Chap 4 病毒（virus）

前言 引起约75%的人类传染病 非细胞型微生物，称为病毒颗粒、病毒粒子或病毒体，不能称为病毒细胞 几乎感染所有细胞生物

第一个记载的病毒性植物病——郁金香碎色病 最早记载的病毒性家畜病——狂犬病 最早记载的人类病毒性疾病——天花 第一个被发现的病毒——烟草花叶病毒（ 1886年，德国人麦尔（Mayer）证明烟草花叶病可以传染；1892年，俄国的伊万诺夫斯基（ Ivanovski ）证明烟草花叶病的病原并非细菌； 1899年，荷兰细菌学家贝杰林克（Beijerinck）进一步实验真正发现了病毒的存在，并命名“Virus”）

植物病毒 烟草花叶病毒 病毒侵染对花瓣颜色的影响

常见的病毒与病毒性疾病

麻疹及 麻疹病毒（measles virus） 人类是麻疹病毒惟一自然宿主 麻疹皮疹 麻疹形成的多核巨细胞

天花（ Smallpox ） Progression of Smallpox 天花病毒 Pox virus

病毒 （viruses） 狂犬病病毒 Rabies virus 心病毒 Cardiovirus 流感病毒 fluenza Virus 口蹄疫病毒 Aphtho virus

腺病毒 Adenovirus DNA肿瘤病毒 DNA tumor viruses 乳头瘤病毒 Papilloma viruses are also found associated with human penile, uterine and cervical carcinomas and are very likely to be their cause; moreover, genital warts can convert to carcinomas.

人T-淋巴细胞病毒，攻击一个T- 淋巴细胞 HTLV-1 (human T-cell lymphotropic virus) : Causes Adult T-cell leukemia (Sezary T-cell leukemia) which is found in some Japanese islands, the Caribbean, Latin America and  Africa.  HTLV-1 is sexually transmitted  人T-淋巴细胞病毒，攻击一个T- 淋巴细胞 Human T-lymphocyte Virus Attacking a T-lymphocyte (TEM x26,400) 

轮状病毒Rotavirus 口服活疫苗：保护率≥75% Hepatitis A  Hepatitis B 轮状病毒Rotavirus 口服活疫苗：保护率≥75% 脊髓灰质炎病毒 poliovirus 口服活疫苗：保护率≥90%

禽传染支气管炎病毒 水生动物皮瘤中的红色病毒

HIV HIV感染人体组织 HIV颗粒电镜

甲型H1N1流感病毒

埃博拉病毒（Ebola virus）

朊病毒（Prion virus）

大肠杆菌噬菌体

病毒的特点 体积微小，以nm计，用电镜才能看到，可通过细菌滤器 无细胞结构，仅有核酸和蛋白组成，且只含有一类核酸（DNA or RNA） 严格的专性活细胞寄生 以复制方式进行增殖 对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感 具有感染性

§1 病毒的生物学特征 一、病毒的大小 病毒大小：nm级 光学显微镜不可见

二、常见病毒形态 常见形状：球形或近球形；杆状、丝状、弹状；蝌蚪形。

三、病毒结构 结构简单：核酸+蛋白质 描述“结构组成”的几个基本概念 核心(core)：病毒的核酸 衣壳(capsid)：包围病毒核酸核心的蛋白质外壳 衣壳粒(capsomer)：衣壳的组成单位，一条或多条多肽链 核衣壳(nucleocapsid)：衣壳+核心 包膜(envelope)：包在核衣壳外的囊膜，由脂质和蛋白质组成，不同病毒松紧度不一样 刺突(spike)：病毒表面向外突出的钉状突起，是特异性糖蛋白，往往是病毒的表面抗原

