1、病毒与疾病病毒与疾病2010生活中的生活中的130学时2010学年第一学期2-12周，周二13-15节、东校区B-103作为全校公选课，面向全新各个专业的本科生。出勤考查与论文写作中山大学生命科学学院 病毒与疾病2针对非生物类专业的学生，深入浅出的讲述基础性的病毒研究发展史和分类、病毒侵染与疾病的关系、病毒与宿主的关系以及病毒的检测及预防。主要介绍人类及动物常见的致病病毒及相关的应用性知识。通过本课程的学习，学生初步认识病毒对人类、畜牧及水生动物的危害性，了解病毒相关疾病的发病原因、流行规律，具备一定的预防疾病的能力。中山大学生命科学学院 病毒与疾病31.Virus Taxonomy-Eigh
2、ty report of the international committee on taxonomy of virusesC.M.Fauquet,M.A.Mayo,J.Maniloff,U.Desselberger,L.A.Ball.ELSEVIER Academic Press,2005.2.Molecular Diagnostics-For the clinical laboratorian W.B.Coleman,G.J.Tsongalis.Humana Press,1997.3.现代实验动物学技术 吴瑞生，张健，化学工业出版社，2007。4.网络资源4第一章、病毒学概论（谢俊锋讲述
3、）第二章、人类病毒与疾病（谢俊锋讲述）第三章、畜牧动物病毒与疾病（吕玲讲述）第四章、水生动物病毒与疾病（吕玲讲述）中山大学生命科学学院 病毒与疾病51.概念；2.历史；3.起源；4.结构；5.遗传物质；6.生命周期；7.命名规则；8.分类（病毒类型）；9.病毒与疾病（包括人类和动物疾病）。以专题的形式，以上述框架，介绍与人类、畜牧和水产动物息息相关的病毒及其造成的危害。中山大学生命科学学院 病毒与疾病6病毒与疾病病毒与疾病谢俊锋20107一、病毒的概念 定义：病毒是一类比较原始的、有生命特征的、能够自我复制和严格细胞内寄生的非细胞生物。其含义是随着人们对病毒本质认识的不断深入而不断加深，大慨经
4、历过以下几个比较重要的阶段：1.1892年 Ivanofsky因发现烟草花叶病毒（TMV）时，称其为滤过性致病因子。2.1957年 Lwoff.A因病毒复制周期的阐明以及一些病毒的细胞培养技术的建立，定义为一类具有严格细胞内寄生和潜在感染性的病原体，并且指出病毒只有一种核酸。3.1978年 luria 和 Darnell进一步确认了病毒只有一种核酸，能在活细胞复制产生子代病毒粒子。4.1971年 Dienner发现仅有小分子RNA的类病毒(viroid)、1981年在澳大利亚发现类病毒样的拟病毒(virusoid)（卫星病毒）和1982 年由Prusiner 发现由分子量约50KD构成的阮病毒
5、(virino or prion)。中山大学生命科学学院 病毒与疾病8中山大学生命科学学院 病毒与疾病生物有机体主要组成DNA(脱氧核糖核酸)主要遗传物质RNA(核糖核酸)遗传物质或生命中间体Protein(蛋白质)功能执行Lipid(脂类)细胞膜主要成分Saccharide(糖类)多种功能(识别、接触)视频：DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译9基本特点基本特点1.共同点共同点：1）同所有的生物一样，病毒是一类具有基因、复制、进化特点，并占据着特殊生态地位的生物实体；2）在细胞外环境中，以形态成熟的病毒体形式存在，具有一定的大小、形状、密度、沉降系数和化学组成，类似化学大分子；3）在细胞内环境
6、中，则表现出生物体的基本特征（基因组的复制导致病毒的繁殖，随之出现遗传和变异等一系列典型的生命活动）。中山大学生命科学学院 病毒与疾病一、病毒的概念10中山大学生命科学学院 病毒与疾病基本特点基本特点2.差异点差异点：1）不具有细胞结构-划分为非细胞生物，其它生物则以细胞作为基本构成单元。2）病毒体只有一种类型的核酸。3）特殊的繁殖方式，因绝大多数生物是通过构成机体的各种组分数量有序增加而生长，经过分裂方式完成繁殖。病毒则通过基因组的复制与表达完成新病毒粒子的合成。4）缺乏完整的酶系统和能量合成系统-生物体的一切代谢活动都需要在酶的作用下进行，同时也需要一定的能量。5）绝对的细胞内寄生-在细胞
