病毒学

3000BC，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。

病毒virus 最微小，可通过除菌滤器，结构简单，无完整的细胞结构，电子显微镜下观察； 一种核酸（RNA或DNA） 在活细胞内存活,以复制方式繁殖

Virus：体积小，结构简单，只有一种类型的核酸，只能在活的、敏感细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物。

病毒与其它微生物的区别

病毒引起疾病的特点 传播性 病死率 持续感染 肿瘤的形成关系

第23章 病毒的基本性状 第一节 病毒的大小与形态

病毒体（virion） 50 nm -150 nm 中等大小病毒（大多数） > 150nm 大型病毒（最大300 nm） 完整的成熟病毒颗粒，具有典型的形态结构，并有感染性。 测量单位为纳米（nm,为1/1000m） <50 nm 小型病毒 50 nm -150 nm 中等大小病毒（大多数） > 150nm 大型病毒（最大300 nm） 多数病毒呈球形或近似球形，杆状，丝状，少数可为子弹状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状。

微生物的大小比较 A、大肠杆菌噬菌体 ( 65 ×95nm ) 衣原体 390nm 立克次体 450nm B、腺病毒 (70nm ) C、脊髓灰质炎病毒 (30nm ) G A 葡萄球菌 (1000nm） D、乙脑病毒 ( 40nm ) F 牛痘病毒 300×250nm E、蛋白分子 (10nm ) B E C F、流感病毒 ( 100nm ) D G、烟草花叶病毒

病毒的结构和组成

病毒体结构模式图 包膜子粒 包膜病毒 包膜 壳粒 衣壳 核衣壳 核心（核样物）

核心：核酸 →基因组genome →决定病毒遗传、变异 和复制 壳粒capsomere → 衣壳capsid →保护、介导、抗原性 包膜envelope，包膜子粒peplomere（刺突spike） →保 护、介导、抗原性

核衣壳的对称形式 Symmetry of Nucleocapsid 螺旋对称型（Helical Symmetry） 二十面体立体对称型（ Icosahedral Symmetry ） 复合对称 型（Complex Symmetry ）

五邻体 六邻体

RNA 壳粒

Helical Cubic Naked Virus Enveloped Virus

第二节 病毒的核酸与蛋白质

一、病毒核酸 多样性 存在形式多样 复制方式多样 大小悬殊 线状、环状 DNA dsDNA ssDNA dsRNA RNA ssRNA

有内含子，ORF间有重叠 克隆和表达 较大的遗传不稳定性 感染性

二、病毒蛋白质 由病毒核酸编码 结构蛋白 组成病毒体的成分 衣壳蛋白 非结构蛋白 包膜蛋白 基质蛋白——连接衣壳蛋白与包膜蛋白的部分， 结构蛋白 组成病毒体的成分 衣壳蛋白 包膜蛋白 基质蛋白——连接衣壳蛋白与包膜蛋白的部分， 有跨膜及锚定功能区 非结构蛋白 病毒内——酶 感染细胞内——特殊作用蛋白

第三节 病毒的培养和增殖 （Culture and Replication of Viruses）

一、病毒的培养 动物（Animals） 鸡胚（Embryonated eggs） 组织培养（Organ and tissue culture） Organ culture 胚胎Embryo culture Cell culture:原代细胞 传代细胞 双倍体细胞

常用的细胞培养

细胞病变(Cytopathic effect, CPE) 包涵体（Inclusion Bodies）

正常细胞 细胞病变效应：病毒在细胞内增殖，可引起不同的结果，有的细胞完全被破坏，有的只有轻微的病变，或无可见的变化，由病毒引起的细胞病变，称CPE。往往随病毒种类和细胞类型不同而异。这些变化在一定条件下比较恒定。常见的为细胞变圆，坏死，溶解或脱落等。腺病毒 细胞变圆，并堆积成葡萄状，麻疹可形成多核巨细胞或融合细胞。 包涵体：某些病毒感染的细胞中，在光镜下，可见胞浆或核内出现嗜酸或嗜碱性染色，大小和数量不同的圆形或不规则的团块结构，称为 inclusive body。狂犬，baozhi，嗜酸；麻疹，核或胞浆，嗜碱。

