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病毒学是研究病毒这一特殊生命形式的性质及其与宿主相互作用的关系的自然学科，是跨生物学、医学、农学的交叉学科，是分子生物学研究领域的前沿学科。
病毒学（Virology） 病毒学是研究病毒这一特殊生命形式的性质及其与宿主相互作用的关系的自然学科，是跨生物学、医学、农学的交叉学科，是分子生物学研究领域的前沿学科。
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第一节 病毒学研究的对象与任务 一、病毒学研究的对象 病毒（Virus）是一种特殊的生命形式，是一种极为简单的生命形式。
第一章 绪论 第一节 病毒学研究的对象与任务 一、病毒学研究的对象 病毒（Virus）是一种特殊的生命形式，是一种极为简单的生命形式。
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1、病毒结构简单 2、独特的繁殖方式 （一）病毒的特点 3、绝对的细胞内寄生 (1)不具有细胞结构 (2)只具有一种核酸（DNA或RNA）
(3)不含核糖体和完整的酶系统，也不具有能量合成和代谢系统。 2、独特的繁殖方式 (1)不具有双分裂 (2)以复制方式进行繁殖 3、绝对的细胞内寄生
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4、病毒的二重性 (1)病毒存在形式的二重性 (2)病毒结构形式的二重性 (3)病毒来源的二重性 *细胞外具有感染性的颗粒形式
*细胞内具有繁殖性的基因形式 (2)病毒结构形式的二重性 *完全病毒与缺损病毒（defect virus） *病毒与假型病毒(pseudo type virus)、假毒粒(pseudovirion) *病毒颗粒与空壳 (3)病毒来源的二重性 * 外源性病毒 从细胞外到细胞内在细胞间水平传播的病毒 * 内源性病毒 在宿主发育早期感染宿主，病毒基因组整合于宿主基因组并与其同步复制，随细胞分裂垂直传递给子代细胞，但因其受宿主细胞控制，病毒基因组只能部分表达，故没有子代病毒产生，且对宿主一般不造成伤害。
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（二）病毒的定义 病毒是占据一定生境，并具有独立于其宿主进化史的绝对细胞内寄生物，其基因组（DNA或RNA）被其自身编码的蛋白质外壳所包围。
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(三）、病毒的宿主范围 宿主范围：病毒所能感染的宿主和宿主细胞的种类 按宿主种类划分
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Euvirus Virus Subvirus Viroid Satellite agent Satellite RNA Satellite virus Prion
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虫媒病毒（arbovirus） 以蚊、蜱、螨、白蛉等节肢动物为媒介，在脊椎动物中广泛传播的病毒。
Plant Viruses Insect Animal 虫媒病毒（arbovirus） 以蚊、蜱、螨、白蛉等节肢动物为媒介，在脊椎动物中广泛传播的病毒。
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（四）、病毒的起源 三种假说： 病毒起源于细胞的DNA/RNA 病毒的退行性进化假说 病毒起源于具有复制能力的寡聚核苷酸
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四、病毒学研究任务 理论方面：推进现代生物学的发展 应用方面： 控制和消灭危害人类健康和社会发展的病毒危害 利用病毒对有害生物进行生物防治
促进生物高新技术的发展
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第二章 病毒学研究的基本方法
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一、病毒的分离 （一）标本的采集与处理 （二）标本的接种： 实验宿主（动物、植物或细菌）， （三）病毒存在的认定 1、系统症状
实验宿主（动物、植物或细菌）， 鸡胚或细胞培养 （三）病毒存在的认定 1、系统症状
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2、局部反应 (1)噬菌体—噬菌斑(plaque) 噬菌体感染生长在营养琼脂平板上的细菌所形成的，具有一定大小和形状的透明区域。
动物病毒感染单层细胞培养所形成的局部病损区域，系由病毒的致细胞病变作用所引起．
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致细胞病变作用（Cytopathic effect ， CPE） ：
病毒感染细胞培养引起的细胞显微表现的改变，如细胞聚集成团，肿大、园缩、脱落、细胞融合形成多核细胞、细胞内出现包涵体（inclusion body），乃至细胞裂解等 （３）植物病毒－坏死斑或称枯斑（necrosis spot） 植物病毒感染敏感植物叶片所形成的局部病损区域．
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（四）盲传（blind passage） 将取自经接种而末出现感染症状的宿主或细胞培养的材料，再接种于新的宿主或细胞培养，以提高病毒的毒力或效价．
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二、病毒的纯化 (一)病毒的纯化 1.病毒纯化的标准 (1)纯化的病毒制备物应保持感染性 (2)纯化的病毒制备物应具有均一性
病毒制备物均一性检查的方法 包括：电镜检查、超速离心、电泳和免疫学方法
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（二）病毒纯化的方法 1,病毒纯化方法的依据 2.病毒纯化的方法
(1)病毒颗粒具有一定的大小和密度，在离 心场中能以一定的沉降速率沉降 (2)病毒颗粒的主要化学组成为蛋白质 2.病毒纯化的方法 包括:超速离心,沉淀法,凝集技术,液态两相分配系统,有机溶剂萃取,层析和电泳等
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三、病毒的测定（assay of vrvuses）
病毒的测定即病毒的定量分析 (一) 病毒的物理颗粒计数 1. 电镜计数，将待测病毒样品与已知数目的聚苯乙烯乳胶颗粒均匀混合后置电镜观察，统计病毒颗粒数目与乳胶颗粒数目，根据两类颗粒数目之比即可计算出待测样品中的病毒颗粒数目。
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2.血细胞凝集试验 血细胞凝集作用（Hemagglution） 许多动物病毒的包膜蛋白或外壳蛋白在一定条件下（温度、pH、离子浓度等）能引起体外的一定种类的脊椎动物红血球细胞凝集，此即血细胞凝集作用。 血细胞凝集试验 由于具有血凝性质的病毒所能凝集血细胞的量与病毒浓度成正比，根据这一原理设计的血细胞凝集试验即可用于病毒定量测定。
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待测病毒样品 2倍稀释 1:1 1:10 1:20 1:40 1:80 1:160 1:320 1:640 1:1280 1:2560 每孔分别加入等体积一定浓度的红球血细胞 置室温孵育一定时间 观察结果并计算病毒血凝效价
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（二）病毒的感染性测定（assay of viral infectivity）
*感染性测定测定因感染所引起宿主或细胞培养某一特异性感染反应的病毒数量。 *感染单位（infectious units, IU）:引起宿 主或宿主细胞培养一定特异性反应的病毒最小剂量 *效价（title）：单位体积（ml）病毒原液所含的病毒感染单位的数目（IＵ/ml）。
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1、 噬（蚀）斑测定 （1）噬菌体的噬菌斑测定，琼脂叠层法（agar layer method） 一定量的经系列稀释的噬菌体悬液分别与高浓度的敏感细菌，以及半固体营养琼脂均匀混合后，塗布在已铺有较高浓度营养琼脂的平板上，经过孵育培养，在延伸成片的细菌菌苔上出现分散的单个噬菌斑。根据病毒的一次击中（one-hit）动力学性质，一个有感染性的病毒即可引起一个细胞的感染并形成一个噬斑，并且其数目与样品中有感染性的噬菌体颗粒数量成正比，故统计噬斑数目后即可计算出噬菌体悬液效价，并以噬斑形成单位（plague forming units ， PFU）/毫升（ml）表示。
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２、动物病毒的蚀斑测定 空斑测定 转化测定 合胞体计数 ３、植物病毒的环死斑测定 半叶法
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２、终点法（end point method）
取等体积的经倍比稀释的病毒系列稀释液分别接种大量同样的试验单元（如实验动物、鸡胚或细胞培养），经过一段时间孵育后，以试验单元群体的半数（50%）个体出现某一感染反应的病毒剂量，来确定病毒样品的效价，称做半数效应剂量，并以50％试验单元出现感染反应的病毒稀释度的倒数的对数值表示。 根据试验单元及感染反应的性质分为： 半数致死剂量（50% lethal dose, LD50） 半数感染剂量（50% infective dose, ID50） 半数组织培养感染剂量（50% tissue culture infective dose, TCID50）
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终点测定实验记录举例 病毒稀释度 接种动物数 死亡数 存活数 累积值 总死亡数 总存活数 死亡比例 死亡率(%) 10-1 6 17
17 17/17 100 10-2 11 11/11 10-3 4 2 5 5/7 71 10-4 1 7 1/8 13 0/13
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根据Reed和Muench方法 半数效应剂量(LD50, ID50或TC ID50) =50%感染率的高临界稀释度倒数的对数＋距离比×稀释系数的对数． 上式中： 距离比＝ 在上例中，距离比＝71-50/71-13=0.36 稀释系数为10 故LD50=log1/ Xlog10=3.36 即该待测样品的LD50效价是
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四、病毒的鉴定 （一）根据病毒感染宿主的范围及感染表现的鉴定 1、病毒感染的宿主范围 宿主谱 2、病毒感染的症状表现
1、病毒感染的宿主范围 宿主谱 2、病毒感染的症状表现 感染宿主机体——疾病症状 感染鸡胚——在鸡胚绒毛尿囊膜上形成痘疱（pock）的形态。 感染细胞培养——致细胞病变效应表现 3、病毒的传播途径与传播媒介
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（二）病毒的理化性质鉴定 1、电镜技术 2、分析超速离心技术 (三)病毒对理化因子敏感性的鉴定 （1）病毒对DNA合成抑制剂的敏感性试验 （2）脂溶剂敏感试验 （3）耐酸性试验 (4) 温度敏感试验 (5) 紫外敏感试验
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(四)红细胞凝集性质的鉴定 不同的具有血凝活性的病毒，其凝集谱、发生凝集反应的条件（温度、pH）都有可能不同,据此可以对病毒进行鉴定。 (五)病毒的免疫鉴定 免疫沉淀反应，凝集反应，酶联免疫吸附测定，免疫莹光技术，免疫电镜技术、放射免疫技术、单克隆抗体技术等。 血凝抑制试验：特异性的病毒抗体与病毒表面有凝集活性的表面蛋白结合，可抑制血细胞凝集反应发生。