病毒包膜松紧不一样

（一）病毒衣壳的对称形式 二十面体立体对称结构 螺旋对称结构 复合对称结构（双对称）

（二）病毒基本结构 依据： 衣壳对称结构 有无包膜 少数为复杂结构，如痘病毒

四、病毒的化学组成 DNA病毒 ssDNA：线状、环状 dsDNA：线状、环状 ssRNA +ssRNA：有感染性（可直接作为模板） RNA病毒 -ssRNA：无感染性 dsRNA 核酸 结构蛋白：是指构成一个形态成熟的有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质，包括壳体蛋白、包膜蛋白和毒粒酶等，约占病毒总量的70%。 非结构蛋白：指由病毒基因组编码的，在病毒复制或基因表达调控过程中表达，具有一定功能，但不结合于病毒颗粒中的蛋白质。大多具有酶活性，参与和调控病毒的复制，部分具有抗凋亡、抗细胞因子活性及干扰抗原递呈的功能 。 蛋白质 脂类：主要存在于包膜 糖类：主要是以寡糖侧链存在于病毒糖蛋白和糖脂中 脂质和糖类

五、病毒分类 国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonmy of Viruses, ICTV)是国际公认的病毒分类与命名的权威机构 分类系统:目、科（亚科）、属和种构成。科和属是病毒分类系统的最主要单位。目、科、属分别用拉丁文后缀“-virales”、“-viridae”及“-virus” 按核酸类型分大类，按形态、致病等分科。大约有4000 多种，7 大类，66 科，244 属（ICTV，2001） 不采用拉丁文双名法，而是英文或英语化的拉丁文，只用单名 如Circoviridae 环状病毒科，Circovirus 环状病毒属

五、病毒分类 真病毒（Euvirus）：核酸+蛋白 亚病毒（Subvirus）：只有一种成分 可按核酸、病毒形态、对称结构、有无包膜、宿主等分 亚病毒（Subvirus）：只有一种成分 类病毒(viroid)：只含有具单独侵染性的RNA组分，由200~400核苷酸组成，主要侵染高等植物，如马铃薯纺锤块茎病，柑橘裂皮病 卫星因子(Satellites) ：只含有不具单独侵染性的核酸组分，必须依赖宿主细胞内共感染的辅助病毒才能复制，由500~2000核苷酸组成，编码自己外壳蛋白的称为卫星病毒，否则仅称卫星核酸，核酸类型有dsDNA，ssDNA，dsRNA和ssRNA。其中拟病毒(virusoid)一般指环状ssRNA，如丁型肝炎病毒(hepatitis D virus,HDV)。 朊病毒(prion)：只含有蛋白质的病原因子，常引起中枢神经系统疾病，如疯牛病、羊搔痒症、人类库鲁病

§2 病毒增殖 （ Replication of Viruses ） 吸附----穿入和脱壳----生物合成 ----装配----释放

一、吸附（adsorption） 非特异性吸附：随机碰撞，静电引力等 特异性吸附：特异性受体 ——决定病毒的嗜组织性，病毒感染的开始 可逆 非特异性吸附：随机碰撞，静电引力等 特异性吸附：特异性受体 ——决定病毒的嗜组织性，病毒感染的开始 B淋巴细胞表面CD21（ EBV (epstein-barr virus) 受体） CD4（HIV受体） CD46（麻疹病毒受体） CD54（细胞间粘附因子ICAM-1） （鼻病毒受体） 不可逆

二、穿入（ penetration ） 病毒穿入宿主细胞方式 直接穿入 注入式 胞饮方式 融合方式 1 病毒粒子 2宿主细胞 3 病毒核酸 直接穿入多见于一些小病毒，如呼肠孤病毒。还有就是脊髓灰质炎病毒穿入方式比较少见：与宿主细胞受体结合后，衣壳蛋白结构发生改变，核酸直接穿过细胞膜进入细胞质中。

