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1、微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东病毒学病毒学 Virology微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东l3000BC，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东人类认识病毒的历史人类认识病毒的历史 人类人类认识病毒：认识病毒：从认识从认识病毒性疾病病毒性疾病开始的开始的;人类人类研究病毒：研究病毒：从研究植物从研究植物烟草花叶病病毒烟草花叶病病毒开始的开始的;病毒的发现病毒的发现 1892年：俄国科学家发现烟草花叶病病原体可通过年：俄国科学家发现烟草花叶病病原体可通过 除菌滤器；除菌滤器；1898年：
2、荷兰细菌学家证实了烟草花叶病是由滤过年：荷兰细菌学家证实了烟草花叶病是由滤过 性病原体引起的；性病原体引起的；德国病毒学家发现了口蹄疫病原体有相同德国病毒学家发现了口蹄疫病原体有相同 的特性。的特性。微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东Fig.Leaf of tobacco and EM of tobacco mosaic virus.微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东19001900年：鸡瘟病毒；年：鸡瘟病毒；19011901年年：黄热病病毒；黄热病病毒；(第一个被发现的人类病毒第一个被发现的人类病毒)19031903年：狂犬病毒；年：狂犬病毒；
3、19081908年：鸡白血病病毒；年：鸡白血病病毒；19091909年：年：PoliovirusPoliovirus；19111911年：劳斯肉瘤病毒；年：劳斯肉瘤病毒；19151915年：英国的年：英国的Twort Twort 分别发现了噬菌体分别发现了噬菌体19171917年：加拿大的年：加拿大的dHerelle dHerelle 微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东概论概论 一、一、定义定义(Virus)：Vi是一类体积微小、结是一类体积微小、结 构简单，只含一种类型的核酸构简单，只含一种类型的核酸(DNA/RNA)，严格易感活细胞内寄生，以严格易感活细胞内寄生，以
4、 复制方式增殖的非细胞型微生物。复制方式增殖的非细胞型微生物。微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东（真核生物（真核生物)动物界动物界植物界植物界原生生物界原生生物界真菌界真菌界原核生物界原核生物界病毒界病毒界放线菌放线菌 细菌细菌支原体支原体衣原体衣原体螺旋体螺旋体立克次体立克次体微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 二、二、特点特点：(与其他微生物的区别与其他微生物的区别)1、体积微小体积微小：以：以nm计量，用电镜放大十计量，用电镜放大十 几万至几十万倍才能观察。几万至几十万倍才能观察。微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东
5、2、结构简单结构简单：(“一包基因一包基因”)非细胞结构，核非细胞结构，核酸外包以蛋白质酸外包以蛋白质外壳外壳(分子生物分子生物)无完整代谢酶系无完整代谢酶系统，无任何细胞统，无任何细胞器器微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 3、专性易感活细胞内寄生专性易感活细胞内寄生：(靶细胞靶细胞)4、特殊抵抗力：、特殊抵抗力：耐冷不耐热耐冷不耐热/耐甘油耐甘油/抗生抗生 素对其无作用素对其无作用，只有，只有干扰素干扰素可阻止其复可阻止其复 制与扩散。制与扩散。三、病毒与人类疾病的关系：三、病毒与人类疾病的关系：1、人类约、人类约75%的传染病由病毒引起。的传染病由病毒引起。2、病
6、毒性疾病特点：、病毒性疾病特点：传染性强，病死率传染性强，病死率 高，无特效治疗药高，无特效治疗药。登革热CMV感染Burkitt 淋巴瘤 （EBV感染）微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 3、与某些肿瘤和自身免疫病的发病有密切、与某些肿瘤和自身免疫病的发病有密切 关系。关系。四、病毒学：研究病毒的本质，病毒和宿四、病毒学：研究病毒的本质，病毒和宿 主间的相互作用和规律的一主间的相互作用和规律的一 门前沿学科。门前沿学科。微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东病毒与其它微生物的区别微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 一、一、病
7、毒的大小与形态病毒的大小与形态：病毒的大小：病毒的大小：1、以以nm计量计量：大病毒：大病毒200-300nm 中病毒中病毒100nm 小病毒小病毒50nm 2、测量方法：电镜测量方法：电镜/超滤法超滤法/超速离心法超速离心法 X射线衍射射线衍射病毒基本性状病毒基本性状微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东葡萄球菌(1000nm）ABCDEFG立克次体立克次体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体大肠杆菌噬菌体 (65 95nm)B、腺病毒腺病毒 (70nm)C、脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒 (30nm)D、乙脑病毒乙脑病毒 (40nm)E、蛋白分子蛋白分子 (10n