7、外不表现出任何生命特征，它的一切生命活动都只有在生活的寄主细胞内方能进行。这种寄生方式不同于某些微生物如麻风杆菌、立克次氏体、衣原体的寄生，它们主要是源于缺乏外源营养物质或外源的代谢中间体需要寄主提供。一、病毒的概念11病毒学的定义：是以病毒作为研究对象，通过病毒学与分子生物学之间的相互渗透与融合而形成的一门新兴学科。具体来讲，它是一门在充分了解病毒的一般形态和结构特征基础上，研究病毒基因组的结构与功能，探寻病毒基因组复制、基因表达及其调控机制，从而揭示病毒感染、致病的分子本质，为病毒(基因工程)疫苗和抗病毒药物的研制以及病毒病的诊断、预防和治疗提供理论基础及其依据的科学。中山大学生命科学学院
8、 病毒与疾病一、病毒的概念12为什么要学习病毒与疾病这门课程，学习之后能够达到为什么要学习病毒与疾病这门课程，学习之后能够达到什么样的目的？什么样的目的？病毒是一种重要的病原体病毒是一种重要的病原体，它们几乎能感染所有的细胞型生物并产生病害。（危害很大）据初步统计，人类的6070%的传染病系病毒感染所引起。从常见的感冒、麻疹、腮腺炎、脊髓灰质炎、狂犬病、肝炎、各种脑炎，到流行性出血热、老年性痴呆、爱滋病（AIDS）以及许多癌症。许多结果表明病毒与恶性肿瘤和多种慢性疾病的发生密切相关。同时，由于病毒也能引起家禽、家畜、野生动物、农作物、林木果类及其它许多经济动物、植物和微生物的疾病，因而给人类的
9、经济活动、生态环境造成极大的危害。进行本课程的学习，就是要充分认识病毒的特性，大致掌握病毒与生活中一些疾病的关系，将病毒与疾病的相关知识从升级为具有相对专业性的与生活中的。中山大学生命科学学院 病毒与疾病13病毒学的形成和发展大致经历以下四个时期1、病毒的发现时期 2、病毒的化学时期 3、细胞水平研究时期 4、分子病毒学时期中山大学生命科学学院 病毒与疾病二、病毒的研究历史14 1、病毒的发现时期、病毒的发现时期在病毒被发现之前，人们已经在自觉或不自觉的过程中开始与病毒打交道。观察到许多病毒存在所引起的自然现象，由于受到当时历史条件和人们认识水平的限制，无法对这些现象进行合理的解释。直到189
10、2年由科学家D.Ivanofsky在研究烟草花叶病的过程中，发现烟草花叶病的致病因子能够通过细菌过滤器（1884 Charles Chamberland），但他仍然认为由细菌引起该病。在1898年荷兰科学家Beijerinck重复了D.Ivanofsky的实验，证明了烟草花叶病是由滤过性病原引起。同年，德国科学家Loeffler和Frosch发现口蹄疫病原也具有滤过性。在此后10多年，相继发现10多种传染病的病原病毒（鸡瘟病毒、黄热病病毒、狂犬病毒等）以及后来发现的噬菌体和多种植物病毒。中山大学生命科学学院 病毒与疾病二、病毒的研究历史152、病毒的化学时期病毒的化学时期 1935年美国的St
11、anley首次提纯和结晶了烟草花叶病毒，从而使人们对病毒化学本质的认识有了重大突破。接着，Bawden等进一步揭示烟草花叶病毒的化学本质并不是纯蛋白，而是核蛋白。1940年德国的Kausche首先利用电子显微镜观察到烟草花叶病毒的杆状外形。电镜技术的应用，从多个方面促进了病毒研究的发展，为病毒的形态结构及其在细胞内的形态发生学研究提供了有效手段。到这一时期，病毒学虽然取得很大的进展，但尚未形成独立学科，对病毒化学本质的了解也比较肤浅，对病毒的概念仍存在很大争论。中山大学生命科学学院 病毒与疾病二、病毒的研究历史163、病毒的细胞水平时期、病毒的细胞水平时期 通过围绕噬菌体和感染细菌之间的相互作
12、用研究，阐明噬菌体的复制周期；揭示溶原性噬菌体诱导的原理；证明噬菌体DNA的感染性；发现溶原性噬菌体和噬菌体的转导现象,组织培养技术的建立，大大拓宽了病毒学的研究范围，促进人们对病毒本质的认识，目前该技术已广泛用于未知传染因子的分离，病毒病的诊断，疫苗生产以及病毒感染和复制的基础研究。在此期间，病毒学无论从理论上还是在实践上都有很大的发展，对病毒有了一个统一、明确的概念。逐步形成为一门，同时也为分子病毒学的建立奠定了基础。中山大学生命科学学院 病毒与疾病二、病毒的研究历史视频：噬菌体结构与入侵174、分子病毒学时期、分子病毒学时期 自从1953年DNA的双螺旋结构理论建立以来，新技术和新方法的
13、广泛应用，使得病毒学的研究步入分子病毒学的发展时期。50年代至60年代是分子生物学的奠基时代，噬菌体和植物病毒为此作出了巨大贡献，因此，分子病毒学也正是在分子生物学的发展过程中应运而生。在这一阶段，人们主要致力于病毒基因组的结构、功能和表达调控机制；病毒蛋白质结构、功能以及合成的方式；各类病毒的感染、繁殖和致病机理；更深层次了解病毒与宿主之间的相互作用关系，特别是肿瘤病毒与肿瘤发生的关系；不断探索病毒性疾病诊断、预防和治疗的新技术和新方法，认识那些尚未证实病因的可疑病毒性疾病的病原本质期间，所取得的硕果累累。中山大学生命科学学院 病毒与疾病二、病毒的研究历史18具体表现：1955年Franen
