病毒的形态结构与分类课件

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1、病毒的形态结构与分类病毒的形态结构与分类1学习交流PPT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2学习交流PPT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0.2m以下的超微小微生物，须在电镜下观察。3学习交流PPT病毒与其他微生物的比较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

2、 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十4学习交流PPT5学习交流PPT 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。Science.2010 Aug 27;329(5995):1071-5.Crystal structure of human adenovirus at 3.5 A resolution

3、.150nm 大型病毒纳米(nanometer):10-9m,10-3m埃米(Angstrom):10-10m 6学习交流PPT7学习交流PPT葡萄球菌(1000nm）牛痘病毒300250nmABCDEFG立克次体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体、大肠杆菌噬菌体 (65 95nm)B、腺病毒、腺病毒 (70nm)C、脊髓灰质炎病毒、脊髓灰质炎病毒 (30nm)D、乙脑病毒、乙脑病毒 (40nm)E、蛋白分子、蛋白分子 (10nm)F、流感病毒、流感病毒 (100nm)G、烟草花叶病毒、烟草花叶病毒8学习交流PPTThe size of virusesThe size of viru

4、ses9学习交流PPTCapsid proteinNucleocapsidNaked capsid virusDNARNAor=+NucleocapsidLipid membrane,glycoproteinsEnveloped virus+10学习交流PPTvirionnucleocapsidenvelopespikenucleic acidDNA or RNAcapsid Virion:The complete virus particle.Capsid:The protein coat that surrounds nucleic acid.Nucleocapsid:The nuclei

5、c acid plus the capsid.11学习交流PPT衣衣 壳壳核核 酸酸包包 膜膜刺刺 突突核衣壳核衣壳完整病毒分两部分：蛋白质衣壳和核酸内芯，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；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另一种是在核衣壳外面有包膜(囊膜囊膜)包围所构包围所构成的复杂病毒粒子。成的复杂病毒粒子。12学习交流PPT 1.蛋白质衣壳：由一定数量的衣壳粒（由一种或蛋白质衣壳：由一定数量的衣壳粒（由一种或几种多肽链折叠而成的

6、蛋白质亚单位）按一定的排列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。不同排列组合，使病毒有三种对称性构型。(1)立体对称立体对称型型：外观为球状，实际为：外观为球状，实际为20面体，呈面体，呈立体多面体，如腺病毒等；立体多面体，如腺病毒等；(2)螺旋对称螺旋对称型型：衣壳粒一个接一个地呈螺旋对称：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；排列而成，核酸存在于螺旋状沟中，如烟草花叶病毒；(3)复合对称复合对称型型：头部为立体对称，

7、尾部为螺旋对：头部为立体对称，尾部为螺旋对称，如大肠杆菌称，如大肠杆菌T系噬菌体。系噬菌体。蛋白质的功能：保护病毒使其免受环境因素的影蛋白质的功能：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、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。毒力和抗原性。13学习交流PPT2.核酸：核糖核酸核酸：核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸和脱氧核糖核酸DNA两种类两种类型，每种病毒只含一种类型。噬菌体大多含型，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、变异和对敏感宿主核酸的功能是决定病毒遗传、变异和

8、对敏感宿主细胞的感染力。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。白质和核酸外，还含类脂质和多糖。14学习交流PPT 病毒的形态多样，依种类不同而异。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，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，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。噬菌体的形态有蝌蚪状、丝状。15学习交流PPT16学习交流PPT17学习交流PPT18学习交流PPT球形颗粒球形颗粒杆状颗粒杆状颗粒复杂形状颗粒复杂形

9、状颗粒电镜电镜人、动物和真菌病毒多呈球状，人、动物和真菌病毒多呈球状，少数为弹状或砖状少数为弹状或砖状植物病毒和昆虫病毒多线状和杆植物病毒和昆虫病毒多线状和杆状，少数为球状状，少数为球状细菌病毒即噬菌体，部分为蝌细菌病毒即噬菌体，部分为蝌蚪状，部分为线状或球状蚪状，部分为线状或球状19学习交流PPT砖形（痘病毒）子弹形（狂犬病病毒）20学习交流PPT蝌蚪形（噬菌体）杆状（烟草花叶病毒）21学习交流PPTDNADNA病毒病毒22学习交流PPT正链正链RNARNA病毒病毒23学习交流PPT负链负链RNARNA病毒病毒24学习交流PPTCapsid symmetryIcosahedralHelica

10、lNaked capsidEnvelopedLipidGlycoproteinMatrix25学习交流PPTIcosahedral naked capsid virusesAdenovirusElectron micrographFoot and mouth disease virusCrystallographic model26学习交流PPTHelical naked capsid virusesTobacco mosaic virusElectron micrographTobacco mosaic virusModelRNAProtein27学习交流PPTIcosahedral env

11、eloped virusesHerpes simplex virusElectron micrographHerpes simplex virusNucleocapsid cryoEM model28学习交流PPTHelical enveloped virusesInfluneza A virusElectron micrographParamyxovirusElectron micrograph29学习交流PPT典型病毒粒子典型病毒粒子核衣壳形态核衣壳形态 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)30学习交流PPT1.1.廿面体对称的结构特征廿面体对称的结构特征:

