病毒复制实用教案

1、第一节第一节 概概 述述病毒在活细胞内，以其基因组为模板，在酶的作用下，分别合成病毒基因组及蛋白质，再组装成完整的 病 毒 颗 粒 ， 这 种 方 式 ( f n g s h ) 称 为 复 制（replication);从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制和病毒蛋白合成，至释放出子代病毒的全过程，称为一个复制周期（replication cycle);病毒的复制周期主要包括吸附、穿入、脱壳、生物合成、组装和释放六个连续步骤。第1页/共53页第一页，共54页。病毒体结构(jigu)模式图壳粒衣壳核心(hxn)（核样物）核衣壳包膜包膜病毒(bngd)包膜子粒第2页/共53页第二页，共54页。复

2、制复制(fzh)周期周期第3页/共53页第三页，共54页。一、吸附(xf)(adsorption)分两个阶段： 静电吸附：病毒体与细胞接触，进行(jnxng)静电结合。非特异性、可逆。真正的吸附：病毒体表面位点（蛋白质结构）与宿主细胞膜上相应的受体结合。是决定病毒感染的真正开始。第二节第二节 病毒病毒(bngd)(bngd)复制复制第4页/共53页第四页，共54页。病毒表面蛋白与细胞受体特异性的结合，导致病毒附着(fzhu)在细胞表面，启动病毒感染的第一阶段病毒吸附(xf)蛋白（VAP）细胞(xbo)受体（receptor）ADSORPTION第5页/共53页第五页，共54页。流感病毒的电镜照

3、片(zhopin)第6页/共53页第六页，共54页。12435678PB2PB1NPRNAM2M1NAHA分节段的ss-RNAPA RNA多聚酶核糖核蛋白即RNA+NP（RNP）第7页/共53页第七页，共54页。 流感病毒的表面(biomin)结构 血凝素(HA) 柱状，为三聚体，它基本上以 相同的间距覆盖(fgi)了病毒的全部 表面 神经氨酸酶（NA） 四个亚单位组成的四聚体，并 不平均分布在病毒表面，而是 聚合成群。第8页/共53页第八页，共54页。VAPInfluenza Virus Glycoprotein Spikes第9页/共53页第九页，共54页。第10页/共53页第十页，共54

4、页。第11页/共53页第十一页，共54页。HIV - ReceptorCD4CD4CCR5CXCR4Macrophage or T cells1）嗜巨噬细胞毒株的辅助）嗜巨噬细胞毒株的辅助(fzh)受体：受体：CCR52）嗜）嗜T细胞毒株的辅助细胞毒株的辅助(fzh)受体：受体：CXCR4第12页/共53页第十二页，共54页。裸露(lul)病毒的吸附 第13页/共53页第十三页，共54页。包膜病毒(bngd)的吸附 第14页/共53页第十四页，共54页。 病毒体吸附在宿主细胞膜上后，可通过数种穿入方式(fngsh)(fngsh)进入细胞：1. 无包膜的病毒 一般(ybn)经过细胞膜吞入，称为病

5、毒胞饮，如腺病毒、小RNA病毒等(病毒胞饮可以形成吞噬空泡)二、穿入(penetration) 第15页/共53页第十五页，共54页。病毒(bngd)胞饮(病毒胞饮形成(xngchng)的吞噬空泡)第16页/共53页第十六页，共54页。2. 有包膜的病毒 包膜与宿主细胞膜融合，病毒的核衣壳直接(zhji) 进入细胞浆内 病毒胞饮: 细胞膜吞入(病毒胞饮可以形成吞噬空泡)第17页/共53页第十七页，共54页。(1) 膜融合(rngh)后进入第18页/共53页第十八页，共54页。(2) 病毒(bngd)胞饮(病毒胞饮形成(xngchng)的吞噬空泡)第19页/共53页第十九页，共54页。 不同病毒

6、脱壳方式不一，多数在宿主细胞溶酶体酶作用下脱壳，释放出基因组核酸。(1)溶酶体酶直接(zhji)裂解经过膜融合后进入的衣壳;(2)溶酶体酶也可注入吞噬空泡内,将衣壳裂解三、脱壳(uncoating) 第20页/共53页第二十页，共54页。 病毒(bngd)基因组一旦从衣壳中释放后，就利用宿主细胞提供的低分子物质合成大量的病毒(bngd)核酸和结构蛋白; 早期，病毒(bngd)复制合成所必需的复制酶和一些抑制蛋白; 生物合成阶段，病毒(bngd)处于隐蔽期; 根据病毒(bngd)基因组如何转录成mRNA、如何指令合成蛋白质，病毒(bngd)的生物合成过程可基本归为6大类：双股DNA病毒(bngd

