醫(yī)學(xué)病毒學(xué)

1、醫(yī)學(xué)病毒學(xué),Medical Virology,病毒是如何發(fā)現(xiàn)的,1886年Mayer證實(shí)了煙草花葉病的傳染性1892年 Iwanowaski證實(shí)其病原是一種新的病原因子。1896年 Beigerink給這種病原起拉丁名叫virus。,？,Fig. Leaf of tobacco and EM of tobacco mosaic virus.,臨床病毒學(xué)現(xiàn)狀,發(fā)病率高，傳染性強(qiáng)；人類(lèi)部分腫瘤與病毒感染有關(guān)；某些病毒感染有致畸作用

2、；其他一些疾病與病毒感染的關(guān)系； 目前病毒感染的診療還相對(duì)滯后，部分尚缺乏有效疫苗；,病毒的概念,病毒（Virus）：是一類(lèi)體積微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅含一種類(lèi)型核酸，必須在活的敏感細(xì)胞內(nèi)才能生長(zhǎng)繁殖的非細(xì)胞型微生物。,第二十三章 病毒的基本性狀,,第一節(jié) 病毒的形態(tài)第二節(jié) 病毒的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成,(Virion): 完整性?感染性,（一）大?。簻y(cè)量單位為納米(nm)，最大的痘苗病毒為300 nm，最小的脊髓灰質(zhì)炎病毒為30 nm

3、 #準(zhǔn)確測(cè)量方法： 電鏡( Electron microscope, EM ),,病毒體,,Fig EM of Influenza virus. Scale bar =100nm,Fig.1.The comparative sizes of representative viruses,?300nm,?20nm,（二）形態(tài)：,（三）病毒的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成

4、,1. 基本化學(xué)組成：,核酸 + 蛋白質(zhì),2. 病毒的結(jié)構(gòu)：,裸病毒,,核心（核酸）,外披蛋白質(zhì)衣殼,,包膜-------------------,核衣殼,,包膜病毒,Naked viruses,Neucleocapsid,Enveloped viruses,General structure of a virion,衣殼組成------殼粒(capsomeres),殼粒,,數(shù)目,排列,,螺旋對(duì)稱(chēng)型,20面體立體對(duì)稱(chēng)型,復(fù)合對(duì)稱(chēng)型,衣殼

5、分為螺旋對(duì)稱(chēng)型、20面體立體對(duì)稱(chēng)型等,Fig (A) icosahedral symmetry ; (B) helical symmetry.,Fig An icosahedral virus,Fig A helical virus,Fig EM of complex viruses Poxvirus Scale bar =100nm,包膜(envelope)：糖脂,包膜子粒(peplomere)

6、 或刺突(spike),,3. 病毒核酸及功能,# 多樣性： （1）   核酸種類(lèi)：DNA/RNA; （2）   形態(tài)分類(lèi)：線(xiàn)形/環(huán)形； （3）   單/雙；+/-；節(jié)段； （4） 開(kāi)放讀碼框 (open reading

7、 frame, ORF)間可有基因重疊。,不分節(jié)段（脊髓灰質(zhì)炎病毒） +RNA-V 分節(jié)段（RNA腫瘤病毒） 　 ssRNA 不分

8、節(jié)段（副黏病毒） RNA-V - RNA-V 分節(jié)段（正黏病毒） dsRNA---------±RNA-V---分節(jié)段（呼腸病毒） ssDNA---------+DNA(AAV) DNA-V

9、 dsDNA--------±DNA (HSV),,,,,,,Fig Overlapping reading frames,# RNA病毒基因組的極性 （1） RNA病毒的基因組可直接充當(dāng)mRNA的稱(chēng)為‘positive-stranded’ （2）由新合成的RNA充當(dāng)mRNA的RNA病毒，其基因組稱(chēng)為‘negative-stranded’,,核酸的功能：,遺傳物質(zhì)／復(fù)制／變異； 感染性核酸

