病毒学第四章 病毒的侵染与复制.ppt

第四章第四章 病毒的侵染与复制病毒的侵染与复制第一节第一节 病毒复制研究的实验系统病毒复制研究的实验系统第二节第二节 病毒的复制周期病毒的复制周期第三节第三节 病毒的异常复制病毒的异常复制第四节第四节 朊病毒朊病毒本章重点本章重点1.1.烈性噬菌体繁殖的一般过程烈性噬菌体繁殖的一般过程2.2.一步生长曲线一步生长曲线3.3.病毒核酸的复制病毒核酸的复制4.4.朊病毒的复制与致病机理朊病毒的复制与致病机理 复制（复制（replicationreplication）:病毒感染细胞后，在病病毒感染细胞后，在病毒核酸控制下合成病毒的核酸与蛋白质等成分，毒核酸控制下合成病毒的核酸与蛋白质等成分，然后在宿主细胞的细胞质内或核内装配成病毒然后在宿主细胞的细胞质内或核内装配成病毒颗粒，再以各种方式释放到细胞外，感染其他颗粒，再以各种方式释放到细胞外，感染其他细胞，这种增殖方式叫复制。细胞，这种增殖方式叫复制。第一节第一节 病毒复制研究的实验系统病毒复制研究的实验系统一、噬菌体一、噬菌体细菌培养系统细菌培养系统1 1、细菌容易培养，数目易于控制。、细菌容易培养，数目易于控制。2 2、形成噬菌斑容易观察。、形成噬菌斑容易观察。3 3、实验重复快。、实验重复快。其相关研究为植物病毒和动物病毒的复制所其相关研究为植物病毒和动物病毒的复制所借鉴。借鉴。二、噬菌体二、噬菌体(phage)(phage)的繁殖的繁殖噬菌体并没有个体的生长过程，而只有其基本成分的合成噬菌体并没有个体的生长过程，而只有其基本成分的合成和装配，即首先将各个部件合成出来，然后装配，所以一和装配，即首先将各个部件合成出来，然后装配，所以一般将噬菌体的繁殖称做复制。般将噬菌体的繁殖称做复制。根据噬菌体与宿主的关系：根据噬菌体与宿主的关系：烈性噬菌体烈性噬菌体：指感染宿主细胞后，能够使宿主细胞裂解的：指感染宿主细胞后，能够使宿主细胞裂解的噬菌体噬菌体.温和噬菌体（或溶源性噬菌体）：温和噬菌体（或溶源性噬菌体）：噬菌体感染细胞后，将噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核其核酸整合（附着）到宿主的核DNADNA上，并且可以随宿主上，并且可以随宿主DNADNA的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。细胞裂解的噬菌体。烈性噬菌体的繁殖过程一般分为五个阶段：烈性噬菌体的繁殖过程一般分为五个阶段：吸附、侵入、复制、装配和释放吸附、侵入、复制、装配和释放。1 1、烈性噬菌体的繁殖、烈性噬菌体的繁殖吸附：吸附：噬菌体和宿主细胞上的特异性吸附噬菌体和宿主细胞上的特异性吸附部位进行特异性结合，噬菌体以尾丝牢固吸部位进行特异性结合，噬菌体以尾丝牢固吸附在受体上后，靠刺突附在受体上后，靠刺突“钉钉”在细胞表面上。在细胞表面上。侵入：侵入：核酸注入细胞的过程。噬菌体尾部核酸注入细胞的过程。噬菌体尾部所含酶类物质可使细胞壁产生一些小孔，然所含酶类物质可使细胞壁产生一些小孔，然后尾鞘收缩，尾髓刺入细胞壁，并将核酸注后尾鞘收缩，尾髓刺入细胞壁，并将核酸注入细胞内，蛋白质外壳留在细胞外。入细胞内，蛋白质外壳留在细胞外。复制复制 ：包括核酸的复制和蛋白质合成。包括核酸的复制和蛋白质合成。噬菌体核酸进入宿主细胞后，会控制宿主细噬菌体核酸进入宿主细胞后，会控制宿主细胞的合成系统，然后以噬菌体核酸中的指令胞的合成系统，然后以噬菌体核酸中的指令合成噬菌体所需的核酸和蛋白质。合成噬菌体所需的核酸和蛋白质。装配：装配：主要步骤有：主要步骤有：DNADNA分子的缩合分子的缩合通过衣壳包裹通过衣壳包裹DNADNA而形成头部而形成头部尾丝及尾部尾丝及尾部的其它部件独立装配完成的其它部件独立装配完成头部与尾部相结合头部与尾部相结合最后装上尾最后装上尾丝，至此，一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成。丝，至此，一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成。释放：释放：方式：方式：裂解：包括裂解：包括T4T4噬菌体在内的大多噬菌体在内的大多数噬菌体以裂解细胞的方式释放。数噬菌体以裂解细胞的方式释放。分泌：噬菌体穿出细胞，细胞并分泌：噬菌体穿出细胞，细胞并不裂解。（丝状噬菌体）不裂解。（丝状噬菌体）通常情况下，一个噬菌体通过上述通常情况下，一个噬菌体通过上述五个过程能合成五个过程能合成100300100300个噬菌个噬菌体。