病毒的侵染與復(fù)制

關(guān)于病毒的侵染與復(fù)制第1頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

復(fù)制（replication）:病毒感染細(xì)胞后，在病毒核酸控制下合成病毒的核酸與蛋白質(zhì)等成分，然后在宿主細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)或核內(nèi)裝配成病毒顆粒，再以各種方式釋放到細(xì)胞外，感染其他細(xì)胞，這種增殖方式叫復(fù)制。第2頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第一節(jié)病毒復(fù)制研究的實驗系統(tǒng)一、噬菌體—細(xì)菌培養(yǎng)系統(tǒng)1、細(xì)菌容易培養(yǎng)，數(shù)目易于控制。2、形成噬菌斑容易觀察。3、實驗重復(fù)快。其相關(guān)研究為植物病毒和動物病毒的復(fù)制所借鑒。第3頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

二、噬菌體(phage)的繁殖噬菌體并沒有個體的生長過程，而只有其基本成分的合成和裝配，即首先將各個部件合成出來，然后裝配，所以一般將噬菌體的繁殖稱做復(fù)制。根據(jù)噬菌體與宿主的關(guān)系：烈性噬菌體：指感染宿主細(xì)胞后，能夠使宿主細(xì)胞裂解的噬菌體.溫和噬菌體（或溶源性噬菌體）：噬菌體感染細(xì)胞后，將其核酸整合（附著）到宿主的核DNA上，并且可以隨宿主DNA的復(fù)制而進(jìn)行同步復(fù)制，在一般情況下，不引起寄主細(xì)胞裂解的噬菌體。第4頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五烈性噬菌體的繁殖過程一般分為五個階段：吸附、侵入、復(fù)制、裝配和釋放。1、烈性噬菌體的繁殖第5頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五①吸附：噬菌體和宿主細(xì)胞上的特異性吸附部位進(jìn)行特異性結(jié)合，噬菌體以尾絲牢固吸附在受體上后，靠刺突“釘”在細(xì)胞表面上。②侵入：核酸注入細(xì)胞的過程。噬菌體尾部所含酶類物質(zhì)可使細(xì)胞壁產(chǎn)生一些小孔，然后尾鞘收縮，尾髓刺入細(xì)胞壁，并將核酸注入細(xì)胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外。③復(fù)制：包括核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。噬菌體核酸進(jìn)入宿主細(xì)胞后，會控制宿主細(xì)胞的合成系統(tǒng)，然后以噬菌體核酸中的指令合成噬菌體所需的核酸和蛋白質(zhì)。第6頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五④裝配：主要步驟有：DNA分子的縮合——通過衣殼包裹DNA而形成頭部——尾絲及尾部的其它部件獨立裝配完成——頭部與尾部相結(jié)合——最后裝上尾絲，至此，一個個成熟的形狀、大小相同的噬菌體裝配完成。第7頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五⑤釋放：方式：裂解：包括T4噬菌體在內(nèi)的大多數(shù)噬菌體以裂解細(xì)胞的方式釋放。分泌：噬菌體穿出細(xì)胞，細(xì)胞并不裂解。（絲狀噬菌體）通常情況下，一個噬菌體通過上述五個過程能合成100——300個噬菌體。烈性噬菌體的這種生長繁殖方式也稱為一步生長，第8頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第9頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

2、一步生長曲線

一步生長曲線是定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線。（1）實驗設(shè)計依據(jù)：通常噬菌體和細(xì)菌的混合比例為1:10，保證1個菌體只被1個噬菌體感染,避免二次吸附；細(xì)菌群體被噬菌體同步感染。第10頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五（2）實驗過程:

敏感菌10mlPhage1ml

混勻，5min,使之吸附

離心或用抗phage血清處理,去除過量phage

高倍稀釋,吸附phage的菌懸液(避免多次吸附)37℃培養(yǎng),定時取樣

第11頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五噬菌斑:概念：將少量噬菌體與大量敏感菌混合培養(yǎng)在營養(yǎng)瓊脂中，在平板表面布滿宿主細(xì)胞的菌苔上,可以用肉眼看到一個個透明的不長菌的小圓斑，稱為噬菌斑。(每個噬菌斑一般是由一個噬菌體粒子形成的。)

應(yīng)用:

噬菌斑可用于檢出、分離、純化噬菌體和進(jìn)行噬菌體的計數(shù)。噬菌斑第12頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第13頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

