病毒学第二章 病毒的形态与结构..ppt

第二章 病毒的形态与结构 第一节 病毒的形态与大小 第二节 病毒的组成与功能 第三节 病毒颗粒形态的对称性 本章重点 1.病毒的主要形态 2.病毒的结构模式图 3.病毒核酸、蛋白、脂类的功能 第一节 病毒的形态与大小 一、研究病毒形态与结构的意义 二、病毒的形态特征 1、电子显微术 电镜的分辨率0.4-1nm（4-10Å）目前，已鉴 定的病毒有2500种 （1）球状病毒，大多数球状病毒是由核酸和蛋白亚单位构成的一 个立方对称的二十面体大部分的动物病毒和少数植物病毒) （2）杆状病毒（主要见于植物病毒、昆虫病毒以及部分动物病毒 ） （3）砖形病毒，有功能不明的“侧体”结构痘病毒 （4）具有球状头部的病毒（噬菌体） （5）弹状病毒（植物病毒、昆虫病毒和动物病毒） 2、病毒的形态 （6）封于包涵体(inclusion body或inclusion)内的昆虫病毒 病毒在增殖的过程中，常使寄主细胞内形成一种蛋 白质性质的病变结构，在光学显微镜下可见多为圆形 、卵圆形或不定形一般是由完整的病毒颗粒或尚未装 配的病毒亚基聚集而成；少数则是宿主细胞对病毒感染 的反应产物，不含病毒粒子 有的位于细胞质中（如天花病毒包涵体），有的位 于细胞核中（如疱疹病毒），或细胞质、细胞核中都有 （如麻疹病毒）。

有的还具有特殊名称，如天花病毒包 涵体叫顾氏（Guarnieri）小体，狂犬病毒包涵体叫内基 氏（Vegri）小体昆虫病毒可根据包涵体的形状、位置 而分为细胞质型多角体病毒、核型多角及颗粒体病毒等 利用光学显微镜观察感染 HPV草虾的肝胰腺，则可以发 现「核内包涵体」的踪影（黑色箭头处） 包埋体（occlusion body）：专指含有 病毒颗粒的蛋白质结晶结构，是包涵体的 一种特殊形式，见于病毒感染的昆虫、螨 及甲壳动物的细胞，大小0.5-24um由病 毒颗粒、结晶基质蛋白及可能含糖的外膜 组成 二、病毒的大小 不同类型的病毒大小差异很大，成熟的病 毒其大小通常用纳米（nm）表示，较大的病 毒（痘病毒）300-450X170-260nm，较小的病 毒直径仅18-20nm（植物或昆虫病毒） C、脊髓灰质炎病毒 (30nm )葡萄球菌 (1000nm） 牛痘病毒牛痘病毒 300300× ×250nm250nm A B C D E F G 立克次体立克次体 450nm450nm 衣衣原体原体 390nm390nm A、大肠杆菌噬菌体 ( 65 ×95nm ) B、腺病毒 (70nm ) D、乙脑病毒 ( 40nm ) E、蛋白分子 (10nm ) F、流感病毒 ( 100nm ) G、烟草花叶病毒 (15 ×300nm ) 病毒名称病毒名称 大小或直径（大小或直径（ 纳纳纳纳米）米） 最大的 病 毒 虫痘病毒450 牛痘苗病毒300X250X100 最长长的 病 毒 柑橘衰退病毒2000 甜菜黄花病毒1250X10 铜绿铜绿 假单单胞 菌噬菌体 1300X10 最小的 病 毒 口蹄疫病毒21 乙型肝炎病毒18 苜蓿花叶病毒16.5 玉米条纹纹病 毒 12-8 烟草坏死病毒16 菜豆畸矮病毒9-11 最细细的 病 毒 大肠肠杆菌的 f1噬菌体 5X800 第二节 病毒的组成与功能 一、病毒的组成 病毒粒子结构模式图 壳粒 衣壳 核心（核样物） 核衣壳 包膜包膜 包膜病毒包膜病毒 包膜子粒包膜子粒 基本结构： nucleocapsid 辅助结构：viral envelope 核衣壳核衣壳 核心核心衣壳衣壳 一种类型的核酸一种类型的核酸小量非结构蛋白小量非结构蛋白 壳粒壳粒 螺旋对称螺旋对称20面体立体对称 复合对称 包膜包膜 蛋白质蛋白质多糖多糖脂类脂类 二、病毒核酸及其功能 1、病毒核酸的结构特点: n 病毒基因组大小相差较大，与细菌或真核细胞相比，病毒的基因组很小。

n 每种病毒只含有一种核酸，或为DNA，或为RNA n 病毒的基因组大都由一分子双链或单链构成，但少数RNA病毒及个别DNA 病毒基因组则由若干核酸片段组成 n 基因重叠即同一段DNA片段能够编码两种甚至三种蛋白质分子 n 病毒基因组的大部分是用来编码蛋白质的 n 噬菌体基因是连续的，而有一些真核生物病毒的基因排列是不连续的 n 病毒基因组DNA序列中功能上相关的蛋白质的基因往往丛集在基因组的一 个或几个特定的部位,形成一个功能单位或转录单元 n 除了反转录病毒以外，其它病毒基因组都是单倍体，每个基因在病毒颗粒 中只出现一次 2、病毒DNA的结构 除多DNA病毒科（Polydnaviridae）外， DNA病毒基因组一般不分节段，以双股线状为 主 基因组末端往往含有重复的冗余序列，也 称末端同向重复序列如果病毒基因组双链 DNA的末端冗余用核酸外切酶处理，可产生黏 性末端，再经退火可形成多联体分子，进一步 切割退火处理，能产生双连环状DNA分子 循环排列-----它是一些病毒基因组的线状双链 DNA具有相同的基因序列，但若以不同的核苷酸为起 点进行排列，可以产生末端序列不相同的线状分子。

