病毒的形态和结构培训课件

病毒的形病毒的形态和和结构构l本章重点:l1.根据结构特征，病毒粒子分为几种类型？l2.病毒的基本类型病毒的基本类型 及病毒基本结构l3.什么叫病毒感染性核酸？什么叫乙醚敏感试验？2病毒的形态和结构v首先介绍一些有关的术语 1衣壳 (capsid)(capsid)：是指已经或即将与核酸进行组装的pro外壳。（在显微镜下，由许多球形或管状亚单位按一定对称规律构成）2核衣壳：是指病毒的蛋白核酸复合体3囊膜(envelope)：比较复杂的病毒，核衣壳外面还有一层或几层富含脂质的外膜即囊膜。4.V粒子：是在形态学上成熟的病毒个体，在有囊膜的V，是指核衣壳或得囊膜后的全体结构，而在无囊膜V，则是成熟的核酸与衣壳的复合体。3病毒的形态和结构5Pro亚单位：指一条特殊折叠的多肽链。是衣壳的化学单位。6.原体由一种或一种以上不同pro亚单位构成。（因一种或几种肽）是衣壳的结构单位。7壳粒(capsomere)又称形态单位，是指在电镜下见到的病毒表面明显团块，大致上相当于蛋白亚单位的突出部分，壳粒只是形态学上的结构。每一壳粒由5或6个原体构成 4病毒的形态和结构$1 病毒的形态结构l一、病毒的形态一、病毒的形态l病毒以病毒颗粒的形式存在，一个形态病毒以病毒颗粒的形式存在，一个形态和结构上完整的病毒颗粒称为病毒子和结构上完整的病毒颗粒称为病毒子（Viron）。）。5病毒的形态和结构根据宿主的不同，有动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）和拟病毒拟病毒（寄生在病毒中的病毒）等多种类型。有的病毒甚至没有蛋白质，只含有具有单独侵染性的较小型的核糖核酸（RNA）分子（类病毒），或只含有不具备侵染性的RNA（拟病毒拟病毒）和没有核酸而有感染性的蛋白质颗粒（朊病毒）。我们把后3类统称为亚病毒。6病毒的形态和结构病毒的基本类型病毒的基本类型（真）病毒 亚病毒类病毒 拟病毒 朊病毒 基本特征 至少含有蛋白质和核酸两类物质 含有具有单独侵染性的核糖核酸（RNA）分子 只含有不具备侵染性的RNA 没有核酸而有感染性的蛋白质颗粒 7病毒的形态和结构l电镜观察有五种形态：电镜观察有五种形态：l1 1、球形、球形 (Sphericity)(Sphericity)：大多数人类和动物病：大多数人类和动物病毒为球形，如脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒及腺病毒为球形，如脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒及腺病毒等。毒等。l2 2、丝形、丝形 (Filament)(Filament)：多见于植物病毒，如烟：多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒等。人类某些病毒（如流感病毒）草花叶病病毒等。人类某些病毒（如流感病毒）有时也可形成丝形。有时也可形成丝形。l3 3、弹形、弹形(Bullet-shape)(Bullet-shape)：形似子弹头，如狂犬：形似子弹头，如狂犬病病毒等，其他多为植物病毒。病病毒等，其他多为植物病毒。8病毒的形态和结构l4 4、砖形、砖形 (Brick-shape)(Brick-shape)：如痘病毒：如痘病毒（无花病毒、牛痘苗病毒等）。其实（无花病毒、牛痘苗病毒等）。其实大多数呈卵圆形或大多数呈卵圆形或“菠萝形菠萝形”。l5 5、蝌蚪形、蝌蚪形(Tadpole-shape)(Tadpole-shape)：由一：由一卵圆形的头及一条细长的尾组成，如卵圆形的头及一条细长的尾组成，如噬菌体。噬菌体。9病毒的形态和结构二.病毒的结构l（一）研究病毒结构的方法l1.