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中和试验： 在病毒的中和作用（neutralization）性质上建立，即某些特异性的病毒抗体与病毒作用后，能够使其失去感染性，抑制病毒的繁殖。这类病毒抗体称做中和抗体（neutralizing Abs） 。并且一种病毒的感染性只能被其特异性的中和抗体中和，而中和一定量的病毒的感染性必须有一定效价的抗血清。
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(六)分子生物学方法 *变性与不变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳 *蛋白质肽图与N末端氨基酸分析 *核酸的酶切图谱与寡核苷酸图谱分析 *分子杂交 *序列测定 *聚合酶链反应（PCR）等
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第三章 毒粒的性质 第一节 描述毒粒性质的结构术语 一、毒粒（Virion）
第三章 毒粒的性质 第一节 描述毒粒性质的结构术语 一、毒粒（Virion） 1、毒粒是一团能够自主复制的遗传物质（DNA或RNA），它被自身编码的蛋白质外壳所包围，有的还有一层附加膜，以保护其遗传物质免遭环境破坏，并作为将其遗传物质从一个宿主细胞传递给另一个宿主细胞的载体。 2、毒粒的基本构成：一个核酸分子（DNA或RNA） 蛋白质外壳（由许多相同的蛋 白质分子构成） * 有的病毒含有多个核酸分子 * 有的病毒蛋白质外壳由数种不同的蛋白质分子构成 * 有的病毒蛋白质外壳外还有一层膜结构 * 有的病毒的多个核酸分子被分别包装在不同的颗粒中
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3、分段基因组（segmented genome）
4、多分体病毒（multicomponent viruses）: 具分段基因组的病毒各个核酸节段分别包装在多个颗粒中，只有这些颗粒同时存在病毒才能够复制，个别颗粒感染病毒不能复制，多分体病毒主要见于植物RNA病毒中。
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二、壳体（capsid），又称衣壳，其同义语是外壳（coat）
包围着病毒核酸及其结合蛋白的蛋白质鞘(shell)。 三、蛋白质亚基（protein subunit），其同义语是原体（protomer）或结构单位（structure unit） 以次级键结合构成病毒壳体的蛋白质单体。结构简单的病毒壳体仅由大量相同的蛋白质亚基构成，一些复杂的病毒壳体可能由多种不同的蛋白质亚基构成。
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四、壳粒（capsomer），又称子粒，其同义语是形态学单位（morphological unit）
在病毒的二十面体壳体构成中，一定数量的蛋白质亚基以特殊方式聚集形成的，在电镜下可见的结构。 蛋白质亚基 聚集 壳粒 聚集 二十面体壳体 五聚体（pentamer）:由5个蛋白质亚基聚集形成 六聚体（hexmer） :由6个蛋白质亚基聚集形成
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五、核心（core） 由病毒核酸及其结合蛋白组成，并被壳体包围的毒粒的中心部分。一些复杂病毒的核心结构较为复杂，这类病毒的核心常称做类核（nucleoid） 六、核壳（nucleocapsid），又称衣壳 壳体与核心一起构成的复合物，一些简单的病毒的毒粒就是一个核壳结构。 七、包膜（envelope），又称囊膜 包膜是病毒核壳外的膜结构，系病毒以芽出方式（budding）成熟时，由细胞膜衍生而来的脂双层膜，其中的膜蛋白是病毒基因编码的。 八、钉状物（spike） 病毒表面向外凸出的突起,多见于有包膜病毒的包膜表面,包膜表面的钉状物称做包膜突起（peplomer）
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第二节 毒粒的化学组成 毒粒的基本组成包括：核酸 蛋白质 脂类 碳水化合物 其它组分 一、病毒的核酸 （一）核酸是病毒的遗传物质 DNA是DNA病毒的遗传物质 Hershey chase (1952) E.Coli phage T2 搅拌试验 RNA是RNA病毒的遗传物质 Fraenkedl –conet, singer(1955) Gierer , schrcmm (1957) Tobacco mosaic virus 体外重建试验
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(二)病毒核酸的碱基组成含量和类型 1、病毒核酸的碱基组成 病毒DNA的碱基组成： A、T、G、C 病毒RNA的碱基组成： A、T、G、U 有些噬菌体的DNA中含有稀有碱基 Bacillus subtilis phage SP U>C E.coli phage T HMC>C 2、含量和分子量 不同的病毒核酸含量不同 T-even phage 50% TMV % Influenzavirus 1% 不同的病毒核酸的分子量差异很大 细小病毒 （Parvoviruses） 1.5x106 痘病毒 (Poxviruses) x106
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A B C 或 A B C A B C A B C 或 2、末端重复（terminal repeats）
基因组核酸分子两端存在的相同核苷酸序列 3、倒转末端重复（inverted terminal repeats） 基因组核酸分子两端存在的互补核苷酸序列 ABC A`B`C` ABC C`B`A` ABC A`B`C` 或 ABC C`B`A` A B C 或 A B C A B C A B C 或
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4、循环排列（ciraular permutation）
多个病毒颗粒中随机包装的双链DAN分子有相同的基因顺序，但末端的序列有所不同 ABCDEFGAB BCDEFGABC CDEFGABCD 5、5’末端的帽子结构（Cap Strueture） 大多数真核正链RNA（+RNA）病毒的基因组RNA和双链RNA病毒的基因组RNA的正链的5`端均有5`—5`结合的7-甲基化鸟苷酸残基封闭结构，其RNA链的第一个核苷酸亦甲基化，这种完全甲基化的末端寡核苷酸（m7G5`-ppp5`NmpNp）即称做为帽子结构。
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6、3`末端聚腺苷酸的尾 大多数真核正链RNA（+RNA）病毒的基因组RNA5`端具有poly(A) 7、5`端共价结合蛋白 某些病毒（Adenoviruses, Hepadnaviruses）基因组核酸链的5`端共价结合的蛋白质。
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(四)病毒核酸的类型 环状 线状 环状 线状 环状（仅HDV） （1）按其链数划分 线状 ssDNA DNA dsDNA RNA ssRNA
dsRNA 线状 环状 线状 环状 线状 环状（仅HDV）
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DNA病毒 RNA病毒 （2）按核酸的感染性区分
*转染：与有感染的毒粒所进行的病毒遗传物质传递相区别。将从毒粒或病毒感染的细胞中分离纯化的病毒核酸直接导入细胞，现在已用来泛指将外源核酸直接导入培养的细胞。 依赖宿主的转录酶进行转录的病毒DNA有感染性 依赖病毒毒粒携带的病毒转录酶进行转录的病毒DNA无感染性 其基因组RNA具有mRNA活性，可直接作为翻译模板则有感染性 其基因组RNA序列与其mRNA互补，需经病毒毒粒所携带的依赖于RNA的RNA聚合酶转录产生mRNA则无感染性 DNA病毒 RNA病毒
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ssRNA ssDNA （3）按核酸的特性（polarity）或意义（sense）区分 dsRNA的转录链为负链，另一条链为正链。
正链RNA（ +RNA）：病毒基因组单链RNA可以作为mRNA，即具有翻译模板 的活性，即为正极性（正意）。 负链RNA（-RNA）：病毒基因组单链RNA的核苷酸系列与其mRNA互补，经病 毒粒携带的依赖于RNA的RNA多聚酶转录产生的mRNA，即为负极性（负意） 双意RNA（ambisense RNA）：病毒基因组单链RNA部分为正意、部分为负 意。 正链DNA（+DNA）：病毒基因组单链DNA序列与其mRNA相 同。 负链DNA（-DNA）：病毒基因组单链DNA序列与其mDNA互补 dsRNA的转录链为负链，另一条链为正链。 dsDNA一般不以极性定义，但HBV，HPV dsDNA中，仅一条链被转录，则转录链为负链，另一条链为正链。 ssRNA ssDNA
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病毒核酸类型 核酸类型 核酸结构 病毒举例 DNA单链 双链 线状单链 环状单链 细小病毒 丝杆噬菌体（f1,fd），微噬菌体（Øx174）
线状双链 有单链裂口的线状双链 有交联末端的线状双链 闭合环状双链 不完全环状双链 疱疹病毒，腺病毒，T系大肠杆菌噬菌体， T5噬菌体 痘病毒 乳头瘤病毒，多瘤病毒，杆状病毒，PM2噬 菌体 嗜肝DNA病毒
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RNA 单链 线状、正链 小RNA病毒，披膜病毒、RNA噬菌体、大多数植物病毒 线状、负链 弹状病毒、副粘病毒、丝状病毒 线状、分段、正链 雀麦花叶病毒（多分体病毒） 线状、分段、负链 正粘病毒，布尼亚病毒，沙粒病毒 线状、双意 布尼亚病毒、沙粒病毒分段基因组中的S节段 线状、正链、二倍体 逆转录病毒 环状、负链 丁型肝炎病毒 双链 线状、分段 呼肠孤病毒、双RNA病毒、噬菌体Ø6、许多真菌病毒
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二、病毒蛋白质 根据其是否存在于毒粒之中分为：
结构蛋白（structure protein）：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，是毒粒的结构组成，包括壳体蛋白、包膜蛋白、毒粒酶（存在于病毒毒粒中的病毒酶） 。 非结构蛋白（non-structure protein, NS）：由病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生，并在病毒复制中具有一定的功能，但不结合于毒粒中的蛋白质。
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（一）壳体蛋白 构成病毒壳体结构的蛋白质： 1、壳体蛋白的结构
由一条或多条肽链折叠形成，具有三级结构的蛋白质亚基是壳体蛋白构成的最小单位，许多亚基借助次级键或静电引力互相聚合形成具有四级结构的壳体。 2、壳体蛋白的功能 （1）构成病毒的壳体、保护病毒的核酸 （2）无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入、 决定病毒的亲嗜性。 （3）决定病毒抗原性 （4）其他生物活性，如血凝活性、细胞毒性等。
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（二）包膜蛋白 存在于病毒包膜中的病毒结构蛋白，是包膜的结构组成，包括： 包膜糖蛋白（envelope glycoprotein）
基质蛋白（matrix protein） 1、包膜糖蛋白 （1）包膜糖蛋白的结构 系由多肽骨架与寡糖侧链，通过 β-N-糖苷键将N-乙酰葡萄糖胺与多肽链的门冬酰胺残基连接形成，分为膜外结构域（包膜突起）和跨膜结构域。
