background image

References: 

Main textbook: Medical Microbiology, Jawetz, Melnick, 26th ed.,2013

1

st

lecture of Medical Virology for 3

rd

year students- college of Medicine

Presented by Dr. Mohammed J. M. Shallal


background image

background image

* Viruses can infect all forms of life (bacteria, plants, protozoa, fungi, 

insects, fish, reptiles, birds, and mammals.

* Viral diseases are considered as one important reason of mortality and 

permanent disability, especially among infants and children. Antibiotics 
are effectively control most bacterial infections, while the viral infections 

pose a relatively greater and less controlled threat to human health. 

Viruses: are the smallest infectious agents (20-300nm) in size, 
composed of nucleic acid surrounding by protein shell which is in 
some type of viruses surrounding by lipid envelope.

Viruses are small, sub cellular that are unable to multiply outside a 
living host cell (Viruses replicate only in living cells (obligatory).

Containing only one kind of nucleic acid (DNA or RNA) as their 
genome 

Introduction

Medical Virology

is the science that deals with pathogenic and infectious 

viruses infect human


background image

Nucleic acid is enclosed in a protective protein shell which may be 
surrounded by lipid containing membrane (Enveloped viruses) or not 
(Naked or non-enveloped viruses). 

By 2000, the International Committee on Taxonomy of  Viruses had 
organized more than 4000 animal and plant viruses into 56 families, 9 
subfamilies, and 233 genera.

However, there are only 21 families of viruses are capable of causing 
human infections .

Enveloped

Naked


background image

Viruses differ from other microorganisms by structure, biology and replication

Property

Virus

Bacteria

Size

20-300nm

1000nm

Genome(nucleic acid(

DNA or RNA, but not both

DNA and RNA

Cell wall

Envelope present in some 

viruses

Have cell wall

Ribosome

No ribosome

Have ribosome

Multiplication by binary fission

(

-

)

)+(

Sensitivity to antibiotics

(

-

)

)+(

Growth in culture media

Grow only in living host cells

Grow in culture media


background image

Virus particle = virion


background image

Structure of viruses: 

some terms related to the structure of viruses

Capsid: The protein shell, or coat that encloses the nucleic acid 
genome:

specific number of identical subunits called Capsomeres

Capsomeres: Morphologic units seen in the electron microscope on 
the surface of icosahedral virus particles. Capsomeres represent 
clusters of polypeptides, but the morphologic units do not necessarily 
correspond to the chemically defined structural units. 

Defective virus: A virus particle that is functionally deficient in some 
aspect of replication.

Envelope: A lipid-containing membrane that surrounds some virus 
particles. It is acquired during viral maturation by a budding process 
through a cellular membrane. Virus-encoded glycoproteins are exposed 
on the surface of the envelope. These projections are called peplomers. 

Nucleocapsid: The protein-nucleic acid complex representing the 
packaged form of the viral genome. 


background image

Virion: The complete virus particle. In some instances (eg, papilloma
viruses, picorna viruses), the virion is identical with the nucleocapsid. 
In more complex  virions (herpesviruses, orthomyxoviruses), includes 
the  nucleocapsid plus  a  surrounding  envelope. Virion,  serves  to 
transfer the viral nucleic acid from one cell to another.

Chemical composition of viruses:

A) Viral protein: 

The protein coat have several important functions:

1- To facilitate transfer of the viral nucleic acid from one host cell to 

another.

2- To protect the viral genome against inactivation by nucleases.
3- Participate in the attachment of the virus particle to a susceptible 

cell. 

4- Provide the structural symmetry of the virus particle.
5- Determine the antigenic characteristics of the virus.


background image

6- Some surface proteins may also exhibit specific activities, eg, influenza 

virus hemagglutinin agglutinates red blood cells.

7- Some viruses carry enzymes (proteins) are essential for the initiation 

of the viral replicative cycle.

B) Viral Nucleic Acid:

Viruses contain a single kind of nucleic acid either

DNA or RNA single or double-stranded, circular or linear that
encodes the genetic information necessary for replication of the virus.

The size of the viral DNA genome ranges from 3.2 kbp
(hepadnaviruses) to 375 kbp (poxviruses). Size of RNA genome ranges 
from about 7 kb (some picornaviruses and astroviruses) to 30 kb 
(coronaviruses). Viral nucleic acid may be characterized by its G + C 
content. 

DNA viral genomes can be analyzed and compared using restriction 
endonucleases (enzymes that cleave DNA at specific nucleotide 
sequences.


background image

C) Viral Lipid Envelopes

Some viruses contain lipid envelopes as part of their structure (eg, 
Sindbis virus. The lipid is acquired when the viral nucleocapsid buds 
through a cellular membrane in the course of maturation. Budding 
occurs only at sites where virus-specific proteins have been inserted 
into the host cell membrane. The specific phospholipid
composition of a virion envelope is determined by the specific type 
of cell membrane involved in the budding process. For example, 
herpesviruses bud through the nuclear membrane of the host cell, 
and the phospholipid composition of the purified virus reflects the 
lipids of the nuclear membrane.