电子显微镜l2.X 射线结晶学方法10病毒的形态和结构病毒基本结构模式图病毒基本结构模式图:衣壳、核心、壳粒、包膜、刺突11病毒的形态和结构病毒体结构模式图病毒体结构模式图l l l 核心（核样物）核心（核样物）包膜子粒包膜子粒壳粒壳粒衣壳衣壳核核衣衣壳壳包膜包膜12病毒的形态和结构核心：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13病毒的形态和结构l（二）病毒的衣壳对称性 v病毒的壳体有三种结构对称类型，与之相对应，病毒颗粒的形状大致可分为三种类型。但还与囊膜有无有关。14病毒的形态和结构壳体对称类型：v螺旋对称（Helical Symmetry）：蛋白质亚基沿中心轴呈螺旋排列，形成高度有序、对称的稳定结构。v二十面体对称（Icosahedral Symmetry）：复杂形状的病毒颗粒。15病毒的形态和结构v复合对称（Complex Symmetry）：仅少数病毒壳体为双对称结构。壳体由头部和尾部组成，包装有病毒核酸的头部通常呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。具有双对称结构的典型例子是有尾噬菌体（tailedphage）。16病毒的形态和结构壳体类型图17病毒的形态和结构 18病毒的形态和结构20面面体对体对称的称的病毒病毒粒子粒子螺螺旋旋状状对对称称噬菌体（复合对称）噬菌体（复合对称）19病毒的形态和结构1、20面体对称的病毒子面体对称的病毒子 Icosahedral SymmetryIcosahedral Symmetryl l病毒颗粒类似细小的圆形结病毒颗粒类似细小的圆形结晶。晶。20 20 面，等边三角形；面，等边三角形；面，等边三角形；面，等边三角形；12 12 顶角，顶角，顶角，顶角，30 30 棱棱棱棱2020面体对称的病毒：面体对称的病毒：面体对称的病毒：面体对称的病毒：所有所有所有所有DNADNA病毒；病毒；病毒；病毒；双股双股双股双股RNARNA的呼肠孤病毒的呼肠孤病毒的呼肠孤病毒的呼肠孤病毒单股单股单股单股RNARNA的小的小的小的小RNARNA病毒、披膜病毒、反录病毒病毒、披膜病毒、反录病毒病毒、披膜病毒、反录病毒病毒、披膜病毒、反录病毒20病毒的形态和结构 顶角上看顶角上看5重对称；重对称；从从 面中央看面中央看3重对称；重对称；边边 棱棱 看看2重对称。重对称。21病毒的形态和结构2、螺旋对称的病毒子、螺旋对称的病毒子 Helical symmetryHelical symmetry病毒衣壳呈螺旋状的空心圆桶，结构病毒衣壳呈螺旋状的空心圆桶，结构比较单比较单。长度长度与核酸有关；与核酸有关；螺旋螺旋可弯曲，也有不易弯曲的；可弯曲，也有不易弯曲的；所有螺旋对称的动物病毒所有螺旋对称的动物病毒所有螺旋对称的动物病毒所有螺旋对称的动物病毒都有囊膜。都有囊膜。都有囊膜。都有囊膜。22病毒的形态和结构3、有囊膜的病毒子、有囊膜的病毒子l l病毒子病毒子 内部为内部为20面体或螺旋状的核衣壳；面体或螺旋状的核衣壳；外面包有一层囊膜；外面包有一层囊膜；l l有囊膜的病毒多为圆形有囊膜的病毒多为圆形；但也有外形固定、规则的，如弹状病毒。但也有外形固定、规则的，如弹状病毒。但也有外形固定、规则的，如弹状病毒。但也有外形固定、规则的，如弹状病毒。23病毒的形态和结构4、形态和结构更为复杂的病毒子、形态和结构更为复杂的病毒子 呈呈砖砖 状状，如痘病毒；，如痘病毒；l l病毒子病毒子 呈呈精子状精子状，如噬菌体；，如噬菌体；呈呈子弹状子弹状，如狂犬病病毒。，如狂犬病病毒。24病毒的形态和结构病毒粒子类型图：25病毒的形态和结构26病毒的形态和结构艾滋病病毒 天花病毒 SARS冠状病毒27病毒的形态和结构2.病毒的大小病毒的大小 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1/1000m）150nm 大型病毒 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。