12、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)。31学习交流PPT廿面体对称结构的形成原因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。32学习交流PPT2.2.螺旋对称的结构特征螺旋对称的结构特征:形状多为杆状、纤维状、弯曲杆状形状多为杆状、纤维状、弯曲杆状 33学习交流PPT螺旋对称的主要特点：1）长形的衣壳粒螺旋状排列，形

13、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。34学习交流PPT3.3.复合对称的结构特征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。35学习交流PPT4.4.病毒的特殊形态病毒的特殊形态包涵体包涵体(inclusion body)噬菌斑噬菌斑(plaque)空斑空斑(plaque)枯斑枯斑(lesion)36学习交流PPT（1 1）包涵

14、体（）包涵体（inclusion bodyinclusion body）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。37学习交流PPT（2 2）包涵体的特点）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。38学习交流PPT（3 3）检测病毒包涵体的意义）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(Guanrnieri body):天花病毒包涵体 内基氏小体(Negri

15、 body):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。39学习交流PPT2.2.噬菌斑噬菌斑(plaque(plaque）概念：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):噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。40学习交流PPT3.3.空斑或病斑空斑或病斑 概念：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

16、毒感染，则细胞剧增产生与菌落类似的病灶称病斑。应用：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。41学习交流PPT4.4.枯斑枯斑 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。42学习交流PPT国际病毒分类委员会国际病毒分类委员会（ICTV）(International Committee on Taxonomy of Viruses)分类单元：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

17、）种（species）SARS coronavirus 43学习交流PPT病毒名称书写规则病毒名称书写规则 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，只用单名用单名.目、科、属分别用拉丁文后缀目、科、属分别用拉丁文后缀“-viralesvirales”、“-viridaeviridae”、“-virusvirus”如如Circoviridae Circoviridae 环状病毒科环状病毒科 Circovirus Circovirus 环状病毒属环状病毒属44学习交流PPT病毒名称依据病毒名称依据-the disease they causep

18、oliovirus,rabies virus-the type of diseasemurine leukemia virus-geographic locationsSendai virus,Coxsackie virus-their discoversEpstein-Barr virus-how they were originally thought to be contracteddengue virus(“evil spirit”),influenza virus(the“influence”of bad air)-combinations of the aboveRous Sarc

19、oma virus45学习交流PPT 2011 9th report:2284 species,349 genera,19 subfamilies,87 families,6 orders 46学习交流PPT 病毒分类系统病毒分类系统 分类系统分类系统:目、科（亚科）、属和种分类阶元构成。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。科和属是病毒分类系统的最主要单位。目目:病毒目是一群具有某些共同特征的科组成，病毒目是一群具有某些共同特征的科组成，目名的词尾为目名的词尾为 “-viralesvirales”。科科:病毒科是一群具有某些共同特征的属组成。病毒科是一群具有某

20、些共同特征的属组成。科名的词尾为科名的词尾为 “-viridaeviridae”，“科科”下面可以设立或下面可以设立或不设立亚科。亚科名的词尾为不设立亚科。亚科名的词尾为“-virinaevirinae”。47学习交流PPT 属属 病毒属是一群具有某些共同特征的种组成。病毒属是一群具有某些共同特征的种组成。其属名的词尾为其属名的词尾为“-virusvirus”，但在设立一个新的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病毒属时必需有一个同时被承认的代表种(type type species)species)。种种 病毒种的命名不是单纯由某一个分类特征、病毒种的命名不是单纯由某一个分类

21、特征、而是由多原则分类特征决定的，包括病毒的基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。和血清学性质等。48学习交流PPT病毒的分类依据l 核酸的性质与结构核酸的性质与结构l 病毒粒子的大小、形状病毒粒子的大小、形状 l 衣壳对称性和壳粒数目衣壳对称性和壳粒数目 l 有无包膜有无包膜 l 对理化因素的敏感性对理化因素的敏感性 l 抗原性抗原性 l 生物学特性生物学特性49学习交流PPT病毒的分类方法病毒的分类方法-1-1 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（

22、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50学习交流PPTdsDNA病毒病毒ssDNA病毒病毒dsRNA病毒病毒+ssRNA病毒病毒-ssRNA病毒病毒逆转录病毒逆转录病毒亚病毒因子亚病毒因子2011年第年第9次报告：次报告：6目，目，87科、科、19亚科、亚科、349属、属、2284种种病毒的分类方法病毒的分类方法-2-251学习交流PPTTaxonomy of the Order Mononegaviralesa V,v

