病毒的增殖課件

病毒的增殖及理化因素對(duì)病毒的影響

第四章主要內(nèi)容第一節(jié)病毒的增殖第二節(jié)理化因素對(duì)病毒的影響第一節(jié)病毒的增殖一、吸附

吸附（Adsorption）是指病毒附著于敏感細(xì)胞的表面，它是感染的起始期。特異性吸附是非常重要的，根據(jù)這一點(diǎn)可確定許多病毒的宿主范圍，不吸附就不能引起感染。細(xì)胞與病毒相互作用最初是偶然碰撞和靜電作用，這是可逆的聯(lián)結(jié)。eg：脊髓灰質(zhì)炎病毒的細(xì)胞表面受體是免疫球蛋白超家族，在非靈長類細(xì)胞上沒有發(fā)現(xiàn)此受體，而猴腎細(xì)胞和人二倍體纖維母細(xì)胞上有它的受體，故脊髓灰質(zhì)炎病毒能感染人體鼻、咽、腸和脊髓前角細(xì)胞，引起脊髓灰質(zhì)炎（小兒麻痹）。HIV受體為CD4；鼻病毒的受體為細(xì)胞粘附分子-1（CAM-1）等。病毒吸附也受離子強(qiáng)度、pH、溫度等環(huán)境條件的影響。研究病毒的吸附過程對(duì)了解受體組成、功能、致病機(jī)理以及探討抗病毒治療有重要意義。（2）胞飲(Viropexis)：由于細(xì)胞膜內(nèi)陷整個(gè)病毒被吞飲入胞內(nèi)形成囊泡。胞飲是病毒穿入的常見方式，也是哺乳動(dòng)物細(xì)胞本身具有一種攝取各種營養(yǎng)物質(zhì)和激素的方式。當(dāng)病毒與受體結(jié)合后，在細(xì)胞膜的特殊區(qū)域與病毒一起內(nèi)陷形成膜性囊泡，此時(shí)病毒在胞漿中仍被胞膜覆蓋。某些囊膜病毒，如流感病毒借助病毒的血凝素（HA）完成脂膜間的融合，囊泡內(nèi)低pH環(huán)境使HA蛋白的三維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而介導(dǎo)病毒囊膜與囊泡膜的融合，病毒核衣殼進(jìn)入胞漿。三、脫殼穿入和脫殼是連續(xù)的過程，失去病毒體的完整性被稱為“脫殼(Uncoating)”。從脫殼到出現(xiàn)新的感染病毒之間叫“隱蔽期”。經(jīng)胞飲進(jìn)入細(xì)胞的病毒，衣殼可被吞噬體中的溶酶體酶降解而去除。有的病毒，如脊髓灰質(zhì)炎病毒，在吸附穿入細(xì)胞的過程中病毒的RNA釋放到胞漿中。而痘苗病毒當(dāng)其復(fù)雜的核心結(jié)構(gòu)進(jìn)入胞漿中后，隨之病毒體多聚酶活化，合成病毒脫殼所需要的酶，完成脫殼。（一）雙股DNA病毒的復(fù)制

多數(shù)DNA病毒為雙股DNA。雙股DNA病毒，如單純泡疹病毒和腺病毒在宿主細(xì)胞核內(nèi)的RNA聚合酶作用下，從病毒DNA上轉(zhuǎn)錄病毒mRNA，然后轉(zhuǎn)移到胞漿核糖體上，指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)。而痘苗病毒本身含有RNA聚合酶，它可在胞漿中轉(zhuǎn)錄mRNA。mRNA有二種：早期mRNA，主要合成復(fù)制病毒DNA所需的酶，稱為早期蛋白；晚期mRNA，在病毒DNA復(fù)制之后出現(xiàn)，主要指導(dǎo)合成病毒的結(jié)構(gòu)蛋白，稱為晚期蛋白。子代病毒DNA的合成是以親代DNA為模板，按核酸半保留形式復(fù)制子代雙股DNA。DNA復(fù)制出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)蛋白合成之前。DNA病毒復(fù)制的主要步驟（二）單股RNA病毒的復(fù)制