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（２）包膜糖蛋白类型 简单型（高甘露糖型）糖蛋白；由N-乙酰葡萄糖胺核心单位与重复的侧支甘露糖链构成 复合型糖蛋白：由N-乙酰葡萄糖胺核心单位和由半乳糖、岩藻糖、唾液酸及甘露糖等组成的侧支糖链构成。
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（3）包膜糖蛋白的功能 A、构成病毒的包膜，保护病毒的核壳结构 B、在病毒的吸附，进入过程中具有重要作用， C、病毒表面特异性抗原，决定病毒的抗原性。 D、其他生物活性，如血凝活性（流感病毒的HA糖蛋白），神经氨酸酶活性（流感病毒的NA糖蛋白），细胞融合活性（仙台病毒的Ｆ糖蛋白）等。
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2、基质蛋白 病毒包膜脂双分子层与核壳之间的亚膜结构（submembrane），一般为非糖基化蛋白。 功能： （1）支撑包膜、维系包膜结构； （2）在病毒包装时，在核壳与包膜糖蛋白的识别过程中发挥作用。
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3、毒粒酶 参与病毒复制的酶来源于： （1）宿主细胞酶或经修饰、或结合了病毒组分而改变了宿主细胞酶。 （2）病毒的非结构蛋白 （3）存在于病毒毒粒的毒粒酶，系由病毒基因组编码，在病毒复制成熟过程中作为结构组分结合于毒粒内。
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三、病毒的脂质 主要存在于病毒的包膜中，包括磷脂、脂肪酸、甘油三酸脂等，主要以磷脂形式存在，因病毒包膜系病毒以芽出方式成熟时由细胞膜衍生而来，故其脂质的种类和含量与宿主细胞膜相同，具有宿主特异性。
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四、病毒的碳水化合物 主要存在于有包膜病毒中，以寡糖侧链形式与蛋白质结合形成包膜糖蛋白。 五、其他组成
多胺类有机阳离子（如丁二胺、亚精胺、精胺等） 无机阳离子（如Fe+++、Ca++ 、Mg++ 、Cu++等） 系病毒成熟时从环境中获得的不恒定的组分。
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第三节 毒粒的形态结构 一、毒粒的大小和形状 1、毒粒的大小 不同的病毒差异很大 双粒病毒 直径 18-22nm
第三节 毒粒的形态结构 一、毒粒的大小和形状 1、毒粒的大小 不同的病毒差异很大 双粒病毒 直径 18-22nm 痘病毒 nmX nm
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（1）球形颗粒 实际是拟球形颗粒，无包膜者常称做等轴颗粒（isometric particles）
2、毒粒的形状 （1）球形颗粒 实际是拟球形颗粒，无包膜者常称做等轴颗粒（isometric particles） （2）杆状颗粒 刚直杆状 烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus, TMV） 弯曲杆状 马铃薯X病毒（Pototo virus X, PVX） 丝状 甜菜黄花病毒（Beet yellow virus, BYV） （3）复杂形状颗粒 如 Poxviruses , E.coli phage T4 （4）有些病毒颗粒呈多形性（pleomorphic）如Infuenzeviruses
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二、毒粒的壳体结构 （一）病毒壳体构成的原理 1、物理学原因 （1）任何物质结构稳定的必要物理条件是必须处于自由能最低状态。
（2）蛋白亚基要装配成一个稳定的壳体结构必须彼此之间以最大数目的次级键结合，如此自由能才能充分释放，壳体处于自由能最低状态，结构方能趋于稳定。 （3）非对称的蛋白质亚基分子彼此之间欲以最大数目成键，必须对称排列形成高度有序的对称结构。
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2、几何原理 对称结构形成： 园柱体对称： 病毒壳体呈螺旋对称 立方对称：包括正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体、在这些拓朴等价多面体中，当表面积一定时，以二十面体容积最大。病毒壳体呈二十面体对称。 球对称：构成病毒壳体的蛋白质亚基数量有限，故不可能采取球对称形式。
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（二）螺旋对称壳体 （1）蛋白质亚基有规律地沿着螺旋的中心轴呈螺旋排列所形成的高度有序的，对称的稳定结构。 （2）描述螺旋对称壳体特征的参数：螺旋长度、螺旋直径、轴孔直径、螺矩、螺转数、构成螺旋壳体的蛋白质亚基总数，每一螺转的蛋白质的质亚基数。 （3）螺旋壳体的直径是由蛋白质亚基的特征所决定， （4）螺旋的长度是由与壳体结合的病毒核酸分子所决定 （5）病毒核酸分子与蛋白质亚基结合： *控制螺旋的形成 *增加壳体结构的稳定性
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例： TMV 亚基总数 个 螺旋壳体长度 ~300nm 螺旋壳体直径 nm 轴孔直径 nm 螺距 nm 螺转数 每一螺转上亚基数 /3 个
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（三）二十面体对称壳体 1、二十面体的特点 二十面体是具有二十个三角面、三十条棱和十二个顶的立方体，正二十面体的三角面均为等边三角形（基本三角面），并且具有5次、3次和2次对称轴。 5次对称：以相对应的顶点的连线为轴，旋转72o，其型不变，旋转5次复位。 3次对称：以相对应的三角面中心的连线为轴，旋转120o ，其型不变，旋转3次复位。 2次对称：以相对应的棱的中心的连线为轴，旋转180o ，其型不变，旋转2次复位。
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2、二十面体构成的方式 （1）蛋白质亚基严格等价结合构成正二十面体壳体。 Satellite tobacco necrosis virus (STNV)壳体由60个蛋白质基构成。 60 protein subunits→12pentons→icosahadron capsid
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(2)蛋白质亚基准等价结合构成二十面三角体壳体 A、构成更大、更为复杂的壳体须增加亚基数目
B、更多数目蛋白质亚基在扩大的二十面体中须 处于等价或准等价环境方能保持结构稳定 C、蛋白质亚基在扩大的二十面体的基本三角面被剖分成的若干个全等三角形（亚三角形）中对称排列。 D、二十面体三角体（icosadeltahedron）:基本三角面被剖分成的若干亚三角形的二十面体。 在二十面体三角体壳体中，二十面体壳体所有12个五邻体仍保留，但有六邻体（hexon）在二十面体的基本三角面上形成。 仍
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3、描述二十面体壳体特征的结构参数 （1）三角剖分数（T）：二十面体的每个基本三角面被分割成的亚三角形数目。 T=pf2 ,f可取任何正整数（1，2，3……）P为级数 （2）级数（P）：P=h2+hk+k2 ，h和k为无公因子的整数。 （3）蛋白质亚基数（Su）：Su=60T （4）壳粒数（C） ： C=10T+2 （5）五邻体数 ： （6）六邻体数 ： （T-1）
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（四）双对称（bisymemetry）壳体 有尾噬菌体（tailed phage）
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系病毒出芽出成熟时从细胞膜上获得的（除 Poxviruses 外） 包括细胞质膜 大多数包膜病毒 高尔基体 Bunyavineses
三、病毒的包膜结构 （一）病毒包膜的来源 系病毒出芽出成熟时从细胞膜上获得的（除 Poxviruses 外） 包括细胞质膜 大多数包膜病毒 高尔基体 Bunyavineses 核模 Herpesviruses 内质网膜 Spumaviruses
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（二）病毒包膜的结构 脂双分子层 病毒包膜蛋白：包膜糖蛋白、基质蛋白（有些病毒，如 Togaviruses 无基质蛋白）
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四、病毒毒粒结构的类型 1、无包膜的螺旋毒粒，以TMV为代表的多数植物病毒
2、无包膜的二十面体毒粒，如 Picornaviridae Adenoviridae , Reoviridae 3、有包膜的螺旋毒粒， 如 Orthomyxoviridae Paramyxoviridae, Bunyaviridae. 4、有包膜的二十面体毒粒 ， 如 Togaviridae, Hepadnaviridae, Herpesviridae, Retroviridae 5、复杂毒粒 如 Poxviridae, Tailed phage
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第四节 病毒的抗原性质 病毒毒粒及其构成中的各种蛋白质的组分，以及病毒在复制时产生的非结构蛋白都是具有免疫原性和免疫反应性的有效抗原。
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一、病毒的抗原分类 1、根据病毒抗原是存在于毒粒中划分： 结构抗原 非结构抗原 2、根据结构抗原在毒粒中存在的部位划分 表面抗原 内部抗原
3、根据病毒抗原是否能诱导机体的抗病毒免疫保护划分： 保护性抗原（包括中和抗原） 非保护性抗原 4、根据病毒抗原的特异性划分 科抗原（family Ags） 型特异性抗原（Type-specific Ags）
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二、病毒特异性抗体 1、病毒特异性抗体 不同类型的病毒制毒物诱生的抗体种类有所不同
（1）以不能在宿主体内繁殖的病毒毒粒，或以无活性 的动物病毒毒粒免疫动物，主要产生抗病毒表面抗原的抗体； （2）以能在宿主动物体内繁殖的病毒毒粒免疫动物，可产生包括抗病毒表面抗原，内部抗原和非结构抗原在内的所有病毒抗原的抗体。 （3）以纯化的毒粒某一抗原组分进行免疫，仅能产生针对这一组分的抗体。
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2、中和抗体 （1）中和抗体作用机理：中和抗体与病毒毒粒的抗体结合位点（或抗原决定簇）结合，可以抑制病毒吸附、进入、脱壳或转录某一感染步骤，从而阻断病毒的复制，抑制病毒的感染。 （2）不同病毒的中和抗体的中和机理可能各有不同。 （3）同一病毒的不同类型的抗体的中和机理亦有不同。 （4）抗体可呈现协同作用，增加中和效应。
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3、依赖抗体的增强作用（antibody dependment enhancement ）
在极少数情况下，病毒特异性抗体能增加病毒的感染，如黄热病毒（Yellow fever viruses ）登革热病毒（Dengue viruses） （1）发生抗体增强作用的条件 A、病毒能在单核巨噬细胞中增殖； B、机体在病毒感染之前已有对该病毒的非中和抗体或亚中和浓度的中和抗体存在。 （2）抗体增强作用的机理 非中和抗体或亚中和浓度的中和抗体与病毒作用，形成病毒—抗体复合物，因抗体的Fc段与单核巨噬细胞表面的Fc受体结合，从而大大增强了巨噬细胞被感染的机率。
91
三、病毒抗原的进化 1、抗原性漂移（antigen drift）
