(1.8)--病毒总论微生物学.pdf

概念：病毒（virus）是一类非细胞型微生物。其主要特点是：体积非常微小，一般需用电子显微镜放大千万倍以上方能观察到；结构简单，无完整的细胞结构，只含有一种类型核酸（DNA 或 RNA）；严格的细胞内寄生，只能在一定种类的活细胞中增殖；对抗生素不敏感，但对干扰素敏感。拓展：与细菌有哪些区别？病毒的形态与化学组成 一、病毒的大小和形态 测量单位是纳米（nanometer，nm），即毫微米（1/1000m）。病毒的形态与结构模式图 二、病毒的结构和化学组成 基本结构包括两部分，即病毒的核心（viral core）和衣壳（capsid），二者构成核衣壳（nucleocapsid）。1.病毒核心（viral core）是病毒体的中心结构，其成分主要由一种类型核酸即DNA 或 RNA 组成。核酸构成可以是单链或双链，但也有分节段的。功能如下：病毒复制 决定病毒的特性 具有感染性 2.病毒衣壳（viral capsid）是包围在病毒核心外面的一层蛋白质结构。它是由一定数量壳粒（capsomere）组成的。不同病毒核酸结构不同，壳粒数目和排列方式也不相同。根据壳粒的排列方式，病毒结构有下列几种对称型：螺旋对称型（helical symmetry）壳粒沿着螺旋形的病毒核酸链对称排列 20 面体立体对称型（icosahedral symmetry）病毒核酸聚集成团，其衣壳的壳粒呈立体对称排列，构成有 20 个等边三角形的面、12 个顶角、30 个棱边的立体结构。复合对称型（complex symmetry）病毒体结构复杂，既有立体对称又有螺旋对称形式，如痘病毒和噬菌体。衣壳的主要功能有：保护病毒核酸 参与感染过程 具有抗原性 某些种类病毒除具有上述基本结构之外，还有下列辅助结构：3.病毒包膜（viral envelope）是包绕在病毒核衣壳外面的双层膜。主要成分是蛋白质、多糖及脂类，常以糖蛋白或脂蛋白形式存在。当有包膜病毒成熟并以“出芽”方式释放时，穿过并获得胞膜此部位的脂类、多糖成分和少许蛋白质从而形成包膜。包膜的主要功能是：维护病毒体结构的完整性。具有与宿主细胞膜亲和及融合的性能。具有病毒抗原的特异性。病毒的增殖和培养 一、病毒的增殖周期 病毒复制（replication）一般可分为吸附、穿入、脱壳、生物合成及装配与释放5 个阶段，称为复制周期（replication cycle）。病毒经过复制产生大量的子代病毒，而此时，宿主细胞的生物合成则受到不同程度的抑制和破坏。1.吸附（adsorption）吸附于宿主细胞表面是病毒感染的第一步。吸附主要是通过病毒体表面的配体蛋白与易感细胞表面特异性受体相结合。有包膜病毒多通过表面糖蛋白结构与细胞受体结合。2.穿入（penetration）病毒与细胞表面结合后，可通过胞饮、融合、直接穿入等方式进入细胞。拓展：噬菌体的方式与其他病毒不同，采取的是注入的方式，病毒核心直接进入到易感细胞内部。3.脱壳（uncoating）病毒脱去蛋白衣壳后，核酸才能发挥作用。4.生物合成（biosynthesis）病毒脱壳后，病毒利用宿主细胞提供的环境和物质合成大量病毒核酸和结构蛋白。病毒核酸在细胞内复制的部位因核酸类型不同而不同。除痘病毒外，DNA 病毒都在细胞核内复制；除正粘病毒和逆转录病毒外，RNA 病毒均在细胞浆内复制。拓展：生物合成阶段用电镜方法在细胞内查不到完整病毒，用血清学方法也测不到病毒抗原，故被称为隐蔽期。5.装配与释放（assembly and release）病毒核酸与蛋白质合成之后，在细胞浆内或细胞核内组装为成熟病毒颗粒的过程是病毒的装配。不同种类的病毒在细胞内装配的部位也不同。除痘病毒外，DNA病毒均在细胞核内装配；RNA 病毒与痘病毒则在细胞浆内装配。拓展：在生物合成和装配两个阶段，如果细胞调控不精密，可能会导致核心或蛋白质衣壳的装配过剩。成熟的病毒体以不同方式释放于细胞外。无包膜病毒均以破胞方式释放。有包膜的病毒，以出芽方式释放到细胞外。二、病毒的培养：1.动物接种:以发病、死亡或病理学变化作为感染指标 2.鸡胚接种:以鸡胚发育异常变化为感染指标 3.组织培养:又称细胞培养，引起细胞病变效应.拓展：与病毒增殖有关的异常现象 1.顿挫感染（abortive infection）病毒进入宿主细胞后，如细胞不能为病毒增殖提供所需要物质，则病毒在其中不能合成；或者虽能合成，但不能装配和释放，此感染过程被称为顿挫感染。2.缺陷病毒（defective virus）因病毒基因组不完整或基因发生改变而不能进行正常增殖所产生的子代病毒称为缺陷病毒。需辅助病毒（helper virus）辅助。3.干扰现象（interference）当两种病毒感染同一细胞时，可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象，称为病毒的干扰现象。病毒的遗传与变异 1.基因突变 是病毒基因组中的碱基序列由于置换、缺失或插入而发生改变。（1）条件致死性突变株（conditional-lethal mutant）是指在某种条件下能够增殖、而在另种条件下不能增殖的病毒株。