五年制病毒学总论寻萌.ppt
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1、1,第二篇 病毒学,免疫与病原生物学系寻萌,2,病毒(virus),是一类形体微小,结构简单,只含一种类型核酸(DNA或RNA),必须在活细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物,对抗生素不敏感。,3,病毒与人类关系极为密切:,人类传染病75%由病毒引起。有些病毒传染性极强,流行很广,有效药物少,可引起世界大流行;有些病毒可引起持续性感染;病后可出现后遗症;与某些肿瘤、自身免疫性疾病和胎儿畸形发生密切相关;新病毒不断被发现。,4,第二十二章 病毒的基本性状,5,一、病毒的形态、结构和分类,(一)大小和形态 病毒体(virion):完整的成熟病毒颗粒,是细胞外的结构形式,具有典型的形态结构和感染性。
2、1.大小:以纳米(nm)作为计量单位。20300nm,可通过滤菌器(0.45m)。观察工具:电子显微镜,6,(300nm),7,2.形态球形(近似球形)如人类及动物病毒杆形 如植物病毒丝状 如埃博拉病毒弹形 如狂犬病病毒 砖形 如痘病毒蝌蚪形 如细菌病毒(噬菌体),8,(二)结构,基本结构核心(core)衣壳(capsid)包膜(envelope),核衣壳(nucleocapsid),9,1.核心 核酸,构成病毒基因组。少量非结构功能性蛋白质。2.衣壳 蛋白质。保护核酸免受破坏,介导核 酸进入宿主细胞。抗原性。由壳粒组成。壳粒数目和排列方式不同:螺旋对称型20面体立体对称型复合对称型,10,复
3、合对称型,11,无包膜病毒体,称裸露病毒(naked virus)带有包膜的病毒体,称包膜病毒(enveloped virus)3.包膜 在成熟过程中,核衣壳 以出芽方式穿过宿主胞膜 或核膜向细胞外释放时获得。表面有不同形状突起,称为 包膜子粒或刺突(spike)。由病毒基因编 码。,刺突,包膜,12,包膜的性质和功能:,保护核衣壳。构成病毒的表面抗原,具抗原性,诱发免疫应答。与病毒入侵细胞和感染性有关。对干燥、热、酸和脂溶剂敏感,乙醚能破坏包膜而灭活病毒,常用来鉴定病毒有无包膜。,13,(三)化学组成,1.核酸 位于病毒体的中央,其化学成分为DNA或RNA;只含一种核酸,分为DNA病毒和RN
4、A病毒。构成形式多样:线形或环状(闭环、缺口环)双链DNA(dsDNA)单链DNA(ssDNA)双链RNA(dsRNA)单链RNA(ssRNA):单正链 单负链 分节段RNA是病毒感染、增殖、遗传和变异的物质基础。,分节段RNA,14,2.蛋白质病毒的主要组成部分。由病毒基因组编码。(1)结构蛋白(structure protein):衣壳蛋白、包膜蛋白和基质蛋白。功能:保护病毒核酸 参与病毒的感染过程 具有良好抗原性,可特异性诊断。(2)非结构蛋白(non-structure protein):包括:病毒编码的酶类 存在于被感染细胞中的特殊功能蛋白,15,3.脂类和糖类主要存在于包膜上,大部
5、分来自宿主细胞膜。,16,二、病毒的增殖,特点:必须在易感的活细胞内进行。由宿主细胞提供病毒缺乏的酶系统、能量及原料和生物合成的场所。以自我复制方式进行。以病毒基因为模板进行核酸复制和蛋白质合成,再装配成子代病毒体。,17,(一)病毒的复制周期从病毒进入宿主细胞开始,经基因组复制,到最后释放出子代病毒,称为一个复制周期(replication cycle)。1.吸附(Adsorption)2.穿入(Penetration)3.脱壳(Uncoating)4.生物合成(Biosynthesis)5.装配与释放(Assembly and Release),18,吸附,静电结合,特异性结合,19,穿入
6、,吞饮无包膜病毒,核酸直接进入无包膜病毒、噬菌体。,20,融合,有包膜病毒,21,脱壳,病毒核衣壳进入细胞,经细胞溶酶体作用,蛋白衣壳被水解,释放出基因组核酸,并进入细胞的一定部位。,22,生物合成:早期阶段:基因转录、翻译,产生必须的复制酶和抑制细胞正常代谢的非结构蛋白(早期蛋白);晚期阶段:病毒核酸开始复制,产生病毒结构蛋白(晚期蛋白)。无完整病毒,不能用血清学方法检测,隐蔽期。,23,分为7大类型:双链DNA病毒单链DNA病毒单正链RNA病毒单负链RNA病毒双链RNA病毒逆转录病毒嗜肝DNA病毒(DNA逆转录病毒),24,双链DNA病毒(dsDNA),25,装配部位 DNA病毒 细胞核内
