病毒的形态结构与分类_2016版
病毒的结构和分类
病毒的结构和分类病毒是一种在生物领域中非常重要的存在，它们可以感染各种动物、植物和细菌，引起一系列危害。
在人们的生活中，病毒使人们生厌、不安，甚至死亡。
因此，我们需要了解病毒的结构和分类，才能更好地了解它们，对抗它们。
一、病毒的结构病毒的构造非常简单，由DNA或RNA核酸（我们常说的遗传物质）和蛋白质组成。
而这些核酸和蛋白质使得病毒能够复制自己并在细胞内操纵细胞机制进行繁殖。
简而言之，病毒是蛋白质包裹的核酸分子。
病毒的核酸可以是DNA、RNA，也有少数有双链。
核酸包裹在病毒的外层，起到存储遗传信息的作用，而蛋白质质保护着核酸，它们组成病毒的外壳，也叫做外壳蛋白。
此外，病毒还可能携带一些其他的复杂分子，例如酶和蛋白质配体，其功能主要是与病毒或寄主进行互动。
二、病毒的分类病毒的分类是根据它们的生物学和基因组学性质、结构和病原特征进行分层的。
在国际上，现有几种关于病毒分类的体系，其中国际病毒分类委员会（ICTV）最为权威。
病毒的分类按其感染范围，可分为动物病毒、植物病毒、真菌病毒、细菌病毒和古菌病毒。
按其遗传物质的不同，可分为DNA 病毒和RNA病毒两大类。
DNA病毒包括疱疹病毒、腺病毒等；RNA病毒橙黄色病毒、流行性感冒病毒等。
此外，还有在进化上有所差异的两类病毒，即无壳病毒和有壳病毒。
有壳病毒主要由外壳蛋白和其包装的基因组RNA或DNA 组成，以使其在细胞内完成复制和进化。
无壳病毒主要依靠膜蛋白质保护其遗传物质。
总体而言，根据不同的病毒特点，病毒分类还可以从不同的视角进行划分和研究。
三、结尾正如我们在疫情中所看到和经历的那样，病毒对于人类的健康构成极大的威胁。
我们需要更好地了解它们的结构和分类，才能找到更好地对抗它们的方法和技术。
对于研究人员和医生而言，更深入的了解病毒的信息是减少病毒危害的一大关键。
动物微生物3.1病毒的形态与结构
项目三病毒任务二病毒的形态结构一、病毒的大小及形态（一）病毒的大小成熟的具有侵染能力的病毒个体称为病毒粒子。
病毒粒子的大小以纳米（nm）来计量。
各种病毒的大小相差悬殊，一般分为大、中、小三种。
较大的病毒如痘病毒，其体积为300nm ×200nm×100nm；中等大的病毒如流感病毒，其直径为90～120nm；小型的病毒直径仅20nm，如口蹄疫病毒。
绝大多数病毒直径都在150nm以下。
病毒的大小可借分级过滤、电泳、超速离心沉降、电镜观察等方法测定。
（二）病毒的形态病毒粒子的形态大致可分为5类（图2-1）：1. 球形人、动物、真菌的病毒多为球形，其直径20～30nm不等，如腺病毒、疱疹病毒、脊髓灰质炎病毒、花椰菜花叶病毒、噬菌体MS2等。
2. 杆状或丝状是某些植物病毒的固有特征，如烟草花叶病毒、苜蓿花叶病毒，甜菜黄化病毒等。
人和动物的某些病毒也有呈丝状的，如流感病毒、麻疹病毒、家蚕核型多角体病毒等，其丝长短不一，直径15～22nm，长度可达70nm。
3. 蝌蚪状是大部分噬菌体的典型特征。
有一个六角形多面体的“头部”和一条细长的“尾部”，但也有一些噬菌体无尾。
4. 砖形这是各类痘病毒的特性。
病毒粒子呈长方形，很像砖块。
其体积约300nm×200nm×100nm，是病毒中较大的一类。
5．弹状见于狂犬病毒、动物水泡性口腔炎病毒和植物弹状病毒等。
这类病毒粒子呈圆筒形，一端钝圆，另一端平齐，直径约70nm，长约180nm，略似棍棒。
病毒的大小及形态特征，可供鉴定病毒时参考。
图2-1 常见病毒粒的形态和大小二、病毒的结构、化学成分及其功能病毒粒的基本结构主要包括两部分，即核心与衣壳。
除此之外，有些较为复杂的病毒还具有包膜、刺突等结构（图2-2）。
病毒粒的基本化学成分是核酸和蛋白质，有的病毒还有脂类、糖类等其他成分。
图2-2 病毒粒子的结构断面（模式）左：无包膜正二十面体对称的核衣壳病毒粒子 右：带包膜螺旋对称的核衣壳病毒粒子（一）病毒的核心病毒的核心是病毒粒子的内部中心结构。
病毒的形态结构、传播方式、病毒感染的类型
病毒的形态结构、传播方式、病毒感染的类型
病毒：是一类体积微小，结构减单、仅有一种核酸（RNA或DNA）必须借用电子显微镜放大几万至几十万倍后才能看到只能在活的易感细胞内以复制方式进行增殖的非细胞型微生物
病毒的形态结构
病毒的大小用纳米（nm）对人致病的病毒为球形
病毒的结构：
核心：只含一种核酸（RNA或DNA）遗传信息
衣壳：保护病毒核酸酶的破坏、吸附与易感细胞的表面
包膜：包膜对衣壳有保护和吸附作用
增殖过程
1、吸附
2、穿入病毒通过胞饮、融合的方式
3、脱壳脱去蛋白衣壳
4、生物合成病毒复制
5、成熟与释放合成子代病毒
病毒耐冷不耐受对抗生素不敏感
病毒繁殖方式：复制
细菌繁殖方式：二分裂法
呼吸道传播流感病毒
消化道传播甲型（甲型肝炎病）
水平传播经皮肤传播（乙脑病毒）
病毒的传播方式经血源传播（HIV 艾滋病病毒）
经性传播
垂直传播通过胎盘或产道由亲代传播子代
隐性感染
急性感染
