病毒学总论病毒学总论1、流行性感冒是如何发生的？、流行性感冒是如何发生的？2、SARS如何蔓延？如何蔓延？3、什么是、什么是“大三阳大三阳”、“小三阳小三阳”？4、最近几年、最近几年AIDS发病率增高的原因发病率增高的原因是什么？是什么？医学病毒学主要研究与人类疾病有关医学病毒学主要研究与人类疾病有关的病毒的的病毒的基本生物学性状基本生物学性状、致病机制致病机制以以及及相关疾病的防治措施相关疾病的防治措施。3000BC，埃埃及及孟孟非非思思壁壁画画中中长长老老患患小小儿儿麻麻痹痹症症。1892.2.12 study on study on tobacco mosaic disease Ivanowski伊凡诺夫斯基伊凡诺夫斯基Early Development of Virology1898 Beijerinck： virus (贝哲林克贝哲林克Beijerinck)18511931n1932，Ruska (Semens Company ) transmission electron microscope, TEM，Resolution is 50nmtobacco mosaic virus （TMV）鲁斯卡鲁斯卡（1906198819061988）Virus一词传到中国，有人把它译成一词传到中国，有人把它译成“毒素毒素”。我。我国微生物学界的老前辈俞大绂先生最初直译为国微生物学界的老前辈俞大绂先生最初直译为“威威罗斯罗斯”，后来改为，后来改为“病毒病毒”,即能致病的毒物。即能致病的毒物。 俞大绂俞大绂 （19011993） 1947年任北京大学农学院教授、院长年任北京大学农学院教授、院长,1955年选聘为中国科学院生物学部委员（院士）。年选聘为中国科学院生物学部委员（院士）。n病毒（病毒（virus）是一种严格活细胞内寄生的是一种严格活细胞内寄生的非细胞型非细胞型微生物。微生物。n与其他微生物比较，病毒的独特特点：与其他微生物比较，病毒的独特特点： 1 1、体积微小、体积微小 2 2、结构简单、结构简单 3 3、遗传物质单一、遗传物质单一 4 4、严格活细胞内寄生、严格活细胞内寄生 5 5、增殖方式为复制、增殖方式为复制 6 6、对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感、对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感第一节第一节 病毒的大小与形态病毒的大小与形态n完整完整成熟成熟的病毒颗粒称为的病毒颗粒称为病毒体病毒体(virion)，是细胞外的结构形式，具有典型的形态结是细胞外的结构形式，具有典型的形态结构，并有构，并有感染性感染性。n病毒体大小的测量单位为病毒体大小的测量单位为nm，其大小差别，其大小差别悬殊，一般介于悬殊，一般介于20250nm 之间。之间。第第2222章章 病毒的基本性状病毒的基本性状葡萄球菌葡萄球菌1000nm1000nm 牛痘病毒牛痘病毒300250nm300250nmABCDEFG立克次体立克次体450nm450nm衣原体衣原体390nm390nmA A、大肠杆菌噬菌体、大肠杆菌噬菌体 ( 65 95nm )( 65 95nm )B B、腺病毒、腺病毒 (70nm )(70nm )C C、脊髓灰质炎病毒、脊髓灰质炎病毒 (30nm )(30nm )D D、乙脑病毒、乙脑病毒 ( 40nm )( 40nm )E E、蛋白分子、蛋白分子 (10nm(10nm ) )F F、流感病毒、流感病毒 ( 100nm )( 100nm )GG、烟草花叶病毒、烟草花叶病毒n病毒的形态多样，有病毒的形态多样，有球形球形、杆状杆状、丝状丝状、弹状弹状、砖块状砖块状、蝌蚪状蝌蚪状等。等。第二节第二节 病毒的结构和化学组成病毒的结构和化学组成一、病毒的结构一、病毒的结构基本结构基本结构核心核心（core）衣壳衣壳（capsid） 核衣壳核衣壳（nucleocapsid）有些病毒的核衣壳外包有有些病毒的核衣壳外包有包膜包膜（envelope）。）