第四章 病毒

（八) 病毒的组分
病毒的主要成分为核酸(DNA或RNA)和蛋白质；有的病毒还 含有脂质、糖类等其他组分。 1、病毒的核酸
一种病毒只含有一种核酸（DNA或RNA）。 植物病毒绝大多数含DNA；少数含RNA； 动物病毒一部分含DNA，一部分含RNA； 细菌病毒普遍含DNA，含RNA的极少。 病毒的核酸类型极为多样化： 病毒的DNA与RNA均有单链和双链 dsDNA或ssDNA， dsRNA或ssRNA
电子显微镜
超滤系统
超速离心机
（七）病毒的结构
1 病毒的基本结构
核心(core) 基本结构 衣壳(capsid)
核衣壳(nucleocapsid)
病 毒
囊膜或包膜(membrane or envelope)
辅助结构
其他辅助结构，如腺病毒衣壳上触须样纤维
capsid core
envelope
Naked Virus
A.
B. C. D.
病毒囊膜与宿主细胞膜具有一定的同源性，易于亲和与融合，辅助病毒的感染作用；
病毒囊膜为脂质双层膜，对脂溶剂敏感，可作为鉴定病毒的一个指标； 病毒囊膜蛋白能与宿主细胞表面受体结合，介导病毒的吸附与穿入； 病毒囊膜蛋白具有良好的抗原性，可刺激宿主机体产生免疫应答；
E.
病毒囊膜蛋白还具有凝集动物红细胞、促进细胞融合等特性。
A. 保护核酸免受核酸酶及理化因素的破坏； B. 具有与宿主细胞表面受体结合的结构； 无囊膜病毒衣壳蛋白，能参与病毒的吸附、进入，决定病毒的宿主嗜性。
C. 衣壳蛋白具有良好的抗原性，能诱发宿主机体产生细胞免疫和体液免疫。
3. 病毒的脂质与糖类 主要构成病毒的囊膜 囊膜(membrane or envelope)
spike
Enveloped Virus Capsomere or capsomer
2 病毒的对称性
廿面体对称的结构(球状) 三类典型形态的病毒 螺旋对称的结构(杆状) 复合对称的结构(蝌蚪状)
Transmission Electron Micrograph of HIV-1
The nucleocapsid (arrows) can be seen within the envelope.
（2）有囊膜的DNA病毒（如疱疹病毒）和RNA病毒（如 流感病毒）分别装配后，以出芽方式释放到细胞外， 从细胞内生出芽后，细胞一般并不死亡，仍能继续供 病毒增殖，细胞也能分裂增殖。
（3）某些病毒能在细胞间转移，通过细胞桥或细胞融 合在细胞间传播，很少释放到细胞外。 （4）有些致癌病毒，以病毒的核酸与宿主细胞核酸整 合在一起，随着细胞的分裂而出现在子代细胞内。
无囊膜的DNA病毒合成过程
无囊膜的RNA病毒合成过程
5 装配与释放（Assembly and release）
病毒核酸与蛋白质合成完毕后，在宿主细胞 内组合病毒颗粒的过程叫病毒的装配。 病毒的释放有以下几种形式：
（1）无囊膜的DNA病毒和RNA病毒装配完成后 以破胞方式全部释放到周围环境中。
引起的多形核粒细胞及单核细胞浸润，如急性黄疸型肝炎 。
（四）病毒感染引起的暂时性免疫抑制
许多病毒感染都能引起暂时性免疫抑制，如流 感、流行性腮腺炎、麻疹、风疹、登革热、委内瑞 拉马脑炎、单纯疱疹、巨细胞病毒感染等，急性期 和恢复期病人外周血淋巴细胞对特异性抗原和促有 丝分裂原（PHA、ConA）的反应都减弱。同时对结核 菌素、念珠菌素、流行性腮腺炎病毒抗原的皮肤试 验反应转阴或减弱。
• 复制周期可分为连续的五个阶段，即吸附、穿入、脱壳、 生物合成、装配和释放。
1 吸附（Absorption）
• 病毒粒子在宿主细胞表面的吸附可分为可逆性吸附 与不可逆性吸附。 • 可逆性吸附 在吸附的最初反应，是在病毒粒子和 吸附部位的细胞表面之间，存在结构和静电性的互 补性，这是由氢键、离子键、范德瓦尔斯力等引起 的。 • 不可逆性吸附 这种吸附必须是病毒颗粒表面抗原 位点与细胞表面受体（糖蛋白）相对应时，两者才 能相互结合，即发生吸附。
吸附
2 穿入（Penetration）