14、kelConrat完成了烟草花叶病毒（TMV）的核酸和蛋白质亚基的体外拆开和重建实验；1960年Anderer弄清了TMV衣壳蛋白亚基的氨基酸排列顺；1962年Casfar阐明了某些病毒的二十面体结构，明确核衣壳二十面体的构成规律；1962年Nathans成功进行噬菌体RNA的体外翻译；1965年Spiegelman成功在体外复制噬菌体RNA，从而打破了病毒必须在活体内才能增殖的传统观念，这些工作对以后阐明DNA病毒和RNA病毒的繁殖机制起了重要作用；1970年Baltimore和Temin分别发现病毒的逆转录酶，这是对1958年提出的中心法则的重要补充和发展；1976年Dueberg 发现R
15、ous肉瘤病毒含有癌基因 v-src，而且在正常鸡以及其它脊椎动物和无脊椎动物的DNA中，也发现有癌基因 v-src的同源序列存在，推测病毒的癌基因可能来自于细胞的正常基因。中山大学生命科学学院 病毒与疾病二、病毒的研究历史19具体表现：1977年Sanger完成噬菌体X174-DNA的全部序列测定；1979年由Taniguchi成功地表达人干扰素基因，这是基因工程的一项重大突破；1982年Moss 和Paoletti用痘苗病毒作为载体表达外源基因获得成功；1983年Montagnier和 Gallo分别分离到与AIDS相关的人类逆转录病毒（HIV）；1991N年Han等将 Moloney 鼠
16、白血病毒的反义表达序列导入小鼠受精卵中，从而培养成功对该病毒抗性的转基因小鼠；1995年HIV天冬氨酰蛋白酶三维结构的鉴定，使得一些针对病毒蛋白酶活性位点的抑制剂先后问世；1996年由美籍华人何大一等利用逆转录酶抑制剂与蛋白酶抑制剂配制的鸡尾酒式药，成功地抵抗HIV的感染。中山大学生命科学学院 病毒与疾病二、病毒的研究历史20 只要有生命的地方，就有病毒存在；病毒很可能在第一个细胞进化出来时就存在了。病毒的多样性显示它们的进化很可能是多条线路的而非单一的 病毒起源于何时尚不清楚，因为病毒不形成化石，也就没有外部参照物来研究其进化过程，同时。中山大学生命科学学院 病毒与疾病三、病毒的起源21 有
17、三种流行的关于病毒起源的理论病毒可能曾经是一些寄生在较大细胞内的小细胞。随着时间的推移，那些在寄生生活中非必需的基因逐渐丢失。这一理论的证据是，细菌中的立克次氏体和衣原体就像病毒一样，需要在宿主细胞内才能复制；而它们缺少了能够独立生活的基因，这很可能是由于寄生生活所导致的。这一理论又被称为（degeneracy theory）。（有时也称为）：一些病毒可能是从较大生物体的基因中“逃离”出来的DNA或RNA进化而来的。逃离的DNA可能来自质粒（可以在细胞间传递的裸露DNA分子）或转座子（可以在细胞基因内不同位置复制和移动的DNA片断，曾被称为“跳跃基因”，属于，1950年由巴巴拉麦克林托克在玉米
18、中发现）。中山大学生命科学学院 病毒与疾病三、病毒的起源22 转座子又名转位子、跳跃基因（jumping gene）是一类DNA序列，它们能够在基因组中通过转录和逆转录，或在内切酶（Nuclease）的作用下，在其他基因座上出现。转座子的发现，证明了基因组并不是一个静态的集合，而是一个不断在改变自身构成的。根据转座子“跳跃”方式的不同，转座子被分为I型和II型转座子。转座中间体是RNA。I型转座子又被称为逆元逆元件件（Retro element）。该型转座子会先被转录为RNA，然后该RNA被逆转录，再次成为DNA，才被插入到目标位点中。中山大学生命科学学院 病毒与疾病三、病毒的起源“复制后粘贴
19、复制后粘贴”（中间体：（中间体：RNA）23 中间体是DNA，其实就是它本身。因此II型转座子又被称为不复制转座子不复制转座子。其结构上的特点，首先是转座子序列的两端，是两段直接重复序列（direct repeat，简称dR），与它们接壤的是反向重复序列（invert repeat，简为iR），就是所谓的“回文”序列。然后才是中间的插入序列（Insert sequence，简为IS）。II型转座子的转座行为就是“剪切后粘贴剪切后粘贴”。中山大学生命科学学院 病毒与疾病三、病毒的起源24中山大学生命科学学院 病毒与疾病（逆转录）（逆转录）复制：Replication转录：Transcriptio