病毒类型和穿入方式有关 小病毒：直接穿入 噬菌体：注入式 胞饮：裸露病毒 融合：包膜病毒

脱壳（uncoating） 脱壳酶 注入式穿入方式时，注入与脱壳同时完成

三、生物合成（ Biosynthesis ） （隐蔽期进行） 核酸 mRNA 蛋白质 转录 翻译

dsDNA病毒生物合成 亲代±DNA 早期转录 mRNA 早期翻译早期Pr 子代± DNA 晚期转录 mRNA 晚期翻译 晚期Pr 帮助病毒复制 抑制宿主代谢 亲代±DNA 早期转录 mRNA 早期翻译早期Pr （功能蛋白） 半保留复制 子代± DNA 晚期转录 mRNA 晚期翻译 晚期Pr （结构蛋白） 装配成熟 子代病毒粒子

逆转录病毒(+RNA二聚体 )生物合成 (+)RNA 逆转录酶 (+)RNA–(–)DNA杂交链 Pr 装配 子代病毒粒子 整合入宿主染色体形成前病毒(致癌) 转录 mRNA (+)RNA Pr 装配 子代病毒粒子 翻译

四、病毒的装配（ assembly ） 核酸产生：细胞核内 装配：核中完成 DNA病毒 蛋白质产生：细胞质中 装配 核酸产生：细胞质中 RNA病毒 装配：细胞质中完成 蛋白质产生：细胞质中

五、病毒的释放（release ） 裂解性释放（裸露病毒） 出芽释放（包膜病毒） 细胞间接触或融合 出芽释放： 从宿主细胞核出芽时获得包膜 B. 从宿主细胞膜出芽时获得包膜 来自核膜——疱疹病毒； 来自质膜——流感病毒。

病毒的生活史

dsDNA病毒复制

§3 病毒的培养 一、培养方法 动物接种 鸡胚培养 细胞培养 常用细胞： 非洲绿猴肾细胞 Vero-e6 BHK-21：仓鼠肾传代细胞 PK-15：猪肾传代细胞 IBRS-2：猪肾传代细胞 Hela：人的子宫瘤细胞 Vero：非洲绿猴肾细胞 Vero细胞被成功的用来培养狂犬病疫苗、乙脑疫苗等多种疫苗，在非典期间又为研究冠状病毒做出贡献，在医药研究种广泛应用 非洲绿猴肾细胞 Vero-e6

二、病毒增殖指标 1、细胞病变  2、红细胞吸附现象 3、包涵体形成  4、细胞代谢改变 5、干扰现象 

细胞病变  正常细胞 病变细胞

病毒包涵体 某些病毒感染细胞后，细胞内会出现一些在光学显微镜下可见的大小不等、数量不等的圆形或不规则小体，称为包涵体。  斑节对虾杆状病毒包涵体（肝胰腺内） 狂犬病病毒包涵体

§4 干扰现象和干扰素 一、干扰现象（interference，p128） §4 干扰现象和干扰素 一、干扰现象（interference，p128） 当两种病毒同时或先后感染同一细胞时，可发生一种病毒的增殖抑制另一种病毒增殖的现象。 异种之间、同种之间、自身之间（活死） 非特异性免疫的构成部分 指导正确使用疫苗（有病毒感染时暂不能预防接种减毒活疫苗，多种疫苗不可同时接种等）

二、干扰素(interferon, IFN) （一）概念：干扰素是受到病毒感染或其他干扰素诱生剂的作用，由细胞分泌的，能抑制病毒增殖，并具有多种生物学活性的糖蛋白 （二）性质： 1、化学本质为蛋白质，其合成受细胞基因组的调控 2、广谱高效的抗病毒作用，无病毒特异性有种属特异性 3、作用机制是抑制病毒蛋白合成，而不具备杀病毒作用 4、还有抗肿瘤活性、调节免疫效应细胞等功能

（三）干扰素的种类 IFN-α：白细胞 IFN-β：成纤维细胞 IFN-γ：T细胞 IFN 细胞来源 诱生剂 56oC, 30min pH2.0 抗病毒 作用 抗肿瘤 免疫调节 IFN-α 白细胞 病毒、poly I:C 稳定 较强 较弱 IFN-β 成纤维细胞 IFN-γ T淋巴细胞 各种抗原、ConA、PHA 灭活