烈性噬菌体的这种生长繁殖方体。烈性噬菌体的这种生长繁殖方式也称为一步生长，式也称为一步生长，2 2、一步生长曲线、一步生长曲线 一步生长曲线是定量描述烈性噬菌体生长规律的实一步生长曲线是定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。验曲线。（1 1）实验设计依据：）实验设计依据：通常噬菌体和细菌的混合比例为通常噬菌体和细菌的混合比例为1:101:10，保证，保证1 1个菌个菌体只被体只被1 1个噬菌体感染个噬菌体感染,避免二次吸附；细菌群体被噬避免二次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。菌体同步感染。（2 2）实验过程）实验过程:敏感菌敏感菌10ml Phage 1ml 混匀，混匀，5min,使之吸附使之吸附 离心或用抗离心或用抗phage血清血清处理理,去除去除过量量phage 高倍稀高倍稀释,吸附吸附phage的菌的菌悬液液(避免多次吸附避免多次吸附)37培养培养,定定时取取样 噬菌斑噬菌斑:概念：概念：将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂中，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上中，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上,可以用肉眼可以用肉眼看到一个个透明的不长菌的小圆斑，称为噬菌斑。看到一个个透明的不长菌的小圆斑，称为噬菌斑。(每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的。每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的。)应用应用:噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。噬菌体的计数。噬菌斑噬菌斑 取取样人人为裂解裂解处理（每理（每5min）样品中加入品中加入氯仿裂解仿裂解细胞胞 24-48h 裂解液加入敏感菌液中裂解液加入敏感菌液中 适当稀适当稀释混合液混合液 涂布于涂布于涂布于涂布于琼琼脂培养基上脂培养基上脂培养基上脂培养基上 计数噬菌斑数噬菌斑 取样（每取样（每5min5min）离心除去细菌离心除去细菌 上清加入敏感菌液中上清加入敏感菌液中 适当稀释混合液适当稀释混合液 涂布涂布 计数噬菌斑计数噬菌斑 以培养时间为横以培养时间为横坐标坐标,以噬菌斑数以噬菌斑数为纵坐标为纵坐标,绘制成绘制成的曲线为一步生长的曲线为一步生长曲线。曲线。可分以下阶段：可分以下阶段：潜伏期潜伏期(latent phase)裂解期裂解期(burst phase)稳定期稳定期(plateau phase)一步生长曲线一步生长曲线 一步生长曲线一步生长曲线潜伏期：潜伏期：从噬菌体吸附细菌到细菌细胞释放新的噬菌体之从噬菌体吸附细菌到细菌细胞释放新的噬菌体之前的这段时期。曲线平行于横轴，噬菌体数无变化。前的这段时期。曲线平行于横轴，噬菌体数无变化。样品中无游离的噬菌体。样品中无游离的噬菌体。(潜伏期前的噬菌斑数是噬菌潜伏期前的噬菌斑数是噬菌体数体数,也就是感染噬菌体的细菌数也就是感染噬菌体的细菌数).).病毒在感染细胞内消失到细胞内重新出现新的感染病毒病毒在感染细胞内消失到细胞内重新出现新的感染病毒的时期为的时期为隐蔽期隐蔽期(eclipse period)(eclipse period)。裂解期：裂解期：曲线直线上升，子代噬菌体不断释放到培养基中曲线直线上升，子代噬菌体不断释放到培养基中,直到达到一个极限。直到达到一个极限。稳定期稳定期:感染细胞后复制的子代噬菌体全部释放，噬菌斑感染细胞后复制的子代噬菌体全部释放，噬菌斑数稳定，一次感染结束。数稳定，一次感染结束。裂解量裂解量:每一受感染细胞所释放的新的噬菌体的平均数。每一受感染细胞所释放的新的噬菌体的平均数。稳定期噬菌斑数稳定期噬菌斑数 裂解量裂解量 =潜伏期噬菌斑数潜伏期噬菌斑数 不同的噬菌体或同不同的噬菌体或同种噬菌体感染敏感菌后所释放的种噬菌体感染敏感菌后所释放的噬菌体数不同，与噬菌体种类、宿主细胞菌龄以及环噬菌体数不同，与噬菌体种类、宿主细胞菌龄以及环境因数有关。境因数有关。T4 T4约为约为100100，X174X174约为约为10001000，f2f2高达高达1000010000、T2T2仅仅为为200200。