病毒 virus 的基本性状

医学微生物学， 病毒体 virion 指完整成熟的、有感染性的病毒颗粒 人类的传染病 约有75% 为病毒引起。

15 病毒 virus 的基本性状

• 0 概述
  • 病毒 virus 泛指所有形式
    • 病毒体 virion 指完整成熟的、有感染性的病毒颗粒
  • 人类的传染病 约有75% 为病毒引起
  • 独特性状
    • 1 可通过 除菌率器
    • 2 无细胞结构，只有一种核酸
    • 3 以复制的方式进行自我增值
    • 4 严格活细胞内寄生
    • 5 对干扰素敏感，对抗生素不敏感
• 1 病毒的大小与形态
  • 大小
    • nm
      • 一般介于20～250nm之间
      • 大多数病毒小于150nm
  • 形态
    • 1 球形 spheroid
      • 大多数感染人和动物的病毒
    • 2 丝状 filament
      • 大多为植物病毒
    • 3 弹状 bullet shape
      • 狂犬病 rabies 病毒
    • 4 砖状 brick shape
      • 天花病毒
    • 5 蝌蚪状 tadpole shape
      • 大多数噬菌体
• 2 病毒的结构
  • 1 结构组成
    • 基本结构
      • 核衣壳 nucleocapsid
        • 1 核心 core
          • 一种核酸 (DNA或RNA)
            • 构成病毒基因组 genome
          • 少量蛋白质
            • 一般为 酶类
            • 有些为 与核酸结合的蛋白
        • 2 衣壳 capsid
          • 蛋白质外壳
            • 结构
              • 从化学构成上看
                • 化学亚单位 chemical subunit
                  • 蛋白亚基 protein subunit
                    • 多肽分子
              • 从形态上看
                • 形态亚单位 morphological subunit
                  • 壳粒 capsomere
                    • 蛋白亚基结合形成的多聚体
              • 从结构上看
                • 结构单位 structure unit
                  • 原体 protomer
                    • 拼成衣壳的完全相同的”积木块”
            • 作用
              • 1 保护病毒核酸
                • 隔离环境中有害的理化因素
              • 2 参与感染过程
                • 病毒通过衣壳吸附于宿主细胞上
              • 3 具有免疫原性
                • 可引起机体获得性免疫应答
              • 4 病毒分类和鉴别的依据
          • 对称结构
    • 部分具有
      • 3 包膜 envelope
        • 镶嵌有 蛋白和多糖的 脂质双层膜
          • 脂质与多糖 来源于宿主细胞
          • 蛋白质 由病毒基因编码合成
            • • 1 外部糖蛋白
                • 位于病毒包膜外侧，糖基化程度高
                • 呈凸起状态，形成 刺突 spike
              • 2 通道蛋白
                • 跨膜型离子通道蛋白
        • 作用
          • 1 保护 核衣壳
          • 2 包膜糖蛋白可吸附和融合细胞
            • 通道蛋白可增加受染细胞的通透性，促进病毒体脱衣壳和成熟过程
          • 3 包膜糖蛋白 构成病毒的表面抗原
          • 4 包膜对干、热、酸、脂溶剂敏感
            • 可用乙醚鉴定病毒有无包膜
          • 5 病毒分型依据之一
    • * 其他结构
      • 基质蛋白 matrix protein
        • • 病毒包膜内层与衣壳外层之间的非糖基化蛋白
            • 将病毒包膜与核衣壳联系起来
          • 又称 被膜 tegument 或 包膜相关蛋白
      • 须触 antennae
        • • 腺病毒表面 “大头针状” 结构
  • 2 化学成分
    • 1 核酸
      • 只含一种核酸 DNA或RNA
        • 有的病毒含有 稀有碱基
    • 2 蛋白质
      • 1 结构蛋白 structural protein
        • 构成病毒有形成分的蛋白质
          • 衣壳蛋白
          • 包膜糖蛋白
          • 基质蛋白
        • 功能
          • 1 保护病毒核酸
          • 2 参与感染过程
          • 3 良好的抗原性与免疫原性
          • 4 血凝作用
            • 致病性 及 诊断
      • 2 非结构蛋白 non-structural protein
        • 病毒复制和基因表达过程中 发挥调控作用的功能性蛋白
          • 酶
          • 核酸结合蛋白
            • 启动核酸合成
          • 小跨膜蛋白
            • 嵌合于受染细胞的细胞膜上的通道蛋白
    • 3 脂质和糖类
      • 存在于病毒包膜上，来源于宿主细胞