病毒感染慢性感染病毒会排出体外无症状类型显性感染持续性感染潜伏感染无临床症状无病毒排出
慢发病毒感染
干扰素抗病毒、抗肿瘤、免疫调节作用非特异性免疫
抗病毒免疫NK细胞
特异性免疫体液免疫的抗病毒作用
细胞免疫的抗病毒作用
作病毒分离时应采集患者急性期标本
血清学检查采集早期与恢复期双伤血清
暂时不能检查时，分离培养时将标本置于70℃保存。
病毒的基本性状【27页】
三、病毒的变异
（一）抗原性变异：如：甲型流感病毒包膜 表面的HA和NA可制备疫苗
（二）毒力变异 （三）奶药性变异 （四）宿主范围变异
四、理化因素对病毒的影响
（一）物理因素 1.温度：耐冷不耐热 2.射线：X射线、r射线、紫外线可使病毒灭活 （二）化学因素 1.脂溶剂：包膜V 2.酚类 3.醛类 4.氧化剂、卤素及其化合物 5.抗生素与中草药
病毒的大花叶病毒
乙肝病毒
HIV
脊髓灰质炎病毒
流感病毒
噬菌体
痘病毒
烟草花叶病毒
狂犬病病毒
（二）病毒的结构与化学组成
1.核心 2.衣壳 （1）其排列方式： 螺旋对称型
20面体立体对称型 复合对称型
（2）作用： 保护核酸
有与宿主细胞上的病毒受体特异结合的配体
痘病毒的复制
脊髓灰质炎病毒的复制
逆转录病毒的复制
（二）病毒的异常增殖
1.顿挫感染：病毒进入宿主细胞，若细胞缺乏 病毒复制所需的酶、能量和原料等，则不 能复制出有感染性的病毒颗粒，称顿挫感 染。
2.缺陷病毒：由于病毒基因组不完整或基因 位点改变，因而病毒 在宿主细胞内复制出 不完整、无感染性病毒颗粒，称为缺损病 毒。
具有抗原性
3.包膜
病毒的结构
螺旋对称型
20面体对称型
复合对称型
二、病毒的增殖
（一）病毒增殖周期 1.吸附：病毒表面蛋白质与易感细胞表面受体特异
性结合。 2.穿入 （1）病毒胞饮：无包膜病毒 （2）融合：有包膜病毒 （3）转位作用：无包膜病毒 3.脱壳：脱去蛋白质衣壳的过程称为脱壳 4.生物合成
（三）干扰现象
1.概念：两种病毒同时或先后感染同一宿主细胞时，可发生 一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象，称为干扰现象。
病毒的形态和结构
病毒的形态和结构病毒（Virus）是一类非细胞形态的介于生命与非生命形式之间的物质。
有以下主要特征：①个体微小，可通除滤菌器，大多数必须用电镜才能看见；②仅具有一种类型的核酸，或DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒；③专营细胞内寄生生活；④具有受体连结蛋白（receptor binding protein），与敏感细胞表面的病毒受体连结，进而感染细胞。
一、病毒的形态和结构病毒的大小一般在10~30nm之间。
结构简单，由核酸（DNA或RNA）芯和蛋白质衣壳（capsid）所构成，称核衣壳（nucleocapsid），衣壳有保护病毒核酸不受酶消化的作用。
各种病毒所含的遗传信息量不同，少的只含有3个基因，多的可达300个不同的基因。
病毒衣壳由一至几种蛋白组成，组成病毒衣壳的亚单位称壳微粒（capsome r）。
病毒的形成不需要酶的参加，只要条件具备，核酸和蛋白质便可自我装配（self assembly）成病毒。
其装配形式有二十面体对称、螺旋对称和复合对称三种类型。
二十面体对称型的衣壳蛋白形成二十面体，核酸包在其中；螺旋对称型的衣壳蛋白与核酸呈螺旋形排列，核酸交织在其中；复合对称型为同时具有或不具有两种对称性形式的病毒（图3-21）。
图3-21 病毒衣壳的排列方式一个成熟有感染性的病毒颗粒称“病毒体”（Virion）。
电镜观察有五种形态；①球形（Sphericity）：大多数人类和动物病毒为球形，如脊髓灰质炎病毒（图3-21）、疱疹病毒及腺病毒等；②丝形（Filament）：多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒（图3-22），人类流感病毒有时也是丝形；③弹形（Bullet-shape）：形似子弹头，如狂犬病毒、疱疹性口炎（图3-23）病毒等，其他多为植物病毒。
④砖形（Brick-shape）：如天花病毒（图3-24）、牛痘苗病毒等；⑤蝌蚪形（T adpole-shape）：由一卵圆形的头及一条细长的尾组成，如噬菌体（图3-25）。
病毒的形态结构与分类-2016版共71页
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
病毒的形态结构与分类-2016版
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
3 病毒的形态与构造
（3）PrP%小鼠作出贡献 把染病小鼠的脑提取物接种给PrP% 小鼠，
后者不染病。同样的脑提取物，接种给普通小 鼠 PrP+/+，后者被染病。
染病小鼠
PrP%小鼠
脑提取物
PrP+/+ 小鼠
看来， PrP c 的存在是染病的必要前提
（4）对 PrP c 和PrP sc 两种蛋白质做结构分析。
