]病毒学总论解读.ppt
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1、 病毒病毒(virus)的发现的发现1892年发现第一个病毒即烟草花叶病毒年发现第一个病毒即烟草花叶病毒1898年发现动物口蹄疫病毒年发现动物口蹄疫病毒首先被证实对人类有致病性的是黄热病毒(首先被证实对人类有致病性的是黄热病毒(1901年发现)年发现)病毒的特点:病毒的特点:1、体积微小,必须用电子显微镜观察;、体积微小,必须用电子显微镜观察;2、只有一种遗传物质;、只有一种遗传物质;3、必须在活细胞内显示生命活性;、必须在活细胞内显示生命活性;4、无完整的细胞结构。、无完整的细胞结构。病毒学病毒学: 即研究病毒的本质、病毒与宿主相即研究病毒的本质、病毒与宿主相互作用和规律的生物学科。互作用和
2、规律的生物学科。医学病毒学医学病毒学: 即研究人类病毒的本质及其与人类即研究人类病毒的本质及其与人类疾病关系的一门学科。疾病关系的一门学科。1、临床约、临床约70-80%传染病是由病毒引起的传染病是由病毒引起的;2、病毒性疾病对人类健康危害极大、病毒性疾病对人类健康危害极大;3、近、近20年来,新病毒不断被发现,由此引年来,新病毒不断被发现,由此引发的病毒性疾病正越来越多的被人们所关注发的病毒性疾病正越来越多的被人们所关注.第一节第一节 病毒的形态结构与分类病毒的形态结构与分类病毒体(病毒体(virion)完整的具有传染完整的具有传染性的病毒颗粒,有典型的形态和传染性的病毒颗粒,有典型的形态和
3、传染性。性。1 1、测量单位、测量单位纳米(纳米(nmnm) 3 3、观察工具、观察工具电子显微镜电子显微镜2 2、大多数病毒的直径小于、大多数病毒的直径小于150 nm150 nm一一 病毒的大小与形态病毒的大小与形态 葡萄球菌葡萄球菌1000nm立克次体立克次体450nm衣原体衣原体390nm390nm痘苗病毒痘苗病毒300250nm250nm烟草花叶病病毒烟草花叶病病毒100nmnm流感病毒流感病毒40nmnm乙脑病毒乙脑病毒30nmnm脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒70nmnm腺病毒腺病毒6595nm95nm噬菌体噬菌体病毒的形态:病毒的形态: 多为球型多为球型,还有杆状、子弹状、砖块状
4、及蝌蚪,还有杆状、子弹状、砖块状及蝌蚪状等。状等。1 1、病毒核酸、病毒核酸 (1) (1)化学成分为化学成分为DNADNA或或RNARNA,据此将病毒分,据此将病毒分DNADNA病病毒和毒和RNARNA病毒。病毒。 (2)(2)核酸可线型或环型、分单股或双股,一般核酸可线型或环型、分单股或双股,一般DNADNA病毒为双股,病毒为双股,RNARNA病毒为单股;大小相差悬殊。病毒为单股;大小相差悬殊。 (3)(3)携带病毒的全部遗传信息,是病毒的基因携带病毒的全部遗传信息,是病毒的基因组,控制病毒的生殖、遗传和变异。组,控制病毒的生殖、遗传和变异。2、病毒衣壳:由多肽构成的壳微粒组成,有三种排列
5、方式:螺旋对称立体对称复合对称3、病毒包膜包膜子粒、包膜子粒、 刺突刺突包膜(包膜(envelopeenvelope): :包绕在核衣壳外,上常有刺突(包绕在核衣壳外,上常有刺突(spikespike),),是病毒的表面抗原。是病毒的表面抗原。包膜包膜4 4、病毒的蛋白质、病毒的蛋白质结构蛋白:是组成病毒体的蛋白成分,可离心沉结构蛋白:是组成病毒体的蛋白成分,可离心沉淀后分离纯化。淀后分离纯化。 (1 1)衣壳蛋白:)衣壳蛋白: (2 2)基质蛋白:)基质蛋白: (3 3)包膜蛋白:)包膜蛋白:非结构蛋白:可存在于病毒体内也可仅存在于宿非结构蛋白:可存在于病毒体内也可仅存在于宿主细胞内。主细胞