20、n逆转录：Reverse -transcription翻译：Translation25有三种流行的关于病毒起源的理论：病毒可能进化自蛋白质和核酸复合物，与细胞同时出现在远古地球，并且一直依赖细胞生命生存至今。4.类病毒是一类RNA分子，是重要的植物病原体，但不归入病毒中，因为它们缺少由蛋白质形成的衣壳。但它们具有多种病毒的普遍特征，常被称为亚病毒物质。没有编码蛋白质的基因，但可与宿主细胞作用，利用宿主来进行它们自身的复制。5.人类具有和类病毒相似的RNA基因组，也不能生成自己的蛋白质衣壳，但却能够利用乙型肝炎病毒的衣壳。因此，丁型肝炎病毒是一种缺陷型病毒，需要乙肝病毒的帮助才能复制。这些依赖于
21、其他病毒的病毒被称为“卫星病毒”，它们可能是介于类病毒和病毒之间的进化中间体。中山大学生命科学学院 病毒与疾病三、病毒的起源26有三种流行的关于病毒起源的理论：4.朊病毒是具有感染性的蛋白质分子，不含DNA或RNA。朊病毒会导致绵羊感染羊搔痒症或牛感染牛海绵状脑病（俗称“疯牛病”），也会使人获患库鲁病（Kuru）和克雅二氏病。虽然缺乏核酸，朊病毒依然能够复制，这是因为在生物体内存在与朊病毒具有相同序列但结构不同的正常蛋白质，而朊病毒可以使这些正常蛋白质的结构发生变化，转化为朊病毒，这样新产生的朊病毒又可以感染更多的正常蛋白质，使得朊病毒越来越多。虽然朊病毒与病毒或类病毒本质完全不同，但朊病毒的
22、发现进一步提高了该理论的可信性，说明病毒可能进化自能够自我复制的分子。中山大学生命科学学院 病毒与疾病三、病毒的起源27 对于病毒到底是一种生命形式，还是仅仅是一种能够与生物体作用的有机结构，人们的观点各不相同。有人将病毒描述为处于“生命边缘的生物体”，因为它们像其它生物体一样拥有基因、能够通过自然选择而进化并且能够通过自行组装来完成复制。然而，虽然病毒含有基因，但它们没有细胞结构，而细胞被认为是生命的基本单位；而且，病毒没有自身的代谢机制，需要通过宿主细胞来替它们完成复制繁殖，因此它们不能够在宿主细胞外进行繁殖（虽然属于细菌的立克次氏体和衣原体也具有同样的缺陷）；被接受的生命形式是利用细胞分
23、裂来进行繁殖的，而病毒是自发地在细胞内进行组装的，类似于晶体的自发生长过程。虽然病毒是否是一种生命形式，目前还没有定论，但病毒在宿主细胞内的自组装方式对于研究生命起源具有一定启示意义，有一种假说就认为生命是起始于有机分子的自组装。中山大学生命科学学院 病毒与疾病三、病毒的起源28中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构完整的病毒颗粒主要由核酸和蛋白质组成。完整的病毒颗粒主要由核酸和蛋白质组成。病毒病毒核酸组成的芯髓核酸组成的芯髓(core)，被与核酸结合的蛋被与核酸结合的蛋白即衣壳白即衣壳(capsid)包裹，包裹，衣壳与芯髓在一起组成衣壳与芯髓在一起组成核衣壳核衣壳(nucleocap
24、sid)。衣壳的成分是蛋白质，其功能是保护病毒的核酸衣壳的成分是蛋白质，其功能是保护病毒的核酸免受环境中核酸酶或其他影响因素的破坏，并能免受环境中核酸酶或其他影响因素的破坏，并能介导病毒核酸进入宿主细胞。衣壳蛋白具有抗原介导病毒核酸进入宿主细胞。衣壳蛋白具有抗原性，是病毒颗粒的主要抗原成分。性，是病毒颗粒的主要抗原成分。29病毒结构的一条总的原则是，病毒颗粒质量的病毒结构的一条总的原则是，病毒颗粒质量的很大一部分为蛋白质外壳，这种蛋白质又由许很大一部分为蛋白质外壳，这种蛋白质又由许多亚单位组合而成，并构成具有相同大小和形多亚单位组合而成，并构成具有相同大小和形状的病毒颗粒。状的病毒颗粒。每种病
25、毒都有特定的形态、大小和结构。每种病毒都有特定的形态、大小和结构。病毒的形态大小不同，结构也不相同，这是鉴病毒的形态大小不同，结构也不相同，这是鉴定病毒和进行分类的重要依据之一。定病毒和进行分类的重要依据之一。中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构30中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构（囊膜）31中山大学生命科学学院 病毒与疾病32中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构：DNA(ds/ss)or RNA(ds/ss+/ss-)：Proteins coating or surrounding the genome：Outer protein shell：lipid o