MOI:multiplicity of infection，感染复数。，感染复数。传统的传统的MOI概念起源于噬菌体感染细菌的研概念起源于噬菌体感染细菌的研究。其含义是感染时噬菌体与细菌的数量比值，究。其含义是感染时噬菌体与细菌的数量比值，也就是平均每个细菌感染噬菌体的数量。噬菌体也就是平均每个细菌感染噬菌体的数量。噬菌体的数量单位为的数量单位为pfu。一般认为。一般认为MOI是一个比值，是一个比值，没有单位，其实其隐含的单位是没有单位，其实其隐含的单位是pfu number/cell。后来后来MOI被普遍用于病毒感染细胞的研究中，含被普遍用于病毒感染细胞的研究中，含义是感染时病毒与细胞数量的比值。义是感染时病毒与细胞数量的比值。3 3、温和噬菌体与溶源性细菌、温和噬菌体与溶源性细菌温和噬菌体温和噬菌体(temperature phage)：噬菌体感染噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核DNADNA上，并且可以随宿主上，并且可以随宿主DNADNA的复制而进行同步复制，的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。原噬菌体（或前噬菌体原噬菌体（或前噬菌体,prophage,prophage）：）：即整合即整合在宿主核在宿主核DNADNA上的噬菌体的核酸。上的噬菌体的核酸。溶原性细菌溶原性细菌(lysogenic bacteria)：指在核染色指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长繁殖，而不被裂解。繁殖，而不被裂解。溶原性细菌的特点：溶原性细菌的特点：可稳定遗传：可稳定遗传：子代细菌都含有子代细菌都含有原噬菌体，均具有溶原性。原噬菌体，均具有溶原性。可自发裂解：可自发裂解：温和噬菌体的核酸也可从宿主温和噬菌体的核酸也可从宿主DNADNA上脱落下来，恢复上脱落下来，恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发裂解几率原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发裂解几率1010-2 21010-5-5。可诱导裂解：可诱导裂解：用化学、物理方法诱导用化学、物理方法诱导具有具有“免疫性免疫性”：溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性，对非同源噬菌体没有免疫噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性，对非同源噬菌体没有免疫性。性。可复愈：可复愈：自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解和诱导裂解自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解和诱导裂解 溶源转变：溶源转变：由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一些新的生理特征。些新的生理特征。三、动物病毒三、动物病毒动物细胞培养系统动物细胞培养系统 20 20世纪世纪5050年代才建立动物细胞体外连续培养年代才建立动物细胞体外连续培养技术。体外培养细胞只能近似地反应动物机体内技术。体外培养细胞只能近似地反应动物机体内病毒的复制过程。病毒的复制过程。空斑方法空斑方法 相当数量的病毒不能在细胞培养物中生长相当数量的病毒不能在细胞培养物中生长 植物细胞去掉细胞壁，而仍有代谢活性的原植物细胞去掉细胞壁，而仍有代谢活性的原生质部分称为原生质体，生质部分称为原生质体，2020世纪世纪7070年代建立。年代建立。原生质体的离体存活能力、生理活性不十分原生质体的离体存活能力、生理活性不十分理想，有些植物原生质体的分离、培养与维持还理想，有些植物原生质体的分离、培养与维持还十分困难。目前尚不如动物细胞那样成熟和方便。十分困难。目前尚不如动物细胞那样成熟和方便。四、植物病毒四、植物病毒植物原生质体培养系统植物原生质体培养系统第二节第二节 病毒的复制周期病毒的复制周期一、吸附一、吸附(adsorption)adsorption)病毒与细胞表面特异的受体结合称为吸附。病毒与细胞表面特异的受体结合称为吸附。病毒与细胞的最初结合是可逆的。病毒与细胞的最初结合是可逆的。病毒与受体结构互补后，形成不可逆结合，这病毒与受体结构互补后，形成不可逆结合，这时即使洗下病毒颗粒，该颗粒也不具有侵袭性。