23、ertebrate;I,insect;P,plant.52学习交流PPTClassification of Human Viruses53学习交流PPTMajor diseases caused by human viruses54学习交流PPTDNA病毒类型 分类特点 病毒科名DNA病毒 双链DNA、有包膜 痘病毒科 疱疹病毒科 双链DNA、无包膜 腺病毒科 乳多空病毒科 单链DNA、无包膜 细小病毒科55学习交流PPT 类型 分类特点 病毒科名RNA病毒 双链RNA、分节、无包膜 呼肠病毒科 双RNA病毒科 负单链RNA、不分节、有包膜 副粘病毒科 弹状病毒科 负单链RNA、分节、有包膜

24、正粘病毒科 布尼亚病毒科 沙粒病毒科 正单链RNA、不分节、无包膜 小RNA病毒科 杯状病毒科 星状病毒科 正单链RNA、不分节、有包膜 冠状病毒科 黄病毒科 披膜病毒科RNA病毒56学习交流PPT 类型 分类特点 病毒科名 逆转录病毒 双链DNA、不分节、有包膜 嗜肝DNA病毒科 单链RNA、不分节、有包膜 逆转录病毒科逆转录病毒57学习交流PPT DNA病毒科重要病毒单纯疱疹病毒I型和II型，水痘-带状疱疹病毒，EB病毒，巨细胞病毒，人疱疹病毒6、7、8型 疱疹病毒科 乳头瘤病毒 乳多空病毒科腺病毒 腺病毒科 天花病毒，痘苗病毒，猴痘病毒，传染性软疣病毒 痘病毒科 细小B19病毒，腺病毒伴

25、随病毒 小DNA病毒科 乙型肝炎病毒 嗜肝病毒科成 员 病毒科名 58学习交流PPT RNA病毒科重要病毒病毒科名成员副粘病毒科副流感病毒，仙台病毒，麻疹病毒，腮腺炎病毒，呼吸道合胞病毒，偏肺病毒正粘病毒科流感病毒A,B,C型逆转录病毒科HIV,HTLVHIV,HTLV小RNA病毒科Poliovirus,ECHOV,CoxsackievirusPoliovirus,ECHOV,Coxsackievirus冠状病毒科冠状病毒沙粒病毒科沙粒热病毒，塔卡里病毒群（鸠宁和马秋波病毒），淋巴细胞型脉络丛脑膜炎病毒弹状病毒科狂犬病病毒，水疱口炎病毒纤丝病毒科埃博拉病毒，马尔堡病毒59学习交流PPTThe

26、Baltimore classification systemBased on the method of viral mRNA synthesis dsDNA ssDNA(+)ssRNA(-)ssRNA dsRNA RNA retro DNA retro60学习交流PPTThe seven“Baltimore”replication classes61学习交流PPTRNA viruses62学习交流PPTDNA viruses63学习交流PPT亚病毒亚病毒（subviruses）概念：不具有完整的病毒结构的一类病毒称之为亚病毒，包括类病毒、拟病毒、朊病毒等。亚病毒类病毒（viroid）朊病毒

27、（prion）拟病毒（virusoid）/卫星病毒64学习交流PPT1.1.类病毒类病毒(Viroid)(Viroid)l裸露的单链RNA,专性细胞内寄生的最小分子生物.lRNA为闭合环状,形似棒状.l核酸分子量约为100000道尔顿,350个核苷酸。l借宿主细胞内依赖DNA的RNA聚合酶以非对称的模型复制.l较耐热,90下仍存活.l主要感染植物，可通过种子传播.l例如番茄簇顶病、柑橘裂皮病、菊花矮化病、菊花褪绿斑驳病、黄瓜白果病、椰子死亡病和酒花矮化病等.65学习交流PPT2.2.拟病毒拟病毒(Virusoid)(Virusoid)l一类包裹在真病毒粒体中的有缺陷的类病毒，又被称为“类类病毒

28、”（viroid-like）、壳内病毒或病毒卫星（satellite），被寄生的病毒称为辅助病毒.l单链环状RNA分子.l依赖于辅助病毒复制，干扰辅助病毒的复制，与辅助病毒序列无同源性，二者单独接种都不能感染和复制，合在一起才可以感染和复制.l借助宿主细胞内依赖于RNA 的RNA聚合酶以滚环方式进行复制.l如绒毛烟斑驳病毒（VTMoV）、苜蓿暂时性条斑病毒(LTSV)、莨菪斑驳病毒(SNMV)、地下三叶草斑驳病毒(SCMoV).66学习交流PPT3.3.朊病毒朊病毒(Prion)(Prion)l一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性的疏水蛋白质,亦称蛋白质感染因子.l电镜下呈杆状颗粒

29、，直径25nm，长100200nm。杆状颗粒不单独存在，总是呈丛状排列.l可引起中枢神经系统退化性紊乱疾病，如克雅氏综合症,库鲁病,羊瘙痒症,致死性家族失眠症,疯牛病等.67学习交流PPT参考书目参考书目 1.Virus Taxonomy:Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses.2011,Amsterdam:Elsevier/Academic Press.2.Fields Virology(6ed)2013,Lippincott Williams&Wilkins68学习交流PPT思考题 简述病毒壳体结构对称形式。简述病毒分类并列举主要病毒。名词解释：拟病毒、类病毒、朊病毒。69学习交流PPT