèi)容,74,課堂內(nèi)容,二十面體的特點(diǎn)： 容量大 接近球形 對(duì)稱(chēng)性好,75,課堂內(nèi)容,雙層、多層二十面體衣殼,輪狀病毒,76,課堂內(nèi)容,花椰菜花葉病毒(Caulimovirus)的三層結(jié)構(gòu),雙層、多層二十面體衣殼（續(xù)）,77,課堂內(nèi)容,包膜病毒 許多動(dòng)物病毒具有包膜,皰疹病毒,78,課堂內(nèi)容,包膜病毒（續(xù)） 乙型肝炎病毒（HBV）,79,課堂內(nèi)容,包膜病毒（續(xù)） 人免疫缺陷病毒（HIV） 衣殼形成時(shí)為二十面體，在病毒粒子包裝成熟時(shí)“塌陷”成楔狀,80,課堂內(nèi)容,iii. 復(fù)合對(duì)稱(chēng),病毒體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其殼粒排列既有螺旋對(duì)稱(chēng)，又有立體對(duì)稱(chēng)的形式，如痘病毒和噬菌體。,81,課堂內(nèi)容,82,課堂內(nèi)容,83,課堂內(nèi)容,HIV病毒,84,課堂內(nèi)容,第四章 病毒的復(fù)制,病毒必須在活的細(xì)胞體內(nèi)增值，它利用宿主細(xì)胞的原料、能量和復(fù)制場(chǎng)所，利用宿主細(xì)胞的酶系統(tǒng)和病毒自身表達(dá)的復(fù)制酶系統(tǒng)，進(jìn)行病毒核酸的復(fù)制和病毒大分子結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白的合成。為了研究病毒復(fù)制的方便，首先要建立各種