。（一）核衣壳（一）核衣壳病毒结构模式图病毒结构模式图核心核心衣壳衣壳刺突刺突包膜包膜n衣壳的功能：衣壳的功能： 1 1、保护作用、保护作用 2 2、介导病毒进入宿主细胞、介导病毒进入宿主细胞 3 3、具有抗原性、具有抗原性病毒衣壳的对称类型病毒衣壳的对称类型螺螺旋旋对对称称型型2 20 0面面体体对对称称型型复复合合对对称称型型（二）包膜（二）包膜包包膜膜的的形形成成二、病毒的化学组成与功能二、病毒的化学组成与功能 1、核酸：、核酸：化学成分为化学成分为DNA或或RNA。 核酸构成核酸构成病毒的基因组，病毒的基因组，是病毒感染、增殖、遗传和变异的是病毒感染、增殖、遗传和变异的物质基础物质基础。其功能有：。其功能有：（1）病毒复制）病毒复制（2）决定病毒的特性）决定病毒的特性（3）具有感染性（）具有感染性（感染性核酸：除去衣壳的病毒感染性核酸：除去衣壳的病毒核酸进入宿主细胞后能增殖核酸进入宿主细胞后能增殖） 2、蛋白质：、蛋白质：是病毒的主要组成部分，包括结是病毒的主要组成部分，包括结构蛋白（衣壳蛋白、包膜蛋白、基质蛋白）和非构蛋白（衣壳蛋白、包膜蛋白、基质蛋白）和非结构蛋白（酶及特殊功能蛋白）两类。结构蛋白（酶及特殊功能蛋白）两类。病毒蛋白的主要功能有：病毒蛋白的主要功能有：（1）保护病毒核酸）保护病毒核酸（2）参与感染过程（）参与感染过程（VAP）（3）具有抗原性）具有抗原性（4）构成病毒酶类）构成病毒酶类 3、脂类和糖：、脂类和糖：主要存在于病毒包膜上。主要存在于病毒包膜上。 （1）主要功能是维护病毒体结构的完整性。）主要功能是维护病毒体结构的完整性。 （2）辅助病毒感染。）辅助病毒感染。 （3）病毒鉴定、分型依据。）病毒鉴定、分型依据。 （4）与致病性及免疫性相关。）与致病性及免疫性相关。第三节第三节 病毒的增殖病毒的增殖病毒缺乏增殖所需的酶系统，病毒缺乏增殖所需的酶系统，只能只能在有易感性在有易感性的的活细胞活细胞内进行增殖。病毒以核酸分子为模板进内进行增殖。病毒以核酸分子为模板进行繁殖的方式称为自我复制（行繁殖的方式称为自我复制（self replication）。）。（一）（一）复制周期（复制周期（replication cycle）：）：从从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制，最后病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制，最后到释放出子代病毒，称为一个复制周期。到释放出子代病毒，称为一个复制周期。 复制周期依次包括吸附、穿入、脱壳、生复制周期依次包括吸附、穿入、脱壳、生物合成及装配和释放共五个步骤。物合成及装配和释放共五个步骤。1、吸附（、吸附（adsorption）无包膜病毒的吸附无包膜病毒的吸附2、穿入（、穿入（penetration）吞饮无包膜病毒吞饮无包膜病毒融合有包膜病毒融合有包膜病毒3、脱壳（、脱壳（uncoating） 在细胞在细胞溶酶体酶溶酶体酶作用下进行。作用下进行。4、生物合成（、生物合成（biosynthesis） 根据病毒基因组转录根据病毒基因组转录mRNA及合成蛋白方及合成蛋白方式的不同，可将生物合成过程分为六类：式的不同，可将生物合成过程分为六类：双链双链DNA病毒（病毒（dsDNA）：）：半保留复制。半保留复制。单链单链DNA病毒（病毒（ssDNA）：）：先合成复制先合成复制中间型（中间型（RI），再复制出子代），再复制出子代ssDNA。单正链单正链RNA病毒（病毒（+ssRNA）：）：本身具有本身具有mRNA功能。先合成功能。先合成RNA RI，正链合成，正链合成晚期蛋白，负链转录子代晚期蛋白，负链转录子代RNA。+ssRNA病毒复制示意图病毒复制示意图单负链单负链RNA病毒（病毒（-ssRNA）：）：本身具本身具有依赖有依赖RNA的的RNA聚合酶。先转录正链聚合酶。先转录正链RNA，然后转录出子代负链，然后转录出子代负链RNA。