（四）干扰素的产生和作用

干扰素的产生和作用机制 宿主IFN基因（处于抑制状态） 合成IFN并释放 合成抗病毒蛋白(AVP) 蛋白激酶 2´-5 ´寡腺苷酸合成酶 2-磷酸二酯酶 抑制病毒蛋白合成启动 降解病毒mRNA 去除tRNA3’端-OH 病毒蛋白合成受抑制

§5 抗病毒药物作用机制 抑制病毒穿入与脱壳 抑制病毒核酸合成 抑制病毒蛋白合成 利用不同药物的作用机制不同进行联合治疗（鸡尾酒疗法） §5 抗病毒药物作用机制 抑制病毒穿入与脱壳 抑制病毒核酸合成 抑制病毒蛋白合成 利用不同药物的作用机制不同进行联合治疗（鸡尾酒疗法） 美籍华人何大一 1996年，何大一因此被美国《时代》周刊评选为本年度风云人物

§6 噬菌体

一、噬菌体的生物学性状 形态和对称结构 化学组成：具有病毒特征，同时核酸中含有稀有碱基 大多蝌蚪形，复合对称性 球形噬菌体，二十面体对称 丝状噬菌体，螺旋对称 化学组成：具有病毒特征，同时核酸中含有稀有碱基 Escherichia coli是发现噬菌体最多、研究得最深入的一种宿主

二、增殖 （基本同一般病毒） 吸附（adsorption） 生物合成 成熟（装配） 释放 注入 例如，E．Coli的 T3、T4、T7的吸附位点是脂多糖，Bacillus subtilis的SP-50噬菌体的吸附位点是磷壁酸，沙门氏菌的x噬菌体是鞭毛，而E．coli的f2、MS2则吸附于F菌毛上。 每一敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量，就称感染复数（m.o.i，multiplicity of infection）。 注入 生物合成 成熟（装配） 释放

三、噬菌体与宿主菌的关系 几个概念： 烈性噬菌体 温和噬菌体 溶原菌 前噬菌体 溶原转变

四、噬菌体生活周期 裂解 裂解性循环 溶源性循环 （自发几率10-2-10-5） 烈性噬菌体 吸附穿入 增殖 成熟 烈性噬菌体 吸附穿入 增殖 成熟 裂解 温和噬菌体 整合 同步复制 自发或诱导 （自发几率10-2-10-5） 裂解性循环 溶源性循环 多次循环传代

五、噬菌体分离及噬菌斑 可疑材料接种培养 过滤除菌 滤液（含多种噬菌体） 加指定宿主菌培养特定噬菌体 培养液变澄清-------分离噬菌体成功 溶菌空斑实验 空斑接种入相应宿主菌液培养 纯噬菌体

噬菌斑（PFU/mL） 噬斑 荧光假单胞菌 噬菌体侵蚀宿主细胞的结果，会使菌苔上出现一个个噬菌斑。 因每种噬菌体的噬菌斑有一定的形状、大小、边缘和透明度，故可用作鉴定的指标，也可利用噬菌斑进行纯种分离和计数。 噬斑 荧光假单胞菌

§7 病毒的致病性与病毒性疾病 一、病毒传播途径 水平传播 垂直传播：母婴传播 呼吸道：流感、腮腺炎、风疹virus、EBV §7 病毒的致病性与病毒性疾病 一、病毒传播途径 水平传播 呼吸道：流感、腮腺炎、风疹virus、EBV 消化道：甲肝(HAV)、脊灰virus 、EBV 泌尿生殖道：人乳头瘤病毒（HPV） 皮肤外伤：狂犬病、HIV 垂直传播：母婴传播 风疹、疱疹、乙肝、巨细胞等virus

