病毒學(xué)第二章-病毒的形態(tài)與結(jié)構(gòu)PPT優(yōu)秀課件

1、1 第二章第二章 病毒的形態(tài)與結(jié)構(gòu)病毒的形態(tài)與結(jié)構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 病毒的形態(tài)與大小病毒的形態(tài)與大小 第二節(jié)第二節(jié) 病毒的組成與功能病毒的組成與功能 第三節(jié)第三節(jié) 病毒顆粒形態(tài)的對稱性病毒顆粒形態(tài)的對稱性 2 本章重點本章重點 1.1.病毒的主要形態(tài)病毒的主要形態(tài) 2.2.病毒的結(jié)構(gòu)模式圖病毒的結(jié)構(gòu)模式圖 3.3.病毒核酸、蛋白、脂類的功能病毒核酸、蛋白、脂類的功能 3 第一節(jié) 病毒的形態(tài)與大小 一、研究病毒形態(tài)與結(jié)構(gòu)的意義一、研究病毒形態(tài)與結(jié)構(gòu)的意義 二、病毒的形態(tài)特征二、病毒的形態(tài)特征 1、電子顯微術(shù)、電子顯微術(shù) 電鏡的分辨率電鏡的分辨率0.4-1nm（4-10）。目前，已鑒）。目前，已鑒

2、定的病毒有定的病毒有2500種。種。 4 （1）球狀病毒，大多數(shù)球狀病毒是由核酸和蛋白亞單位構(gòu)成的一）球狀病毒，大多數(shù)球狀病毒是由核酸和蛋白亞單位構(gòu)成的一 個立方對稱的二十面體。個立方對稱的二十面體。(大部分的動物病毒和少數(shù)植物病毒大部分的動物病毒和少數(shù)植物病毒) （2）桿狀病毒（主要見于植物病毒、昆蟲病毒以及部分動物病毒）桿狀病毒（主要見于植物病毒、昆蟲病毒以及部分動物病毒） （3）磚形病毒，有功能不明的）磚形病毒，有功能不明的“側(cè)體側(cè)體”結(jié)構(gòu)痘病毒。結(jié)構(gòu)痘病毒。 （4）具有球狀頭部的病毒（噬菌體）具有球狀頭部的病毒（噬菌體） （5）彈狀病毒（植物病毒、昆蟲病毒和動物病毒）彈狀病毒（植物病毒

3、、昆蟲病毒和動物病毒） 2 2、病毒的形態(tài)、病毒的形態(tài) 5 （6）封于包涵體）封于包涵體(inclusion body或或inclusion)內(nèi)的昆蟲病毒內(nèi)的昆蟲病毒 病毒在增殖的過程中，常使寄主細(xì)胞內(nèi)形成一種蛋白病毒在增殖的過程中，常使寄主細(xì)胞內(nèi)形成一種蛋白 質(zhì)性質(zhì)的病變結(jié)構(gòu)，在光學(xué)顯微鏡下可見。多為圓形、卵質(zhì)性質(zhì)的病變結(jié)構(gòu)，在光學(xué)顯微鏡下可見。多為圓形、卵 圓形或不定形。一般是由完整的病毒顆粒或尚未裝配的病圓形或不定形。一般是由完整的病毒顆粒或尚未裝配的病 毒亞基聚集而成；少數(shù)則是宿主細(xì)胞對病毒感染的反應(yīng)產(chǎn)毒亞基聚集而成；少數(shù)則是宿主細(xì)胞對病毒感染的反應(yīng)產(chǎn) 物，不含病毒粒子。物，不含病毒粒