7、)、单正股RNA病毒(bngd)、单负股RNA病毒(bngd)、逆转录病毒(bngd)、单股DNA病毒(bngd)和双股RNA病毒(bngd)。 四、生物四、生物(shngw)合成合成(biosynthesis)第21页/共53页第二十一页，共54页。病毒的一步(y b)生长曲线病毒的一步生长(shngzhng)曲线：以感染时间为横坐标，病毒效价为 纵坐标，绘制出的病毒特征曲线。第22页/共53页第二十二页，共54页。Class I: Double-stranded DNAThis class can be subdivided into two further groups:A) Repli

8、cation is exclusively nuclear. The replication of these viruses is relatively dependent on cellular factors. B) Replication occurs in cytoplasm (Poxviridae). These viruses have evolved (or acquired) all the necessary factors for transcription & replication of their genomes & are therefore la

9、rgely independent of the cellular machinery.第23页/共53页第二十三页，共54页。Class I: Double-stranded DNA痘病毒科，虹彩病毒科疱疹病毒科，多瘤病毒科，腺病毒科，乳头状病毒科，T4噬菌体等第24页/共53页第二十四页，共54页。病毒病毒(bngd)DNA早期早期(zoq)mRNA早期早期(zoq)蛋蛋白白:DNA多聚酶和调多聚酶和调节蛋白节蛋白子代子代DNA晚期晚期mRNA 晚期蛋白质晚期蛋白质(病毒结构蛋白病毒结构蛋白)转录转录(核内)翻译翻译(细质)翻译翻译转录转录 复复制制细胞的依赖细胞的依赖DNA的的RNA多聚

10、酶多聚酶第25页/共53页第二十五页，共54页。细胞核内的依赖(yli)DNA的RNA多聚酶第26页/共53页第二十六页，共54页。病毒(bngd)DNA复制子代DNA:半保留复制模式第27页/共53页第二十七页，共54页。Semidiscontinuous在解链酶的作用(zuyng)下dsDNA解链, 按半保留复制方式,以亲代单链DNA为模板,复制出子代双链DNA第28页/共53页第二十八页，共54页。Class II: Single-stranded (+)sense RNAViruses with polycistronic mRNA. As with all the viruses i

11、n this class, the genome RNA forms the mRNA. This is translated to form a product, which is subsequently cleaved to form the mature proteins.第29页/共53页第二十九页，共54页。单链正链RNA病毒的特点：基因组RNA直接具有(jyu)mRNA功能，可直接附着于宿主核糖体上转译出病毒结构蛋白和非结构蛋白（依赖RNA的RNA多聚酶），故病毒核酸本身具有(jyu)感染性包括:SARS病毒和脊髓灰质炎病毒等 第30页/共53页第三十页，共54页。第31页/共5

12、3页第三十一页，共54页。Class II: Single-stranded (+)sense RNA第32页/共53页第三十二页，共54页。单链正股RNA病毒(bngd)（-）ssRNA亲代(qndi)病毒（+）ssRNA早期(zoq)蛋白（+）ssRNAdsRNA复制中间型（-）ssRNA（+）ssRNA大量子代（+）ssRNA晚期蛋白装配子代病毒第33页/共53页第三十三页，共54页。Class III: Single-stranded ()sense RNA The first step in replication is transcription of the ()sense RN

13、A genome by the virion RNA-dependent RNA polymerase to produce monocistronic mRNAs, which also serve as the template for subsequent genome replication. 第34页/共53页第三十四页，共54页。单链负链RNA病毒(bngd)的特点：病毒(bngd)本身携带有依赖RNA的RNA多聚酶，病毒(bngd)核酸本身不具有感染性包括: 流感病毒(bngd), 腮腺炎症病毒(bngd)和狂犬病毒(bngd)等 第35页/共53页第三十五页，共54页。本身(b

