病毒第二講課件

第四章病毒什么叫病毒？

病毒是形體微小，結(jié)構(gòu)簡單，僅含有1種核酸DNA或RNA，具有超級寄生性，且必須在電子顯微鏡下才能觀察到的一類非細胞形態(tài)的微生物。

病毒的種類：真病毒：至少含有核酸和蛋白質(zhì)兩種組分亞病毒類病毒：只含具有獨立侵染性的組分擬病毒：只含不具獨立侵染性的組分朊病毒：只含單一蛋白質(zhì)部分非細胞生物

病毒的特點：

1）形態(tài)極其微小，一般能通過細菌濾器，必須在電鏡下才能觀察；2）沒有細胞構(gòu)造，主要成分僅為核酸和蛋白質(zhì)；3）每一種病毒只含一種核酸，DNA或RNA；4）依靠自身的核酸進行復制，以病毒核酸和蛋白質(zhì)等“元件”的裝配實現(xiàn)其大量繁殖；5）嚴格細胞內(nèi)寄生，缺乏完整的酶和產(chǎn)能系統(tǒng)，只能利用宿主活細胞的現(xiàn)成代謝系統(tǒng)合成病毒自身的核酸和蛋白質(zhì)6）在離體條件下，能以無生命力的大分子狀態(tài)存在，并可長期保持其侵染活力；7）對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感；8）有些病毒的核酸可整合到宿主基因組中，以原病毒形式存在。第一節(jié)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學組成一、病毒的大小

多數(shù)在100nm左右（20~200nm）。多數(shù)不能在光學顯微鏡下看到，必須用電子顯微鏡觀察。最小的圓環(huán)病毒直徑約17nm，比核糖體稍大，最大的動物痘病毒（Poxviruses）直徑達200nm以上，與最小的細菌相仿，并且可以在光學顯微鏡下看到。二、病毒的基本結(jié)構(gòu)無囊膜病毒模式結(jié)構(gòu)有囊膜病毒模式結(jié)構(gòu)衣殼衣殼粒核酸衣殼刺突真核微生物細胞結(jié)構(gòu)病毒基本結(jié)構(gòu)三、病毒形態(tài)與主要結(jié)構(gòu)類型（一）病毒的形態(tài)（二）病毒的結(jié)構(gòu)類型螺旋對稱結(jié)構(gòu)二十面體對稱結(jié)構(gòu)復合對稱結(jié)構(gòu)

無囊膜桿狀：煙草花葉病毒等絲狀：大腸桿菌M13噬菌體等卷曲狀：流感病毒等彈狀：狂犬病毒等有囊膜無囊膜有囊膜：皰疹病毒小型：脊髓灰質(zhì)炎病毒大型：腺病毒有囊膜：痘病毒（磚塊狀）無囊膜：大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體（蝌蚪狀）病毒結(jié)構(gòu)類型1、螺旋對稱結(jié)構(gòu)

以煙草花葉病毒（tobacomosaicvirus，TMV）為例。衣殼是由2130個蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成的螺旋對稱結(jié)構(gòu)，衣殼長300nm。直徑15~18nm，外觀呈狹窄的剛直桿狀。由95%衣殼蛋白和5%單鏈RNA組成。3、復合對稱結(jié)構(gòu)典型是有尾噬菌體，如大腸桿菌T4噬菌體。T4噬菌體的頭部為二十面體對稱結(jié)構(gòu)，直徑為5nm。噬菌體(phage)的尾部較為復雜，由尾鞘、尾管、頸部、基板、尾釘和尾絲組成。頭部與尾部由頸部連接起來。四、病毒的化學組成（一）病毒的核酸

（二）病毒的蛋白質(zhì)1、結(jié)構(gòu)蛋白：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)，包括衣殼蛋白、囊膜蛋白和存在于病毒顆粒中的酶等。（1）衣殼蛋白：是構(gòu)成病毒衣殼結(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，構(gòu)成衣殼蛋白最小單位。

衣殼蛋白的功能：構(gòu)成病毒的衣殼，保護病毒的核酸；無囊膜病毒的衣殼蛋白參與病毒的吸附、侵入、決定病毒的宿主嗜性；病毒的表面抗原。（3）毒粒酶：是存在于病毒殼粒內(nèi)的酶，根據(jù)其功能大致可分為兩類：

