病毒總論課件

醫(yī)學(xué)微生物學(xué)之病毒篇

病毒學(xué)的基本性狀馬偉峰公共衛(wèi)生與熱帶醫(yī)學(xué)學(xué)院微生物學(xué)系,病毒總論-1病毒的大小與形態(tài)病毒的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成概論病毒的分類

主要內(nèi)容病毒的增殖與變異病毒總論-1病毒-非細(xì)胞型微生物，介于生命和非生命

之間的物質(zhì)形式自然界分布廣泛存在于人、動(dòng)物、植物、真菌和細(xì)菌體內(nèi)，分別是動(dòng)物病毒、植物病毒、真菌病毒和噬菌體，共有4000余種。根據(jù)病毒基因組核酸類型分類：DNA病毒和RNA病毒。根據(jù)病毒的傳播途徑、侵害部位及所致疾病，臨床分類：呼吸道病毒、腸道病毒、肝炎病毒、蟲(chóng)媒病毒、出血熱病毒、皰疹病毒、慢發(fā)病毒等。病毒總論-1人類傳染病75％由病毒引起；艾滋病、肝炎、流感等席卷全球，新現(xiàn)傳染病如豬流感和SARS。在發(fā)展中國(guó)家，因傳染病和寄生蟲(chóng)病死亡的人數(shù)最高，高于心血管病、癌癥和呼吸系統(tǒng)疾病。有的病毒還與腫瘤的發(fā)生有密切關(guān)系。病毒性疾病不僅傳染性強(qiáng)、流行廣泛，且很少有特效藥物。

與人類健康關(guān)系密切病毒總論-1與社會(huì)經(jīng)濟(jì)關(guān)系密切病毒病是重要農(nóng)作物和畜牧業(yè)的嚴(yán)重威脅，使谷物大面積減產(chǎn)，牲畜大批死亡。如:俄國(guó)的煙草花葉病；阿根廷的口蹄疫；英國(guó)的瘋牛??；起源于亞洲的禽流感等。病毒總論-1病毒病由來(lái)已久公元前二至三世紀(jì)印度和中國(guó)就存在天花，中國(guó)從公元十世紀(jì)宋真宗時(shí)代就有接種人痘預(yù)防天花的文字記載。比英國(guó)醫(yī)生琴納發(fā)明的牛痘苗早800年!病毒總論-1考古學(xué)發(fā)現(xiàn)，3000BC埃及孟非思壁畫(huà)病毒病由來(lái)已久病毒總論-1最早有記載的家畜病毒病可能是狂犬病。

阿里斯多德（Aristotle）在公元前四世紀(jì)就記述了病犬的瘋狂和暴怒，通過(guò)咬嚙將病魔傳給其他動(dòng)物和人（常被稱作恐水癥）。巴斯德（Pasteur）在1884年發(fā)明了狂犬疫苗。病毒總論-11892年，俄國(guó)伊萬(wàn)諾夫斯基（Ivanovski）發(fā)現(xiàn)患花葉病葉汁，即使經(jīng)過(guò)蔡氏濾器仍具有傳染性。他認(rèn)為該病是由產(chǎn)生毒素的細(xì)菌引起的。

?1898年，荷蘭科學(xué)家貝杰林克(Beijerinck)

發(fā)現(xiàn)汁液在瓊脂凝膠中以適當(dāng)?shù)乃俣葦U(kuò)散，而細(xì)菌仍滯留于瓊脂的表面。因此認(rèn)為這種侵染性物質(zhì)要比通常的細(xì)菌小。用“病毒(Virus)”

命名這種小病原體。

兩人創(chuàng)造性的工作發(fā)現(xiàn)了煙草花葉病毒！病毒總論-143年后（1935年），美國(guó)著名化學(xué)家斯坦利（Stanley）用提取酶的方法分離并提純世界上第一個(gè)病毒–煙草花葉病毒（TMV）。TMV的結(jié)晶及其化學(xué)本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是對(duì)醫(yī)學(xué)和生物科學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，它不僅引導(dǎo)人們從分子水平去認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì)，而且為分子病毒學(xué)和分子生物學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。1946年他被授予諾貝爾獎(jiǎng)，這是病毒學(xué)領(lǐng)域第一個(gè)獲此殊榮的科學(xué)家。