8、m)F、流感病毒流感病毒 (100nm)G、烟草花叶病毒烟草花叶病毒微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 3、与其他微生物比较：、与其他微生物比较：P23图图2-19 病毒的形态：多样病毒的形态：多样(多数呈球形，少数多数呈球形，少数 为杆状，丝状，子弹状，砖块样，蝌为杆状，丝状，子弹状，砖块样，蝌 蚪形蚪形.)微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东A.痘病毒痘病毒B.轮状病毒轮状病毒C.HBVD.噬菌体噬菌体E.流感病毒流感病毒F.狂犬病毒狂犬病毒电镜照片电镜照片微生物学暨免疫学教研室微生物学
9、暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东Rhinovirus微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东Tobacco mosaic virus微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东VSV:Vesicular stomatitis virus微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 phage微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东SARSvirus微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东SARSvirus微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东SARSvirus微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学
10、教研室 吴虢东吴虢东adenovirus微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 aibola virus微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东HBV微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东poliovirus微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东HIV微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 二、病毒的结构和化学组成：二、病毒的结构和化学组成：病毒体病毒体(virion)：发育成熟具感染性的发育成熟具感染性的 完整的病毒颗粒。完整的病毒颗粒。病毒的结构病毒的结构：1、基本结构：核心、基本结构：核心(
11、核酸核酸)+衣壳衣壳(蛋白质蛋白质)即核壳体即核壳体(裸病毒裸病毒)2、辅助结构：包膜、辅助结构：包膜(envelope)刺突刺突(spike)微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 病毒的化学组成：病毒的化学组成：1、病毒的核心：、病毒的核心：内容：核酸内容：核酸+少量功能蛋白少量功能蛋白(酶酶)只含一种类型的核酸：只含一种类型的核酸：DNA病毒：病毒：dsDNA:+DNA ssDNA:+/-DNA RNA病毒病毒：dsRNA:+RNA ssRNA:+/-R
12、NA及含逆转录酶的及含逆转录酶的+RNA微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 核酸的功能：核酸的功能：储存病毒的全部遗传信息储存病毒的全部遗传信息 自我复制自我复制(产生子代病毒核酸产生子代病毒核酸)具感染性具感染性(感染性核酸感染性核酸 少数少数)2、病毒的衣壳：、病毒的衣壳：由许多同等大小的形态亚单位由许多同等大小的形态亚单位 壳粒壳粒 组成。组成。(不同病毒体壳粒数目及排列各不同病毒体壳粒数目及排列各 不相同，可作为鉴别和分类的依据不相同，可作为鉴别和分类的依据)微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 壳粒组成衣壳时，可形成壳粒组成衣壳时，可形成
13、三种对称方式三种对称方式 20面体立体对称面体立体对称：微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东二十面体对称型二十面体对称型 (e.g.,adenovirus)微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东五邻体六邻体微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 螺旋对称螺旋对称：(tobacco mosaic virus)微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 复合对称：复合对称：bacteriophage poxvirus 微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室