4、子。 有的位于細(xì)胞質(zhì)中（如天花病毒包涵體），有的位于有的位于細(xì)胞質(zhì)中（如天花病毒包涵體），有的位于 細(xì)胞核中（如皰疹病毒），或細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核中都有（如細(xì)胞核中（如皰疹病毒），或細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核中都有（如 麻疹病毒）。有的還具有特殊名稱，如天花病毒包涵體叫麻疹病毒）。有的還具有特殊名稱，如天花病毒包涵體叫 顧氏（顧氏（Guarnieri）小體，狂犬病毒包涵體叫內(nèi)基氏（）小體，狂犬病毒包涵體叫內(nèi)基氏（Vegri） 小體。昆蟲病毒可根據(jù)包涵體的形狀、位置而分為細(xì)胞質(zhì)小體。昆蟲病毒可根據(jù)包涵體的形狀、位置而分為細(xì)胞質(zhì) 型多角體病毒、核型多角及顆粒體病毒等。型多角體病毒、核型多角及顆粒體病毒等。 6 利用

5、光學(xué)顯微鏡觀察感染利用光學(xué)顯微鏡觀察感染 HPV草蝦的肝胰腺，則可以草蝦的肝胰腺，則可以 發(fā)現(xiàn)核內(nèi)包涵體的蹤影（黑色箭頭處）發(fā)現(xiàn)核內(nèi)包涵體的蹤影（黑色箭頭處） 7 包埋體（包埋體（occlusion body）：專指含有?。簩Ｖ负胁?毒顆粒的蛋白質(zhì)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，是包涵體的一種毒顆粒的蛋白質(zhì)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，是包涵體的一種 特殊形式，見于病毒感染的昆蟲、螨及甲殼特殊形式，見于病毒感染的昆蟲、螨及甲殼 動物的細(xì)胞，大小動物的細(xì)胞，大小0.5-24um。由病毒顆粒、。由病毒顆粒、 結(jié)晶基質(zhì)蛋白及可能含糖的外膜組成。結(jié)晶基質(zhì)蛋白及可能含糖的外膜組成。 9 10 二、病毒的大小二、病毒的大小 不同類型的病毒大小

6、差異很大，成熟的病不同類型的病毒大小差異很大，成熟的病 毒其大小通常用納米（毒其大小通常用納米（nm）表示，較大的病毒表示，較大的病毒 （痘病毒）（痘病毒）300-450X170-260nm，較小的病毒較小的病毒 直徑僅直徑僅18-20nm（植物或昆蟲病毒）植物或昆蟲病毒） 11 C、脊髓灰質(zhì)炎病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒 (30nm )葡萄球菌 (1000nm） A B C D E F G A A、大腸桿菌噬菌體、大腸桿菌噬菌體 ( 65 ( 65 95nm )95nm ) B、腺病毒、腺病毒 (70nm ) D、乙腦病毒、乙腦病毒 ( 40nm ) E、蛋白分子、蛋白分子 (10nm ) F、流感

7、病毒、流感病毒 ( 100nm ) G、煙草花葉病毒、煙草花葉病毒 (15 300nm ) 最大的最大的 病病 毒毒 蟲痘病毒蟲痘病毒450450 牛痘苗病毒牛痘苗病毒300X250X100300X250X100 最長的最長的 病病 毒毒 柑橘衰退病柑橘衰退病 毒毒 20002000 甜菜黃花病甜菜黃花病 毒毒 1250X101250X10 銅綠假單胞銅綠假單胞 菌噬菌體菌噬菌體 1300X101300X10 最小的最小的 病病 毒毒 口蹄疫病毒口蹄疫病毒2121 乙型肝炎病乙型肝炎病 毒毒 1818 苜蓿花葉病苜?；ㄈ~病 毒毒 16.516.5 13 第二節(jié)第二節(jié) 病毒的組成與功能病毒的組成

8、與功能 一、病毒的組成一、病毒的組成 14 病毒粒子結(jié)構(gòu)模式圖病毒粒子結(jié)構(gòu)模式圖 殼粒殼粒 衣殼衣殼 核心（核樣物）核心（核樣物） 核衣殼核衣殼 15 基本結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)： nucleocapsid 輔助結(jié)構(gòu)：輔助結(jié)構(gòu)：viral envelope 20面體立體對稱 復(fù)合對稱 16 17 二、病毒核酸及其功能二、病毒核酸及其功能 1、病毒核酸的結(jié)構(gòu)特點病毒核酸的結(jié)構(gòu)特點: n病毒基因組大小相差較大，與細(xì)菌或真核細(xì)胞相比，病毒的基因組很小。病毒基因組大小相差較大，與細(xì)菌或真核細(xì)胞相比，病毒的基因組很小。 n每種病毒只含有一種核酸，或為每種病毒只含有一種核酸，或為DNA，或為，或為RNA。 n病毒