双链双链RNA病毒（病毒（dsRNA）：）：负链负链RNA复制出正链复制出正链RNA，再由子代正链，再由子代正链RNA复复制出新负链制出新负链RNA。并非半保留复制。并非半保留复制。逆转录病毒：逆转录病毒：5、组装、成熟和释放（、组装、成熟和释放（assembly maturation and realease）除痘病毒外，除痘病毒外，DNA病毒均在细胞核内组装，病毒均在细胞核内组装，RNA病毒与痘病毒在细胞质内组装。病毒与痘病毒在细胞质内组装。释放方式：释放方式：裂解宿主细胞无包膜病毒裂解宿主细胞无包膜病毒出芽有包膜病毒出芽有包膜病毒裂解裂解出芽出芽（二）（二）异常增殖与干扰现象异常增殖与干扰现象 1、病毒的异常增殖：、病毒的异常增殖：顿挫感染（顿挫感染（abortive infection）：）：病毒进入细胞病毒进入细胞后，因细胞不能提供复制的后，因细胞不能提供复制的必要条件必要条件，而没有完整，而没有完整病毒体的产生。病毒体的产生。容纳细胞容纳细胞与与非容纳细胞非容纳细胞缺陷病毒（缺陷病毒（defective virus）：病毒基因组不完）：病毒基因组不完整或基因位点改变，只有与辅助病毒（整或基因位点改变，只有与辅助病毒（helper virus）共同培养，才能完成正常复制周期。）共同培养，才能完成正常复制周期。2、干扰现象与缺陷干扰颗粒（、干扰现象与缺陷干扰颗粒（defective interfering particle，DIP）：）：干扰现象可发生在同种、同型及同株病毒之间。干扰现象可发生在同种、同型及同株病毒之间。缺陷病毒与完整病毒同时感染同一细胞时，缺陷病毒与完整病毒同时感染同一细胞时，完完整病毒被抑制整病毒被抑制的现象叫自身干扰现象；发挥干的现象叫自身干扰现象；发挥干扰作用的缺陷病毒称作扰作用的缺陷病毒称作DIP。一、基因突变一、基因突变1、条件致死性突变株条件致死性突变株（conditional lethal mutant）：）： 温度敏感突变株（温度敏感突变株（ts）：）：2835可增可增殖，殖，3740 不能增殖。不能增殖。 减低毒力而保持免疫原性减低毒力而保持免疫原性 减毒活疫苗减毒活疫苗 第四节第四节 病毒的遗传与变异病毒的遗传与变异2、缺陷型干扰突变株（、缺陷型干扰突变株（defective interference mutant，DIM）：）：3、宿主范围突变株：病毒基因组改变影响、宿主范围突变株：病毒基因组改变影响了对宿主细胞的感染范围，可感染野生了对宿主细胞的感染范围，可感染野生型病毒不能感染的细胞。型病毒不能感染的细胞。4、耐药突变株：、耐药突变株：二、基因重组与重配二、基因重组与重配三、基因整合三、基因整合四、病毒四、病毒基因产物基因产物的相互作用的相互作用1 1、互补作用和加强作用：、互补作用和加强作用： 一种病毒的基因产物促使另一种病毒增殖一种病毒的基因产物促使另一种病毒增殖2 2、表型混合与核壳转移：、表型混合与核壳转移：表型混合与核壳转移表型混合与核壳转移第五节第五节 理化因素对病毒的影响理化因素对病毒的影响病毒受理化因素作用后，病毒受理化因素作用后，失去感染性失去感染性称为称为灭活灭活（inactivation）。）。一、物理因素一、物理因素1、温度：多数病毒耐冷不耐热、温度：多数病毒耐冷不耐热2、pH：pH59范围稳定范围稳定3、射线和、射线和UV：二、化学因素二、化学因素因病毒缺少酶类，故对化学因素抵抗力较因病毒缺少酶类，故对化学因素抵抗力较细菌强。细菌强。1、脂溶剂：乙醚灭活试验、脂溶剂：乙醚灭活试验2、酚类：蛋白变性剂、酚类：蛋白变性剂3、氧化剂、卤素及其化合物：、氧化剂、卤素及其化合物：4、抗生素与中草药：、抗生素与中草药： 第六节第六节 病毒的分类病毒的分类n国际病毒分类委员会国际病毒分类委员会（ICTV）大约每三年发布大约每三年发布一次新的病毒分类命名系统。一次新的病毒分类命名系统。