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1、第三章 病毒什么叫病毒？ 病毒是形体微小，结构简单，仅含有1种核酸 DNA或RNA，活细胞内专性寄生，在电子显微镜 下才能观察到的一类非细胞形态的微生物。 1892年，俄罗 斯伊万诺夫斯基(Ivanowski)烟草花叶病感 病因子（细菌滤器滤过性）1935年，美国生物 化学家斯坦利（ Stanley）烟草花叶 病毒结晶诺贝尔化学奖 (1946)HAVHBV三种植物病毒SARS 电镜照片病毒的种类：真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分亚病毒类病毒拟病毒卫星病毒卫星RNA朊病毒非细胞生物1）形态及其微小，一般能通过细菌滤器，必须在电镜下才能观察；2）没有细胞构造，主要成分仅为核酸和蛋白质；3）一种
2、病毒只含一种核酸，DNA或RNA；4）依靠自身的核酸进行复制，以病毒核酸和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖；病毒的特点：5）严格细胞内寄生，缺乏完整的酶和产能系统，只能利用宿主活细胞的现成代谢系统合成病毒自身的核酸和蛋白质； 6）在离体条件下，能以无生命力的大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力； 7）对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；8）有些病毒的核酸可整合到宿主基因组中，以原病毒形式存在。第一节 病毒的形态结构与化学组成 多数在100nm左右，一般不能在光学显微镜下看 到，必须用电子显微镜观察。 最小的动物圆环病毒直径约17nm，最大的动物痘 病毒（Poxviruses）直径达200
3、nm以上，与最小的 细菌相仿，可以在光学显微镜下看到。一、病毒的大小天花病毒 200300nm脊髓灰质质炎病毒口蹄疫病毒 10nm葡萄球菌 (1000nm）牛痘病毒 300250nmABC DEFG立克次体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体( 65 95nm )B、腺病毒(70nm )C、脊髓灰质炎病毒(30nm )D、乙脑病毒( 40nm )E、蛋白分子(10nm )F、流感病毒( 100nm )G、烟草花叶病毒3、蝌蚪状(噬菌体) 图2 病毒的各种形态形态1、杆状或丝状(大多为植物病毒)2、多面体或球形(大多为动物、真菌病毒)病毒的形状二、病毒的基本结构无囊膜病毒模式结构有囊膜病
4、毒模式结构衣壳衣壳粒核酸衣壳刺突病毒粒子核衣壳 （基本结构）囊膜有刺突（非基本结构）芯髓 （核酸）衣壳DNA/RNA 基因组：双股/单股分段/不分段多肽 （结构亚单位）壳粒 （形态亚单位）病毒粒子的组成及成分三、病毒形态与主要结构类型（一）病毒的形态3、蝌蚪状(噬菌体) 形 态1、杆状或丝状(大多为植物病毒) 2、多面体或球形(大多为动物、真菌病毒)（二）病毒的结构类型螺旋对称结构二十面体对称结构复合对称结构 无囊膜杆状：烟草花叶病毒等丝状：大肠杆菌M13噬菌体等卷曲状：流感病毒等弹状：狂犬病毒等有囊膜无囊膜有囊膜：疱疹病毒小型：脊髓灰质炎病毒大型：腺病毒有囊膜：痘病毒（砖块状）无囊膜：大肠杆
5、菌T偶数噬菌体（蝌蚪状）病毒 结构类型1、螺旋对称结构 以烟草花叶病毒（tobaco mosaic virus， TMV）为例，ssRNA 。衣壳是由2130个蛋白质亚基构成的螺旋对称结构， 衣壳长300nm，直径1518nm，外观呈细直杆状。螺旋衣壳 亚基呈右手螺旋排列，大约每 三个核苷酸结合着一个蛋白质 亚基、RNA长约6390bp，长度 相当于2130个亚甚，约130个螺转。2、二十面体对称结构 以腺病毒（adenovirus）为例, dsDNA 。腺病毒的衣壳含有252个壳粒，其中12个顶角的衣壳 粒与相邻的衣壳粒组成五邻体，240个面上（20）或棱 上（30）的衣壳粒相互之间组成六邻