病毒在自然宿主内频繁传代所出现的抗原性微小的改变，一般认为它是在宿主免疫压力下，病毒突变体选择的结果。 2、抗原性转变（antigen shift） 病毒抗原突发的巨大改变，如甲型流感病毒（Influenzaviruses A）从H1N1亚型转为新的H2N2亚型，一般认为这是病毒基因重组的结果。 3、病毒抗原进化的原因 病毒的抗原进化是其编码基因突变累积的结果，在动物机体内生态环境中进化的病毒受到中和抗体的抵抗，病毒的进化必然选择与中和作用有关的抗原决定簇的突变，而影响其它抗原位点的突变不会被选择出来。
92
第五章 病毒的复制 第一节 病毒的增殖性感染与复制周期 一、病毒的增殖性感染
1、感染是指病毒以毒粒作为载体将其遗传物质 传递给细胞，其中包括病毒吸附进入过程； 2、根据病毒是否能够感染进入细胞可分： 敏感细胞（sensitive cells）：病毒能够感染进入的细胞 非敏感细胞（non-sensitive cells）:病毒不能够感染进入的细胞
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3、病毒进入细胞后并不一定能成功进行复制，产生有感染性的子代病毒，因此细胞还可据此分为：
允许细胞（permissive cells）:病毒在其中能够复制的细胞 非允许细胞（non-permissive cells）:病毒在其中不能够复制的细胞 4、根据病毒感染后能否进行复制、繁殖产生子代病毒，可将其分为： 增殖性感染（productive infection） 非增殖性感染（non-productive infection）
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二、一步生长试验（one step growth experiment）
1、概念：处于特殊培养的细胞被病毒同步感染，以致可由整个细胞群体所发生的病毒复制事件，推知单个细胞所发生的病毒复制事件。 2、方法： （1）以适量的病毒接种处于标准条件下培养的高浓度的敏感细胞（低感染复数感染，以使一个细胞只被一个病毒感染） （2）待病毒吸附后，或是高倍稀释病毒—细胞培养物，或是用抗病毒血清处理病毒—细胞培养物（建立同步感染）。 （3）已处理的病毒—细胞培养物继续置标准条件下培养。 （4）间时取样，测定培养物感染中心（infective center）的数目，即游离的有感染性的病毒颗粒数目和病毒感染的细胞数目。 （5）以感染时间为横座标，以病毒感染率为纵座标作图，得到病毒繁殖的一步生长曲线（one step growth curve)
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3、一步生长曲线：
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由一步生长曲线可获得病毒复制的两个特征性数据
（1）潜伏期（latent period）:自病毒吸附于宿主细胞到受染细胞释放出子代病毒的最短时间。 （2）裂解量（burst size）:每个受染细胞（infected cells）新产生的子代病毒的平均数目。由于一步生长试验的设计依据是：一个细胞仅被一个病毒感染。 故 裂解量=稳定期受染细胞所释放的全部病毒子代数目/潜伏期受染细胞数目 =稳定期感染中心数目/潜伏期感染中心的数目 =稳定期病毒效价/潜伏期病毒效价
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三、病毒的复制周期 病毒复制周期：自病毒吸附于细胞开始，到子代病毒从受染细胞释放出来为止的病毒复制全过程。依其发生的病毒复制事件可为分下阶段：
1. 吸附 2. 进入和脱壳 3. 病毒生物大分子合成： 病毒基因组复制—产生子代病毒基因组 病毒基因组表达—产生病毒复制和包装所 需的蛋白质。 4. 装配与释放
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第二节 病毒的吸附 一、吸附（attachment或adsorption）的概念： 病毒依赖其表面吸附蛋白与细胞受体的相互作用而固着于细胞表面。 二、病毒的吸附过程 1、初始吸附 2、粘附增加作用
100
三、病毒吸附蛋白（virus attachment protein, VAP）
病毒毒粒表面能够识别特异性的细胞受体，从而导致吸附反应发生的病毒结构蛋白。 如： E.coliphage T 尾丝蛋白 Influenzaviruses HA糖蛋白 Paramyxoviruses HN糖蛋白 Adenoviruses 五邻体纤维
101
四、病毒的细胞受体（病毒受体） 1、病毒受体：宿主基因组编码、控制表达的一组能与病毒相互识别和结合，以启动病毒感染的细胞膜表面的分子，其大多数蛋白质，亦可能为糖蛋白或磷脂。
103
2、病毒受体的性质 病毒受体分子并非为病毒感染特异性单独表达的，它们可能是细胞的特定受体，亦可能是特殊受体之外的膜蛋白分子。 （1）病毒受体数量的有限性。 （2）病毒受体细胞表面分布的不均匀性； （3）病毒受体的特异性。 A、细胞的种系特异性；决定了病毒的宿主范围。 B、组织特异性；决定了病毒的组织嗜性 C、病毒特异性；不同种类的病毒，具有不同的病毒受体。同种不同型的病毒，甚至同型病毒不同毒株亦可能有不同的病毒受体。
104
3、辅助受体（coreceptors）或第二受体（secondary receptors）
在病毒与细胞表面的初始结合受体（primary binding receptors）结合后。某些病毒亦需与病毒辅助受体相互作用，才能导致病毒的吸附进入。这种在病毒与细胞初始结合后，能够结合毒粒及其发生变化了的形式的细胞表面分子称之为辅助受体或第二受体。 如：参与 HIV-1、HIV-2不同毒株感染的趋化因子受体 CCR5、CCR3、CCR8、CXCR4等，参与痘病毒吸附的 HveA 、 HveB 、HveC mediators.
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第三节 病毒的进入与脱壳 一、病毒的进入 病毒吸附于细胞表面，能以不同的方式进入细胞。 动物病毒进入细胞的方式有：移位、内吞、病毒包膜与细胞质膜融合、抗体依赖的增强作用等方式。
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1、移位（translocation） 一些无包膜的二十面体病毒进入细胞的方式。在受体介导下发生，机制尚不明确，如Polioviruses. 2、内吞作用(endocytosis) （ 1） 不依赖pH机制：病毒进入过程在生理pH条件下进行。 A、病毒直接在细胞质膜进入（病毒包膜与细胞质膜融合） B、继病毒-受体复合物后，病毒从吞噬体（phagosome）装置内进入。（吞噬作用） （2）依赖pH机制 病毒-受体复合物进入酸性pH环境的内体（endosome）内，在病毒融合肽的介导下，病毒包膜与核内体膜融合，病毒进入。（受体介导的内吞）
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3、病毒包膜与细胞质膜融合
111
在生理pH条件下，病毒包膜糖蛋白（如Paramyxoviruses 的 F 糖蛋白，HIV的 gP120 糖蛋白）中的融合肽介导病毒包膜与细胞质膜融合，病毒进入细胞。根据膜融合通用模型（satalkny pothesis 基状假设） ，即基于膜的水合作用 、曲率 、张力的变化和半融合（semifusion）初反应，这些变化都有助于病毒的包膜与细胞质融合。
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4、以抗体依赖的增强作用方式进入 病毒与亚中和浓度的病毒特异性抗体结合，所形成的病毒-抗体复合物可通过与细胞表面的免疫球蛋白受体的结合进入细胞。 通过 Fc 受体以抗体的增强作用的进入细胞的病毒有 Dengue viruses 、 west Nile viruses 、 Influenza A viruses 和 HIV-1、HIV-2 等。
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二、病毒的脱壳（uncoating） 病毒进入细胞后，必须经过脱壳，即除去蛋白质的外壳，释放出的病毒基因组方能进行复制和功能表达。但在目前为止，对于病毒脱壳的分子机理所知甚少。 1、 有些病毒，如脊髓灰质炎病毒（Polioviruses）的正链RNA基因组直接进入细胞质,而其他大多数病毒是以病毒核蛋白复合物（viral nucleoprotein complexes）形式进入细胞，以此形式进入细胞后都须经过一系列的去装配（disassembly）步骤进行脱壳。 2、病毒与宿主细胞受体结合后，病毒与受体多价的相互作用，可能引起病毒壳体蛋白的重排，必有助于病毒脱壳，释放病毒核酸。
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3、病毒脱壳涉及蛋白水解酶，热裂解等因子的作用，此过程依赖于温度，大多数病毒脱壳的最适合温度是35-38℃。
4、利用毒粒携带的依赖于DNA的RNA多聚酶（DdRp）进行转录的DNA病毒、利用毒粒携带的依赖于RNA的RNA多聚酶（RdRp）进行转录的双链RNA病毒和负链RNA病毒、利用毒粒携带的逆转录酶（RdDp）进行复制的逆转录病毒，即具有非感染核酸的病毒都不完全脱壳，均以核蛋白体形式进入细胞 。双链RNA病毒、负链RNA病毒及逆转录病毒则称之为核糖核蛋白体（ribonucleoprotein ， RNP）。如 Infuenzaviruses 的 RNP ，即由其负链RNA基因组、核蛋白（NP）和RdRp(包括PA、PB1、PB2)组成。
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第五节 病毒大分子的合成 一、病毒大分子合成的基本过程 1、病毒基因组早期基因的表达（转录或 翻译） 2、病毒基因组的复制
第五节 病毒大分子的合成 一、病毒大分子合成的基本过程 1、病毒基因组早期基因的表达（转录或 翻译） 2、病毒基因组的复制 3、病毒基因组晚期基因的表达（转录或翻译）
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二、病毒大分子合成的控制 1、病毒大分子合成的空间分布
（1）RNA病毒：绝大多数RNA病毒在细胞质内复制，但亦有如 Influenzaviruses（须切割宿主细胞的mRNA的帽子结构为病毒基因组复制的引物），Retroviruses（须利用宿主细胞的 DdRp II 进行转录）在细胞核内复制。 （2）DNA病毒：绝大多数DNA病毒在细胞核内复制，但有如 Poxviruses（利用毒粒酶 DdRp 进行转录）在细胞质内复制。
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2、病毒大分子合成的时序性 病毒大分子的合成有强烈的时序性，这种时序性主要表现为基因组转录的时间组织（temporal organization），即大多数病毒的基因组是分早、晚期进行。 （1）早期转录：病毒核酸复制之前所进行的转录，早 期转录的基因为早期基因，转录产物为早期mRNA 。早期mRNA翻译产生早期蛋白，主要是参与晚期基因表达，病毒核酸复制，改变和抑制宿主细胞的大分子合成的非结构蛋白。 （2）晚期转录：病毒核酸复制开始或复制后进行的转录，晚期转录的基因为晚期基因，转录产物为晚期mRNA 。晚期mRNA翻译产生晚期蛋白，主要是形成病毒毒粒的结构蛋白，以及参与病毒毒粒装配与释放的调控蛋白。
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（3）有些病毒转录的时间组织更为复杂 如 E.coli phage T4 分为: 即早期(immediate early ， IE) 迟早期(delayed early DE) 中 期(middle ， M) ，亦称准晚期 (quasi-late) 晚 期(late ， L) Herpesviruses 分为: 即早期 (IE) α基因:包括α0、α4、α22、α27 等 早 期 (E) β基因:包括β 1 、β 2 等 晚 期（L) γ基因:包括γ 1 、γ 2 等 （4） 有些病毒基因的转录不表现时序性.