CPE

狂犬病毒包涵体（Negri body）

巨细胞病毒包涵体

病毒数量和感染性测定 1、蚀斑试验 2、ID50 或 TCID50 病毒感染单层细胞后，产生的局限性病灶，称蚀斑，蚀斑是由一个感染性病毒体复制形成的，称蚀斑形成单位，病毒悬液中的感染性病毒量以每毫升的蚀斑形成单位PFU来表示。 2、ID50 或 TCID50 病毒感染鸡胚、动物或细胞后，引起 50% 发生死亡或病变的最小量。

病毒的增殖 活细胞 敏感细胞 复制( replication) 病毒复制周期病毒基因为模板，籍DNA多聚酶或RNA多聚酶等，使细胞转为复制病毒的基因组，转录、转译出相应的病毒蛋白，最终释放出子代病毒。

吸附和穿入adsorption and penetration 脱壳uncoating 生物合成biosynthesis 组装成熟与释放assembly and release

病毒的复制过程

病毒的复制过程

ADSORPTION budding HIV 复制过程

Adsorption and Penetration 接触→结合→特异性吸附（病毒配体位点与细胞膜特异受体结合） 穿入 融合---有包膜病毒 胞饮---无包膜病毒

HIV

influenza virus 有包膜，HA吸附受体，吞饮，进入，HA2和M2酸化作用，包膜与内体膜融合，病毒脱壳

uncoating 病毒在细胞内必须脱去衣壳，其核酸方可在宿主细胞中发挥指令作用。多数病毒在穿入时已在细胞的溶酶体酶作用下脱壳并释放出病毒的基因组。少数病毒的脱壳过程较复杂。这些病毒往往是在脱衣壳前，病毒的酶已在起转录mRNA的作用。

小RNA病毒（脊髓灰质炎）与细胞受体结合 细胞表面受体与病毒表面峡谷结合，当抗体分子与峡谷结合后，可避免病毒颗粒与细胞受体结合 VP1-3位于表面，有中和抗原位点，一旦与细胞受体结合，VP4释出，衣壳松动，病毒核酸脱壳进入。

Biosynthesis 早期病毒基因组在细胞内进行转录、转译需先合成非结构蛋白质，即必须的复制酶和转录、转译一些抑制细胞核酸与蛋白质合成的酶以阻断宿主细胞的正常代谢。然后根据病毒基因组指令，复制病毒的核酸，合成结构蛋白质与一系列的非结构蛋白质。这一阶段并无完整病毒可见，也不能用血清学检测出病毒的抗原，因此曾被称为隐蔽期。这一生物合成阶段的详细过程是通过用生物化学、分子生物学及标记核酸等技术研究的实验结果，综合分析所获得。 病毒基因组有不同类型。在生物合成阶段，主要根据基因组转录mRNA及转译蛋白质的不同分成6大类型：即双链DNA病毒、单链DNA病毒、单正链RNA病毒、单负链RNA病毒、双链RNA病毒及逆转录病毒。

隐蔽期 6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 部分副粘病毒）

assembly and release

装配（assembly） The stage of replication during which all the structural components come together at one site in the cell and the basic structure of the virus particle is formed.

