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1、病毒的基本性状,医学病毒学,Medical Virology,1,目 录,1,2,病毒的形态与结构,病毒基因组的特点,3,4,病毒的增殖与生物合成,病毒的遗传与变异,5,6,病毒的抵抗力与耐药性,病毒的分类与命名,2,概述,病毒(virus)是体积最小、结构最简单的非细胞型微生物。可通过滤菌器，放大几万至十几万倍才肉眼可见。基本结构为核酸+蛋白质外壳。只含DNA或RNA。专性活细胞内寄生：因无合成能量和蛋白的酶系统。以复制方式增殖而非二分裂方式繁殖。对抗生素不敏感，但对干扰素敏感。 种类繁多，分布广泛，可在人、动物、植物、昆虫、真菌和细菌中寄生并引起感染。 新发传染病病原体：如禽流感、SARS
2、、寨卡病毒病等。 与肿瘤、先天畸形和自身免疫性疾病发病密切相关。,3,1.病毒的形态与结构,完整的成熟病毒颗粒称为病毒体(virion)，是病毒在宿主细胞外的结构形式，具备感染性及自我复制能力。 病毒体大小：20300 nm之间。,4,1.病毒的形态与结构,病毒形态：球形、弹状、砖块状、冠状、轮状、丝状和蝌蚪状等。 感染人和动物的病毒多为球形或近似球形，噬菌体多呈蝌蚪状，植物病毒多为杆状。,5,1.病毒的形态与结构,球状和杆状病毒（透射电镜）,6,1.病毒的形态与结构,病毒的基本结构：核衣壳=核酸核心+蛋白衣壳。 有些病毒核衣壳外还有一层膜包裹，称为包膜病毒。,7,1.病毒的形态与结构,核心化
3、学组成：DNA或RNA，另有少量核酸多聚酶、逆转录酶、蛋白酶或核酸结合蛋白等非结构蛋白。 功能：病毒的遗传物质：决定病毒基因组复制、子代病毒增殖、生物学性状、遗传变异与表型特性；极少数病毒核酸可感染宿主细胞并复制增殖，称为感染性核酸，如HCV的RNA。,8,1.病毒的形态与结构,衣壳衣壳由壳粒组成，一个壳粒为一个形态亚单位。壳粒由一种或数种多肽分子组成，称为结构亚单位。根据壳粒排列方式和空间构型不同，病毒衣壳有三种对称型：20面体立体对称、螺旋对称、复合对称。功能：保护核酸免受外界因素破坏；介导病毒核酸进入宿主细胞；无包膜病毒主要抗原。,9,1.病毒的形态与结构,包膜包膜病毒核衣壳外还有脂类和
4、蛋白质组成包膜。包膜脂类为病毒核衣壳从宿主细胞出芽时获得的细胞膜，包膜蛋白中有病毒蛋白：包膜子粒或刺突：位于包膜表面，含抗原表位和受体结合位点；跨膜蛋白：镶嵌在脂质双层中，一些跨膜蛋白具有离子通道作用。,其他结构基质蛋白(被膜)：位于包膜病毒包膜与衣壳之间，在病毒组装过程中起重要作用。纤突：核衣壳顶角壳粒上纤维状突起，介导病毒吸附细胞，常有红细胞凝集活性。,10,1.病毒的形态与结构,病毒的化学组成病毒核酸：DNA或RNA，根此分DNA或RNA 病毒。病毒蛋白： 结构蛋白：衣壳、包膜和基质蛋白； 非结构蛋白：病毒DNA或RNA多聚酶、蛋白水解酶、抑制宿主细胞代谢的蛋白等。脂类和糖类：脂类存在于
5、病毒包膜上，以来自宿主细胞膜的磷脂和胆固醇为主，糖类主要以糖蛋白形式存在。,11,2.病毒基因组的特点,主要结构特点：为DNA或RNA;核酸大小悬殊(3-400 kb)；形态和构成分别有线性、环状及单、双链；单正链RNA(+ssRNA)还有mRNA功能；核酸可分节段；多为编码序列并可有多个开放阅读框。 主要功能特点：无校正功能易突变;半保留或全保留复制；基因组转录不对称性和固定顺序 。,12,3.病毒的增殖与生物合成,病毒的增殖：病毒侵入宿主细胞、在细胞内复制出大量子代病毒并释放到细胞外的连续过程。 病毒的复制：病毒以自身核酸为模板合成子代病毒核酸、结构蛋白并装配成子代病毒的独特繁殖方式。,病