26、uter membrane derived from cell membranes.Usually glycoproteins.33中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构有囊膜的病毒称为囊膜病毒有囊膜的病毒称为囊膜病毒(envelopedvirus)，无囊膜的病毒称裸露病毒，无囊膜的病毒称裸露病毒(nakedvirus)。有些病毒在核衣壳外面尚有囊膜有些病毒在核衣壳外面尚有囊膜(envelope)。囊膜是病毒在成熟过程中从宿主细胞获得的，囊膜是病毒在成熟过程中从宿主细胞获得的，含有宿主细胞膜或核膜的化学成分。含有宿主细胞膜或核膜的化学成分。有的囊膜表面有突起，称为纤突有的囊膜表面有突起
27、，称为纤突(pike)或膜粒或膜粒(peplomer)。囊膜与纤突构成病毒颗粒的表面。囊膜与纤突构成病毒颗粒的表面抗原，与宿主细胞嗜性、致病性和免疫原性有抗原，与宿主细胞嗜性、致病性和免疫原性有密切关系。密切关系。34l病毒的形状：病毒的形状：球状病毒：大多数球状病毒是由核酸和蛋白亚球状病毒：大多数球状病毒是由核酸和蛋白亚单位构筑成一个立方体对称的二十面体，有特单位构筑成一个立方体对称的二十面体，有特定数目的形态学单位。定数目的形态学单位。杆状病毒杆状病毒 砖形病毒（痘病毒）砖形病毒（痘病毒）有包膜的球状病毒有包膜的球状病毒 具有球状头部的病毒具有球状头部的病毒 封于包含体内的昆虫病毒封于包含
28、体内的昆虫病毒中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构3536WSSV蟹病毒弹状病毒T4 噬菌体流感病毒37痘病毒腺病毒冠状病毒昆虫杆状病毒在多角体中38中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构 各种病毒的衣壳亚基数目不一，排列方式不同，各种病毒的衣壳亚基数目不一，排列方式不同，亚基往往聚在一起形成亚基往往聚在一起形成2、3、4、5或或6邻体，邻体，因而使电镜下的近球状病毒的外形变化多端。因而使电镜下的近球状病毒的外形变化多端。此外，有些病毒如腺病毒每个二十面体的顶点此外，有些病毒如腺病毒每个二十面体的顶点处都有一纤维状的细丝，很像一个卫星天线，处都有一纤维状的细丝，很像一个卫星天
29、线，使它们的外形更为别致。使它们的外形更为别致。39中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构核衣壳对称形式核衣壳对称形式螺旋对称型螺旋对称型 二十面体立体对称型二十面体立体对称型 复合对称型复合对称型弹状病毒弹状病毒、正黏病毒、正黏病毒 和副黏病毒及多数和副黏病毒及多数 杆状病毒杆状病毒痘病毒、噬菌体痘病毒、噬菌体40中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构41中山大学生命科学学院 病毒与疾病四、病毒的结构 病毒大小差异很大，成熟的病毒其大小通常用病毒大小差异很大，成熟的病毒其大小通常用纳米纳米(nm)表示。表示。最小的病毒是小核糖核酸病毒，大小只有最小的病毒是小核糖核酸病毒，大小
30、只有2224nm；最大的病毒是大小有最大的病毒是大小有300450nm170260nm(如痘病毒如痘病毒)，昆虫虹彩病毒，直径也可达，昆虫虹彩病毒，直径也可达300nm以上。以上。42病毒的化学组成包括三类物质病毒的化学组成包括三类物质:核酸、蛋核酸、蛋白质及脂类与糖，前两种是最主要的成分。白质及脂类与糖，前两种是最主要的成分。病毒的核酸分两大类，病毒的核酸分两大类，DNA或或RNA，二者二者不同时存在。不同时存在。中山大学生命科学学院 病毒与疾病五、病毒的化学组成43病毒的核酸病毒的核酸 可分单链或双链可分单链或双链、线状或环状、线状或环状、分节段、分节段或不或不分节段，分节段可称为多分子，
31、不分节段则为分节段，分节段可称为多分子，不分节段则为单分子。单分子。DNA病毒多数为双链线状，少数为双链环状，病毒多数为双链线状，少数为双链环状，或单链环状，如圆环病毒。或单链环状，如圆环病毒。RNA病毒多数为单链线状，不分节段，少数病毒多数为单链线状，不分节段，少数RNA病毒为双链线状，分节段，如呼肠孤病毒。病毒为双链线状，分节段，如呼肠孤病毒。中山大学生命科学学院 病毒与疾病五、病毒的化学组成44病毒的核酸病毒的核酸 按病毒学的惯例，把按病毒学的惯例，把mRNA的碱基序列作为标的碱基序列作为标准，凡与此相同的核酸称为正链，与其互补的准，凡与此相同的核酸称为正链，与其互补的则为负链。则为负链
32、。某些某些RNA病毒如布尼病毒及砂粒病毒，其单病毒如布尼病毒及砂粒病毒，其单RNA部分节段为负链，部分为正、负双义链。部分节段为负链，部分为正、负双义链。中山大学生命科学学院 病毒与疾病五、病毒的化学组成45病毒的蛋白质病毒的蛋白质：组成病毒体的成分：组成病毒体的成分衣壳蛋白衣壳蛋白囊膜蛋白囊膜蛋白基质蛋白基质蛋白连接衣壳蛋白与包膜蛋白的连接衣壳蛋白与包膜蛋白的部分，部分，有跨膜及锚定功能区有跨膜及锚定功能区：与病毒核酸的复制相关酶、：与病毒核酸的复制相关酶、特特殊作用蛋白殊作用蛋白中山大学生命科学学院 病毒与疾病五、病毒的化学组成46l结构蛋白结构蛋白 由病毒核酸编码组成病毒的蛋白称结构蛋白