6、内。 (1 1)病毒内所有的重要的酶类;)病毒内所有的重要的酶类; (2 2)抑制宿主细胞生物合成或抑制病毒抗)抑制宿主细胞生物合成或抑制病毒抗原经原经MHCMHC递呈的蛋白;递呈的蛋白; (3 3)转化宿主细胞的作用;)转化宿主细胞的作用; (4 4)抗细胞因子或抗细胞凋亡作用。)抗细胞因子或抗细胞凋亡作用。三、病毒的分类三、病毒的分类分类原则:分类原则:1、核酸类型和结构;、核酸类型和结构; 2、病毒体的形状和大小;、病毒体的形状和大小; 3、病毒体的形态结构;、病毒体的形态结构; 4、对脂溶剂的敏感性。、对脂溶剂的敏感性。1、DNA病毒类;病毒类;2、RNA病毒类;病毒类; 3、DNA和
7、和RNA逆转录病毒类。逆转录病毒类。三、其他:三、其他:1、卫星病毒、卫星病毒(satellites):基因组缺陷的病毒,基因组缺陷的病毒,一类为可编码自已衣壳蛋白;另一为一类为可编码自已衣壳蛋白;另一为RNA分子,需要分子,需要辅助病毒的衣壳蛋白。辅助病毒的衣壳蛋白。500-2000核苷酸,引起植物病变核苷酸,引起植物病变2、类病毒、类病毒(viroids):植物病毒,单链杆状植物病毒,单链杆状RNA有二级结构,有二级结构,200-400核苷酸,核苷酸,无包膜,不含蛋白质无包膜,不含蛋白质3、朊粒、朊粒(prion):3.0104的蛋白质,引起疯牛病的蛋白质,引起疯牛病第二节第二节 病毒的增
8、殖病毒的增殖 遗传与变异遗传与变异一、病毒的培养:一、病毒的培养:(一)动物接种(一)动物接种 1 1、不同的病毒,易感动物不同,常用、不同的病毒,易感动物不同,常用动物有:小鼠、大鼠、豚鼠、兔、猴等;动物有:小鼠、大鼠、豚鼠、兔、猴等; 2 2、接种的途径也有多种,可:皮下、接种的途径也有多种,可:皮下、皮内、脑内、腹腔、静脉等接种;皮内、脑内、腹腔、静脉等接种; 3 3、病毒、病毒动物动物动物出现感染症状,动物出现感染症状,据症状鉴定病毒或取病变组织进一步检查。据症状鉴定病毒或取病变组织进一步检查。 (二)鸡胚培养(二)鸡胚培养1 1、接种途径有:、接种途径有:尿囊腔尿囊腔、羊膜腔羊膜腔、
9、卵黄囊卵黄囊、绒毛尿囊膜绒毛尿囊膜2 2、培养数天后,观察鸡胚情况或取培养物进一步鉴定、培养数天后,观察鸡胚情况或取培养物进一步鉴定尿囊腔接种羊膜腔接种尿尿囊囊腔腔羊羊膜膜腔腔(三)组织培养(三)组织培养(最常用细胞培养)(最常用细胞培养) 1 1、优点:、优点: (1 1)便于纯化病毒;)便于纯化病毒; (2 2)可直接观察细胞变化(包括细胞出现病)可直接观察细胞变化(包括细胞出现病变或转化);变或转化); (3 3)可对病毒的复制进行基础性研究;)可对病毒的复制进行基础性研究; (4 4)可进行空斑纯化病毒克隆;)可进行空斑纯化病毒克隆; (5 5)可滴定病毒含量。)可滴定病毒含量。 2、
10、细胞种类:、细胞种类: (1)原代细胞:)原代细胞: 以无菌手续采动物等的组织切碎洗净后用胰蛋以无菌手续采动物等的组织切碎洗净后用胰蛋白酶消化得分散的单个细胞,加培养液在细胞瓶内白酶消化得分散的单个细胞,加培养液在细胞瓶内培养所获得的单层贴壁细胞为培养所获得的单层贴壁细胞为原代细胞原代细胞; 原代细胞消化、重新分装并培养所得细胞为原代细胞消化、重新分装并培养所得细胞为次次代细胞代细胞。 特点:对病毒易感性高,主要作为自标本中分特点:对病毒易感性高,主要作为自标本中分离的工具。离的工具。 (3)二倍体细胞:)二倍体细胞: 在体外分裂在体外分裂50-100代后仍保持其二倍染色代后仍保持其二倍染色体
