临床执医-医学微生物学-022病毒的基本性状

医学微生物学：病毒吸附于宿主细胞表面是感染的第一步。吸附主要是通过病毒表面的吸附蛋白与易感细胞表面特异性受体相结合。不同细胞表面有不同受体，它决定了病毒的不同嗜组织性和感染宿主的范围。包膜病毒多通过表面糖蛋白结构与细胞受体结合。

二十二、病毒的基本性状

• 《医学微生物学》- 1 病毒的大小与形态
  • 病毒是形态最微小，结构最简单的微生物。因体积微小，必须用电子显微镜放大几万至几十万倍后方可观察；结构简单表现为无细胞结构，仅有一种类型核酸(DNA或RNA)作为其遗传物质。为保护其核酸不被核酸酶等破坏，外围有蛋白衣壳，某些病毒在衣壳外还有包膜。
  • 与其他胞内专性寄生的微生物不同的是，病毒进入活细胞后，可根据病毒核酸的指令，改变细胞的一系列生命活动，复制出大量子代病毒，并导致细胞发生多种改变。由于病毒无细胞结构、只有一种核酸为遗传物质、必须在活细胞内才能显示生命活性，故病毒被列为一个独立的微生物类型，即非细胞型微生物。
  • 病毒在医学微生物中占有十分重要的地位。在微生物引起的疾病中，由病毒引起的疾病约占75%。病毒性疾病不仅传染性强、流行广，而且有效药物少。
  • 病毒体大小的测量单位为纳米或毫微米。病毒体的大小差别悬殊，最大约为300nm，如痘病毒；最小的约为20nm，如细小DNA病毒。多数人和动物病毒呈球形或近似球形，噬菌体呈蝌蚪状。
• 《医学微生物学》- 2 病毒的结构和化学组成
  • 一、 病毒的结构
    • (一)核衣壳
      • 病毒体的基本结构是由核心和衣壳构成的核衣壳。有些病毒的核衣壳外有包膜和包膜的构成成分刺突。有包膜的病毒称为包膜病毒，无包膜的病毒体称裸露病毒。
      • 1.核心
        • 核心位于病毒体的中心，主要成分为核酸，构成病毒基因组。除核酸外还可能有少量病毒的非结构蛋白，如病毒核酸多聚酶、转录酶或逆转录酶等
      • 2.衣壳
        • 包绕在核酸外面的蛋白质外壳。衣壳具有抗原性，是病毒体的主要抗原成分。可保护病毒核酸免受环境中核酸酶或其他影响因素的破坏，并能介导病毒进入宿主细胞。衣壳系由一定数量的壳粒组成，每个壳粒被称为形态亚单位，由一个或多个多肽分子组成。壳粒的排列方式呈对称性，不同的病毒体衣壳所含的壳粒数目和对称方式不同，可作为病毒鉴别和分类的依据之一。病毒可分为以下几种对称类型：
        • (1)螺旋对称型：
          • 壳粒沿着螺旋形盘旋的病毒核酸链对称排列。
        • (2)20面体对称型：
          • 核酸浓集成球形或近似球形，外周的壳粒排列成20面体对称型。20面体的每个面都呈等边三角形，由许多壳粒镶嵌组成。大多数球状病毒呈此对称型。多数情况下病毒的衣壳是包绕核酸形成的，但也可见到先形成空衣壳，再装灌核酸的情况。
        • (3)复合对称型：
          • 病毒体结构较复杂，既有螺旋对称又有20面体对称型式。
          • 经测定，用20面立体构成的外壳最为坚固，内部容积最大。螺旋对称型衣壳则相对不坚固，衣壳外需有包膜。
    • (二)包膜
      • 包膜是包绕在病毒核衣壳外面的双层膜。某些病毒在成熟的过程中穿过宿主细胞，以出芽方式向宿主细胞外释放时获得的，含有宿主细胞膜或核膜成分。包膜表面常有不同形状的突起，称为包膜子粒或刺突。其化学成分为糖蛋白，亦称刺突糖蛋白。