9、的基因組大都由一分子雙鏈或單鏈構(gòu)成，但少數(shù)病毒的基因組大都由一分子雙鏈或單鏈構(gòu)成，但少數(shù)RNA病毒及個別病毒及個別DNA 病毒基因組則由若干核酸片段組成。病毒基因組則由若干核酸片段組成。 n基因重疊即同一段基因重疊即同一段DNA片段能夠編碼兩種甚至三種蛋白質(zhì)分子。片段能夠編碼兩種甚至三種蛋白質(zhì)分子。 n病毒基因組的大部分是用來編碼蛋白質(zhì)的。病毒基因組的大部分是用來編碼蛋白質(zhì)的。 n噬菌體基因是連續(xù)的，而有一些真核生物病毒的基因排列是不連續(xù)的。噬菌體基因是連續(xù)的，而有一些真核生物病毒的基因排列是不連續(xù)的。 n病毒基因組病毒基因組DNA序列中功能上相關(guān)的蛋白質(zhì)的基因往往叢集在基因組的一序列中功能上

10、相關(guān)的蛋白質(zhì)的基因往往叢集在基因組的一 個或幾個特定的部位個或幾個特定的部位,形成一個功能單位或轉(zhuǎn)錄單元。形成一個功能單位或轉(zhuǎn)錄單元。 除了反轉(zhuǎn)錄病毒以外，其它病毒基因組都是單倍體，每個基因在病毒顆粒除了反轉(zhuǎn)錄病毒以外，其它病毒基因組都是單倍體，每個基因在病毒顆粒 中只出現(xiàn)一次。中只出現(xiàn)一次。 18 2、病毒病毒DNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 除多除多DNA病毒科（病毒科（Polydnaviridae）外，）外， DNA病毒基因組一般不分節(jié)段，以雙股線狀為病毒基因組一般不分節(jié)段，以雙股線狀為 主。主。 基因組末端往往含有重復(fù)的冗余序列，也稱基因組末端往往含有重復(fù)的冗余序列，也稱 末端同向重復(fù)序列。如果病毒

11、基因組雙鏈末端同向重復(fù)序列。如果病毒基因組雙鏈DNA 的末端冗余用核酸外切酶處理，可產(chǎn)生黏性末端，的末端冗余用核酸外切酶處理，可產(chǎn)生黏性末端， 再經(jīng)退火可形成多聯(lián)體分子，進(jìn)一步切割退火處再經(jīng)退火可形成多聯(lián)體分子，進(jìn)一步切割退火處 理，能產(chǎn)生雙連環(huán)狀理，能產(chǎn)生雙連環(huán)狀DNA分子。分子。 19 20 循環(huán)排列循環(huán)排列-它是一些病毒基因組的線狀雙鏈它是一些病毒基因組的線狀雙鏈DNA 具有相同的基因序列，但若以不同的核苷酸為起點進(jìn)行具有相同的基因序列，但若以不同的核苷酸為起點進(jìn)行 排列，可以產(chǎn)生末端序列不相同的線狀分子。如果將這排列，可以產(chǎn)生末端序列不相同的線狀分子。如果將這 種核酸先變性，后退火，從

