临床病理生物学之病毒基本形态与结构.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3000BC,，埃及孟非思壁画中,长老患小儿麻痹症,病 毒 概 述,病毒的发现,1892,年发现第一个病毒即烟草花叶病毒,1898,年发现动物口蹄疫病毒,首先被证实对人类有致病性的是,黄热病毒（,1901,年发现）,体积微小，电子显微镜观察；可通过滤菌器,结构简单：非细胞结构,基因组：只有一种核酸（,RNA,或,DNA,）,严格活细胞内寄生,以复制方式繁殖,对抗生素不敏感，耐冷不耐热,病毒的特点,病毒的基本性状,一、病毒的大小与形态,病毒体（,virion,）,完整的成熟病毒颗粒，具有典型的形态结构，并有感染性,病毒的大小,测量单位：纳米（,nm,）,50,nm,小型病毒,50 nm-150 nm,中等大小病毒（大多数）,150nm,大型病毒（最大,300 nm,）,微生物的大小比较,葡萄球菌,(1000nm,）,牛痘病毒,300250nm,A,B,C,D,E,F,G,立克次体,450nm,衣原体,390nm,A,、大肠杆菌噬菌体,(65,95nm),B,、腺病毒,(70,nm),C,、脊髓灰质炎病毒,(30,nm),D,、乙脑病毒,(40,nm),E,、蛋白分子,(10,nm,),F,、流感病毒,(100,nm),G,、烟草花叶病毒,球形病毒,天花病毒,病毒的形态,多数病毒呈球形或近似球形，杆状，丝状，,少数可为子弹状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状,杆状病毒,噬菌体,狂犬病毒,二、病毒的结构与功能,病毒体结构模式,包膜子粒,包膜,核心,衣壳,壳粒,核衣壳,病毒的结构,核心：核酸、酶类,衣壳：由壳粒（多肽）组成,包膜：由宿主细胞膜或核膜组成,镶嵌有包膜子粒（刺突）,螺旋对称型（,Helical Symmetry,）,二十面体立体对称型（,Icosahedral,Symmetry,）,复合对称型（,Complex Symmetry,）,衣壳类型,螺旋对称型,（,helical symmetry),20,面体立体对称型,(icosahedral symmetry),：,大多数球状病毒属之,（,3,）复合对称型,(complex symmetry),螺旋对称型,20,面体立体对称型,病毒的组成成分,一、核酸 种类：,DNA,、,RNA,存在形式：单链与双链；正链与负链，分节,作用：,ORF,可重叠，具有感染性,二、蛋白质 种类：结构蛋白携带全部遗传信息,特点：有内含子、非结构蛋白,作用：衣壳、基质、包膜蛋白（结构蛋白）,酶、反式作用因子（非结构蛋白）,三、病毒的分类,（,Classification of Viruses,）,一、生物学分类,二、临床分类,生物学分类,DNA,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,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 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,生物学分类,RNA,病毒,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,生物学分类,逆转录病毒,病毒的增殖,（,Replication of Viruses,）,一、病毒的增殖过程,二、病毒的异常增殖形式,吸附,adsorption,穿入,penetration,脱壳,uncoating,生物合成,biosynthesis,组装与释放,assembly