最新五年制 病毒学总论 寻萌-PPT文档.ppt
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1、1,病毒(virus),是一类形体微小,结构简单,只含一种类型核酸(DNA或RNA),必须在活细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物,对抗生素不敏感。,2,病毒与人类关系极为密切:,人类传染病75%由病毒引起。 有些病毒传染性极强,流行很广,有效药物少,可引起世界大流行; 有些病毒可引起持续性感染;病后可出现后遗症; 与某些肿瘤、自身免疫性疾病和胎儿畸形发生密切相关; 新病毒不断被发现。,3,第二十二章 病毒的基本性状,4,一、病毒的形态、结构和分类,(一)大小和形态 病毒体(virion):完整的成熟病毒颗粒,是细胞外的结构形式,具有典型的形态结构和感染性。 1. 大小:以纳米(nm)作为计量
2、单位。 20300nm, 可通过滤菌器(0.45m)。 观察工具:电子显微镜,5,(300nm),6,2. 形态 球形(近似球形) 如人类及动物病毒 杆形 如植物病毒 丝状 如埃博拉病毒 弹形 如狂犬病病毒 砖形 如痘病毒 蝌蚪形 如细菌病毒(噬菌体),7,(二)结构,基本结构 核心(core) 衣壳(capsid) 包膜(envelope),核衣壳(nucleocapsid),8,1. 核心 核酸,构成病毒基因组。 少量非结构功能性蛋白质。 2. 衣壳 蛋白质。保护核酸免受破坏,介导核 酸进入宿主细胞。抗原性。 由壳粒组成。壳粒数目和排列方式不同: 螺旋对称型 20面体立体对称型 复合对称型
3、,9,复合对称型,10,无包膜病毒体,称裸露病毒(naked virus) 带有包膜的病毒体,称包膜病毒(enveloped virus) 3. 包膜 在成熟过程中,核衣壳 以出芽方式穿过宿主胞膜 或核膜向细胞外释放时获得。 表面有不同形状突起,称为 包膜子粒或刺突(spike)。 由病毒基因编 码。,刺突,包膜,11,包膜的性质和功能:,保护核衣壳。 构成病毒的表面抗原,具抗原性,诱发免疫应答。 与病毒入侵细胞和感染性有关。 对干燥、热、酸和脂溶剂敏感,乙醚能破坏包膜而灭活病毒,常用来鉴定病毒有无包膜。,12,(三)化学组成,1. 核酸 位于病毒体的中央,其化学成分为DNA或RNA; 只含一
4、种核酸,分为DNA病毒和RNA病毒。 构成形式多样:线形或环状(闭环、缺口环) 双链DNA(dsDNA) 单链DNA(ssDNA) 双链RNA(dsRNA) 单链RNA(ssRNA):单正链 单负链 分节段RNA 是病毒感染、增殖、遗传和变异的物质基础。,分节段RNA,13,2. 蛋白质 病毒的主要组成部分。由病毒基因组编码。 (1)结构蛋白(structure protein): 衣壳蛋白、包膜蛋白和基质蛋白。 功能: 保护病毒核酸 参与病毒的感染过程 具有良好抗原性,可特异性诊断。 (2)非结构蛋白(non-structure protein): 包括:病毒编码的酶类 存在于被感染细胞中的
5、特殊功能蛋白,14,3. 脂类和糖类 主要存在于包膜上,大部分来自宿主细胞膜。,15,二、病毒的增殖,特点: 必须在易感的活细胞内进行。由宿主细胞提供病毒缺乏的酶系统、能量及原料和生物合成的场所。 以自我复制方式进行。以病毒基因为模板进行核酸复制和蛋白质合成,再装配成子代病毒体。,16,(一)病毒的复制周期 从病毒进入宿主细胞开始,经基因组复制,到最后释放出子代病毒,称为一个复制周期(replication cycle)。 1. 吸附(Adsorption) 2. 穿入(Penetration) 3. 脱壳(Uncoating) 4. 生物合成(Biosynthesis) 5. 装配与释放(A
