病毒学总论 .ppt
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1、江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313兽医微生物学讲议七邬向东预防兽医学教研组二O一五年三月一日江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313第六章第六章 病毒总论病毒总论第一节第一节 病毒的结构病毒的结构第二节第二节 病毒的抵抗力病毒的抵抗力第三节第三节 病毒的复制病毒的复制第四节第四节 病毒的分类与命名病毒的分类与命名江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313概述病
2、毒特征病毒特征只含一种核酸;严格的胞内寄生;没有核糖体和转移RNA;不会长大,不经分裂繁殖,而是进行复制;对抗生素和常规药物均不敏感 ;绝大多数不同程度上对干扰素敏感;有些病毒的核酸能整合到宿主细胞的DNA中。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313第一节第一节 病毒的形态与结构病毒的形态与结构一、病毒的大小与形态一、病毒的大小与形态1、病毒的大小、病毒的大小 测量病毒大小的单位是毫微米(nm),即1/1000微米。大型病毒(如牛痘苗病毒)约200300nm;中型病毒(如流感病毒)约100nm;小型病毒(如脊髓灰质炎
3、病毒)仅2030nm。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313一、病毒的大小与形态一、病毒的大小与形态2、病毒的形态:、病毒的形态:一个成熟有感染性的病毒颗粒称“病毒体”(Viron)。绝大多数动物病毒呈球形或近似球形;植物病毒多呈杆状或丝状;噬菌体则多呈蝌蚪形。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313一、病毒的大小与形态一、病毒的大小与形态不同病毒的形态江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 1770709
4、3313 17707093313一、病毒的大小与形态一、病毒的大小与形态在电镜下观察,大致可分五种形态:(1)球形或近似球形:大多数人类和动物病毒为球形,如冠状病毒、疱疹病毒及腺病毒等。(2)杆(丝)形:多见于植物病毒。(3)弹形:形似子弹头,如狂犬病病毒。(4)砖形:如痘病毒(天花病毒、牛痘苗病毒等)(5)蝌蚪形:如噬菌体。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313一、病毒的大小与形态一、病毒的大小与形态江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 177070933
5、13二、病毒的结构与功能二、病毒的结构与功能病毒的结构有二种,一是基本结构基本结构,为所有病毒所必备;一是辅助结构辅助结构,为某些病毒所特有。它们各有特殊的生物学功能。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(一)病毒的基本结构(一)病毒的基本结构基本结构为不同病毒体所共有的一般结构,包括核心的核酸和外被的蛋白质衣壳。二者共同构成核衣壳核衣壳(nucleacapsid)。裸露病毒的核衣壳就是病毒体。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(
6、一)病毒的基本结构(一)病毒的基本结构1病毒的核心病毒的核心(viral core)即核酸(Nucleic acid):位于病毒体的中心,由一种类型的核酸构成,含DNA的称为DNA病毒。含RNA的称为RNA病毒。DNA病毒核酸多为双股,RNA病毒核酶酸多为单股。病毒核酸也称基因组(Genome),最大的痘病毒含有数百个基因,最小的细小病毒仅有3-4个基因。根据核酸构形及极性可分为环状、线状、分节段以及正链、负链等不同类型。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313病毒的核心主要功能病毒的核心主要功能(1)控制病毒复制(
7、2)决定病毒的特性(3)具有感染性 禽流感病毒禽流感病毒RNA聚合酶亚基聚合酶亚基PA氨基端结构与功能分析氨基端结构与功能分析 轮状病毒基因编码的产物及其定位轮状病毒基因编码的产物及其定位江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(一)病毒的基本结构(一)病毒的基本结构2病毒的衣壳(viral capsid)在核酸的外面紧密包绕着一层蛋白质外衣,即病毒的“衣壳”。衣壳是由许多“壳微粒(Capsomere)”按一定几何构型集结而成,壳微米在电镜下可见,是病毒衣壳的形态学亚单位,它由一至数条结构多肽能成。江西农业大学动物科
