第章病毒的复制

病毒在细胞外是处于静止状态，基本上与无生命的物质相似，当病毒进入活细胞后便发挥其生物活性。由于病毒缺少完整的酶系统，不具有合成自身成份的原料和能量，也没有核糖体，因此决定了它的专性寄生性，必须侵入易感的宿主细胞，依靠宿主细胞的酶系统、原料和能量复制病毒的核酸，借助宿主细胞的核糖体翻译病毒的蛋白质。第一页，共五十一页。病毒增殖(multiplication)：只在活细胞内，以其基因为模板，在酶的作用下，分别合成病毒基因及蛋白质，再组装成完整的病毒颗粒，这种方式称为复制(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(replicationcycle)。病毒的复制周期主要包括吸附、穿入与脱壳、生物合成、组装和释放四个连续步骤。第二页，共五十一页。第三页，共五十一页。在病毒感染细胞之后的一个短时间内，病毒完全消失，甚至在细胞内也找不到传染性的病毒颗粒，直至感染数小时后子代病毒出现为止，这阶段称为隐蔽期(eclipseperiod)，一般持续2～12h。第四页，共五十一页。病毒的一步生长曲线病毒的一步生长曲线：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。隐蔽期对数期细胞死亡第五页，共五十一页。第一节吸附、穿入与脱壳第六页，共五十一页。一、吸附(adsorption)分两个阶段：静电吸附：病毒体与细胞接触，进行静电结合。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。第七页，共五十一页。病毒受体病毒受体(virusreceptor)：是宿主细胞表面的特殊结构，多为糖蛋白。硫酸乙酰肝素是伪狂犬病毒的受体CD9是犬瘟热病毒的受体辅受体(coreceptor)：有的病毒颗粒吸附除需受体外还需辅受体，如腺病毒除了纤丝受体外，还需要整合素(integrin)作为辅受体，与病毒的五邻体壳粒结合。第八页，共五十一页。裸露病毒的吸附囊膜病毒的吸附

第九页，共五十一页。某些病毒能凝集红细胞，称为病毒的血凝作用(haemagglutination，HA)，其本质也是病毒与细胞受体的结合。研究最充分的有流感病毒，该病毒表面有两种纤突，一种为血凝素(HA)，能与红细胞表面的唾液酸受体结合；另一种为神经氨酸酶(NA)，是受体破坏酶，使病毒从吸附的红细胞解脱。第十页，共五十一页。病毒的特异抗体可抑制其血凝作用，称为血凝抑制作用

(haemagg1utination-inhibition，HI)。将HA与HI二者结合可用于病毒的快速检测。血吸附(haemadsorption):是一种特殊形式的血凝作用，是将红细胞吸附于病毒感染的宿主细胞表面，也可用于病毒的检测，如非洲猪瘟病毒。第十一页，共五十一页。第十二页，共五十一页。病毒体吸附在宿主细胞膜上后，可通过数种穿入方式进入细胞：1.无囊膜的病毒：一般经过细胞膜吞入，称为病毒胞饮(viropexis)，形成吞噬小体(endosome)。如腺病毒、小RNA病毒等二、穿入(penetration)与脱壳(uncoating)

（一）穿入(penetration)第十三页，共五十一页。病毒胞饮第十四页，共五十一页。2.有囊膜的病毒⑴囊膜与宿主细胞膜融合：病毒的核衣壳直接进入细胞浆内。⑵病毒胞饮：细胞膜吞入。第十五页，共五十一页。(1)膜融合后进入(2)病毒胞饮第十六页，共五十一页。不同病毒脱壳方式不一，多数在宿主细胞溶酶体酶作用下脱壳，释放出基因组核酸。（二）脱壳(uncoating)