取樣人為裂解處理（每5min）樣品中加入氯仿裂解細(xì)胞

24-48h

裂解液加入敏感菌液中

適當(dāng)稀釋混合液

涂布于瓊脂培養(yǎng)基上

計數(shù)噬菌斑第14頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

取樣（每5min）離心除去細(xì)菌上清加入敏感菌液中適當(dāng)稀釋混合液涂布計數(shù)噬菌斑

第15頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo),以噬菌斑數(shù)為縱坐標(biāo),繪制成的曲線為一步生長曲線?？煞忠韵码A段：潛伏期(latentphase)裂解期(burstphase)穩(wěn)定期(plateauphase)

一步生長曲線第16頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

一步生長曲線第17頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五潛伏期：從噬菌體吸附細(xì)菌到細(xì)菌細(xì)胞釋放新的噬菌體之前的這段時期。曲線平行于橫軸，噬菌體數(shù)無變化。樣品中無游離的噬菌體。(潛伏期前的噬菌斑數(shù)是噬菌體數(shù),也就是感染噬菌體的細(xì)菌數(shù)).病毒在感染細(xì)胞內(nèi)消失到細(xì)胞內(nèi)重新出現(xiàn)新的感染病毒的時期為隱蔽期(eclipseperiod)。

裂解期：曲線直線上升，子代噬菌體不斷釋放到培養(yǎng)基中,直到達(dá)到一個極限。穩(wěn)定期:感染細(xì)胞后復(fù)制的子代噬菌體全部釋放，噬菌斑數(shù)穩(wěn)定，一次感染結(jié)束。第18頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五裂解量:每一受感染細(xì)胞所釋放的新的噬菌體的平均數(shù)。

穩(wěn)定期噬菌斑數(shù)裂解量=

潛伏期噬菌斑數(shù)不同的噬菌體或同種噬菌體感染敏感菌后所釋放的噬菌體數(shù)不同，與噬菌體種類、宿主細(xì)胞菌齡以及環(huán)境因數(shù)有關(guān)。T4約為100，ΦX174約為1000，f2高達(dá)10000、T2僅為200。

第19頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五MOI:multiplicityofinfection，感染復(fù)數(shù)。傳統(tǒng)的MOI概念起源于噬菌體感染細(xì)菌的研究。其含義是感染時噬菌體與細(xì)菌的數(shù)量比值，也就是平均每個細(xì)菌感染噬菌體的數(shù)量。噬菌體的數(shù)量單位為pfu。一般認(rèn)為MOI是一個比值，沒有單位，其實其隱含的單位是pfunumber/cell。后來MOI被普遍用于病毒感染細(xì)胞的研究中，含義是感染時病毒與細(xì)胞數(shù)量的比值。

第20頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

3、溫和噬菌體與溶源性細(xì)菌溫和噬菌體(temperaturephage)：噬菌體感染細(xì)胞后，將其核酸整合（附著）到宿主的核DNA上，并且可以隨宿主DNA的復(fù)制而進(jìn)行同步復(fù)制，在一般情況下，不引起寄主細(xì)胞裂解的噬菌體。原噬菌體（或前噬菌體,prophage）：即整合在宿主核DNA上的噬菌體的核酸。溶原性細(xì)菌(lysogenicbacteria)：指在核染色體上整合有原噬菌體的細(xì)菌?？蛇M(jìn)行正常生長繁殖，而不被裂解。

第21頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五溶原性細(xì)菌的特點：可穩(wěn)定遺傳：子代細(xì)菌都含有原噬菌體，均具有溶原性?？勺园l(fā)裂解：溫和噬菌體的核酸也可從宿主DNA上脫落下來，恢復(fù)原來的狀態(tài)，進(jìn)行大量的復(fù)制，變成烈性噬菌體，自發(fā)裂解幾率10-2～10-5?？烧T導(dǎo)裂解：用化學(xué)、物理方法誘導(dǎo)具有“免疫性”：溶原菌對其本身產(chǎn)生的噬菌體或外來的同源的噬菌體不敏感，對同源噬菌體具免疫性，對非同源噬菌體沒有免疫性?？蓮?fù)愈：自然遺失前噬菌體，但不發(fā)生自發(fā)裂解和誘導(dǎo)裂解溶源轉(zhuǎn)變：由于溶原菌整合了溫和噬菌體的核酸而使自己產(chǎn)生一些新的生理特征。第22頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