n分类依据：分类依据：1、核酸性质与结构、核酸性质与结构2、病毒粒子的大小、形状、病毒粒子的大小、形状3、衣壳对称性和壳粒庶母、衣壳对称性和壳粒庶母4、有无包膜、有无包膜5、对理化因素的敏感性、对理化因素的敏感性6、抗原性、抗原性7、生物学特性等。、生物学特性等。n亚病毒亚病毒1、类病毒：均为植物病毒，仅含核苷酸二级结构，、类病毒：均为植物病毒，仅含核苷酸二级结构，无包膜或衣壳，不含蛋白质。无包膜或衣壳，不含蛋白质。2、卫星病毒：单链、卫星病毒：单链RNA，分两类。，分两类。3、朊粒：蛋白感染颗粒，不含核酸。、朊粒：蛋白感染颗粒，不含核酸。第第2323章章 病毒的感染与免疫病毒的感染与免疫n病毒入侵后是否引起感染，取决于宿主病毒入侵后是否引起感染，取决于宿主因素、病毒因素及其他因素。因素、病毒因素及其他因素。一、病毒感染的传播方式一、病毒感染的传播方式 水平传播水平传播 垂直传播垂直传播第一节第一节 病毒的致病作用病毒的致病作用水平传播水平传播人类病毒的感染途径人类病毒的感染途径流感、麻疹、流感、麻疹、腮腺炎病毒等腮腺炎病毒等脊灰、脊灰、HAV 、HEV、肠道病毒等、肠道病毒等乙脑、出血热、乙脑、出血热、狂犬病病毒狂犬病病毒HIV、HBV、HCV等等HIV、HPV、HHV等等RV、HIV、HBV等等垂直传播垂直传播 HIV HBV HCV等等二、病毒感染的致病机制二、病毒感染的致病机制（一）对宿主细胞的致病作用（一）对宿主细胞的致病作用 1、杀细胞效应：、杀细胞效应：细胞病变作用（细胞病变作用（cytopathic effect，CPE）多见于无包膜病毒多见于无包膜病毒n无包膜病毒；阻断细胞大分子合成；病毒蛋白的无包膜病毒；阻断细胞大分子合成；病毒蛋白的毒性作用；影响细胞溶酶体；细胞器的改变。用显毒性作用；影响细胞溶酶体；细胞器的改变。用显微镜可以观察到细胞出现肿胀、变性、坏死、从瓶微镜可以观察到细胞出现肿胀、变性、坏死、从瓶壁脱落等现象，称为细胞致病变作用壁脱落等现象，称为细胞致病变作用（cytopathic effect，CPE）。）。2、稳定状态感染：多见于有包膜病毒，、稳定状态感染：多见于有包膜病毒，可可形成巨细胞形成巨细胞或在或在宿主细胞表面出现病宿主细胞表面出现病毒基因编码的抗原毒基因编码的抗原。3、包涵体包涵体形成形成4、细胞凋亡、细胞凋亡5、基因整合与细胞转化、基因整合与细胞转化 某些受病毒感染的细胞内，用普通光镜某些受病毒感染的细胞内，用普通光镜可看到与正常细胞结构和着色不同的圆可看到与正常细胞结构和着色不同的圆形或椭圆形斑块，称为形或椭圆形斑块，称为包涵体包涵体(inclusion body) 。有的位于胞质内。有的位于胞质内(痘病毒痘病毒)，有的，有的位于胞核中位于胞核中(疱疹病毒疱疹病毒)；或两者都有；或两者都有(麻麻疹病毒疹病毒)；有嗜酸性的或嗜碱性的，因病有嗜酸性的或嗜碱性的，因病毒种类而异。毒种类而异。内内基基小小体体（ n ne eg gr ri i b bo od dy y ） 狂狂犬犬病病毒毒在在感感染染细细胞胞内内形形成成的的包包涵涵体体包涵体包涵体内内基基小小体体（ n ne eg gr ri i b bo od dy y ） 狂狂犬犬病病毒毒在在感感染染细细胞胞内内形形成成的的包包涵涵体体与人类恶性肿瘤密切相关的病毒有与人类恶性肿瘤密切相关的病毒有：n人乳头瘤病毒（人乳头瘤病毒（HPV）-人疣（乳头瘤）人疣（乳头瘤）n人人T细胞白血病病毒细胞白血病病毒型（型（HILV-）-白血病白血病nEB病毒病毒( EBV )-鼻咽癌、恶性淋巴瘤鼻咽癌、恶性淋巴瘤n HBV、HCV-原发性肝癌原发性肝癌n(5)人疱疹病毒人疱疹病毒8型（型（HHV-8）-卡波济肉瘤卡波济肉瘤n(6)人乳头瘤病毒（人乳头瘤病毒（HPV）、单纯疱疹病毒）、单纯疱疹病毒2型型（HSV-2）-宫颈癌宫颈癌 （二）病毒感染的免疫病理作用（二）病毒感染的免疫病理作用 抗体介导的免疫病理作用抗体介导的免疫病理作用 细胞介导的免疫病理作用细胞介导的免疫病理作用 致炎性细胞因子的病理作用致炎性细胞因子的病理作用 