    • (三)其他辅助结构
      • 如腺病毒在20面体的各个顶角上有触须样纤维，亦称纤维刺突或纤突，能凝集某些动物红细胞并损伤宿主细胞。
      • 有包膜的病毒称为包膜病毒，无包膜的病毒称为裸露病毒。人和动物病毒多数具有包膜。某些包膜病毒在核衣壳外层和包膜内层之间有基质蛋白，其主要功能是把内部的核衣壳蛋白与包膜联系起来，此区域称为被膜。
  • 二、病毒的化学组成与功能
    • (一)病毒核酸
      • 病毒核酸的化学成分为DNA或RNA，以此分成DNA和RNA病毒两大类。核酸具有多样性，可为线型或环型，可为单链或双链，DNA病毒大多为双链，细小DNA病毒和环状病毒除外；RNA病毒大多是单链，呼肠病毒和博纳病毒除外。病毒核酸大小差异悬殊，细小DNA病毒仅由5000个核苷酸组成，而最大的痘类病毒则由约4000000个核苷酸组成。
      • 病毒核酸是主导病毒感染、增殖、遗传和变异的物质基础。其主要功能有：①指导病毒复制；②决定病毒的特性；③部分核酸具有感染性，感染性核酸不受衣壳蛋白和宿主细胞表面受体的限制，易感细胞范围较广。但易被体液中核酸酶等因素破坏，因此感染性比完整的病毒体要低。
    • (二)病毒蛋白质
      • 蛋白质是病毒的主要组成部分，约占病毒体总重量的70%，由病毒基因组编码。病毒蛋白可分为结构蛋白和非结构蛋白。
      • 1.结构蛋白
        • 结构蛋白指的是组成病毒体的蛋白成分，主要分布于衣壳包膜和基质中，具有良好的抗原性。包膜蛋白多突出于病毒体外，即刺突糖蛋白。能与宿主细胞表面受体结合的蛋白称为病毒吸附蛋白(VAP)，VAP与受体的相互作用决定了病毒感染的组织亲嗜性。基质蛋白是连接衣壳蛋白和包膜蛋白的部分，多具有跨膜和锚定的功能。病毒结构蛋白有以下几种功能：①保护病毒核酸；②参与感染过程；③具有抗原性。
      • 2.非结构蛋白
        • 病毒的非结构蛋白是指由病毒基因组编码，但不作为结构蛋白参与病毒体的构成，包括病毒编码的酶类和特殊功能的蛋白，如蛋白水解酶、DNA聚合酶、逆转录酶、胸腺嘧啶核苷激酶和抑制宿主细胞生物合成的蛋白等。病毒的非结构蛋白不一定存在于病毒体内，也可存在于感染细胞中。
    • (三)脂类和糖
      • 病毒体的脂质主要存在于包膜中。有些病毒含少量糖类，以糖蛋白形式存在，也是包膜的表面成分之一。包膜的主要功能是维护病毒体结构的完整性。来自宿主细胞膜的病毒体包膜的脂类与细胞脂类成分同源，彼此易于亲和及融合，因此包膜也起到辅助病毒感染的作用。另外，包膜具有病毒种型特异性，是病毒鉴定和分型的依据之一。包膜构成病毒体的表面抗原，与致病性和免疫性有密切关系。包膜对干热、酸和脂溶剂敏感，乙醚能破坏病毒包膜，使其灭活而失去感染性，常用来鉴定病毒有无包膜。
• 《医学微生物学》- 3 病毒的增殖
  • 概述
    • 病毒缺乏增殖所需的酶系统，只能在有易感的活细胞内进行增殖。病毒增殖的方式是以其基因组为模板，在DNA聚合酶或RNA聚合酶以及其他必要因素作用下，经过复杂的生化合成过程，复制出病毒的子代基因组，病毒基因组则经过转录、翻译过程，合成大量的病毒结构蛋白，再经过装配，最终释放出子代病毒。这种以病毒核酸分子为模板进行复制的方式称为自我复制。
