病毒的复制增殖过程Word文件下载.docx

1、吸附过程可在几分钟到几十分钟内完成 穿入（penetration ）病毒与细胞表面结合后，可通过胞饮、融合、直接穿入 等方式进入细胞。胞饮类似吞噬泡，细胞内陷将病毒包进细胞浆内，无包膜 病毒多以胞饮形式进入易感染动物细胞内。融合是指病毒包膜与细胞膜融 合，包括病毒融合蛋白与细胞第二受体的作用，如HIV与CCR5的结合。融 合后再将病毒的核衣壳释放至细胞浆内。还有少数无包膜病毒在吸附时某些 蛋白衣壳的多肽成分发生改变，从而可直接穿过细胞膜。脱壳（uncoating ）病毒脱去蛋白衣壳后，核酸才能发挥作用。多数病毒穿 入细胞后，在细胞溶酶体酶的作用下，脫去衣壳蛋白释放病毒核 酸。痘病 毒脫壳过程复

2、杂，分为两步。先由溶酶体酶作用脫去外壳蛋白，再经病毒 编码产生的脫壳酶脫去内层衣壳，方能使核酸完全释放出来。生物合成（biosynthesis ）病毒脫壳后，进入生物合成阶段，即病毒利用宿 主细胞提供的环境和物质合成大量病毒核酸和结构蛋白。病毒核酸在细胞内 复制的部位因核酸类型不同而不同。除痘病毒外，DNA病毒都在细胞核内 复制；除正粘病毒和逆转录病毒外，RNA病毒均在细胞浆内复制。生物合成一般分早期和晚期两个阶段。早期蛋白合成阶段是病毒早期基因组 在细胞内进行转录、翻译而产生病毒生物合成中必需的酶类及某些抑制或阻 断细胞核酸和蛋白质合成的非结构蛋白，以利于病毒进一步复 制、阻断宿主 细胞的正

3、常代谢。晚期蛋白合成阶段是根据病毒基因组指 令，开始复制病毒 核酸，并经过病毒晚期基因的转录、翻译而产生病毒的结构蛋白。生物合成 阶段用电镜方法在细胞内查不到完整病毒，用血清学方法也测不到病毒抗 原，故被称为隐蔽期。各病毒隐蔽期长短不一，如脊髓灰质炎病毒为34 小时5而腺病毒为1618小时根据病毒核酸类型不同、基因组转录mRNA及合成蛋白方式不同，将病毒 的生物合成过程分为6个类型，即双链DNA病毒、单链DNA病毒、单正 链RNA病毒、单负链RNA病毒、双链RNA病毒及逆转录病毒。图43 dsDNA病毒复制示意图包合成以单纯疱疹病毒为例。（1 ）病毒与细胞结合；（2 ）病毒进入细胞，去 膜；（

4、3）脫壳；（4）病毒DNA进入细胞核；（5）病毒基因组复制， 子代病毒及病毒mRNA； （ 6）以病毒基因转录的mRNA进入细胞质（7）病毒mRNA翻译病毒子代蛋白，包括早期蛋白和晚期蛋白；（8）装配子代病毒；（9）出核，同时披上包膜；（10）释放到胞外1双链DNA病毒dsDNA病毒复制过程可分为早期和晚期两个阶段（图 4-3 ） o早期阶段是病毒利用宿主细胞核内的依赖DNA的RNA多聚酶，转 录早期mRNA，再于胞浆内的核糖体翻译出早期蛋白。早期蛋白主要 是非结 构蛋白，包括DNA多聚酶、脱氧胸腺喘噪激酶及调控基因和抑制细胞代谢 的多种酶类，用于子代DNA的复制。晚期阶段包括子代DN A复制

5、和晚期蛋 白的合成。DNA复制为半保留复制形式，即在解链酶作用下亲代DNA的双 链解开为正、负两个单链；再分别以这两条单链为模板，利用早期合成的 DNA多聚酶，复制出子代DNA 然后以子代D NA分子为模板，转录晚期 mRNA，继而在胞浆核糖体内转译出病毒结构蛋白，主要为衣壳蛋白。2单链DNA病毒ssDNA病毒种类很少，微小DNA病毒属此类。该类病毒 生物合成时，首先以亲代DNA作模板，合成互补链，并与亲代D NA链形成 dsDNA，作为复制中间型（replicative in termediate , RI）。然后解链，以半 保留形式进行复制，并以新合成互补链为模板复制出子代DNA,转录mR