and release,病毒的增殖周期,吸附,病毒的增殖过程,穿入,脱壳,早期蛋白,晚期蛋白,装配,DNA,复制,核酸游离,成熟,释放,吸附,病毒表面蛋白质与细胞接触,结合,特异性,吸附,（病毒配体位点与细胞膜特异受体结合）,决定病毒的嗜组织性,穿入,融合,-,有包膜病毒,胞饮,-,无包膜病毒,CD21,（,EBV,受体）,CD4,（,HIV,受体）,CD46,（麻疹病毒受体）,CD54,（鼻病毒受体）,病毒受体,胞饮方式穿入,脱壳,uncoating,穿入胞质中的核衣壳脱去蛋白质，使基因组核酸裸露的过程,依赖于脱壳酶,病毒核酸,病毒核酸,生物合成,Biosynthesis,利用宿主细胞提供的小分子物质合成病毒核酸和蛋白质,病毒,mRNA,的转录,复制子代病毒核酸,特异性,mRNA,转录、翻译子代病毒,结构蛋白和功能蛋白,隐蔽期,早 期：,基因组在细胞内合成非结构蛋白（病毒复制酶及抑制细胞正常生物合成的抑制酶）,晚 期：,根据基因组的指令在细胞内复制病毒核酸，,合成结构蛋白和非结构蛋白,1,、,DNA,病毒（双链）：,细胞核内合成,DNA,，细胞质内合成病毒蛋白,早期：,病毒,DNA,依赖,DNA,的,RNA,多聚酶,早期,mRNA,转 译,早期蛋白,DNA,多聚酶,脱氧胸腺嘧啶激酶,调控病毒基因组转录的酶,抑制宿主细胞生物合成的酶,药物作用的靶,晚期：,解链,正链,DNA,负链,DNA,DNA,多聚酶,子代,DNA,转录,晚期,mRNA,晚期蛋白,病毒衣壳蛋白,及其他结构蛋白,2,、,RNA,病毒（单链）：,多数在细胞质内合成子代,RNA,及病毒蛋白,（,1,）正单链,RNA,病毒（,有,mRNA,功能,）：,正单链,RNA,复制,子代,RNA,结构蛋白（,衣壳蛋白等,）,非结构蛋白,（,依赖,RNA,的,RNA,多聚酶,）,双链,RNA,（复制中间型）,药物作用的靶,（,2,）负单链,RNA,病毒,（,有依赖,RNA,的,RNA,多聚酶,）,：,负单链,RNA,依赖,RNA,的,RNA,多聚酶,正单链,RNA,（有,mRNA,功能）,子代,RNA,结构蛋白,（,衣壳蛋白等,）,双链,RNA,（复制中间型）,药物作用的靶,解链,（,3,）逆转录病毒,（,有逆转录酶，即依赖,RNA,的,DNA,多聚酶,）,单链,RNA,逆转录酶,RNA,DNA,（复制中间型）,进入细胞核,双链,DNA,整合（,前病毒,）,子代病毒,RNA,病毒,mRNA,病毒蛋白质,DNA,肿瘤发生,药物作用的靶,组装与释放,assembly and release,装配,细胞核内,细胞质内,核膜上,胞质膜上,释放,裂解细胞释放,（,无包膜病毒,）,出芽释放,（,有包膜病毒,）,装配（,assembly,）,释放（,release,）,破胞释放：,无包膜病毒,致细胞破裂死亡,一次大量释放,芽生释放：,有包膜病毒,病毒核衣壳出芽时套上宿主细胞的核膜或细胞膜,细胞不死,逐个释放,virus,）,基因组不完整的病毒体，无感染性,缺损干扰颗粒,缺损病毒不能复制，但却能干扰同种成熟病毒体进入细胞,辅助病毒：辅助,缺损病毒复制具有感染力的完整病毒,天然缺损病毒,腺病毒伴随病毒,顿挫感染（,流产感染,）：,细胞条件不合适，病毒进入细胞但不能复制,非容纳细胞,顿挫感染,容纳细胞,四、病毒的干扰现象,干扰现象,interference,当两种病毒同时或先后感染同一细胞时，可发生一种病毒的增殖抑制另一种病毒增殖的现象,产生原因,干扰素,interferon,，,IFN,竞争干扰（细胞表面受体、底物、酶）,改变细胞代谢途径,（抑制第二种病毒,mRNA,的转译）,干扰现象的意义,1,、非特异性免疫的构成部分,抗病毒作用,2,、指导正确使用疫苗,病毒的遗传与变异,一、,病毒的遗传特点,二、,病毒变异的类型,三、,病毒基因组研究的意义,病毒遗传的特点,1,、遗传方式简单,2,、受宿主细胞影响,3,、易产生突变,病毒变异的类型,1,、突变,2,、重组（,recombination,）,3,、重配（,reassortment,）,4,、表型混合,突变株,mutant,温度敏感突变株（,temperature