14、吴虢东吴虢东 功能功能：保护核酸保护核酸 特异吸附宿主细胞膜受体，参特异吸附宿主细胞膜受体，参 与感染过程与感染过程 具抗原性具抗原性 构成酶类，构成酶类，DAN多聚酶多聚酶/逆转逆转 录酶等附着于衣壳上。录酶等附着于衣壳上。3、病毒的包膜：病毒体成熟时从宿主细胞、病毒的包膜：病毒体成熟时从宿主细胞 释放时获得。释放时获得。微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 成分：脂类成分：脂类 来源于宿主细胞膜或核膜来源于宿主细胞膜或核膜 蛋白质蛋白质 病毒基因编码，在病毒病毒基因编码，在病毒 包膜上形成钉状突起，称为包膜上形成钉状突起，称为刺突刺突 或子粒，为病毒的吸附结构或子粒，
15、为病毒的吸附结构 多糖多糖 来自宿主细胞，与病毒吸来自宿主细胞，与病毒吸 附、侵入宿主细胞有关附、侵入宿主细胞有关 特殊性能：特殊性能：包膜子粒赋予病毒特殊性包膜子粒赋予病毒特殊性 能能,如凝血如凝血(凝血素凝血素)/酶酶.微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 包膜对脂溶剂敏感：如乙醚包膜对脂溶剂敏感：如乙醚/氯仿氯仿/胆汁胆汁.功能：功能：维持病毒结构的完整性维持病毒结构的完整性(保护保护)参与感染过程，增强病毒的致参与感染过程，增强病毒的致 病性病性(吸附吸附/膜融合膜融合/引发发热等引发发热等)具抗原性：具抗原性：(病毒种病毒种/型型/株，株，引引 起免疫应答起免疫
16、应答)微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 三、三、病毒的增殖病毒的增殖：病毒的增殖方式：病毒的增殖方式：1、病毒缺乏完整代谢所必须的酶系统，、病毒缺乏完整代谢所必须的酶系统，必须借助活细胞内相应的酶系统增殖必须借助活细胞内相应的酶系统增殖 复制。复制。2、增殖方式：、增殖方式：自我复制自我复制(self replication)mRNA 蛋白质蛋白质亲代核酸亲代核酸 子代核酸子代核酸 子代病毒子代病毒微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 3、复制周期：病毒进入宿主细胞至释放子、复制周期：病毒进入宿主细胞至释放子 代病毒的过程称代病毒的过程称。此连续
17、过程人为分。此连续过程人为分 为五个阶段：为五个阶段：吸附、穿入、脱壳、吸附、穿入、脱壳、生物生物 合成合成、装配成熟释放、装配成熟释放 viral replication cycle。微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东吸附吸附adsorption穿入穿入 penetration脱壳脱壳uncoating生物合成生物合成biosynthesis组装成熟与释放组装成熟与释放assembly and release微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 病毒复制周期各阶段的特点：病毒复制周期各阶段
18、的特点：1、吸附、吸附(adsorption)：配体：配体受体受体(特异特异)病毒衣壳或包膜病毒衣壳或包膜 上的蛋白质结构上的蛋白质结构(吸附结构吸附结构)中和抗体中和抗体ADSORPTION微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 2、穿入、穿入(penetration)：无包膜病毒无包膜病毒 入胞作用进入入胞作用进入PENETRATION-ENVELOPED VIRUSESfrom Schaechter et al,Mechanisms of Microbi
19、al Disease,3rd ed,1998微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 有包膜病毒有包膜病毒 膜融合作用膜融合作用微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 3、脱壳、脱壳(uncoating)：微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 4、生物合成生物合成(biosynthesis)：病毒脱壳后释病毒脱壳后释出核酸并在其出核酸并在其指导下复制子指导下复制子代病毒核酸及代病毒核酸及衣壳的过程衣壳的过程(隐隐蔽期蔽期latent period微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 mRNA的转录与蛋白质的合成：
20、的转录与蛋白质的合成：通式：通式：模板核酸模板核酸 转录转录 mRNA 翻译翻译 蛋白质蛋白质(酶及衣壳酶及衣壳)特点：宿主细胞为病毒复制提供生物合特点：宿主细胞为病毒复制提供生物合 成的场所成的场所(细胞器等细胞器等)、原料、原料(氨基氨基 酸酸/核苷酸等核苷酸等)、能量及酶系统等、能量及酶系统等 必备条件。必备条件。微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 方式：方式：(病毒核酸类型不一方式不一病毒核酸类型不一方式不一 P247)dsDNA:转录在细胞核内进行转录在细胞核内进行 -DNA 依赖依赖DNA的的RNA多聚酶多聚酶 mRNA 蛋白质蛋白质 ssDNA:+/-DN