33、由病毒核酸编码组成病毒的蛋白称结构蛋白(structuralprotein)，约占病毒总重量的，约占病毒总重量的70%，少数，少数低至低至30%0%。病毒蛋白质构成全部衣壳成分和囊膜的主要成分，具病毒蛋白质构成全部衣壳成分和囊膜的主要成分，具有保护病毒核酸的功能。有保护病毒核酸的功能。衣壳蛋白、囊膜蛋白或纤突蛋白可特异地吸附至易感衣壳蛋白、囊膜蛋白或纤突蛋白可特异地吸附至易感细胞受体并促使病毒穿入细胞，是决定病毒对宿主细细胞受体并促使病毒穿入细胞，是决定病毒对宿主细胞嗜性的重要因素。胞嗜性的重要因素。病毒蛋白质是良好的抗原，可激发机体发生免疫应答。病毒蛋白质是良好的抗原，可激发机体发生免疫应答
34、。中山大学生命科学学院 病毒与疾病五、病毒的化学组成47 脂质和糖脂质和糖 脂质主要存在于囊膜，主要是磷脂脂质主要存在于囊膜，主要是磷脂(约约50%60%)，其次是胆固醇其次是胆固醇(约约0%30%)。用脂溶剂可去除囊膜中的脂质，可使病毒失活。因此用脂溶剂可去除囊膜中的脂质，可使病毒失活。因此常用乙醚或氯仿处理病毒，再检测其活性，以确定病常用乙醚或氯仿处理病毒，再检测其活性，以确定病毒是否有囊膜。毒是否有囊膜。糖类一般是以糖蛋白形式存在，是某些病毒纤突的成糖类一般是以糖蛋白形式存在，是某些病毒纤突的成分，如流感病毒的血凝素（分，如流感病毒的血凝素（H）、神经氨酸苷酶（）、神经氨酸苷酶（N）等，
35、与病毒吸附细胞受体有关。等，与病毒吸附细胞受体有关。中山大学生命科学学院 病毒与疾病五、病毒的化学组成48 病毒是简单的生命形式，必须依赖于宿主才能病毒是简单的生命形式，必须依赖于宿主才能完成完成 整个生命周期，复制出子代病毒。整个生命周期，复制出子代病毒。病毒复制周期大致可分为以下几个过程：病毒复制周期大致可分为以下几个过程：吸附和侵入吸附和侵入 脱壳脱壳 生物合成生物合成 装配和释放装配和释放中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期49501a）吸吸附附 吸附敏感的宿主细胞是病毒复制的第一步。这吸附敏感的宿主细胞是病毒复制的第一步。这过程包含过程包含两阶段。两阶段。：细胞及病毒颗
36、粒表面都带负电荷，：细胞及病毒颗粒表面都带负电荷，Ca2+、Mg2+等阳离子能降低负电荷，促进静等阳离子能降低负电荷，促进静电吸附。静电吸附是可逆的，非特异的。电吸附。静电吸附是可逆的，非特异的。：病毒表面与宿主细胞表面受病毒表面与宿主细胞表面受体的特异性结合，这种结合受体的特异性结合，这种结合受pH值、离子浓度值、离子浓度和温度的影响，一旦这种特异性结合形成，病和温度的影响，一旦这种特异性结合形成，病毒粒子或核酸就能够进入宿主细胞毒粒子或核酸就能够进入宿主细胞。中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期吸附与侵入511b）侵侵入入 某些动物病毒进入寄主细胞时，细胞的一种自某些动物病毒
37、进入寄主细胞时，细胞的一种自然反应是把颗粒包进去，发生然反应是把颗粒包进去，发生，如虹，如虹彩病毒通过胞饮作用侵入宿主细胞，并在吞饮彩病毒通过胞饮作用侵入宿主细胞，并在吞饮液内脱衣壳。液内脱衣壳。有囊膜的病毒进入寄主细胞内的方式比较复杂。有囊膜的病毒进入寄主细胞内的方式比较复杂。病毒的囊膜能够与寄主细胞的细胞质膜融合，病毒的囊膜能够与寄主细胞的细胞质膜融合，从而引起从而引起。在细胞融合的同时也就把。在细胞融合的同时也就把病毒颗粒中的核蛋白芯即核衣壳释放到寄主细病毒颗粒中的核蛋白芯即核衣壳释放到寄主细胞内。胞内。中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期吸附与侵入521b）侵侵入入 侵入
38、与吸附是一个连续过程。侵入是一个依靠侵入与吸附是一个连续过程。侵入是一个依靠能量的过程。能量的过程。目前发现病毒侵入细胞有目前发现病毒侵入细胞有3种方式：种方式：病毒直接转入胞浆；病毒直接转入胞浆；细胞吞饮病毒；细胞吞饮病毒；病毒囊膜间细胞膜融合。病毒囊膜间细胞膜融合。中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期吸附与侵入532）脱）脱壳壳 病毒一旦进入寄主细胞，就进行脱囊膜和脱衣病毒一旦进入寄主细胞，就进行脱囊膜和脱衣壳两个过程，在囊膜病毒（除痘病毒外壳两个过程，在囊膜病毒（除痘病毒外)，脱囊，脱囊膜过程就是上述侵入的过程。在没有囊膜的病膜过程就是上述侵入的过程。在没有囊膜的病毒，则只