• 无囊膜病毒一般是经过细胞吞入即病毒胞饮 （Viropexis），病毒进入细胞浆中的吞噬 泡后，进行脱壳，如腺病毒。有的病毒不经 过吞噬而是直接穿过宿主细胞膜，进入胞浆， 如腺病毒又有这种穿入方式。 • 有囊膜病毒，首先囊膜和细胞膜发生融合， 结果整个核衣壳进入宿主细胞内，如正粘病 毒与副粘病毒；也有的是整个病毒被吞入吞 噬泡，而后在细胞浆中脱壳，如弹状病毒。
二、病毒与细胞的相互作用
病毒与宿主细胞之间作用的表现形式各异。病毒基因往往能 诱导、模拟或封闭宿主细胞的功能。反之，宿主细胞防御系统 也能封闭病毒的增殖。
1、病毒与细胞相互作用的类型
宿主细胞感染病毒发生的变化有 杀细胞反应
非杀细胞反应
细胞死亡：杀细胞、细胞病变、细胞裂解 具体表现为
生产性变化：细胞存活、允许病毒增殖、分泌释放
病毒DNA分子有线状和环状之分。 病毒核酸还有正链(＋)和负链(—)的区分： 将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定为正链；将 碱基序列与mRNA互补的核酸单链定为负链。因此，病
毒核酸有以下6 种类型：
（±） DNA——大部分DNA病毒 （±） RNA——动物呼肠孤病毒
（＋）DNA ——大肠杆菌X174噬菌体
病 毒 的 增 殖 过 程
百度文库
脊 髓 灰 质 炎 病 毒 的 增 殖 过 程
疱 疹 病 毒 的 复 制 过 程
（二）病毒增殖的干扰现象与干扰素
1、病毒增殖的干扰现象
当两种病毒同时感染同一细胞时，一种病毒的增殖可抑制了另一种病毒增殖。
产生原因： (1) 有干扰素(interferon，IFN)的存在； (2) 第一种病毒改变了细胞表面共用受体结构； (3) 第一种病毒改变了细胞代谢途径； (4) 第一种病毒抑制第二种病毒mRNA的转译
立克次体 原核细胞型
测定大小的单位是纳米（nm，10－9)
多数病毒的直径在100nm以下；
（四）病毒的大小
绝大多数病毒是能通过细菌滤器； 须用电镜才能观察到其具体形态和大小。
（五）病毒的形态
病毒粒子的形态多种多样，其中以球形或近球形多见， 也有杆状、丝状、弹状、砖形及蝌蚪形等。
Sizes and Shapes of Viruses (Animal RNA Viruses)
小RNA病毒 冠状病毒
呼肠孤病毒 副粘病毒
披膜病毒 逆转录病毒
正粘病毒 弹状病毒
Sizes and Shapes of Viruses (Animal DNA Viruses)
乳多空病毒
腺病毒
疱疹病毒
(六) 病毒大小与形态的研究方法
1 电子显微镜法：超薄切片或直接负染，电镜下观察其形态并测量其大小； 2 超滤膜过滤法：通过不同孔径的滤膜过滤，可估计病毒的大小； 3 超速离心法：通过超速离心，测得其沉降系数，可计算病毒大小； 4 电离辐射与X线衍射法：主要用于研究病毒粒子的亚单位结构等。
第四章
• • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
病毒
病毒的基本性状 病毒的感染与免疫 病毒性感染的检测 噬菌体 亚病毒
第一节 病毒的形态与结构
• 一、病毒的特征 • 二、病毒的增殖 • 三、理化因子对病毒的作用
一、病毒的性质
(一)病毒的概念：
是指一类体积极小、结构简单、只有一种核酸类型、只能
电子显微镜
（三）病毒与其他微生物的比较
微生物 种类 细菌 支原体 衣原体 螺旋体 真菌 病毒 原核细胞型 原核细胞型 原核细胞型 原核细胞型 真核细胞型 非细胞型 结构 在无活细 胞的培养 基中生长 + + -（+） + + + + + + 出芽、产生孢子 DNA，RNA DNA，RNA DNA，RNA DNA，RNA DNA，RNA DNA，RNA DNA 或 RNA + + + + + + + + + + + + 二等分裂 繁殖 核酸类型 核糖体 敏感性 抗生素 干扰素
某些病毒在宿主细胞内成熟过程中，以出芽方式穿过核膜和／或胞质膜、空泡膜等释放 到宿主细胞外时，获得的一种宿主细胞脂质成分。 病毒的囊膜与其他生物膜相似，也是一种脂质双层膜；在囊膜形成时，宿主细胞的膜蛋
白被病毒的囊膜蛋白取代。