一類是參與病毒進入、釋放等過程的酶，如T4噬菌體的溶菌酶、流感病毒的神經(jīng)氨酸酶等；

一類是參與病毒的大分子合成的酶，如反轉(zhuǎn)錄病毒、嗜肝DNA病毒的反轉(zhuǎn)錄酶，所有dsRNA病毒、負鏈RNA病毒以及dsRNA病毒的病毒顆粒中存在的轉(zhuǎn)錄酶等。一些復雜的病毒，如在細胞質(zhì)內(nèi)復制的痘病毒還具有許多參與RNA轉(zhuǎn)錄物加工和DNA復制的酶。2、非結(jié)構(gòu)蛋白指由病毒基因組編碼的，在病毒復制過程中產(chǎn)生并具有一定功能，但不結(jié)合于病毒顆粒中的蛋白質(zhì)。

（三）病毒的脂類病毒脂類是病毒在成熟釋放過程中從宿主細胞獲得的，主要存在于病毒的囊膜。脂類約占其結(jié)構(gòu)成分的20%-35%。（四）病毒的糖類某些病毒含有少量的糖類。糖類主要是以寡糖側(cè)鏈存在于病毒糖蛋白和糖脂中，或以粘多糖形式存在。糖蛋白還是重要的免疫原，例如抗流感病毒血凝素的血清具有明顯的病毒中和作用。（五）其他組成在一些動物病毒、植物病毒和噬菌體的病毒顆粒內(nèi)，存在一些如丁二胺、亞精胺、精胺等陽離子化合物。在某些植物病毒中還發(fā)現(xiàn)有金屬陽離子存在。一、病毒的主要類群與分類系統(tǒng)

編號特征1宿主的性質(zhì)（動物、植物、細菌、昆蟲、真菌）2核酸的性質(zhì)（DNA或RNA；單鏈或雙鏈；分子量；分節(jié)段或不分節(jié)段，分為幾個節(jié)段(RNA病毒)；ssRNA病毒中基因組為正鏈或負鏈）3衣殼對稱形式——二十面體對稱、螺旋對稱、復合型對稱4有無囊膜及囊膜對乙醚的敏感性5病毒顆?；蚝艘職さ闹睆?二十面體病毒中的殼粒數(shù)目7免疫學特性8基因數(shù)目和基因圖譜9病毒在細胞內(nèi)復制的位置10有無DNA復制中間體(ssRNA病毒)；有無反轉(zhuǎn)錄酶11病毒釋放的方式12導致的疾病或引起疾病的特異性臨床癥狀、傳播的途徑。國際病毒分類委員會（ICTV）作為國際公認的病毒分類與命名的權(quán)威機構(gòu)。國際病毒分類系統(tǒng)采用目（order）、科(family)、亞科(subfamily)、屬(genus)、種(species)分類階元。根據(jù)ICTV的分類報告，目前把所有已知病毒分為233個屬，1550個種，其中204個屬歸于64個科。

病毒的種是一個不確定的分類單位。1990年ICTV將其定義為具有一定世代關系并占據(jù)一定生境（niche）的病毒群。也就是在具有科和屬的特征的前提下，把某些次要特征大致但又不完全相同的病毒歸為同一種病毒。

病毒的命名：

采用英文或英文化拉丁文，只用單名，也不用斜體書寫。但是目、科、亞科、屬分別用拉丁文后綴“-virales”、“-viridae”、“-virinae”、“virus”。例如，痘病毒屬于痘病毒科（Poxviridae）；脊椎動物痘病毒亞科（Chorodopoxviridae）則包含了各種脊椎動物痘病毒。圖4-19：細菌噬菌體的多形性（源于RichardRobarts對加拿大薩斯卡通市鹽湖噬菌體研究的照片。）3、增殖(復制):包括核酸和蛋白質(zhì)的生物合成.4、成熟裝配:依次按頭部、尾部裝配；而后連接；再形成尾部附件。5、裂解（釋放）：后期形成兩種酶（水解細胞膜的脂肪酶、水解細胞壁的溶菌酶），分別溶解質(zhì)膜和壁的肽聚糖層，破壁釋放病毒粒子。病毒一步生長曲線