11、数目的单型细胞,常用人胚肺二倍体成纤维体数目的单型细胞,常用人胚肺二倍体成纤维细胞。细胞。 (2)传代细胞系:)传代细胞系: 能在体外持续增殖传代的细胞系,多由癌细能在体外持续增殖传代的细胞系,多由癌细胞或二倍体细胞突变而成。胞或二倍体细胞突变而成。 3、病毒在细胞内增殖的检查与鉴定、病毒在细胞内增殖的检查与鉴定(1)观察细胞变化)观察细胞变化(cytopathic effect,CPE):CPE病毒感染细胞后引起的细胞病变。病毒感染细胞后引起的细胞病变。正常成纤维细胞 (2)病毒的定量测定:)病毒的定量测定:TCID50(50%tissue culture infective dose):
12、将病毒进行系列稀释后行细胞培养,观察能将病毒进行系列稀释后行细胞培养,观察能使半数细胞培养孔或试管内的细胞发生细胞病变使半数细胞培养孔或试管内的细胞发生细胞病变(CPE)时的病毒量,即)时的病毒量,即TCID50。病毒感染细胞后形成嗜酸性或嗜碱性包涵体病毒感染细胞后形成嗜酸性或嗜碱性包涵体 狂犬病毒感染后在脑细胞的胞浆内出现嗜酸性圆形或椭圆形的包涵体,可供辅助诊断.(一)病毒的增殖过程(一)病毒的增殖过程 增殖方式增殖方式自我复制自我复制(selfreplication)(selfreplication) 复制周期:复制周期:1 1、吸附和穿入、吸附和穿入(absorption and pen
13、etration)(absorption and penetration)2 2、脱壳、脱壳(uncoating)(uncoating)3 3、生物合成、生物合成(biosynthesis)(biosynthesis)4 4、装配与释放、装配与释放(assembly and release)(assembly and release)(一)吸附和穿入(一)吸附和穿入(absorption and penetration)(absorption and penetration)吸附:病毒的表面配体位点与细胞表面特异性受体结合;吸附:病毒的表面配体位点与细胞表面特异性受体结合;穿入:病毒进入宿主细
14、胞。穿入:病毒进入宿主细胞。(三)生物合成(三)生物合成(biosynthesis)(biosynthesis):早早 期:期: 基因组在细胞内合成非结构蛋白(病毒复基因组在细胞内合成非结构蛋白(病毒复制酶及抑制细胞正常生物合成的抑制酶)。制酶及抑制细胞正常生物合成的抑制酶)。晚晚 期:期: 根据基因组的指令在细胞内复制病毒核酸根据基因组的指令在细胞内复制病毒核酸合成结构蛋白和非结构蛋白合成结构蛋白和非结构蛋白隐蔽期隐蔽期 根据基因组转录根据基因组转录mRNAmRNA及转译蛋白质的不同,及转译蛋白质的不同,生物合成可分六大类:生物合成可分六大类:DNADNA病毒病毒双链双链DNADNA病毒(多
15、数)病毒(多数)单链单链DNADNA病毒(很少)病毒(很少)RNARNA病毒病毒单正链单正链RNARNA病毒病毒单负链单负链RNARNA病毒病毒双链双链RNARNA病毒病毒逆转录病毒逆转录病毒1 1、DNADNA病毒(双链):病毒(双链): 细胞核内合成细胞核内合成DNADNA,细胞质内合成病毒蛋白。,细胞质内合成病毒蛋白。早期:早期:病毒病毒DNADNA依赖依赖DNA的的RNA多聚酶多聚酶早期早期mRNAmRNA转转 译译早期蛋白早期蛋白DNADNA多聚酶多聚酶脱氧胸腺嘧啶激酶脱氧胸腺嘧啶激酶调控病毒基因组转录的酶调控病毒基因组转录的酶抑制宿主细胞生物合成的酶抑制宿主细胞生物合成的酶药物作用