时即使洗下病毒颗粒，该颗粒也不具有侵袭性。决定病毒不可逆结合的因素决定病毒不可逆结合的因素1 1、病毒吸附蛋白、病毒吸附蛋白 能够识别并吸附细胞表面受体的病毒表面结构蛋白。能够识别并吸附细胞表面受体的病毒表面结构蛋白。T-T-偶数噬菌体的吸附蛋白是噬菌体尾丝蛋白。流感偶数噬菌体的吸附蛋白是噬菌体尾丝蛋白。流感病毒包膜上有两种突起：血凝素和神经氨酸酶，但病毒病毒包膜上有两种突起：血凝素和神经氨酸酶，但病毒的感染性只能被抗血凝素的抗血清中和。的感染性只能被抗血凝素的抗血清中和。流感病毒外面两种蛋白质突起，一是血凝流感病毒外面两种蛋白质突起，一是血凝素，一是神经氨酸酶。病毒血凝素对细胞上含素，一是神经氨酸酶。病毒血凝素对细胞上含唾液酸的糖蛋白或脂蛋白有特异的亲和能力。唾液酸的糖蛋白或脂蛋白有特异的亲和能力。神经氨酸酶与细胞表面黏液蛋白中的神经氨酸神经氨酸酶与细胞表面黏液蛋白中的神经氨酸也有特异的结合能力，它的作用是从黏液蛋白也有特异的结合能力，它的作用是从黏液蛋白释放乙酰神经氨酸，因而使得由细胞表面芽生释放乙酰神经氨酸，因而使得由细胞表面芽生的子代病毒，得以脱离细胞。的子代病毒，得以脱离细胞。2 2、病毒的细胞受体、病毒的细胞受体 病毒的细胞受体决定了病毒的宿主范围、组病毒的细胞受体决定了病毒的宿主范围、组织亲和性、并影响病毒的致病性。细胞的生理织亲和性、并影响病毒的致病性。细胞的生理状态发生改变，也会影响病毒的吸附。状态发生改变，也会影响病毒的吸附。例如脊髓灰质炎病毒只能附着在灵长类的动物细胞例如脊髓灰质炎病毒只能附着在灵长类的动物细胞上，而不能吸附在啮齿类动物细胞上。上，而不能吸附在啮齿类动物细胞上。脊髓灰质炎病毒的脊髓灰质炎病毒的RNA+柯萨奇病毒的蛋白质衣壳柯萨奇病毒的蛋白质衣壳 杂种病毒杂种病毒 侵染小鼠细胞侵染小鼠细胞 噬菌体细胞受体有严格的种系特异性，噬菌体细胞受体有严格的种系特异性，因而各种噬菌体具有严格的宿主范围，这一因而各种噬菌体具有严格的宿主范围，这一特性可作为细菌的分类鉴定指标。特性可作为细菌的分类鉴定指标。大多数噬菌体的病毒受体为细菌细胞壁上的大多数噬菌体的病毒受体为细菌细胞壁上的磷壁酸分子，脂多糖分子以及糖蛋白复合物磷壁酸分子，脂多糖分子以及糖蛋白复合物，有，有的则位于菌毛、鞭毛或荚膜上。大部分动物病毒的则位于菌毛、鞭毛或荚膜上。大部分动物病毒的病毒受体为镶嵌在细胞膜脂质双分子层中的的病毒受体为镶嵌在细胞膜脂质双分子层中的糖糖蛋白蛋白，也有的是糖脂或唾液酸寡糖苷。植物病毒，也有的是糖脂或唾液酸寡糖苷。植物病毒迄今尚未发现有特异性细胞受体。迄今尚未发现有特异性细胞受体。植物病毒植物病毒 植物病毒须经机械传递或昆虫介体传递导致植物病毒须经机械传递或昆虫介体传递导致感染。不存在吸附蛋白和受体的特异结合，其感染。不存在吸附蛋白和受体的特异结合，其特异性取决于病毒复制过程的以后各步。特异性取决于病毒复制过程的以后各步。不侵染番茄不侵染番茄TMV株系的株系的RNA+侵染番茄侵染番茄TMV株系的外壳株系的外壳 杂种病毒杂种病毒 不侵染不侵染侵染番茄侵染番茄TMV株系的株系的RNA+不侵染番茄不侵染番茄TMV株系的外壳株系的外壳 杂种病毒杂种病毒 侵染侵染3 3、环境因数、环境因数温度：一定温度范围内，病毒的吸附速率与温度成正比。温度：一定温度范围内，病毒的吸附速率与温度成正比。脊髓灰质炎病毒在脊髓灰质炎病毒在1时的吸附率仅是时的吸附率仅是37 的十分之一。的十分之一。离子环境：病毒的吸附蛋白与细胞受体主要成分是蛋白质，离子环境：病毒的吸附蛋白与细胞受体主要成分是蛋白质，趋向带负电荷。一般一定浓度的阳离子促进吸附，阴离趋向带负电荷。一般一定浓度的阳离子促进吸附，阴离子无此作用。子无此作用。pH：影响病毒与细胞吸附反应的第一步影响病毒与细胞吸附反应的第一步-静电引力结合。静电引力结合。二、侵入（二、侵入（penetrationpenetration）1 1、噬菌体的侵入、噬菌体的侵入 T T偶数噬菌体采取注射的方式偶数噬菌体采取注射的方式 其他噬菌体的入侵方式可能不同。其他噬菌体的入侵方式可能不同。2 2、动物病毒的入侵、动物病毒的入侵（1 1）位移：位移：一些裸露的病毒，如脊髓灰质炎病毒一些裸露的病毒，如脊髓灰质炎病毒在吸附到细胞膜上后壳体发生改变，以便只有核在吸附到细胞膜上后壳体发生改变，以便只有核酸进入细胞。酸进入细胞。（2 2）与细胞膜融合：与细胞膜融合：副黏病毒（有囊膜病毒）副黏病毒（有囊膜病毒）（3 3）内吞作用：内吞作用：又称病毒胞饮，呼肠孤病毒、乳又称病毒胞饮，呼肠孤病毒、乳多空病毒。