Lipid-containing viruses are sensitive to effect of ether and other 
organic solvents indicating that disruption or loss of lipid results in 
loss of infectivity. On the other hand, non-lipid-containing viruses 
are generally resistant to Ether.


background image

Viral envelopes also contain glycoproteinsThe envelope 

glycoproteins are virus-encode. However, the sugars added to viral 
glycoproteins often reflect the host cell in which the virus is grown 
and have several functions, such as:.

It is the surface glycoproteins of an enveloped virus that attach the 
virus particle to a target cell by interacting with a cellular receptor. 

They are also often involved in the membrane fusion step of 
infection. 

The glycoproteins are also important viral antigens. 

As a result of their position at the outer surface of the virion, they are 
frequently involved in the interaction of the virus particle with 
neutralizing antibody.

Extensive glycosylation of viral surface proteins may prevent effective 
neutralization of a virus particle by specific antibody. 


background image

Basis of viral Classification

Viruses are classified on the basis of morphology, chemical 
composition, and mode of replication. The viruses that infect humans 
are currently grouped into 21 families, reflecting only a small part of 
the spectrum of the multitude of different viruses whose host ranges 
extend from vertebrates to protozoa and from plants and fungi to 
bacteria.

The following properties have been used as a basis for the 
classification of viruses:

A- Based on chemical and physical criteria  :
1- Morphology:Viruses are grouped on the basis of size and shape, 

chemical composition and structure of the genome (symmetry), and 
mode of replication. 


background image

Icosahedral symmetry (cubic(: 

composed 

of 12 vertices and 20 equal triangular sides, with  
approximate outline of  sphere, e.g  Herpes virus 
and Adenovirus

.

Helical symmetry: 

the capsomeres are  

arranged like steps in a spiral strain case or hollow, 
rod shaped, the helix rigid or flexible, e.g   influenza 
and parainfluenza viruses. 

Complex viruses: 

e.g Poxvirus, in which there 

are many layers around the capsid.


background image

2-Virus genome properties, including

Type of nucleic acid (DNA or RNA). 

Size of genome in kilobases (kb) or base pairs (bp). 

Strandedness (single or double). 

Whether linear or circular, sense (positive, negative, ambisense). 

Segments (number, size). 

Nucleotide sequence. 

G + C content. 

3- Physicochemical properties of the virion, including: 

Molecular mass,

pH stability, 

Thermal stability, 

Susceptibility to physical and chemical agents, especially Ether and 
other detergents.


background image

(4) Virus protein properties, including: number, size, and functional 
activities of structural and nonstructural proteins, amino acid 
sequence, modifications (glycosylation, phosphorylation), and special 
functional activities (transcriptase, reverse transcriptase ,
neuraminidase and fusion acticity).

(5) Genome organization and replication, including:

gene order, 

Strategy of replication (patterns of transcription, translation).

Cellular sites (accumulation of proteins, virion assembly, virion 
release).

(6) Antigenic properties.

(7) Biologic properties, including: Natural host range, Mode of 
transmission, Vector relationships, Pathogenicity , Tissue tropisms 
and pathology.


background image

B- Classification according to diseases they produce:

Generalized diseases: in which virus is spread throughout the body 
via blood stream and in which multiple organs are affected Skin 
rashes may occur, these include Measles, rubella, chicken pox, 
yellow fever and enteroviruses.

Diseases primarily affected specific organs:

a- Diseases of CNS, such as poliomyelitis, rabies, aseptic meningitis 
and herpes simplex.

b- Diseases of liver, such as hepatitis type A,B,C,D,E ,yellow fever 
and rubella virus.

c- Diseases of skin or mucous membranes, such as herpes simplex, 
molluscum contagiosum, warts and herpes zoster.

d- Diseases of Eye, such as adenovirus, herpes keratoconjunctivitis 
and epidemic haemorragic conjunctivitis.


background image

e- Diseases of the gastrointestinal tract, such as rotavirus and enteric 

adenviruses.

f- Sexually transmitted diseases, such as herpes, hepatitis B virus, 

papilloma viruses, reteroviruses (HIV) and cytomegalovirus.

C- Classification of viruses based on nucleic acid genome 

DNA viruses: divided into:

A- Enveloped DNA viruses like: Hepadnaviruses (Hepadnaviridae)

and Herpesviruses (Herpesvridae).

B-Non-enveloped DNA viruses like: Parvoviridae, Papillomaviridae 

,Polyomaviridae (Papovaviridae) and Adenoviridae .