（2）宿主范围突变株（host-range mutant，hr）由于病毒基因组改变影响了对宿主细胞的感染范围，能感染野生型病毒所不能感染的细胞。（3）耐药突变株（drug-resistant mutant）常因编码病毒酶基因的改变而降低了靶酶对药物的亲和力，使病毒对药物不敏感而继续增殖。2.基因重组与重配 两病毒的基因组发生互换，产生具有两个亲代病毒特性的子代病毒，并能继续增殖，该过程称为基因重组（gene recombination）。子代病毒被称为重组体（recombinant）。重组不仅可发生于两活病毒之间，也可发生于一活病毒与另一灭活病毒之间，甚至可发生于两种灭活病毒之间。活病毒与灭活病毒间的基因重组，即一种活病毒与一种近缘的灭活病毒（常用紫外线灭活）感染同一细胞时，经基因重组而使灭活病毒复活，又称交叉复活（crossing reactivation）。灭活病毒之间基因重组，即两个或两个以上同种灭活病毒（病毒基因组的不同部位受到损伤）感染同一细胞时，经过基因重组而出现感染性的子代病毒，又称多重复活（multiplicity reactivation）。病毒的致病作用 一、感染方式与播散过程 流行病学上把病毒在人群中的传播方式分为水平传播（horizontal transmission）和垂直传播（vertical transmission）两类。垂直传播指存在母体的病毒经胎盘或产道由亲代传播给子代的方式，已知有十多种病毒可引起垂直感染，其中以 HBV、CMV、HIV 和风疹病毒为多见。垂直感染可致死胎、流产、早产或先天畸形，子代也可没有任何症状或成为病毒携带者。二、感染与致病机制 1.溶细胞型感染 病毒在宿主细胞内增殖成熟后短时间大量释放子代病毒，造成细胞破坏而死亡，称病毒的杀细胞效应（cytocidal effect）。主要见于无包膜、杀伤性强的病毒。2.稳定状态感染 有些病毒（多为有包膜病毒）在宿主细胞内增殖过程中，对细胞代谢、溶酶体膜影响不大，由于以出芽方式释放病毒，其过程缓慢、病变较轻、短时间也不会引起细胞溶解和死亡，称为病毒的稳定状态感染。3.细胞凋亡 病毒可直接或由病毒编码蛋白间接作为诱导因子诱发细胞凋亡。4.病毒基因组的整合 分子遗传学研究发现，病毒的遗传物质核酸可以结合到宿主细胞染色体 DNA 中，称为整合（integration）。5.包涵体的形成 细胞被病毒感染后，在细胞浆或细胞核内出现光镜下可见的斑块状结构，称为包涵体（inclusion body）。包涵体可破坏细胞的正常结构和功能，有时引起细胞死亡。拓展：包涵体是病毒在增殖的过程中，常使寄主细胞内形成一种蛋白质性质的病变结构，在光学显微镜下可见。多为圆形、卵圆形或不定形。一般是由完整的病毒颗粒或尚未装配的病毒亚基聚集而成；少数则是宿主细胞对病毒感染的反应产物，不含病毒粒子。三、感染类型 1.隐性感染 病毒进入机体后，不引起临床症状的感染称隐性病毒感染，又称亚临床感染。2.显性感染 病毒进入机体，到达靶细胞后大量增殖，使细胞损伤，致使机体出现临床症状的感染类型。（1）急性病毒感染 机体感染病毒后，潜伏期短、发病急，病程数日或数周，恢复后机体内不再存在病毒并常获得特异性免疫。（2）持续性病毒感染 病毒持续感染是病毒感染的重要类型，其形成原因有病毒和机体两方面因素，是二者相互作用的结果：a 机体免疫力低下，无力清除病毒；b 病毒抗原性弱，机体难以产生免疫应答予以清除；c 病毒存在于受保护部位或病毒发生突变，逃避宿主免疫作用；d 病毒基因组整合于宿主基因组中，与细胞长期共存。慢性病毒感染（chronic viral infection）：经显性或隐性感染后，病毒未被完全清除，持续存在于机体血液或组织中，病毒不断排出体外。潜伏性病毒感染（latent viral infection）：经急性或隐性感染后，病毒与机体处于平衡状态，病毒基因组潜伏在特定组织或细胞内，在某些条件下病毒可被激活，增殖而出现临床症状。慢发病毒感染（slow virus infection）：经显性或隐性感染后，病毒有很长潜伏期，此时机体无症状也分离不出病毒。但以后出现慢性、进行性疾病、常导致死亡，此类感染又称迟发病毒感染。抗病毒免疫 一、非特异性免疫 1.干扰素 是最早发现的细胞因子，IFN 是由病毒或其他 IFN 诱导剂诱导人或动物细胞产生的一类糖蛋白，它具有抗病毒、抑制肿瘤及免疫调节等多种生物活性。干扰素具有广谱抗病毒活性，其作用特点是：只能抑制病毒，而不能杀灭病毒；作用具有种属特异性，一般在同种细胞中的活性大于异种细胞；对不同病毒的作用效果不同。2.NK 细胞 是存在于人外周血和淋巴组织中的一类淋巴细胞，具有杀伤病毒感染的靶细胞和肿瘤细胞的作用。NK 细胞没有特异性抗原识别受体，其 杀伤作用不受 MHC 限制，也不依赖于特异性抗体。二、特异性免疫 病毒抗原一般具有较强的免疫原性，可诱导机体产生有效的体液免疫和细胞免疫。抗体与这些病毒结构蛋白抗原结合后，可阻断病毒感染的发生。这种能与病毒结合，消除病毒感染能力的抗体称为中和抗体。相应的将能刺激中和抗体产生的病毒表面抗原称为中和抗原。