（有囊膜及无囊膜病毒）多空病毒。（有囊膜及无囊膜病毒）3 3、植物病毒、植物病毒（1 1）介体感染：主要通过昆虫。）介体感染：主要通过昆虫。（2 2）非介体感染：即带毒植物的嫁接，带毒花粉）非介体感染：即带毒植物的嫁接，带毒花粉的花粉粒萌发，芽管侵入胚胎等均可使病毒进的花粉粒萌发，芽管侵入胚胎等均可使病毒进入细胞。入细胞。三、脱壳三、脱壳 病毒侵入细胞后，病毒的包膜和衣壳被除去病毒侵入细胞后，病毒的包膜和衣壳被除去而病毒核酸释放出来的过程。大部分依靠细胞而病毒核酸释放出来的过程。大部分依靠细胞内的蛋白酶进行脱壳，也有病毒表达脱壳酶。内的蛋白酶进行脱壳，也有病毒表达脱壳酶。四、病毒大分子的合成四、病毒大分子的合成 病毒感染细胞后，要么潜伏下来将核酸整合病毒感染细胞后，要么潜伏下来将核酸整合于细胞基因组，成为前病毒随细胞分裂而传递；于细胞基因组，成为前病毒随细胞分裂而传递；要么接管细胞的代谢机制，利用细胞合成核要么接管细胞的代谢机制，利用细胞合成核酸和蛋白质的原料、场所、机制、能量完成病毒酸和蛋白质的原料、场所、机制、能量完成病毒大分子的合成。大分子的合成。大多数正链大多数正链RNA病毒的病毒的RNA分子直接与核分子直接与核糖体结合，全长或部分进行翻译。其他病毒基因糖体结合，全长或部分进行翻译。其他病毒基因组均需转录为组均需转录为mRNA，再进行蛋白表达。在细胞，再进行蛋白表达。在细胞核内复制的核内复制的DNA病毒通过细胞的病毒通过细胞的DNA依赖的依赖的RNA聚合酶聚合酶执行转录功能，其他病毒则需由病执行转录功能，其他病毒则需由病毒编码独特的转录酶，作为病毒的中间产物。毒编码独特的转录酶，作为病毒的中间产物。病毒大分子的合成包括核酸的复制和基因组病毒大分子的合成包括核酸的复制和基因组的转录。病毒基因组的转录具有严格的时序性，的转录。病毒基因组的转录具有严格的时序性，分分早期转录和晚期转录早期转录和晚期转录。发生在发生在病毒核酸复制病毒核酸复制以前的转录为早期转录，以前的转录为早期转录，转录的基因为早期基因，早期蛋白主要参与病转录的基因为早期基因，早期蛋白主要参与病毒核酸的复制以及参与抑制宿主细胞大分子的毒核酸的复制以及参与抑制宿主细胞大分子的合成。合成。在核酸复制开始或复制后进行的转录称为晚在核酸复制开始或复制后进行的转录称为晚期转录，晚期蛋白主要是病毒的结构蛋白。期转录，晚期蛋白主要是病毒的结构蛋白。1 1、病毒核酸复制概论、病毒核酸复制概论（1 1）病毒核酸的复制模式：）病毒核酸的复制模式：半保留复制和全保留复制。半保留复制和全保留复制。1 1）半保留复制：）半保留复制：在新复制的在新复制的dsDNA中，一条是母体中，一条是母体DNA链，链，另一条是新合成的子代另一条是新合成的子代DNA链。是链。是DNA复制普复制普遍遵循的模式，遍遵循的模式，DNA病毒也大多采用此种方式。病毒也大多采用此种方式。但也有一些但也有一些dsRNA病毒采用。病毒采用。半保留复制半保留复制 2 2）全保留复制）全保留复制 主要是主要是dsRNA病毒，复制时双链基因组仍相病毒，复制时双链基因组仍相互缠绕，只在复制点局部解开几个碱基对，子代互缠绕，只在复制点局部解开几个碱基对，子代双链全是新合成。包括呼肠孤病毒、质型多角体双链全是新合成。包括呼肠孤病毒、质型多角体病毒、轮状病毒等。在病毒、轮状病毒等。在+ssRNA噬菌体基因组复噬菌体基因组复制时所形成的复制型制时所形成的复制型RF复制子代复制子代+RNA链时也存链时也存在这种模式。在这种模式。全保留复制全保留复制（2 2）病毒核酸复制的主要类型：）病毒核酸复制的主要类型：7 7类类1971年，年，Baltimore D根据病毒基因组的复制表达线路，提出了一种分类方法。根据病毒基因组的复制表达线路，提出了一种分类方法。（+）DNADNA类类类类 (-)DNA (-)DNA (-)DNA (-)DNA ()DNADNADNADNA类类类类(+)RNA(+)RNA(+)RNA(+)RNA mRNA mRNA mRNA mRNA(-)RNA(-)RNA(-)RNA(-)RNA类类类类类类类类(-)RNA(-)RNA(-)RNA(-)RNA类类类类()RNA)RNA)RNA)RNA类类类类后来，学术界将嗜肝后来，学术界将嗜肝DNA病毒科和花椰菜花叶病毒科另列一组，这类病毒的病毒科和花椰菜花叶病毒科另列一组，这类病毒的dsDNA复制必须经过逆转录产生复制必须经过逆转录产生DNA(前基因组前基因组)第一类型：第一类型：dsDNA1）仅在细胞核内复制（疱疹病毒科、腺病毒科、乳头状）仅在细胞核内复制（疱疹病毒科、腺病毒科、乳头状榴病毒科），需要细胞因子参与。