21、A 依赖依赖DNA的的DNA多聚酶多聚酶 -/+DNA .dsRNA:(转录在细胞浆内进行转录在细胞浆内进行)RNA(节段性节段性)依赖依赖RNA的的RNA多聚酶多聚酶 mRNA Pr微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 ssRNA:+RNA：直接作为：直接作为mRNA翻译蛋白质翻译蛋白质 -RNA：先合成互补连，形成复制中间型：先合成互补连，形成复制中间型 在按双链在按双链RNA模式进行。模式进行。逆转录病毒逆转录病毒：P248 ss+RNA病毒病毒 +RNA(模板模板)逆转录逆转录酶酶 -DNA RNA:DNA杂交杂交 体体 RNA水解酶水解酶H-DNA 进入胞核进入
22、胞核/DNA多聚酶多聚酶+DNA 双链双链DNA 前病毒整合前病毒整合 激活激活/转录转录 子代子代RNA.微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东dsDNA病毒复制示意图微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东+ssRNA病毒复制示意图微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东+ssRNA逆转录病毒复制示意图微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 蛋白质的分类：蛋白质的分类：早期蛋白早期蛋白：生物合成早期即病毒：生物合成早期即病毒子代核子代核 酸合成之前合成酸合成之前合成的蛋白质，是的蛋白质，是以亲代核以亲代核 酸为模板
23、酸为模板合成，包括病毒复制合成所合成，包括病毒复制合成所必必 需的复制酶和一些抑制蛋白质需的复制酶和一些抑制蛋白质(可封闭宿可封闭宿 主细胞的正常代谢，是细胞代谢转向有主细胞的正常代谢，是细胞代谢转向有 利于病毒合成利于病毒合成)(功能性蛋白功能性蛋白)微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 晚期蛋白晚期蛋白：子代病毒核酸合成后子代病毒核酸合成后以之为以之为 模板模板合成的蛋白质，主要为病毒的衣壳合成的蛋白质，主要为病毒的衣壳 蛋白和其他蛋白和其他结构蛋白结构蛋白。核酸的复制：核酸的复制：5、装配、装配/成熟成熟/释放：释放：微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴
24、虢东吴虢东 装配装配/成熟：成熟：子代核酸子代核酸+子代衣壳子代衣壳=子代病毒子代病毒 DNA病毒除痘病毒外在核内装配病毒除痘病毒外在核内装配 RNA病毒含痘病毒在胞浆内装配病毒含痘病毒在胞浆内装配 在核膜在核膜/胞膜上装配获得包膜胞膜上装配获得包膜 释放：破胞释放释放：破胞释放 芽生芽生(出芽出芽)释放释放 融合释放融合释放 整合整合smallpox virus assembly and maturationF.A.Murphy,School of Veterinary Medicine,University of California,Davis.http:/微生物学暨免疫学教研室微生物学
25、暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东Semliki Forest Virus buddingSchaechter et al,Mechanisms of Microbial Disease,3rd ed,1998HIV budding and maturationHsiung,GD et al.,Diagnostic Virology 1994 p204(D.Medina)微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东流感病毒出芽释放流感病毒出芽释放VZVVZV出芽穿过核膜获得包膜出芽穿过核膜获得包膜0.1m HIV病毒出芽释放病毒
26、出芽释放微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东常用的细胞培养微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 6、病毒的异常增殖：、病毒的异常增殖：缺陷病毒缺陷病毒(defective virus):如如HDV 顿挫感染顿挫感染(abortive infection):病毒进入非容纳细胞病毒进入非容纳细胞微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东顿挫感染 Abortive infectionl原因宿主细胞不能提供病毒复制所需的酶、能量或成份病毒虽被复制，但不能装配释放l人腺病毒在人胚肾细胞可复制，在猴肾细胞则不能复制微生物学暨免疫学教研室微生物学暨
27、免疫学教研室 吴虢东吴虢东缺陷病毒（Defective virus）l因病毒基因组不完整或有点突变而不能进行正常复制的病毒，当与辅助病毒（Helper virus）共同培养，如能为其提供缺乏的物质，则缺陷病毒也能培殖腺病毒相关病毒（缺陷病毒）与腺病毒（辅助病毒）丁型肝炎病毒（缺陷病毒）与乙型肝炎病毒（辅助病毒）微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东干扰现象（Interference）l两种病毒感染同一细胞时，一种病毒会干扰另一病毒复制l原因与干扰素（IFN）产生有关病毒改变了宿 主细胞代谢途径缺陷干扰病毒（DIP）干扰辅助病毒的复制l意义联合使用疫苗微生物学暨免疫学教研室微生物学暨免疫学教研室 吴虢东吴虢东 四、病毒的分类：四、病毒的分类：1995年国际病毒分类委员会年国际病毒分类委员会 三大类三大类 DNA病毒病毒/RNA病毒病毒/逆转录病毒逆转录病毒P252表表23-1