RNA病毒核酸多為單股，病毒全部遺傳信息均含在RNA中。根據(jù)病毒核酸的極性，將RNA病毒分為二組：病毒RNA的堿基序列與mRNA完全相同者，稱為正鏈RNA病毒。這種病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用，附著到宿主細(xì)胞核糖體上，翻譯出病毒蛋白。從正鏈RNA病毒顆粒中提取出RNA，并注入適宜的細(xì)胞時(shí)證明有感染性；病毒RNA堿基序列與mRNA互補(bǔ)者，稱為負(fù)鏈RNA病毒。負(fù)鏈RNA病毒的顆粒中含有依賴RNA的RNA多聚酶，可催化合成互補(bǔ)鏈，成為病毒mRNA，翻譯病毒蛋白。從負(fù)鏈RNA病毒顆粒中提取出的RNA，因提取過程損壞了這種酶，從而無感染性。新的子代RNA分子在復(fù)制環(huán)中有三種功能：（1）為進(jìn)一步合成復(fù)制型起模板作用；（2）繼續(xù)起mRNA作用；（3）構(gòu)成感染性病毒RNA。

2．負(fù)鏈RNA病毒的復(fù)制，如流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒屬于這一范疇。病毒體中含有RNA的RNA聚合酶，從侵入鏈轉(zhuǎn)錄出mRNA，翻譯出病毒結(jié)構(gòu)蛋白和酶，同時(shí)又可做為模板，在依賴RNA的RNA聚合酶作用下合成子代負(fù)鏈RNA。其復(fù)制過程分二個(gè)階段：第一階段，病毒核酸進(jìn)入胞漿后，以RNA為模板，在依賴RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下，合成負(fù)鏈DNA（即RNA→DNA），正鏈RNA被降解，進(jìn)而以負(fù)鏈DNA為模板形成雙股DNA（即DNA→DNA），轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)，整合到宿主DNA中，稱為前病毒。第二階段，前病毒DNA轉(zhuǎn)錄出病毒mRNA，翻譯出病毒蛋白質(zhì)。同樣從前病毒DNA轉(zhuǎn)錄出病毒RNA，在胞漿內(nèi)裝配，以出芽方式釋放。被感染的細(xì)胞仍持續(xù)分裂將前病毒傳遞至子代細(xì)胞。通常動(dòng)物病毒mRNA僅翻譯一條連續(xù)的完整的病毒多肽鏈，這種mRNA叫做單順反子mRNA(MonocistronicmRNA)。分段基因級(jí)病毒，如流感病毒，核酸分為8個(gè)節(jié)段，每一節(jié)段轉(zhuǎn)錄一條mRNA，翻譯一種病毒蛋白。有的病毒，如脊髓灰質(zhì)炎病毒，病毒RNA本身做為mRNA，首先翻譯出一大分子蛋白，然后在特殊位點(diǎn)被細(xì)胞或病毒蛋白水解酶裂解為許多小分子病毒蛋白，包括結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。近年來發(fā)現(xiàn)有些病毒（如腺病毒）的基因是不連續(xù)的，有外顯子與內(nèi)含子之分，轉(zhuǎn)錄后有剪接過程，把內(nèi)含子剪除而把外顯子連接起來，才有mRNA的功能。多數(shù)病毒的mRNA還需經(jīng)過其他加工，如在5′端加上“帽子”結(jié)構(gòu)和在3′端加上多聚腺嘌呤核苷酸。五、裝配與釋放

新合成的病毒核酸和病毒結(jié)構(gòu)蛋白在感染細(xì)胞內(nèi)組合成病毒顆粒的過程稱為裝配（Assembly），而從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外的過程為釋放(Release)。大多數(shù)DNA病毒，在核內(nèi)復(fù)制DNA，在胞漿內(nèi)合成蛋白質(zhì)，轉(zhuǎn)入核內(nèi)裝配成熟。而痘苗病毒其全部成份及裝配均在胞漿內(nèi)完成。RNA病毒多在胞漿內(nèi)復(fù)制核酸及合成蛋白。感染后6個(gè)小時(shí)，一個(gè)細(xì)胞可產(chǎn)生多達(dá)10，000個(gè)病毒顆粒。病毒裝配成熟后釋放的方式有：（1）宿主細(xì)胞裂解，病毒釋放到周圍環(huán)境中，見于無囊膜病毒，如腺病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒等；（2）以出芽的方式釋放，見于有囊膜病毒，如皰疹病毒在核膜上獲得囊膜，流感病毒在細(xì)胞膜上獲得囊膜而成熟，然后以出芽方式釋放出成熟病毒。也可通過細(xì)胞間橋或細(xì)胞融合鄰近的細(xì)胞。病毒的增殖不只是產(chǎn)生有感染性的子代，絕大多數(shù)動(dòng)物病毒在大量感染的情況下，經(jīng)多次增殖會(huì)產(chǎn)生缺損干擾顆粒（Defectiveinterferingparticles），它是能干擾親代病毒復(fù)制的缺損病毒，其核酸有部分缺損或被宿主DNA片段替換。缺損干擾顆粒的基本特性是：（1）本身不能繁殖；（2）有輔助病毒存在時(shí)方能增殖；（3）干擾同種病毒而不干擾異種病毒的增殖；（4）在感染細(xì)胞內(nèi)與親代病毒競爭性增殖。由于缺損干擾顆粒的產(chǎn)生，使同種感染性病毒數(shù)量減少，在導(dǎo)致病毒的持續(xù)性感染中具有一定的作用，但疫苗中含有大量缺損干擾顆粒會(huì)影響活疫苗的免疫效果。第二節(jié)理化因素對(duì)病毒的影響（一）物理因素

1．溫度：大多數(shù)病毒（除肝炎病毒外）耐冷而不耐熱。病毒一旦離開機(jī)體，經(jīng)加熱56～60℃30分鐘，由于表面蛋白變性，而喪失其感染性，即被滅活。病毒對(duì)低溫的抵抗力較強(qiáng)，通常在-20～196℃仍不失去活性，但對(duì)反復(fù)凍融則敏感。一般可用低溫真空干燥法（Lyophilization）保存病毒，但在室溫條件下干燥易使病毒滅活。2．鹽類對(duì)病毒的穩(wěn)定作用：高分子濃度的鹽可提高病毒對(duì)熱的抵抗力。MgCl2對(duì)脊液灰質(zhì)炎病毒、MgSO4對(duì)正粘和副粘病毒、Na2SO4對(duì)皰疹病毒具有穩(wěn)定作用。因此在減毒活疫苗中須加這類穩(wěn)定劑。有囊膜病毒即使在-90℃也不能長期保存，但加入保護(hù)劑如二甲基亞砜（DMSO）可使之穩(wěn)定。3．pH：病毒一般在pH5.0～9.0的環(huán)境是穩(wěn)定的。4．射線紫外線、X線和高能量粒子可殺活病毒，這是因?yàn)楣饬孔涌蓳魵Р《竞怂岬姆肿咏Y(jié)構(gòu)，不同病毒其敏感度不一。

某些活性染料（如甲苯胺蘭、中性紅、丫啶橙）對(duì)病毒具有不同程度的滲透作用，這些染料與病毒核酸結(jié)合后，易被可見光滅活。（二）化學(xué)因素

1．脂溶劑：有囊膜病毒可迅速被脂溶劑破壞，如乙醚、氯彷、去氧膽酸鈉。這類病毒通常不能在含有膽汁的腸道中引起感染。病毒對(duì)脂溶劑的敏感性可作為病毒分類的依據(jù)之一。2．甘油：大多數(shù)病毒在50%甘油鹽水中能活存較久。因病毒體中含游離水，不受甘油脫水作用的影響，故可用于保存病毒感染的組織。3．化學(xué)消毒劑：一般病毒對(duì)高錳酸鉀、次氯酸鹽等氧化劑都很敏感，升汞、酒精、強(qiáng)酸及強(qiáng)堿均能迅速殺滅病毒，但0.5%～1%石