7、 RNA病毒 细胞质内成熟方式释放方式 破胞释放 出芽释放 细胞间传播,装配与释放,26,27,(二)病毒的异常增殖1.缺陷病毒(defective virus)由于病毒基因组不完整或某一基因位点改变,不能单独复制出完整有感染性的病毒颗粒,称为缺陷病毒。该病毒在复制时,需要伴随着另一种病毒以弥补缺陷病毒的不足,使之增殖出完整的病毒体。这种有辅助作用的病毒被称为辅助病毒。HDV与HBV腺病毒伴随病毒与腺病毒,28,2.顿挫感染(abortive infection)由于宿主细胞不能为病毒提供复制的必要条件,导致进入的病毒不能复制出完整的具有感染性的病毒颗粒,称为顿挫感染。该细胞称为该病毒的非容纳
8、细胞。人腺病毒 人胚肾细胞(容纳细胞)猴胚肾细胞(非容纳细胞),29,三、病毒的干扰现象,定义:两种病毒感染同一种细胞时,常发生一种V抑制另一种V复制的现象,称为干扰现象。类型:异种V间干扰;同种V间干扰 同型V间干扰;同株V间干扰(自身干扰)灭活病毒干扰活病毒,30,机制:1.干扰素(interferon,IFN)产生。2.竞争干扰:第一种V破坏细胞表面受体阻止另一种V的吸附和穿入。两种V竞争同一底物或同一复制部位。3.改变宿主细胞代谢途径。4.阻止第二种病毒mRNA的翻译。5.缺陷干扰颗粒(DIP)干扰同种正常病毒。,31,干扰现象的医学意义:干扰现象能阻止、中断发病,也可以使感染终止,导
9、致宿主康复。在使用疫苗预防病毒性疾病时,要注意疫苗病毒间的干扰和与野病株之间的干扰,避免影响疫苗的免疫效果。,32,四、病毒的遗传与变异,病毒的基因组较简单,基因数仅3-10个,增殖速度极快。为充分利用核酸,多种基因常以互相重叠的形式存在,即基因中的编码序列外显子之间有重叠。病毒基因转录与翻译在细胞内进行,其基因组具有真核细胞基因组特征,含有内含子,具有转录后的剪切和后加工过程。,33,(一)基因突变,常发生基因组碱基序列置换、缺失或插入,引起基因突变。自发突变。物理因素(紫外线或射线)或化学因素可诱发突变。由基因突变而导致病毒表型性状改变的毒株称为突变株。病毒空斑的大小、病毒颗粒形态、抗原性
10、、宿主范围、营养要求、细胞病变及致病性改变。,34,1条件致死性突变株 只能在某种条件下增殖,而在另一种条件下不能增殖的病毒株。例:温度敏感性突变株(ts):低温28-35(容许性温度)复制增殖 高温37-40(非容许性温度)死亡。具有毒力减弱,但免疫原性保持的特点,可制备成较理想的活疫苗。例如:小儿麻痹糖丸,甲肝病毒疫苗。,35,2缺陷型干扰突变株(DIM)因病毒基因组中碱基缺失突变引起,所含核酸明显减少,并发生结构重排,其特点:可自然发生。高感染复制传代时发生。不能单独复制,必须在辅助病毒(通常是野毒株)存在时才能复制,并干扰野毒株的增殖;与某些慢性疾病的发病机制有关。,36,3宿主范围突
11、变株(hr突变株)指病毒基因组的改变,影响了对宿主细胞的感染范围,可感染野生型毒株不能感染的细胞,用于制备减毒疫苗,如狂犬疫苗和麻风疫苗。4耐药突变株 因编码病毒酶基因的突变,降低了病毒酶对药物的亲和力或作用,使病毒对药物不敏感。,37,(二)基因重组与重配,重组(recombination):两种有亲缘关系的病毒感染同一细胞时,发生基因重组,产生具有两个亲代特征的子病毒,并能继续增殖。重组时病毒核酸则通过分子断裂交叉连接,使核酸分子内部重新排列。,38,重配(reassortment):分节段的RNA病毒基因组之间(如流感病毒),通过交换RNA节段,使子代基因组发生变异,这种过程称为重配。发
12、生率高于重组。,39,(三)基因整合,指病毒基因组与宿主细胞基因组的整合(integration)。多种DNA病毒、逆转录病毒均有整合宿主细胞染色体的特性。既可引起病毒基因的变异,也可引起宿主细胞染色体基因的改变,导致肿瘤的发生。,40,(四)病毒基因产物的相互作用,两种病毒感染同一细胞时,可发生病毒基因产物的相互作用,产生子代病毒的表型变异。1.互补作用(complementation)和加强作用 两种病毒感染同一细胞时,其中一种病毒的基因产物促使另一病毒增殖。野生株与缺陷病毒或灭活病毒之间,甚至两种缺陷病毒之间,产生感染性子代病毒。,41,2.表型混合与核壳转移 两种病毒感染同一细胞时,一