病毒總論-120世紀(jì)50年代初，5000萬(wàn)個(gè)病例/年；1967年，1000多萬(wàn)病例/年；同年WHO發(fā)起了推廣接種、消滅天花的運(yùn)動(dòng)；1977年索馬里發(fā)現(xiàn)最后1例自然發(fā)生天花的病人；1978年英國(guó)發(fā)現(xiàn)最后1例實(shí)驗(yàn)室感染病例；1980年，世界衛(wèi)生組織宣布徹底消滅天花。如今，天花病毒樣本封存在美國(guó)和俄羅斯保留的試管里。消滅天花后每年節(jié)省的疫苗接種和監(jiān)測(cè)費(fèi)用估計(jì)為10億美元,幾乎是消滅天花所耗費(fèi)用的3倍。

被消滅的病毒—

天花病毒病毒總論-1

病毒總論-11988年WHO與國(guó)際扶輪社和聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)共同發(fā)出根除脊髓灰質(zhì)炎倡議。當(dāng)時(shí)全世界125個(gè)國(guó)家中有幾百萬(wàn)脊髓灰質(zhì)炎患者。2000.10西半球(包括我國(guó))消滅了小兒麻痹癥。目前脊髓灰質(zhì)炎患者主要集中在印度、尼日利亞、巴基斯坦、埃及、阿富汗、尼日爾和索馬里7個(gè)國(guó)家，共2000多人患病。突發(fā)公共衛(wèi)生事件：發(fā)生脊髓灰質(zhì)炎野病毒輸入和脊髓灰質(zhì)炎疫苗衍生病毒循環(huán)的疫情。被消滅的病毒—脊髓灰質(zhì)炎病毒病毒總論-1

病毒總論-1

病毒學(xué)(Virology)研究病毒本質(zhì)，病毒與宿主相互作用和規(guī)律的科學(xué)，稱病毒學(xué)。醫(yī)學(xué)病毒學(xué)：研究病毒的結(jié)構(gòu)和功能、人體抗病毒侵害的機(jī)制以及從病毒與宿主相互關(guān)系中找到預(yù)防、診斷、治療和消滅病毒性疾病的措施，是醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的重要內(nèi)容。病毒的生命活動(dòng)一旦被人掌握，又可利用它來(lái)造福于人類。病毒總論-1什么是病毒？病毒(Virus)：是一種非細(xì)胞形態(tài)的微生物,其基因組只含有一種類型的核酸(DNA或RNA)。病毒體內(nèi)缺乏產(chǎn)生能量的酶系統(tǒng)，只能寄生在活細(xì)胞內(nèi),依靠宿主細(xì)胞提供原料和酶系統(tǒng),以復(fù)制方式進(jìn)行增殖。對(duì)抗生素不敏感，但對(duì)干擾素敏感。病毒體：具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和感染性的完整病毒顆粒。完整性

感染性病毒總論-1

病毒的基本特征

體積微?。捍笮〖s20～300nm,能通過(guò)細(xì)菌濾器，需電鏡觀察。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：非細(xì)胞結(jié)構(gòu)；核心為一種類型的核酸

(DNA或RNA)；蛋白質(zhì)構(gòu)成外層結(jié)構(gòu)。超級(jí)寄生：無(wú)完整的酶系統(tǒng),無(wú)細(xì)胞器,不能進(jìn)行獨(dú)立代謝;以復(fù)制方式增殖。

病毒總論-1病毒與其他微生物的比較-----+干擾素敏感性+++++-抗生素敏感性有性或無(wú)性二分裂二分裂二分裂二分裂復(fù)制增殖方式+--++-在人工培養(yǎng)基上生長(zhǎng)DNA＋RNADNA＋RNADNA＋RNADNA＋RNADNA＋RNADNA或RNA核酸類型+++-+-有無(wú)細(xì)胞壁真核細(xì)胞原核細(xì)胞原核細(xì)胞原核細(xì)胞原核細(xì)胞非細(xì)胞結(jié)構(gòu)-+-+-+通過(guò)細(xì)菌濾器(0.45μm)真菌衣原體立克次體支原體細(xì)菌病毒特性病毒總論-1病毒的大小測(cè)量單位是納米(nm)；觀察用電鏡；20～300nm不等。最大的痘苗病毒為300nm，最小的微小病毒為20nm紅細(xì)胞鏈球菌立克次體痘病毒