sensitive,，,ts,）,28,35,可以复制，,37,40,不能复制,脊髓灰质炎减毒活疫苗,突变株能稳定地存在，可在相应的宿主或细胞中传代与存活,病毒的抵抗力,一、耐冷怕热,二、紫外线敏感,三、氧化剂敏感,四、包膜病毒对脂溶剂敏感,五、耐甘油,病毒感染,抗病毒免疫,病毒,感染与免疫,病毒的感染：,病毒侵入机体并在易感细胞内复制,增殖，与机体发生相互作用的过程,病毒的感染方式,一、水平传播,病毒在人群不同个体间的传播,第一课件网网站,一、水平传播,1,、,通过黏膜表面传播,2,、通过皮肤传播,昆虫叮咬,乙脑病毒,动物咬伤,狂犬病毒,3,、医源性传播,注射、输血、拔牙,乙肝、丙肝,呼吸道,流感病毒,消化道,甲肝病毒,泌尿生殖道,爱滋病毒,二、垂直传播,通过胎盘或产道，病毒由母亲传给胎儿的方式,胎盘：,风疹病毒、,CMV,、,HIV,、,HBV,产道,:HIV,、,HSV-II,病毒,母体,新生儿 胎盘,显 隐 胎 受 先 流,性 性 儿 染 天 产,感 感 正 胎 畸 死,染 染 常 儿 形 胎,病毒的致病机理,一、病毒对宿主细胞的直接作用,细胞水平上致病机理,二、病毒感染的免疫病理损害,机体水平上致病机理,1,、溶细胞效应,2,、改变细胞膜结构,3,、包涵体形成,4,、细胞增生与转化,5,、细胞凋亡,一、病毒对宿主细胞的直接作用,病毒在细胞内增殖引起细胞裂解死亡,多见于无包膜病毒：脊灰病毒、鼻病毒、腺病毒,1,、影响细胞的生命活力,（,1,）溶细胞效应（杀细胞性感染）：,CPE,溶细胞感染,（,2,）改变细胞膜结构：（稳定状态感染）,多见于有包膜病毒：正粘病毒、副粘病毒,稳定状态感染,为特异性抗体或,CTL,细胞识别,新抗原,多核巨细胞,3,、包涵体形成,概念,有些病毒感染细胞，在普通显微镜下可见胞浆或胞核内出现嗜酸性或嗜碱性、圆形或不规则的斑快结构,意义,病毒感染的鉴别,狂犬病毒包涵体（,Negri body,）,细胞核,原因：病毒基因的整合,细胞核,细胞核,1,、逆转录病毒复制时以,DNA,整合入细胞染色体中；,2,、失常式整合，,DNA,病毒多见，病毒的,DNA,偶而以片段整合入细胞的染色体,DNA,中。,4,、细胞增生与转化,如,HBV,潜伏感染：,可反复激活，急性发作,病毒只有在急性发作时才被检出,如,HSV,、,VZV,慢发病毒感染,：,潜伏期长，发病后为亚急性进行性直至死亡,寻常病毒,非寻常病毒,prion,麻疹病毒,持,续,性,感,染,急性和持续性病毒感染类型比较,抗病毒免疫,一、非特异性免疫,二、特异性免疫,非特异性抗病毒免疫,1,、干扰素,2,、,NK,细胞,3,、补体,干扰素,定 义,：,由病毒或其他干扰素诱生剂,刺激机体细胞所产生的,一种具有抗病毒等作用的糖蛋白,种 类：,种类产生细胞 抗病毒 抗肿瘤 免疫调节,人白细胞 强 弱 弱,人成纤维细胞 强 弱 弱,T,细胞 弱 弱 强,I,型,I