28病毒的形态和结构不同病毒间差异很大，从十几纳米到十几微米不等。最小的动物的猪圆环病毒（Porcine circo-virus，PCV）直径仅17nm；最大的动物痘病毒（Poxviruses）大小达300-450170-260nm。l2004年10月14日法国两位科学家的研究发现，米米病毒(Mimivirus)寄生在水生单细胞动物阿米巴变形虫中，是病毒界里的大怪物，直径有800纳米。l29病毒的形态和结构l一般病毒的大小只有10-100纳米，即便是较大的病毒，如天花病毒，也只有300纳米。l而米米病毒直径有800纳米，其英文名字全称是Mimick-ing microbe virus，意思是“酷似细菌的病毒”。l它那巨大的“身型”，几乎与一些小型的细菌大小相当，因而在当年被各国媒体大肆宣传。30病毒的形态和结构l 微生物的大小比较葡萄球菌(1000nm）牛痘病毒300250nmABCDEFG立克次体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体、大肠杆菌噬菌体 (65 95nm)B、腺病毒、腺病毒 (70nm)D、乙脑病毒、乙脑病毒 (40nm)E、蛋白分子、蛋白分子 (10nm)F、流感病毒、流感病毒 (100nm)G、烟草花叶病毒、烟草花叶病毒31病毒的形态和结构$2.病毒的化学组成 v病毒的基本化学组成是核酸和蛋白质。有包膜的病毒和某些无包膜的病毒除核酸和蛋白质外，还含有脂类和糖类。有的病毒还含有聚胺类化合物，无机阳离子等组分。一病毒的核酸 l l病毒的结构，它像个灯泡，玻璃部分是蛋白质外病毒的结构，它像个灯泡，玻璃部分是蛋白质外壳，灯丝部分就是那万恶的核酸！核酸是病毒的壳，灯丝部分就是那万恶的核酸！核酸是病毒的遗传物质，为病毒的复制、遗传和变异等提供遗遗传物质，为病毒的复制、遗传和变异等提供遗传信息。传信息。32病毒的形态和结构1.1.病毒的核酸分为两大类：病毒的核酸分为两大类：DNA或或或或RNA二者二者不会同时存在不会同时存在33病毒的形态和结构l病毒核酸也称基因组（Genome），最大的痘病毒(Poxvirus)含有数百个基因，最小的微小病毒(Parvovirus)仅有3-4个基因。34病毒的形态和结构大部分病毒的大部分病毒的大部分病毒的大部分病毒的DNADNADNADNA是双股的，是双股的，是双股的，是双股的，RNARNARNARNA是单股的；是单股的；是单股的；是单股的；少数病毒的少数病毒的少数病毒的少数病毒的DNADNADNADNA是单股的是单股的是单股的是单股的如细小病毒、圆环病毒如细小病毒、圆环病毒如细小病毒、圆环病毒如细小病毒、圆环病毒；少数少数少数少数RNARNARNARNA是双股的是双股的是双股的是双股的如呼肠孤病毒和双如呼肠孤病毒和双如呼肠孤病毒和双如呼肠孤病毒和双RNARNARNARNA病毒；病毒；病毒；病毒；核酸分股情况35病毒的形态和结构病毒的核酸分为两大类：病毒的核酸分为两大类：DNADNADNADNA病毒的病毒的病毒的病毒的DNADNADNADNA是一条不断裂的长链是一条不断裂的长链是一条不断裂的长链是一条不断裂的长链单分子不分单分子不分单分子不分单分子不分节段；节段；节段；节段；多数多数多数多数RNARNARNARNA病毒的病毒的病毒的病毒的RNARNARNARNA也是也是也是也是单分子不分节段；单分子不分节段；单分子不分节段；单分子不分节段；少数少数少数少数RNARNARNARNA病毒的病毒的病毒的病毒的RNARNARNARNA分为几个节段分为几个节段分为几个节段分为几个节段多分子分节段；多分子分节段；多分子分节段；多分子分节段；如呼肠孤病毒如呼肠孤病毒如呼肠孤病毒如呼肠孤病毒10-1210-1210-1210-12节段，双节段，双节段，双节段，双RNARNARNARNA病毒病毒病毒病毒2 2 2 2节段，流感病节段，流感病节段，流感病节段，流感病毒毒毒毒8 8 8 8节段。