如果将这种核酸先变性，后退火，从而形成具有粘性 末端的线状双链DNA，再由两个粘性末端连接，产生 环状分子 倒转末端重复序列 末端反向重复序列-----是指存在于病毒基因组两端的反向 互补重复序列，这样的基因组经过变性、退火处理，可以形 成有部分双链区的线状环；或者产生锅柄样的结构 在大肠杆菌T偶数噬菌体中，DNA的 胞嘧啶（C）有些由5-羟甲基胞嘧啶代替 3、病毒RNA的结构 n RNA分极性，病毒RNA多数为ssRNA，ssRNA有（+）链和（-）链的区别 ，（+）RNA基因组与mRNA极性相同，（-）RNA基因组与mRNA极性相 反 n （+）RNA的5'端有“帽子”结构，3’有“尾巴”结构尾巴”结构短于真核生 物，但赋予病毒RNA的侵染能力（披膜病毒科的甲病毒），脊髓灰质炎病 毒的RNA首尾缺一则无侵染性 n （-）RNA病毒一般具有“三无一有”： 5‘端无“帽”或“假帽”结构； 3’端无（ A）n“尾”；裸露的（-）RNA无侵染性；病毒都有依赖于RNA的RNA聚合 酶 n RNA基因组分节段包括两类：一类是基因组的个片段包含在同一病毒颗粒 内，如正粘病毒、呼肠孤病毒、布尼亚病毒等；另一类是病毒基因组各片 段分别包含在相应的不同分体之内，外形结构相似，共同构成完整的病毒 颗粒，有的分装在两种颗粒中称二分体基因组，如豇豆花叶病毒，有的分 装在3种颗粒中称三分体基因组，如黄瓜花叶病毒和雀麦花叶病毒。

4、病毒核酸的功能 n病毒DNA所携带的遗传信息流向符合中心法则 ，且都依赖宿主的酶系统，其mRNA的转录和 DNA复制多在细胞核内进行（痘病毒例外） nRNA病毒的RNA同样具有遗传性 n个别病毒的（-）RNA基因组中，具有“双义 RNA”（ambisense）的罕见特点如布尼病毒 及砂粒病毒，其单股RNA部分节段为负链，部 分节段为正链 ④ 感染性核酸（infectious nucleic acid）：某些 病毒（噬菌体、部分植物病毒和动物病毒）的 核酸具有侵染性，感染宿主细胞后可组装出新 的病毒粒子传染性核酸不分节段，本身能作 为mRNA，或者能利用宿主的RNA聚合酶转录 病毒的mRNA如冠状病毒、微RNA病毒、疱 疹病毒等 三、病毒蛋白质及其功能 1 1、病毒的蛋白质 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每种 蛋白质通常都由许多相同的亚单位组成，这样，病毒有限的核 酸所携带的有限的遗传信息就能编码种类少但数量多、相对分 子量相似或相同的蛋白质亚单位 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。

（噬菌体的溶菌酶，流感病毒的神经氨酸酶） 2 2、病毒蛋白功能 ⑴壳体蛋白： 壳体蛋白是构成病毒壳体结构的蛋白质，由一条或多 条多肽链折叠形成的蛋白质亚基，是构成壳体蛋白的最小 单位 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 毒的宿主嗜性，同时还是病毒的表面抗原 ⑵包膜蛋白： 构成病毒包膜结构的病毒蛋白质，包括包膜糖蛋 白和基质蛋白两类 功能： ①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 ②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 ③基质蛋白构成膜脂双层与核衣壳之间的亚膜结构（ 见于放转录病毒和痘病毒中），具有支撑包膜、维持 病毒形态等功能 ⑶毒粒酶： 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 四、病毒的脂质与功能 病毒脂质的主要成分是磷脂，来源于宿主细胞， 存在于病毒的囊膜中病毒脂类存在与病毒的吸附 和侵入有关，对有机溶剂敏感，除去脂质会破坏病 毒的侵袭性（痘病毒与昆虫的红色病毒例外），原 因为： 1、脂质或脂蛋白可能作为病毒入侵与细胞结合所必需 。

2、位于有囊膜病毒内部的核蛋白在侵染时易受酶的破 坏 3、有机溶剂不仅能萃取脂质，还会使核蛋白变性 五、病毒的糖类和其他成分 • 糖是病毒核酸的组成成分 • 囊膜病毒的囊膜上存在一些糖蛋白，其中 糖基与红细胞的凝集活性有关 • 病毒中还发现有多胺（广泛存在各类细胞 中）和金属 第三节 病毒颗粒形态结构的对称性 • 螺旋对称壳体 动物病毒未发现 这种无外膜、裸 露的螺旋结构 有些负链RNA动物病毒，如正黏病毒中的 流感病毒，副黏病毒中的麻疹病毒以及弹状病 毒中的水疱性口炎病毒和狂犬病毒均为（-） RNA与一些碱性蛋白质结合形成螺旋结构的核 衣壳，再包以脂蛋白的外膜 • 二十面对称壳体具有20个三角形面和12个顶的 立方体，形成一个封闭的蛋白质的鞘因二十 面体容积为最大，能包装更多的病毒核酸，所 以病毒壳体多取二十面体对称结构 二十面体对称的代表-腺病毒(Adenovirus) • 复合对称体，仅少数病毒壳体为复合对称结构 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 具有复合对称结构的典型例子是有尾噬菌体 习题 1.病毒的基本结构如何？画出模式图 2.病毒的核衣壳的对称型有哪些？各有什 么特点？ 3.阐述病毒核酸及蛋白的特点 4.如何确定病毒是否有囊膜？依据何在？ 。