I,型,干扰素性质,糖蛋白、抗原性弱、对蛋白酶、,胰酶敏感,具有相对稳定性，,56C30,分钟,不被灭活,抗病毒谱广、无特异性、无毒性,干扰素的产生早于特异性抗体,在体内作用时间短,抗病毒意义：,抗病毒特点,种的特异性、间接性、广谱性,抗病毒机理：,细胞受干扰素作用后，合成抗病毒蛋白,（蛋白激酶、,2,，,-5,，合成酶、磷酸二酯酶）,早期中断病毒复制，阻止病毒扩散,干扰素产生机理,操纵基因,结构基因,A:DNA,转录,转录,mRNA,mRNA,翻译,翻译,A,阻遏物,干扰素,病毒,A,阻遏物与病毒结合失去活性,干扰素作用机理,B:DNA,操纵基因,结构基因,转录,转录,mRNA,mRNA,翻译,翻译,B,阻遏物,翻译抑制蛋白,TIP,抑制病毒蛋白质合成,B,阻遏物与干扰素结合失去活性,干扰素,特异性抗病毒免疫,1,、体液免疫：中和作用,细胞毒作用,促进作用,2,、细胞免疫：细胞毒作用,DTH,炎症反应,体液免疫的保护作用,中和抗体,可中和病毒的感染,具有保护作用的抗体，主要是,IgG,、,IgM,、,IgA,（,1,）改变病毒表面结构或与病毒表位结合以阻止病毒的吸附；,（,2,）与病毒形成免疫复合物有利于巨噬细胞的吞噬和清除；,（,3,）有包膜病毒与抗体结合后，激活补体而使病毒裂解。,抗体的中和作用,激活补体,病毒裂解,有包膜病毒,细胞免疫的保护作用,病毒性感染主要靠细胞免疫,致敏,T,细胞,CTL,、,TDTH,CTL,：直接杀伤或破坏表面带有特异性抗原的靶细胞,TDTH,：再次接触病毒感染的细胞时，释放多种细胞因子,T,DTH,病毒抗原肽,靶组织,细胞因子（,IL-2,、,TNF,、,IFN-,）,CD4+T,细胞的效应作用机制,活化巨噬细胞,未活化,ICE,活化,ICE,ICE,底物,P34cdc2,（凋亡）,FasL,基因,FasL,Fas,TCR,CD8+T,细胞的细胞毒作用机制,穿孔素,粒酶,CTL,靶细胞,病毒感染的检查,方法和防治原则,一、病毒感染的检查方法,1,、标本采集与送检,2,、病毒的分离培养与鉴定,3,、病毒感染的快速诊断,1,、标本采集与送检,标本采集：,早期；不同病变取不同标本,标本处理：,无菌操作；杂菌标本,+,抗生素,冷藏速送：,快速送检；冷藏（,-70,0,C,）,血清学标本：,取双份血清，效价升高,4,倍有诊断价值,2,、病毒的分离培养与鉴定,病毒的分离培养,动物接种（,Animals,）,鸡胚培养（,Embryonated eggs,）,组织细胞培养（,Organ and tissue culture,）,病毒的鸡胚接种示意图,血凝,流感病毒,+,特异抗体,血凝被抑制,初次,再次,鸡胚接种,常用的细胞培养,病毒增殖指标,细胞病变效应,(Cytopathic effect,CPE),包涵体（,Inclusion Bodies,）,多核巨细胞,病毒的鉴定,正常细胞,CPE,狂犬病毒包涵体（,Negri body,）,巨细胞病毒包涵体,三、病毒感染的快速诊断,1,、形态学检查,2,、检查病毒性抗原,3,、检查病毒抗体,4,、病毒核酸的检测,光镜,大病毒、包涵体 电镜,直接电镜、免疫电镜,免疫标记技术,荧光素、放射性核素、酶,ELISAIgM,核酸杂交技术,Southern,、,Nouthern PCR,光镜检查法,用光学显微镜直接检查某些细胞包涵体,巨细胞病毒包涵体,麻疹,病毒感染形成,多核巨细胞,狂犬病,脑组织神经细胞胞质中包涵体,（,egri,氏小体）,等,形态学检查,电镜检查法,用,电子显微镜,观察病毒颗粒的形态，,适于检查含高浓度病毒的标本,用于,甲型肝炎病毒、轮状病毒,等的检测,近年来利用特异性免疫血清与标本混合,孵育后，用,免疫电镜法,检测，提高阳性率,用于,轮状病毒、鼻病毒、甲型和戊型肝炎病毒、疱疹病毒等,的检测,形态学检查,免疫荧光法,（,IFT,）,可快速、早期检测难以培养的病毒，,如流行性,出血热的汉坦病毒,上呼吸道上皮细胞内的,流感病毒、腺病毒和呼吸道融合病毒,（）,，疱疹水疱液中,单纯疱疹病毒抗原,婴幼儿腹泻中的,轮状病毒抗原,等,检查病毒性抗原,免疫荧光法示意图,酶联免疫吸附检测法（,ELISA,）,可用分光光度比色计或肉眼观察结果，,无需特殊设备,用于,HBV,、流行性出血热、单纯疱疹、轮状病毒和,EB,病毒等抗原检测,检查病毒性抗原,SPRIA,示意图,ELISA,示意图,位 