第三章 非细胞型微生物-病毒概述病毒病的流行特点病毒学简史学习病毒的目的病毒病的流行特点（1）持续稳定流行如病毒性肝炎 我国年发病率1.76% 全国78亿感染过甲肝，67亿乙肝，1.2亿乙肝病 毒携带者 每年增加病毒性肝炎患者1700万 每年因肝病死亡30万人 每年经济损失223亿元（2）暴发性 1988 年上海甲肝暴发流行 1988 年14月，34 万人发病（40.82） 2039岁，中青年，83.5% 食用污染毛蚶 230万人食用，34 万发病流感 1918年，死亡2000万（第一次世界大战 死亡1000万） 高致病性禽流感-2004年 甲型H1N1-2009年（3）新病毒病不断出现 AIDS 1981年，美国，首例 现全球，210多国家、地区 每天新增1.6万人（主要儿童）我国AIDS： 1985年，第一例，阿根廷患者，协和医院 2011年2月中国艾滋病感染者近100万人 。处亚洲第二位，全球第十四位。艾滋病防 治工作十分严峻！ 每年12月1日，世界AIDS日 SARS（severe acute respiratory syndrome） 冠状病毒的一个变种 2003年我国内地个省、自治区、直辖市先后发生非典疫情，共波及个县（市、区） 我国内地累计报告非典临床诊断病例例，治愈出院例，死亡例 例曾被诊断为非典临床病例的患者因其他疾病死亡“蜱咬病”元凶 -新布尼亚病毒 2011年03月21日 新布尼亚病毒是发热伴血小板减少综合征的 病因 临床表现和流行病学特征：患者的主要症状 是发热、消化道症状、血小板减少、白细胞 减少、肝肾功能损害，部分患者有出血表现 。该病主要发生在丘陵、山区，患者以成年 农民为主，部分患者被蜱叮咬过。发病的流 行期为4-10月，流行高峰为5-7月，这也是 蜱虫活跃的时间段。 （4）流行稳定上升 由原来发病率低，局部区域流行，向大 规模流行趋势发展 流行性出血热 中越、中苏边境 610万/年速度上升 死亡率620，每年死亡10000人 （5）性质不详，待研究有些疾病已知是病毒引起，但病原性质不详 如人类：70中枢神经系统急性感染、2030肠道病、50呼吸道疾病的病原性质不祥 估计有120种病毒有待发现 （6）非寻常病毒 区别于经典病毒的一类致病因子亚病毒（Subviruses） Subviruses: 类病毒（viroid）、拟病毒（virusoid）朊病毒（virino），蛋白质感染因子 （prion ）学习病毒学的目的、意义一、 专业知识结构的需要生物科学、生物技术涉及领域：医学、医药、卫生、检疫、环境等继续生命科学研究二、学科发展需要 微生物学一部分 20世纪60年代，独立成病毒学 与分子生物学、基因工程等结合，地位突出 病毒学成果，丰富分子生物学内容，在基因 工程中得到应用 分子生物学技术，促进病毒学发展三、认识病毒、与病毒病作斗争急性传染病中，70病毒病病毒病特点： 发病率高、传染性大、治疗难度大、死 亡率高、社会影响大、经济损失大二、病毒学知识的起源与病毒学 发展简史 从病毒学知识起源到学科建立 四个阶段： 1、启蒙和经验阶段 2、机体水平研究阶段 3、细胞水平研究阶段 4、分子水平研究阶段1、启蒙和经验阶段 公元10世纪1892年，900年历史 事实上，有些疾病已经有上千年历史， 但当时并不知道由病毒引起 “天花”-是有人类历史以来就存在 的可怕疾病 ，自1977年以后世界上没有发生过天花 。启蒙和经验阶段 公元前3世纪传入希腊 公元10世纪，宋真宗时代，人工免疫预防 痂皮，保存减毒，鼻腔接种 18世纪，丝绸之路，中东土耳其等，欧洲 1798年（700年后），英国Edward Jenner发现牛痘与人痘的相似性，与病牛 接触的挤奶妇女很少得天花，“种牛痘” 1884年，法国Pasteur，狂犬病疫苗 3000BC， 埃及孟非思 壁画中长老 患小儿麻痹 症。