榴病毒科），需要细胞因子参与。2）细胞质内复制（痘病毒科），能编码转录和复制所需）细胞质内复制（痘病毒科），能编码转录和复制所需要的因子，不必依赖细胞因子。要的因子，不必依赖细胞因子。3）虹彩病毒科，其）虹彩病毒科，其DNA复制早期在核内，晚期在细胞质复制早期在核内，晚期在细胞质中。中。痘病毒、虹彩病毒、疱疹病毒、腺病毒：痘病毒、虹彩病毒、疱疹病毒、腺病毒：mRNA 蛋白质蛋白质 dsDNA 病毒组装病毒组装 dsDNA病毒病毒（）DNA病毒病毒（）DNA子代病毒子代病毒即早蛋白即早蛋白早期蛋白早期蛋白晚期蛋白晚期蛋白 mRNA mRNA mRNA类类第二类型：第二类型：ssDNA（细小病毒科），病毒在细胞核内复制，细小病毒科），病毒在细胞核内复制，中间可行成双链中间体作为合成正链的模板。大多数中间可行成双链中间体作为合成正链的模板。大多数ssDNA序列与序列与mRNA极性相同。极性相同。细小病毒、圆环病毒：细小病毒、圆环病毒：mRNA 蛋白质蛋白质ssDNA dsDNA 病毒组装病毒组装 ssDNA病毒病毒（+）DNA子代子代（+）DNA细胞蛋白细胞蛋白病毒蛋白病毒蛋白子代病毒子代病毒 mRNA（）DNA类类第三类型：第三类型：dsRNA（呼肠孤病毒科），病毒有多片段呼肠孤病毒科），病毒有多片段的基因组，每个片段可单独转录，产生单个的单顺的基因组，每个片段可单独转录，产生单个的单顺反子反子mRNA。（也有单片段基因组的）（也有单片段基因组的）呼肠孤病毒、双呼肠孤病毒、双RNA病毒：病毒：mRNA 蛋白质蛋白质 dsRNA 病毒组装病毒组装 dsRNA病毒病毒（）RNA子代子代（）RNA病毒病毒蛋白蛋白部分装配部分装配子代病毒子代病毒 mRNA病毒酶病毒酶类类第四类型：第四类型：+ssRNA（微小微小RNA病毒科、杯状病病毒科、杯状病毒科、披盖病毒科、黄病毒科、冠状病毒科）毒科、披盖病毒科、黄病毒科、冠状病毒科）微小微小RNA病毒、杯状病毒、披盖病毒、黄病毒、冠状病毒、病毒、杯状病毒、披盖病毒、黄病毒、冠状病毒、动脉炎病毒：动脉炎病毒：蛋白质蛋白质 （裂解）（裂解）+ssRNA +ssRNA 病毒组装病毒组装 -ssRNA dsRNA1）病毒具有多顺反子）病毒具有多顺反子mRNA（微小微小RNA病毒科、杯状病病毒科、杯状病毒科、黄病毒科毒科、黄病毒科），），合成一个多聚的蛋白产物，随后被合成一个多聚的蛋白产物，随后被切割形成成熟的蛋白质。具有切割形成成熟的蛋白质。具有RF中间型。中间型。病毒病毒（+）ssRNA子代子代（+）ssssRNA多聚蛋白多聚蛋白蛋白加工蛋白加工子代病毒子代病毒dsRNA结构蛋白结构蛋白非结构蛋白非结构蛋白类类DNA转录转录多顺反子多顺反子mRNA启动子启动子基因基因1基因基因2基因基因3DNA转录转录启动子启动子基因基因单顺反子单顺反子mRNA RF(replicative form)复制型复制型:是核酸在复制过程中出现的一种结构，一般是核酸在复制过程中出现的一种结构，一般指单链指单链DNA的病毒或的病毒或RNA病毒的基因组病毒的基因组ssDNA或或ssRNA在复制时形成的在复制时形成的dsDNA或或dsRNA中间分中间分子。子。2）病毒具有复杂的转录过程（披盖病毒科、烟草花叶病）病毒具有复杂的转录过程（披盖病毒科、烟草花叶病毒属），毒属），其转录的其转录的mRNA通常小于基因组通常小于基因组RNA，不能，不能做为子代做为子代RNA的复制模板。中间过程无的复制模板。中间过程无RF出现。出现。病毒病毒（+）ssRNA子代子代（+）ssRNA非结构蛋白非结构蛋白mRNA子代病毒子代病毒结构蛋白结构蛋白类类全长全长（-）ssRNA第五类型：第五类型：-ssRNA（正黏病毒科、单负股病毒目）正黏病毒科、单负股病毒目）正黏病毒、副黏病毒、弹状病毒、丝状病毒等：正黏病毒、副黏病毒、弹状病毒、丝状病毒等：蛋白质蛋白质-ssRNA +ssRNA 病毒组装病毒组装 -ssRNA分段的基因组（正黏病毒科），复制在细胞核发生，复制的分段的基因组（正黏病毒科），复制在细胞核发生，复制的第一步是，病毒粒子的第一步是，病毒粒子的RNA依赖的依赖的RNA聚合酶转录产生单顺聚合酶转录产生单顺反子反子mRNAs，该，该mRNA也作为模板启动基因组复制；也作为模板启动基因组复制；病毒病毒（-）ssRNA子代子代（-）ssRNA病毒蛋白病毒蛋白子代病毒子代病毒mRNA类类病毒酶病毒酶非分段的基因组（单负股病毒目），从全长的病毒基因组产生非分段的基因组（单负股病毒目），从全长的病毒基因组产生多个单顺反子多个单顺反子mRNAs，产生多个，产生多个mRNA的机制有两种可能，一的机制有两种可能，一种是转录后形成的全长转录本经剪切产生多个种是转录后形成的全长转录本经剪切产生多个mRNA；另一种；另一种是病毒基因组内存在转录起始与终止的信号。