  • 3 基因组结构特点
    • 1 核酸类型的多样性
      • 1 DNA 与 RNA
        • DNA
          • 双链 dsDNA (多)
          • 单链 ssDNA
        • RNA
          • 双链 dsRNA
          • 单链 ssRNA (多)
      • 2 线状 linear 与 环状 circular
        • 大部分为连续的线状分子
        • 少数为 单/双链环状
      • 3 可分节段 segment
        • 多见于RNA病毒
          • 如 正黏病毒 8节段 -ssRNA
        • 基因组有较高的重组率 易产生变异
      • 4 意义 sense 差异
        • 正义链 (sense, +)
          • 核苷酸序列与mRNA相同
          • 可直接作为 mRNA 翻译蛋白质
            • 故在易感细胞中具有感染性
        • 反义链 (antisense, -)
          • 核苷酸序列与mRNA序列互补
        • 双义 ambisense 基因组
          • 正、负链兼有
      • 5 大多数病毒基因组为 单倍体
        • 反转录病毒有两个相同的拷贝，为双倍体
    • 2 功能区的结构特点
      • 1 编码区 coding region
        • 其中 编码病毒蛋白质的核酸序列称为 基因/开放读码区
        • ORF序列重叠 导致的 重叠基因 overlapping gene 在病毒基因组中常见
        • ORF中可包含内含子，为不连续基因，形成mRNA时有剪接过程
      • 2 非编码区 untranslated region, UTR
        • 在线状基因组中位于基因组的两端
          • 核酸序列非常少
        • 不编码蛋白质，与基因组复制、表达及调控有关
• 3 病毒的增殖 multiplication/amplification
  • 1 复制周期 replication cycle
    • 1 吸附 absorption/attachment
      • *易感细胞：能支持某种病毒完成正常增殖的宿主细胞
      • 非特异性/可逆性步骤
        • 1 布朗运动 到达易感细胞表面
        • 2 静电作用 结合到细胞膜表面
      • 特异性/不可逆步骤
        • 3 通过包膜/衣壳上的 病毒吸附蛋白 VAP
          • 特异性结合到细胞的病毒受体上
    • 2 穿入 penetration
      • 耗能过程
      • 3种方式
        • 1 胞饮 viropexis
          • 又称 内吞作用 endocytosis
          • 裸露 naked 病毒常用的穿入方式
          • 经宿主细胞上的 病毒受体 介导
        • 2 膜融合 fusion
          • 包膜 enveloped 病毒的主要穿入方式
          • 使核衣壳进入胞质内
          • 需要包膜的特异性融合蛋白参与
        • 3 直接穿入
          • 少数无包膜病毒体可采用
    • 3 脱壳 uncoating
      • 多数病毒在穿入时，已在细胞溶酶体酶作用下脱去衣壳
      • 少数病毒还需特有脱壳酶作用
    • 4 生物合成 biosynthesis
      • dsDNA病毒基因组复制和mRNA转录均在细胞核内进行
        • 生物大分子的合成在细胞质中
      • 绝大多数 RNA 病毒都在细胞质中进行生物合成
        • 正黏病毒 例外
      • 不同类型病毒生物合成方式
        • dsDNA病毒
          • +ssDNA病毒
            • dsRNA病毒
              • +ssRNA病毒
                • -ssRNA病毒
    • 5 组装 assembly
      • DNA病毒的核衣壳都在核内组装
      • 绝大多数RNA病毒在细胞质内组装
    • 6 成熟及释放 maturation and release
      • 成熟标准
        • 1 形态结构完整
        • 2 具有成熟颗粒的免疫原性与抗原性
        • 3 具有感染性
      • 释放 release
        • 裸露病毒多通过溶解细胞的方式释放
          • 复制周期称为 溶细胞周期 lytic cycle of replication
        • 包膜病毒的核衣壳多通过出芽方式
          • 一般不直接引起细胞死亡
  • 2 单周期 生长曲线
    • • 1 隐蔽期 eclipse
        • 病毒感染早期
        • 接种病毒后数小时，不能在细胞中测出病毒体
      • 2 对数生长期
        • 病毒感染后期
        • 产生大量子代病毒
      • 3 细胞死亡期
        • 大量病毒释放
      • *潜伏期 latent period
        • 从病毒进入细胞开始，到释放子代病毒为止
        • 细胞外无感染性病毒存在
    • *感染复数 multiplicity of infection, MOI
      • 能使每个细胞发生感染所需的病毒颗粒数
  • 3 异常增殖与干扰现象
    • 异常增殖
      • 1 顿挫感染 abortive infection
        • 病毒进入非容纳细胞的感染过程
        • 无完整病毒体产生
      • 2 缺陷性干扰颗粒 DIP