节段。节段。节段。核酸分节情况36病毒的形态和结构病毒的核酸分为两大类：病毒的核酸分为两大类：一般情况下：核酸呈线状；一般情况下：核酸呈线状；一般情况下：核酸呈线状；一般情况下：核酸呈线状；少数少数少数少数DNADNA病毒的病毒的病毒的病毒的DNADNA为环状为环状为环状为环状；核酸线性情况核酸线性情况37病毒的形态和结构病毒的核酸分为两大类：病毒的核酸分为两大类：DNA病毒病毒 RNA病毒病毒多数为：双股、线状；多数为：双股、线状；多数为：双股、线状；多数为：双股、线状；少数为：双股、环状；如多瘤病毒少数为：双股、环状；如多瘤病毒少数为：双股、环状；如多瘤病毒少数为：双股、环状；如多瘤病毒 单股、线状；如细小病毒单股、线状；如细小病毒单股、线状；如细小病毒单股、线状；如细小病毒 单股、环状；如圆环病毒单股、环状；如圆环病毒单股、环状；如圆环病毒单股、环状；如圆环病毒多数为：单股线状、不分节段；多数为：单股线状、不分节段；多数为：单股线状、不分节段；多数为：单股线状、不分节段；单股线状、分节段；如正粘病毒、单股线状、分节段；如正粘病毒、单股线状、分节段；如正粘病毒、单股线状、分节段；如正粘病毒、少数为：少数为：少数为：少数为：砂粒病毒砂粒病毒砂粒病毒砂粒病毒 双股线状；分节段；如呼肠孤病毒双股线状；分节段；如呼肠孤病毒双股线状；分节段；如呼肠孤病毒双股线状；分节段；如呼肠孤病毒 和双和双和双和双RNARNA病毒病毒病毒病毒38病毒的形态和结构病毒的核酸分为两大类：病毒的核酸分为两大类：在病毒学中常把在病毒学中常把mRNA的碱基序列作为标准，的碱基序列作为标准，凡是凡是 与此相同的称为与此相同的称为“正股核酸正股核酸”；与此互补的称为与此互补的称为“负股核酸负股核酸”。39病毒的形态和结构40病毒的形态和结构41病毒的形态和结构l 3V V感染性核酸感染性核酸:是从V粒子中提取的裸露的核酸，带有V增殖过程中必要的遗传信息。它进入C后就能形成新的V，这种核酸称为感染性核酸。感染性核酸。l提取只限于一些小型和较小型V，主要是单链核酸病毒和病毒粒子内不含转录酶的病毒，例如：微RNAV，细小V，披膜V，和乳多空V。披膜V是能够提取感染性核酸的唯一的带囊膜RNAV。l大、中型病毒不太成功的原因可能是核酸分子长，提取过程易断而破损、失效的缘故。43病毒的形态和结构V及及V感染性核酸的感染：感染性核酸的感染：44病毒的形态和结构二V的蛋白质v病毒的蛋白质根据是否存在于病毒颗粒中分为结构蛋白和非结构蛋白。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具有一定功能，但不结合于病毒颗粒中的蛋白质。-复制过程中的一些酶。结构蛋白：系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。45病毒的形态和结构主要功能是：（1）对V核酸形成保护的外壳，使之不被核酸酶等外界因子所破坏.（2）与V粒子的吸附，侵入和感染有关 l1V pro的结构:一级结构是由氨基酸序列组成的多肽链;二级结构是多肽的螺旋型;三级结构是多肽链的折叠形式;四级结构是蛋白质形态单位的空间排列形式。46病毒的形态和结构l了解V proV pro的结构及其功能对了解的结构及其功能对了解V V的变异的变异有重要意义。V基因核苷酸序列的改变是V变异的物质基础，V基因的改变通过基因表达的产物pro反映出来，例如：流感V抗原变异时，血凝素的一般结构有较大差别，即使在抗原漂移时，也可以观察到血凝素的一级结构有差别。47病毒的形态和结构2V pro种类：壳体蛋白壳体蛋白：功能：构成病毒的壳体，保护病毒的核酸。无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入，决定病毒的宿主嗜性，同时还是病毒的表面抗原。