8、学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 177070933132病毒的衣壳病毒的衣壳1)立体对称立体对称:形成20个等边三角形的面,12个顶和30条棱,具有五、三、二重轴旋转对称性,如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等;2)螺旋对称螺旋对称:壳微粒沿螺旋形盘红色的核酸呈规则地重复排列,通过中心轴旋转对称,如正粘病毒,副粘病毒及弹状病毒等;3)复合对称复合对称:同时具有或不具有两种对称性的病毒,如痘病毒与噬菌体。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313病毒衣壳的对称方式病毒衣壳的对称方式江西
9、农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 1770709331320面立体对称的特点面立体对称的特点江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 1770709331320面立体对称的特点面立体对称的特点江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313病毒的螺旋对称方式病毒的螺旋对称方式江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313蛋白质衣壳的功能蛋白质衣
10、壳的功能(1)保护病毒保护病毒:致密稳定的衣壳赋予病毒固有的外状、保护内部核酸免遭破坏;(2)具有抗原性具有抗原性:衣壳蛋白质具有病毒特异的抗原性,可刺激机体产生抗原病毒免疫应答;(3)参与感染过程参与感染过程;具有辅助感染作用。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(二)病毒的辅助结构(二)病毒的辅助结构1囊膜囊膜(Envelope):某些病毒,如虫媒病毒、人类免疫缺陷病毒、疱疹病毒等,在核衣壳外包绕着一层含脂蛋白的外膜,称为“囊膜”。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 177
11、07093313 17707093313囊膜囊膜内含有双层脂质、多糖和蛋白质,其中蛋白质具有病毒特异性,常与多糖构成糖蛋白糖蛋白亚单位,嵌合在脂质层,表面呈棘状突起,称“剌突或囊微粒”。位于病毒体的表面,有高度的抗原性,并能与宿主细胞受体结合,促使病毒囊膜与宿主细胞膜融合,感染性核衣壳进入胞内而导致感染。有囊膜病毒对脂溶剂和其他有机溶剂敏感有囊膜病毒对脂溶剂和其他有机溶剂敏感,失去囊膜后便丧失了感染性。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(二)病毒的辅助结构(二)病毒的辅助结构2触须样纤维(Fiber):腺病毒是
12、唯一具有触须样纤维的病毒,腺病毒的触须样纤维是由线状聚合多肽和一球形末端蛋白所组成,位于衣壳的各个顶角。该纤维吸附到敏感细胞上,抑制宿主细胞蛋白质代谢,与致病作用有关。此外,还可凝集某些动物红细胞。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(二)病毒的辅助结构(二)病毒的辅助结构3病毒携带的酶病毒携带的酶:某些病毒核心中带有催化病毒核酸合成的酶,如流感病毒带有RNA的RNA聚合酶,这些病毒在宿主细胞内要靠它们携带的酶合成感染性核酸。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093
13、313 17707093313第二节第二节 病毒的抵抗力病毒的抵抗力病毒受理化因素作用后,失去感染性的过程称为灭活(inactivation)。一、物理因素对病毒的影响一、物理因素对病毒的影响 1、干燥与使用方法和病毒种类都有关。水泡液中的口蹄疫病毒(FMDV)置于37C快速干燥,FMDV将迅速灭活。而室温缓慢干燥FMDV可生存36个月,痂皮上的痘病毒(poxvirus)可生存很长时间,有囊膜病毒对干燥的抵抗力甚弱。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313一、物理因素对病毒的影响一、物理因素对病毒的影响2、低温、低温
14、病毒对抵抗低温很强,温度越低生存越长。抵抗力较强的病毒在25C就可以长期生存,但多数病毒最好贮存在70C以下。在液氮(196C)中病毒可长期存活。反复冻融对多数有囊膜病毒可很快灭活,冻干是保存病毒的好办法。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313一、物理因素对病毒的影响一、物理因素对病毒的影响3、高温多数病毒耐冷不耐热,在55C30min即可被灭活。有囊膜病毒对热很敏感,37C的半衰期1h;而无囊膜病毒常在6h以上。4、射线所有病毒均以电磁辐射敏感,尤其是、射线和紫外线。灭活机制为是:线、射线可引起核苷酸链发生致死性
15、断裂;紫外线可引起病毒的多核苷酸上形成双聚体,抑制病毒DNA或RNA复制,从而导致病毒失活。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313二、化学因素对病毒的影响二、化学因素对病毒的影响1、甘油、甘油多数病毒对其有较强抵抗力,50甘油缓冲生理盐水可作为保存病料的溶液。液氮中保存病毒时的保护剂。2、脂溶剂、脂溶剂可破坏病毒的囊膜而使其失活。如:乙醚或氯仿。3、pH所有病毒在pH7时都较稳定(pH=59)。病毒对酸碱抵抗力则差异甚大。肠道病毒对酸抵抗力很强,而鼻病毒和FMDV则很弱。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物