  • 一、病毒的复制周期
    • 从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制，到最后释放出子代病毒的过程，称为一个病毒复制周期。人和动物病毒的复制周期依次包括吸附、穿入、脱壳、生物合成及装配与释放等5个阶段。
    • 1.吸附
      • 病毒吸附于宿主细胞表面是感染的第一步。吸附主要是通过病毒表面的吸附蛋白与易感细胞表面特异性受体相结合。不同细胞表面有不同受体，它决定了病毒的不同嗜组织性和感染宿主的范围。包膜病毒多通过表面糖蛋白结构与细胞受体结合。
    • 2.穿入
      • 病毒吸附在宿主细胞膜后，主要是通过吞饮、融合、直接穿入等方式进入细胞。①吞饮，即病毒与细胞表面结合后内凹入细胞，细胞膜内陷形式类似吞噬泡，病毒整体地进入细胞质内。无包膜的病毒多以吞饮形式进入易感动物细胞内；②融合，是指病毒包膜与细胞膜密切接触，在融合蛋白的作用下，病毒包膜与细胞膜融合，而将病毒的核衣壳释放至细胞质内。有包膜的病毒，以融合的形式穿入细胞。有的病毒体表面位点与细胞受体结合后，由细胞表面的酶类协助病毒脱壳，使病毒核酸直接进入宿主细胞内，如噬菌体。
    • 3.脱壳
      • 病毒体必须脱去蛋白质衣壳后 ，核酸才能发挥作用。多数病毒在穿入细胞时已在细胞的溶酶体酶的作用下脱壳释放出核酸。
    • 4.生物合成
      • 病毒基因组一旦从衣壳中释放后，就进入病毒复制的生物合成阶段。用血清学方法和电镜检查宿主细胞，在生物合成阶段找不到病毒颗粒，故被称为隐蔽期。各种病毒该期的长短不一。
    • 5.装配与释放
      • 病毒核酸与蛋白质合成之后，根据病毒的种类不同，在细胞内装配的部位和方式亦不同。除痘病毒外，DNA病毒均在细胞核内组装；大多数RNA病毒则在细胞质内组装。装配一般要经过核酸浓聚、壳粒集聚及包裹装灌核酸等步骤。包膜病毒还需在核衣壳外加一层包膜。包膜中的蛋白质是由病毒基因编码合成的，脂质及糖类都来自宿主细胞的细胞膜，个别病毒来自细胞核膜。在装配完成后，裸露病毒随宿主细胞破裂而释放病毒，而有包膜的DNA病毒和RNA病毒则以出芽方式释放到细胞外，宿主细胞通常不死亡。包膜蛋白质向胞质移动过程中经糖基转移酶与糖结合成为糖蛋白，与脂类结合成为脂蛋白。有些病毒如巨细胞病毒，很少释放到细胞外，而是通过细胞间桥或细胞融合在细胞之间传播，致癌病毒的基因组则可与宿主细胞染色体整合，随细胞分裂而出现在子代细胞中。
  • 二、病毒的异常增殖与干扰现象
    • 1.病毒的异常增殖
      • 病毒在宿主细胞内复制时，并非所有的病毒成分都能组装成完整的病毒体，常有异常增殖。
      • (1)顿挫感染
        • 病毒进入宿主细胞后，如细胞不能为病毒增殖提供所需要的酶、能量及必要的成分，则病毒就不能合成本身的成分，或者虽合成部分或合成全部病毒成分，但不能组装和释放出有感染性的病毒颗粒，称为顿挫感染。
        • 不能为病毒复制提供必要条件的细胞称非容纳细胞。非容纳细胞对另一种病毒可能为容纳细胞。病毒在非容纳细胞内呈顿挫感染，而在另一些细胞内则可能增殖，造成感染。
      • (2)缺陷病毒
