第一节 病毒的形态与结构
一、病毒的大小与形态
(一)病毒的大小
病毒的测量单位为纳米(nm)。不同种类的病毒体积大小差别很大,如痘类病毒的直径可达200~300nm,而小RNA病毒直径仅有20~30nm,但绝大多数病毒的大小均在150nm以下(病毒与其他微生物大小的比较见图21-1)。由于病毒体积极小,普通光学显微镜下难以辨认,须用电子显微镜放大数千倍至数万倍才能观察到。
图21-1 病毒与其他微生物大小比较示意图
(二)病毒的形态
感染人类和动物的病毒形态多呈球形或近似球形,个别为砖形或弹形;植物病毒(如烟草花叶病病毒)可呈丝形,细菌的病毒(噬菌体)多呈蝌蚪形(图21-2)。
图21-2 病毒形态示意图
二、病毒的结构
完整的、具有感染性的病毒颗粒称为病毒体。病毒体的基本结构是由核心和衣壳组成,二者共同构成核衣壳。个别病毒在核衣壳外还有一些辅助结构,如包膜、刺突(亦称包膜子粒)等(病毒体结构见图21-3)。
图21-3 病毒体结构模式图
(一)核心
病毒的核心位于病毒体的中央,由一种核酸(RNA或DNA)组成。据不同的核酸类型,可将其分为RNA病毒和DNA病毒两大类。大多数病毒的核酸是完整的,个别病毒的核酸是分节段的,如流感病毒。核酸即病毒的遗传基因,决定着病毒的遗传、变异、增殖、传染等生物性状。失去衣壳保护的裸露核酸仍能进入宿主细胞内并进行复制,称为感染性核酸。因感染性核酸不受衣壳蛋白和宿主细胞表面受体的限制,故易感细胞范围很广。但因裸露核酸缺乏衣壳的保护,易被体液中核酸酶破坏,故其感染性低于完整病毒。此外,核心尚有少数功能性蛋白,如某些病毒在复制早期所需要的核酸多聚酶、转录酶和反转录酶等。
(二)衣壳
病毒的衣壳是指包围在病毒核心外面的一层蛋白质。其主要作用有以下3个方面。①保护病毒核酸免遭核酸酶或其他理化因素的破坏;②与宿主细胞受体特异性结合,吸附于易感细胞表面,协助病毒引起感染;③具有良好的免疫原性,可刺激机体产生特异性免疫应答。衣壳由一定数量的壳粒(capsomere)组成,每个壳粒由一条或多条肽链组成。由于病毒的种类不同,其组成衣壳的壳粒数目和排列方式亦有所不同,可作为病毒鉴定和分类的依据。
1.螺旋对称型 病毒核酸呈盘旋状,壳粒沿核酸走向排列,包被核酸,形成细长盘绕的螺旋状对称结构。如流感病毒。
2.20面体立体对称型 病毒核酸浓集在一起形成球状或近似球状结构,衣壳围绕在核酸外面。壳粒有规律的排列成20个等腰三角形的面,并彼此围连成一个20面体立体对称型的球形体,将病毒核酸包裹于其中,即构成20面体立体对称结构。如脊髓灰质炎病毒。
3.复合对称型 病毒体结构较为复杂,其壳粒排列既有螺旋对称又有立体对称的构型。如噬菌体。
(三)包膜
包膜是病毒衣壳外面包绕的一层膜状结构,主要由蛋白质、脂类和少量糖类组成。具有包膜的病毒称为包膜病毒。由于包膜是某些病毒以“出芽”方式向宿主细胞外释放时,通过宿主细胞膜(或核膜)时获得,故包膜不仅含有病毒基因编码的特异性蛋白,还含有宿主细胞膜(或核膜)的多糖和类脂成分。包膜脂蛋白是引起机体发热、中毒等症状的主要原因。有些病毒的包膜表面有糖蛋白组成的不同形状的刺状突起,称为包膜子粒或刺突(spike)。如流感病毒包膜表面的血凝素和神经氨酸酶。
包膜的作用主要有:①保护病毒颗粒的完整性;②吸附于易感细胞表面,协助病毒感染;③具有类似细菌内毒素样的毒性作用;④免疫原性较强,可刺激机体产生特异性免疫应答。
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