三、動物病毒—動物細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)20世紀(jì)50年代才建立動物細(xì)胞體外連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)。體外培養(yǎng)細(xì)胞只能近似地反應(yīng)動物機體內(nèi)病毒的復(fù)制過程。空斑方法相當(dāng)數(shù)量的病毒不能在細(xì)胞培養(yǎng)物中生長第23頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第24頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁，而仍有代謝活性的原生質(zhì)部分稱為原生質(zhì)體，20世紀(jì)70年代建立。原生質(zhì)體的離體存活能力、生理活性不十分理想，有些植物原生質(zhì)體的分離、培養(yǎng)與維持還十分困難。目前尚不如動物細(xì)胞那樣成熟和方便。四、植物病毒—植物原生質(zhì)體培養(yǎng)系統(tǒng)第25頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第二節(jié)病毒的復(fù)制周期第26頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五一、吸附(adsorption)

病毒與細(xì)胞表面特異的受體結(jié)合稱為吸附。病毒與細(xì)胞的最初結(jié)合是可逆的。病毒與受體結(jié)構(gòu)互補后，形成不可逆結(jié)合，這時即使洗下病毒顆粒，該顆粒也不具有侵襲性。第27頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五決定病毒不可逆結(jié)合的因素1、病毒吸附蛋白能夠識別并吸附細(xì)胞表面受體的病毒表面結(jié)構(gòu)蛋白。T-偶數(shù)噬菌體的吸附蛋白是噬菌體尾絲蛋白。流感病毒包膜上有兩種突起：血凝素和神經(jīng)氨酸酶，但病毒的感染性只能被抗血凝素的抗血清中和。第28頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

流感病毒外面兩種蛋白質(zhì)突起，一是血凝素，一是神經(jīng)氨酸酶。病毒血凝素對細(xì)胞上含唾液酸的糖蛋白或脂蛋白有特異的親和能力。神經(jīng)氨酸酶與細(xì)胞表面黏液蛋白中的神經(jīng)氨酸也有特異的結(jié)合能力，它的作用是從黏液蛋白釋放乙酰神經(jīng)氨酸，因而使得由細(xì)胞表面芽生的子代病毒，得以脫離細(xì)胞。第29頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五2、病毒的細(xì)胞受體

病毒的細(xì)胞受體決定了病毒的宿主范圍、組織親和性、并影響病毒的致病性。細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變，也會影響病毒的吸附。

第30頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

例如脊髓灰質(zhì)炎病毒只能附著在靈長類的動物細(xì)胞上，而不能吸附在嚙齒類動物細(xì)胞上。

脊髓灰質(zhì)炎病毒的RNA+柯薩奇病毒的蛋白質(zhì)衣殼雜種病毒

侵染小鼠細(xì)胞第31頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五噬菌體細(xì)胞受體有嚴(yán)格的種系特異性，因而各種噬菌體具有嚴(yán)格的宿主范圍，這一特性可作為細(xì)菌的分類鑒定指標(biāo)。第32頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

大多數(shù)噬菌體的病毒受體為細(xì)菌細(xì)胞壁上的磷壁酸分子，脂多糖分子以及糖蛋白復(fù)合物，有的則位于菌毛、鞭毛或莢膜上。大部分動物病毒的病毒受體為鑲嵌在細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層中的糖蛋白，也有的是糖脂或唾液酸寡糖苷。植物病毒迄今尚未發(fā)現(xiàn)有特異性細(xì)胞受體。第33頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五植物病毒

植物病毒須經(jīng)機械傳遞或昆蟲介體傳遞導(dǎo)致感染。不存在吸附蛋白和受體的特異結(jié)合，其特異性取決于病毒復(fù)制過程的以后各步。第34頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五不侵染番茄TMV株系的RNA+侵染番茄TMV株系的外殼雜種病毒不侵染侵染番茄TMV株系的RNA+不侵染番茄TMV株系的外殼雜種病毒侵染第35頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五3、環(huán)境因數(shù)溫度：一定溫度范圍內(nèi)，病毒的吸附速率與溫度成正比。脊髓灰質(zhì)炎病毒在1℃時的吸附率僅是37℃的十分之一。離子環(huán)境：病毒的吸附蛋白與細(xì)胞受體主要成分是蛋白質(zhì)，趨向帶負(fù)電荷。一般一定濃度的陽離子促進(jìn)吸附，陰離子無此作用。pH：影響病毒與細(xì)胞吸附反應(yīng)的第一步---靜電引力結(jié)合。第36頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五二、侵入（penetration）1、噬菌體的侵入