12、而形成具有粘性末端的線狀種核酸先變性，后退火，從而形成具有粘性末端的線狀 雙鏈雙鏈DNA，再由兩個粘性末端連接，產(chǎn)生環(huán)狀分子。，再由兩個粘性末端連接，產(chǎn)生環(huán)狀分子。 21 22 倒轉(zhuǎn)末端重復(fù)序列倒轉(zhuǎn)末端重復(fù)序列 末端反向重復(fù)序列末端反向重復(fù)序列-是指存在于病毒基因組兩端的反向是指存在于病毒基因組兩端的反向 互補重復(fù)序列，這樣的基因組經(jīng)過變性、退火處理，可以形成互補重復(fù)序列，這樣的基因組經(jīng)過變性、退火處理，可以形成 有部分雙鏈區(qū)的線狀環(huán)；或者產(chǎn)生鍋柄樣的結(jié)構(gòu)。有部分雙鏈區(qū)的線狀環(huán)；或者產(chǎn)生鍋柄樣的結(jié)構(gòu)。 23 在大腸桿菌在大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體中，偶數(shù)噬菌體中，DNA的胞的胞 嘧啶（嘧啶（C）有些

13、由）有些由5-羥甲基胞嘧啶代替。羥甲基胞嘧啶代替。 24 25 3、病毒、病毒RNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) nRNA分極性，病毒分極性，病毒RNA多數(shù)為多數(shù)為ssRNA，ssRNA有（有（+）鏈和（）鏈和（-）鏈的區(qū)別，）鏈的區(qū)別， （+）RNA基因組與基因組與mRNA極性相同，（極性相同，（-）RNA基因組與基因組與mRNA極性相反。極性相反。 n（+）RNA的的5端有端有“帽子帽子”結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，3有有“尾巴尾巴”結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)?！拔舶臀舶汀苯Y(jié)構(gòu)短于結(jié)構(gòu)短于 真核生物，但賦予病毒真核生物，但賦予病毒RNA的侵染能力（披膜病毒科的甲病毒），脊髓灰的侵染能力（披膜病毒科的甲病毒），脊髓灰 質(zhì)炎病毒的質(zhì)炎病毒的

14、RNA首尾缺一則無侵染性。首尾缺一則無侵染性。 n（-）RNA病毒一般具有病毒一般具有“三無一有三無一有”： 5端無端無“帽帽”或或“假帽假帽”結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)； 3 端無（端無（A）n“尾尾”；裸露的（；裸露的（-）RNA無侵染性；病毒都有依賴于無侵染性；病毒都有依賴于RNA的的 RNA聚合酶。聚合酶。 nRNA基因組分節(jié)段包括兩類：一類是基因組的個片段包含在同一病毒顆?；蚪M分節(jié)段包括兩類：一類是基因組的個片段包含在同一病毒顆粒 內(nèi)，如正粘病毒、呼腸孤病毒、布尼亞病毒等；另一類是病毒基因組各片內(nèi)，如正粘病毒、呼腸孤病毒、布尼亞病毒等；另一類是病毒基因組各片 段分別包含在相應(yīng)的不同分體之內(nèi)，外形結(jié)

15、構(gòu)相似，共同構(gòu)成完整的病毒段分別包含在相應(yīng)的不同分體之內(nèi)，外形結(jié)構(gòu)相似，共同構(gòu)成完整的病毒 顆粒，有的分裝在兩種顆粒中稱二分體基因組，如豇豆花葉病毒，有的分顆粒，有的分裝在兩種顆粒中稱二分體基因組，如豇豆花葉病毒，有的分 裝在裝在3種顆粒中稱三分體基因組，如黃瓜花葉病毒和雀麥花葉病毒。種顆粒中稱三分體基因組，如黃瓜花葉病毒和雀麥花葉病毒。 26 27 4、病毒核酸的功能、病毒核酸的功能 n 病毒病毒DNA所攜帶的遺傳信息流向符合中心法則，所攜帶的遺傳信息流向符合中心法則， 且都依賴宿主的酶系統(tǒng)，其且都依賴宿主的酶系統(tǒng)，其mRNA的轉(zhuǎn)錄和的轉(zhuǎn)錄和 DNA復(fù)制多在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行（痘病毒例外）。復(fù)制多