39、有脱衣壳的过程。毒，则只有脱衣壳的过程。病毒脱掉外壳蛋白后，释放出病毒的核酸；然病毒脱掉外壳蛋白后，释放出病毒的核酸；然后进行复制和蛋白质的合成后进行复制和蛋白质的合成。某些病毒，并不发生完全的脱壳，在感染细胞某些病毒，并不发生完全的脱壳，在感染细胞的胞浆中从未发现完全游离的双链的胞浆中从未发现完全游离的双链RNA（如呼（如呼肠孤病毒）。肠孤病毒）。中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期脱壳543）病毒大分子合成）病毒大分子合成 病毒大分子的合成，是在病毒基因指令下，利病毒大分子的合成，是在病毒基因指令下，利用细胞生物合成的场所和原材料进行合成的过用细胞生物合成的场所和原材料进行合
40、成的过程。程。三种形式的合成三种形式的合成 核酸的复制核酸的复制 基因组的转录基因组的转录 蛋白质的合成蛋白质的合成中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期病毒大分子合成55核酸复制核酸复制病毒核酸的复制模式：病毒核酸的复制模式：半保留复制模式半保留复制模式全保留复制模式（全保留复制模式（dsRNA）环状环状DNA复制的几何构象复制的几何构象病毒核酸复制总的重要中间体病毒核酸复制总的重要中间体病毒核酸复制的主要类型（病毒核酸复制的主要类型（7种）：种）：I.基因组为双股正链基因组为双股正链DNAII.基因组为单股正链基因组为单股正链DNAIII.基因组为双链基因组为双链RNA IV.
41、基因组为单股正链基因组为单股正链RNA V.基因组为单股负链基因组为单股负链RNAVI.基因组为具有基因组为具有DNA中间体的单股正链中间体的单股正链RNAVII.基因组为具有基因组为具有RNA中间体的双链中间体的双链DNA中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期病毒大分子合成56基因组表达和转录：动物病毒有多种类型的病毒基因组，每一种都有独特的复制策略，根据转录产生mRNA的策略，可分6种类型：a.双链DNA病毒，由依赖于DNA的RNA聚合酶转录为mRNA;b.单链DNA病毒，先合成变为双链DNA，再转录产生mRNA;c.正链RNA病毒，在受染细胞内直接作为mRNA翻译为蛋白质;d
42、.负链RNA病毒，由结合于病毒的依赖于RNA的RNA聚合酶转录为互补的mRNA，再进行蛋白质合成;e.双链RNA病毒，由结合于病毒的RNA聚合酶转录为mRNA;f.反转录病毒的正链病毒RNA，由结合于病毒的反转录酶转录为互补的单链DNA，再转变为双链DNA，环化后整合于细胞基因组，然后转录产生mRNA.中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期病毒大分子合成57 病毒蛋白质的合成 病毒核酸的复制和病毒蛋白质的合成，可以人为地分为以下几个连续阶段：a.mRNA的转录：这是核酸和蛋白质合成的第一个主要步骤；b.mRNA的翻译：DNA病毒和RNA病毒转录的mRNA或者由RNA病毒的RNA直接
43、转化的mRNA，于胞浆的聚核糖体上译制出具有病毒信息的酶(包括DNA或RNA聚合酶)以及其他早期蛋白质。这种早期蛋白质主要用于抑制细胞的正常生物合成。中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期病毒大分子合成58c.病毒核酸的复制：当感染细胞内出现上述早期病毒蛋白，尤其是病毒特异性酶类后，病毒核酸的大量合成就有了条件。病毒的核酸复制与细菌或其他动植物细胞的核酸复制不同。细菌和其他动植物细胞随核酸复制而发生二分裂，病毒则缺乏将其核酸复制限制为一个周期的控制机制，通常是形成一个连续合成的阶段。d.mRNA的再度转录：在新合成的RNA聚合酶的作用下，由母代病毒和子代病毒的DNA进一步转录出第二
44、批mRNA。某些RNA病毒则仍由RNA直接转化。e.mRNA的再度翻译：mRNA在核糖体上进一步译制出“晚期”蛋白，包括病毒衣壳蛋白及病毒编码的其他蛋白，后者主要用于调节病毒自身成分的合成程序。中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期病毒大分子合成594）装配和释放 病毒DNA或RNA及蛋白质等组分，以一定方式结合，形成完整病毒粒子，即为。有些病毒的壳体蛋白质亚基能以类似结晶作用的方式自发的装配成病毒壳体。另外有的病毒为指导装配，在病毒壳体装配时有病毒基因组编码的非结构蛋白参加，它不结合于病毒结构中，装配完毕，参加另一轮的病毒装配，或者被除去。大多数DNA病毒在细胞核内合成DNA，装
