病毒的形态结构与分类-2016年度版
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病毒的形态大小和结构1.同学们大家好,欢迎来到微生物检验技术微课堂,本次课我们学习病毒基本特性中病毒的形态与结构。
2.病毒是体积微小,结构简单,由蛋白质和核酸组成,只有一种类型的核酸,只能在活细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物,完整的成熟的有感染性的病毒颗粒称为病毒体。
3.那么病毒有哪些特点呢?首先病毒的体积非常微小,需在电子显微镜观察,可通过除菌滤器;其次就是病毒结构非常简单,无细胞结构,只含一种类型核酸(DNA或RNA);第三呢就是严格的活细胞内寄生,只能在活细胞中增殖;最后就是对抗生素不敏感,但对干扰素敏感。
4.那么病毒感染的疾病又有什么特点呢?相比于细菌性感染疾病来说,他有传播性极强、病死率极高、大多数是呈现慢性持续感染、还有就是病毒感染与肿瘤形成的有着密切的关系。
5.那么我们知道了病毒的概念、特性之后再来了解一下病毒体的大小,病毒体的体积非常小,通常用纳米来作为测量单位,根据病毒的大小我们把病毒分为小型病毒、中型病毒和大型病毒三类,直径小于50nm的称为小型病毒、直径介于50 nm 到150 nm的称为中型病毒,直径大于150nm的称为大型病毒。
6.在电镜下我们可以看到各种病毒体大小差异很大,最大的病毒直径可以达到300个纳米,比如说牛痘病毒,最小的病毒直径,比如烟草花叶病毒只有20个纳米。
当然,对于绝大多数病毒来说,它们的直径大概在100个纳米左右。
另外我们还可以观察到病毒呈现的形态多种多样,大多数的病毒外观呈球形或者是近似的球形,比如流感病毒,乙型肝炎病毒等,还有少数的病毒呢,是杆状、丝状、子弹状或者是砖块状等等,比如说狂犬病毒就是子弹状,有些动物病毒一般呈几何形状,昆虫病毒呈多角形,而细菌病毒则是呈蝌蚪状。
7.接下来我们来学习病毒的结构和化学组成,病毒体的结构由核心、衣壳和包膜组成,衣壳和核心构成的这个结构叫做核衣壳,如果病毒只有核衣壳这个结构,我们就把它称之为裸露病毒,如果在病毒的核衣壳的外面还有一层包膜和刺突,那么这一类病毒就叫做包膜病毒。
病毒的形态
人们在电镜下观察到许多病毒粒体的形态和大小,病毒的形状同其壳体的基本结构有着紧密的联系。
病毒的壳体有三种结构类型,与之相对应,病毒颗粒的形状大致可分为下列三种类型:
1)螺旋对称壳体。
蛋白质亚基沿中心轴呈螺旋状排列,形成高度有序、对称的稳定结构。
螺旋对称的壳体形成直杆状、弯曲杆状和线状等杆状病毒颗粒。
很多植物病毒如TMV等则为坚硬的杆状,而某些植物病毒和细菌病毒的形状是软而能弯曲的很长的纤维状。
昆虫病毒中核型多角体病毒属成员也多呈杆状。
2)二十面对称壳体。
蛋白质亚基围绕具立方对称的正多面体的角或边排列,进而形成一个封闭的蛋白质的鞘。
因二十面体容积为,能包装更多的病毒核酸,所以病毒壳体多取二十面体对称结构。
病毒的壳体为二十面体对称,大部分动物病毒和少数植物病毒呈球状病毒颗粒。
各种病毒的衣壳亚基数目不一,排列方式不同,亚基往往聚在一起形成2、3、4、5或6邻体,因而使电镜下的近球状病毒的外形变化多端。
此外,有些动物病毒如腺病毒每个二十面体的顶点处都有一纤维状的细丝,很像一个卫星天线,使它们的外形更为别致。
近年来,又发现一类新型病毒即双生病毒。
它的结构特点是2个二十面体联在一起,而每个球体由12个蛋白亚基构成,两两联结时粘合处失去一个亚基。
3)复合对称壳体。
仅少数病毒壳体为复合对称结构。
壳体由头部和尾部组成,包装有病毒核酸的头部通常呈二十面体对称,尾部呈螺旋对称。
具有复合对称结构的典型例子是有尾噬菌体(tailed phage)。
有复合对称壳体的细菌病毒(噬菌体)和某些动物病毒呈复杂形状的病毒颗粒。
多的就是烟草花叶病毒,[62]但也有少量单链DNA病毒也为螺旋形;无论是哪一种病毒,其核酸都通过静电相互作用与衣壳蛋白结合(核酸带负电而衣壳蛋白朝向中心的部分带正电)。
一般来说,棒状病毒体的长度取决于内部核酸的长度,而半径取决于壳粒的大小和排列方式。
用于定义这种螺旋形态的参数有两个:amplitude和pitch,前者即直径,而后者是指壳粒环绕一周后所前进的距离。
[63]正二十面体形[编辑]正二十面体具有正二十面体结构的腺病毒的电镜照片大多数的动物病毒为正二十面体或具有正二十面体对称的近球形结构。
二十面体具有5-3-2对称,即每个顶点为5重对称,每个面的中心为3重对称,每条边的中心为2重对称。
[63]病毒之所以采用这种结构可能的一个很重要的原因是,规则的二十面体是相同壳粒形成封闭空间的一个最优途径,可以使所需的能量最小化。
[64]形成二十面体所需的最少的等同的壳粒的数量为12,每个壳粒含有5个等同的亚基。
但很少有病毒只含有60个衣壳蛋白亚基,多数正二十面体形病毒的亚基数量大于60,为60的倍数,倍数可以是3、4、7、9、12或更多。
[64]由于二十面体的对称性,位于顶点的壳粒周围有五个壳粒环绕,被称为“penton”;而位于三角形面中心的壳粒周围有六个壳粒环绕,被称为“hexon”。
[65]包膜型[编辑]带状疱疹病毒的电镜负染照片显示其病毒颗粒周围被包膜所环绕。
一些病毒可以利用改造后的宿主的细胞膜(来自细胞表面的质膜或细胞内部的膜,如核膜及内质网膜)环绕在病毒体周围,形成一层脂质的包膜。
包膜上既镶嵌有来自宿主的膜蛋白也有来自病毒基因组编码的膜蛋白;而脂质膜本身和其中的糖类则都来自宿主细胞。
包膜型病毒位于包膜内的病毒体可以是螺旋形或正二十面体形的。
[63]无包膜的病毒在宿主细胞内完成复制后,需要宿主细胞死亡并裂解后,才能逸出并进一步感染其他细胞。
这种方法虽然简单,但常常造成大量非成熟细胞死亡,反而降低了对宿主细胞的利用率。