T偶數(shù)噬菌體采取注射的方式其他噬菌體的入侵方式可能不同。第37頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五2、動物病毒的入侵（1）位移：一些裸露的病毒，如脊髓灰質(zhì)炎病毒在吸附到細(xì)胞膜上后殼體發(fā)生改變，以便只有核酸進(jìn)入細(xì)胞。（2）與細(xì)胞膜融合：副黏病毒（有囊膜病毒）（3）內(nèi)吞作用：又稱病毒胞飲，呼腸孤病毒、乳多空病毒。（有囊膜及無囊膜病毒）第38頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第39頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五3、植物病毒（1）介體感染：主要通過昆蟲。（2）非介體感染：即帶毒植物的嫁接，帶毒花粉的花粉粒萌發(fā)，芽管侵入胚胎等均可使病毒進(jìn)入細(xì)胞。第40頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五三、脫殼

病毒侵入細(xì)胞后，病毒的包膜和衣殼被除去而病毒核酸釋放出來的過程。大部分依靠細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶進(jìn)行脫殼，也有病毒表達(dá)脫殼酶。第41頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五四、病毒大分子的合成

病毒感染細(xì)胞后，要么潛伏下來將核酸整合于細(xì)胞基因組，成為前病毒隨細(xì)胞分裂而傳遞；要么接管細(xì)胞的代謝機制，利用細(xì)胞合成核酸和蛋白質(zhì)的原料、場所、機制、能量完成病毒大分子的合成。第42頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五大多數(shù)正鏈RNA病毒的RNA分子直接與核糖體結(jié)合，全長或部分進(jìn)行翻譯。其他病毒基因組均需轉(zhuǎn)錄為mRNA，再進(jìn)行蛋白表達(dá)。在細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制的DNA病毒通過細(xì)胞的DNA依賴的RNA聚合酶Ⅱ執(zhí)行轉(zhuǎn)錄功能，其他病毒則需由病毒編碼獨特的轉(zhuǎn)錄酶，作為病毒的中間產(chǎn)物。第43頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

病毒大分子的合成包括核酸的復(fù)制和基因組的轉(zhuǎn)錄。病毒基因組的轉(zhuǎn)錄具有嚴(yán)格的時序性，分早期轉(zhuǎn)錄和晚期轉(zhuǎn)錄。發(fā)生在病毒核酸復(fù)制以前的轉(zhuǎn)錄為早期轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄的基因為早期基因，早期蛋白主要參與病毒核酸的復(fù)制以及參與抑制宿主細(xì)胞大分子的合成。在核酸復(fù)制開始或復(fù)制后進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄稱為晚期轉(zhuǎn)錄，晚期蛋白主要是病毒的結(jié)構(gòu)蛋白。第44頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五1、病毒核酸復(fù)制概論（1）病毒核酸的復(fù)制模式：半保留復(fù)制和全保留復(fù)制。1）半保留復(fù)制：

在新復(fù)制的dsDNA中，一條是母體DNA鏈，另一條是新合成的子代DNA鏈。是DNA復(fù)制普遍遵循的模式，DNA病毒也大多采用此種方式。但也有一些dsRNA病毒采用。第45頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

半保留復(fù)制第46頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

2）全保留復(fù)制

主要是dsRNA病毒，復(fù)制時雙鏈基因組仍相互纏繞，只在復(fù)制點局部解開幾個堿基對，子代雙鏈全是新合成。包括呼腸孤病毒、質(zhì)型多角體病毒、輪狀病毒等。在+ssRNA噬菌體基因組復(fù)制時所形成的復(fù)制型RF復(fù)制子代+RNA鏈時也存在這種模式。第47頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

全保留復(fù)制第48頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五（2）病毒核酸復(fù)制的主要類型：7類1971年，BaltimoreD根據(jù)病毒基因組的復(fù)制表達(dá)線路，提出了一種分類方法。

（+）DNAⅡ類

(-)DNA(±)