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d. 翻译可从mRNA内部起始，从而将一多顺反子的mRNA翻译成多个不同的功能蛋白质
3. 病毒大分子合成与宿主细胞的适应。 （ 1）原核生物病毒（噬菌体）。 a. 原核生物病毒的基因为连续基因 b. 转录与翻译相互偶联 c. 一般不具有转录后的加工 d. 翻译可从mRNA内部起始，从而将一多顺反子的mRNA翻译成多个不同的功能蛋白质
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c. 转录后的加工： mRNA 5`末端加帽， mRNA 3`末端聚腺苷化，mRNA转录后的拼接， mRNA甲基化。
（2）真核生物病毒 a. 真核病毒基因为割裂基因； b. 转录和翻译不相互偶联； c. 转录后的加工： mRNA 5`末端加帽， mRNA 3`末端聚腺苷化，mRNA转录后的拼接， mRNA甲基化。 d. 翻译一般不能从mRNA内部起始，真核病毒发展了不同的表达策略，以克服这一障碍。
121
* 病毒基因组由数个核酸分子组成，分段基因组的每一个节段（除少数节段例外）均为单基因。 如 Reoviruses ， Orthomyxoviruses
123
* 以转录终止-再起始机制，将多顺反子的病毒基因组转录为多种不同的单顺反子mRNA 。如 Paramyxoviruse ， Rhabdoviruses.
126
* 转录产生多顺反子的初级转录本、经切割、拼接产生单顺反子的mRNA，包括大多数DNA病毒和某些RNA病毒，如Retroviruses。
128
* 病毒的整个RNA基因组（如Picornaviruses）或部分RNA基因组（如Togaviruses ， Coronaviruses），直接翻译成为一聚蛋白前体，再经蛋白酶水解切割产生不同的功能蛋白质。
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3、RNA病毒的复制
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（1）RNA病毒基因组的复制和mRNA合成策略
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（2）病毒的依赖于RNA的RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase, RdRp）
1960年在Polioviruses和Mengoviruses的研究中发现依赖于RNA的RNA聚合酶。 A、病毒的RNA聚合酶通常为由几个病毒基因产物构成的多亚单位装配物，如Influenzavmses的RdRp由PA,PB1,PB2组成。 B、按照在感染中的活性，病毒的RdRp可分为： 复制酶：从病毒RNA复制产生子代基因组 转录酶：从病毒RNA转录产生mRNA。 C、病毒的RdRp缺乏校读活性，故病毒RNA复制的碱基错配率很高（高于DNA复制的10,000倍以上），这亦是RNA病毒频于变异的原因。
136
（3）病毒的逆转录酶（retrotranscriptase, RT）
1970年，Baltimore和Temin分别在劳斯肉瘤病毒（Rous sarcoma viruses）和禽白血病病毒（Avian leucosis viruses）的研究中发现逆转录酶。 A、逆转录酶具有四种酶活性： 依赖于RNA的DNA多聚酶（RdRp）活性。 依赖于DNA的DNA多聚酶（DdDp） 解旋酶活性 RNaseH活性 B、逆转录酶在以RNA作为模板进行DNA合成的过程中（RdDp活性）亦缺乏校读活性，故在在复制过程中有逆转录阶段的RNA病毒（Retroviruses）和DNA病毒（Hepadnaviruses）突变率高，频于变异。
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（4）RNA病毒的转录 A、转录方式的转录：产生不完全转录本，作为mRNA。 B、复制方式转录：产生完全转录本，作为子代链或子代链合成的模板。
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（5）RNA病毒的翻译 A、5`端有帽子结构的正链RNA病毒的基因组RNA，负链RNA病毒和双链RNA病毒的mRNA，以依赖于5`帽子的扫描机制进行翻译。 B、5`端无帽子结构的正链RNA病毒（如Picornaviruses）以内部核糖体结合机制进行翻译。 内部核糖体进入位点（Internal ribosome entry site, IRES）
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RNA病毒的转录策略
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4、DNA病毒的复制
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(1)痘病毒（如Poxviruses）的复制示意图
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（2）疱疹病毒（如Herpesviruses）的复制示意图
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（3）嗜肝DNA病毒（如Hepadnaviruses）复制示意图
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（4）多瘤病毒（如Polyomaviruses）复制示意图
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第五节 病毒的装配与释放 一、病毒的装配 1、自我装配(self assembly)病毒的壳体蛋白亚基以结晶作用的方式自发地装配成病毒壳体. 2、指导装配（directive assembly） 有病毒基因组编码的某些非结构蛋白，即形态发生因子（morphogentie factor）是与分子病毒，壳体装配。 形态发生因子的功能： （1）脚手架蛋白（scaffolding protein）,在病毒壳体过程中具有瞬时功能，但是不结合入病毒体结构中，一旦病毒壳体装配成熟，脚本架蛋白便从病毒壳体中除去，或是被水解，或是与下一轮病毒壳体装配。 （2）蛋白质水解切割，在大多数噬菌体或动物病毒装配过程 ，毒粒的成往往需要在前头部（prehead）或前毒粒（previrion）形成后，对其中较大的前体蛋白的进行切割加工。
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3、病毒的包装层号（packacing single）
病毒基因组能与壳体蛋白相通过识别、结合起始包装的顺式作用元件。 如Retroviruses Hepatitis Bvirus(HBV)序列 4、病毒的包装容量 对于具二十面体壳体的病毒而言由于形成空壳（empty capsid）后再进行核核酸的包装，所以存在包装容量的限制。如Ademoviruses的壳体所能包装DNA的容量不能超过基因组长度的105%。
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自我装配，以ＴＭＶ为例
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2、指导装配
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二、病毒释放 1、大多数噬菌体的裂解，丝杆噬菌体科（luovividae）噬菌体，如phage f1,fd等以分泌方式释放。 2、动物病毒主要以三种方式释放 （1）细胞自溶。 （2）芽出。 （3）外排作用。 3、植物病毒通过细胞间的运动，这一过程需要病毒编码的运动蛋白（movement protein）的参与。
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第五章 病毒的非增殖性感染 敏感细胞的病毒感染依其感染结果分为：
第五章 病毒的非增殖性感染 敏感细胞的病毒感染依其感染结果分为： 增殖性感染：这类感染发生在病毒能在其内完成复制循环的允许细胞内，并以有感染性病毒子代产生为特征。 非增殖性感染：这类感染由于病毒或是细胞的原因，致使病毒的复制在病毒进入敏感细胞后的某一阶段受阻，结果导致病毒感染的完全循环(incomplete circle)。在此过程中，由于病毒与细胞的相互作用，虽然亦可能导致细胞发生某些变化，甚至产生细胞病变，但在受染细胞内，没有感染性病毒子代产生。
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第一节 非增殖性感染的类型 一、流产感染（abortive infection）
第一节 非增殖性感染的类型 一、流产感染（abortive infection） 这是一类普遍发生的非增殖性感染，依其发生原因，可将其分为两类。 １、依赖于细胞的流产感染 病毒感染非允许细胞，由于细胞可能缺乏某些参与病毒复制的酶、tRNA或反式作用因子，结果导致病毒不能完成复制循环。 2、信赖于病毒的流产感染 由基因组不完整的缺损病毒（defective viruses）引起，这类病毒因一个或多个病毒必需基因有缺损，丧失了其功能，所以它无论是感染允许细胞还是非允许细胞，都不能完成复制循环。
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二、限制性感染 这类病毒感染系因细胞的瞬时允许性产生，其结果或是病毒持续存在于受染细胞中不能复制。直到细胞成为允许细胞，病毒才能繁殖；或是一个细胞群体中仅有少数细胞产生病毒子代。 例如人乳头瘤病毒(Human papilloma viruses, HPV)可感染上皮细胞，并且其早期基因的转录可在受染细胞的各分化期中进行。但由于其晚期基因的转录仅能在分化成熟的鳞状上皮细胞中进行，所以只有进入终末分化的鳞状上皮细胞才有病毒增殖。
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三、潜伏感染 病毒基因组在受染细胞中持续存在，但无感染性病毒颗粒产生，而且受染细胞也不会被破坏。这种携带有病毒基因组，但不产生有感染性病毒的细胞称做病毒基因性细胞(virogenic cells)。潜伏感染的一个可能结果是由于病毒基因的功能表达导致宿主细胞的基因表达改变，以致正常细胞转化为恶性细胞。
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第二节、缺损病毒 不同的缺损病毒的来源和基因组的缺损表现都不相同，而且病毒基因组往往可能因严重缺损而损失全部生物学功能。有生物活性的缺损病毒包括四类：干扰缺损病毒或称干扰缺损颗粒(defective interfering particles, DIP)、卫星病毒（satellite viruses）、条件缺损病毒（conditionally defective viruses）和整合的病毒基因组。
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1、干扰缺损颗粒 DI颗粒是病毒复制时产生的一类亚基因组的缺失突变体(subgenomic delation mutants)。现在已知无论是动物病毒，还是植物病毒和噬菌体在自然感染或实验感染时，都可能产生各自相关的DI颗粒。特别是在高感染复数（multiplicity of infection, m.o.i）时，DI颗粒能以较高的频率产生。