启蒙和经验阶段植物病毒方面： 17世纪初，荷兰 郁金香杂色彩条病 花瓣色素分布发生 变化，出现明暗 相间条斑，形似“花裂” 郁金香碎裂病毒 17世纪荷兰油画证明启蒙和经验阶段人类很早就开始接触病毒性疾病 但病毒是什么？一直到19世纪末，才开始有一些初步研究和认识2、机体水平研究阶段 1892年20世纪40年代 人类认识病毒过程中，烟草花叶病病毒（Tobacco Mosaic Virus，TMV）起了很大作用机体水平研究阶段1886年，德国Adolf Mayer，传毒试验，叶脉注射受Pasteur细菌学影响，认为细菌引起 1892年，俄国Dmitrii Ivanowski 改进瓷质微孔滤器，细菌不能通过提出非细菌观点，细菌毒素机体水平研究阶段1898年，荷兰马丁乌斯贝杰林克（ Martinus Beijerinck ）验证三个特点（1）通过滤器；（2）细胞内繁殖；（3）体外非生命物质中不能生长正式提出烟草花叶病的病原不是细菌，而是一种比细菌小得多的传染性活体物质（传染性活质）机体水平研究阶段传染性活质是： 一种侵染因子 能繁殖 处于分散状态的生命体 首次称这种致病因子为“Virus 病毒” 由于能通过细菌滤器，称“滤过性病毒”机体水平研究阶段 Ivanowski 和 Beijerinck开创性工作，揭开了现代病毒学研究序幕 病毒学奠基人 病毒学之父伊凡诺夫斯基，俄罗斯 著名科学家1892年发现 烟草花叶病病原的滤过性贝杰林克（1851-1931） 荷兰著名科学家，1898 年发现病毒机体水平研究阶段病毒概念提出后，迅速发现动物中也有相似的病原因子，广泛存在于自然界 1898年，口蹄疫病毒具有可滤过性机体水平研究阶段特点：采用敏感动植物，动物胚胎（鸡胚）机体水平研究病毒繁殖、发病机理、免疫反应等病毒概念被提出、确认，病毒学开始形成但尚未形成独立学科，微生物学分支机体水平研究阶段特点 关于病毒是什么样子？本质是什么？ 1892年后长达30年，一直是谜 1939年，第一批电镜诞生 首先观察到的是TMV3、细胞水平研究阶段 20世纪4060年代，20年 特点： 离体组织培养技术发展，建立了大量适 合于病毒生长的细胞株（系），研究模 型 病毒复制、遗传、与细胞相互作用规律细胞水平研究阶段 诞生了一批经济、安全的组织培养疫苗 脊髓灰质炎疫苗、麻疹、风疹、腮腺炎等 病毒学在理论和实际应用上都有了迅速发展 逐步形成一门独立学科4、分子水平研究阶段 60年代至今 1953年分子生物学诞生 新技术、方法应用 特点： 相继阐明了DNA、RNA病毒的繁殖机 制 基因组被克隆，基因序列得到阐明 发现了一类亚病毒分子水平研究阶段利用DNA重组技术，诞生了一批基因工 程疫苗 如乙肝疫苗 抗病毒多肽物质，如干扰素（ interferon，IFN） 1979年，从白细胞分离，800Kg人血提 取1mg，1gIFN 1.2亿美元 现每升菌液1mg学习病毒学目的 认识、利用、改造、控制中国科学院院士 朱既明 医学病毒学家 田 波 植物病毒学家 谢联辉 植物病毒学家 毛江森 医学病毒学家第一节 病毒的形态与结构一、病毒的概念Virus is the smallest microorganism that only grew and replicated in the cells.病毒与其他微生物的区别不具有细胞结构；也不进行蛋白质、糖和脂类 的代谢活动。 只含有一种核酸成分，要么DNA，要么RNA。 特殊的繁殖方式。缺乏完整的酶系统，不具备 生物产能所需的遗传信息。 绝对的细胞内寄生物。 对一般抗生素和作用于微生物代谢途径的药物 不敏感。绝大多数病毒在不同程度上对干扰素敏感。