48病毒的形态和结构包包膜膜蛋蛋白白：构成病毒包膜结构的病毒蛋白质，包括包包膜膜糖糖蛋蛋白白和和基基质质蛋蛋白白两类。功能：是病毒的主要表面抗原，它们与细胞受体相互作用启动病毒感染发生，有些还介导病毒的进入。还可能具有凝集脊椎动物红血球细胞、细胞融合以及酶等活性。基质蛋白构成膜脂双层与核衣壳之间的亚膜结构，具有支撑包维持病毒。49病毒的形态和结构构构成成毒毒粒粒酶酶的的蛋蛋白白质质：毒粒酶根据功能大致分为两类：T4噬菌体的溶菌酶参与病毒进入、释放等过程；逆转录病毒的逆转录酶参与病毒的大分子合成v3V pro抗原性v4V pro的毒性作用三三.病毒的酶病毒的酶50病毒的形态和结构l四四.病毒的脂质病毒的脂质l含脂质含脂质V V有三种特征：（有三种特征：（1 1）病毒颗粒的结构上，）病毒颗粒的结构上，内部有核蛋白的核心，外部则有包膜。包膜有脂内部有核蛋白的核心，外部则有包膜。包膜有脂质，质，propro及糖类组成，及糖类组成，l（2 2）新增殖）新增殖V V在宿主在宿主C C膜等部位成熟，然后以伢膜等部位成熟，然后以伢生方式释放；（生方式释放；（3 3）大多数含脂质的）大多数含脂质的V V对有机溶剂，对有机溶剂，表面活性剂，溶脂酶敏感。表面活性剂，溶脂酶敏感。l五五.病毒的碳水化合物病毒的碳水化合物 l六六.其它组成其它组成:如丁二胺、亚精胺、精胺等大都结如丁二胺、亚精胺、精胺等大都结合于病毒核酸，对核酸的构型有一定影响。合于病毒核酸，对核酸的构型有一定影响。51病毒的形态和结构$3.V的结构组成l病毒的结构有二种，一是基本结构，为所有病毒所必备；一是辅助结构，为某些病毒所特有。它们各有特殊的生物学功能。52病毒的形态和结构l一、病毒的基本结构病毒的基本结构 l1.核酸（核酸（Nucleic acid）：参照第二节；）：参照第二节；l2.V的衣壳 V衣壳的形成实际上是pro亚单位的组合和装配过程，pro亚单位结构单位衣壳。病毒的衣壳只有两种构型：20面体对称和螺旋状对称两类。53病毒的形态和结构衣壳蛋白的功能 l1.保护病毒的基因组 l2.决定病毒的抗原性-衣壳蛋白能刺激机体免疫系统产生免疫反应。3.吸附作用-在无包膜病毒的感染过程中，其衣壳蛋白能作为病毒吸附蛋白而与宿主细胞表面的受体结合。l4.血凝作用-有些裸露病毒的衣壳蛋白具有凝集红细胞的能力。54病毒的形态和结构二、病毒的辅助结构 1、V囊膜 通常分为三层结构，内层：膜pro；中层：类脂；外层：糖pro纤突。由于囊膜主要成分为类脂，因此用乙醚，氯仿，脱氧胆酸钠处理，可迅速破坏，从而毒力丧失。此法称为乙醚敏感试验乙醚敏感试验，间接证明V有无囊膜。55病毒的形态和结构l1)具有保护病毒粒子免受外界环境不利因素的影响 l2)病毒的吸附作用-作为吸附蛋白而与病毒的吸附、感染密切相关。l3)血溶活性-溶解血红细胞的特性。如副流感病毒等病毒含有包膜突起F，它是一种血溶素，产生血溶反应，导致血红蛋白释放 l4)抗原性-很重要的抗原物质。产生保护性的中和抗体产生。病毒的包膜的功能 56病毒的形态和结构Lipid envelope57病毒的形态和结构l2 2、触须样纤维、触须样纤维(Fiber)(Fiber)l腺病毒是唯一具有触须样纤维的病毒，腺病毒是唯一具有触须样纤维的病毒，该纤维吸附到敏感细胞上，抑制宿主细该纤维吸附到敏感细胞上，抑制宿主细胞蛋白质代谢，与致病作用有关。胞蛋白质代谢，与致病作用有关。l3 3、病毒携带的酶、病毒携带的酶l如流感病毒带有RNA的RNA聚合酶，这些病毒在宿主细胞内要靠它们携带的酶合成感染性核酸。58病毒的形态和结构本章作业：l1.根据结构特征，病毒粒子分为几种类型？l2.病毒蛋白质的种类及功能。l3.什么叫病毒感染性核酸？什么叫乙醚敏感试验？l4.病毒衣壳的形成过程？l5.病毒的大小病毒的大小 及测定59病毒的形态和结构