16、的靶药物作用的靶晚期:晚期:解链解链正链正链DNA负链负链DNADNADNA多聚酶多聚酶子代子代DNA转录转录晚期晚期mRNAmRNA晚期蛋白晚期蛋白病毒衣壳蛋白病毒衣壳蛋白及其他结构蛋白及其他结构蛋白2 2、RNARNA病毒(单链):病毒(单链): 多数在细胞质内合成子代多数在细胞质内合成子代RNARNA及病毒蛋白。及病毒蛋白。(1 1)正单链)正单链RNARNA病毒(病毒(有有mRNAmRNA功能功能):):正单链正单链RNARNA复制复制子代子代RNA结构蛋白(结构蛋白(衣壳蛋白等衣壳蛋白等)非结构蛋白非结构蛋白(依赖依赖RNA的的RNA多聚酶多聚酶) 双链双链RNARNA(复制中间型)
17、(复制中间型)药物作用的靶药物作用的靶(2 2)负单链)负单链RNARNA病毒病毒(有依赖有依赖RNA的的RNA多聚酶多聚酶):负单链负单链RNARNA依赖依赖RNA的的RNA多聚酶多聚酶正单链正单链RNARNA(有(有mRNAmRNA功能)功能)子代子代RNA 结构蛋白结构蛋白(衣壳蛋白等衣壳蛋白等)双链双链RNARNA(复制中间型)(复制中间型)药物作用的靶药物作用的靶解链解链(3 3)逆转录病毒)逆转录病毒(有逆转录酶,即依赖有逆转录酶,即依赖RNA的的DNA多聚酶多聚酶):单链单链RNARNA逆转录酶逆转录酶RNARNADNADNA(复制中间型)(复制中间型)进入细胞核进入细胞核双链双
18、链DNADNA整合(整合(前病毒前病毒)子代病毒子代病毒RNARNA病毒病毒mRNAmRNA病毒蛋白质病毒蛋白质DNADNA肿瘤发生肿瘤发生药物作用的靶药物作用的靶(四)装配与释放(四)装配与释放(assembly and release)(assembly and release)装配装配细胞核内细胞核内细胞质内细胞质内核膜上核膜上胞质膜上胞质膜上释放释放 裂解细胞释放裂解细胞释放(无包膜病毒无包膜病毒) 出芽释放出芽释放(有包膜病毒有包膜病毒) 裂解细胞后病毒释放出来裂解细胞后病毒释放出来三、病毒增殖的细胞效应:三、病毒增殖的细胞效应:(一)损伤:(一)损伤: 1、无包膜病毒:阻断或抑制细
19、胞正常代谢,、无包膜病毒:阻断或抑制细胞正常代谢,裂解细胞;裂解细胞; 2、有包膜病毒:影响细胞功能及其正常代、有包膜病毒:影响细胞功能及其正常代谢可致细胞死亡;有些则形成细胞间桥或引起细谢可致细胞死亡;有些则形成细胞间桥或引起细胞融合而致细胞损伤等。胞融合而致细胞损伤等。 2 2、产生原因:、产生原因: (1 1)第一种病毒感染细胞后使细胞表面受体)第一种病毒感染细胞后使细胞表面受体或代谢途径发生变化;或代谢途径发生变化; (2 2)病毒感染细胞后可诱导细胞产生抑制病)病毒感染细胞后可诱导细胞产生抑制病毒复制的一组蛋白(干扰素,毒复制的一组蛋白(干扰素,interferoninterfero
20、n,IFNIFN) (二)干扰现象(二)干扰现象(interference)(interference): 1 1、概念:两种病毒同时感染同一细胞时,、概念:两种病毒同时感染同一细胞时,可发生一种病毒的增殖抑制另一种病毒复制的现可发生一种病毒的增殖抑制另一种病毒复制的现象,即干扰现象。象,即干扰现象。四、病毒的异常增殖四、病毒的异常增殖 1 1、缺陷干扰颗粒(、缺陷干扰颗粒(defective interfering defective interfering particles,DIPparticles,DIP) 缺陷病毒缺陷病毒(defective virusdefective virus
