病毒（病毒（Virus）是在是在19世纪末才被世纪末才被发现的一类微小病原体。发现的一类微小病原体。一、病毒的发现和研究历史 早在早在1566年就有了关于疯狗咬人致病，年就有了关于疯狗咬人致病，即即狂犬病狂犬病的记载并发现它能够传染给其它许的记载并发现它能够传染给其它许多动物。多动物。 另一种病毒病另一种病毒病软疣软疣的报告，这张的报告，这张1841年年的手绘图就是一个证据。的手绘图就是一个证据。 第一个记载的植物病毒病当属第一个记载的植物病毒病当属郁金香郁金香碎色花病碎色花病，至今荷兰阿姆斯特丹的博物馆，至今荷兰阿姆斯特丹的博物馆还保存着一张还保存着一张1619年荷兰画家的一幅得病的年荷兰画家的一幅得病的郁金香静物画。郁金香静物画。 一枚得病的郁金香球茎竟能一枚得病的郁金香球茎竟能换来换来一头牛一头牛、一头猪或羊一头猪或羊，甚至，甚至成吨的成吨的谷物谷物或上千磅的或上千磅的奶酪奶酪。1886年，年，A. Mayer 发现具有传染性的发现具有传染性的烟草花叶病烟草花叶病1892年，年，D. Ivanovsky烟草花叶病病原体能通过细菌滤器：烟草花叶病病原体能通过细菌滤器： 一种能通过细菌滤器的一种能通过细菌滤器的”细菌毒素细菌毒素”或或极小的细菌极小的细菌1898年，年，M W BeijerinckM W Beijerinck对烟草花叶病病原体的研究结果：对烟草花叶病病原体的研究结果：t能通过细菌滤器；能通过细菌滤器；t 可被乙醇沉淀而不失去其感染性，可被乙醇沉淀而不失去其感染性，t 能在琼脂凝胶中扩散；能在琼脂凝胶中扩散；t 用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活细胞中生活；用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活细胞中生活； 一百多年以来，烟草花叶病毒在病毒学发展史一百多年以来，烟草花叶病毒在病毒学发展史乃至遗传学、生物化学以及当代基因工程中起到了乃至遗传学、生物化学以及当代基因工程中起到了里程碑里程碑的作用。的作用。极大地丰富了现代生物学极大地丰富了现代生物学（微生物学、分子生物学、（微生物学、分子生物学、分子遗传学）分子遗传学）的理论与技术；的理论与技术；病毒学病毒学（virulogy） 研究病毒（研究病毒（virus）的本质及其与宿主的相互作的本质及其与宿主的相互作用的科学，是微生物学的重要分支学科。用的科学，是微生物学的重要分支学科。有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害；有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害；利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治；利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治；发展以基因工程为中心的生物高新技术产业；发展以基因工程为中心的生物高新技术产业；二、病毒的特点和定义1. 特特 点点1）不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征。）不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征。Eg. 一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳（一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳（coat）构成，故可把它们视为核蛋白分子。构成，故可把它们视为核蛋白分子。2）一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，）一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者或者RNA。朊病毒甚至仅由蛋白质构成朊病毒甚至仅由蛋白质构成3）大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量）大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢的酶，不能进行独立的代谢作用。代谢的酶，不能进行独立的代谢作用。4）严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体和）严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体和tRNA，没有个体生长，也不进行二均分裂，必须依赖宿主细胞没有个体生长，也不进行二均分裂，必须依赖宿主细胞进行自身的核酸复制，形成子代。进行自身的核酸复制，形成子代。 