10、； 檢測(cè)的物質(zhì)基礎(chǔ)； 研究生命物質(zhì)的模型； 分子生物學(xué)工具；,4. 病毒蛋白質(zhì)及功能,分類(lèi)： 結(jié)構(gòu)蛋白：衣殼、基質(zhì)或包膜等； 非結(jié)構(gòu)蛋白：調(diào)節(jié)蛋白、酶類(lèi)等； 功能： 結(jié)構(gòu)蛋白：衣殼保護(hù)作用；抗原性； 受體配體；細(xì)胞毒性； 非結(jié)構(gòu)蛋白：復(fù)制有關(guān)酶類(lèi)；致病有關(guān) 酶；調(diào)節(jié)蛋白等；部分可

11、 作檢測(cè)的靶點(diǎn)；,第三節(jié) 病毒的增殖,Viral multiplication,一、病毒的復(fù)制周期 （viral replication cycle）,特點(diǎn)：復(fù)制（自我復(fù)制―self-replication）病毒的復(fù)制周期（viral replication cycle）病毒進(jìn)入敏感細(xì)胞后，以其基因組為模板，借助細(xì)胞中的原料、能量及場(chǎng)所合成自己的大分子（蛋白質(zhì)與核酸）以

12、組裝子代病毒顆粒，最終按一定方式釋放出細(xì)胞。分為吸附和穿入、脫殼、生物合成、組裝成熟和釋放,吸附 (Absorption),,?（受體－配體）,穿入 (Penetration),,,,融合(enveloped viruses),胞飲 (naked viruses),,脫殼 (Uncoating),,?酶,生物合成 (Biosynthesis),,合成產(chǎn)物,?,合成地點(diǎn),?,,,裝配 (Assembly),,?場(chǎng)所,?,釋放 (Rel

13、ease),,(裸病毒),殺細(xì)胞型,?,出芽型,?,（包膜病毒）,,Fig Scanning electron micrograph of virus particles budding from the cell surface.,Fig Typical growth curve of a virus compared with that of a bacterium,1.吸附與穿入absorption and penetrati

14、on,吸附：通過(guò)病毒的包膜或無(wú)包膜病毒表面的配體位點(diǎn)與細(xì)胞表面的特異受體結(jié)合而吸附，如脊髓灰質(zhì)炎病毒—神經(jīng)系統(tǒng)，HIV病毒 gp120—TH （CD4+）穿入：包膜病毒—包膜與 宿主細(xì)胞膜融合 無(wú)包膜病毒—胞飲方式,2.脫殼uncoating,病毒在細(xì)胞內(nèi)脫去衣殼后，核酸才可發(fā)揮指令作用，多數(shù)是在細(xì)胞的溶酶體酶作用下脫殼釋放出病毒基因組,3.生物合成

15、biosynthesis,通過(guò)病毒基因組表達(dá)與復(fù)制來(lái)完成的，包括蛋白質(zhì)的合成與核酸的復(fù)制, 此階段無(wú)完整病毒可見(jiàn)，也不能用血清學(xué)檢測(cè)出病毒的抗原，稱(chēng)為隱蔽期發(fā)生在病毒核酸復(fù)制之前的轉(zhuǎn)錄稱(chēng)為早期轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)物為早期mRNA，翻譯出早期蛋白；發(fā)生在病毒核酸復(fù)制開(kāi)始或之后的轉(zhuǎn)錄稱(chēng)為晚期轉(zhuǎn)錄， 產(chǎn)物為晚期mRNA，翻譯出晚期蛋白.,早期蛋白(early protein): 是功能性蛋白質(zhì)，為病毒核酸復(fù)制提供酶類(lèi)，參與調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞的自身代謝過(guò)程。

16、晚期蛋白(late protein): 主要是病毒的結(jié)構(gòu)蛋白，與病毒的形態(tài)構(gòu)成有關(guān)。,4.裝配與釋放assembly and release,裝配部位可在核內(nèi)、胞質(zhì)內(nèi)、核膜、胞質(zhì)膜上無(wú)包膜病毒裝配成核衣殼即為成熟病毒體包膜病毒裝配成核衣殼后以出芽方式釋放，釋放時(shí)包有核膜或胞質(zhì)膜成為成熟病毒體,二、 病毒實(shí)例 1,dsDNA-V: HSV （１）DNA半保留復(fù)制； （２）根據(jù)病毒核酸復(fù)制時(shí)點(diǎn)將轉(zhuǎn)錄分