21、):):带有不完整基带有不完整基因组的病毒;因组的病毒;当缺陷病毒不能复制但却能干扰同当缺陷病毒不能复制但却能干扰同种成熟病毒体进入细胞时称种成熟病毒体进入细胞时称DIPDIP;具有两面性具有两面性,一,一则干扰野毒株复制,二则在野毒株完整基因的辅则干扰野毒株复制,二则在野毒株完整基因的辅助下可增殖出完整病毒。助下可增殖出完整病毒。 2 2、顿挫感染(、顿挫感染(abortive infectionabortive infection) 病毒进入宿主细胞后,由于细胞缺乏病毒病毒进入宿主细胞后,由于细胞缺乏病毒复制所需的酶或能量等必要条件,使病毒在其复制所需的酶或能量等必要条件,使病毒在其中不能
22、合成自身成分,或虽合成病毒核酸及蛋中不能合成自身成分,或虽合成病毒核酸及蛋白质,却不能组装成完整的病毒体,是为顿挫白质,却不能组装成完整的病毒体,是为顿挫感染。感染。3、卫星病毒:基因组缺损的病毒卫星病毒:基因组缺损的病毒五、理化因素对病毒的影响五、理化因素对病毒的影响一、物理因素一、物理因素 温度、温度、PH、射线和紫外线、射线和紫外线二、化学因素二、化学因素 脂溶剂、氧化剂、卤素、醇类脂溶剂、氧化剂、卤素、醇类六六 病毒的遗传变异病毒的遗传变异(一)突变株:(一)突变株: 病毒基因改变而发生病毒生物学性状病毒基因改变而发生病毒生物学性状改变,该毒株若能稳定传代即为变异株改变,该毒株若能稳定
23、传代即为变异株(variant).variant).如:温度敏感突变株、如:温度敏感突变株、 宿主范围突变株、宿主范围突变株、 病毒毒力变异株、病毒毒力变异株、 抗原性变异株等。抗原性变异株等。(二)重组与重配:(二)重组与重配: 将有亲缘关系的两种病毒感染同一细胞将有亲缘关系的两种病毒感染同一细胞时,经相互作用后,病毒间交换核酸片段,时,经相互作用后,病毒间交换核酸片段,发生基因重组发生基因重组(recombination)(recombination)。 分节段基因组病毒的基因重组分节段基因组病毒的基因重组(交换基交换基因节段)称因节段)称重配重配(reassortment)(reasso
24、rtment)。发生几率。发生几率较高。较高。ABababABaBAb基因组不分节段的病毒的重组基因组不分节段的病毒的重组基因组分节段的病毒的重配基因组分节段的病毒的重配+(三)遗传变异意义:(三)遗传变异意义:1、变异使病毒逃逸免疫监视、变异使病毒逃逸免疫监视造成疾病流行造成疾病流行2、变异使抗病毒治疗造成困难、变异使抗病毒治疗造成困难 。 3、变异改变了病毒抗原抗体,造成检测的困难。、变异改变了病毒抗原抗体,造成检测的困难。4、变异改变了病毒的毒力、变异改变了病毒的毒力可获得减度疫苗可获得减度疫苗第三节第三节 病毒的感染与免疫病毒的感染与免疫1 1、水平传播、水平传播(horizontal
25、 transmission)(horizontal transmission) 病毒在人群不同个体间的传播,称水平传播。病毒在人群不同个体间的传播,称水平传播。 人群 人群 呼吸道、消化道皮肤粘膜、医源性第一节、病毒的第一节、病毒的传播方式传播方式2 2、垂直传播、垂直传播(vertical transmission)(vertical transmission) 病毒通过病毒通过胎盘胎盘或或产道产道,直接由亲代传给子代的方,直接由亲代传给子代的方式,称垂直传播。式,称垂直传播。 病毒 母体 新生儿 胎盘 显 隐 胎 受 先 流性 性 儿 染 天 产感 感 正 胎 畸 死染 染 常 儿 形 胎
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