第22章 病毒的復(fù)制

第22章病毒的復(fù)制制作：臨沂大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院微生物與免疫學(xué)教研室病毒在細(xì)胞外是處于靜止?fàn)顟B(tài)，基本上與無(wú)生命的物質(zhì)相似，當(dāng)病毒進(jìn)入活細(xì)胞后便發(fā)揮其生物活性。由于病毒缺少完整的酶系統(tǒng)，不具有合成自身成份的原料和能量，也沒(méi)有核糖體，因此決定了它的專性寄生性，必須侵入易感的宿主細(xì)胞，依靠宿主細(xì)胞的酶系統(tǒng)、原料和能量復(fù)制病毒的核酸，借助宿主細(xì)胞的核糖體翻譯病毒的蛋白質(zhì)。病毒增殖(multiplication)：只在活細(xì)胞內(nèi)，以其基因?yàn)槟０?，在酶的作用下，分別合成病毒基因及蛋白質(zhì)，再組裝成完整的病毒顆粒，這種方式稱為復(fù)制(replication)。從病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞開(kāi)始，經(jīng)過(guò)基因組復(fù)制和病毒蛋白合成，至釋放出子代病毒的全過(guò)程，稱為一個(gè)復(fù)制周期(replicationcycle)。病毒的復(fù)制周期主要包括吸附、穿入與脫殼、生物合成、組裝和釋放四個(gè)連續(xù)步驟。在病毒感染細(xì)胞之后的一個(gè)短時(shí)間內(nèi)，病毒完全消失，甚至在細(xì)胞內(nèi)也找不到傳染性的病毒顆粒，直至感染數(shù)小時(shí)后子代病毒出現(xiàn)為止，這階段稱為隱蔽期(eclipseperiod)，一般持續(xù)2～12h。病毒的一步生長(zhǎng)曲線病毒的一步生長(zhǎng)曲線：以感染時(shí)間為橫坐標(biāo)，病毒效價(jià)為縱坐標(biāo)，繪制出的病毒特征曲線。隱蔽期對(duì)數(shù)期細(xì)胞死亡第一節(jié)吸附、穿入與脫殼一、吸附(adsorption)分兩個(gè)階段：靜電吸附：病毒體與細(xì)胞接觸，進(jìn)行靜電結(jié)合。非特異性、可逆。真正的吸附：病毒體表面位點(diǎn)（蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)）與宿主細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體結(jié)合。是決定病毒感染的真正開(kāi)始。病毒受體病毒受體(virusreceptor)：是宿主細(xì)胞表面的特殊結(jié)構(gòu)，多為糖蛋白。硫酸乙酰肝素是偽狂犬病毒的受體CD9是犬瘟熱病毒的受體輔受體(coreceptor)：有的病毒顆粒吸附除需受體外還需輔受體，如腺病毒除了纖絲受體外，還需要整合素(integrin)作為輔受體，與病毒的五鄰體殼粒結(jié)合。裸露病毒的吸附囊膜病毒的吸附

某些病毒能凝集紅細(xì)胞，稱為病毒的血凝作用(haemagglutination，HA)，其本質(zhì)也是病毒與細(xì)胞受體的結(jié)合。研究最充分的有流感病毒，該病毒表面有兩種纖突，一種為血凝素(HA)，能與紅細(xì)胞表面的唾液酸受體結(jié)合；另一種為神經(jīng)氨酸酶(NA)，是受體破壞酶，使病毒從吸附的紅細(xì)胞解脫。病毒的特異抗體可抑制其血凝作用，稱為血凝抑制作用

(haemagg1utination-inhibition，HI)。將HA與HI二者結(jié)合可用于病毒的快速檢測(cè)。血吸附(haemadsorption):是一種特殊形式的血凝作用，是將紅細(xì)胞吸附于病毒感染的宿主細(xì)胞表面，也可用于病毒的檢測(cè)，如非洲豬瘟病毒。病毒體吸附在宿主細(xì)胞膜上后，可通過(guò)數(shù)種穿入方式進(jìn)入細(xì)胞：1.無(wú)囊膜的病毒：一般經(jīng)過(guò)細(xì)胞膜吞入，稱為病毒胞飲(viropexis)，形成吞噬小體(endosome)。如腺病毒、小RNA病毒等二、穿入(penetration)與脫殼(uncoating)