杂 交 检 测,DNA,病 毒 感 染 细 胞,病毒核酸的检测,Reaction,PCR,是试管内特异性,DNA,片段扩增,法，将,DNA,片段扩增,10,万倍，提高了试验的特异性和敏感性,逆转录聚合酶链反应（,RT-PCR,）,也可特异性的,扩增,RNA,片段,近年来成为临床病原诊断的重要工具,蛋白质转染技术,Southern blot,用于酶解后,DNA,片段的分子杂交检测,Northern blot,用于酶解后,RNA,片段的分子杂交检测,Western blot,蛋白免疫印迹试验，用于蛋白质转染技术,常用的血清学试验,肠道病毒等抗体检测,定量测定抗体及鉴定病毒,中和试验,流感病毒抗体的检测及病毒的鉴定,定量测定抗体及鉴定病毒,血凝抑制试验,乙脑等病毒抗体,定量测定抗体,补体结合试验,同,ELISA,同,ELISA,放免测定,确证,HIV,感染,检测抗原的特异性抗体,Western,印迹法,轮状病毒等抗原，抗,HIV,等抗体,抗原和抗体定量测定,ELISA,同上,同上,酶免疫测定,活检标本中病毒,HSV,抗原测定和定位,免疫荧光技术,应用举例,目的,方法,二、病毒感染的防治原则,免疫预防,病毒感染的治疗,人工自动免疫,减毒活疫苗,灭活疫苗,新型活疫苗,亚单位疫苗,人工被动免疫,丙种球蛋白,动物免疫血清,高效价,Ig,转移因子,未接种疫苗与病人密切接触的易感儿童，可防止发病或减少症状,免疫预防,基因工程疫苗：,合成编码保护性,抗原的基因片段,克隆表达,于载体,细胞、真菌,细菌等,大量增殖,基因重组疫苗,纯化,核酸疫苗（,DNA,和,RNA,疫苗）：,由载体（质粒,DNA,）和编码病原体某种抗原的,cDNA,或,mRNA,组成,细胞免疫,体液免疫,机体细胞,细胞表达,病毒抗原,核酸疫苗,优点,：便于制备、储存与运输，可诱生细胞免疫和体液免疫且维持时间长,不足,：效果不很稳定，用于人体，需较极大剂量，且需考虑安全性,脊髓灰质炎疫苗 减毒活疫苗（人二倍体细胞、,Vero,细胞）,麻疹疫苗 减毒活疫苗（鸡胚细胞）,流行性腮腺炎疫苗 减毒活疫苗（鸡胚细胞）,风疹疫苗 减毒活疫苗（人二倍体细胞）,甲型肝炎疫苗 减毒活疫苗（人二倍体细胞）,人用狂犬病疫苗 灭活疫苗（地鼠肾细胞）,乙型脑炎疫苗 灭活疫苗（地鼠肾细胞）,森林脑炎疫苗 灭活疫苗（地鼠肾细胞）,乙型肝炎疫苗 基因工程疫苗（酵母菌表达）,疫苗名称 疫苗种类（培养细胞种类）,我国常见的病毒疫苗,抗病毒治疗,病毒,穿入,脱壳,核酸复制、转录,及蛋白质合成,装配,吸附,释放,药物,药物,药物,药物,药物,核苷类药物：,疱疹净,无环鸟苷、丙氧鸟苷,毒副作用大,病毒特异性,胸苷激酶磷酸化,后才起作用,AZT,（,三磷酸化的,3-,叠氮,-2,、,3,二脱氧胸腺嘧啶核苷）：,，,，,，,作为类似病毒核苷酸的底物与之竞争并抑制病毒的逆转录酶,其他,生物制剂：,干扰素、干扰素诱生剂、,IL-1,、,TNF,等,中草药：,黄芪、板兰根、大青叶等,抗病毒感染免疫作用维持时间,终身免疫,有明显病毒血症,全身感染,抗原性单一稳定,短暂免疫,无明显病毒血症,局部感染,抗原性多变,本章小结,1,、病毒的基本特征,2,、病毒的形态、结构,3,、病毒的增殖过程,4,、病毒的感染与免疫,5,、病毒的诊断与防治,预习提纲,1,、引起呼吸道感染的病毒主要有哪些？,2,、流感病毒的抗原结构是怎样的？,3,、引起流感大流行的原因是什么？,4,、麻疹病毒与流感病毒有何不同？,