6、毒的复制周期：病毒侵入宿主细胞形成大量子代病毒的过程，分为吸附、穿入、脱壳、生物合成、装配、成熟、释放六个连续步骤。,13,3.病毒的增殖与生物合成,吸附：病毒表面吸附蛋白与易感活细胞受体相互识别与结合的过程，不同细胞有不同的病毒受体，决定了病毒对细胞或组织的亲嗜性及感染的宿主范围。 穿入：宿主细胞内吞或病毒胞饮(多数无包膜病毒)、直接穿入(少数无包膜病毒)、融合(包膜病毒)。 脱壳：病毒在胞质中脱去蛋白衣壳、暴露出病毒核心并释放出基因组核酸的过程，多数病毒在细胞溶酶体酶作用下脱壳，少数病毒有自身脱壳酶。,14,3.病毒的增殖与生物合成,生物合成：包括基因组复制和基因表达两个方面，分双链DNA
7、、单链DNA、单正链RNA、单负链RNA、双链RNA、逆转录RNA和嗜肝DNA病毒7种类型。dsDNA病毒：分三个阶段早期转录和翻译：利用细胞RNA多聚酶转录早期mRNA，由细胞核糖体翻译早期蛋白，主要是病毒DNA多聚酶和调节蛋白等非结构蛋白；核酸半保留复制：即两条亲代DNA单链为模板，复制出两条子代双链DNA；晚期转录和翻译：子代病毒dsDNA为模板转录晚期mRNA并翻译晚期蛋白，主要是病毒结构蛋白。,15,除痘病毒，在核内合成和转录mRNA，完成衣壳装配，均在胞质内合成病毒蛋白,早期转录和翻译 dsDNA复制 晚期转录和翻译,16,3.病毒的增殖与生物合成,ssDNA病毒：种类较少，单正链
8、(+ssDNA)或单负链(-ssDNA) 以亲代ssDNA为模板，合成互补链并形成中间型dsDNA(dsDNA)，dsDNA解链后以新合成互补链为模板复制出子代-ssDNA，另一条链转录mRNA。-ssDNA病毒：-ssDNA既作为病毒核酸复制模板又有mRNA功能，子代病毒核酸合成与ssDNA病毒相同。+ssDNA病毒：+ssDNA仅作为病毒核酸复制模板，形成的dsDNA正链既作为模板合成子代+ssDNA又转录mRNA。,17,3.病毒的增殖与生物合成,逆转录RNA病毒：两条相同单正链RNA，无mRNA功能，只作为逆转录模板，在病毒逆转录酶(依赖RNA的DNA聚合酶)作用下合成互补DNA后形成
9、RNA:DNA中间体，再由病毒RNA酶H去除RNA，在细胞DNA多聚酶作用下合成互补DNA，双链DNA插入细胞染色体中形成前病毒，前病毒基因组转录子代病毒RNA和mRNA 。,18,HIV和人白血病病毒，有依赖RNA的DNA多聚酶，有RNA:DNA和DNA复制中间体，在核内完成基因组复制，在胞质内完成蛋白合成和装配，能形成前病毒,依赖RNA的DNAP,19,3.病毒的增殖与生物合成,嗜肝DNA病毒：HBV以负链DNA作为模板，在细胞RNA多聚酶作用下转录mRNA和前基因组RNA，再以前基因组RNA为模板，在病毒逆转录酶作用下逆转录子代病毒负链DNA，形成RNA:DNA中间体，最后以负链DNA为
10、模板合成互补DNA正链。,20,HBV，有DNA多聚酶，有RNA:DNA复制中间体，在胞质衣壳内完成基因组复制，在胞质内完成蛋白合成和装配,21,3.病毒的增殖与生物合成,dsRNA病毒：全保留复制：负链RNA为模板复制出子代正链RNA，再以新合成正链RNA为模板复制出新的负链RNA，负链RNA转录mRNA。,22,3.病毒的增殖与生物合成,装配：子代病毒核酸、蛋白质及其他组分组装成子代病毒核衣壳的过程。 成熟和释放：病毒完成核衣壳装配后发育成为具有感染性病毒体的过程称为成熟。释放方式：细胞裂解释放：无包膜病毒释放子代病毒主要方式；芽生释放：有包膜病毒核衣壳大多从细胞膜系统出芽而获得包膜并释放