45、配过程也在细胞核内进行。但DNA病毒中的痘病毒和虹彩病毒在细胞浆内合成DNA和蛋白质，因此装配成熟病毒粒子也在细胞浆内进行。囊膜病毒的释放方式，不同于无囊膜病毒。实质上是病毒核衣壳获得囊膜的过程。中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期装配和释放60中山大学生命科学学院 病毒与疾病六、病毒的生命周期61中山大学生命科学学院 病毒与疾病吸附和侵入脱壳病毒大分子合成装配和释放62中山大学生命科学学院 病毒与疾病七、病毒的命名 病毒的命名并无绝对的规则，常依病毒的型态、感染对象、最初发现地点。例如感染动植物的病毒可能依感染的对象、病征来命名，例如麻疹病毒、狂犬病毒,以发现地点命名的包括埃博
46、拉病毒。噬菌体的命名常依实验室内编号命名，例如T1噬菌体。63目是一群具有某些共同特征的科，目目是一群具有某些共同特征的科，目名应是名应是个以个以“virales”结尾的单词结尾的单词 科是一群具有某些共同特征的属，科是一群具有某些共同特征的属，科名应是一个以科名应是一个以“viridae”结尾的单词结尾的单词亚科是一群具有某些共同特征亚科是一群具有某些共同特征的属，亚科名应是的属，亚科名应是个以个以“virinae”结尾的单词结尾的单词属是一群具有某些共同特征的种，属属是一群具有某些共同特征的种，属名应是一个以名应是一个以“virus”结尾的单词结尾的单词病毒种是指构成一个复制谱系，占有病毒
47、种是指构成一个复制谱系，占有一个特定生态环境，具有多个分类特征的病毒。一个特定生态环境，具有多个分类特征的病毒。中山大学生命科学学院 病毒与疾病八、病毒的分类界、门、纲、目、科、属、种641966年7月在莫斯科召开的第九届国际微生物学会议上专门成立国际病毒命名委员会(简称ICNV)。1973年后改称国际病毒分类委贝会，简称ICTV。ICTV的任务是建立适合所有病毒通用的分类系统。以便统一协调病毒的分类和命名。中山大学生命科学学院 病毒与疾病八、病毒的分类65国际病毒分类委员会（国际病毒分类委员会（ICTV）第八版中，确认的）第八版中，确认的病毒超病毒超种，其中种，其中 个病毒目，个病毒目，个病
48、毒科，个病毒科，个病毒亚科，个病毒亚科，个病毒属，个病毒属，个病毒种。个病毒种。5个病毒目：个病毒目：疱疹病毒科小核糖核酸病毒科副粘病毒科短尾噬菌体科冠状病毒科其他未确定其他未确定中山大学生命科学学院 病毒与疾病八、病毒的分类ICTV分类法66中山大学生命科学学院 病毒与疾病病毒形态（球状、杆状、病毒形态（球状、杆状、弹状），大小（病毒的长度和宽度、病毒粒弹状），大小（病毒的长度和宽度、病毒粒子的直径），有无囊膜，衣壳结构等；子的直径），有无囊膜，衣壳结构等；浮力密度，沉降系数，浮力密度，沉降系数，对对pH值、温度、离子、有机溶剂（乙醚、氯值、温度、离子、有机溶剂（乙醚、氯仿）和射线的稳定性；
49、仿）和射线的稳定性；病毒核酸是病毒核酸是DNA或或RNA的，的，是单链还是双链，是线状还是环状，分节段是单链还是双链，是线状还是环状，分节段还是单一分子，是正链还是负链，基因组长还是单一分子，是正链还是负链，基因组长度，有无度，有无5帽子结构和共价结合多肽，有无帽子结构和共价结合多肽，有无3多聚多聚A结构，核酸序列比较等；结构，核酸序列比较等；八、病毒的分类67中山大学生命科学学院 病毒与疾病结构蛋白数量，蛋白质分结构蛋白数量，蛋白质分子大小，蛋白质功能（尤其是病毒转录酶和子大小，蛋白质功能（尤其是病毒转录酶和反转录酶、病毒红细胞凝集素、神经氨酸糖反转录酶、病毒红细胞凝集素、神经氨酸糖苷酶、病
50、毒融合蛋白），氨基酸序列比较；苷酶、病毒融合蛋白），氨基酸序列比较；有无脂类，脂类性质；有无脂类，脂类性质；有无糖类，糖类性质；有无糖类，糖类性质；基因组结构和大小，基因组结构和大小，核酸复制和转录特征，翻译和翻译后修饰特核酸复制和转录特征，翻译和翻译后修饰特征，病毒蛋白聚集、装配、成熟和释放部位，征，病毒蛋白聚集、装配、成熟和释放部位，细胞病变特征，有无包涵体形成；细胞病变特征，有无包涵体形成；八、病毒的分类68中山大学生命科学学院 病毒与疾病对细胞种类对细胞种类的特异性；病毒蛋白的聚集场所；病毒粒子的特异性；病毒蛋白的聚集场所；病毒粒子的装配场所，病毒粒子成熟和释放的部位和的装配场所，病毒