二、Virus的感染类型 根据临床症状有无 隐性感染 显性感染 根据病程 急性感染：潜伏短，发病急，病程短 多数 根据临床症状有无 隐性感染 显性感染 根据病程 急性感染：潜伏短，发病急，病程短 多数 持续性感染 慢性感染：慢性进行性 乙肝 潜伏性感染：反复发作 疱疹 慢发病毒感染：潜伏长发作急 疯牛病 根据感染部位 局部性感染 流感 全身性感染 脊灰

三、病毒致病机制 病毒对宿主细胞的作用 宿主的免疫应答造成的免疫病理损伤 1）杀细胞效应 2）细胞膜变化 3)形成转化细胞和包涵体 a.病毒出芽，宿主细胞肿胀 b.宿主细胞表面出现病毒基因编码的抗原 c.宿主细胞膜融合，形成多核巨细胞 3)形成转化细胞和包涵体 4)细胞凋亡 5)细胞染色体畸变 宿主的免疫应答造成的免疫病理损伤 1)体液免疫的病理作用 2)细胞免疫的病理作用 3)抑制免疫系统功能------免疫缺陷

四、Virus感染的检查 检查对象 病毒本身 病毒抗原成分 机体的免疫应答产物——相应抗体 初步判断：观察细胞病变、红细胞吸附现象等 检查对象 病毒本身 病毒抗原成分 机体的免疫应答产物——相应抗体 初步判断：观察细胞病变、红细胞吸附现象等 快速诊断：用抗体血清（Ab）监测抗原（Ag） ELISA、电镜观察 检查方法 血清学检查： 检查抗体（Ab） 核酸杂交、PCR 等

五、 与人类疾病关系密切的病毒 掌握： 引起疾病 病毒核酸类型 基本形态结构 传播途径 免疫性（抗原Ag）

（一）流感病毒（Influenza Virus） 分节段的(-)ssRNA， 亚型： H1~H16, N1~N9

流感大流行 1933年，英国科学家 分离出第一个人类流感病毒H1N1 亚型 死亡人数（人） 来源 1918-1919年，西班牙大流感（SpanishLady） H1N1 全球，10亿人感染（约40%），死亡约4000万 未真正辨认，与猪流感病毒相似 1957年，亚洲流感 H2N2 起源于中国贵州，扩散至全球，死亡约200万 禽流感病毒 1968年，香港流感 H3N2 起源于香港，随后传至美国，死亡约75万人 2009年，墨西哥流感 全球超过209个地区，约147000人 猪、禽类、人类流感病毒重组体 2013年，上海、浙江、江苏等地 H7N9 报道163例，37人死亡 东亚地区野鸟和中国上海、浙江、江苏鸡群的基因重配 猪是“病毒混合器”：猪比人更容易传染禽流感病毒，同时猪也能传染人流感病毒，病毒在猪身体里重组的机会大，所以猪在病毒的进化和传播过程中，可能充当“混合器”的角色

复制周期

（二）甲肝病毒（Hepatitis A Virus） HAV结构示意图 VP1与VP3为构成病毒壳蛋白的主要抗原多肽，诱生中和抗体 粪口途径

（三）乙肝病毒(Hepatitis B Virus)

传播途径 血液传播 性传播 母婴传播 密切接触：前提是有皮肤粘膜的破损 医源性传播：如使用不洁注射器、不卫生的修牙、补牙

两对半检测 大三阳 小三阳

（四）HIV （Human Immunodeficiency Virus）

HIV结构（逆转录病毒）

AIDS的发展1 上上世纪30年代 AIDS最早出现（从猿身上感染HIV） 1981年6月5日 美国首先在男同性恋者中发现AIDS患者 1982年9月 美国疾病控制中心(CDC)以“获得性免疫缺陷综合症”为其命名 1983年 法国巴斯德研究所首先从一位患慢性淋巴结肿大的青年男性同性恋患者身上分离到新病毒，即HIV，证实其为引起AIDS的病原体 1985年6月 我国发现首例艾滋病病人，一位来华旅游的美籍阿根廷男子在西安发病，五天后死亡 1986年7月 国际病毒分类委员会将该病毒命名为“人类免疫缺陷病毒”，缩写HIV 1989年 云南吸毒人群中发现146例HIV感染者，标志中国AIDS流行