11、。,23,3.病毒的增殖与生物合成,病毒的生长曲线隐蔽期：病毒穿入后脱壳和生物合成阶段，细胞中无病毒体。对数生长期：子代病毒大量产生。细胞死亡期：大量子代病毒成熟并释放导致宿主细胞死亡。,24,3.病毒的增殖与生物合成,病毒的异常增殖和干扰现象顿挫感染：非容纳细胞不能为病毒提供复制的必要条件而不能产生子代病毒体。缺陷病毒：某些病毒基因组不完整或发生严重改变而不能独立复制出完整子代病毒体。与缺陷病毒共感染时能使其复制出完整子代病毒的病毒称为辅助病毒。 干扰现象：两种病毒同时感染同一细胞时发生一种病毒的增殖抑制了另一种病毒增殖的现象，原因：诱生干扰素；受体竞争或代谢抑制。,25,4.病毒的遗传与变
12、异,病毒的变异现象毒力变异：一种病毒可有不同毒力的病毒株。抗原变异：如甲型流感病毒，变异株易流行。宿主范围变异：如禽流感病毒感染人类。条件致死性突变：病毒突变后只能特定条件下增殖但不能在原来条件下增殖，如温度敏感突变株。耐药性变异：病毒酶基因突变而导致药物对靶酶亲和力下降或消失。,26,4.病毒的遗传与变异,病毒变异的机制基因突变：自发突变频率较低 。基因重组：两种以上病毒混合感染时导致子代病毒基因组含有非亲本遗传信息，常见于有亲缘关系病毒之间，如死与活病毒之间交叉复活、两种死病毒之间多重复活。,基因重组的交叉复活,27,4.病毒的遗传与变异,基因重配：不同分节段RNA病毒感染同一细胞时交换基
13、因片段而产生不同基因型和表型的子代病毒，如甲型流感病毒。病毒基因组与细胞基因组整合：病毒基因组或其片段插入宿主细胞染色体DNA中并重组，可引起细胞转化甚至癌变。,病毒的基因重配,28,4.病毒的遗传与变异,病毒基因产物相互作用：互补作用：两种病毒感染同一细胞时酶、衣壳或包膜相互补充；表型混合：两种病毒装配时衣壳或包膜糖蛋白互相交换形成镶嵌衣壳或包膜；表型交换：一种病毒基因组包裹另一病毒衣壳或包膜。,表型交换 与 表型混合,29,5.病毒的抵抗力与耐药性,对物理因素的抵抗力：耐冷不耐热，X和射线、紫外线有较强的灭活病毒作用。 对化学因素的抵抗力：强碱或强酸可灭活病毒；包膜病毒对脂溶剂敏感灭活；无
14、包膜病毒对消毒剂抵抗力强于包膜病毒；肝炎病毒对过氧乙酸、次氯酸盐较敏感，-丙内酯及环氧乙烷可杀灭各种病毒；大多数病毒在50%甘油盐水中能存活较长时间(保存病毒)。 抗病毒药物：参见相关章节。,30,5.病毒的抵抗力与耐药性,病毒的耐药性基因型耐药：病毒基因组突变导致的耐药，如金刚烷胺作用的甲型流感病毒基质蛋白M2变异。表型耐药：体外细胞培养方法检出的病毒对药物敏感性下降。 病毒的耐药机制基因突变。细胞因素：一些抗病毒药物磷酸化后才有活性，细胞磷酸化药物效率可影响药效；细胞主动分泌机制排出胞内抗病毒药物；细胞核酸外切酶对核苷类抗病毒药物有破坏作用；细胞膜上药物受体数量或结构改变。,31,6.病毒
15、的分类与命名,生物学命名：依次根据宿主种类、核酸为DNA或RNA、核酸线状或环状、核酸链极性、逆转录酶、有无包膜、病毒体形态、衣壳立体对称类型等分类并命名。 医学命名：为了方便病毒感染性疾病诊治，通常以所致疾病类型、主要感染脏器或组织、特征性临床表现等命名，如流感病毒、肝炎病毒、疱疹病毒等。,32,6.病毒的分类与命名,国际病毒分类委员会将比病毒更小、结构和化学组成更简单、复制过程也与病毒不同的传染因子，称为非寻常病毒致病因子并归入亚病毒病原体。卫星病毒：曾称拟病毒，500-2000核苷酸的感染性单链RNA，依靠辅助病毒才能复制，多为植物病毒，少数与动物有关，如腺病毒卫星病毒。类病毒：200-400核苷酸的感染性单链环状RNA，不编码蛋白，能独立复制，均为植物病毒。朊粒：细胞基因编码的构象异常、有传染性和能自我复制的蛋白质，引起疯牛病等疾病，详见有关章节。,33,本章要点,病毒特点及其结构、化学组成与功能。 病毒复制周期及不同病毒复制特点。 病毒变异现象与机制及其医学意义。 病毒耐药性及其耐药与机制。,34,