是病毒基因组内存在转录起始与终止的信号。病毒病毒（-）ssRNA子代子代（-）ssRNA病毒蛋白病毒蛋白子代病毒子代病毒（+）ssRNA类类病毒酶病毒酶mRNA第六类型：第六类型：+ssRNA，其基因组为二倍体，具有其基因组为二倍体，具有DNA 中间体（反转中间体（反转录病毒科），它不作为录病毒科），它不作为mRNA而是反转录为而是反转录为DNA。反转录病毒：反转录病毒：mRNA 蛋白质蛋白质+ssRNA dsDNA 整合到宿主整合到宿主 病毒组装病毒组装 细胞基因组细胞基因组 +ssRNA 病毒病毒2（+）ssRNA前病毒前病毒 dsDNA子代病毒子代病毒（+）ssRNA（-）ssDNA类类病毒反转录酶病毒反转录酶mRNA病毒蛋白病毒蛋白第七类型：第七类型：dsDNA，具有具有RNA中间体（嗜肝中间体（嗜肝DNA病毒科、病毒科、花椰菜花叶病毒科），与第六类型不同，其反转录过程花椰菜花叶病毒科），与第六类型不同，其反转录过程发生在病毒粒子成熟过程中。当病毒感染新细胞时，首发生在病毒粒子成熟过程中。当病毒感染新细胞时，首先是修复缺损的基因，然后再转录。其先是修复缺损的基因，然后再转录。其dsDNA为开环结为开环结构。构。嗜肝病毒：嗜肝病毒：ss/dsDNA mRNA 蛋白质蛋白质 病毒组装病毒组装 dsDNA ss/dsDNA病毒开环病毒开环 dsDNA超螺旋超螺旋 dsDNA子代病毒子代病毒（-）ssDNA（+）ssRNA类类反转录反转录病毒蛋白病毒蛋白dsDNA五、病毒的装配与释放五、病毒的装配与释放 病毒大分子合成产生的结构组分能以一定的病毒大分子合成产生的结构组分能以一定的方式结合，组装成完整子代病毒颗粒。这一复制方式结合，组装成完整子代病毒颗粒。这一复制阶段称为装配。阶段称为装配。绝大多数绝大多数DNA病毒在细胞核内组装，病毒在细胞核内组装，RNA病病毒与痘病毒类则在细胞质内组装。无包膜病毒组毒与痘病毒类则在细胞质内组装。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，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，残留在感染细即非病毒结构成分不组装入病毒，残留在感染细胞中。胞中。有些病毒（烟草花叶病毒）的壳体蛋白质亚有些病毒（烟草花叶病毒）的壳体蛋白质亚基能以类似结晶作用的方式基能以类似结晶作用的方式自发装配自发装配成病毒壳体。成病毒壳体。另一种方式为另一种方式为指导装配指导装配，有病毒基因组编码的非，有病毒基因组编码的非结构蛋白（脚手架蛋白、蛋白水解酶）参与，前结构蛋白（脚手架蛋白、蛋白水解酶）参与，前者在装配中有瞬时功能，完毕后，或参与另一轮者在装配中有瞬时功能，完毕后，或参与另一轮的病毒装配，或被除去。后者对前体蛋白进行加的病毒装配，或被除去。后者对前体蛋白进行加工，稳定装配步骤。工，稳定装配步骤。绝大多数无包膜病毒释放时被感染的细胞绝大多数无包膜病毒释放时被感染的细胞崩解，释放出病毒颗粒，宿主细胞膜破坏，细崩解，释放出病毒颗粒，宿主细胞膜破坏，细胞迅即死亡。胞迅即死亡。绝大多数有包膜病毒通过细胞内的内质网、绝大多数有包膜病毒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，放而成为成熟病毒，在一段时间内逐个释出，对细胞膜破坏轻，宿主细胞死亡慢。对细胞膜破坏轻，宿主细胞死亡慢。从单个病毒吸附开始至所有病毒释放，此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一般释放的病毒数约为100-1000100-1000。植物病毒大多数没有囊膜，结构相对植物病毒大多数没有囊膜，结构相对简单，核衣壳大都以自我装配的方式成熟。简单，核衣壳大都以自我装配的方式成熟。植物病毒一般不裂解细胞，而是通过胞间植物病毒一般不裂解细胞，而是通过胞间连丝传递给相邻的细胞。连丝传递给相邻的细胞。第三节第三节 病毒的异常复制病毒的异常复制 1、缺损病毒：、缺损病毒：有些病毒由于缺乏某些基因，单独感染细胞有些病毒由于缺乏某些基因，单独感染细胞时不能复制出完整的、具有感染性的病毒颗粒，时不能复制出完整的、具有感染性的病毒颗粒，需要其它病毒基因组或病毒基因的辅助活性，否需要其它病毒基因组或病毒基因的辅助活性，否则，即使在活细胞内也不能复制。