皰疹病毒血藍(lán)蛋白噬菌體病毒總論-1病毒的形態(tài)球形或近球形(多數(shù)),桿狀、絲狀或磚形、蝌蚪形。痘病毒狂犬病病毒副黏病毒噬菌體皰疹病毒腺病毒冠狀病毒病毒總論-1電鏡下的病毒病毒總論-1肉眼下的病毒噬菌斑病毒總論-1病毒的結(jié)構(gòu)

刺突包膜核心衣殼殼粒核衣殼基本結(jié)構(gòu)：基因組、蛋白衣殼

特殊結(jié)構(gòu)：包膜、刺突病毒總論-1病毒的化學(xué)組成與功能

核心(core)：化學(xué)組成:

DNA或RNA,病毒基因組。多樣性基因重疊有內(nèi)含子功能:①攜帶全部遺傳信息；②編碼結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白；③決定病毒的增殖、遺傳和變異。

特點(diǎn)：病毒總論-1病毒的化學(xué)組成與功能衣殼(capsid)：包裹或鑲嵌在病毒核酸之外，約占病毒體總重量的70%，由病毒基因組編碼的蛋白質(zhì)，可分為結(jié)構(gòu)蛋白：①是組成病毒體的蛋白成分②保護(hù)病毒體的核酸③決定對(duì)宿主細(xì)胞的親嗜性④介導(dǎo)病毒核酸進(jìn)入宿主細(xì)胞⑤可誘生機(jī)體的免疫應(yīng)答非結(jié)構(gòu)蛋白：調(diào)節(jié)蛋白、酶類等①具有酶的功能②轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞的作用病毒總論-1核衣殼=衣殼＋核酸衣殼以殼粒蛋白為基本單位殼粒排列三種類型：病毒的對(duì)稱形式

20面體對(duì)稱螺旋對(duì)稱復(fù)合對(duì)稱病毒總論-1

20面體對(duì)稱型腺病毒、皰疹病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、小RNA病毒、乳多空病毒等病毒總論-1六鄰體五鄰體

20面體對(duì)稱－腺病毒病毒總論-1螺旋對(duì)稱型

只有RNA病毒具有螺旋對(duì)稱殼粒病毒總論-1螺旋對(duì)稱型－流感病毒

煙草花葉病毒、流感、副流感、麻疹、新城雞瘟病毒RNA殼粒病毒總論-1復(fù)合對(duì)稱型－噬菌體噬菌體病毒總論-1病毒的化學(xué)組成與功能包膜(envelope)：包裹在某些病毒核衣殼外面的一層膜狀結(jié)構(gòu)，由脂質(zhì)和糖蛋白構(gòu)成；是病毒以出芽方式從細(xì)胞內(nèi)釋放時(shí)穿過(guò)核膜、胞質(zhì)膜時(shí)獲得的宿主細(xì)胞的膜成分。構(gòu)成表面抗原，與包膜病毒的吸附和穿入有關(guān)；對(duì)干、熱、酸和乙醚等脂溶劑敏感。病毒總論-1流感病毒包膜（電鏡照片）病毒總論-1刺突(spike)：賦予病毒的某些特殊功能病毒的化學(xué)組成與功能血凝素神經(jīng)氨酸酶流感病毒病毒總論-1觸須(antenna)：凝聚、毒害宿主細(xì)胞等病毒的化學(xué)組成與功能腺病毒病毒總論-1

病毒的增殖病毒

缺乏完整的酶系統(tǒng)、無(wú)細(xì)胞器

不能獨(dú)立進(jìn)行代謝

必須寄生在活的易感細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行增殖病毒總論-1病毒的復(fù)制方式：以病毒基因?yàn)槟０?，借助宿主的DNA多聚酶或RNA多聚酶及原料、能量及場(chǎng)所，先合成互補(bǔ)核酸或mRNA,再經(jīng)多聚酶以互補(bǔ)核酸為模板合成原來(lái)的基因→自我復(fù)制。復(fù)制周期：進(jìn)入宿主細(xì)胞→基因組復(fù)制→釋放；分為五個(gè)連續(xù)階段。阻斷復(fù)制過(guò)程，達(dá)到防治病毒病的目的。

病毒總論-1吸附與穿入脫殼生物合成裝配與釋放病毒總論-1復(fù)制步驟1.吸附(absorption)：①靜電結(jié)合:非特異、可逆的;０～37℃；Na+、Mg++、Ca++等有關(guān)；②受體結(jié)合:特異、不可逆;37℃,決定病毒對(duì)宿主細(xì)胞的親嗜性。幾～幾十分鐘(﹤60’)。通過(guò)病毒的包膜或無(wú)包膜病毒表面的配體位點(diǎn)與細(xì)胞表面的特異受體結(jié)合而吸附。病毒總論-1吸附:

與特異性受體結(jié)合病毒總論-1病毒總論-1

2.穿入(penetration)

胞飲無(wú)包膜病毒

膜融合包膜病毒注入噬菌體復(fù)制步驟病毒總論-1病毒總論-1多數(shù)病毒在穿入時(shí)即脫殼;以核衣殼穿入的病毒,在溶酶體酶作用下脫殼,釋放基因組核酸。痘類病毒在溶酶體酶和脫殼酶作用下脫殼。3.脫殼(uncoating)復(fù)制步驟病毒總論-1脫殼病毒總論-1病毒總論-14.生物合成(biosynthesis)：包括蛋白質(zhì)的合成與核酸的復(fù)制,此階段無(wú)完整病毒可見(jiàn)，也不能用血清學(xué)檢測(cè)出病毒的抗原，稱為隱蔽期(eclipse)。早期:復(fù)制酶,調(diào)節(jié)蛋白(封閉宿主細(xì)胞代謝，有利于病毒生物合成);晚期:基因組復(fù)制,結(jié)構(gòu)蛋白。

復(fù)制步驟病毒總論-1

復(fù)制步驟復(fù)制的基本類型:6種dsDNA：半保留復(fù)制

ssDNA：全保留復(fù)制

(+)ssRNA(-)ssRNA逆轉(zhuǎn)錄病毒dsRNA病毒總論-1dsDNA病毒生物合成親代DNAmRNA早期蛋白（酶）

（功能蛋白）子代DNA子代mRNA晚期蛋白

（結(jié)構(gòu)蛋白）子代病毒病毒總論-1RNA病毒的生物合成單正鏈RNA=mRNA結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)蛋白中間復(fù)制型（±RNA）子代核酸單負(fù)鏈RNA

正鏈RNA蛋白質(zhì)中間復(fù)制型（±RNA）子代核酸

（依賴RNA的RNA多聚酶）病毒總論-1逆轉(zhuǎn)錄病毒病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄酶

RNA:DNA中間體

雙鏈DNA

整合入細(xì)胞染色體子代病毒mRNA和子代核酸病毒總論-1復(fù)制步驟5.組裝(assembly)與釋放(release)組裝部位:胞核內(nèi)、核膜上（DNA病毒）胞質(zhì)內(nèi)、質(zhì)膜上（RNA病毒）病毒總論-1細(xì)胞破裂,一次性釋放(無(wú)包膜病毒)

出芽

(包膜病毒)

釋放：

出芽的位置：胞質(zhì)膜上會(huì)出現(xiàn)病毒基因編碼的抗原物質(zhì)病毒總論-1HIV釋放出芽(包膜病毒)病毒總論-1病毒總論-1生長(zhǎng)曲線隱蔽期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞死亡期Risephase一步生長(zhǎng)曲線病毒總論-1病毒的異常增殖頓挫感染：因宿主細(xì)胞條件不合適（如細(xì)胞缺乏病毒復(fù)制所需的酶、原料等），病毒雖可進(jìn)入細(xì)胞但不能復(fù)制的感染過(guò)程。構(gòu)成頓挫感染的宿主細(xì)胞稱為非容納細(xì)胞（non-permissivecells)。能使病毒完成正常增殖的細(xì)胞稱為容納細(xì)胞。缺陷病毒與輔助病毒：帶有不完整基因組的病毒體，稱為缺陷病毒（defectivevirus)。能夠輔助缺陷病毒復(fù)制出完整病毒顆粒的病毒，成為輔助病毒。病毒總論-1

病毒的干擾現(xiàn)象(interference)兩種病毒感染同一細(xì)胞或機(jī)體時(shí)，常出現(xiàn)一種病毒抑制另一種病毒增殖的現(xiàn)象,稱干擾現(xiàn)象。