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DI颗粒的特点 （1）基因组有缺损 （2）必须依赖于其完全病毒才能复制 （3）与完全病毒共感染时，能干扰完全病毒复制。
（4）与完全病毒有免疫学的相关性和基因组序列的同源性。
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2、卫星病毒 卫星病毒是寄生于与之无关的辅助病毒(helper viruses)的基因产物的病毒。与DI颗粒类似，卫星病毒的基因组是缺损的，它必须依赖于辅助病毒才能复制。与DI颗粒不同的是，它们不是由其辅助病毒的基因缺失产生的，而是存在于自然界中的一种绝对缺损病毒，而且它们的形态结构和抗原性都与辅助病毒不同，其基因组与辅助病毒的基因组也很少有同源性。
166
3、条件缺损病毒 条件缺损病毒是一类基因组发生了突变的病毒条件致死突变体，它们在允许条件下能够正常繁殖，在非允许条件或称限制条件下导致流产感染发生。某些条件缺损病毒病毒也能干扰野生型病毒复制，它们的许多生物学行为与DI颗粒相似。
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4、整合的病毒基因组 某些温和噬菌体(temperate phage)和肿瘤病毒感染宿主细胞后，因病毒与细胞的性质，病毒基因组整合于宿主染色体，并随细胞分裂传递给子代细胞，这类感染称之为整合感染(integrated infection)。除缺损的外源性RNA肿瘤病毒外，病毒整合感染的细胞没有感染性的病毒产生。只有一定条件下，整合在宿主染色体的病毒基因组才能转入循环，整合有感染性的病毒颗粒。
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1、温和噬菌体的溶源性反应 大多数噬菌体感染宿主细胞，都能在细胞内正常复制并最终杀死细胞，这类噬菌体的裂解循环(lytic cycle) 一般都是由由烈性噬菌体（virulent phage）引起。而另一些噬菌体除能以裂解循环在宿主细胞内生长外，还能以溶源状态(lysogenic state)存在。以溶源状态存在的噬菌体不能完成复制循环，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生，这一现象称做溶源性(lysogeny)现象。
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2、动物病毒的整合感染 在动物病毒中，许多DNA肿瘤病毒（如SV40、乙型肝炎病毒等）和RNA肿瘤病毒都能引起整合感染。在这些病毒感染的细胞中，病毒的基因组DNA或前病毒(provirus)DNA整合人宿主细胞染色体中。除慢性RNA肿瘤病毒和非复制缺陷型的急性RNA肿瘤病毒外，受染细胞内没有病毒繁殖。只有在一定条件下，整合在细胞染色体上的病毒基因组才能转入复制循环，产生子代病毒颗粒。
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属于逆转录病毒科的RNA肿瘤病毒是基因组通过逆转录产生DNA中间体，然后整合入宿主染色体，这一过程是病毒复制的必经阶段。整合入宿主染色体的病毒dsDNA中间体称做前病毒。RNA肿瘤病毒感染细胞后能否系列和引起细胞转化取决于病毒和受染细胞的性质。除Rous肉瘤病毒(Rous sarcoma virus, RSV)外，所有的急性RNA肿瘤病毒都是缺损病毒。由于其复制必需基因缺损，所以都不能独立复制。另外还有一类内源性病毒(endogenious viruses)，这类RNA肿瘤病毒的基因组普遍存在于许多动物的DNA中，但不转化细胞，也不产生病毒。内源泉性前病毒与原噬菌体类似，亦可自发地或经诱导转入复制循环，产生有感染性的病毒。
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第三节、处于流产感染中的病毒的拯救 一、共同培养 1、共同培养：将两种或更多咱不同类型的细胞进行混合培养。
2、方法：将处于流产感染的非允许细胞与该病毒的允许细胞共同培养，由于异核体的形成，病毒即可完成复制循环，并被检测出来。 利用人工细胞融合的方法，可提高病毒的拯救效率、病毒的产量随异核体的形成而增加。 ３、指示细胞(Inictor cells):在共同培养中，病毒能在其内复制的允许细胞。 二、协同感染 协同感染是一咱在细胞内不能正常复制的病毒与其相应的辅助性病毒所进行的混合感染。由于辅助病毒能为处于流产感染的病毒提供某些其复制所必需的因子。所以能将它们拯救出来。
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第七章 病毒与宿主的相互作用 病毒必须进入细胞并利用宿主细胞大分子合成机制和能量装置进行复制，因此，在许多方面，病毒复制研究是病毒与其宿主相互作用的研究。这一研究不仅有助于阐明病毒感染和致病的生物学分子生物学机理，而且对于病毒感染的诊断与控制具有重要的意义
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第一节 噬菌体感染对原核细胞的影响 有些噬菌体，如单链DNA噬菌体fd、f1等的感染对受染细胞影响很小，子代病毒以非致死的分泌方式释放，这是一种非杀细胞(noncytocidal)感染。许多噬菌体的感染都可能给细胞造成巨大的影响，最终细胞被杀死和/或裂解，这类感染常称作杀细胞(cytocidal)感染或裂解感染。 一、抑制宿主细胞大分子合成 许多噬菌体感染时都能产生关闭蛋白(turn-off protein)，这些蛋白质能以不同的方式掏宿主细胞的大分子合成：①抑制宿主基因的转录。②抑制宿主基因的转录③宿主DNA合成的抑制。
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二、宿主限制系统的改变 为了抵御宿营主限制性酶系统对侵入的病毒DNA所可能千万的损害，噬菌体编码的酶往往能破坏这些系统，使病毒DNA得到保护。 三、噬菌体颗粒释放对细胞的影响 fd、M13等丝杆噬菌体的增殖性感染不杀细胞、细胞继续生长，病毒复制产生的外壳蛋白结合于细胞膜，噬菌体颗粒以分泌方式释放时，病毒单链DNA穿过细胞时被壳体蛋白包裹形成杆状颗粒。由于壳体蛋白与细胞膜结合，细胞表面出现病毒特异性抗原，从而改变受细胞的免疫学性质。大多数噬菌体都是以裂解方式释放，其结果导致受染细胞死亡。以死角方式释放的噬菌体晚期基因的产物能自动使细胞膜失去稳定。
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四、溶源性感染对细胞的影响 溶源菌中的温和噬菌体基因组通常不影响细胞的繁殖功能，但它们可能引起其他的细胞变化。这些变化不但对溶源菌，而且也可能对溶源菌的宿主机体产生深刻的生物学影响。 （1）免疫性 （2）溶源转变：溶源转变（lysogenic conversion）是原噬菌体引起的溶源。
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第二节、病毒感染对真核细胞的影响 真核细胞对病毒的感染可呈现不同的反应：①细胞无任何明显变化；②由于病毒的致细胞病变效应，细胞损伤，死亡；③细胞增生（hyperplasia）,继而或是细胞残废或是细胞继续失去生长控制，转化为癌细胞。相对于值物病毒而言，对于病毒感染动物细胞的过程了解更为详尽，所以主要以动物病毒为例介绍病毒感染对真核细胞的影响。
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1、病毒感染引起的致细胞病变效应 病毒感染引的起的致细胞变效应或细胞损伤是因病毒的基因产生的毒性作用引起，或是病毒复制的必需步骤的次级效应。 病毒感染引起细胞残废的原因非常复杂劳动，但至少有两种方式：一是由于病毒对宿主细胞的毒性作用可导致细胞坏死；二是活化了细胞程序性死亡信息途径导致细胞凋亡。在有些情况下，二者同时发生。
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2、病毒感染对宿主大分子合成的影响 许多真核生物病毒，特别是杀细胞病毒具有干扰宿主分子合成的能力，这种影响或是直接由某些病毒功能所引起，或是由病毒对某些宿主功能的作用而间接引起。无致细胞病变效应的病毒，很少抑制宿主细胞大分子合成，还有一些病毒能刺激宿主细胞的大分子合成。
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（1）宿主细胞转录的抑制 许多动物病毒的感染都能抑制宿主细胞基因转录。对于不依赖宿主细胞RNA多聚酶进行复制的RNA病毒而言，这一活性可为病毒RNA合成提供更多的核糖苷三磷酸。对于DNA病毒则可使宿主细胞DNA多聚酶II转向病毒基因转录，以减少对RNA合成的前体和转录因子的竞争。有些病毒也能抑制宿主细胞RNA的转运和加工，进而抑制细胜负难测的RNA的成熟。流感病毒编码的内切割宿主细胞转录物5`末端作为病毒mRNA合成的引物,从而阻止了宿主细胞mNAR 的成熟. (2)宿主细胞翻译的抑制 许多病毒感染细胞后都会抑制宿主细胞mRNA其结果是为病毒蛋白质合成提供更多更好的核糖体亚单位、翻译起始因子、tRNA 和氨基酸前体。病毒感染抑制宿主翻译的方式包括：
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①解宿主的mRNA；②因大量的病毒mRNA竞争有限的核糖体或病毒mRNA较细胞mRNA对核糖 体有更高的亲合力，从而抑制细胞mRNA翻译;③改变宿主翻译装置的特异性。
(3)宿主细胞DNA复制的抑制 主要有以下原因:①为病毒DNA合成提供前体;②为病毒DNA合成提供宿主细胞结构和/或 复制蛋自;③细胞蛋白质合成被抑制的次级效应。DNA病毒和RNA病毒都可能抑制宿主细胞 I]NA合成，其可能的机制包括细胞DNA从其正常的复制位点被取代;细胞DNA复制蛋白转向病 毒DNA合成;细胞DNA被降解;以及由干宿主DNA复制所必需的宿主蛋白质和转向DNA合成，被抑制的影响等。但是，有些病毒，特别是依赖宿主细胞DNA复制的DNA肿瘤病毒，如乳多空 病毒能够刺激细胞的DNA合成，诱导处于G0的宿主细胞迸入局。
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3·病毒对细胞结构的影响 无致细胞病变效应或致细胞病变效应弱的病毒感染对宿主细胞结构几乎无任何影响，而致细 胞病变效应很强的病毒则可能对宿主细胞膜、细胞骨架等结构造成严重影响。 (1)病毒对宿主细胞膜的影响 一些具有有融合活性的表面蛋白粗直包 膜病毒能够启动细胞之间的融合，形成多核细胞。由 病毒引起的细胞融合有两种类型:一种是从外部融合(fusion from without)，这是病毒以高感染复 数感染时，由毒粒表面具有融合活性的糖蛋白引起末受病毒感染细胞之间的融合;另一种融合是从内部融合(fusion from within)，这是因受染细胞内表达的病毒糖蛋白结合于细胞表面而导致的受·染细胞与相邻细胞的融合。某些病毒的感染还能增加宿主细胞质膜的离子通透性，例如细胞内钠离子的流入增加。由于病毒mRNA的翻译较细胞mRNA对高钠离子浓度有更强的抵抗能力，所以膜通透性的增加可能有利于病毒而卧队的翻译。此外，病毒感染还可能引起受染细胞对抗生素和毒素的通透性增加。细胞质膜通透性的改变据认为是由于病毒蛋白质的插人所引起。
