病毒的复制过程.pdf

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1、病毒的复制过程病毒增殖的方式-自我复制(self replication)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。病毒这种增殖的方式叫做“复制（Replication）”。病毒复制的过程分为吸附、穿入、脱壳、生物合成及装配释放五个步骤，又称复制周期(Replication cycle)。一、复制周期:（一）吸附(adsorption):病毒表面接触蛋白-细胞表面受体吸附（Adsorption）

2、是指病毒附着于敏感细胞的表面，它是感染的起始期。细胞与病毒相互作用最初是偶然碰撞和静电作用，这是可逆的联结。随后的特异性吸附是非常重要的，根据这一点可确定许多病毒的宿主范围，不吸附就不能引起感染。脊髓灰质炎病毒的细胞表面受体是免疫球蛋白超家族，在非灵长类细胞上没有发现此受体，而猴肾细胞、Hela 细胞和人二倍体纤维母细胞上有它的受体，故脊髓来质炎病毒能感染人体鼻、咽、肠和脊髓前角细胞，引起脊髓灰质炎（小儿麻痹）。水磨石病毒的细胞表面受体是含唾液酸（N-乙酰神经氨酸）的糖蛋白，它与流感病毒表面的血凝素剌突（受体连结蛋白）有特殊的亲和力，如用神经氨酸酶破坏该受体，则流感病毒不再吸附这种细胞。此外，

3、HIV 受体为 CD4；鼻病毒的受体为细胞粘附分子-1（1CAM-1）；EB 病毒的受体为补体受体-2（CR-2）。病毒吸附也受离子强度、pH、温度等环境条件的影响。研究病毒的吸附过程对了解受体组成、功能、致病机理以及探讨抗病毒治疗有重要意义。（二）穿入(penetration):膜融合；病毒胞饮等穿入（Penetration）是指病毒核酸或感染性核衣壳穿过细胞进入胞浆，开始病毒感染的细胞内期。主要有三种方式：（1）融合(Fusion)，在细胞膜表面病毒囊膜与细胞膜融合，病毒的核衣壳进入胞浆。副粘病毒以融合方式进入，如麻疹病毒、腮腺炎病毒囊膜上有融合蛋白，带有一段疏水氨基酸，介导细胞膜与病毒囊

4、膜的融合。（2）胞饮(Viropexis)，由于细胞膜内陷整个病毒被吞饮入胞内形成囊泡。胞饮是病毒穿入的常见方式，也是哺乳动物细胞本身具有一种摄取各种营养物质和激素的方式。当病毒与受体结合后，在细胞膜的特殊区域与病毒病毒一起内陷形成膜性囊泡，此时病毒在胞浆中仍被胞膜覆盖。某些囊膜病毒，如流感病毒借助病毒的血凝素（HA）完成脂膜间的融合，囊泡内低 Ph 环境使 HA 蛋白的三维结构发生变化，从而介导病毒囊膜与囊泡膜的融合，病毒核衣壳进入胞浆。（3）直接进入，某些无囊膜病毒，如脊髓灰质炎病毒与受体接角后，衣壳蛋白的多肽构形发生变化并对蛋白水解酶敏感，病毒核酸可直接穿越细胞膜到细胞浆中，而大部分蛋白

5、衣壳仍留在胞膜外，这种进入的方式较为少见。（三）脱壳(uncoating):细胞溶酶体酶；病毒脱壳酶穿入和脱壳是边续的过程，失去病毒体的完整性被称为“脱壳(Uncoating)”。脱壳到出现新的感染病毒之间叫“隐蔽期”。经胞饮进入细胞的病毒，衣壳可被吞噬体中的溶酶体酶降解而去除。有的病毒，如脊髓灰质炎病毒，在吸附穿入细胞的过程中病毒的 RNA 释放到胞浆中。而痘苗病毒当其复杂的核心结构进入胞浆中后，随之病毒体多聚酶活化，合成病毒脱壳所需要的酶，完成脱壳。（四）生物合成(biosynthesis):病毒核酸复制；病毒蛋白质合成DNA 病毒和 RNA 病毒在复制机理有区别，但复制的结果都是合成核酸

6、分子和蛋白质衣壳，然后装配成新的有感染性的病毒。一个复制周期大约需 68 小时。1.双股 DNA 病毒的复制-多数 DNA 病毒为双股 DNA。双股DNA病毒，如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下，从病毒 DNA 上转录病毒 mRNA，然后转移到胞浆核糖体上，指导合成蛋白质。1)病毒基因的 mRNA 转录（早期转录）:病毒本身含有 RNA 聚合酶，可在胞浆中转录 mRNA。mRNA 有二种：早期 m RNA，主要合成复制病毒 DNA 所需的酶及调控蛋白等，如依赖 DNA 的 DNA 聚合酶，脱氧胸腺嘧啶激酶等，称为早期蛋白；2）病毒核酸复制：子代病毒 DNA 的合成是以亲代