16、在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行（痘病毒例外）。 n RNA病毒的病毒的RNA同樣具有遺傳性。同樣具有遺傳性。 個別病毒的（個別病毒的（-）RNA基因組中，具有基因組中，具有“雙義雙義 RNA”（ambisense）的罕見特點。如布尼病毒）的罕見特點。如布尼病毒 及砂粒病毒，其單股及砂粒病毒，其單股RNA部分節(jié)段為負(fù)鏈，部部分節(jié)段為負(fù)鏈，部 分節(jié)段為正鏈。分節(jié)段為正鏈。 28 感染性核酸（感染性核酸（infectious nucleic acid）：某些?。耗承┎?毒（噬菌體、部分植物病毒和動物病毒）的核毒（噬菌體、部分植物病毒和動物病毒）的核 酸具有侵染性，感染宿主細(xì)胞后可組裝出新的酸具有侵染性，感染宿主細(xì)

17、胞后可組裝出新的 病毒粒子。傳染性核酸不分節(jié)段，本身能作為病毒粒子。傳染性核酸不分節(jié)段，本身能作為 mRNA，或者能利用宿主的，或者能利用宿主的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄病聚合酶轉(zhuǎn)錄病 毒的毒的mRNA。如冠狀病毒、微。如冠狀病毒、微RNA病毒、皰疹病毒、皰疹 病毒等。病毒等。 29 三、病毒蛋白質(zhì)及其功能三、病毒蛋白質(zhì)及其功能 、病毒的蛋白質(zhì)病毒的蛋白質(zhì) 結(jié)構(gòu)蛋白：系指構(gòu)成一個形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所結(jié)構(gòu)蛋白：系指構(gòu)成一個形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所 必需的蛋白質(zhì)。包括殼體蛋白、包膜蛋白和毒粒酶等。每種蛋白必需的蛋白質(zhì)。包括殼體蛋白、包膜蛋白和毒粒酶等。每種蛋白 質(zhì)通常都由許多相同的亞單位組成

18、，這樣，病毒有限的核酸所攜質(zhì)通常都由許多相同的亞單位組成，這樣，病毒有限的核酸所攜 帶的有限的遺傳信息就能編碼種類少但數(shù)量多、相對分子量相似帶的有限的遺傳信息就能編碼種類少但數(shù)量多、相對分子量相似 或相同的蛋白質(zhì)亞單位?；蛳嗤牡鞍踪|(zhì)亞單位。 非結(jié)構(gòu)蛋白：指由病毒基因組編碼的，在病毒復(fù)制或基因表非結(jié)構(gòu)蛋白：指由病毒基因組編碼的，在病毒復(fù)制或基因表 達(dá)調(diào)控過程中具有一定功能，但不結(jié)合于病毒顆粒中的蛋白質(zhì)。達(dá)調(diào)控過程中具有一定功能，但不結(jié)合于病毒顆粒中的蛋白質(zhì)。 （噬菌體的溶菌酶，流感病毒的神經(jīng)氨酸酶）（噬菌體的溶菌酶，流感病毒的神經(jīng)氨酸酶） 30 、病毒蛋白功能、病毒蛋白功能 殼體蛋白：殼體蛋白

19、： 殼體蛋白是構(gòu)成病毒殼體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，由一條或多條殼體蛋白是構(gòu)成病毒殼體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，由一條或多條 多肽鏈折疊形成的蛋白質(zhì)亞基，是構(gòu)成殼體蛋白的最小單位。多肽鏈折疊形成的蛋白質(zhì)亞基，是構(gòu)成殼體蛋白的最小單位。 功能：功能： 構(gòu)成病毒的殼體，保護(hù)病毒的核酸。構(gòu)成病毒的殼體，保護(hù)病毒的核酸。 無包膜病毒的殼體蛋白參與病毒的吸附、進(jìn)入，決定病毒無包膜病毒的殼體蛋白參與病毒的吸附、進(jìn)入，決定病毒 的宿主嗜性，同時還是病毒的表面抗原。的宿主嗜性，同時還是病毒的表面抗原。 31 包膜蛋白：包膜蛋白： 構(gòu)成病毒包膜結(jié)構(gòu)的病毒蛋白質(zhì)，包括包膜糖蛋白構(gòu)成病毒包膜結(jié)構(gòu)的病毒蛋白質(zhì)，包括包膜糖蛋白 和基質(zhì)蛋白兩類