有生物活性的则，即使在活细胞内也不能复制。有生物活性的缺损病毒包括缺损病毒包括4类：类：干扰缺损病毒：干扰缺损病毒：又称干扰缺损颗粒（又称干扰缺损颗粒（defective interfering particles,DI颗粒），是病毒复制时产生的一类颗粒），是病毒复制时产生的一类亚基因组的缺失突变体，必须依赖于其同源的完亚基因组的缺失突变体，必须依赖于其同源的完全病毒才能复制。全病毒才能复制。DI基因组比其完全病毒小，复基因组比其完全病毒小，复制更迅速，在与其完全病毒共感染时易占据优势，制更迅速，在与其完全病毒共感染时易占据优势，从而干扰其复制。从而干扰其复制。卫星病毒：卫星病毒：寄生于与之无关的辅助病毒的基因产物的病毒。寄生于与之无关的辅助病毒的基因产物的病毒。基因组缺损，必须依赖于辅助病毒才能复制，它基因组缺损，必须依赖于辅助病毒才能复制，它不是由其辅助病毒的基因缺失产生的，是存在于不是由其辅助病毒的基因缺失产生的，是存在于自然界中一种绝对缺损病毒，形态结构和抗原性自然界中一种绝对缺损病毒，形态结构和抗原性都与辅助病毒不同，基因组很少有同源性。卫星都与辅助病毒不同，基因组很少有同源性。卫星病毒现划归在亚病毒因子的卫星之中。病毒现划归在亚病毒因子的卫星之中。条件缺损病毒：条件缺损病毒：是一类基因组发生了突变的病毒条件致死突是一类基因组发生了突变的病毒条件致死突变体，在允许条件下能够正常繁殖，在限制条件变体，在允许条件下能够正常繁殖，在限制条件下导致流产感染，也能干扰野生型病毒复制。下导致流产感染，也能干扰野生型病毒复制。整合的病毒基因组：整合的病毒基因组：某些温和噬菌体和肿瘤病毒感染宿主细胞后，某些温和噬菌体和肿瘤病毒感染宿主细胞后，病毒基因组整合于宿主染色体，并随细胞分裂传病毒基因组整合于宿主染色体，并随细胞分裂传递给子代细胞。除非缺损的外源性递给子代细胞。除非缺损的外源性RNA肿瘤病毒肿瘤病毒外，病毒整合感染的细胞没有感染性的病毒产生，外，病毒整合感染的细胞没有感染性的病毒产生，只有在一定条件下，整合在宿主染色体的病毒基只有在一定条件下，整合在宿主染色体的病毒基因组才能转入复制循环，产生有感染性的病毒颗因组才能转入复制循环，产生有感染性的病毒颗粒。粒。2、顿挫感染、顿挫感染(abortive infection)：病毒进入宿主细胞，若细胞缺乏病毒复制所病毒进入宿主细胞，若细胞缺乏病毒复制所需的酶、能量和原料等，则病毒不能合成本身成需的酶、能量和原料等，则病毒不能合成本身成分；虽合成部分或全部成分，不能装配和释放，分；虽合成部分或全部成分，不能装配和释放，称为顿挫感染。这类感染过程有以下称为顿挫感染。这类感染过程有以下2种类型：种类型：流产感染：流产感染：流产感染分为依赖于细胞的流产感染和依赖于病毒流产感染分为依赖于细胞的流产感染和依赖于病毒的流产感染。病毒感染的细胞是病毒不能复制的非允许的流产感染。病毒感染的细胞是病毒不能复制的非允许细胞，将导致依赖于细胞的流产感染。非允许细胞内，细胞，将导致依赖于细胞的流产感染。非允许细胞内，缺失某些参与病毒复制的酶、缺失某些参与病毒复制的酶、tRNA或细胞因子，仅有或细胞因子，仅有少数病毒基因表达，不能完成病毒复制循环。依赖于病少数病毒基因表达，不能完成病毒复制循环。依赖于病毒的流产感染是由基因组不完整的缺损病毒引起，无论毒的流产感染是由基因组不完整的缺损病毒引起，无论是感染允许细胞还是非允许细胞都不能完成复制循环。是感染允许细胞还是非允许细胞都不能完成复制循环。限制性感染：限制性感染：因细胞的瞬时性允许产生，其结果或是病毒因细胞的瞬时性允许产生，其结果或是病毒持续存在于受染细胞内不能复制，直到细胞成为持续存在于受染细胞内不能复制，直到细胞成为允许性细胞，才开始复制，或是一个细胞群体中允许性细胞，才开始复制，或是一个细胞群体中仅有少数细胞产生病毒子代。仅有少数细胞产生病毒子代。第四节第四节 朊病毒朊病毒 朊病毒（朊病毒（Prion,简称简称PrPsc）是）是20世纪世纪80年代发现的一种年代发现的一种不含核酸的不含核酸的蛋白质传染性颗粒蛋白质传染性颗粒，是包括人在内所有动物，是包括人在内所有动物中都具有的正常细胞朊蛋白中都具有的正常细胞朊蛋白(PrPc)的同源异构体。正常的同源异构体。正常细胞朊蛋白在未知因素的作用下，性质发生改变（如空细胞朊蛋白在未知因素的作用下，性质发生改变（如空间结构的改变），成为引起疾病的的病原体。间结构的改变），成为引起疾病的的病原体。朊病毒能够在人及动物中引起一组疾病，命名为传染性朊病毒能够在人及动物中