7、DNA 为模板，按核酸半保留形式复制子代双股 DNA。DNA 复制出现在结构蛋白合成之前。3）晚期转录:晚期 mRNA 和晚期翻译:晚期蛋白-衣壳蛋白,包膜蛋白晚期 mRNA，在病毒 DNA 复制之后出现，主要指导合成病毒的结构蛋白，称为晚期蛋白。2.单股 RNA 病毒的复制-RNA 病毒核酸多为单股，病毒全部遗传信息均含在RNA 中。又可分为：病毒 RNA 的碱基序列与 mRNA 完全相同者，称为正链 RNA 病毒。病毒 RNA 碱基序列与 mRNA 互补者，称为负链 RNA 病毒。逆转录病毒又称 RNA 肿瘤病毒(Oncornavirus)，病毒体含有单股正链 RNA、依赖 RNA 的 D

8、NA 多聚酶（逆转录酶）和 tRNA。(1)正链 RNA 病毒的复制 以脊髓灰质炎病毒为例，侵入的 RNA 直接附着于宿主细胞核糖体上，翻译出大分子蛋白，并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白，如依赖RNA 的 RNA 聚合酶。在这种酶的作用下，以亲代RNA 为模板形成一双链结构，称“复制型（Replicative form）”。再从互补的负链复制出多股子代正链 RNA，这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构，秒“复制中间体(Replicative intermediate)”。新的子代 RNA 分子在复制环中有三种功能：为进一步合成复制型起模板作用；继续起 mRNA 作用

9、；构成感染性病毒 RNA。(2)负链 RNA 病毒的复制 流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有 RNA 的 RNA 聚合酶，从侵入链转录出mRNA，翻译出病毒结构蛋白和酶，同时又可做为模板，在依赖 RNA 的 RNA 聚合酶作用下合成子代负链 RNA。(3)逆转录病毒（Retrovirus）复制过程 分二个阶段：第一阶段，病毒核时进入胞浆后，以 RNA 为模板，在依赖 RNA 的 DNA 多聚酶和 tRNA 引物的作用下，合成负链 DNA（即 RNA：DNA），正链RNA 被降解，进而以负链DNA 为模板形成双股 DNA（即 DNA：DNA），转入细

10、胞核内，整合成宿主DNA 中，成为前病毒。第二阶段，前病毒 DNA 转录出病毒 mRNA，翻译出病毒蛋白质。同样从前病毒 DNA转录出病毒 RNA，在胞浆内装配，以出芽方式释放。被感染的细胞仍持续分裂将前病毒传递至子代细胞。(五)装配与释放:DNA 病毒(多数核内装配)；RNA 病毒(多数胞浆内装配)包膜病毒(出芽释放)；无包膜病毒(破胞释放)新合成的病毒核酸和病毒结构蛋白在感染细胞内组合成病毒颗粒的过程称为装配（Assembly），而从细胞内转移到细胞外的过程为释放(Release)。大多数DNA 病毒，在核内复制 DNA，在胞浆内合成蛋白质，转入核内装配成熟。而痘苗病毒其全部成份及装配均在

11、胞浆内完成。RNA 病毒多在胞浆内复制核酸及合成蛋白。感染后 6 个小时，一个细胞可产生多达 10，000 个病毒颗粒。病毒装配成熟后释放的方式有：（1）宿主细胞裂解，病毒释放到周围环境中，见于无囊膜病毒，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等；（2）以出芽的方式释放，见于有囊膜病毒，如疱疹病毒在核膜上获得囊膜，流感病毒在细胞膜上获得囊膜而成熟，然后以出芽方式释放出成熟病毒。也可通过细胞间桥或细胞融合邻近的细胞。注：分节段病毒和不分节段病毒的区别Segmented&Multipartite Virus GenomesSegmented virus genomes are those which are d

12、ivided into two or more physicallyseparate molecules of nucleic acid,all of which are then packaged into a single virusparticle.Multipartite genomes are those which are segmented&where each genomesegment is packaged into a separate virus particle.These discrete particles arestructurally similar&may

13、contain the same component proteins,but often differ insize depending on the length of the genome segment packaged.There are many examples of segmented virus genomes,including many human,animal&plant pathogens such as orthomyxoviruses,reoviruses&bunyaviruses.There are rather fewer examples of multip

14、artite viruses,all of which infect plants.These include:bipartite viruses(which have two genome segments/virus particles)tripartite viruses(three genome segments/virus particles)Separating the genome segments into different particles removes the requirementfor accurate sorting,but introduces a new p

15、roblem in that all of the discrete virusparticles must be taken up by a single host cell to establish a productive infection.This is perhaps the reason why multipartite viruses are only found in plants.Many ofthe sources of infection by plant viruses,such as inoculation by sap-sucking insects orafter physical damage to tissues,results in a large input of infectious virus particles,providing the opportunity for infection of an initial cell by more than one particle.