病毒的形态结构与分类-2016版

病毒的形态结构与分类课程内容病毒概念(concept)病毒大小(size)病毒结构(structure)病毒形态(morphology)病毒命名(nomenclature)病毒分类(classification)参考资料与思考题目病毒-virus没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主体内，可通过细菌滤器，一般在0.2μm以下的超微小微生物，须在电镜下观察。病毒与其他微生物的比较特性病毒细菌支原体立克次体衣原体大小(m)0.01-0.30.5-3.00.2-3.00.2-0.50.3-0.5结构非细胞单细胞类似细菌近似细菌介于细胞和病毒细胞壁—十—十十核酸类型D/RD十RD十RD十RD十R人工培养基—十十——二分裂增殖—十十十十核糖体—十十十十抗生素敏感—十十十十干扰素敏感十————病毒大小以nm计，动物病毒以痘病毒最大，为100*200*300nm。口蹄疫病毒最小，直径为10nm。植物病毒以马铃薯Y病毒最大，为750*12nm，南瓜花叶病毒最小，为22nm。1.病毒的大小Science.2010Aug27;329(5995):1071-5.Crystalstructureofhumanadenovirusat3.5Aresolution.50nm小型病毒50nm-150nm中等大小病毒（大多数）150nm大型病毒纳米(nanometer):10-9m,10-3m埃米(Angstrom):10-10m葡萄球菌(1000nm）牛痘病毒300×250nmABCDEFG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Thesizeofviruses2.病毒的结构CapsidproteinNucleocapsidNakedcapsidvirusDNARNAor=+NucleocapsidLipidmembrane,glycoproteinsEnvelopedvirus+virionnucleocapsidenvelopespikenucleicacidDNAorRNAcapsidVirion:Thecompletevirusparticle.Capsid:Theproteincoatthatsurroundsnucleicacid.Nucleocapsid:Thenucleicacidplusthecapsid.衣壳核酸包膜刺突核衣壳完整病毒分两部分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。完整的具有感染力的病毒体叫病毒粒子。一种是不具被膜的裸露病毒粒子；另一种是在核衣壳外面有包膜(囊膜)包围所构成的复杂病毒粒子。1.蛋白质衣壳：由一定数量的衣壳粒（由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位）按一定的排列组合构成的病毒外壳，称蛋白质衣壳。由于衣壳粒的不同排列组合，使病毒有三种对称性构型。(1)立体对称型：外观为球状，实际为20面体，呈立体多面体，如腺病毒等；(2)螺旋对称型：衣壳粒一个接一个地呈螺旋对称排列而成，核酸存在于螺旋状沟中，如烟草花叶病毒；(3)复合对称型：头部为立体对称，尾部为螺旋对称，如大肠杆菌T系噬菌体。蛋白质的功能：保护病毒使其免受环境因素的影响；决定病毒感染的特异性；病毒蛋白质还有致病性、毒力和抗原性。2.核酸：核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸DNA两种类型，每种病毒只含一种类型。噬菌体大多含DNA，植物病毒大多数含RNA。核酸的功能是决定病毒遗传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。3.包膜：如痘病毒、冠状病毒具有包膜，除含有蛋白质和核酸外，还含类脂质和多糖。3.病毒的形态病毒的形态多样，依种类不同而异。动物病毒的形态有球形、卵圆形、砖形等，植物病毒的形态有杆状、丝状、球状等，噬菌体的形态有蝌蚪状、丝状。球形颗粒杆状颗粒复杂形状颗粒电镜人、动物和真菌病毒多呈球状，少数为弹状或砖状植物病毒和昆虫病毒多线状和杆状，少数为球状细菌病毒即噬菌体，部分为蝌蚪状，部分为线状或球状砖形（痘病毒）子弹形（狂犬病病毒）蝌蚪形（噬菌体）杆状（烟草花叶病毒）DNA病毒正链RNA病毒负链RNA病毒CapsidsymmetryIcosahedralHelicalNakedcapsidEnvelopedLipidGlycoproteinMatrixIcosahedralnakedcapsidvirusesAdenovirusElectronmicrographFootandmouthdiseasevirusCrystallographicmodelHelicalnakedcapsidvirusesTobaccomosaicvirusElectronmicrographTobaccomosaicvirusModelRNAProteinIcosahedralenvelopedvirusesHerpessimplexvirusElectronmicrographHerpessimplexvirusNucleocapsidcryoEMmodelHelicalenvelopedvirusesInflunezaAvirusElectronmicrographParamyxovirusElectronmicrograph典型病毒粒子核衣壳形态•廿面体对称结构(球状)•螺旋对称结构(杆状)•复合对称结构(蝌蚪状)1.廿面体对称的结构特征:1)球或近球形；2)高倍电镜下为多面体,具20个等边三角形和12个顶点；3)多面多角多棱,是多颗粒按一定方式对称排列形成,在角上为五邻体(penton)，面上为六邻体(hexon)。廿面体对称结构的形成原因:廿面体对称结构更稳定、更合理:1)从拓补学看，廿面体容积最大；2)最小单位面所需亚基少，利于遗传节约；3)亚基易于对称排列，等价或准等价成键结合。2.