6、ssembly and Release),17,吸附,静电结合,特异性结合,18,穿入,吞饮 无包膜病毒,核酸直接进入 无包膜病毒、噬菌体。,19,融合,有包膜病毒,20,脱壳,病毒核衣壳进入细胞,经细胞溶酶体作用,蛋白衣壳被水解,释放出基因组核酸,并进入细胞的一定部位。,21,生物合成: 早期阶段:基因转录、翻译,产生必须的复制酶和抑制细胞正常代谢的非结构蛋白(早期蛋白); 晚期阶段:病毒核酸开始复制,产生病毒结构蛋白(晚期蛋白)。 无完整病毒,不能用血清学方法检测,隐蔽期。,22,分为7大类型: 双链DNA病毒 单链DNA病毒 单正链RNA病毒 单负链RNA病毒 双链RNA病毒 逆转录病毒
7、 嗜肝DNA病毒(DNA逆转录病毒),23,双链DNA病毒(dsDNA),24,装配部位 DNA病毒 细胞核内 RNA病毒 细胞质内 成熟方式 释放方式 破胞释放 出芽释放 细胞间传播,装配与释放,25,26,(二)病毒的异常增殖 1.缺陷病毒 (defective virus) 由于病毒基因组不完整或某一基因位点改变,不能单独复制出完整有感染性的病毒颗粒,称为缺陷病毒。 该病毒在复制时,需要伴随着另一种病毒以弥补缺陷病毒的不足,使之增殖出完整的病毒体。这种有辅助作用的病毒被称为辅助病毒。 HDV与HBV 腺病毒伴随病毒与腺病毒,27,2. 顿挫感染 (abortive infection)
8、由于宿主细胞不能为病毒提供复制的必要条件,导致进入的病毒不能复制出完整的具有感染性的病毒颗粒,称为顿挫感染。 该细胞称为该病毒的非容纳细胞。 人腺病毒 人胚肾细胞(容纳细胞) 猴胚肾细胞(非容纳细胞),28,三、病毒的干扰现象,定义:两种病毒感染同一种细胞时,常发生一种V抑制另一种V复制的现象,称为干扰现象。 类型:异种V间干扰; 同种V间干扰 同型V间干扰; 同株V间干扰(自身干扰) 灭活病毒干扰活病毒,29,机制: 1. 干扰素(interferon,IFN)产生。 2. 竞争干扰:第一种V破坏细胞表面受体阻止另一种V的吸附和穿入。两种V竞争同一底物或同一复制部位。 3. 改变宿主细胞代谢
9、途径。 4. 阻止第二种病毒mRNA的翻译。 5. 缺陷干扰颗粒(DIP)干扰同种正常病毒。,30,干扰现象的医学意义: 干扰现象能阻止、中断发病,也可以使感染终止,导致宿主康复。 在使用疫苗预防病毒性疾病时,要注意疫苗病毒间的干扰和与野病株之间的干扰,避免影响疫苗的免疫效果。,31,四、病毒的遗传与变异,病毒的基因组较简单,基因数仅3-10个,增殖速度极快。 为充分利用核酸,多种基因常以互相重叠的形式存在,即基因中的编码序列外显子之间有重叠。 病毒基因转录与翻译在细胞内进行,其基因组具有真核细胞基因组特征,含有内含子,具有转录后的剪切和后加工过程。,32,(一)基因突变,常发生基因组碱基序列