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(2)病毒对细胞骨架的影响 许多病毒的感染会导致细胞骨架纤维系统的瓦解，如水泡性口炎病毒(Vesicular stomatitis virus,VSV) 痘苗病毒、SV40、犬瘟热病毒(Canine distemper virus)、蛙病毒3型(Frog virus 3)和HSV等感染细胞都会引起含肌动蛋白的微丝减少。其中HSV、犬瘟热病毒和蛙病毒3型等还能引起微管解聚。由于细胞骨架在维持细胞形态中起一定作用，所以病毒引起细胞骨架的改变是受染细胞结构变化的原因之一。细胞骨架的变化是病毒感染的间接效应，如细胞大分子合成的抑制，即可导致细胞骨架的改变。在受染细胞的细胞质或细胞核内，常有称之为"病毒工厂(virus factory)或包"涵体的病毒核酸合成和毒粒装配的新结构形成。有证据表明，特异性的细胞骨架组分结合人细胞 质包涵体中。电镜研究显示包涵体含有微管和5-8rm的结状微丝，从而证明病毒的感染可以利 用细胞结构成分构建病毒复制工厂。
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(3)包涵体: 病毒复制复合物、转录复合物、复制和装配申间体、核壳和毒粒经常累积在宿主细胞韵特定区；域而形成病毒工厂或包涵体结构，这些结构在细胞质和/或细胞核的定位反映了一种特定病毒的复制位点。不同病毒所形成的包涵体各具特异性的染色性质，即有的嗜酸性染料、有的嗜碱性染料，并且不同病毒的包涵体的大小、形态以及数量都有所区别，所以包涵体在病毒的实验诊断中具有一定意义。在包涵体中由于累积有结晶排列的壳体或核壳，这些新结构的装配可以改变或取代宿主细胞组分，并成为细胞病变的一种形式。
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(4)细胞凋亡 许多病毒能够诱发细胞凋亡，其机制较为复杂且各不相同。通常病毒感染细脚后通谴关闭或干扰宿主细胞五常合成代谢诱发细胞凋亡，或者由病毒编码的蛋白因子直接作搏禾纲铂与凋亡有关的因子及蛋白水解酶而诱发细胞凋亡。越来越多的资料表明病毒感染与细胞凋亡有着密切的联系，许多病毒的致细胞病变效应往往是诱发细胞凋亡的结果。
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细胞凋亡可能是宿主在细胞水平抵御病毒感染的一种机制，通过局部受染细胞的凋亡可限制病事的繁殖与传播以拯救整个器官和个体。另一方面，为了生长与繁衍，有些病毒进化获得凋亡抑制基因，它们在感染早期职开始表达，抑制宿主细胞凋亡，使病毒顺利完成复制周期。在这种情况下，病毒诱发的细胞凋亡和凋亡抑制同时存在于受染细胞，它们相互作用协调着病毒与细胞的关系，使病毒在细胞内能够顺利复制。
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三、机体的病毒感染 对于动物、植物的机体而言。病毒感染的意义与细胞的病毒感染有很大的区别，这是二个更为复杂且不断变化着的过程，是病毒与机体相互作用所产生的各种现象的总职。 1．机体病毒感染的类型 机体的病毒感起可按不同的形式进行分类。根据感染症状的明显程度，可分为显性感染和隐性感染(非显性感染)。根据感染过程，症状和病理变化发生的主要部位，可分为局部感染和系统感染。根据病毒在机体内存留时间的长短以及病毒与宿主相互作用的方式，可分为急性感染和持续性感染。
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2．构成机体病毒感染的因素 机体内病毒感染的表现形式和结果由病毒、机体和环境条件三者的综合作用决定。 (1)病毒 病毒的特征，即病毒的致病性和毒力直接影响病毒感染的表现和结果。病毒的致病性是特定 的病毒种引起感染过程的潜在能力，是病毒种的特征。但是同一种病毒的不同毒株的致病性可能存在很大差别，特定的毒株致病性的强弱就是病毒的毒力，毒力是病毒株的特征。引起病毒感染的 另一个必要条件是病毒的数量，它与病毒的毒力以及机体对病毒的敏感性有关。病毒的毒力越强，引起机体感染所需哟病毒剂量越低;机体对病毒的抵抗力越强，引起感染所需的病毒剂量越高。近年来，在一些复杂病毒，如痘病毒、疤疹病毒中发现病毒编码受体(viroceptor)和病毒因子(virokine)，这些病毒基因组编码的产物能少不同方式影响病毒的感染过程。病毒因子是病毒编码的，与机体的免疫调节因子或效应因子结构相似的蛋白质，如痘病毒编码的生长因子，它们可刺激感染灶邻近细胞的代谢，使其成为病毒感染的靶细胞，促进病毒进一步繁殖;病毒编码受体是病毒编码 的，可与免疫效应因子或调节因子结合的细胞受体类似物，其主要作用是阻断和抑制细胞因子与其 受体结合。从而抑制宿主的免疫反应，使病毒自身得到保护。
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(2)机体 病毒侵入机体后，病毒在细胞内的活性，病毒在体内的传播以及病毒感染的表现和结果，不仅 取决于病毒的质和量，同时亦取决于机体的防御结构和防御功能状态。对病毒感染的免疫和抵抗是完整机体的一种生理功能，以保护机体免于感染或严重感染。此外，机体的年龄、激素分泌水平、生理状态、营养状况、中枢神经活动以及非免疫抵抗的遗传因素等一系列十分复杂的因素，都影响 机体的病毒感染过程。
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(3)环境条件 机体生存所处的生态环境、气候条件中所可能存在的多种生物或非生物因子，以及诸如人的生活方式、动物的饲养管理方式和植物的栽培方式等因素，均能作用于病毒和/或机体而间接影响病 毒的感染过程。 很多病毒感染机体时，由于种种原因机体不能清除病毒，病毒可在机体内长期存在达数月或数年之久，甚至机体终身带有病毒，这是一称之为持续性感染的病毒—宿主共生的感染状态，也是一类常见的，与许多人与动物的病毒性疾病有密切关系的感染状态。
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(一)持续性感染的类型 （1）潜伏性感染（latent infections）潜伏性感染的特点是，在急性原发感染后，病毒呈潜伏状态而不易检出，经过很长时间的间歇斯后疾病又可急性复发。此时又能检测到病毒。被满激活，病毒从潜伏部位到达皮肤并在此繁殖，引起带状疱疹。 （2）慢性感染（chronic infections） 慢性感染指的是机体能很长时间或终身持续不断地产生有感染性的病毒，因而病毒始终能够被检出的持续性感染。许多慢性病感染的共同特征是不产生疾病，但有感染性的病毒持续存在，并且它们可能散布或者通过输血传播，有的慢性感染在后期也可能由于免疫病理或肿瘤并发症而引起疾病。
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（3）慢病毒感染（slow infection）这类持续性感染具有很长的潜伏期，发病缓慢，逐渐发展，终致机体死亡。引起慢性病毒感染的病原因子可分为两类：一类是性质已完全肯定的病毒，通常称它们为常规病毒；另一类是性质与病毒有明显区别、目前仍未分类的病原子，通常称它们为非常规病毒（Unconventional virus）。
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（二）持续性感染发生的机制 1、病毒因素 （1）整合基因组：某些DNA病毒（疱疹病毒、乳多空病毒、腺病毒、嗜肝DNA病毒）的基因组DNA能为整合形式或附加体形式持续存在。逆转录病毒的基因组DNA经逆转录产生的DNA前病毒，也可整合于宿主基因组，整合的结果是，导致细胞转化为肿瘤细胞的持续性感染，通过垂直传递给子代，成为内源性病毒的潜伏性感染以及病毒复制但不转化细胞，不能破坏细胞的持续性感染。
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（2）无免疫原性的因子与免疫原性弱的病毒；引起慢病毒感染的非常规病毒无疫原性，也不能诱生干扰素，且对干扰素的作用不敏感，所以它们能逃避机体有效的抗病毒防御机制，引起持续性感染。
（3）病毒致细胞病变效应较弱 （4）病毒变异 （5）干扰缺损颗粒
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2、宿主因素 （1）在受保护部位生长 （2）在巨噬细胞中生长 （3）非中和抗体 （4）免疫耐受 （5）细胞免疫缺陷 持续性感染更显重要；①可能活化并引起疾病的急性发作；②可能引起免疫病理疾病；③可能导致恶性肿瘤；④由于病毒长期存在于机体内或反复散播，便得病毒能在人与动物群体中持续存留，因而它们具有重要的流行病学意义。
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第十二章 亚病毒 病毒是一种极为简单的生命形式，然而却不是最简单的生命形式。目前所知的最简单的生命形式是称之为亚病毒的一类生物分子，这些生物分子不具有真病毒的形态结构，能利用非自身编码的酶系统进行复制，有侵染性并可在宿主中引起症状。 第一节 类病毒 类病毒是一种裸露的低分子量RNA，它没有蛋白质外壳，在其感染的植物组织中也未能发现有病毒样颗粒。这种小分子RNA能在敏感细胞中自我复制，并不需要辅助病毒。由于这种种不同于已知病毒的特性，Diener 等把它称为类病毒。现在已经发现的类病毒主要有： ASBV：鳄梨白斑类病毒（Avocado sunbloth viroid） ASSV:苹果锈果类病毒（Apple scar skin viroid） BSV:牛蒡矮化类病毒（Burdock stunt viroid） CaSaV:香石竹矮化伴随类病毒（Carnation stunt associated viroid） CCCV：椰子死亡类病毒（Coconut cadang-cadang viroid） CCMV:菊花褪绿斑驳类病毒（Chrysanthemun chlorotic mottle viroid） CEV：柑桔裂皮类病毒（Citrus exocortis viroid）
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CLV：唇膏蔓蔷隐性类病毒（Columea latent viroid ）
CPFV：黄瓜白果类病毒（Cucumber pale fruit viroid） CSV：菊矮化类病毒（Chrysanthemun stunt viroid） GV:葡萄黄类病毒（Grapevine viroid） GYSV：葡萄丙斑类病毒（Grapevine yellow speckle viroid） HLV：洒花隐性类病毒（Hop stunt viroid） HSV:洒花矮化类病毒（Hop stunt viroid） PSTV：马铃薯纺锤开块茎类病毒（Potato spindle tuber viroid） TASV：蕃茄顶矮化类病毒（Tonato apical stunt viroid） TASV：蕃茄束顶类病毒（Tomato bunchy top viroid） TPMV:蕃茄雄株类病毒（Tomato planta macho viroid）