（二）一步生長曲線定義：定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線。可反應噬菌體的3個重要參數(shù)——潛伏期、裂解期、裂解量。（1）潛伏期：是指病毒侵入宿主細胞到病毒粒子釋放出胞外前的一段時間。（2）裂解期：是指宿主細胞迅速裂解，溶液中病毒粒子急劇上升的一段時間。病毒沒有個體生長，其宿主細胞裂解也是突發(fā)的。（3）平穩(wěn)期：是指感染病毒的宿主細胞全部裂解，溶液中病毒效價達到最高點以后的時期。兩個特征性數(shù)據(jù)：

潛伏期：是病毒顆粒吸附于細胞到受染細胞釋放出子代病毒顆粒所需的最短時間，不同病毒的潛伏期長短不同，噬菌體以分鐘計，動物病毒和植物病毒以小時或天計。裂解量：是每個受染細胞所產(chǎn)生的子代病毒顆粒的平均數(shù)目，其值等于潛伏期受染細胞的數(shù)目除穩(wěn)定期受染細胞所釋放的全部子代病毒數(shù)目，即等于穩(wěn)定期病毒效價與潛伏期病毒效價之比。通過一步生長曲線測定，噬菌體的裂解量一般為幾十到上百個，植物病毒和動物病毒可達數(shù)百乃至上萬個。（三）溫和噬菌體與溶原性

某些噬菌體侵染細菌后，將自身基因組整合到細菌細胞染色體上，隨寄主細胞分裂而同步復制，并不引起細菌裂解釋放噬菌體，因而被稱作溫和噬菌體（temperatephage）。這種噬菌體與細菌共存的特性稱為溶原性（lysogeny），被侵染的細胞被稱作溶原性細胞或溶原菌（lysogen），整合到細菌細胞染色體上的病毒被稱作前病毒或前噬菌體（prophage）溶原性特點：

（1）溶原性轉(zhuǎn)變（lysogenicconversion）：溫和噬菌體在菌體細胞內(nèi)以前噬菌體形式存在可導致宿主細胞的表型改變，這種改變與其生命周期是否完成沒有直接關系，這種改變稱為溶原性轉(zhuǎn)變。（2）免疫作用：前噬菌體基因還導致溶原性細菌對同類型噬菌體的侵染具有免疫作用，阻止攜帶與溶原性菌體所含的前噬菌體DNA相同的噬菌體的吸附和生物合成，但這種免疫作用不能阻止溶原菌體被別種類型的溫和噬菌體或烈性噬菌體所侵染。前噬菌體基因的表達可以產(chǎn)生一種λ阻遏蛋白，抑制該病毒自身在菌體內(nèi)的復制作用。

（3）致病性改變：某些溶原菌體還因所含的前噬菌體的作用導致致病性改變。例如，白喉棒狀桿菌（Corynebecteriumdiphtheriae）和肉毒梭狀芽孢桿菌（Clostridiumbotulinum），若不含有前噬菌體的話，是不會引起人類疾病的；一旦被相應的溫和噬菌體侵染，含有了編碼毒素基因的前噬菌體后，就從不產(chǎn)生毒素的菌株轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)毒素的菌株，造成侵染組織的損傷，分別引發(fā)白喉和肉毒中毒癥狀。（4）溶原性可以是可逆的：前噬菌體可以自發(fā)地或在外界刺激誘導下被激活，裂解寄主細胞，進入裂解途徑。前噬菌體離開細菌基因組進入裂解途徑的幾率很低（約1/10000-1/100000）。