10、置换、缺失或插入,引起基因突变。自发突变。 物理因素(紫外线或射线)或化学因素可诱发突变。 由基因突变而导致病毒表型性状改变的毒株称为突变株。 病毒空斑的大小、病毒颗粒形态、抗原性、宿主范围、营养要求、细胞病变及致病性改变。,33,1条件致死性突变株 只能在某种条件下增殖,而在另一种条件下不能增殖的病毒株。 例:温度敏感性突变株(ts): 低温28-35(容许性温度)复制增殖 高温37-40(非容许性温度)死亡。 具有毒力减弱,但免疫原性保持的特点,可制备成较理想的活疫苗。例如:小儿麻痹糖丸,甲肝病毒疫苗。,34,2缺陷型干扰突变株(DIM) 因病毒基因组中碱基缺失突变引起,所含核酸明显减少,
11、并发生结构重排,其特点: 可自然发生。 高感染复制传代时发生。 不能单独复制,必须在辅助病毒(通常是野毒株)存在时才能复制,并干扰野毒株的增殖; 与某些慢性疾病的发病机制有关。,35,3宿主范围突变株(hr突变株) 指病毒基因组的改变,影响了对宿主细胞的感染范围,可感染野生型毒株不能感染的细胞,用于制备减毒疫苗,如狂犬疫苗和麻风疫苗。 4耐药突变株 因编码病毒酶基因的突变,降低了病毒酶对药物的亲和力或作用,使病毒对药物不敏感。,36,(二)基因重组与重配,重组(recombination):两种有亲缘关系的病毒感染同一细胞时,发生基因重组,产生具有两个亲代特征的子病毒,并能继续增殖。 重组时病
12、毒核酸则通过分子断裂交叉连接,使核酸分子内部重新排列。,37,重配(reassortment):分节段的RNA病毒基因组之间(如流感病毒),通过交换RNA节段,使子代基因组发生变异,这种过程称为重配。发生率高于重组。,38,(三)基因整合,指病毒基因组与宿主细胞基因组的整合(integration)。 多种DNA病毒、逆转录病毒均有整合宿主细胞染色体的特性。 既可引起病毒基因的变异,也可引起宿主细胞染色体基因的改变,导致肿瘤的发生。,39,(四)病毒基因产物的相互作用,两种病毒感染同一细胞时,可发生病毒基因产物的相互作用,产生子代病毒的表型变异。 1. 互补作用(complementation
13、)和加强作用 两种病毒感染同一细胞时,其中一种病毒的基因产物促使另一病毒增殖。 野生株与缺陷病毒或灭活病毒之间,甚至两种缺陷病毒之间,产生感染性子代病毒。,40,2.表型混合与核壳转移 两种病毒感染同一细胞时, 一种病毒的子代核酸被另一病毒所编码的衣壳或包膜包裹,发生耐药性或细胞亲嗜性的改变,仅基因产物发生交换表型混合; 无包膜病毒发生的表型混合核壳转移。 获得的新性状不稳定,经细胞传代后可恢复为亲代表型。 应通过传代确定新性状的稳定性,区分是基因重组还是表型混合。,41,五、理化因素对病毒的影响,病毒受理化因素作用后,失去感染性称灭活(inactivation)。 灭活的病毒仍能保留其他特性
14、,如抗原性、红细胞吸附、血凝及细胞融合等。,42,一、物理因素 1. 温度:多耐冷不耐热; 大多数病毒5060 30分钟即灭活。 热使衣壳蛋白、包膜蛋白变性,病毒不能吸附宿主细胞。复制酶被破环。 2. pH:多在pH5-9的范围内,比较稳定; 3. 射线和紫外线: 射线:致死性灭活; 紫外线:灭活后可复活 (光复活)。,43,二、化学因素 1. 脂溶剂:有包膜病毒敏感,乙醚作用最佳 2. 酚类:蛋白变性 3. 氧化剂、卤素及其化合物:病毒都很敏感 4. 抗生素与中草药: 抗生素:无作用; 中草药:板蓝根、大青叶、大黄、黄芪等有 一定的抑制作用;,44,94个科,22个亚科,395个属 分类的依