病毒的概念(一)真病毒：体积小，结构简单，只有一种类型的核酸，只能在活的 、敏感细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物。(二)缺损病毒：某些病毒由于缺乏某些基因，单独感染细胞时不能复制出完整 的具有感染性的病毒颗粒，需其他病毒基因组或病毒基因的辅 助活性，否则即使在活细胞内也不能复制。 干扰缺损病毒（DI病毒）： 卫星病毒： 条件缺损病毒： 整合的病毒基因组：(三)亚病毒：比病毒更加简单，只有一些小分子量的核酸或者只是一种蛋白 质。这些具有感染性的物质称为亚病毒;主要包括朊病毒、类病 毒。Prion(朊病毒或传染性蛋白颗粒)：是指一类没有核酸，而完 全由传染性蛋白质颗粒引起机体感染的微小病原体。类病毒（Viroid）：是一类比病毒更小的病原体，在电镜下也不能看到其形态结构 ，核酸的分子量仅为最小病毒的10%。即病毒的核酸是裸露的， 没有蛋白质外壳。(四)描述病毒的基本概念长短、大小、密度、沉降系数长短：病毒-用纳米表示 （nm）。大小：用分子量表示 核蛋白分子（核酸与蛋白质以 一定方式组合），如3800106 道尔顿密度：浮力密度（）采用密度梯度离心方法测定 ，需注明介质（介质不同，不同）。沉降系数: 单位离心力作用下的沉降速率（s）。二、病毒的大小和形态 病毒体积非常微小，能通过细菌滤器， 用光学显微镜看不见，只能借助电子显 微镜才能看见，测量时用nm来测量。 大的病毒如痘病毒为300nm，中等大小 为50250nm,大多数100nm左右，小病 毒可小于20nm。(一)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。150nm 大型病毒（最大300 nm）微生物的大小比较葡萄球菌 (1000nm）牛痘病毒 300250nmABC DEFG立克次体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体( 65 95nm )B、腺病毒(70nm )C、脊髓灰质炎病毒(30nm )D、乙脑病毒( 40nm )E、蛋白分子(10nm )F、流感病毒( 100nm )G、烟草花叶病毒病毒的形态多样，有球形、杆形、子弹形 、砖形、蝌蚪形等各种形态。 1.有囊膜的病毒有三类形状：l砖形-如痘病毒；l子弹状-如狂犬病病毒；l近似圆形-如大多数病毒。 2.无囊膜病毒的形状有两类：l圆形，即二十面体立体对称型；l圆柱形，实质上是螺旋对称型。 3.细菌病毒-多为蝌蚪状。 (二)病毒的形态砖形病毒弹状病毒杆状病毒病毒的形态病毒的形态蝌蚪形噬菌体球形病毒电镜下的多瘤病毒电镜电镜 下的流感病毒粒子艾滋病 病毒 (HIV)Fig. Sizes and Shapes of Viruses (Animal RNA Viruses)Fig. Sizes and Shapes of Viruses (Animal DNA Viruses) Transmission Electron Micrograph of Herpes simplex Viruses（疱疹病毒）广义上：所有生物都能被病毒感染； 狭义上：不同的生物具有病毒的特异性。噬菌体：细菌的病毒；动物病毒动物；植物 病毒植物；存在相互交叉的现象。过客病毒：某一病毒对某宿主无致病性，则该 病毒称为此宿主的过客病毒病原病毒：某一病毒对宿主有致病性，则该病 毒称为此宿主的病原病毒三、 病毒的宿主范围 病毒的基本结构由核酸（核心）和核壳 （衣壳）（capsid），两者组成核衣 壳(nucleocapsid) 。 如果该病毒体无包膜，那么核壳体就是 病毒体，这样的病毒体是裸露的病毒体 。 有感染性的完整病毒颗粒叫病毒体（ virion）。