病毒的基本性状

病毒学病毒（virus）属于非细胞型微生物，与其他微生物比较，具有独特的特点：1、体积微小，能通过除菌滤器，必须借助电子显微镜才能看到2、结构简单，无典型细胞结构3、遗传物质简单，仅含一种类型核酸（DNA或RNA）4、严格活细胞内寄生，缺乏产生能量的酶系统，需依赖宿主细胞提供能量、原料及酶等，才能进行生物合成5、以核酸复制的方式增殖6、对常用抗生素一般不敏感，但对干扰素敏感病毒是1892年首次发现的，是俄国学者伊凡诺夫斯基发现了烟草花叶病病毒，在研究烟草花叶病的时候，发现其病原体能通过除菌滤器，说明是一种比细菌更小的微生物，1898年正式命名为病毒。从1892年发现第一种病毒（植物病毒）至今已经100多年，以后又相继发现了动物病毒、人类病毒和细菌病毒。一个世纪以来，病毒学的研究有了相当的进展，知今已形成了很多分支学科，特别是分子病毒学的发展，使病毒学的研究从细胞水平进入了基因水平阶段，为病毒学的更进一步研究奠定了基础。病毒作为一种病原微生物，与人类疾病密切相关：传染性疾病：大多数人类传染病是由病毒引起，而且有些病毒传染性很强，如肝炎病毒非传染性疾病：病毒与肿瘤、先天畸形、自身免疫病密切相关病毒的基本性状P22-31一、病毒的大小与形态病毒的体积非常微小，用于测量病毒大小的单位为纳米（nanometer，nm，1/1000µm），各种病毒大小不等，差别很大，总的来说分为三型：大型病毒：200~300nm，如牛痘苗病毒中型病毒：100nm左右，绝大多数人类病毒属中型病毒小型病毒：<50nm，polio-vP23图2-19几种病毒与细菌、衣原体、立克次体大小比较，绝大多数病毒需在电镜下才能看见，大型病毒普通光镜下勉强可看出其轮廓病毒的形态多数呈球形或近似球形，少数为杆状或其他形状，如弹状、丝状、蝌蚪状等。尽管各种病毒形态不同，但结构相似。二、病毒的结构与化学组成完整的成熟的病毒颗粒称为病毒体（virion），是细胞外的结构形式，具有感染性。病毒体的结构由内向外依此由三个部分组成：核心—核酸核酸+衣壳称核衣壳，对于无包膜病毒而衣壳—蛋白质外壳言，核衣壳就是病毒体包膜—有些病毒核衣壳外面还有包膜包绕，三部分共同组成病毒体（一）核酸：是病毒体的核心部分，其化学成分为DNA或RNA，构成病毒基因组，具有多样性，单链或双链，环型或线型，对人和动物病毒而言，大多数DNA病毒为双股，而RNA病毒则多为单股。功能：1、构成病毒基因组，主导病毒的遗传变异，为病毒增殖、遗传和变异提供遗传信息2、决定病毒的感染性3、决定病毒的增殖（二）衣壳（capsid）—包绕在核酸外面的蛋白质外壳功能：1、保护核酸，使之免受环境中核酸酶破坏2、介导病毒核酸进入宿主细胞，决定病毒对宿主的选择性3、具有免疫原性，构成病毒体的主要抗原成分无包膜病毒的核衣壳（nucleocapsid）就是病毒体，称裸露病毒（三）包膜（envelope）：有些病毒在核衣壳外有包膜围绕，带有包膜的病毒体称为包膜病毒。包膜是病毒在成熟过程中，病毒核衣壳穿过宿主细胞以出芽方式向细胞外释放时获得的，主要含有宿主细胞膜或核膜的化学成分。包膜蛋白则多由病毒基因组编码，具有病毒特异性。