DNAⅥ類(+)RNAmRNA(-)RNAⅠ類Ⅳ類(-)RNAⅤ類(±)RNAⅢ類后來，學(xué)術(shù)界將嗜肝DNA病毒科和花椰菜花葉病毒科另列一組，這類病毒的dsDNA復(fù)制必須經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生DNA(前基因組)第49頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第一類型：dsDNA1）僅在細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制（皰疹病毒科、腺病毒科、乳頭狀榴病毒科），需要細(xì)胞因子參與。2）細(xì)胞質(zhì)內(nèi)復(fù)制（痘病毒科），能編碼轉(zhuǎn)錄和復(fù)制所需要的因子，不必依賴細(xì)胞因子。3）虹彩病毒科，其DNA復(fù)制早期在核內(nèi)，晚期在細(xì)胞質(zhì)中。第50頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五痘病毒、虹彩病毒、皰疹病毒、腺病毒：

mRNA蛋白質(zhì)dsDNA病毒組裝

dsDNA第51頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五病毒（±）DNA病毒（±）DNA子代病毒即早蛋白早期蛋白晚期蛋白

mRNA

mRNA

mRNAⅠ類第52頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第二類型：ssDNA（細(xì)小病毒科），病毒在細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制，中間可行成雙鏈中間體作為合成正鏈的模板。大多數(shù)ssDNA序列與mRNA極性相同。細(xì)小病毒、圓環(huán)病毒：

mRNA蛋白質(zhì)ssDNAdsDNA病毒組裝

ssDNA第53頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五病毒（+）DNA子代（+）DNA細(xì)胞蛋白病毒蛋白子代病毒

mRNA（±）DNAⅡ類第54頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第三類型：dsRNA（呼腸孤病毒科），病毒有多片段的基因組，每個片段可單獨轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生單個的單順反子mRNA。（也有單片段基因組的）呼腸孤病毒、雙RNA病毒：

mRNA蛋白質(zhì)dsRNA病毒組裝

dsRNA第55頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五病毒（±）RNA子代（±）RNA病毒蛋白部分裝配子代病毒

mRNA病毒酶Ⅲ類第56頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第四類型：+ssRNA（微小RNA病毒科、杯狀病毒科、披蓋病毒科、黃病毒科、冠狀病毒科）微小RNA病毒、杯狀病毒、披蓋病毒、黃病毒、冠狀病毒、動脈炎病毒：

蛋白質(zhì)（裂解）+ssRNA+ssRNA病毒組裝

-ssRNAdsRNA第57頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五1）病毒具有多順反子mRNA（微小RNA病毒科、杯狀病毒科、黃病毒科），合成一個多聚的蛋白產(chǎn)物，隨后被切割形成成熟的蛋白質(zhì)。具有RF中間型。病毒（+）ssRNA子代（+）ssRNA多聚蛋白蛋白加工子代病毒dsRNA結(jié)構(gòu)蛋白非結(jié)構(gòu)蛋白Ⅳ類①第58頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五DNA轉(zhuǎn)錄多順反子mRNA啟動子基因1基因2基因3DNA轉(zhuǎn)錄啟動子基因單順反子mRNA第59頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五RF(replicativeform)復(fù)制型:是核酸在復(fù)制過程中出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)，一般指單鏈DNA的病毒或RNA病毒的基因組ssDNA或ssRNA在復(fù)制時形成的dsDNA或dsRNA中間分子。第60頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五2）病毒具有復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄過程（披蓋病毒科、煙草花葉病毒屬），其轉(zhuǎn)錄的mRNA通常小于基因組RNA，不能做為子代RNA的復(fù)制模板。中間過程無RF出現(xiàn)。病毒（+）ssRNA子代（+）ssRNA非結(jié)構(gòu)蛋白mRNA子代病毒結(jié)構(gòu)蛋白Ⅳ類②全長（-）ssRNA第61頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第五類型：-ssRNA（正黏病毒科、單負(fù)股病毒目）正黏病毒、副黏病毒、彈狀病毒、絲狀病毒等：