病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（这些新合成的病毒组分装配（assembly）成成子代毒粒子代毒粒，并，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制复制（replication）。）。5）个体微小，能通过细菌滤器，在电子显微镜下才能看见。）个体微小，能通过细菌滤器，在电子显微镜下才能看见。6）对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。对自然条件）对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。对自然条件（紫外线、温度、湿度）抵抗力差。（紫外线、温度、湿度）抵抗力差。例如利福平可抑制痘病毒复制例如利福平可抑制痘病毒复制7）在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，）在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力。并可长期保持其侵染活力。8）有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发）有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。潜伏性感染。 禽流感、禽流感、SARS病毒病毒65-70几分钟即可失活。几分钟即可失活。病毒和其他生物的比较病毒（病毒（virus)virus)是一类由核酸和蛋白质等少数几是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微种成分组成的超显微“非细胞生物非细胞生物”，其本质，其本质是一种只含是一种只含DNADNA和和RNARNA的遗传因子。的遗传因子。超显微的什么是病毒？没有细胞结构的专性活细胞内寄生2. 定定 义义感染态感染态：活细胞内专性寄生（宿主体内）：活细胞内专性寄生（宿主体内）非感染态非感染态：以无生命的生物大分子状态长期：以无生命的生物大分子状态长期 存在，并可保持其侵染活性。存在，并可保持其侵染活性。 （离体条件下）（离体条件下）病病毒毒的的两两种种存存在在状状态态真病毒（真病毒（EuvirusEuvirus）非非细细胞胞生生物物至少含有核酸和蛋白质两种组分。至少含有核酸和蛋白质两种组分。亚病毒（亚病毒（subvirussubvirus）类病毒：只含具有独立侵染性的类病毒：只含具有独立侵染性的RNARNA组分组分拟病毒：只含不具独立侵染性的拟病毒：只含不具独立侵染性的RNARNA组分组分朊病毒：只含单一蛋白质组分朊病毒：只含单一蛋白质组分病毒几乎可以感染所有的细胞生物，并具有宿主特异性。病毒几乎可以感染所有的细胞生物，并具有宿主特异性。噬菌体（噬菌体（phage）植物病毒（植物病毒（plant viruses）动物病毒（动物病毒（animal viruses）三、病毒的宿主范围拟病毒（寄生在病毒中的病毒）拟病毒（寄生在病毒中的病毒） 毒粒毒粒（virion）： 病毒体病毒体、病毒颗粒病毒颗粒或或病毒粒子病毒粒子（virus particle） 是一团能够自主复制的遗传物质，它们被蛋白质是一团能够自主复制的遗传物质，它们被蛋白质外壳所包围，有的还具有包膜，以保护遗传物质免遭环外壳所包围，有的还具有包膜，以保护遗传物质免遭环境破坏，并作为将遗传物质从一个宿主细胞传递给另一境破坏，并作为将遗传物质从一个宿主细胞传递给另一个宿主细胞的载体。个宿主细胞的载体。 毒粒是病毒的毒粒是病毒的细胞外颗粒形式细胞外颗粒形式，也是病毒的，也是病毒的感染感染性形式性形式。第三节 毒粒的性质1、形态、形态一、毒粒的形态结构一、毒粒的形态结构球形颗粒球形颗粒(或称拟球形颗粒或称拟球形颗粒)杆状颗粒杆状颗粒复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）毒毒粒粒的的形形状状 人、动物和真菌的病毒大多呈球状，少数为弹状或砖状。人、动物和真菌的病毒大多呈球状，少数为弹状或砖状。植物病毒和昆虫病毒则多数为线状和杆状，少数为球状。噬菌植物病毒和昆虫病毒则多数为线状和杆状，少数为球状。噬菌体体，部分呈蝌蚪状，部分线状或球状。部分呈蝌蚪状，部分线状或球状。测定大小的单位是测定大小的单位是纳米（纳米（nm，109m)，多数，多数病毒的直径在病毒的直径在100nm以下；以下；绝大多数病毒是能绝大多数病毒是能通过细菌滤器通过细菌滤器；须用须用电镜电镜才能观察到其具体形态和大小才能观察到其具体形态和大小.2、大小、大小最大病毒最大病毒d=200nm的牛痘苗病毒（的牛痘苗病毒（smallpox）；）；最小病毒之一最小病毒之一d=28nm的脊髓灰质炎病毒（的脊髓灰质炎病毒（polio virus）；）；病毒长什么样子？