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一、类病毒的分子结构 类病毒大小约为300个核苷酸形成共价闭合的单链环关RNA分子。所有的类病毒RNA均没有信使功能，不能编码蛋白质。各种类病毒之间序列有较大的同源性。类病毒在其分子内可形成高度碱基配对的双链区，与不能形成碱基对的单链环状区相间排列，共同构成类病毒的功能区。 （一）T区 T区位于类病毒棒状分子的两端，它与类病毒复制起始有关，故具有很大的保守性。保守序列T1区的CCUC、T2区的CCUUC。 （二）P区 P区与类病毒在宿主上产生的症状有关。它在绝大多数类病毒中以（A）5-6为特征。不同的PSTV分离物其P区的几个碱基发生变化，可分别引起温和症状、严重症状或死亡。 （三）C区 该区以严格保守的双螺旋区 为核心，核苷酸序列具有高度保守性，它可能是类病毒复制中的一个重要控制区域。 （四）V区 该区变异程序最大，即使是极为相关的类病毒（如TASV和CEV-A），其同源性也只有49%。该区亦与致病性有关，便仅V区发生变化就导致症状变化的类病毒分离物还未发现。
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二、病毒的复制 由于类病毒RNA没有编码功能，其复制必然是利用细胞内已有的酶。类病毒的复制是借助宿主内依赖DNA的RNA聚合酶II进行的。
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第二节 卫星RNA 卫星RNA是指一些必须依赖辅助病毒才能复制的小分子单链RNA片段，它被包装在辅助病毒的壳体中，本身对于辅助病毒的复制不是必须的，且它与辅助病毒的基因组无明显的同源性。 一、卫星RNA的基本性质 一般卫星RNA的大小均在300个核苷酸左右。许多卫星RNA的5’端具有m7Gppp帽子结构，3’端无巧不成书poly（A），而是类似tRNA 结构。卫星RNA通过分子内部碱基配对形成复杂的二级结构主要是利用辅助病毒编码的依赖RNA的RNA多聚酶。
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二、卫星RNA对宿主症状的影响 许多卫星RNA能影响辅助病毒在宿主中所产生的症状，卫星RNA对辅助病毒所引起的症状的修饰作用，与卫星RNA本身的核苷酸序列、空间结构及复制特性有关。 卫星RNA减轻辅助病毒所引起的症状有各种假设解释其机理，对于CMV来说，其一是竞争复制酶假说：卫星RNA与CMV编码的复制酶，由于卫星RNA分子量小，RNA链短，因此完成一个复制周期的时间比CMV基因组短得多，这样的单位时间内复制出的卫星RNA比CMV基因组RNA竞争病毒制酶，从而干扰CMV的复制而减轻症状（轶闻13-5）。另一种假说说：有些卫星RNA，如CMV的Q-satRNA能够在体外与CMV编码壳体蛋白的RNA3和RNA4的部分区域形成碱基对，这样就可能抑制CMV壳体蛋白的表达，使病毒的复制和积累降低而减轻寄主的症状（轶闻13-6）
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第三节、传染性蛋白质颗粒或朊病毒 传染性海绵状脑病（transmissible spongiform encephalopathies ,TSE）是一类致死性中枢神经系统的慢性退化性疾患．病理学上的特点是大脑皮层的神经元细胞退化、空泡、变性、死亡、消失，被星状细胞取而代之，因而造成海绵状态，大脑皮层（灰质）变薄，而白质相对明显，这就是海绵状脑病或白质脑病。临床上相应的出现痴呆、共济失调、震颤等症状。已知人和动物的传染海绵状病有（1）震颤病或库鲁（Kuru）；（2）传染性痴呆或克雅氏病（Creurfeldt-Jacob disease,CJD），又称早老性痴呆病；（3）吉斯特曼-斯召斯列综合征（Gerstmann-Straussler syndrone,GSS）；（4）致死性家族失眠症（Gerstmann-straussler syndrone,GSS）；（5）绵羊瘙痒病（scrapie of sheep）；（6）山羊瘙痒病（scrapie of goats）；（7）大耳鹿慢性消耗病（chronic wasting disease of mule deer,CWD）；（8）牛海绵状脑病（bovine spongiform encephalopathy,BSE），俗称疯牛病；（9）猫海绵状脑病（feline spongiform encephalopathy,BSE）；（10）传染性雪貂白质脑病（transmissible mink encepholopathy,TME）。长期以来认为传染性海绵状脑病的病因是由非典型病毒或慢病毒引起。但从未在细胞中发现病毒颗粒，曾作过各种可能的解释，均未得到确切的答案。直至1982年Prusiner等报道羊瘙痒病是由一种蛋白质感染因子引起，命名为“proteinaceous infectious particle”（汉译名为传染性蛋白质或朊病毒），并用一个新词“prion”来代表。
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一、羊瘙因子的蛋白质性质 对蛋白酶的敏感性 对蛋白质变性剂的敏感性 对紫外线照射的抗性 对热处理失活的抗性
以上试验提供的各种证据，均说明瘙痒因子含有为感染性所必需的蛋白质成分而不是核酸，Prusiner等认为羊瘙痒病毒是由一种蛋白质感染颗粒引起，并命名为“prion”（朊病毒）(Cann AJ 1997;Prusiner SB1995;田波1996;Prusiner SB et al 1982,1980)
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二、羊瘙病朊病毒的性质 蛋白酶抗性蛋由的分离及其与致病因子的关系
Prusiner和Bolton等从羊瘙痒因子感染的仓鼠脑组织中分离出这一特殊的蛋白质:蛋白酶抗性蛋白。PrP是蛋白酶抗性蛋白(proteinase resistant)的缩写，同样也是"prion protein"的缩写。PrPc33-35是指细胞编码的33~35kDaPrP的前体蛋白，PrPSC是指这一前体蛋白己发生构型变化而成为能引起瘙痒病的感染蛋白，PrP27-30是指酶解降后分子质量降为27~30kDa的淀粉样蛋白，PrP27:30属糖蛋白。PrP在一定条件下可以形成杆状结构或纤维状结构。PrP27-30是朊病毒 (传染性蛋白质颗粒)的主要组成成分，至少有7条证据可说明其具有感染性:
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（1）PrP27-30伴随着感染因子一起共同纯化，是纯化物中最丰富，也是唯一的一种大分子物质，这起码可说明PrP27-30分子和感染性分子极为相似;（2）PrP27-30的浓度同感染动物中出现的动态变化和其组织具有感染性的动态变化相吻合;（3）以水解、变性和选择性修饰剂处理，使PrP27-30变性时，也伴随着感染滴度的降低;（4）编码PrP27一30的基因(Prn-P)和控制潜伏期的基因(Prn-i)相连并形成复合物;可说明PrP在致病作用中的特殊地位;（5）将PrP27-30结合于不同形式的载体如膜片、棒状体、球形颗粒、去污剂、类脂蛋白复合体和微脂粒等都能显示同样的感染性滴度;（6）感染性蛋白只能在Scrapie和CJD的感染组织中找到，在其他疾病如小鼠的系统性淀粉样变性病和人AD都不能找到;（7）以Scrapie和DJD的感染性蛋白感染培养的小鼠神经母细胞瘤细胞时，只有感染了的细胞克隆才产生PrPsc，而未感染的细胞克隆则否。
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PrP的一级结构特点 在研究仓鼠的编码基因的发现，该基因开放阅读框编码的肽总长度为２５４个氯基酸残基，位于编码外显子中．整个肽分为两部分：N-端22个氨基酸残基组成信号肽，23位以后为成熟蛋白的一级序列，所以仓鼠的原蛋白是254肽，成熟蛋白为232肽。
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3.PrP的免疫原性 PrP引起的脑病以海绵样空泡化和淀粉样蛋白斑为最显著的特征，PrP首先侵犯网状内皮细胞，特别是脾低密度淋巴细胞，不能引起感染机体的任何形式我免疫反应（细胞或体液免疫反应）和炎症反应．任何抑制免疫反应的手段如全身照射、激素和抗白细胞血清以及细胞毒药物处理，都对疾病的潜伏期、病程和表现形式不发生影响。
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４、编码PrP的基因和PrP的异构体 Oesch和Chesebro根据氨基酸的排列顺序，人工合成寡核苷酸作为探针，从感染仓鼠、小仓氧、小鼠脑、鼠脑组织cDNA库中的选择出编码PrP27-30的基因片段。而且发现正常和感染动物脑组织的的PrPcDNA的转录在同一水平．外周其它组织、肺等基因组含有仓鼠目寸光PrPcDNA同源序列，并有一定程序的表达。
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用抗PrP27-30抗体研究发现，未经蛋白酶处理的正常和感染动物脑组织的提取物中存在两种PrP的异构体，分子质量均为33-35kDa，分别称为PrP33-35c、 PrP33-35sc. PrP33-35是PrP27-30的前体物。 PrP基因为单一基因。人的PrP基因（Prn-P）位于第2号染色体，并和控制潜伏期的基因（Prn-i）相连构成复合物。利用核酸杂交法在多种脊椎动物的基因组均检测到PrP基因，其中脊椎动物包括人、绵羊、山羊、家兔、小鼠和大鼠；无脊椎动物有线虫、果蝇和酵母。PrP基因在进行过程中表现出高度的保守性（李智勇、洪涛1998；洪涛1998）。
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三、朊病毒的致病机制假说 目前较有基础的致病机制是蛋白质构象改变致病假说——朊病毒假说（Prion by pothesis）。要点如下：
1、 PrP的两种构型 正常型（ PrPc）和致病型（ PrP sc），两型的主要区别在于其空间构象差异。前者是细胞中正常存在的蛋白质，通常对寄主是无害的。 PrPc含有40%的α螺旋，很少或无β折叠；而PrPsc中β折叠则高达43%， PrPsc对寄主具有致病性。 PrPc向PrPsc转化，在转化过程中，α螺旋结构减少，β折叠结构上升，这种构象的改变，是发生朊病毒疾病的基础（如图所示）
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2、Prusiner等提出杂二聚机制 PrPsc单体分子为感染物，从PrPc单体分子慢慢改变构象，形成PrPsc单体分子，中间经过PrPc- PrPsc杂二聚物，然后再转变为PrPsc- PrPsc。有这个过程中，有未知蛋白（proteinX）可能起着调整PrPc转化或维持PrPsc形态的作用。这个二聚物解离又释放新的PrPsc，因此“复制”下去。复合物最终形成淀粉样纤维结构的蛋白质聚合物而致病（示意图14-2）
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3、受微环境的影响 受微环境的影响，Prn-p基因体细胞发生突变，导致PrPc中a螺旋结构的不隐定，至一定量时产生自发性转化， 片层增加，最终变为 ，并通过多米诺效应倍增而致病。如零星发生CJD可能就是这各情况。
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