在病毒囊膜的表面，常有一些向外凸出的突起，成为刺突(spike)。
囊膜的功能：
（＋）RNA——所有单链RNA病毒 （—）DNA——腺病毒 （—）RNA ——流感病毒
2. 病毒的蛋白质
有的病毒只有一种蛋白质，多数含有几种蛋白质。 病毒蛋白质的氨基酸组成与其他生物一样，但不同病毒蛋白质的氨基 酸组成和含量各不相同。 病毒蛋白质主要在构成病毒的结构、侵染与增殖过程中发挥作用。
病毒的衣壳：是由大量的同一的衣壳蛋白单体分子即蛋白亚基(protein subunit)以次级键结合构成。 病毒衣壳的功能：
（二）细胞膜的改变 麻疹病毒和副流感病毒能使感染的细胞膜发生改变，而导
致感染细胞与邻近未感染细胞发生融合。
细胞融合 (Cell fusion )的结果是形成多核巨细胞 (Polykaryocyte)或合胞体(Syncytium)。这是这类病毒感染 细胞的病理特征。 （三）病毒感染中炎症反应和免疫病理损伤 病毒感染病灶中最多见的是淋巴细胞和单核吞噬细胞浸 润，它是特异性的细胞免疫反应，如麻疹和疱疹的皮疹、流感 的粘膜炎症和肺炎。另一类炎症反应就是抗原抗体补体复合物
2、干扰素(interferon，IFN)
干扰素是由干扰素诱导剂作用于活细胞后，由细胞产生的一种低分子糖蛋白， 能抑制多种病毒的生长和繁殖。 干扰素诱导剂：不论天然还是合成，凡是能诱导细胞产生干扰素的物质。 干扰素的生物学活性： (1) 抑制病毒复制；抗病毒作用无特异性，是广谱抗病 毒物质，但其保护作用具有种属特异性； (2) 抑制癌细胞分裂； (3) 活化单核巨噬 细胞。 干扰素的作用机制：干扰素对病毒无灭活作用，主要作用于正常细胞使其产
在活的敏感细胞内进行复制方式增殖的非细胞型微生物。
猪流感病毒(50000倍)
草鱼出血病病毒
(二) 病毒的特点：
1. 体积微小，能通过细菌滤器，需用EM才能观察到； 2. 结构简单，不具有细胞形态，属非细胞型微生物； 3. 主要成分为蛋白质和核酸，且只有一种核酸（RNA或DNA）； 4. 专性寄生，依靠宿主细胞的合成系统进行增殖； 5. 离体时能以无生命状态存在，可保持其感染性； 6. 对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感。
穿入（有囊膜病毒）
herpesviruses, paramyxoviruses, HIV
3 脱壳（Uncoating）
• 病毒脱壳包括脱囊膜和脱衣壳两个过 程，是病毒增殖的必要前提。病毒的 穿入与脱壳分两个阶段，在时间与空
间上均有明显区分。
脱壳
4 生物合成（Biosynthesis ）
• ① 转录病毒早期mRNA • ② 早期mRNA转译“早期蛋白” • ③ 核酸复制 • ④ 合成晚期蛋白
生一种抗病毒蛋白，这种蛋白可干扰病毒mRNA的翻译，从而抑制了新病毒的合成。
三、理化因子对病毒的作用 • • • • • 1、温度 耐冷不耐热 2、pH 3、辐射 4、染料的光动力作用 5、化学因子 乙醚 甲醛
第二节 病毒的感染与免疫
• 病毒的感染：感染性病毒通过黏膜或破损 皮肤等途径侵入宿主体内，在局部或全身 的易感细胞内复制增殖，造成机体不同程 度的病理过程。 • 感染不等于传染。
一、病毒的致病性
（一）感染细胞的损伤和死亡 许多病毒感染细胞的结局为细胞死亡。病毒在 感染细胞内阻断了细胞自身RNA和蛋白质的合成，而 病毒蛋白质和病毒颗粒大量积聚，或形成包涵体 (Inclusion body)，而使感染细胞变形，常见细胞 肿胀，细胞膜通透性改变，最后细胞本身溶酶体酶 逸出，导致细胞破坏。
二、病毒增殖
（一）病毒的复制周期
• 病毒在寄主活细胞内，以自身核酸为模板，利用寄主细 胞的原料、能量和生物合成场所，合成病毒核酸、蛋白 质等成分，然后在寄主细胞的细胞质或细胞核内装配成 许多新的、成熟的病毒体，再以裂解宿主细胞、出芽或 其他方式释放到细胞外，又开始另一个感染周期，这种 增殖方式称为复制（Replication），整个过程称为复 制周期。
非生产性变化：细胞存活、阻断病毒复制 转化：病毒基因与细胞基因整合，可致肿瘤病变