都是由 208 个氨基酸残基组成的疏水性很强糖蛋
混 匀
噬菌体试样：合适稀释液0.1ml
• 优点 ▪ 弥补培养皿底部不平的缺陷； ▪ 所有噬菌斑大小一致、边缘清晰、无重 叠现象； ▪ 因上层培养基琼脂较稀，噬菌斑形态较 大，特征明显。
• 成斑率：同一样品根据噬菌斑计算出来的 效价与用电镜直接计数得到的效价之比。 ▪ 噬菌体成斑率＞50% ▪ 动植物病毒成斑率一般为10%
和代谢特征上也反映出来。
PrP c
PrP sc
胞内定位
细胞表面
胞质内
蛋白酶水解
水解完全 局部水解
（7）综合上面得到的结果，提出一个理论设想： 瘙痒病的发生是因为 PrP sc 的入侵，把脑细胞中原
来就有的 PrP c “带坏”，使 PrP c 重新折叠，形成新的 高级结构，变成了 PrP sc 。
▪ 裂解期（rise phase） ▪ 平稳期（plateau）
• 裂解量（burst size） • 感染复数（m.o.i, multiplicity of infection） • 自外裂解（lysis from without）
七、溶源性（Lysogeny）
• 溶源性：噬菌体（温和噬菌体 temperate phage）侵入宿主细胞后，基因组整合到 宿主的基因组上，并随宿主的复制而进 行同步复制，不裂解宿主细胞（溶源菌 lysogen） 。
病毒的基本形态和分类病毒的感染与免疫病毒感染的实验室诊断全
病毒的感染与免疫
病毒的感染方式
水平传播： 通过黏膜表面：呼吸道、消化道、泌尿生殖 道 通过皮肤传播：媒介昆虫叮咬皮肤 医源性传播：经输血、注射、拔牙、手术等
垂直传播： 经胎盘传播 经产道传播
病毒感染的类型
病毒的鉴定－－最后鉴定
中和试验
已知抗体＋待检病毒－→细胞培养－→观察有无细胞病变
交叉保护试验
病毒免疫动物－→2周后，用标准动物作攻击试验 不接种病毒的动物－→2周后，用标准动物作攻击试验
病毒的血清学诊断
标本采集：早期和恢 复期双份血清
急性期单份血清IgM 的测定
双份血清的IgG 的测 定
常用方法 中和试验 补体结合试验 血凝抑制试验 免疫荧光试验 酶免试验 胶乳凝集试验 间接血凝试验
隐性感染：成为病毒携带者；获得免疫 显性感染： 急性感染 持续性感染 慢性感染 潜伏感染： 慢发感染
病毒的致病机制
一、病毒对宿主细胞的直接作用 影响细胞的生命力 杀细胞感染 非杀细胞感染 细胞融合 形成包涵体：有些病毒感染的细胞在普通光学显 微镜下可观察到胞浆或胞核内出现圆形或卵圆形 的斑块状结构 细胞转化 细胞凋亡
互补DNA
RNA:DNA
双股DNA
整合宿主细胞DNA
RNA 逆转录病毒的合成
呼吸道病毒
种类 正粘病毒：
流感病毒 副粘病毒：
麻疹病毒 腮腺炎病毒 风疹病毒 呼吸道合胞病毒
流行性感冒病毒
属正粘病毒科 是引起流行性感冒的病原体 分甲、乙、丙三型 甲型流感病毒常引起流感的大流行
生物学特性
形态结构：球形；属RNA病毒；有包膜
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衣原体 390nm
A、大肠杆菌噬菌体 ( 65 ×95nm )
立克次体 450nm
B、腺病毒 (70nm )
C、脊髓灰质炎病毒
A
G 葡萄球菌
(30nm )
(1000nm）
D、乙脑病毒
牛痘病毒
F
( 40nm )
B
300×250nm
E、蛋白分子 (10nm )
E
C
F、流感病毒
D
( 100nm )
G、烟草花叶病毒
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）
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） SARS coronavirus
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.
/
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”。
murine leukemia virus
- geographic locations
Sendai virus, Coxsackie virus
- their discovers
Epstein-Barr virus
- how they were originally thought to be contracted
(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。
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
- the disease they cause
poliovirus, rabies virus
- the type of disease
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. 病毒的大小