三、人和脊椎動物病毒

各種脊椎動物都廣泛寄生著相應的病毒，但研究較多的是那些與人類健康、與畜禽家養(yǎng)脊椎動物疾病相關的那些病毒。已知與人類健康有關的病毒超過300種，與其它脊椎動物有關的病毒超過900種。人類傳染病約有70-80%由病毒所引起。脊椎動物病毒根據(jù)其核酸類型可分為dsDNA病毒、ssDNA病毒、dsRNA病毒和ssRNA病毒；有的衣殼外含囊膜，有的不含囊膜；有的病毒囊膜外還含有刺突。1、人類病原：愛滋病、天花、麻疹、流感、肝炎等。2、畜禽疾?。呵萘鞲小⒖谔阋?、狂犬病、豬瘟、雞新城疫、甲流等。1、HIV的形態(tài)及結(jié)構(gòu)人類免疫缺陷病毒（HummanImmuno-deficiencyVirus=HIV）與獲得性免疫缺失綜合癥(AquiredImmunDeficiencySyndrome=AIDS愛滋病)圓球形；殼體：兩種蛋白組成；包膜：脂類和糖蛋白組成；Spike:gp41和gp120兩種糖蛋白組成。（刺突、包膜、殼粒）HIV的生活周期

HIV感染途徑及癥狀：

途徑：血液、分泌物（精液和乳汁等），黏膜和皮膚的破損處。

方式：輸血及血液制品、毒品注射、母親垂直傳播、性生活等。

癥狀：感染破壞人的T4白細胞，引起免疫功能喪失、綜合感染各種疾病和惡性腫瘤等。癥狀2、“非典”

擬球形。3、禽流感

高致病性毒株才感染人。中度致病性毒株對人無感染力，但對家禽、鳥有致病性。

4、甲型H1N1流感

為急性呼吸道傳染病，其病原體是一種新型的甲型H1N1流感病毒，在人群中傳播。該病毒毒株包含有豬流感、禽流感和人流感三種流感病毒的基因片段。人感染甲流后的早期癥狀與普通流感相似，包括發(fā)熱、咳嗽、喉痛、身體疼痛、頭痛、發(fā)冷和疲勞等，有些還會出現(xiàn)腹瀉或嘔吐、肌肉痛或疲倦、眼睛發(fā)紅等。脊椎動物病毒繁殖1.吸附:病毒通過刺突與細胞受體特異結(jié)合吸附到寄主細胞上2.侵入:病毒被吞噬到囊泡中,囊膜破裂,病毒核酸被釋放到細胞質(zhì)。3.生物合成:在病毒基因控制下,細胞合成新病毒的基本成分，核酸、衣殼粒蛋白和刺突蛋白。4.成熟裝配:刺突蛋白整合到形成病毒囊膜的細胞膜中,核酸和衣顆粒蛋白裝配成核衣殼。5.釋放:有囊膜病毒以出芽方式離開細胞膜,攜帶著含刺突的囊膜。成熟的病毒粒子具侵染性。病毒刺突與寄主細胞上受體的特異結(jié)合過程示意圖：1）裸露病毒核酸直接穿入2）有囊膜病毒以膜融合方式進入3）有囊膜病毒以吞噬作用進入動物病毒侵入方式示意圖：動物病毒出芽釋放過程示意圖：據(jù)估計，約15%的人類腫瘤由病毒感染引起。表某些脊椎動物病毒所引起的腫瘤腫瘤病毒腫瘤類型Epstein-Barr(EB)病毒Burkitt淋巴瘤（epstein-barrvirus）乙型肝炎病毒(hepatitisbvirus)肝癌丙型肝炎病毒(hepatitiscvirus)肝癌逆轉(zhuǎn)錄病毒(retrovirus)很多動物白血病和淋巴瘤；人類胸腺淋巴瘤（htlv逆轉(zhuǎn)錄病毒）乳頭多瘤空泡病毒(papovavirus)各種動物腫瘤；人類宮頸癌（人乳頭狀瘤病毒）人皰疹病毒8型卡波西氏肉瘤(humanherpesvirus

8)四、昆蟲疾病1671種（1990年），80%以上是農(nóng)、林常見的鱗翅目害蟲病原體。主要有三類——NPV，CPV和GV。

1、核型多角體病毒（NPV）在昆蟲細胞核內(nèi)增殖、具有蛋白質(zhì)包涵體的桿狀病毒。如棉鈴蟲、粘蟲和桑毛蟲的核型多角體病毒。我國第一個病毒殺蟲劑——中國棉鈴蟲單核衣殼核型多角體病毒（HaSNPV）。2、質(zhì)型多角體病毒（CPV）在昆蟲細胞