螺旋对称的结构特征:形状多为杆状、纤维状、弯曲杆状螺旋对称的主要特点：1）长形的衣壳粒螺旋状排列，形成中空的圆柱体，衣壳粒间为准等价结合，直径取决于蛋白亚基的特征，长度取决于核酸分子长度；2）核酸埋嵌在衣壳粒之间的壁内，以多个弱键与蛋白质亚基相连。此方式可控制螺旋排列，增加壳体结构的稳定性；3）此形状多为RNA病毒，具螺旋对称的动物病毒多有包膜。3.复合对称的结构特征:大肠杆菌T4噬菌体是复合对称代表，由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成。4.病毒的特殊形态包涵体(inclusionbody)噬菌斑(plaque)空斑(plaque)枯斑(lesion)（1）包涵体（inclusionbody）概念：感染病毒的细胞中，完整病毒和未装配的病毒亚基的聚合体，少数为宿主细胞对病毒感染的反应产物，在细胞质或细胞核内出现的异常染色区域称为包涵体。在细胞质中为嗜酸性，在细胞核中为嗜碱性。（2）包涵体的特点:1)包涵体内含或不含病毒粒子；2)包涵体具有感染性；3)不同病毒包涵体大小、形状、组成、染色性不同。（3）检测病毒包涵体的意义:1）作为病毒性疾病的辅助诊断依据：顾氏小体(Guanrnieribody):天花病毒包涵体内基氏小体(Negribody):狂犬病毒包涵体X-体(X-body):烟草花叶病毒包涵体2）用于生物防治。2.噬菌斑(plaque）概念：将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂中，由于噬菌体不断裂解细菌，在平板上形成一个个透明圆斑，称为噬菌斑。(每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成)应用:噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。3.空斑或病斑概念：空斑或病斑是动物病毒感染细胞而产生的特殊形态；在覆盖薄层琼脂的单层细胞上，病毒感染细胞增殖后的病毒粒子扩散至邻近细胞，最终形成与噬菌斑类似的空斑。若单层细胞被肿瘤病毒感染，则细胞剧增产生与菌落类似的病灶称病斑。应用：检测空斑或病斑可用于有活性的病毒粒子记数，染色可区分死活细胞。4.枯斑概念：枯斑是植物病毒感染植物细胞形成的；枯斑在叶片上可见。应用：通过测定枯斑数目可测定植物病毒的数目。国际病毒分类委员会（ICTV）(InternationalCommitteeonTaxonomyofViruses)分类单元：目（order）套式病毒目（Nidovirales）科（family）冠状病毒科（Coronaviridae）属（genus）冠状病毒属（Coronavirus）种（species）SARScoronavirus4.病毒的命名病毒名称书写规则不采用拉丁文双名法，而是英文或英语化的拉丁文，只用单名.目、科、属分别用拉丁文后缀“-virales”、“-viridae”、“-virus”如Circoviridae环状病毒科Circovirus环状病毒属病毒名称依据-thediseasetheycausepoliovirus,rabiesvirus-thetypeofdiseasemurineleukemiavirus-geographiclocationsSendaivirus,Coxsackievirus-theirdiscoversEpstein-Barrvirus-howtheywereoriginallythoughttobecontracteddenguevirus(“evilspirit”),influenzavirus(the“influence”ofbadair)-combinationsoftheaboveRousSarcomavirus5.病毒的分类:2284species,349genera,19subfamilies,87families,6orders病毒分类系统分类系统:目、科（亚科）、属和种分类阶元构成。科和属是病毒分类系统的最主要单位。目:病毒目是一群具有某些共同特征的科组成，目名的词尾为“-virales”。科:病毒科是一群具有某些共同特征的属组成。科名的词尾为“-viridae”，“科”下面可以设立或不设立亚科。亚科名的词尾为“-virinae”。属病毒属是一群具有某些共同特征的种组成。其属名的词尾为“-virus”，但在设立一个新的病毒属时必需有一个同时被承认的代表种(typespecies)。种病毒种的命名不是单纯由某一个分类特征、而是由多原则分类特征决定的，包括病毒的基因组组成、病毒颗粒形态结构、生理生化特性和血清学性质等。病毒的分类依据核酸的性质与结构病毒粒子的大小、形状衣壳对称性和壳粒数目有无包膜对理化因素的敏感性抗原性生物学特性病毒的分类方法-1根据宿主不同分类动物病毒、植物病毒、昆虫病毒、细菌病毒（噬菌体）、放线菌病毒（噬放线菌体）、藻类病毒（噬藻体）、真菌病毒（噬真菌体）根据核酸类型分类：DNA病毒、RNA病毒根据有无包膜分类：有包膜病毒、无包膜病毒临床分类呼吸道病毒、消化道病毒、肝炎病毒、虫媒病毒、出血热病毒、肿瘤病毒dsDNA病毒ssDNA病毒dsRNA病毒+ssRNA病毒-ssRNA病毒逆转录病毒亚病毒因子2011年第9次报告：6目，87科、19亚科、349属、2284种病毒的分类方法-2TaxonomyoftheOrderMononegaviralesOrderFamilySubfamilyGenusTypeSpeciesHostaMononegaviralesBornaviridaeBornavirusBornadiseasevirusVRhabdoviridaeVesiculovirusVesicularstomatitisIndianavirusV,ILyssavirusRabiesvirusVEphemerovirusBovineephemeralfevervirusV,INovirhabdovirusInfectioushematopoieticnecrosisvirusVCytorhabdovirusLettucenec