第十七页，共五十一页。第二节生物合成部位：一般DNA病毒在胞核中复制，RNA病毒在胞浆中复制。第十八页，共五十一页。实验观察证明：吸附于细胞的病毒通常迅速消失，不能或极少发现细胞内（上）的病毒粒子。这表明吸附的病毒很快侵入细胞，并迅速裂解，从侵入的病毒消失到新的子代病毒出现这一段时间称为“隐蔽期”。隐蔽期是病毒增殖过程中最主要的阶段——生物合成；此时，病毒的遗传信息向细胞传达，借助宿主细胞提供的原料、能量和场所合成核酸和蛋白质，期间所需的多数酶也来自宿主细胞。第十九页，共五十一页。生物合成(biosynthesis)病毒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核酸和结构蛋白。早期：病毒复制合成所必需的复制酶和一些抑制蛋白，病毒处于隐蔽期病毒基因组转录成mRNA、合成指令蛋白质：病毒的生物合成过程可基本归为6大类：双股DNA病毒、单股DNA病毒、单正股RNA病毒、单负股RNA病毒、逆转录病毒和双股RNA病毒。第二十页，共五十一页。吸附侵入与脱壳装配释放早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒结构蛋白质合成病毒大分子合成第二十一页，共五十一页。病毒核酸和蛋白质复制的几个阶段：①mRNA的转录合成DNA或RNA聚合酶和一些早期蛋白②mRNA的译制③病毒核酸的复制合成晚期蛋白，包括：结构蛋白和一些调控蛋白④mRNA的再度转录⑤mRNA的再度译制第二十二页，共五十一页。第二十三页，共五十一页。第一类：双链DNA病毒如痘、乳多空、腺、疱疹、虹彩等病毒。这些病毒的DNA按照模板方式进行，呈半保留型：（1）DNA双链氢键断开；（2）两条单链通过互补方式，各自形成一条新链。第二十四页，共五十一页。双股DNA病毒病毒DNA早期mRNA早期蛋白（酶等）子代病毒DNA晚期mRNA病毒结构蛋白子代病毒子复制宿主细胞转录酶亲代病毒吸附、穿入、脱壳装配①②③④⑤⑥⑦⑧⑨第二十五页，共五十一页。第二类：单链DNA病毒如细小病毒等。病毒脱壳后首先形成双股DNA（±DNA），称为复制型，以此为模板进行半保留型复制。DNA的复制在细胞核内，依赖于细胞的酶；mRNA的转录和蛋白质的合成与双股DNA相似。第二十六页，共五十一页。第二十七页，共五十一页。第三类：双链RNA病毒如呼肠孤病毒、双RNA病毒等。病毒脱壳后首先不对称的转录出+RNA，+RNA既能作为mRNA，又能作为模板合成子代双链RNA。第二十八页，共五十一页。（dsRNA）第二十九页，共五十一页。第四类：单股正链RNA病毒如小RNA、披膜、嵌杯、冠状病毒等。亲代的RNA可直接作为mRNA，又能作为模板合成－RNA；－RNA反过来可复制子代+RNA。第三十页，共五十一页。第三十一页，共五十一页。（-）ssRNA亲代病毒（+）ssRNA早期蛋白（+）ssRNAdsRNA复制中间型（-）ssRNA（+）ssRNA大量子代（+）ssRNA晚期蛋白装配子代病毒单链正股RNA病毒第三十二页，共五十一页。第五类：单股负链RNA病毒如正粘、副粘、嵌沙、弹状、布尼病毒等。亲代的－RNA合成＋RNA，＋RNA可作为mRNA，又可作为模板合成子代的－RNA。第三十三页，共五十一页。第三十四页，共五十一页。病毒自身携带依赖RNA的RNA多聚酶。亲代（-ssRNA）（+）mRNA蛋白质（+）ssRNA子代（-）sRNA子代病毒多聚酶单股负股RNA病毒第三十五页，共五十一页。第六类：反转录病毒为单股正链RNA。（1）以病毒RNA为模板，反转录生成±DNA中间体；（2）双链DNA整合于细胞基因组DNA中；（3）子代RNA由整合的病毒RNA转录而来；（4）母代和子代RNA都呈现mRNA活性。第三十六页，共五十一页。第三十七页，共五十一页。病毒RNA逆转录酶双股DNA整合至宿主细胞（前病毒）mRNA病毒RNA结构蛋白装配子代病毒RNA:DNA转录酶聚合酶逆转录病毒第三十八页，共五十一页。病毒核酸复制病毒核酸的复制病毒核酸链接入寄主核酸链第三十九页，共五十一页。第七类：双链环状DNA病毒如嗜肝DNA病毒等。该类病毒核酸为双链、环状，其中含有部分单链区,单链区长度不等，短链为正链，长度在整个基因组长度的50~100%之间。（1）首先经补链作用成为共价闭合的双链DNA；（2）在核内转录出RNA；（3）其中有前基因组RNA作为复制的模板，经反转录合成－DNA链，RNA随之被RnaseH降解；（4）再以－DNA为模板合成＋DNA。第四十页，共五十一页。第四十一页，共五十一页。第三节组装和释放第四十二页，共五十一页。一、组装病毒的结构成分核酸与蛋白质分别合成后，在细胞核内或细胞质内组装成核衣壳。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，RNA病毒和痘病毒在细胞浆内组装。第四十三页，共五十一页。无包膜病毒组装成核衣壳即为成熟的病毒体，病毒的早期蛋白，即非病毒结构成分不组装入病毒，残留在感染细胞中。第四十四页，共五十一页。二、释放无囊膜病毒：绝大多数释放是一次同步，破坏宿主细胞膜，细胞迅速死亡。有囊膜病毒：绝大多数通过细胞内的内质网、空泡，或包上细胞核膜或细胞膜以出芽方式释放而成为成熟病毒，在一段时间内逐个释出，非一次同步，对细胞膜破坏轻，宿主细胞死亡慢。第四十五页，共五十一页。从单个病毒吸附开始至所有病毒释放，此过程称为感染周期或复制周期。一个感染细胞一般释放的病毒数约为100-