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 10 n m 。 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。
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(inclusion body) 噬菌斑(plaque) 空斑(plaque) 枯斑(lesion)
（1）包涵体（inclusion 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。
电镜
球形颗粒 杆状颗粒
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
复杂形状颗粒 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
<50 nm
小型病毒
50 nm-150 nm 中等大小病毒（大多数）
>150nm
大型病毒
纳米(nanometer) :10-9m, 10-3m 埃米(Angstrom):10-10m
Science. 2010 Aug 27;329(5995):1071-5. Crystal structure of human adenovirus at 3.5 A resolution.
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。
4. 病毒的命名
国际病毒分类委员会（ICTV） (International Committee on Taxonomy of Viruses)
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。
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 (type species)。 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) 0.01-0.3 0.5-3.0 0.2-3.0
0.2-0.5
0.3-0.5
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 / R D 十 R D 十 R D 十 R
D十R
The size of viruses
2. 病毒的结构
DNA or +
RNA
Capsid protein
Nucleocapsid
=
Naked capsid virus
Nucleocapsid
+
Lipid membrane, glycoproteins
Enveloped virus
virion
nucleocapsid
envelope spike
nucleic acid
DNA or RNA
capsid
Virion: The complete virus particle.
Capsid: The protein coat that surrounds nucleic acid.
Nucleocapsid: The nucleic acid plus the capsid.
Herpes simplex virus Electron micrograph
Herpes simplex virus Nucleocapsid cryoEM model
Helical enveloped viruses
Influneza A virus Electron micrograph
Paramyxovirus Electron micrograph
Capsid symmetry
Icosahedral
Helical
Naked capsid
Matrix Lipid Glycoprotein
Enveloped
Icosahedral naked capsid viruses
Adenovirus
Foot and mouth disease virus
Electron micrograph
Crystallographic model
Helical naked capsid viruses
RNA
Protein
Tobacco mosaic virus Electron micrograph
Tobacco mosaic virus Model
Icosahedral enveloped viruses
（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(Guanrnieri body):天花病毒包涵体 内基氏小体(Negri body):狂犬病毒包涵体 X-体(X-body):烟草花叶病毒包涵体
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。