病毒的基本结构衣壳或壳体（蛋白质外壳）核心（核酸）DNA：DNA病毒(如天花病毒、腺病毒等)RNA：RNA病毒(如HIV、脊髓灰质炎病毒等)只含有其中一种核酸核衣壳3. 典型毒粒的构造核心（核心（core）或基因组或基因组（genome）位于病毒中心的核酸。位于病毒中心的核酸。衣壳（衣壳（capsid）：包围在核心包围在核心周围的蛋白质，由蛋白质亚基周围的蛋白质，由蛋白质亚基按对称的形式、有规律地排列按对称的形式、有规律地排列而成，是病毒粒的主要支架结而成，是病毒粒的主要支架结构和抗原成分，有保护核酸等构和抗原成分，有保护核酸等作用。由许多在电镜下可辨别作用。由许多在电镜下可辨别的形态学亚单位的形态学亚单位衣壳粒衣壳粒（capsomere 或或 capsomer）所所构成。构成。有些较复杂的病毒（一般为有些较复杂的病毒（一般为动物病毒，如流感病毒、疱动物病毒，如流感病毒、疱疹病毒、狂犬病毒、水泡性疹病毒、狂犬病毒、水泡性口膜炎病毒、以及小麦丛矮口膜炎病毒、以及小麦丛矮病毒等），其核衣壳外还被病毒等），其核衣壳外还被一层含蛋白质或糖蛋白的类一层含蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜覆盖着，这层膜称脂双层膜覆盖着，这层膜称为为包膜（囊膜，包膜（囊膜，envelope）。）。囊膜上还长有很多管状突囊膜上还长有很多管状突起物起物刺突（刺突（spike）等等附属物。附属物。典型病毒粒子的模式构造衣壳(capsid)核心(genome)衣壳粒(capsomere)衣壳核酸包膜（envelope）糖蛋白核衣壳(nucleocapsid)螺旋对称二十面体对称双对称RNAorDNAProteinCoat(Capsomers)Lipidenvelope病毒粒的对称体制病毒粒的对称体制包膜对对称称体体制制螺旋对称螺旋对称二十面体对称二十面体对称双对称双对称无包膜无包膜有包膜有包膜杆状：烟草花叶病毒（杆状：烟草花叶病毒（TMV）等等丝状：大肠杆菌的丝状：大肠杆菌的f1、fd、M13等等卷曲状：正粘病毒（流感病毒）等卷曲状：正粘病毒（流感病毒）等弹状：狂犬病毒，水泡性口膜炎病毒等弹状：狂犬病毒，水泡性口膜炎病毒等无包膜无包膜有包膜：有包膜：疱疹病毒疱疹病毒大型：腺病毒等大型：腺病毒等小型：脊髓灰质炎病毒，小型：脊髓灰质炎病毒， X174噬菌体等噬菌体等无包膜：无包膜：大肠杆菌的大肠杆菌的T偶数噬菌体（蝌蚪状）等偶数噬菌体（蝌蚪状）等有包膜：有包膜：痘病毒（砖块状）痘病毒（砖块状）病毒粒的对称体制二、毒粒的化学组成二、毒粒的化学组成 病毒的主要成分为核酸病毒的主要成分为核酸(DNA或或RNA)和蛋白质。和蛋白质。有的病毒还含有脂质、糖类等其他组分。有的病毒还含有脂质、糖类等其他组分。1、病毒的核酸 核酸构成了病毒的核酸构成了病毒的基因组（基因组（genome），是病毒粒中是病毒粒中最重要的成分，具有遗传信息的最重要的成分，具有遗传信息的载体和传递体载体和传递体的作用。的作用。 一种病毒的毒粒只含有一种病毒的毒粒只含有一种核酸一种核酸，DNA或是或是RNA。 植物病毒绝大多数含植物病毒绝大多数含DNA;少数含少数含RNA； 动物病毒一部分含动物病毒一部分含DNA，一部分含，一部分含RNA； 噬菌体普遍含噬菌体普遍含DNA，含，含RNA的极少。的极少。病毒的核酸类型极为多样化： 病毒的病毒的DNA与与RNA均有单链和双链：均有单链和双链： dsDNA ssDNA dsRNA ssRNA病毒病毒DNA分子有线装和环状之分。分子有线装和环状之分。病毒核酸有正链（）和负链（病毒核酸有正链（）和负链（）的区分。）的区分。规定：规定：将碱基序列与将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定为一致的核酸单链定为正链（）正链（） ，将碱基序列与将碱基序列与mRNA互补的核酸单链定为互补的核酸单链定为负链（负链（） 。因此，就病毒核酸链的单与双以及正和负有以下因此，就病毒核酸链的单与双以及正和负有以下6 种类型：种类型： ()DNA大部分大部分DNA病毒病毒 ()RNA动物呼肠孤病毒动物呼肠孤病毒 （）（）DNA 大肠杆菌大肠杆菌 X174噬菌体噬菌体 （）（）RNA所有单链所有单链RNA病毒病毒大部分植物病毒大部分植物病毒 （）DNA腺病毒腺病毒 （）RNA 流感病毒流感病毒 病毒核酸正链（）和负链（病毒核酸正链（）和负链（）的区分）的区分是是DNA还是还是RNA；是单链（是单链（ss，single strand）结构还是双链（结构还是双链（ds，double strand）结构；结构；呈线状还是环状；呈线状还是环状；单链病毒核酸的极性是正极性还是负极性；单链病毒核酸的极性是正极性还是负极性；是感染性核酸还是非感染性核酸。是感染性核酸还是非感染性核酸。病毒核酸的类型可从以下几点来区分：病毒核酸的类型可从以下几点来区分：病毒核酸的种类是病毒系统分类中病毒核酸的种类是病毒系统分类中最可靠的分子基础最可靠的分子基础2.2.