病毒的复制

②
＋ RNA
③
± DNA
④
整合于宿主细胞DNA
⑥
⑤
子代病毒－RNA
mRNA
病毒结构蛋白
⑦
⑧
子代病毒子
逆转录只能在脱壳的病毒核心颗粒中完全转换成双链DNA
pol基因产物－－使双链DNA转座到细胞染色质
－－－产生原病毒 逆转录对逆转录病毒的重要遗传作用 a) RdDp的高度易错复制导致快速的遗传分化 b) 以两条RNA作为逆转录的模板导致重组（链的突变）
病毒的特点： 严格细胞内寄生物，只能在活细胞内繁殖。
原料； 能量； 生物合成场所； 毒粒 宿主细胞 有繁殖性的病毒基因组
具有感染性 的毒粒消失
病毒核酸和蛋白质
病毒基因组复制、表达
释放至细胞外
装配形成具有感染性的毒粒
所有动物病毒的增殖都涉及 如下过程
1、病毒吸附到易感细胞表面
2、穿入细胞内
3、脱去衣壳、暴露核酸
⑤
③
核糖体
⑨
子代病毒＋RNA
⑨
病毒结构蛋白
④
抑制因子 RNA-RNA聚合酶
⑩
子代病毒子
第五类：单股负链RNA病毒
• 包括正粘、副粘、嵌沙、弹状、布尼病毒等；
母代的－RNA合成＋RNA， ＋RNA可作为
亲代病毒子
①
吸附、穿入、脱壳
mRNA，又可作为模板合成子代的－RNA；
②
－ RNA
③ ④
＋RNA
⑥
Fusion
Integration Transcription Splicing
RNA export Genomic RNA
mRNA
Nuclear localization
Endocyt osis Lysosome Maturation
Uncoating
Assem bly
Modification Translation
脊髓灰质炎病毒的结构与细胞受体
病毒吸附蛋白 抗受体
Entry of HIV into cells requires cellular CD4 and chemokine receptors
Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 60, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 60-3
②
⑥
子代病毒DNA
⑦
晚期mRNA
⑤
③
早期mRNA
⑨
子代病毒子
⑧
病毒结构蛋白
酶、T抗原等
④
Adenovirus DNA replication Adenovirus DNA
replication is a protein-primed process that occurs in the nucleus: 1. Preterminal protein (pTP)/DNA polymerase (Pol) complex formed (both E2 proteins) 2. Continuous 5’>3’ synthesis of DNA by viral polymerase; DNA coated by ssDNA Binding Protein (DBP) 3. Because of terminal repeats, origin of replication reforms on displaced strand, leading to further replication
第七类：双链环状DNA病毒
• 包括嗜肝DNA病毒。
该类病毒核酸为双链、环状，其中含有部分单链 区，单链区长度不等，短链为正链，长度在整个基 因组长度的50~100%之间。 1、首先经补链作用成为共价闭合的双链DNA； 2、在核内转录出RNA； － ＋
母代DNA 超螺旋 转录 反转录 －DNA 前基因组RNA 补链
Budding
第一节
病毒的吸附、穿入与脱壳
吸附易感细胞是病 毒复制的第一步。
一、吸附
1、静电吸附；
非特异、可逆。 2、特异性受体吸附： 特异、不可逆。决定感 染开始
吸附
• 与温度无关 • 需要病毒的吸附蛋白 • 需要细胞受体
各种病毒受体和病毒吸附位点
已知的病毒受体
病毒家族 EB病毒 SV40 B19 狂犬病毒 HIV 流感病毒 冠状病毒 受体 CR2 主要组织相容性复合体 红细胞P抗原 乙酰胆碱受体（α-1） CD4(第一区）+趋化因子受体 唾液酸 氨肽酶N 结构/功能 补体受体 免疫球蛋白样分子 半乳糖苷神经酰胺 信号受体 免疫球蛋白样分子 糖类（糖蛋白） 金属蛋白酶
三、脱壳
吸附
不同病毒的脱壳又各有 特色，例如： 1.痘病毒的脱壳分为两个 阶段进行；
融合
2.呼肠孤病毒只脱去外层 衣壳，内层衣壳不脱去， 形成亚病毒颗粒；
溶酶体
内吞
3.小RNA病毒在吸附的同时， 就发生衣壳蛋白消失， 即吸附的同时就发生了 脱壳。
第二节 病毒的生物合成
实验观察证明：吸附于细胞的病毒通常迅速消失， 不能或极少发现细胞内（上）的病毒粒子。 这表明，吸附的病毒很快侵入细胞，并迅速裂解， 从侵入的病毒消失到新的子代病毒出现的这一段时 间称为“隐蔽期”（晦暗期）。
病毒的转录和复制方式，目前归纳为7个基本类型
由基因组复制和表达机制不同而划分的病毒类型
第一类：双链DNA病毒
• 包括痘、乳多空、腺、疱疹、虹彩等病毒；
这些病毒的DNA按照模板方式进行，呈半保留型： 1、DNA双链氢键断开；
亲代病毒子
①
吸附、穿入、脱壳
2、两条单链通过互补方式，各自形成一条新链。
病毒DNA
4、生物合成
5、装配
6、成熟释放
100
One-step growth curve Growth curve in host bacteria
一步生长曲线
Plaque number
10 Latent phase 1 Eclipse phase 40 Rise phase Plateau phase
10 Fig.
病毒的复制
病毒不能经分裂繁殖，而是由其核酸通过 在宿主细胞内的复杂生物合成，获得大量组 分，进行装配而增殖。
因此了解病毒如何进入细胞而后增殖 的知识是很有意义的。
• 病毒在活细胞内，以其基因为模板，在酶的作用下，分 别合成病毒基因及蛋白质，再组装成完整的病毒颗粒， 这种方式称为复制（replication)。 • 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，称为一个复制周期。 • 病毒的复制周期主要包括吸附和穿入、脱壳、生物合成、 组装和释放四个连续步骤。
± RNA
⑦
晚期mRNA
⑧
子代病毒－RNA
⑧
⑤
mRNA
⑨
病毒结构蛋白
酶、早期蛋白
子代病毒子
第六类：反转录病毒
• 为单股正链RNA。
1、以病毒RNA为模板，反转录生成±DNA中间体；
亲代病毒子
①
吸附、穿入、脱壳
2、双链DNA整合于细胞基因组DNA中；
3、子代RNA由整合的病毒RNA转录而来； 4、母代和子代RNA都呈现mRNA活性。
二、穿入
1、吞饮作用：
吸附
病毒从细胞膜转入细胞 浆，与溶酶体结合形成吞 饮泡，核衣壳最终从吞饮 泡中释放。
融合
2、跨膜转位：
病毒与受体结合后直接 穿入细胞膜，而不形成吞 饮泡。
内 吞 溶酶体
3、融合：
有囊膜的病毒在吸附后， 囊膜与细胞膜融合，使核 衣壳进入细胞内。
穿入（有囊膜病毒）
herpesviruses, paramyxoviruses, HIV
Figure 60-3 Binding of the HIV envelope glycoprotein gp120 to the CD4 molecule on the cell surface enables a subsequent interaction with a coreceptor molecule. A conformational change occurs in the HIV envelope, and the fusion process is initiated. Envelope epitopes that are exposed during this conformational change may be so transient that they are not recognized by the immune system.