13、种病毒的子代核酸被另一病毒所编码的衣壳或包膜包裹,发生耐药性或细胞亲嗜性的改变,仅基因产物发生交换表型混合;无包膜病毒发生的表型混合核壳转移。获得的新性状不稳定,经细胞传代后可恢复为亲代表型。应通过传代确定新性状的稳定性,区分是基因重组还是表型混合。,42,五、理化因素对病毒的影响,病毒受理化因素作用后,失去感染性称灭活(inactivation)。灭活的病毒仍能保留其他特性,如抗原性、红细胞吸附、血凝及细胞融合等。,43,一、物理因素1.温度:多耐冷不耐热;大多数病毒5060 30分钟即灭活。热使衣壳蛋白、包膜蛋白变性,病毒不能吸附宿主细胞。复制酶被破环。2.pH:多在pH5-9的范围内,比
14、较稳定;3.射线和紫外线:射线:致死性灭活;紫外线:灭活后可复活(光复活)。,44,二、化学因素1.脂溶剂:有包膜病毒敏感,乙醚作用最佳2.酚类:蛋白变性3.氧化剂、卤素及其化合物:病毒都很敏感4.抗生素与中草药:抗生素:无作用;中草药:板蓝根、大青叶、大黄、黄芪等有 一定的抑制作用;,45,94个科,22个亚科,395个属分类的依据1核酸类型与结构(DNA或RNA,单链或双链、分子量、基因数)2病毒体的形状和大小;3衣壳对称性和壳粒数目;4有无包膜;5.对理化因素的敏感性;6.抗原性;7.生物学特性(繁殖方式、宿主范围、传播途径和致病性)。,六、病毒的分类,46,DNA病毒 病毒 RNA病毒
15、 逆转录病毒 卫星病毒 亚病毒 类病毒 朊粒,47,1卫星病毒(satellites)基因组为500-2000个核苷酸的单链RNA分子。具有自己的蛋白质衣壳。有的由自身编码,有的靠辅助病毒的蛋白衣壳。复制必须依靠辅助病毒,复制地点与辅助病毒一致。与辅助病毒基因组无同源序列。干扰辅助病毒的增殖。多数属植物病毒,少数与噬菌体和动物病毒有关。,48,2类病毒(viroid)具有感染性的RNA分子。仅由200-400个核苷酸组成。单链杆状,有二级结构。无包膜或衣壳,不含蛋白质。在细胞核内复制,利用宿主细胞RNA多聚酶。均为植物病毒。3朊粒(prion)一种传染性很强的蛋白颗粒。与动物和人中枢神经系统慢
16、性进行性致死性传染病有关。,49,第二十三章 病毒的感染与免疫,50,一、病毒的致病作用,病毒感染(viral infection):指病毒侵入机体,在易感细胞内复制增殖,损伤或改变细胞功能的过程。病毒感染的结果取决于宿主、病毒和其他影响免疫应答的因素。宿主因素:基因背景、免疫状态、年龄及个体健康状况。病毒因素:病毒株、病毒剂量及感染途径。,51,(一)病毒的传播1.传染源 患者、病毒携带者、患病及携带病毒的动物或中间宿主。2.传播方式(1)水平传播(horizontal transmission)(2)垂直传播(vertical transmission),52,(1)水平传播病毒在人群中不
17、同个体之间的传播,或从动物到动物再到人的传播。途径:呼吸道:吸入,流感V、腮腺炎V。消化道:食入,甲肝V、脊灰V。血液:注射,输血,器官移植,HIV、HCV泌尿生殖道:性接触,HSV-、HIV。皮肤黏膜损伤:接触、叮咬,乙脑V、出血热V、狂犬病V。,53,(2)垂直传播:指病毒从亲代到子代。途径:经胎盘:乙肝V、风疹V、CMV、HIV等。结果:流产、死胎、畸形、先天感染。经产道:HSV-,乙肝V等。乳汁和唾液。感染生殖细胞。常见的与胎儿先天性感染有关的病毒:风疹病毒;CMV;HSV;HIV;HBVTORCH:弓形虫(TOXO)、风疹(RUB)、巨细胞病毒(CMV)和单纯疱疹病毒、型(HSV),
18、54,3.感染过程与结局:局部感染:病毒入侵部位增殖局部疾病 如:鼻病毒,普通感冒;轮状病毒,腹泻。全身感染:病毒血、淋巴系统、神经系统 靶器官全身或多种组织与器官,引起功能障碍。病毒进入血液称病毒血症(viremia)。,55,(二)病毒感染的致病机制1.病毒对宿主细胞的致病作用(1)杀细胞效应(cytocidal effect)病毒在宿主细胞内复制完毕,可在很短时间内一次释放大量子代病毒,细胞被裂解死亡。多见无包膜、杀伤性强的病毒。多数引起急性感染。如脊髓灰质炎病毒。机制:a.阻断细胞核酸与蛋白质合成 b.引起细胞溶酶体释放水解酶 c.病毒衣壳蛋白的毒性作用 d.细胞的细胞器受损。,56,
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