装配（assembly）

释放（release） 裂解（Disintegration） : naked virus cause the host cell lysis 出芽（Budding）: enveloped viruses

疱疹病毒的复制过程

三、病毒增殖的细胞效应 干扰现象interference 当两种病毒同时感染同一细胞时，可发生一种病毒的增殖抑制了 另一种病毒增殖的现象。 当两种病毒同时感染同一细胞时，可发生一种病毒的增殖抑制了 另一种病毒增殖的现象。 产生原因 ——干扰素interferon，IFN ——第一种病毒改变了细胞表面受体结构或细胞代谢途径；或抑制第二种病毒mRNA的转译

四、病毒的异常增殖 顿挫感染（流产性感染）（abortive infection）：细胞条件不合适，病毒进入细胞但不能复制 缺陷病毒（ defective virus ）： 基因组不完整的病毒体 缺陷干扰颗粒（defective interfering particles, DIP) 缺陷病毒不能复制，但却能干扰同种成熟病毒体进入细胞。 天然缺陷病毒 腺病毒伴随病毒 顿挫感染（流产性感染）（abortive infection）：细胞条件不合适，病毒进入细胞但不能复制 容许性细胞 非容许性细胞

第四节 病毒的遗传与变异 传统遗传学 分子遗传学

突变株mutant 温度敏感突变株（temperature sensitive，ts） 28～35℃可以复制， 37～40℃不能复制 脊髓灰质炎减毒活疫苗 宿主范围突变株，抗原性突变株等 变异株variant 突变株能稳定地存在，可在相应的宿主或细胞中传代与存活。 Ts，病毒基因中单个核苷酸的改变导致病毒蛋白（酶）结构和功能的变化。这种蛋白在允许温度内发挥正常功能，当温度升高时功能受阻。

重组与重配（基因间相互作用） 重组recombination

重配reassortment

基因复活 交叉复活 多重复活 交叉：一种病毒与另一种与其基因组有联系又有区别的灭活病毒间 多重：两个或多个灭活病毒间，多为经紫外线照射灭活。

表型混合（基因产物间相互作用） 两株病毒混合感染时，装配过程发生错误形成 主要表现为耐药性，抗原性等改变，基因并未改变，改变的生物学性状不能遗传

virus A virus B phenotype mixing

分子遗传学 病毒基因组分析 病毒保护性表位的确定 病毒抗原高变区分析 毒力相关基因编码区分析 耐药性变异分析 作用于病毒蛋白质的某些细胞蛋白的研究

第五节 病毒的分类 （Classification of Viruses）

分类原则 Basis of Classification 核酸类型和结构（RNA/DNA, ds/ss, linear/circular, fragment /no-fragment)) 病毒体形状和大小 病毒体形态结构 对脂溶剂敏感性

DNA病毒 RNA病毒 DNA 和RNA 逆转录病毒

DNA viruses dsDNA, Presence of an envelope Poxviridae （痘病毒科） Herpesviridae （疱疹病毒科） dsDNA, absence of an envelope Adenoviridae （腺病毒科） Paproavairidae （乳多空病毒科） ssDNA, absence of an envelope Paraoviridae （细小病毒科）

RNA Viruses dsRNA，fragments，absence envelope Reoviridae（呼肠病毒科） Birnaviridae（双RNA病毒科） -ssRNA, no fragment , Presence envelope Paramyxoviridae （副粘病毒科） Rhabdoviridae （弹状病毒科） - ssRNA，fragments， Presence envelope Orthomyxoviridae （正粘病毒科） Bunyaviridae （布尼亚病毒科） Arenaviridae （沙粒病毒科） +ssRNA, no fragments, absence envelope Picornaviridae（小RNA病毒科） Caliciviridae （杯状病毒科） Astroviridae （星状病毒科） +ssRNA,no fragments , presence envelope Coronaviridae（冠状病毒科） Flaviviridae （黄病毒科） Togaviridae （披膜病毒科） RNA Viruses

DNA and RNA Viruses 嗜肝DNA病毒科（Hepadnasviridae） 逆转录病毒科（ Retroviridae ）

类病毒（ Viroids） 很小 (200-400nt),杆状 RNA 分子，有二级结构 无衣壳或包膜 在核内增殖，严格细胞内寄生 多与植物疾病相关

卫星病毒satellites 多数与植物病毒有关 有两类：一类可编码自身衣壳蛋白 另一类为卫星病毒RNA分子 需辅助病毒才能复制 HDV