17、 為早期轉(zhuǎn)錄／晚期轉(zhuǎn)錄；,Fig Replication strategy of adenovirus, a DNA virus.,病毒實(shí)例2,+ssRNA-V: poliovirus （１）本身具有mRNA功能； ?。ǎ玻?fù)制中間體（replicative intermediate, RI）；±RNA； （３）早、晚期轉(zhuǎn)錄時(shí)相似不明

18、顯；多 聚大蛋白；,Fig Replication strategy of polio, a positive-stranded RNA virus,病毒實(shí)例3,Retrovirus: HIV （１）逆轉(zhuǎn)錄酶； 　（２）復(fù)制中間體（replicative intermediate, RI）； +RNA—DNA 雜交體； （３）前病毒(p

19、rovirus)；,三 、 病毒的異常增殖,宿主細(xì)胞方面的原因： 非容納細(xì)胞 non-permissive cells 頓挫感染 abortive infection病毒本身的原因：　　　 缺陷病毒 defective viruses　　 　輔助病毒 helper viruses　　　 缺陷干擾顆粒 defective interfering

20、 particle， DIP,四 、 病毒的干擾現(xiàn)象,當(dāng)兩種病毒同時(shí)感染同一細(xì)胞時(shí)，可發(fā)生一種病毒的增殖抑制另一種病毒增殖的現(xiàn)象(interference)；機(jī)制可能為受體的占據(jù)或細(xì)胞代謝途徑改變；干擾素（interferon)產(chǎn)生？,,,第四節(jié)  理化因素對(duì)病毒的影響,滅活（inactivation）：失去感染性；但仍可保留其抗原性、紅細(xì)胞吸附等生物學(xué)功能； 

21、 物理因素：Tm; pH; 射線(xiàn)； 化學(xué)因素：脂溶劑；化學(xué)消毒劑；抗生素等；,病毒的遺傳和變異,1．  病毒變異的類(lèi)型： 遺傳型變異： 非遺傳型變異：,,2. 病毒變異的機(jī)制:,（１）遺傳型變異： 基因突變（gene mutation） 突變株（mutant）,,表現(xiàn)為宿主范圍、 組織親嗜性、抗原成分、耐藥性、毒力等性狀改

22、變；,ⅰ自發(fā)突變 spontaneous mutation RNA-V ﹥ DNA-V; ⅱ誘發(fā)突變 induced mutation 理化方法；,條件致死性突變：如ts突變株； 高溫下ts變異株基因編碼的蛋白或酶失去功能； 　宿主范圍突變株 host-range mutant, hr 改變了對(duì)細(xì)胞的吸附或相互作用：街病毒→固 定病毒；,

23、耐藥突變株 drug-resistant mutant 病毒靶酶基因發(fā)生改變→耐藥；HIV→AZT變異株；　基因重組 genetic recombination　　形成兼有兩親代病毒特性的子代病毒；,基因重配 genetic reassortment,通過(guò)交換RNA節(jié)段而進(jìn)行的重組；,,（2）非遺傳型變異 （基因產(chǎn)物的相互作用） ⅰ互補(bǔ)作用； ⅱ表型混合；,,第五節(jié) 病毒的分

24、類(lèi),分類(lèi)原則：1.核酸類(lèi)型與結(jié)構(gòu) 2.病毒體的形狀和大小 3.病毒體的形態(tài)結(jié)構(gòu) 4.對(duì)脂溶劑的敏感性 現(xiàn)一般分為DNA病毒、RNA病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒三類(lèi)。,其他,非尋常病毒 1.衛(wèi)星病毒(satellites)基因組為500~2 000 個(gè)核苷酸的單鏈RNA 2