16、科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313二、化学因素对病毒的影响二、化学因素对病毒的影响4、消毒剂、消毒剂次亚氯酸盐、过氧乙酸、戊二醛、甲醛、氧化剂、卤素及其化合物等均能使大多数病毒灭活,与细菌相比,病毒对消毒剂抵抗力强,特别是无囊膜的小型病毒。5、其它、其它现有抗生素对病毒无作用,中药板兰根、大青叶、大黄、贯仲和七叶一枝花等对某些病毒有一定抑制作用。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313第三节第三节 病毒的复制病毒的复制病毒进入细胞后,在起初一段时间内,感染性病毒颗粒消失,称为隐
17、蔽期(eclipse period)。继之进入增殖期,病毒量增多。病毒增殖方式不是分裂,而是自我复制。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313主要概念主要概念细胞病变细胞病变:病毒在宿主细胞中大量复制导致细胞死亡,出现细胞病理变化称致细胞病变效应(cytopathic effect,CPE)左:未感染病毒的HeLa细胞;中:被柯萨奇病毒B3感染后,细胞变圆、皱缩,细胞折光性减弱;右:被腺病毒感染后,细胞肿胀,折光性增强,呈葡萄状排列。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 177070
18、93313 17707093313空斑空斑(plaque)把病毒体稀释后与单层细胞接触,再在细胞表面盖一层琼脂,防止病毒从细胞释放培养液扩散,使其在细胞间传播,这样最初由一个病毒感染细胞只可形成一个坏死灶,常称为空斑空斑。空斑形成单位空斑形成单位:一个空斑即能代表最初的一个活性病毒粒子,称一个空斑形成单位(plaque formation unit,PFU),常以PFU/ml来表示病毒的含量。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313一、病毒的复制周期一、病毒的复制周期复制一般可分为吸附、穿入、脱壳、生物合吸附、穿入、
19、脱壳、生物合成及装配与释放成及装配与释放五个阶段,称为复制周期。病毒感染的结局取决于宿主细胞与病毒之间相互作用的结果,有些病毒进入细胞中不产生新病毒,其基因整合到细胞染色体上;有些则在细胞内大量增殖,使细胞溶解,病毒释放。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(一)吸附(一)吸附(adsorption)第一步是静电吸引:是非特异的和可逆的。第二步是宿主细胞表面受体与病毒衣壳蛋白的特异性结合。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(一)吸
20、附(一)吸附(adsorption)一般细胞表面有104105个特异受体,受体通常是糖蛋白,分布在细胞膜表面,而病毒表面有接触蛋白。例如,微RNA病毒衣壳蛋白与细胞表面的脂蛋白受体结合,腺病毒衣壳上纤维刺突与细胞表面特异蛋白质结合;流感染病毒血凝素糖蛋白与细胞表面唾液酸寡糖支链结合,发生吸附。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(二)穿入(二)穿入(penetration)病毒吸附在细胞表面上,可以通过不同方式进入到细胞内,这一过程称之为穿入穿入。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬
21、向东 17707093313 17707093313(二)穿入(二)穿入(penetration)1、吞饮、吞饮(endocytosis):即病毒与细胞表面结合后内凹入细胞,细胞膜内陷形成类似吞噬泡,病毒原封不动地进入胞浆内。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(二)穿入(二)穿入(penetration)2、融合、融合:指病毒包膜与细胞膜融合,而将病毒的核衣壳释放至细胞浆内。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(二)穿入(二)穿入
22、(penetration)3、转位、转位:即无囊膜病毒吸附时某些蛋白质衣壳的多肽成分已发生改变,从而可直接穿过细胞膜,但这种方式较为少见。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(三)脱壳(三)脱壳(uncoating)病毒进入细胞后,必须脱去蛋白质衣壳后,核心才能发挥指令作用。江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院 邬向东邬向东 17707093313 17707093313(三)脱壳(三)脱壳(uncoating)多数病毒穿入后,随即由细胞溶酶体酶的作用,使衣壳蛋白水解,露出病毒核酸。江西农业大
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