        • 正常的病毒形态(衣壳或包膜)+缺陷的病毒基因组
        • DIP本身基因组短，复制时具有竞争优势，可干扰完整病毒体的形成
    • 干扰现象 interference
      • 两种病毒同时感染同一细胞，一种病毒的增殖可抑制另一种病毒的增殖
      • 机制
        • 某一病毒作用于宿主细胞后，诱导其产生抑制病毒复制的物质 (如干扰素 interferon, IFN)
        • 第一种细胞破坏了宿主细胞表面受体或改变了宿主细胞的代谢途径
      • 干扰现象 可缓解或终止感染
• 4 病毒的遗传与变异
  • 1 变异现象
    • 1 毒力变异 virulence variation
      • 病毒毒力的表示
        • 半数致死量 50% lethal dose, LD50
        • 半数组织感染量 50% tissue culture infective dose, TCID50
      • 连续传代可导致毒力减弱
        • 卡介苗
    • 2 抗原变异 antigenic variation
      • 抗原变异越频繁，疫苗研制难度越大
    • 3 条件致死性突变 conditional lethal mutation
      • 突变后在特定条件下能增殖，在原来条件下不能增殖
    • 4 宿主范围突变株及宿主适应突变株
      • 宿主范围突变株 host range mutants, hr株
        • 突变使其对宿主依赖性发生改变，只能在特定的许可细胞中增殖
      • 宿主适应突变株 host adapted mutants
        • 初次接种时不能生长，连续传代后逐渐适应宿主并在宿主体内增殖
    • 5 耐药突变
      • 突变使得药物对靶酶的亲和力降低或失去作用
  • 2 变异机制
    • 1 突变 mutation
      • 突变株 mutant/变异株 variant
        • 突变的产物
      • 准株 population/准种 quasispecies
        • 变异导致病毒基因序列出现异质性 heterogeneity, 这样的的病毒群体称为准株
      • 分类
        • 自发突变 spontaneous mutation
        • 诱发突变 induced mutation
    • 2 遗传物质(基因)间的相互作用
      • 基因重组 genetic recombination
        • 两种不同病毒感染同一细胞时发生的核酸片段交换 可发生在活、灭活、活和灭活之间
          • 分子内重组
            • 发生于不分节段的病毒间
          • 分子间重排
            • 常发生于分节段的RNA病毒间
      • 2类基因复活 genetic reactivation
        • 1 交叉 cross 复活
          • 活病毒 与 灭活病毒 间的基因重组
        • 2 多重 multiplicity 复活
          • 两个或多个灭活病毒间的基因重组
    • 3 基因产物间的相互作用
      • 1 表型混合 phenotypic mixing
        • 混合感染后，一个病毒的基因组偶尔装入另一病毒的衣壳内，或装入两个病毒成分构成的衣壳内
        • 子代病毒基因组不变，含有双亲或另一方亲代病毒的外壳或包膜蛋白
      • 2 基因型混合 genotypic mixing
        • 二者核酸均未重组, 仅两者核酸偶尔合装在同一病毒的衣壳或包膜中
      • 3 互补作用 complement
        • 发生于 辅助病毒 helper virus 与 缺陷病毒 defective virus 之间
        • 使一种不能增殖的病毒增殖, 或两者的增殖均增加
  • 3 变异的实际意义
• 5 病毒的抵抗力与耐药性
  • 抵抗力
    • 1 物理因素
      • 1 温度
        • 多数病毒 耐冷不耐热
      • 2 射线
        • 紫外线可使核酸形成胸腺嘧啶二聚体 影响复制
    • 2 化学因素
      • 1 pH
        • 多数病毒在pH5～9范围内稳定
      • 2 脂溶剂
        • 可溶解病毒包膜
      • 3 化学消毒剂
  • 耐药性
    • 1 耐药 机制
      • 1 病毒基因突变
        • 突变株对治疗药物的敏感性降低
      • 2 跨膜蛋白相关
        • 正常细胞本身具有的 多重耐药性蛋白 MRD
          • 功能亢进可使细胞内药物有效浓度下降
        • 病毒感染导致MRD基因表达升高
    • 2 耐药 类型
      • 1 基因型耐药 genotypic resistance
        • 公认的耐药基因位点 检测到基因突变
      • 2 表型耐药 phenotypic resistance
        • 体外细胞培养 检测到病毒对药物的敏感性下降
• * 6 病毒的分类
  • 关于 亚病毒病原体
    • 1 卫星病毒 satellite virus
      • 1 基因组为小RNA分子，可具有自身编码的衣壳蛋白 部分需要辅助病毒的衣壳蛋白
      • 2 复制必须依靠辅助蛋白
        • 与辅助病毒间无/很少有同源序列
      • 3 常干扰辅助病毒的增殖
    • 2 类病毒 viroid
      • 1 很小的 具有感染性的RNA分子
        • 均为 植物病毒
      • 2 宿主细胞核内复制，不依赖病毒
      • 3 不含蛋白质，也不编码蛋白质
    • 3 朊粒 prion
      • 只有蛋白质而没有核酸、具有传染性的蛋白侵染颗粒