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從電子顯微鏡看常見的DNA病毒

農委會家畜衛生試驗所 郭舒亭

  根據電子照射在標本上的方式以及接收呈像的訊息種類,電子顯微鏡可分為穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope, TEM),掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM),掃描穿透式電子顥微鏡(Scanning Transmission Electron Microscope, STEM),以及電子微探分析儀(Electron Probe Microscope analyzer, EPMA)等等。然而,不論是那種電子顯微鏡,在觀察物質的顯微結構方面都有很大的貢獻。在獸醫界,我們常常要跟一些肉眼看不到的病原奮鬥,例如細菌、病毒等這一類的病原,這些病原有許多是無法利用一般光學顯微鏡觀察得到,但電子顯微鏡卻可以解決這樣的問題。尤其是穿透式電子顯微鏡的運用,從過去二十幾年以來,這項技術的發展已成為病毒性疾病診斷上常被利用的工具之一,尤其是配合負染色法(negative stain)及超薄切片法(ultrathin section)的技術發展與建立,使我們可以以更快速且正確的方法來觀察我們所對抗的疾病病原,其形態、大小等等特性,對於疾病的診斷或是研究都有許多的貢獻。

  在進入真正主題(常見DNA病毒形態介紹)前,對所謂負染色法及超薄切片法作一番簡單的解釋及比較。負染色法主要處理的檢體以液態狀為主,如細胞培養液、乳劑等等,處理的流程簡單快速,所觀察的對象主要為完整的細菌或病毒顆粒外部形態,而超薄切片法處理的檢體以固態為主,如檢體組織塊,處理的流程繁雜且較負染色法緩慢,所觀察的對象著重於檢體組織細胞的顯微變化、病原聚集或複製在於細胞的何種位置等,此類病原與細胞之間關係之探討,呈現的影像皆為檢體組織細胞或病原的縱切或橫切切面為主。

  DNA病毒及RNA病毒依照病毒結構對稱性的不同來區分,可分為三大類,第一類20面體立方對稱性病毒,多為無封套性病毒,如Parvoviridae、 Adenoviridae;第二類為螺旋對稱性病毒,如Paramyxoviridae 、Orthomyxoviridae;第三類稱為複雜性病毒,如Poxviridae,此類病毒因為其結構複雜而無法具體形容之,所以歸類於第三類病毒。

  以下即為5種常見DNA病毒形態,經本所以負染色法處理穿透式電子顯微鏡觀察所得之結果。

  1. Adenoviridae 腺病毒科

    腺病毒科病毒,不具封套(nonenvelope),其蛋白衣(capsid)由250個次蛋白衣(capsomers)構成,次蛋白排列顯著為其特色,蛋白衣包裹著DNA形成核蛋白衣(nucleo capsid),核蛋白衣呈現有角度之20面體對稱結構,病毒直徑約70 nm~90 nm,有12個頂端稱為五角體基(penton base),從頂端伸展出去有一個約2 nm寬10 nm~25 nm長末端具結節狀的突出物或稱為纖維(filament),此纖維具特異性抗原,即血球凝集素,但在負染色法觀察下,此纖維結構常因斷裂而無法被觀察到。

  2. Herpesviridae 疱疹病毒科

    疱疹病毒科病毒具封套(envelope),包含封套的病毒顆粒直徑約120 nm~200 nm,呈圓球形,核蛋白衣(nucleocapsid)由162個次蛋白衣構成,呈20面體結構,核蛋白衣直徑100 nm~110 nm,次蛋白衣呈球中空的三角或五角形管子,此為特徵性結構。

  3. Parvoviridae 小 DNA病毒科

    小DNA病毒科病毒,不具封套(non-enveloped),蛋白衣由60個次蛋白衣構成,病毒直徑僅約18 nm~22 nm,次蛋白衣本身結構呈門把狀,因為太小受限於顯微鏡解析度而無法真正觀察到所謂門把狀結構。核蛋白衣表面有突出物,所以病毒表面呈現有些粗糙狀。

  4. Iridoviridae 彩虹病毒科

    彩虹病毒科病毒,具封套,包含封套的病毒顆粒直徑由130 nm~300 nm以上皆有可能,核蛋白衣由812個~1500個次蛋白衣構成,呈現複合型20面體結構,在穿透式電顯觀察下常呈現六角形結構的病毒顆粒。

  5. Poxviridae 痘病毒科

    痘病毒科病毒,具封套,呈卵圓形或呈磚形,直徑約140 nm~260 nm,長約220 nm~450 nm,封套有兩屬,外膜表面含有許多寬約8 nm~15 nm的線圈所形成之管狀蛋白質線,這些蛋白質線其排列在各亞群不相同,因而使病毒顆粒呈現桑椹狀表面或為毛線球狀表面,在封套內部有一核心含基因體以及圖形側體(lateral bodies),但這些結構不易由負色法觀察到。

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