有些包膜表面有蛋白质形成的钉状突起，称为包膜子粒或刺突（spike）功能：1、维护病毒体结构的完整性，保护核衣壳2、构成病毒体的表面抗原，与致病性和免疫性密切相关3、辅助病毒感染，与病毒的吸附和侵入有关，决定有膜病毒对宿主的选择性几个概念：病毒体、核衣壳、裸露病毒、包膜病毒（四）病毒结构的对称性衣壳的化学成分是蛋白质，电镜下可看到衣壳是由一定数量的壳粒组成，每个壳粒称为一个形态亚单位，每个壳粒又是由一个或多个多肽分子组成，这些多肽分子称为结构亚单位或化学亚单位，不同的病毒，组成衣壳的壳粒数目和排列方式不同，形成了病毒结构的几种对称型：1、螺旋对称型：壳粒围绕螺旋形的病毒核酸链对称排列，见于大多数杆状病毒、正粘病毒、副粘病毒、弹状病毒等2、20面体立体对称型：核酸呈球形或近似球形，壳粒排列成20面体立体对称型，构成20个面、12个顶、30个棱的立体结构，每个面都呈等边三角形，由许多壳粒镶嵌组成，球状病毒多数呈这种对称型3、复合对称型：壳粒排列既有螺旋对称又有立体对称形式，如噬菌体三、病毒的增殖因为病毒缺乏增殖所需的酶系统、能量和许多原材料，故只能在有易感性的活细胞内增殖，需要宿主细胞提供原料、能量及场所才能进行增殖，病毒是以核酸复制的方式增殖，而不是二分裂，即以病毒核酸分子为模板进行自我复制，人和动物病毒的复制主要包括以下几个阶段：（一）吸附与穿入：病毒要进入细胞，首先必须吸附在易感的宿主细胞表面，这种吸附主要是通过病毒表面结构与易感细胞表面受体特异性结合，如HIV包膜糖蛋白gp120的受体是T细胞表面的CD4分子，故只能侵犯CD4+TL，病毒吸附后穿过细胞膜进入细胞的过程称穿入，根据病毒的结构不同，有不同的穿入方式：1、胞饮或内吞作用：细胞膜内陷，将病毒核衣壳吞入胞浆中，或通过受体介导的内吞作用，无包膜病毒一般通过胞饮作用穿入2、膜融合：有膜病毒通过其包膜与宿主细胞膜融合，病毒核衣壳进入胞质中3、直接穿入：有些特殊的病毒，吸附于易感细胞后，通过细胞表面酶的作用，脱去衣壳，病毒核酸直接进入细胞内，如噬菌体。（二）脱壳：进入易感细胞的病毒必须脱去蛋白质衣壳，暴露出病毒核心，核酸才能发挥作用。多数病毒进入细胞后，在细胞溶酶体酶的作用下脱去蛋白质外壳，使病毒核酸游离出来，进入细胞一定部位，进行生物合成。（三）生物合成：包括核酸复制与蛋白质合成。在生物合成阶段，细胞内找不到有感染性的病毒颗粒，称为隐蔽期。以双链DNA病毒为例介绍病毒的生物合成过程：早期蛋白合成：DNA-V（宿主细胞核内）依赖DNA的RNA多聚酶转录早期mRNA（细胞浆核糖体上）转译早期蛋白早期蛋白主要是依赖DNA的DNA聚合酶及脱氧胸腺嘧啶激酶，为功能蛋白，其功能为：1、具有核酸多聚酶的活性，用于合成子代DNA分子2、阻断细胞生物合成，封闭正常细胞代谢子代DNA分子复制：亲代DNA双链在解链酶作用下解链成为正、负两条单链，按半保留复制方式，分别以两条单链DNA分子为模板，在DNA聚合酶的作用下，复制互补的DNA，形成新的双链DNA即子代DNA。晚期蛋白合成：子代DNA分子为模板转录晚期mRNA转译晚期蛋白晚期蛋白是结构蛋白，组成病毒的衣壳蛋白和包膜刺突。（四）组装、成熟与释放宿主细胞内不断复制子代病毒核酸及病毒结构蛋白，二者在细胞内一定部位装配成子代核衣壳。病毒的种类不同，在细胞内装配的部位和方式也不同，DNA-V多数在核内装配（痘病毒除外），RNA-V多数在细胞质内装配，少数病毒既可在核内又可在胞浆内装配（如麻疹病毒）。无包膜病毒组装成核衣壳即为完整的、成熟的病毒颗粒，而有包膜病毒尚需获得包膜后才能成熟为病毒体。释放：无包膜病毒组装成核衣壳后，宿主细胞破裂溶解，一次大量释放到细胞外；有包膜病毒的核衣壳则通过芽生方式从细胞膜系统（核膜或细胞膜）获得包膜而少量、陆续释放，膜上镶嵌病毒的结构蛋白，具有病毒的特异性，构成病毒的表面抗原。有包膜病毒以出芽方式释放到细胞外，通常并不直接引起细胞死亡。