AIDS的发展2 1992年5月 江苏省发现首例HIV感染者，1998年江苏省AIDS传播进入增长期 1995年 大量农村卖血人员染病 1995年 大量农村卖血人员染病 1999年 中国1.7万人死于AIDS。全球3300万人携带HIV或患艾滋病。 2002年 我国感染者达85万左右，艾滋病患者达8万人左右。2003年累计感染总人数已达100万。 2009年 为止全世界艾滋病患者及HIV携带者人数已经高达3600万 ，2009年就新增500万艾滋病患者 2010年10月底 我国累计报告艾滋病病毒感染者和病人37万多例，其中病人13万多例，死亡6万8千多例。云南、广西、河南、四川、新疆和广东6省区累计报告感染者和病人数占全国报告总数的77.1%。 12月1日 世界艾滋病日 全球第四杀手、非洲头号杀手

传播途径 性接触：主要途径 血液及血液制品：吸毒注射、外伤等 流行初期重要途径 母婴传播

HIV复制周期

丝状病毒科埃博拉病毒属，丝状病毒（蛇状），大小约80nm×（300～1500）nm，平均长度接近1000nm，外型具多型性，呈长条形、分叉状、卷曲状；有包膜，(-)ssRNA。

（五） Ebola virus 埃博拉（伊波拉 ）病毒 丝状病毒科埃博拉病毒属，丝状病毒（蛇状），大小约80nm×（300～1500）nm，平均长度接近1000nm，外型具多型性，呈长条形、分叉状、卷曲状；有包膜，(-)ssRNA。

Ebola virus（EBV） 1976年，在苏丹南部和刚果（金）的埃博拉河地区发现 2014年，西非大爆发，截止9月，已报导确诊6000多例，其中3000多人死亡 2005年12月，一个由非洲及欧洲多国联合组成的研究团队，证实蝙蝠（果蝠）是埃博拉病毒的原宿主。 肝脏及脾脏是埃博拉病毒的首要感染器官。病人最后因呕吐、腹泻、广泛内出血、外出血、脑部受损、多器官衰竭等原因而死亡 潜伏期2~21天 ，由病发至死亡通常7~14天，死亡率50-90%。通过病人体液传播，猴子间的空气传播已被证实。 使得低地猩猩濒临灭绝 。 五种亚型：本迪布焦型（Bundibugyo），扎伊尔型（Zaire)，苏丹型（Sudan），雷斯顿型（Reston），塔伊森林型（TaïForest，即科特迪瓦型）。其中前三型与历年非洲埃博拉病毒大型疫情相关，而后两型则对人类没有严重危害。其中扎伊尔型是死率近90%。

课后复习题 1、名词解释：类病毒，拟病毒，朊病毒，核心，衣壳，衣壳粒，核衣壳，包膜，刺突，包涵体，干扰现象，干扰素(IFN)，噬菌斑，烈性噬菌体，温和噬菌体，溶原菌，前噬菌体， 2、什么是病毒？试述病毒的基本特点。 3、简述病毒的常见形态、对称结构、结构组成和化学组成。 4、以dsDNA病毒为例，试述病毒增殖的完整过程。 5、如何对病毒进行培养？如何检测病毒是否在细胞中成功增殖？ 6、干扰素是什么？有何性质？干扰素是如何产生并发挥作用的？ 7、简述噬菌体的生活周期。 8、病毒有何传播途径？其致病机制主要表现在哪些方面？ 9、分别说明重要的病原性病毒：流感病毒、HBV、HIV的基本生物学特征（核酸类型、形态、主要结构、主要抗原）。