        • 指因病毒基因组不完整或者因某一基因位点改变，不能进行正常增殖，复制不出完整的有感染性病毒颗粒，此病毒称为缺陷病毒。但当与另一种病毒共同培养时，若后者能为前者提供所缺乏的物质，就能使缺陷病毒完成正常的增殖，这种有辅助作用的病毒被称为辅助病毒。
    • 2.干扰现象
      • 两种病毒感染同一细胞时，可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象，称为干扰现象。干扰现象不仅发生在异种病毒之间，也可发生在同种、同型病毒之间。
      • 在同一病毒株中混有缺陷病毒，当与完整病毒同时感染同一细胞时，完整病毒的增殖受到抑制的现象叫自身干扰现象，发挥干扰作用的缺陷病毒称为缺陷干扰颗粒(DIP)。干扰现象不仅在活病毒间发生，灭活病毒也能干扰活病毒。病毒之间的干扰现象能够阻止发病，也可以使感染终止，使宿主康复。
      • 发生干扰的原因可能是因为病毒诱导宿主细胞产生了干扰素，也可能是病毒的吸附受到干扰或改变了宿主细胞代谢途径，阻止了另一种病毒的吸附和穿入等过程。
• 《医学微生物学》- 4 理化因素对病毒的影响
  • 病毒受理化因素作用后，失去感染性称为灭活。灭活的病毒仍能保留其他特性，如抗原性、红细胞吸附、血凝及细胞融合等。
  • 一、物理因素
    • 1.温度
      • 大多数病毒耐冷不耐热，在0°C以下的温度，特别是在干冰温度和液态氮温度下，可长期保持其感染性。大多数病毒于50~60摄氏度、30分钟即被灭活。热对病毒的灭活作用，主要是使病毒衣壳蛋白变性和病毒包膜的糖蛋白刺突发生变化，阻止病毒吸附于宿主细胞。热也能破坏病毒复制所需的酶类，使病毒不能脱壳。
    • 2.酸碱度
      • 大多数病毒在pH5~9的范围内比较稳定，而在pH5.0以下或pH9.0以上迅速灭活，但不同病毒对pH的耐受能力有很大不同，如在pH3.0~5.0时肠道病毒稳定，鼻病毒很快被灭活。
    • 3.射线和紫外线
      • γ线、X线和紫外线都能使病毒灭活。射线引起核苷酸链发生致死性断裂；紫外线是引起病毒的多核苷酸形成双聚体，抑制病毒核酸的复制，导致病毒失活。但有些病毒经紫外线灭活后，若再用可见光照射，因激活酶的原因，可使灭活的病毒复活，故不宜用紫外线来制备灭活病毒疫苗。
  • 二、化学因素
    • 病毒对化学因素的抵抗力一般较细菌强，可能是由于病毒缺乏酶类的原因。
    • 1.脂溶剂：
      • 病毒的包膜含脂质成分，易被脂溶剂溶解。因此，包膜病毒进入人体消化道后，即被胆汁破坏。在脂溶剂中，乙醚对病毒包膜破坏作用最大，所以乙醚灭活试验可鉴别有包膜和无包膜病毒。
    • 2.酚类：
      • 酚及其衍生物为蛋白变性剂，故可作为病毒的消毒剂。
    • 3.盐类：
      • 有稳定病毒，抵抗热灭活的作用，可用于疫苗制备等技术中。如脊髓灰质炎疫苗必须冷冻保存，但通过添加盐类，病毒活性可以在室温下保持数周。
    • 4.氧化剂、卤素及其化合物：
      • 病毒对这些化学物质都很敏感。
    • 5.抗生素与中草药：
      • 现有的抗生素对病毒无抑制作用，但可以抑制待检标本中的细菌，有利于分离病毒。近年来研究证明，有些中草药如板蓝根、大青叶、大黄等对某些病毒有一定的抑制作用。
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