Poxviridae 

 :

C- Complex DNA viruses

RNA viruses divided into :

A- Non-enveloped RNA viruses such as: Picornaviruses, Astroviruses  

Caliciviruses and Reoviruses.


background image

B- Enveloped RNA viruses such as:  Togaviruses, Arenaviruses  

,Flaviviruses,Reteroviruses , Orthomyxoviruses, Bunyaviruses
,Rhabdoviruses, Paramyxoviruses and Filoviruses


background image

RNA viruses


background image

RNA viruses


background image

Evolutionary Origin of  Viruses

Three hypotheses  of viral origin can be summarized as follows:

(1) Pre-cellular  origin hypothesis: viruses originated before cells

(2) Escape host gene hypothesis: Viruses may be derived from DNA 
or RNA nucleic acid components of  host cells that became able to 
replicate autonomously and evolve independently.  Fragments of 
cellular genomes became infectious

(3) Regressive evolution hypothesis: cells or proto-cells evolved into 
virions . Viruses may be degenerate forms of intracellular parasites. 
There is no evidence that viruses evolved from bacteria, though other 
obligately intracellular organisms, eg, rickettsiae and chlamydiae, 
presumably did so. 

Non of the above hypotheses explain the origin of virus..but the Pre-
Cellular theory is most popular. 


background image

Universal System of  Virus Taxonomy

A system has been established in which viruses are separated into 
major groupings called families on the basis of virion morphology, 
genome structure, and strategies of replication. Virus family names 
have the suffix 

-viridae

.

And each family is divided to subfamily 

–virinae 

within each 

subfamily, subdivisions called genera are usually based on 
physicochemical or serologic differences. 

Criteria used to define genera vary from family to family. Genus 
names carry the suffix 

–virus.


background image

Nomenclature of viruses

In the early days of virology, viruses were named according to common 
pathogenic properties: 

organ tropism 

and/or 

modes of transmission

, and 

often also after 

their discoverers

. From the early 1950s until the mid of 

1960s, it was popular to compose virus names by using (abbreviations 
derived from a few or initial letters. The name “

Picornaviridae

” is derived 

from 

pico (small) and RNA

; the name “

Reoviridae

” is derived from 

respiratory, enteric, and orphan viruses 

because the agents were found in 

both 

respiratory and enteric specimens 

and were 

not related to other 

classified viruses; “

Papovaviridae

” is from 

papilloma, polyoma, and 

vacuolating agent

(simian virus 40 [SV40]); “

retrovirus

”  is from 

reverse 

transcriptase

; “

Hepadnaviridae

” is from the 

replication of the virus in 

hepatocytes

and their 

DNA genomes

, as seen in hepatitis B virus. 


background image

Adenoviridae

(adeno, “

gland

”; refers to the 

adenoid tissue 

from which 

the viruses were first isolated); 

Astroviridae

(

astron means star

); 

Arenaviridae

(

arena “sand

”) describes the 

sandy appearance 

of the 

virion. 

Bunyaviridae

(from 

Bunyamwera, the place in Africa (

Uganda) 

where the type strain was isolated); 

Calicivirus

(

calix, “cup” or “goblet

” 

from the cup-shaped depressions on the viral surfaces); 

Coronaviridae

(

corona, “crown

”) describes the 

appearance of the peplomers

protruding 

from the viral surface; 

Filoviridae

(from the Latin 

filum, 

“thread” or “filament

”) describes the morphology of these viruses. 

Herpesviridae

(

herpes, “creeping

”) describes the 

nature of the lesions

Orthomyxoviridae

(

ortho, “true,” plus myxo

“mucus,” a substance for 

which the viruses have an affinity; 

Paramyxoviridae

derived from 

para, 

“closely resembling” and myxo

Parvoviridae

(parvus means, “

small

”); 

Poxviridae

(

pock means, “pustule

”); 

Rhabdoviridae

(

rhabdo, “rod

” 

describes the shape of the viruses and 

Togaviridae

(

toga, “cloak

”) refers 

to the tight viral envelope.


background image

Several viruses of medical importance still 

remain unclassified

. Some 

are difficult or impossible to propagate in standard laboratory host 
systems and thus cannot be obtained in sufficient quantity to permit 
more precise characterization. 

Hepatitis E virus

, the 

Norwalk virus 

and similar agents that cause nonbacterial gastroenteritis in humans 
are now assigned to the 

calicivirus family

.


background image

background image

lecture 1


background image

lecture 1


background image

background image

Sindbis virus (SINV) is a member of the Togaviridae family, in the Alphavirus genus. 
The virus was first isolated in 1952 in Cairo, Egypt. The virus is transmitted by 
mosquitoes (Culex spp.) SINV causes sindbis fever in humans and the symptoms 
include arthralgia, rash and malaise.




رفعت المحاضرة من قبل: Ali Haider
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 227 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل