(完整版)病毒的复制
第五章、病毒的复制
➢ 1.DNA病毒自身编码的复制酶及其相关蛋白
一些真核DNA病毒的基因组可编码DNA复制酶及 其相关蛋白，如痘苗病毒的E9L ORF 编码分子 量为110KD的复制酶，此酶为单一多肽，它除 了具有聚合活性外，还具有3 端外切酶活性， 能进行切口修复。
➢ 腺病毒DNA聚合酶是在早期表达的，其基因位 于基因组的E2B区，这一基因区编码产生一个 140KD的AD DNA聚合酶，其DNA聚合酶既有5-3 的聚合活性，也有3 ´→ 5 ´的外切功能，后 着可对复制过程中产生的碱基错配进行较正。
❖ 但对于RNA病毒来说，病毒编码的一种RNA依赖 性RNA聚合酶，即可以是转录酶，也可以是复 制酶，所以这种酶常被称为转录/复制酶。
➢ 还有的RNA病毒如逆转录病毒可以编码合成逆 转录酶/RNase H，由它催化病毒基因组RNA逆 转录合成原病毒DNA；DNA病毒如嗜肝DNA病毒 、花椰菜花叶病毒编码合成的DNA聚合酶，也 具有逆转录酶/ RNase H活性，能够催化全长 的前基因组RNA逆转录生成负链DNA，再复制
➢ DNA病毒基因组一般只有一个复制原点，其基 因组DNA为单复制子，但单纯疱疹病毒（HSV） 基因组DNA上有3个复制原点，分别称为oriL、 oriS1和oriS2。
➢ 在DNA病毒基因组的复制原点区，通常含有反 向重复序列，这种反向重复序列可以形成发夹 结构，其发夹结构可能与病毒基因组的复制起 始和调控有关。
第一节 病毒基因组复制的基本特点
一、全保留复制和半保留复制
➢ 大多数dsDNA病毒的基因组复制与原核生物和 真核生物的DNA复制一样，一般为半保留复制， 如T4、T7、噬菌体、SV40、疱疹病毒等的基因 组复制，但是呼肠孤病毒的dsRNA基因组则进 行的是全保留复制或保留复制。
病毒复制
1、吸附 2、穿入 3、脱壳 4、生物
合成 5、组装 6、释放
病毒单周期生长曲线
病毒的复制
复制（replication） 病毒在细胞内由病毒基因组引导合成病毒核 酸、蛋白质及其它病毒结构成分，在宿主细胞 质内或核内装配成熟，释放到细胞外的增殖方 式。
复制周期 从病毒体侵入细胞到子代病毒体生成释放， 称为一个复制周期。
第 III类: 单负链RNA病毒
• RNA 病毒必须具有自身的RNA 依赖的RNA 聚 合酶 (RNA-dependent RNA polymerase, RdRp) 才能复制。
• 单负链RNA病毒本身携带有依赖RNA的RNA 多聚酶，病毒核酸本身不具有感染性。
• 包括: 流感病毒, 腮腺炎症病毒和狂犬病毒等
甲型流感病毒的血凝素能与多种不同细胞表面的唾液酸结合
黄热病毒、森林脑炎病毒、流行性乙型脑炎病 毒能与多种动物细胞表面的受体结合，包括节 肢动物、爬行动物、两栖动物、鸟类和哺乳动 物等，因此，这些病毒不仅能感染多种动物， 而且还能感染蚊子和其他昆虫。
穿入 (penetration)
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：
本身携带依 赖RNA的 RNA多聚酶
RdRp 的校读 (proofreading) 能力很低，合成核酸 时其碱基的错配率是DNA 聚合酶的1 万倍。病毒复 制过程中，RNA 病毒的变异速度可达DNA 病毒的 100 万倍以上。 所以，同一种RNA 病毒毒粒与毒粒间的基因序列并 不完全相同。因此，某种RNA 病毒实际上是一组起 源相同，遗传上密切相关但其基因序列不完全相同的 病毒群，即准种 (quasispecies)。
装配（assembly）
装配 assembly：核衣壳形成的过程 病毒装配的位置和机制取决于病毒核酸复制的位 置以及病毒有无包膜
病毒的复制过程
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）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，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。
第三章 病毒的复制
第三章病毒的复制第一节研究病毒复制的一般性方法1.1建立病毒复制的实验研究系统研究病毒的常用培养系统①噬菌体——细胞培养系统用该系统研究噬菌体复制的优点：敏感的宿主细菌易于在琼脂平板上培养，其数目易于控制；噬菌体在细菌内增殖导致细菌培养物变清亮，在合适的接种密度下很容易在琼脂平板上形成噬斑，其结果容易观察；噬菌体和细菌的增殖速度快、增殖周期短，在一定时间内可多次反复实验。
噬菌体同步感染敏感的细菌培养物—建立了测定一步生长曲线的实验方法，弄清了噬菌体的复制循环。
②动物病毒—动物细胞培养系统目前已建立了很多细胞株，包括脊椎动物细胞（哺乳动物细胞株）和无脊椎动物细胞（昆虫细胞株），为研究病毒复制打下了良好的基础。
在离体条件下，避免了机体内的控制机制及其他因素的影响，因此只能近似反映动物机体内病毒的复制过程。
③植物病毒—原生质体培养系统高活性的原生质体的分离和培养方法的建立，把病毒与植物机体或组织之间的复杂关系，转变为病毒与植物单细胞的简单关系，提高了感染效率。
植物体的单细胞体外培养目前无法实现。
在植物体外，有由纤维素组成的细胞壁，植物病毒感染植物体的感染效率要低很多。
前二者都是一个病毒感染一个细胞，但是要104～106个植物病毒才能感染一个植物体。
采用原生质体（去掉细胞壁），则病毒的感染效率大大提高。
但是总的效率还是比噬菌体和动物病毒差。
无论是哪种培养系统，都要考虑：①宿主细胞的敏感性与生理状态②注意感染复数病毒感染宿主细胞后，会导致宿主细胞出现裂缝，胞内的物质渗漏，使宿主细胞死亡。
要尽可能做到感染复数为1，即一个对一个。
感染复数(multiplicity of infection, m.o.i) ：用以起始病毒感染的每个细胞所需的病毒颗粒数目。
单位（PFU/cell）1.2一步生长实验（定量描述烈性噬菌体的生长规律）以适量的病毒接种于标准培养的高浓度的敏感细胞，待病毒吸附后，再高度稀释病毒－细胞培养物（避免二次吸附），或以抗病毒抗血清处理病毒－细胞培养物（去除过量的噬菌体，也是为了避免二次吸附）以建立同步感染，然后继续培养，定时取样测定培养物中的病毒效价，并以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线，即一步生长曲线。
(完整word)病毒的复制增殖过程
病毒的复制增殖过程病毒不具有能独立进行代谢的酶系统，因此只有进入活的易感宿主细胞内，由宿主细胞提供合成病毒核酸与蛋白质的原料,如低分子量前体成分、能量、必要的酶等，病毒才能增殖。
病毒增殖的方式不是二分裂，而是自我复制。
即以病毒核酸为模板，在DN A多聚酶或RNA多聚酶及其他必要因素作用下，合成子代病毒的核酸和蛋白质，装配成完整病毒颗粒并释放至细胞外。
病毒复制（replication）一般可分为吸附、穿入、脱壳、生物合成及装配与释放5个阶段，称为复制周期（replication cycle）.病毒经过复制产生大量的子代病毒，而此时，宿主细胞的生物合成则受到不同程度的抑制和破坏。
一、病毒复制周期吸附（adsorption）吸附于宿主细胞表面是病毒感染的第一步。
吸附主要是通过病毒体表面的配体蛋白与易感细胞表面特异性受体相结合。
不同细胞表面有不同受体，它决定了病毒的不同嗜组织性和感染宿主的范围,如小RNA病毒衣壳蛋白特定序列能与人及灵长类动物细胞表面脂蛋白受体结合,而腺病毒衣壳触须样纤维能与细胞表面特异性蛋白相结合。
有包膜病毒多通过表面糖蛋白结构与细胞受体结合，如流感病毒HA 糖蛋白与细胞表面受体唾液酸结合发生吸附；人类免疫缺陷病病毒（HIV)包膜糖蛋白gp120的受体是人Th细胞表面CD4分子;EB病毒则能与B细胞CD21受体结合。
无受体细胞不能吸附病毒，也不能发生感染.细胞含受体数不尽相同,最敏感细胞可含10万个受体。
吸附过程可在几分钟到几十分钟内完成。
穿入（penetration）病毒与细胞表面结合后，可通过胞饮、融合、直接穿入等方式进入细胞。
胞饮类似吞噬泡，细胞内陷将病毒包进细胞浆内，无包膜病毒多以胞饮形式进入易感染动物细胞内.融合是指病毒包膜与细胞膜融合,包括病毒融合蛋白与细胞第二受体的作用，如HIV与CCR5的结合。
融合后再将病毒的核衣壳释放至细胞浆内。
还有少数无包膜病毒在吸附时某些蛋白衣壳的多肽成分发生改变，从而可直接穿过细胞膜。
病毒的复制
六、病毒的释放
– 裂解 – 芽生 – 挤出
第三节 病毒的非增殖性感染
一、病毒的非增殖性感染类型
1.依赖于细胞的流产感染 2.依赖于病毒的流产感染
缺损病毒在细胞中的存在方式
二、缺损病毒的种类
1.干扰缺损病毒 2.卫星病毒 3.假病毒体 4.条件缺损病毒
三、整合感染
（一） 温和噬菌体的溶源性反应
图噬菌体裂解反 应 图噬菌体溶源 性反应
– RNA病毒：RNA→ RNA→蛋白质 RNA→蛋白质 RNA→ DNA→ RNA→蛋白质
（三）病毒基因组的转录、转译及病毒基因组 的复制
1.双链DNA病毒（dsDNA）（图）
1 dsDNA病毒基因组的转录和转译的共同点 2 dsDNA病毒核酸的复制 3 T7噬菌体基因组的转录、转译和复制
A. T7噬菌体基因组的转录和翻译 B. T7噬菌体基因组的复制
3.影响细胞受体的因素 4.影响病毒吸附位点的因素 5.环境因素：温度，离子环境，pH值，吸附付因素 （表 病毒吸附蛋白与其相应的细胞受体）
二、病毒的侵入
1.噬菌体的侵入（视频T4噬菌体入侵细菌） 2.动物病毒的侵入（图）
1 内吞作用 2 膜融合 3 移位
3.植物病毒的侵入
1 植物细胞微伤 2 昆虫媒介传播 3 寄生植物 4 嫁接 5 胞外连丝和胞间连丝
装配与 释放
一、病毒的吸附
（一）吸附过程
1.可逆性吸附 2.非可逆吸附阶段
（二）影响病毒吸附的因素
1.病毒粒子表面蛋白质结构
1 细菌病毒的吸附位点 2 动物病毒的吸附位点 3 植物病毒的吸附位点
2.病毒的细胞受体
1 细胞受体单位（cellular receptor unit） 2 细胞受体位点（cellular receptor site）
(完整word)病毒的复制过程
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）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，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。
病毒复制PPT课件
大量子代（+）ssRNAFra bibliotek晚期蛋白
第33页/共53页
装配子代病毒
Class III: Single-stranded (– )sense RNA
• The first step in replication is transcription of the (–)sense RNA genome by the virion RNA-dependent RNA polymerase to produce monocistronic mRNAs, which also serve as the template for subsequent genome replication.
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。
第22页/共53页
Class I: Double-stranded DNA
This class can be subdivided into two further groups:
A) Replication is exclusively nuclear. The replication of these viruses is relatively dependent on cellular factors.
非特异性、可逆。
1. 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4页/共53页
病毒表面蛋白与细胞受体特异性的结合，导致病 毒附着在细胞表面，启动病毒感染的第一阶段
病毒吸附蛋白（VAP） 细胞受体（receptor） ADSORPTION
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3、影响吸附的因素
▪ 温度 ▪ 离子环境 ▪ pH值
二、侵入
▪ 病毒不可逆地吸附于细胞受体后， 病毒以核酸或核壳体，或病毒粒子 等形式进入细胞。
2.1、噬菌体侵入
▪ 有收缩尾的噬菌体：核酸注入细菌 细胞内。
2.2、动物病毒的侵入
▪ 内吞作用—大部分病毒，经膜内陷形成吞噬 泡，使病毒粒子进入胞质中。（无囊膜的病 毒）。如腺病毒、小RNA病毒。
组装。
▪ 自发式：蛋白质亚基类似结晶方式 ▪ 指导装配：有病毒基因编码的非结
构蛋白参与。
六、释放
▪ 绝大多数无囊膜病毒释放，一次同步，破坏 宿主细胞膜，细胞迅速死亡。
▪ 绝大多数有囊膜病毒以出芽方式释出时包上 细胞核膜或细胞膜而成为成熟病毒。逐个释 出，非一次同步，细胞死亡缓慢。
烈性噬菌体与温和噬菌体
种子和无性繁殖材料传播、土壤中病残体传 播。
三、脱壳
▪ 病毒侵入细胞后，病毒的胞膜核衣壳被 除去而核酸释放出来的过程。
多数在宿主细胞溶酶体酶作用下脱壳， 释放出基因组核酸。
病毒核酸
病毒核酸
四、大分子合成
▪ 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。
单链正股RNA病毒
早期蛋白
（-） ssRNA
（+）ssRຫໍສະໝຸດ AdsRNA复制中间型（-） ssRNA
（+）ssRNA
大量子代（+）ssRNA
晚期蛋白 装配子代病毒
单股负股RNA病毒
病毒自身携带依赖RNA的RNA多聚酶。 亲代（-ssRNA） 多聚酶 （+）mRNA
（+）ssRNA
蛋白质
子代（-）sRNA
病毒复制得时序性
▪ 严格时序性
▪ 早期转录：发生在病毒核酸复制以前的转录 为早期转录，其基因称作早期基因，编码主 要是参与病毒核酸的复制、调节病毒基因组 表达，以及改变宿主细胞大分子合成的蛋白 质。
▪ 晚期转录：在病毒核酸复制开始或复制后所 进行的转录为晚期转录，其基因称晚期基因， 编码晚期蛋白主要是构成子代毒粒的结构蛋 白
子代病毒
逆转录病毒
逆转录酶
病毒RNA
RNA:DNA
双股DNA
转录酶
mRNA
整合至宿主细胞（前病毒）
聚合酶
结构蛋白
病毒RNA
装配子代病毒
五、装配
▪ 病毒大分子合成产生得结构组分以一定方式 结合，组装成完整得子代病毒颗粒的复制阶 段称装配
▪ 绝大多数DNA病毒在细胞核内组装 ▪ RNA病毒与痘病毒类则在细胞质内
裸露病毒的吸附
囊膜病毒的吸附
1、吸附阶段
（1） 静电吸附：病毒体与细胞接触，进行静电
吸引或范德华力吸附。非特异性、可逆。
（2）真正的吸附：病毒体表面吸附蛋白（蛋白
质结构）与宿主细胞膜上相应的受体结合。相 互作用是非常专一的
2、吸附蛋白和细胞受体
2.1、吸附蛋白
▪ 定义：病毒表面能够识别细胞受体的结构蛋 白分子。
▪ 与质膜融合—某些有包膜病毒以病毒包膜与 细胞膜融合（有囊膜的病毒）。如麻疹病毒
▪ 移位—某些无包膜的二十面体病毒直接通过 细胞质膜进入细胞。
病毒的胞饮
膜融合后进入
2.3、植物病毒的侵入
▪ 无吸附，被动侵入 ▪ 介体感染—昆虫、真菌、螨类、线虫、菟丝
子等 ▪ 非介体感染—汁液摩擦接种传播、嫁接传播、
噬菌体——细胞培养系统优点
▪ 宿主细菌易于在琼脂平板上培养，数目易于 控制；
▪ 噬菌体在细菌内增殖，培养物清亮，易于观 察；
▪ 增殖速度快，周期短，重复快。
复制周期
▪ 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
▪ 病毒的复制周期主要包括吸附和侵入、脱壳、
大分子合成、装配和释放四个连续步骤。
第四章 病毒的复制
▪病毒复制
▪ 病毒感染细胞后，在病毒核酸（基因）控制 下合成病毒核酸（DNA或RNA）与蛋白质等 成分。然后在宿主细胞的细胞质内或核内装 配成病毒颗粒，再以各种方式释放到细胞内， 感染其他细胞，这种增殖方式叫复制。
病毒复制研究实验系统
▪ 噬菌体——细胞培养系统 ▪ 动物病毒——细胞培养系统 ▪ 植物病毒——原生质体培养系统
吸附
穿入
脱壳 核酸游离
成熟
释放
装配 晚期蛋白
早期蛋白
DNA复制
病毒的增殖过程
ADSORPTION
budding
复 制 过 程
HIV
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。
一、吸附
▪ 尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性 受体接触后，尾丝散开附着在受体 上，刺突、基板固着于细胞表面。
▪ 类型：衣壳蛋白（如：T-偶数噬菌体的尾丝 蛋白等）和包膜糖蛋白（如流感病毒的血凝 素糖蛋白；艾滋病病毒的gp120—CD4）
2.2、细胞受体
▪ 定义：能被病毒吸附蛋白识别，使病毒特异 地进入细胞，启动感染发生的特殊细胞位点。
▪ 作用：决定病毒宿主范围、组织亲和性和致 病性。
▪ 类型：单一型（不需借助其他蛋白）和共受 体型（需其他表面分子协助）
双股DNA病毒
复制
病毒DNA
子代病毒DNA
宿主细胞 转录酶
晚期mRNA
早期mRNA
病毒结构蛋白
早期蛋白（酶等）
子代病毒子
单股DNA病毒
滚环复制
Class I: Double-stranded DNA
双链RNA病毒
正链RNA一部分作 为蛋白质合成模 板，另一部分被 包装形成病毒粒 子前体。－RNA作 为转录模板。
病毒复制的形式
▪ dsDNA 病毒：半保留复制， 转录 mRNA，胞核装配
▪ ssDNA 病毒：先合成 cDNA 链，再转录 mRNA，胞浆装 配
▪ dsRNA 病毒：以正链作为 mRNA
▪ + ssRNA 病毒：直接作为 mRNA
▪ - ssRNA 病毒：合成互补链 作为 mRNA
▪ 逆转录病毒：以 RNA 为模 板合成 DNA 链，再合成 cDNA 链，与宿主细胞 DNA 整合
烈性噬菌体:是指噬菌体感染宿主细胞后,能在 宿主细胞内增殖,产生大量子代噬菌体并引 起细菌的裂解.
温和噬菌体:是指噬菌体感染宿主细胞后,可将 DNA整合到宿主菌的基因组上，并随着宿 主菌基因组的复制而复制．
Virus Obtaining Its Envelope from Host Cell Membrane by Budding
七、病毒的异常复制
▪ 流产感染：病毒进入宿主细胞后，合成部分 或全部病毒成分，但不能正常装配，或者仅 产生无感染性的子代病毒颗粒。