6、NA并翻译合成病毒蛋白质。3单正链RNA病毒人和动物的RNA病毒多为单链RNA病毒，除正粘病毒外，绝大多数的生物合成在宿主细胞浆内。 +SSRNA病毒如小RNA病毒、黄病毒和某些出血热病毒等。+SSRNA本身具有mRNA功能，其 RNA可直接附着于宿主细胞的核糖体上翻译早期蛋白，首先全基因组翻译出 大分子多聚蛋白，在细胞或病毒编码的蛋白酶作用下切割成为功能蛋白及结 构蛋白，如RNA聚合酶。但风疹病毒、冠状病毒等首先从5端起始部分的RNA编码非结构蛋白。+ssRNA在该酶作用下，转录出与亲代互补的负链 RNA,形成双股RNA （土 RNA），即复制中间型，其中以正链RNA为 mRNA翻译病毒晚期

7、蛋白，即衣壳蛋白及其他结构 蛋白；以负链RNA为模 板复制子代病毒RNA，进而再装配与释放（图44 ）。mA图4-4 +ssRNA病毒复制示意图以脊髓灰质炎为例。（1 ）病毒体与细胞受体结合；（2）脫壳；（3） RNA与核糖体连接；（4）合成多聚蛋白前体；（5）多聚蛋白裂解成P1 （病毒结构蛋白）、P2和P3 （蛋白酶、RNA聚合酶）；（6） P2、P3进入滑面内质网；（7）正链RNA转运至滑面内质网；（8）合成负链RNA；（ 9）以负链RNA为模板合成子代正链RNA；（ 10）些正链RN A进入 翻译系统；（11 ） P1前体部分裂解成结构蛋白；（12）子代病毒体形 成;（13 ）细胞溶解释

8、放子代病毒4单负链RNA病毒大多数有包膜病毒属于-ssRNA病毒，如流感病毒、 狂犬病病毒等。因为这些病毒含有依赖RNA的RNA多聚酶，故能以病毒 RNA为模板进行复制，但-ssRNA却不能直接做为mRNA翻译病毒 蛋白 质。在生物合成过程中，-ssRNA首先转录出互补正链RNA,形成复制中间 体（土 RNA）,产生更多的正链RNA，以其中部分正链RNA为 模板复制出子 代负链RNA，部分正链RNA起mRNA作用，翻译出病毒的结构蛋白和非 结构蛋白。5双链RNA病毒 病毒的双链RNA在病毒自身依赖RNA多聚酶作用 下 转录出mRNA，然后再翻译出早期蛋白或晚期蛋白。双链RNA在复 制时， 必须

9、先以其原负链为模板复制出正链RNA，再由正链RNA复制出新的负 链，构成子代RNA。图45逆转录病毒复制示意图以人类免疫缺陷病毒（HIV）为例。（1）病毒 体与细胞受体（CD4）结合；（2）病毒进入细胞，去包膜；（3）脱衣壳；（4）以病毒基因组（RNA）为模板，由病毒逆转录酶作用逆转录合成cDNA,形成中间体；（5）以cDNA为模板合成双链DNA； （ 6）双链DNA进入细胞核；整合到宿主细胞染色体，成为前病毒；（8）前病毒被激活，转录出子代RNA； （9） 一部分子代RNA与核糖体结合，翻译子代蛋白，另一部 分直接装配为子代病毒体:（10 ）翻译子代结构蛋白和酶蛋白；（11 ）合成 的酶蛋白

10、参与逆转录；（12）子代病毒体形成；（13）子代病毒获 包膜并释放6逆转录病毒人类免疫缺陷病毒（HIV）和人类T淋巴细胞白血病病毒 （HTLV）是逆转录病毒（retrovirus ）。此类病毒自身携带有逆转录酶，其基因 组独特，是由两条相同的正链RNA构成，称为单正链双体R NA。其生物合 成过程与其他单链RNA不同。首先以病毒RNA为模板，在逆转录酶的作用 下合成cDNA,构成RNA : DNA中间体。中间体中的RNA链由RNA酶H 水解，DNA链进入细胞核内，在DNA多聚酶作用下复制成双链DNA。该双 链DNA则整合至宿主细胞的染色体DNA，成为前病毒（provirus ），并 可随宿主细

11、胞的分裂存在于子代细胞内。前病毒在细胞核内逆转录出子代病毒RNA和mRNA。mRNA在胞浆核 糖体 上翻译出子代病毒的结构蛋白和非结构蛋白（图4-5）。装配与释放（assembly and release ）病毒核酸与蛋白质合成之后，在细胞浆 内或细胞核内组装为成熟病毒颗粒的过程是病毒的装配。不同种类的病毒在 细胞内装配的部位也不同。 除痘病毒外，DNA病毒均在细胞核内装配；RNA病毒与痘病毒则在细胞浆内装配。无包膜病毒先形成空 心衣壳，病毒核酸从衣壳裂隙间进入壳内形成核衣壳，即装配为成熟的病毒 体。有包膜病毒在核衣壳外再加一层包膜5才能成为完整的病毒体。病毒包 膜形成是在细胞膜系统（浆膜或核