20、。和基質(zhì)蛋白兩類。 功能：功能： 是病毒的主要表面抗原，它們與細(xì)胞受體相互作用啟是病毒的主要表面抗原，它們與細(xì)胞受體相互作用啟 動病毒感染發(fā)生，有些還介導(dǎo)病毒的進(jìn)入。動病毒感染發(fā)生，有些還介導(dǎo)病毒的進(jìn)入。 還可能具有凝集脊椎動物紅血球細(xì)胞、細(xì)胞融合以及還可能具有凝集脊椎動物紅血球細(xì)胞、細(xì)胞融合以及 酶等活性。酶等活性。 基質(zhì)蛋白構(gòu)成膜脂雙層與核衣殼之間的亞膜結(jié)構(gòu)（見基質(zhì)蛋白構(gòu)成膜脂雙層與核衣殼之間的亞膜結(jié)構(gòu)（見 于放轉(zhuǎn)錄病毒和痘病毒中），具有支撐包膜、維持病毒于放轉(zhuǎn)錄病毒和痘病毒中），具有支撐包膜、維持病毒 形態(tài)等功能。形態(tài)等功能。 32 毒粒酶：毒粒酶： 毒粒酶根據(jù)功能大致分為兩類：毒粒酶根

21、據(jù)功能大致分為兩類： T4T4噬菌體的溶菌酶噬菌體的溶菌酶參與病毒進(jìn)入、釋放等過程參與病毒進(jìn)入、釋放等過程 逆轉(zhuǎn)錄病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶參與病毒的大分子合成參與病毒的大分子合成 33 四、病毒的脂質(zhì)與功能四、病毒的脂質(zhì)與功能 病毒脂質(zhì)的主要成分是磷脂，來源于宿主細(xì)胞，存病毒脂質(zhì)的主要成分是磷脂，來源于宿主細(xì)胞，存 在于病毒的囊膜中。在于病毒的囊膜中。病毒脂類存在與病毒的吸附和侵病毒脂類存在與病毒的吸附和侵 入有關(guān)，入有關(guān)，對有機溶劑敏感，除去脂質(zhì)會破壞病毒的侵對有機溶劑敏感，除去脂質(zhì)會破壞病毒的侵 襲性（痘病毒與昆蟲的紅色病毒例外），原因為：襲性（痘病毒與昆蟲的紅色病毒例外），原因

22、為： 1 1、脂質(zhì)或脂蛋白可能作為病毒入侵與細(xì)胞結(jié)合所必需。、脂質(zhì)或脂蛋白可能作為病毒入侵與細(xì)胞結(jié)合所必需。 2 2、位于有囊膜病毒內(nèi)部的核蛋白在侵染時易受酶的破壞。、位于有囊膜病毒內(nèi)部的核蛋白在侵染時易受酶的破壞。 3 3、有機溶劑不僅能萃取脂質(zhì)，還會使核蛋白變性。、有機溶劑不僅能萃取脂質(zhì)，還會使核蛋白變性。 34 五、病毒的糖類和其他成分五、病毒的糖類和其他成分 糖是病毒核酸的組成成分糖是病毒核酸的組成成分 囊膜病毒的囊膜上存在一些糖蛋白，其中糖囊膜病毒的囊膜上存在一些糖蛋白，其中糖 基與紅細(xì)胞的凝集活性有關(guān)?；c紅細(xì)胞的凝集活性有關(guān)。 病毒中還發(fā)現(xiàn)有多胺（廣泛存在各類細(xì)胞中）病毒中還發(fā)現(xiàn)有多胺（廣泛存在各類細(xì)胞中） 和金屬。和金屬。 35 第三節(jié)第三節(jié) 病毒顆粒形態(tài)結(jié)構(gòu)的對稱性病毒顆粒形態(tài)結(jié)構(gòu)的對稱性 螺旋對稱殼體螺旋對稱殼體 動物病毒未發(fā)現(xiàn)動