蛋白質(zhì)-ssRNA+ssRNA病毒組裝

-ssRNA第62頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五①分段的基因組（正黏病毒科），復(fù)制在細(xì)胞核發(fā)生，復(fù)制的第一步是，病毒粒子的RNA依賴的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生單順反子mRNAs，該mRNA也作為模板啟動基因組復(fù)制；病毒（-）ssRNA子代（-）ssRNA病毒蛋白子代病毒mRNAⅤ類①病毒酶第63頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五②非分段的基因組（單負(fù)股病毒目），從全長的病毒基因組產(chǎn)生多個單順反子mRNAs，產(chǎn)生多個mRNA的機制有兩種可能，一種是轉(zhuǎn)錄后形成的全長轉(zhuǎn)錄本經(jīng)剪切產(chǎn)生多個mRNA；另一種是病毒基因組內(nèi)存在轉(zhuǎn)錄起始與終止的信號。病毒（-）ssRNA子代（-）ssRNA病毒蛋白子代病毒（+）ssRNAⅤ類②病毒酶mRNA第64頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第六類型：+ssRNA，其基因組為二倍體，具有DNA中間體（反轉(zhuǎn)錄病毒科），它不作為mRNA而是反轉(zhuǎn)錄為DNA。反轉(zhuǎn)錄病毒：

mRNA蛋白質(zhì)+ssRNAdsDNA整合到宿主病毒組裝細(xì)胞基因組

+ssRNA第65頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五病毒2（+）ssRNA前病毒dsDNA子代病毒（+）ssRNA（-）ssDNAⅥ類病毒反轉(zhuǎn)錄酶mRNA病毒蛋白第66頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第七類型：dsDNA，具有RNA中間體（嗜肝DNA病毒科、花椰菜花葉病毒科），與第六類型不同，其反轉(zhuǎn)錄過程發(fā)生在病毒粒子成熟過程中。當(dāng)病毒感染新細(xì)胞時，首先是修復(fù)缺損的基因，然后再轉(zhuǎn)錄。其dsDNA為開環(huán)結(jié)構(gòu)。嗜肝病毒：ss/dsDNAmRNA蛋白質(zhì)病毒組裝

dsDNAss/dsDNA第67頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五病毒開環(huán)dsDNA超螺旋dsDNA子代病毒（-）ssDNA（+）ssRNAⅦ類反轉(zhuǎn)錄病毒蛋白dsDNA第68頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五五、病毒的裝配與釋放病毒大分子合成產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)組分能以一定的方式結(jié)合，組裝成完整子代病毒顆粒。這一復(fù)制階段稱為裝配。絕大多數(shù)DNA病毒在細(xì)胞核內(nèi)組裝，RNA病毒與痘病毒類則在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)組裝。無包膜病毒組裝成核衣殼即為成熟的病毒體，病毒的早期蛋白，即非病毒結(jié)構(gòu)成分不組裝入病毒，殘留在感染細(xì)胞中。

第69頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

有些病毒（煙草花葉病毒）的殼體蛋白質(zhì)亞基能以類似結(jié)晶作用的方式自發(fā)裝配成病毒殼體。另一種方式為指導(dǎo)裝配，有病毒基因組編碼的非結(jié)構(gòu)蛋白（腳手架蛋白、蛋白水解酶）參與，前者在裝配中有瞬時功能，完畢后，或參與另一輪的病毒裝配，或被除去。后者對前體蛋白進(jìn)行加工，穩(wěn)定裝配步驟。第70頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

絕大多數(shù)無包膜病毒釋放時被感染的細(xì)胞崩解，釋放出病毒顆粒，宿主細(xì)胞膜破壞，細(xì)胞迅即死亡。

絕大多數(shù)有包膜病毒通過細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、空泡，或包上細(xì)胞核膜或細(xì)胞膜以出芽方式釋放而成為成熟病毒，在一段時間內(nèi)逐個釋出，對細(xì)胞膜破壞輕，宿主細(xì)胞死亡慢。

從單個病毒吸附開始至所有病毒釋放，此過程稱為感染周期或復(fù)制周期。一個感染細(xì)胞一般釋放的病毒數(shù)約為100-1000。第71頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五植物病毒大多數(shù)沒有囊膜，結(jié)構(gòu)相對簡單，核衣殼大都以自我裝配的方式成熟。植物病毒一般不裂解細(xì)胞，而是通過胞間連絲傳遞給相鄰的細(xì)胞。第72頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第73頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第74頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第三節(jié)病毒的異常復(fù)制