有些病毒如巨细胞病毒，很少释放到细胞外，而是通过细胞间桥或细胞融合，在细胞间传播，致癌病毒的基因组与宿主细胞染色体整合，随细胞分裂而传代，出现在子代细胞中。病毒的复制周期：从病毒吸附至宿主细胞到细胞释放出子代病毒这一过程称为一个复制周期，包括以上四个阶段，是一个连续的过程。四、病毒的异常增殖和干扰现象（一）病毒的异常增殖病毒在细胞内复制的过程实质上就是病毒和细胞相互作用的过程，病毒在细胞内复制时，并非所有的病毒成分都能组装成完整的子代病毒，可因病毒自身和宿主细胞两方面的原因导致病毒不能完成复制，而表现出异常增殖。1、顿挫感染（abortiveinfection）：病毒进入宿主细胞后，如细胞不能为病毒增殖提供所需的酶、能量及必要成分，病毒就不能合成本身的成分，或虽合成部分或全部病毒成分，但不能组装和释放出完整的子代病毒，称为顿挫感染。不能为病毒复制提供必要条件的细胞称非容纳细胞，能支持病毒完成正常增殖的细胞称为该病毒的容纳细胞，二者是相对的，对某种病毒是非容纳细胞，对另一种病毒则可能是容纳细胞。2、缺陷病毒（defectivevirus）：因病毒基因组不完整或者因某一基因位点改变，不能复制出完整的子代病毒，称为缺陷病毒。缺陷病毒与其他病毒共同感染细胞时，若其他病毒能弥补缺陷病毒不足，为其提供所缺乏的物质，就能使缺陷病毒完成正常增殖，使之增殖出完整病毒，这种有辅助作用的病毒称辅助病毒。如腺病毒伴随病毒就是一种缺陷病毒，其辅助病毒为腺病毒，丁型肝炎病毒和乙型肝炎病毒也是如此。缺陷病毒虽不能复制，但却具有干扰同种成熟病毒体进入细胞的作用，又称为缺陷干扰颗粒。（二）病毒的干扰现象两种病毒同时或短时间内先后感染同一细胞时，可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象，称为病毒的干扰现象（interference）。干扰现象广泛存在于各种病毒之间，可以是异种、同种、同型或自身干扰，灭活病毒也能干扰活病毒。病毒干扰现象的意义：1、能使感染终止，阻止、中断发病，构成机体非特异性免疫的一个重要组成部分；2、使用疫苗预防病毒性疾病时，也可因为疫苗病毒间的干扰而影响疫苗的免疫效果，所以应注意合理使用。机体感染某种病毒后，在一定时间内对病毒不易感，疫苗应间隔使用五、理化因素对病毒的影响病毒受理化因素的作用而失去其感染性，称为灭活，灭活的病毒仍能保留其他特性，如抗原性、血凝性等。（一）物理因素1、温度：耐冷不耐热，-20~700C低温冰箱中可保存几月~几年液氮（-1960C）中可长期保持感染性。600C几分钟~十几分钟可灭活多数病毒，1000C几秒钟即可灭活多数病毒。故病毒标本应尽快低温冷冻保存。2、pH：多数病毒在pH5~9的范围内比较稳定，在pH5以下或pH9以上迅速灭活。3、射线和紫外线：破坏核酸而使病毒灭活（二）化学因素1、有包膜病毒对脂溶剂敏感，如乙醚、氯仿等，类脂膜被脂溶剂破坏而失去吸附宿主细胞的能力。消化道病毒为无膜病毒，有膜病毒进入消化道即被胆汁破坏；2、病毒对强酸强碱敏感，实验室常用1NHCI浸泡消毒实验器材3、对氧化剂、酚类、醛类、酒精等化学消毒剂敏感（三）生物因素：病毒对抗生素不敏感，现有的抗生素对病毒无抑制作用，有些中草药对某些病毒有一定的抑制作用六、病毒的分类按宿主种类分为：动物病毒、植物病毒、细菌病毒按传播方式、流行病学和临床特点分为：呼吸道病毒、肠道病毒、肝炎病毒、痘类病毒、疱疹病毒、虫媒病毒、狂犬病病毒等按核酸类型：DNA-V、RNA-V、DNA和RNA反转录病毒按有无包膜：有包膜病毒、裸露病毒