15、据 1核酸类型与结构(DNA或RNA,单链或双链、分子量、基因数) 2病毒体的形状和大小; 3衣壳对称性和壳粒数目; 4有无包膜; 5. 对理化因素的敏感性; 6. 抗原性; 7. 生物学特性(繁殖方式、宿主范围、传播途径和致病性)。,六、病毒的分类,45,DNA病毒 病毒 RNA病毒 逆转录病毒 卫星病毒 亚病毒 类病毒 朊粒,46,1卫星病毒(satellites) 基因组为500-2000个核苷酸的单链RNA分子。 具有自己的蛋白质衣壳。有的由自身编码,有的靠辅助病毒的蛋白衣壳。 复制必须依靠辅助病毒,复制地点与辅助病毒一致。 与辅助病毒基因组无同源序列。 干扰辅助病毒的增殖。 多数属植
16、物病毒,少数与噬菌体和动物病毒有关。,47,2类病毒(viroid) 具有感染性的RNA分子。 仅由200-400个核苷酸组成。单链杆状,有二级结构。 无包膜或衣壳,不含蛋白质。 在细胞核内复制,利用宿主细胞RNA多聚酶。 均为植物病毒。 3朊粒(prion) 一种传染性很强的蛋白颗粒。 与动物和人中枢神经系统慢性进行性致死性传染病有关。,48,第二十三章 病毒的感染与免疫,49,一、病毒的致病作用,病毒感染(viral infection) :指病毒侵入机体,在易感细胞内复制增殖,损伤或改变细胞功能的过程。 病毒感染的结果取决于宿主、病毒和其他影响免疫应答的因素。 宿主因素:基因背景、免疫状
17、态、年龄及个体健康状况。 病毒因素:病毒株、病毒剂量及感染途径。,50,(一)病毒的传播 1. 传染源 患者、病毒携带者、患病及携带病毒的动物或中间宿主。 2. 传播方式 (1)水平传播(horizontal transmission) (2)垂直传播(vertical transmission),51,(1)水平传播 病毒在人群中不同个体之间的传播,或从动物到动物再到人的传播。 途径: 呼吸道:吸入,流感V、腮腺炎V。 消化道:食入,甲肝V、脊灰V。 血液:注射,输血,器官移植,HIV、HCV 泌尿生殖道:性接触,HSV-、HIV。 皮肤黏膜损伤:接触、叮咬,乙脑V、出血热V、狂犬病V。,5
18、2,(2)垂直传播:指病毒从亲代到子代。 途径: 经胎盘:乙肝V、风疹V、CMV、HIV等。 结果:流产、死胎、畸形、先天感染。 经产道:HSV-,乙肝V等。 乳汁和唾液。 感染生殖细胞。 常见的与胎儿先天性感染有关的病毒:风疹病毒;CMV;HSV;HIV;HBV TORCH:弓形虫(TOXO)、风疹(RUB)、巨细胞病毒(CMV)和单纯疱疹病毒、型(HSV),53,3. 感染过程与结局: 局部感染:病毒入侵部位增殖局部疾病 如:鼻病毒,普通感冒;轮状病毒,腹泻。 全身感染:病毒血、淋巴系统、神经系统 靶器官全身或多种组织与器官,引起功能障碍。 病毒进入血液称病毒血症(viremia)。,54
19、,(二)病毒感染的致病机制 1. 病毒对宿主细胞的致病作用 (1) 杀细胞效应(cytocidal effect) 病毒在宿主细胞内复制完毕,可在很短时间内一次释放大量子代病毒,细胞被裂解死亡。多见无包膜、杀伤性强的病毒。多数引起急性感染。 如脊髓灰质炎病毒。 机制:a.阻断细胞核酸与蛋白质合成 b.引起细胞溶酶体释放水解酶 c.病毒衣壳蛋白的毒性作用 d.细胞的细胞器受损。,55,细胞病变作用(cytopathic effect,CPE) 在体外培养的细胞中,接种杀细胞性病毒后,经一段时间可在显微镜下观察到细胞变圆、堆积、融合、裂解或从瓶壁脱落等现象。,56,(2) 稳定状态感染(stead
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