病毒的蛋白质病毒的蛋白质有的病毒只有一种蛋白质，多数含有为数不多的几有的病毒只有一种蛋白质，多数含有为数不多的几种蛋白质。种蛋白质。不同病毒蛋白质的氨基酸组成和含量各不相同。不同病毒蛋白质的氨基酸组成和含量各不相同。病毒蛋白质主要在构成病毒结构、病毒的侵染与增病毒蛋白质主要在构成病毒结构、病毒的侵染与增殖过程中发挥作用：殖过程中发挥作用： 1)蛋白质构成病毒粒子的外壳；保护病毒核酸免受外蛋白质构成病毒粒子的外壳；保护病毒核酸免受外界理化因子的破坏；界理化因子的破坏；2)决定病毒感染的特异性；与易感病毒表面存在的决定病毒感染的特异性；与易感病毒表面存在的 受受体具有特异的亲和力体具有特异的亲和力,促使病毒粒子的吸附和入侵促使病毒粒子的吸附和入侵;3)决定病毒的抗原性决定病毒的抗原性,能刺激机体产生抗体能刺激机体产生抗体;4)构成毒粒酶构成毒粒酶, 或参与病毒对宿主细胞的入侵（如或参与病毒对宿主细胞的入侵（如T4噬菌体的溶菌酶等），或参与病毒复制过程中所需要噬菌体的溶菌酶等），或参与病毒复制过程中所需要病毒大分的合成（如逆转录酶等）；一般来说，病毒病毒大分的合成（如逆转录酶等）；一般来说，病毒是不具酶或酶系极不完全的，所以一旦离开宿主就不是不具酶或酶系极不完全的，所以一旦离开宿主就不能独立进行代谢和繁殖。能独立进行代谢和繁殖。1、结构蛋白、结构蛋白 构成一个形态成熟的有感染性的病毒颗粒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、包膜蛋白和毒所必需的蛋白质，包括壳体蛋白、包膜蛋白和毒粒中的酶等。粒中的酶等。2、非结构蛋白、非结构蛋白 由病毒基因组编码的，在病毒复制过程中由病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但不结合于毒粒中的蛋白产生并具有一定功能，但不结合于毒粒中的蛋白质。质。分类：病毒粒子的结构蛋白病毒粒子的结构蛋白1 1、壳体蛋白：构成病毒的壳体，保护病毒的核酸。无包膜病、壳体蛋白：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，毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入，决定病毒的宿主嗜性，它们也是病毒的表面抗原。它们也是病毒的表面抗原。2 2、包膜蛋白：构成病毒的包膜结构，分为包膜糖蛋白和基质、包膜蛋白：构成病毒的包膜结构，分为包膜糖蛋白和基质蛋白两类。前者是病毒的主要表面抗原，多为吸附蛋白，它们蛋白两类。前者是病毒的主要表面抗原，多为吸附蛋白，它们与细胞受体相互作用启动病毒感染发生；后者肯有支撑包膜，与细胞受体相互作用启动病毒感染发生；后者肯有支撑包膜，维持病毒结构的作用，并在病毒芽出成熟过程中起重要作用。维持病毒结构的作用，并在病毒芽出成熟过程中起重要作用。3 3、毒粒酶：来源有三，来自宿主的细胞酶；病毒本身的非结、毒粒酶：来源有三，来自宿主的细胞酶；病毒本身的非结构蛋白（聚合酶）；存在于毒粒内的酶（毒粒酶）。功用分为构蛋白（聚合酶）；存在于毒粒内的酶（毒粒酶）。功用分为两类，一是参与病毒进入、释放等过程，二是参与病毒的大分两类，一是参与病毒进入、释放等过程，二是参与病毒的大分子合成。子合成。3.3.其他成分其他成分一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有核酸一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白质两种成分外，还含有脂类、多糖等其他和蛋白质两种成分外，还含有脂类、多糖等其他成分。成分。病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式存在病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式存在于病毒的包膜中。于病毒的包膜中。病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在于包病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在于包膜的表面，决定着病毒的抗原性。膜的表面，决定着病毒的抗原性。病毒非细胞型病毒非细胞型+ +专性寄生专性寄生+ +微生物微生物没有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核以及各种细胞器没有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核以及各种细胞器经典病毒经典病毒（包膜）（包膜） +蛋白质衣壳蛋白质衣壳+核酸核酸+极少量极少量(或没有或没有)酶蛋白酶蛋白；HIV疱疱疹疹病病毒毒RNA或或DNA逆转录逆转录酶蛋白酶蛋白非细胞型非细胞型