1、缺損病毒：有些病毒由于缺乏某些基因，單獨感染細(xì)胞時不能復(fù)制出完整的、具有感染性的病毒顆粒，需要其它病毒基因組或病毒基因的輔助活性，否則，即使在活細(xì)胞內(nèi)也不能復(fù)制。有生物活性的缺損病毒包括4類：第75頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五⑴干擾缺損病毒：又稱干擾缺損顆粒（defectiveinterferingparticles,DI顆粒），是病毒復(fù)制時產(chǎn)生的一類亞基因組的缺失突變體，必須依賴于其同源的完全病毒才能復(fù)制。DI基因組比其完全病毒小，復(fù)制更迅速，在與其完全病毒共感染時易占據(jù)優(yōu)勢，從而干擾其復(fù)制。第76頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五⑵衛(wèi)星病毒：寄生于與之無關(guān)的輔助病毒的基因產(chǎn)物的病毒?；蚪M缺損，必須依賴于輔助病毒才能復(fù)制，它不是由其輔助病毒的基因缺失產(chǎn)生的，是存在于自然界中一種絕對缺損病毒，形態(tài)結(jié)構(gòu)和抗原性都與輔助病毒不同，基因組很少有同源性。衛(wèi)星病毒現(xiàn)劃歸在亞病毒因子的衛(wèi)星之中。第77頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五⑶條件缺損病毒：是一類基因組發(fā)生了突變的病毒條件致死突變體，在允許條件下能夠正常繁殖，在限制條件下導(dǎo)致流產(chǎn)感染，也能干擾野生型病毒復(fù)制。第78頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五⑷整合的病毒基因組：某些溫和噬菌體和腫瘤病毒感染宿主細(xì)胞后，病毒基因組整合于宿主染色體，并隨細(xì)胞分裂傳遞給子代細(xì)胞。除非缺損的外源性RNA腫瘤病毒外，病毒整合感染的細(xì)胞沒有感染性的病毒產(chǎn)生，只有在一定條件下，整合在宿主染色體的病毒基因組才能轉(zhuǎn)入復(fù)制循環(huán)，產(chǎn)生有感染性的病毒顆粒。第79頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五2、頓挫感染(abortiveinfection)：病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞，若細(xì)胞缺乏病毒復(fù)制所需的酶、能量和原料等，則病毒不能合成本身成分；雖合成部分或全部成分，不能裝配和釋放，稱為頓挫感染。這類感染過程有以下2種類型：第80頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五⑴流產(chǎn)感染：流產(chǎn)感染分為依賴于細(xì)胞的流產(chǎn)感染和依賴于病毒的流產(chǎn)感染。病毒感染的細(xì)胞是病毒不能復(fù)制的非允許細(xì)胞，將導(dǎo)致依賴于細(xì)胞的流產(chǎn)感染。非允許細(xì)胞內(nèi)，缺失某些參與病毒復(fù)制的酶、tRNA或細(xì)胞因子，僅有少數(shù)病毒基因表達(dá)，不能完成病毒復(fù)制循環(huán)。依賴于病毒的流產(chǎn)感染是由基因組不完整的缺損病毒引起，無論是感染允許細(xì)胞還是非允許細(xì)胞都不能完成復(fù)制循環(huán)。第81頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五⑵限制性感染：因細(xì)胞的瞬時性允許產(chǎn)生，其結(jié)果或是病毒持續(xù)存在于受染細(xì)胞內(nèi)不能復(fù)制，直到細(xì)胞成為允許性細(xì)胞，才開始復(fù)制，或是一個細(xì)胞群體中僅有少數(shù)細(xì)胞產(chǎn)生病毒子代。第82頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五第四節(jié)朊病毒

朊病毒（Prion,簡稱PrPsc）是20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)的一種不含核酸的蛋白質(zhì)傳染性顆粒，是包括人在內(nèi)所有動物中都具有的正常細(xì)胞朊蛋白(PrPc)的同源異構(gòu)體。正常細(xì)胞朊蛋白在未知因素的作用下，性質(zhì)發(fā)生改變（如空間結(jié)構(gòu)的改變），成為引起疾病的的病原體。朊病毒能夠在人及動物中引起一組疾病，命名為傳染性海綿狀腦炎（transmissiblespongiformencephalopathie,TSE）第83頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五美國加州大學(xué)舊金山分校神經(jīng)科主任Prusiner于80年代初首次發(fā)現(xiàn)，并因此獲1997年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎第84頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五

使普通DNA及RNA病毒失去感染性的紫外光劑量不能使腦組織勻漿中的朊病毒蛋白失去感染性。蛋白提取物經(jīng)DNA酶及RNA酶作用后仍具有較強的感染性。經(jīng)蛋白酶、蛋白變性劑處理后，蛋白提取物失去感染性。福爾馬林溶液不能完全消除朊病毒的感染性。蛋白質(zhì)致病假說的依據(jù)第85頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五PrPsc與PrPc的基本特征比較1.