12、膜）特定部位，当病毒编码的特异糖蛋白 插入细胞膜时，装配的核衣壳与此处细胞膜结合，则形成包膜。包膜的脂类 来源于细胞，而包膜的蛋白质（包括糖蛋白）是由病毒基因组编码，故具有 病毒的特异性和抗原性。成熟的病毒体以不同方式释放于细胞外。无包膜病毒均以破胞方式释 放，即 病毒装配完成后，宿主细胞破裂而把病毒全部释放到周围环境中。有包膜的 病毒，在装配完成后，以出芽方式释放到细胞外。通常细胞不 死亡，仍能继 续分裂增殖。此外还有其他方式，如巨细胞病毒，很少释 放到细胞外，而是 通过细胞间桥或细胞融合在细胞之间传播；某些肿瘤 病毒，其基因组以整合 方式随细胞的分裂而出现在子代细胞中。病毒复制周期的长短与

13、病毒种类有尖，如小 RNA病毒为68小时，正粘病毒为1530小时。每个细胞产生子代病毒的数量也因病毒和宿主细胞 不同而异，多者可产生10万个病毒。二、与病毒增殖有尖的异常现象病毒在细胞内增殖是病毒与细胞相互作用的过程。病毒在细胞内大量复制的 同时也影响细胞正常代谢，导致细胞损伤或死亡。但当细胞不提供病毒增殖 所需要的条件和物质时，病毒也不能完成复制过程，这属于病毒的异常增 殖。病毒的异常增殖，主要包括顿挫感染和缺陷病毒。当两病毒感染同一细 胞时，会发生病毒间的影响而出现病毒干扰现象。顿挫感染（abortive infection ）病毒进入宿主细胞后，如细胞不能 为病毒增 殖提供所需要的酶、能

14、量及必要的成分，则病毒在其中不能合成本身的成 分；或者虽能合成部分或全部病毒成分，但不能装配和释放，此感染过程 被称为顿挫感染。不能为病毒增殖提供条件的细胞，被称为非容纳细胞。 能为病毒提供条件，可产生完整病毒的细胞被称为容纳细胞。缺陷病毒（defective virus ）因病毒基因组不完整或基因发生改变而不能进 行正常增殖所产生的子代病毒称为缺陷病毒当与其他病毒共同感染细胞 时，若其他病毒能为缺陷病毒提供所需要的条件，缺陷病毒则又能完成正 常增殖而产生完整的子代病毒，将这科1有辅助作用的病毒称为辅助病毒（helper virus ）。腺病毒伴随病毒（adeno-associated vir

15、 us）就是一种缺陷病毒，用任何细胞培养都不能增殖，但当和腺病毒共同感染细胞时却能产生成 熟病毒。腺病毒就是辅助病毒。丁型肝炎病毒（hepatitis D virus，HDV ） 也是缺陷病毒，必须依赖于乙型肝炎病毒（HBV）才能复制。缺陷病毒虽然不能复制，但却具有干扰同种成熟病毒体进入细胞的作用，又称其为缺陷干扰颗粒（defective interfering particle，DIP）。DIP具有正常病毒的衣壳和包膜，只是内含缺损的基因组。DIP不 仅能干扰非缺陷病毒的复制5还能影响细胞的生物合成。伪病毒（pseudovirion ）是缺陷病毒的另一形式，它不含有病毒基因组，而是在病毒 复

16、制时，衣壳将宿主细胞DNA的某一片段包装进去，用电镜可以观察到这 种类病毒颗粒，但不能复制。干扰现象（interference ）当两种病毒感染同一细胞时，可发生一种病毒抑 制另一种病毒增殖的现象，称为病毒的干扰现象。干扰现象不仅 可发生在不 同种病毒之间，也可在同种不同型或不同株病毒之间发生。发生干扰的主要n IFN）抑制另一种病毒的增殖；病毒吸附时与宿主细胞表面受体结合而 改变了宿主细胞代谢途径，阻止了另一病毒的吸附和穿入等复制 过程；DIP所引起的干扰。病毒之间干扰现象能够阻止发病，也可以使感染中 止，使宿主康复。但在预防病毒性疾病使用疫苗时，也应注意合理使用疫 苗，避免由于干扰而影响疫苗的免疫效果。