免疫抑制作用免疫抑制作用 （三）病毒的免疫逃逸（三）病毒的免疫逃逸三、病毒感染的类型三、病毒感染的类型根据有无临床症状：根据有无临床症状：隐性感染和显性感染隐性感染和显性感染根据病毒在体内感染过程、滞留时间：根据病毒在体内感染过程、滞留时间： 急性病毒感染急性病毒感染和和持续性病毒感染持续性病毒感染n 急性病毒感染（病原消灭型感染）急性病毒感染（病原消灭型感染）n 持续性病毒感染：持续性病毒感染： 潜伏感染潜伏感染 慢性感染慢性感染 慢发病毒感染慢发病毒感染 急性病毒感染的迟发并发症急性病毒感染的迟发并发症持持续性病毒感染（性病毒感染（persistent viral infection）n概念：概念：病毒在机体内持病毒在机体内持续存在数月，数年，存在数月，数年，数十年，可出数十年，可出现症状，也可不出症状，也可不出现症状而症状而长期期带毒，引起慢性毒，引起慢性进行性疾病，成行性疾病，成为重要的重要的传染源染源n原因（1）机体免疫功能弱（2）病毒存在于受保护的部位（3）抗原性太弱；（4）在感染过程中产生缺损性干扰颗粒（5）基因整合在宿主细胞基因组中潜伏感染潜伏感染(latent infection)：概念：概念：经急性或急性或隐性感染后，性感染后，病毒基因病毒基因存在于存在于 某些某些组织或或细胞内，并不复制。以常胞内，并不复制。以常规方法方法检不出有感染活性的病毒。不出有感染活性的病毒。如 HSV、VZV，在一定条件下病毒被激活而复制出有感染在一定条件下病毒被激活而复制出有感染活性的病毒活性的病毒 ，急性，急性发作并出作并出现临床症状。床症状。仅在在急性急性发作期作期才可才可检出病毒出病毒 nHSV机体机体急性口炎急性口炎三叉神经节细胞三叉神经节细胞口角口角疱疹疱疹慢性感染慢性感染(chronic infection) n病毒在显性或隐性感染后未完全清除，血中可持续检测出病毒，因而可经输血、注射而传播 如HBV、EB病毒特点：特点： 1、持、持续在血液或在血液或组织中中并不断排出体外并不断排出体外 2、病毒在持、病毒在持续过程中均程中均可被可被测及及 3、在一定的条件下可由无症状携、在一定的条件下可由无症状携带者者转为有有临床症状的患者床症状的患者4、病程、病程长达数月数十年达数月数十年 如如CMV、EBV、HBV等引起的感染等引起的感染慢慢发病毒感染病毒感染n呈慢性发展的病毒感染，有很长的潜伏期，呈慢性发展的病毒感染，有很长的潜伏期，达数月、数年、甚至数十年。一旦出现症达数月、数年、甚至数十年。一旦出现症状，状，为亚急性、进行性、致病死性疾病为亚急性、进行性、致病死性疾病，症状出现后病程大约半年到一年（症状出现后病程大约半年到一年（HIV、狂、狂犬病病毒、朊粒）犬病病毒、朊粒）第二节第二节 抗病毒免疫抗病毒免疫非特异性免疫非特异性免疫特异性免疫特异性免疫干扰素（干扰素（IFN）NK细胞细胞体液免疫体液免疫细胞免疫细胞免疫病毒中和抗体病毒中和抗体血凝抑制抗体血凝抑制抗体补体结合抗体补体结合抗体细胞毒性细胞毒性T细胞细胞CD4+Th1细胞细胞n干扰素（干扰素（Interferon，IFN） 是病毒或其他干扰素诱生剂刺激人或动物细是病毒或其他干扰素诱生剂刺激人或动物细胞所产生的一种糖蛋白，具有胞所产生的一种糖蛋白，具有抗病毒抗病毒、抗肿瘤抗肿瘤和和免疫调节免疫调节等多种生物学活性。等多种生物学活性。干扰素诱生剂包括：干扰素诱生剂包括： 病毒病毒、细菌内毒素细菌内毒素、人工合成双链人工合成双链RNA、原虫原虫、poly I:C等等型别型别生物学活性生物学活性 种类种类来源来源型干扰素型干扰素抗病毒抗病毒干干扰素素人白细胞人白细胞干干扰素素人成纤维细胞人成纤维细胞型干扰素型干扰素免疫免疫调节干干扰素素T T细胞细胞IFN种类与生物学活性种类与生物学活性干干扰扰素素作作用用机机制制干扰素作用特点：干扰素作用特点：1、广谱抗病毒、广谱抗病毒2、抑制病毒而非杀灭病毒、抑制病毒而非杀灭病毒3、有种属特异性、有种属特异性4、为间接作用、为间接作用