朊病毒是一種蛋白酶抗性蛋白（proteinaseresistantprotein,PrP）。表達(dá)組織：中樞神經(jīng)系統(tǒng)、淋巴系統(tǒng)。存在位置：細(xì)胞膜。無核酸結(jié)構(gòu)，可抵抗非變性去污劑、核酸酶的作用。因其分子量為27～30kD，稱為PrP27～30。第86頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五2.正常人和動物的神經(jīng)細(xì)胞編碼這一蛋白的前體分子，被稱之為PrPc（cellularisoformofPrP），分子量33～35kD對蛋白酶敏感。為區(qū)別朊病毒，將細(xì)胞編碼的PrP稱之為PrPc，朊病毒縮寫為PrPsc（scrapieisoformofPrP）在未知因素的作用下，PrPc分子構(gòu)型發(fā)生改變，成為PrPsc。第87頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五耐受蛋白酶的消化和常規(guī)消毒作用，只有強堿(10NNaOH)，高壓消毒(136℃，2小時)才能滅活；2.不含核酸，用常規(guī)PCR無法檢測；3.超長的潛伏期（平均20年），發(fā)病前無法檢測和診斷；4.變異和跨種族感染，具有大量的潛在感染來源，主要為牛、羊等反芻動物，傳播的潛在危險不明，很難預(yù)測和控制；5.感染途徑多—已知有消化道（食入）、神經(jīng)、血液均可感染；由正常PrPc轉(zhuǎn)化成惡性PrPsc的機理和因素不清，難以預(yù)防；6.100%病死率，缺乏治療藥物，無法研制預(yù)防疫苗；7.異種間朊病毒感染，受感染動物體內(nèi)的朊病毒為該種特異的朊病毒。

朊病毒的特殊性質(zhì)第88頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五1.羊瘙癢?。╯crapie）2.瘋牛?。╞ovinespongiformencephalopathy,BSE）3.庫魯?。↘uru）4.克-雅氏癥（Creutzefeldt-jakobdisease,CJD）傳染性病毒性癡呆（transmissiblevirusdementia,TVD）5.致死性家族性失眠癥（fatalfamilialinsomnia,FFI）6.吉斯特曼-斯召斯列綜合征（Gerstmann-Strausslersyndrome,GSS）朊病毒感染引起人和動物的主要疾病第89頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行性退行性海綿樣病變,四大神經(jīng)病理特征：1.神經(jīng)元細(xì)胞空泡變性或海綿樣變（Spongiformchanges）2.神經(jīng)元退化、丟失(Neuronloss)3.星形細(xì)胞增生（Astrocytosis），取代正常的神經(jīng)元細(xì)胞4.形成淀粉樣斑沉積(Amyloidosis)朊病毒病的共同病理特點第90頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五朊病毒的分子特征ThecharacteristicsofthePrPmolecule

人類PrP基因位于第20號染色體。mRNA轉(zhuǎn)譯出253個aa長的多肽鏈。多肽氨基端含5個八肽重復(fù)序列，兩個糖基化位點，及一個二硫鍵。PrPc結(jié)構(gòu)中含有3個α-螺旋結(jié)構(gòu)，兩個反向平行的β-片層結(jié)構(gòu)。多肽鏈羧基末端的磷脂酰肌醇使朊蛋白附著在細(xì)胞膜表面。第91頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星期五PrPc與PrPsc分子結(jié)構(gòu)特征比較PrPc二級結(jié)構(gòu)中主要以α-螺旋結(jié)構(gòu)為主，約占40%，僅存在少量β-片層結(jié)構(gòu)。溶解于非變性劑溶液，對蛋白酶K敏感。2.PrPsc含有50%的β-片層結(jié)構(gòu)，20%的α-螺旋。不溶于非變性劑溶液，當(dāng)用蛋白酶作限制性消化時，只是在氨基端的序列被部分切割，形成對蛋白酶具有抗性的PrP27–30。第92頁，共101頁，2022年，5月20日，12點42分，星