（一）穿入(penetration)病毒胞飲2.有囊膜的病毒⑴囊膜與宿主細(xì)胞膜融合：病毒的核衣殼直接進(jìn)入細(xì)胞漿內(nèi)。⑵病毒胞飲：細(xì)胞膜吞入。(1)膜融合后進(jìn)入(2)病毒胞飲不同病毒脫殼方式不一，多數(shù)在宿主細(xì)胞溶酶體酶作用下脫殼，釋放出基因組核酸。（二）脫殼(uncoating)

第二節(jié)生物合成部位：一般DNA病毒在胞核中復(fù)制，RNA病毒在胞漿中復(fù)制。實(shí)驗(yàn)觀察證明：吸附于細(xì)胞的病毒通常迅速消失，不能或極少發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)（上）的病毒粒子。這表明吸附的病毒很快侵入細(xì)胞，并迅速裂解，從侵入的病毒消失到新的子代病毒出現(xiàn)這一段時(shí)間稱為“隱蔽期”。隱蔽期是病毒增殖過(guò)程中最主要的階段——生物合成；此時(shí)，病毒的遺傳信息向細(xì)胞傳達(dá)，借助宿主細(xì)胞提供的原料、能量和場(chǎng)所合成核酸和蛋白質(zhì)，期間所需的多數(shù)酶也來(lái)自宿主細(xì)胞。生物合成(biosynthesis)病毒基因組一旦從衣殼中釋放后，就利用宿主細(xì)胞提供的低分子物質(zhì)合成大量的病毒核酸和結(jié)構(gòu)蛋白。早期：病毒復(fù)制合成所必需的復(fù)制酶和一些抑制蛋白，病毒處于隱蔽期病毒基因組轉(zhuǎn)錄成mRNA、合成指令蛋白質(zhì)：病毒的生物合成過(guò)程可基本歸為6大類：雙股DNA病毒、單股DNA病毒、單正股RNA病毒、單負(fù)股RNA病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒和雙股RNA病毒。吸附侵入與脫殼裝配釋放早期：病毒特異性酶的合成病毒核酸復(fù)制病毒結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成病毒大分子合成病毒核酸和蛋白質(zhì)復(fù)制的幾個(gè)階段：①mRNA的轉(zhuǎn)錄合成DNA或RNA聚合酶和一些早期蛋白②mRNA的譯制③病毒核酸的復(fù)制合成晚期蛋白，包括：結(jié)構(gòu)蛋白和一些調(diào)控蛋白④mRNA的再度轉(zhuǎn)錄⑤mRNA的再度譯制第一類：雙鏈DNA病毒如痘、乳多空、腺、皰疹、虹彩等病毒。這些病毒的DNA按照模板方式進(jìn)行，呈半保留型：（1）DNA雙鏈氫鍵斷開(kāi)；（2）兩條單鏈通過(guò)互補(bǔ)方式，各自形成一條新鏈。雙股DNA病毒病毒DNA早期mRNA早期蛋白（酶等）子代病毒DNA晚期mRNA病毒結(jié)構(gòu)蛋白子代病毒子復(fù)制宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)錄酶親代病毒吸附、穿入、脫殼裝配①②③④⑤⑥⑦⑧⑨第二類：?jiǎn)捂淒NA病毒如細(xì)小病毒等。病毒脫殼后首先形成雙股DNA（±DNA），稱為復(fù)制型，以此為模板進(jìn)行半保留型復(fù)制。DNA的復(fù)制在細(xì)胞核內(nèi)，依賴于細(xì)胞的酶；mRNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的合成與雙股DNA相似。第三類：雙鏈RNA病毒如呼腸孤病毒、雙RNA病毒等。病毒脫殼后首先不對(duì)稱的轉(zhuǎn)錄出+RNA，+RNA既能作為mRNA，又能作為模板合成子代雙鏈RNA。（dsRNA）第四類：?jiǎn)喂烧淩NA病毒如小RNA、披膜、嵌杯、冠狀病毒等。親代的RNA可直接作為mRNA，又能作為模板合成－RNA；－RNA反過(guò)來(lái)可復(fù)制子代+RNA。（-）ssRNA親代病毒（+）ssRNA早期蛋白（+）ssRNAdsRNA復(fù)制中間型（-）ssRNA（+）ssRNA大量子代（+）ssRNA晚期蛋白裝配子代病毒單鏈正股RNA病毒第五類：?jiǎn)喂韶?fù)鏈RNA病毒如正粘、副粘、嵌沙、彈狀、布尼病毒等。