14、nshn)携带依赖RNA的RNA多聚酶第36页/共53页第三十六页，共54页。单股负股RNA病毒(bngd)(病毒自身(zshn)携带依赖RNA的RNA多聚酶)亲代(qndi)（-ssRNA）（+）mRNA蛋白质(依赖RNA的RNA多聚酶和结构蛋白)（+）ssRNA子代（-）sRNA子代病毒自带多聚酶第37页/共53页第三十七页，共54页。Class IV: Single-stranded (+)sense RNA with DNA Intermediate Retrovirus genomes are (+)sense RNA but unique in that they are dipl

15、oid, & do not serve directly as mRNA, but as a template for reverse transcription into DNA:第38页/共53页第三十八页，共54页。Class IV: Single-stranded (+)sense RNA with DNA Intermediate第39页/共53页第三十九页，共54页。基因组：两条单正链RNA双体 核心酶蛋白(dnbi)：逆转录酶 整合酶 蛋白(dnbi)酶衣壳蛋白(dnbi)：P7（核衣壳蛋白(dnbi)） P24 （衣壳蛋白(dnbi)） 内膜蛋白(dnbi)：P17脂质

16、双层膜：包膜糖蛋白(dnbi) gp41 gp120第40页/共53页第四十页，共54页。全长：5-LTR-3个结构基因(jyn)和6个调节基因(jyn)-LTR-3 5 、 3 端长末端重复序列（LTR） 5LTR3个结构基因和个结构基因和6个调节基因个调节基因LTR3； 5 、 3 端长末端重复端长末端重复(chngf)序列（序列（LTR）HIV基因组结构基因组结构(jigu)第41页/共53页第四十一页，共54页。HIV的复制的复制(fzh)+ssRNA+ssRNA:-ssDNA-ssDNA:+ssDNA+ssRNA反转录(zhun l)酶+细胞的tRNA为引物RNA酶H降解(jin j

17、i)亲代RNA；反转录酶以-ssDNA为模板合成+ssDNAProvirus前病毒整合酶将dsDNA整合到细胞染色体NF-KB和LTR的作用用作病毒基因组合成结构蛋白第42页/共53页第四十二页，共54页。Class V: Single-stranded DNA Replication occurs in the nucleus, involving the formation of a double-stranded intermediate which serves as a template for the synthesis of single-stranded progeny DNA

18、:第43页/共53页第四十三页，共54页。Class V: Single-stranded DNAssDNA病毒的特点：种类很少, 仅人类输血传染病毒(TTV) 为ssDNA病毒;先以亲代ssDNA为模板, 合成一个互补链形成中间型 dsDNA, 然后解链, 由新合成互补链为模板复制出子代(zdi)ssDNA, 转录mRNA和翻译合成病毒蛋白质.第44页/共53页第四十四页，共54页。dsRNA病毒的特点：人类(rnli)病毒中只有呼肠病毒属于此类, 病毒基因组共有1012个非重叠的dsRNA节段组成. 每个节段均可由病毒自身的RNA多聚酶转录出不同的mRNA;dsRNA病毒只有其负链RNA复

19、制出正链RNA, 再由正链RNA复制出新负链RNA. 故其复制不遵循DNA半保留复制的原理, 子代RNA全部为新合成的RNA.Class VI: Double-stranded RNA第45页/共53页第四十五页，共54页。 病毒核酸与衣壳装配在一起，形成病毒子。绝大多数DNA病毒均在细胞核内组装(z zhun)，RNA病毒和痘病毒在细胞浆内组装(z zhun)。五、组装五、组装(z zhun)( assembly)第46页/共53页第四十六页，共54页。绝大多数无包膜病毒释放，一次同步，破坏宿主细胞膜，细胞迅速死亡。绝大多数有包膜病毒以出芽方式释出时包上细胞核膜或细胞膜而成为成熟病毒。逐个释出，非一次同步，细胞死亡缓慢。(包膜上脂质和糖类(tn li)来自细胞，随不同细胞来源而不同，包膜的蛋白为病毒基因所编码)六、释放六、释放(shfng)(release)第47页/共53页第四十七页，共54页。Virus Obtaining Its Envelope from Host Cell Membrane by Budding 第48页/共53页第四十八页，共54页。复制复制(fzh)周期周期第49页/共53页第四十九页，共54页。 1、顿挫感染：又称为流产性感染（abortive