病毒A細(xì)胞病毒B兩種病毒相互拮抗病毒間干擾現(xiàn)象自身干擾、同種干擾、異種干擾病毒總論-1干擾產(chǎn)生原因

干擾素interferon，IFN

第一種病毒改變了細(xì)胞表面受體結(jié)構(gòu)或細(xì)胞代謝途徑；或抑制第二種病毒mRNA

的轉(zhuǎn)譯。病毒總論-1病毒干擾的臨床意義正面：可終止病毒感染，使宿主康復(fù)。如減毒活疫苗阻止毒力較強(qiáng)的病毒感染；毒力較弱的呼吸道病毒感染后，可在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)另一些病毒不易感。負(fù)面：疫苗病毒間的干擾，或疫苗病毒被體內(nèi)原有病毒的干擾。病毒總論-1病毒對(duì)理化因素的抵抗力1.物理因素對(duì)病毒的作用：溫度:大多數(shù)病毒耐冷不耐熱。在－70℃（數(shù)月）或－196℃（數(shù)年）條件下，病毒可保持其感染性。但加熱60℃經(jīng)30min或100℃數(shù)秒鐘可使大多數(shù)病毒滅活。pH值:多數(shù)病毒在pH5～9范圍內(nèi)穩(wěn)定。射線和UV:射線使核苷酸鏈發(fā)生致死性斷裂；UV則是在病毒的多核苷酸上形成雙聚體(如胸腺核苷與尿核苷)，抑制病毒DNA或RNA的復(fù)制。病毒總論-12.化學(xué)因素對(duì)病毒的作用：脂溶劑：乙醚、氯仿、去氧膽酸鹽等脂溶劑可使有包膜病毒的包膜脂質(zhì)溶解而滅活病毒，失去吸附能力。消毒劑：過(guò)氧乙酸、甲醛等均能使大多數(shù)病毒滅活。與細(xì)菌相比，病毒對(duì)消毒劑抵抗力強(qiáng)（缺乏酶類），特別是無(wú)包膜的小型病毒。

病毒對(duì)理化因素的抵抗力病毒總論-1病毒的變異基因突變：病毒基因組發(fā)生堿基置換、缺失或插入引起。自發(fā)突變發(fā)生率：10-5-10-8，誘發(fā)突變（理化因素）發(fā)生率：10-3-10-5?？砂l(fā)生形態(tài)、抗原性、宿主范圍、致病性等多種改變。主要類型：1）條件致死突變株：ts株（28-30℃增殖，37-40℃滅活）2）缺陷型干擾突變株：堿基突變使所含核酸減少，結(jié)構(gòu)重排3）宿主適應(yīng)性突變株：減毒活疫苗4）耐藥突變株：編碼酶基因改變而降低對(duì)藥物的親和力。病毒總論-1病毒的變異基因重組:

兩種或兩種以上不同的病毒感染同一宿主細(xì)胞時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生基因片段的交換?；蛑嘏?

分節(jié)段的RNA病毒，交換基因節(jié)段。不分節(jié)段基因組病毒的重組是由于核酸內(nèi)切酶和連接酶的作用?？砂l(fā)生在活病毒間、活病毒和滅活病毒間、以及滅活病毒之間?；蛑亟M與重配：病毒總論-1表型重組：病毒成分和基因產(chǎn)物（非遺傳物質(zhì)）間相互作用，產(chǎn)生變異。類型：

1）表型混合：抗原特性和親嗜性改變，核酸未變。

2）核殼轉(zhuǎn)移：無(wú)包膜病毒發(fā)生的表型混合。

3）互補(bǔ)：兩種病毒蛋白產(chǎn)物相互補(bǔ)助不足。

4）加強(qiáng)：混合培養(yǎng)，一種病毒促進(jìn)另一種病毒產(chǎn)量提高。病毒的變異+病毒總論-1

病毒的變異人工定向變異：利用理化誘變法提高病毒突變率，以便在適合條件下選出所需要的突變株。方法：1）改變宿主親嗜性；2）培育冷適應(yīng)突變株和溫度敏感株；3）通過(guò)基因重組獲得雜交毒株。病毒總論-1病毒分類

分類依據(jù)：核酸類型和結(jié)構(gòu)（RNA/DNA，雙鏈/單鏈，線狀/環(huán)狀，是否分節(jié)段)病毒體形狀和大小衣殼對(duì)稱性包膜的有無(wú)病毒總論-1國(guó)際病毒分類委員會(huì)（ICTV）2004年第八次分類報(bào)告目前所有病毒分為73個(gè)科，11個(gè)亞科，289個(gè)屬三大類DNA病毒RNA病毒DNA和RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒病毒總論-1與人類和其他脊椎動(dòng)物有關(guān)的病毒科

不分節(jié)段（脊髓灰質(zhì)炎病毒）

+RNA-V

分節(jié)段（RNA腫瘤病毒）

ssRNA

不分節(jié)段（副黏病毒）

RNA-V