病毒基因组的编码能力迫使所有的 病毒都选择一种恰当的复制机制
• 结构简单的病毒：病毒的基因组结构紧凑，病 毒的复制对宿主依赖性高 • 结构复杂的病毒：病毒的基因组蕴含有大多数 与复制有关的信息，病毒的复制对宿主依赖性 低 • RNA病毒的复制：部分在细胞质内，部分在细 胞核内。 • DNA病毒的复制：在细胞核内
（期间所需的多数酶来自宿主细胞）。
病毒核酸和蛋白的合成
• 许多策略 • 病毒核酸可能在细胞质也可能在细胞核 内合成 • 蛋白质的合成永远在细胞质内
病毒核酸和蛋白质复制的几个阶段：
这只是人为的划分，他们是连续的。 1、mRNA的转录 合成DNA或RNA聚合酶和 一些早期蛋白 2、mRNA的译制 3、病毒核酸的复制 4、mRNA的再度转录 合成晚期蛋白，包括： 结构蛋白和一些调控蛋白 5、mRNA的再度译制
⑥
⑨
子代病毒RNA
⑨
⑩
病毒结构蛋白
早期mRNA
⑤
酶、蛋白质等
子代病毒子
第四类：单股正链RNA病毒
• 包括小RNA、披膜、嵌杯、冠状病毒等；
母代的RNA可直接作为mRNA，又能作为
亲代病毒子
①
吸附、穿入、脱壳
模板合成－RNA； －RNA反过来可复制子代+RNA。
②
＋RNA
⑥
－ RNA
⑦
± RNA
⑧
晚期mRNA
穿入（有囊膜病毒）
穿入（有囊膜病毒）
穿入（有囊膜病毒）
HIV病毒的侵入
穿入（有囊膜病毒）
穿入（无囊膜病毒）
直接通过胞浆膜
穿入（无囊膜病毒）
直接通过胞浆膜
腺病毒
脱壳(uncoating)
不同病毒脱壳方式不一，多数在宿主细胞溶酶体酶
作用下脱壳，释放出基因组核酸。
多数病毒的脱壳是与穿入同时进行的。
第二类：单链DNA病毒
• 包括细小病毒；
病毒脱壳后首先形成双股DNA（ ±DNA）， 称为复制型，以此为模板进行半保留型复制。
亲代病毒子
①
吸附、穿入、脱壳
DNA的复制在细胞核内，依赖于细胞的酶。 mRNA的转录和蛋白质的合成与双股 DNA相似。
± DNA
②
单链DNA ±DNA
③
④
⑦
⑧
晚期mRNA
⑥
－ ＋
3、其中有前基因组RNA作为复制的模板，经反 转录合成－DNA链，RNA随之被Rnase H降解；
4、再以－DNA为模板合成＋DNA。
－ ＋
子代DNA
Replication of DNA viruses
• Some code for their own DNA polymerase, eg. Herpesviruses, Adenoviruses and Hepatitis B [HBV]. • Some use the host cell polymerase, eg. Papillomavirusesand parvoviruses.
Replication of DNA viruses:
• • • • 1.Rolling circle, eg. Herpes viruses. 2.Bi-directional, eg. papovaviruses. 3.Linear, eg. adenoviruses. 4.RNA intermediate, eg. hepatitis B.
20
30
Baidu Nhomakorabea
Time(min)
One-step growth curve of T2
噬菌体繁殖的三个阶段
1、吸附期： 游离的噬菌体吸附到宿主 细胞 2、潜伏期： 从噬菌体吸附细胞到释放出 新噬菌体的最短时期 3、裂解期： 随着菌体不断破裂，新噬菌 体数目增加，直到最高值
复制周期
Binding
Reverse transcription
隐 蔽 期
隐蔽期是病毒增殖过程中最主要的阶段—生物合成。
此时，病毒的遗传信息向细胞传达，细胞在病毒遗传信息的控 制下合成病毒的各种组分及所需的酶类（包括病毒转录或复制 时所需的聚合酶），最后新合成的病毒成分装配成完整的病毒 子。
隐 蔽 期
生物合成biosynthesis
病毒借助宿主细胞提供的原料、能量和场 所合成核酸和蛋白质的大分子生物合成过程
早期mRNA
⑨
子代病毒DNA
⑨ ⑩
病毒结构蛋白
⑤
酶、T抗原等
子代病毒子
第三类：双链RNA病毒
• 包括呼肠孤病毒、双RNA病毒；
亲代病毒子
病毒脱壳后首先不对称的转录出+RNA，
①
吸附、穿入、脱外壳
+RNA既能作为mRNA，又能作为模板合成子
代双链RNA。
②
暴露芯髓
③
+RNA
⑦
④
+ RNA
⑧
晚期mRNA