親代的－RNA合成＋RNA，＋RNA可作為mRNA，又可作為模板合成子代的－RNA。病毒自身攜帶依賴RNA的RNA多聚酶。親代（-ssRNA）（+）mRNA蛋白質(zhì)（+）ssRNA子代（-）sRNA子代病毒多聚酶單股負(fù)股RNA病毒第六類：反轉(zhuǎn)錄病毒為單股正鏈RNA。（1）以病毒RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄生成±DNA中間體；（2）雙鏈DNA整合于細(xì)胞基因組DNA中；（3）子代RNA由整合的病毒RNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)；（4）母代和子代RNA都呈現(xiàn)mRNA活性。病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄酶雙股DNA整合至宿主細(xì)胞（前病毒）mRNA病毒RNA結(jié)構(gòu)蛋白裝配子代病毒RNA:DNA轉(zhuǎn)錄酶聚合酶逆轉(zhuǎn)錄病毒病毒核酸復(fù)制病毒核酸的復(fù)制病毒核酸鏈接入寄主核酸鏈第七類：雙鏈環(huán)狀DNA病毒如嗜肝DNA病毒等。該類病毒核酸為雙鏈、環(huán)狀，其中含有部分單鏈區(qū),單鏈區(qū)長(zhǎng)度不等，短鏈為正鏈，長(zhǎng)度在整個(gè)基因組長(zhǎng)度的50~100%之間。（1）首先經(jīng)補(bǔ)鏈作用成為共價(jià)閉合的雙鏈DNA；（2）在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄出RNA；（3）其中有前基因組RNA作為復(fù)制的模板，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄合成－DNA鏈，RNA隨之被RnaseH降解；（4）再以－DNA為模板合成＋DNA。第三節(jié)組裝和釋放一、組裝病毒的結(jié)構(gòu)成分核酸與蛋白質(zhì)分別合成后，在細(xì)胞核內(nèi)或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)組裝成核衣殼。病毒核酸與衣殼裝配在一起，形成病毒子。絕大多數(shù)DNA病毒均在細(xì)胞核內(nèi)組裝，RNA病毒和痘病毒在細(xì)胞漿內(nèi)組裝。無(wú)包膜病毒組裝成核衣殼即為成熟的病毒體，病毒的早期蛋白，即非病毒結(jié)構(gòu)成分不組裝入病毒，殘留在感染細(xì)胞中。二、釋放無(wú)囊膜病毒：絕大多數(shù)釋放是一次同步，破壞宿主細(xì)胞膜，細(xì)胞迅速死亡。有囊膜病毒：絕大多數(shù)通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、空泡，或包上細(xì)胞核膜或細(xì)胞膜以出芽方式釋放而成為成熟病毒，在一段時(shí)間內(nèi)逐個(gè)釋出，非一次同步，對(duì)細(xì)胞膜破壞輕，宿主細(xì)胞死亡慢。從單個(gè)病毒吸附開(kāi)始至所有病毒釋放，此過(guò)程稱為感染周期或復(fù)制周期。一個(gè)感染細(xì)胞一般釋放的病毒數(shù)約為100-1000。VirusObtainingItsEnvelopefromHostCellMembranebyBudding

復(fù)制周期吸附和侵入脫殼生物合成裝配和釋放病毒的復(fù)制過(guò)程小結(jié)

1.吸附2.穿入3.脫殼5.裝配與釋放4.生物合成烈性使菌體生活周期概括復(fù)習(xí)思考題1.何謂病毒的復(fù)制與復(fù)制周期?2.何謂病毒的一步生長(zhǎng)曲線？3.試述雙股DNA病毒、單正股RNA病毒、單負(fù)股RNA病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒的增殖過(guò)程。是非題1.一個(gè)病毒的毒粒內(nèi)既含有DNA又含有RNA.。(

)2.一個(gè)病毒的毒粒內(nèi)既含有雙鏈DNA和雙鏈RNA。(

)3.一個(gè)病毒的毒粒內(nèi)只含有一