6、体。每个五邻体 中央的衣壳粒上伸出一根末端带有顶球的刺突。卫星病毒腺病毒（adenovirus）3、复合对称结构具有复合对称衣壳结构的典型是有尾噬菌体，以大肠杆 菌T4噬菌体为例。T4噬菌体的头部为二十面体对称结构 ，内含dsDNA，直径为5nm。噬菌体(phage)的尾部较 为复杂，由尾鞘、尾管、颈部、基板、尾钉和尾丝组成 。头部与尾部由颈部连接起来。四、病毒的化学组成（一）病毒的核酸 一种病毒只含有一种核酸 (DNA or RNA) ，动物病毒多 为 dsDNA 、ss RNA 。植物病毒多为 ssRNA ，少数为 DNA 。噬菌体多为 dsDNA，真菌病毒多为dsRNA 。 动物病毒：
7、DNA-ds* 、 DNA-ss 、 RNA-ds 、 RNA-ss 植物病毒： DNA-ds 、 DNA-ss 、 RNA-ds 、 RNA-ss* 细菌病毒： DNA-ds* 、 DNA-ss 、 RNA-ds 病毒核酸功能：是遗传变异的物质基础，控制着病毒的 增殖及对宿主的感染性。 正链和负链： 正链（+）：与mRNA碱基序列相同的单链。 负链（-）：与mRNA碱基序列互补的单链。正负链（）：互补的双链。 +RNA：可作为mRNA模板翻译成蛋白质。 -RNA：与+RNA互补，不能直接用作mRNA模板翻译成蛋白质。 +DNA：与-DNA互补，不能作为模板直接合成mRNA。 -DNA：mRN
8、A模板链，可作为模板直接合成mRNA。 分节段和不分节段： 个别RNA病毒核酸为不连续、间断的链 ，RNA部分节段为负链 ，部分节段为正链，称之为双义链(ambisense)。不分节段可称为单分子，分两个节段称为双分子，分三个节段称为三分子 ，分多个节段可称为多分子。 蛋白质是病毒的主要组成部分。自然界中常见的 20 种氨基酸在病毒的结构中都可找到，但是氨基酸的组合与含量因病毒的种类而异。比较简单的植物病毒大都只含有一种蛋白质。其他病毒均由一种以上的蛋白质构成。 蛋白质的功能： 蛋白质构成病毒粒子的外壳；保护病毒核酸免受外界理化因子的破坏；决定病毒感染的特异性；决定病毒的抗原性。 （二）病毒的
9、蛋白质 1、结构蛋白：指构成一个形态成熟的有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质，包括衣壳蛋白、囊膜蛋白和存在于病毒颗粒中的酶等。 （1）衣壳蛋白：是构成病毒衣壳结构的蛋白质，由一条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基是构成衣壳蛋白的最小单位。一些简单的病毒的衣壳蛋白仅由一种或少数几种蛋白质构成，而一些复杂病毒 则可多达20余种。 Peplomere（包膜子粒） spike（刺突）（2）囊膜蛋白或称刺突蛋白：是由囊膜糖蛋白和基 质蛋白两类病毒蛋白质构成，位于囊膜表面。囊膜糖蛋白：病毒的主要表面抗原；囊膜糖蛋 白多为病毒吸附蛋白。它们与细胞受体相互作用启 动病毒感染发生，有些病毒的囊膜糖蛋白还介导病 毒的
10、进入；可能具有凝集脊椎动物红细胞、细胞融 合以及酶等活性。基质蛋白：构成膜脂双层与核衣壳之间的亚膜 结构，具有支撑囊膜，维持病毒结构的作用；介导 核衣壳与囊膜糖蛋白之间的识别，在病毒出芽成熟 过程中发挥重要作用。引起SARS的冠状病毒基本结构 及 电镜图2、非结构蛋白：指由病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但不结合于病毒 颗粒中的蛋白质。许多非结构蛋白具有酶活性，参与和调控病毒的复 制(replication)与转录(transcription)。（三）病毒的脂类 病毒脂类是病毒在成熟释放过程中从宿主细胞获得的，主要存在于病毒的囊膜。脂类约占其结构成分 的20%-35%。（
11、四）病毒的糖类 某些病毒含有少量的糖类，主要是以寡糖侧链存在于病毒糖蛋白和糖脂中，或以粘多糖形式存在。如糖蛋白突起（外）、内部糖蛋白、糖基化衣壳蛋白。第二节 病毒的主要类群与繁殖方式 1、动物病毒2、植物病毒3、昆虫病毒3、噬菌体国际病毒分类委员会（International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV）。 采用目（order）、科(family)、亚科(subfamily)、 属(genus)、种(species) 。种以下分血清型、基因型、毒力株、变异株和分离株。分为3大类：DNA病毒DNA反转录与RNA反转录病毒RNA病毒一、病毒的分类系
12、统 编编号特征1宿主的性质质（动动物、植物、细细菌、昆虫、真菌）2核酸的性质质（DNA或RNA；单链单链 或双链链；分子量；分节节段或不分节节段，分为为几个 节节段(RNA病毒)；ssRNA病毒中基因组为组为 正链链或负链负链 ）3衣壳对对称形式二十面体对对称、螺旋对对称、复合型对对称4有无囊膜及囊膜对对乙醚醚的敏感性5病毒颗颗粒或核衣壳的直径6二十面体病毒中的壳粒数目7免疫学特性8基因数目和基因图谱图谱9病毒在细细胞内复制的位置10有无DNA复制中间间体(ssRNA病毒)；有无反转录转录 酶11病毒释释放的方式12导导致的疾病或引起疾病的特异性临临床症状、传传播的途径噬菌体是感染细菌、放线菌
13、和蓝细菌等原核微生 物的病毒，分布广泛。 根据其核酸类型可分为dsDNA病毒、ssDNA病毒 、dsRNA病毒和ssRNA病毒，一般无被膜，主要 有蝌蚪形、微球形和丝型。二、细菌噬菌体这类噬菌体侵入细菌细胞后，会通过裂解作用摧 毁细胞使病毒粒子释放。这类能在宿主细菌细胞 内增殖，产生大量子噬菌体，并通过裂解细菌细 胞而释放出来的噬菌体，因而被称为烈性噬菌体 （virulent phage），反之则称为温和噬菌体（ temperate phage)。（一）烈性噬菌体及其繁殖方式T4噬菌体是一个典型的烈性噬菌体。一般可分为吸附、侵入、增殖、成熟（装配）与 裂解（释放）五步。烈性噬菌体所经历的繁殖过
14、 程，称作裂解性周期。 病毒的繁殖过程：The Life Cycle of Bacteriophage T41、吸附（ adsorption,attachment)当噬菌体与宿主细胞在水溶液中 发生偶然碰撞后，如果尾丝尖端 与宿主细胞表面的特异受体接触 ，就可触发颈须把卷紧的尾丝散 开。紧接着就附着在受体上，从 而使刺突、尾板固着于细胞表面 。下：E.coli T噬菌体吸附在 E.coli上 上：腺病毒吸附在鸡红细 胞 上2、侵入(penetration, injection)噬菌体核酸注入细胞的过程，尾部所含酶类 物质可使细胞壁产生一些小孔，然后尾鞘收 缩，尾髓刺入 细胞壁，并将核酸注入细胞
15、内 ，蛋白质外壳留在细胞外。脱壳：一些病毒侵入和脱壳是连续的过程，失去病 毒体的完整性被称为“脱壳 (Uncoating)”，经 胞饮进入细胞的病毒，衣壳可被吞噬体中的溶酶体 酶降解而去除等。（1）融合 (Fusion)；在细胞膜表面病毒囊膜与细胞膜融合，病毒的核衣壳进入胞浆。（2）胞饮 (Viropexis)：由于细胞膜内陷整个病毒被吞饮入胞内形 成囊泡。胞饮是病毒进入的常见方式。（3）直接进入：少数无囊膜病毒，如脊髓灰质炎病毒。侵入方式：包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。 病毒大分子的合成过程中所发生的各种病毒复制事件 存在着强烈的时序性，病毒基因组的转录是分期进行 。3、增殖（repli
16、cation)正链RNA(+RNA) 负链RNA(-RNA） 正链DNA(+DNA) 负链DNA-DNA） 正负链( DNA ） 正负链( RNA ）4、成熟/装配（ maturity/assembly)噬菌体的成熟过程 实际上是其已合成 的各部件的装配过 程。在T4噬菌体的 装配过程中，约有 30个不同的蛋白和 至少47个基因参与 。5、裂解释放(lysis,release)当宿主细胞内的大量子代噬菌体已成熟后，由于水 解细胞膜的脂肪酶和水解细胞壁的溶菌酶的作用， 从细胞内部促进了细胞的裂解，从而实现了噬菌体 的释放(release)。每一个宿主细胞裂解后所产生的子代噬菌体量称 裂解量（burst size)。左：疱疹病毒 右：流感病毒 方式：裂解：多以裂解细胞的方式释放。出芽：噬菌体分泌穿出细胞，细胞并不裂解。通常情况下，一个噬菌体通过上述五个过程能合成100-300个子噬菌体。（二）噬菌体效价1.效价（titre）： 表示每毫升试样中所含有的侵染性的噬菌 体粒子数，也即噬菌斑形成单位（pfu
