病毒的结构

第二章病毒的结构及化学组成病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。毒粒virion（病毒颗粒virusparticle）：病毒的细胞外颗粒形式，也是病毒的感染性形式。一团能自主复制的遗传物质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个宿主细胞的载体蛋白质外壳包膜nucleocapsidcore/genomecapsidenvelope一、毒粒的形态结构1、病毒的大小和形状个体小，必需在电镜下观察；不同病毒的毒粒大小差别很大；毒粒的形状大致可分球形颗粒(或拟球形颗粒)、杆状颗粒和复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）等少数几类。电镜技术观察毒粒的形态结构Orfvirus：口疮病毒(接触性脓疱皮炎病毒)（负染技术）Ebolavirus：埃博拉病毒（正染技术）Vacciniavirus痘苗病毒（投影技术）各种毒粒的大小、形态差异很大一、毒粒的形态结构2、毒粒的壳体结构壳体或衣壳（capsid）：包围着病毒核酸的蛋白质外壳，由蛋白质亚基(capsomer)按对称的形式、有规律地排列而成，是病毒毒粒的基本结构。壳体结构类型螺旋对称壳体二十面体对称壳体双对称结构螺旋对称壳体：亚基有规律地沿着中心轴（核酸）呈螺旋排列，进而形成高度有序、对称的稳定结构。2130130圈6390个核苷酸二十面体对称壳体：•蛋白质亚基围绕具立方对称的正多面体的角或边排列，形成一个封闭的蛋白质鞘。•5、3、2次旋转对称(顶、面、边)若以一定数目的亚基排列成具有一定表面积的立方对称实体，以二十面体容积为最大，能包装更多的病毒核酸，所以病毒壳体多取二十面体对称（icosahedralsymmetry）结构。具有双对称结构的典型例子是有尾噬菌体(tailedphage),其壳体由头部和尾部组成。包装有病毒核酸的头部常呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。毒粒的形态结构一、毒粒的形态结构3、病毒的包膜结构病毒的蛋白质壳体和病毒核酸(核心)构成的复合物，又称核衣壳。核壳(nucleocapsid)：仅由核衣壳构成的病毒颗粒裸露毒粒(nakedvirion)：如:TMV、脊髓灰质炎病毒(Poliovirus)等一些简单的病毒毒粒包膜(envelope)：有些病毒核衣壳包裹着的一层脂蛋白膜，它是病毒以出芽(budding)方式成熟时，由细胞膜衍生而来的。有维系毒粒结构，保护病毒核壳的作用。特别是病毒的包膜糖蛋白，具有多种生物学活性，是启动病毒感染所必需的。有包膜的病毒3、病毒的包膜结构电镜、乙醚敏感试验（20%）——致病性鉴定：一、毒粒的形态结构3、病毒的包膜结构病毒包膜的基本结构与生物膜相似，是脂双层膜。在包膜形成时，细胞膜蛋白被病毒的包膜糖蛋白取代。刺突(spike)：包膜或核衣壳上的突起。3、病毒的包膜结构•流感病毒的包膜上有两个主要突起物，即血凝素(haemagglutinin,HA)和神经氨酸酶(neuraminidase,NA)，由包膜内突出至包膜外•在包膜内表面还存在有基质蛋白(matrixprotein)•流感病毒根据其表面的HA和NA分为若干亚型•至今，HA有15个亚型(H1～H15)，NA有9个亚型(N1～N9)3、病毒的包膜结构甲型流感病毒包膜蛋白的分布3、病毒的包膜结构•包膜上的脂质分子如磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、神经鞘磷脂(SM)主要位于脂质双层膜的外层•磷脂酰丝氨酸(PS)，磷脂酰肌醇(PI)则主要位于脂质双层膜的内层3、病毒的包膜结构•冠状病毒有两种包膜糖蛋白突起均横穿病毒包膜：膜蛋白(M)和S蛋白。•M糖蛋白只有N端糖基化的一小部分暴露在包膜外，大部分(85％)位于包膜中。M糖蛋白在包膜内侧能与病毒核衣壳相互联系；•S糖蛋白与流感病毒的HA有相似之处;•某些冠状病毒还有第三种突起:血凝素—脂酶haemagglutinin-esterase,HE)•冠状病毒的S糖蛋白可以结合宿主细胞膜上的糖蛋白受体，诱导感染细胞融合，HE糖蛋白则有血凝和酯酶活性。一、毒粒的形态结构4、毒粒的结构类型四种主要结构类型裸露的二十面体毒粒裸露的螺旋毒粒有包膜的二十面体毒粒有包膜的螺旋毒粒有些病毒，如有尾噬菌体、痘病毒等结构更为复杂，不能包括在这些结构类型之内。不同病毒的毒粒结构复杂程度有很大的区别裸露的二十面体毒粒有包膜的二十面体毒粒裸露的螺旋毒粒有包膜的螺旋毒粒complexvirusesVacciniavirus痘苗病毒在病毒中体积最大，光学显微镜下勉强可见。有尾噬菌体一、毒粒的形态结构5、病毒的群体形态噬菌斑plaque空斑plaque和病斑包涵体inclusion枯斑lesion病毒的聚集体病毒的合成部位病毒蛋白和与病毒感染有关的蛋白质非病毒性包涵体应用：病毒病的诊断生物防治单层动物细胞培养单层动物细胞受肿瘤病毒感染二、毒粒的化学组成毒粒（化学组成）核酸蛋白质脂类碳水化合物基本化学组成病毒颗粒在化学上表现为核蛋白二、毒粒的化学组成1、病毒的核酸核酸是病毒的遗传物质；一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是RNA病毒核酸单链DNA（ssDNA）双链DNA（dsDNA）单链RNA（ssRNA）双链RNA（dsRNA）鉴定DNA：代谢抑制法（不适于逆转录病毒）加入FClBr等卤代胸腺嘧啶的类似物，若不能复制，为DNA多分基因组：不同颗粒分段基因组：同一颗粒二、毒粒的化学组成1、病毒的核酸单链病毒核酸可按照它的极性（polarity）或意义（sense）进行分类有某些病毒的RNA是双意(ambisense)即部分为+,部分为-二、毒粒的化学组成1、病毒的核酸不同病毒的核酸均可能具有各自不同的结构特征二、毒粒的化学组成2、病毒的蛋白质病毒蛋白质结构蛋白非结构蛋白病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但并不结合于毒粒中的蛋白质。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壳体蛋白包膜蛋白存在于毒粒中的酶二、毒粒的化学组成2、病毒的蛋白质病毒结构蛋白的主要生理功能：1）构成蛋白质外壳，保护病毒核酸免受核酸酶及其它理化因子的破坏；2）决定病毒感染的特异性:与易感细胞表面存在的受体具特异性亲和力，促使病毒粒子的吸附和入侵；3）决定病毒的抗原性：能刺激机体产生相应的抗体；4）构成毒粒酶: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病毒大分子的合成（如逆转录酶等）；5)吸附作用：可作为virusattachmentprotein(无包膜的病毒)6)血凝作用：凝结血红蛋白•病毒的结构组成及其功能•病毒粒子的对称方式本章要点