《课程讲解》-3.病毒的复制

• （3）膜融合：有囊膜病毒侵入过程中病毒囊膜与细胞 膜融合。
• （4）直接侵入：大致可分为三种类型
• ① 部分病毒粒子直接侵入宿主细胞，其机理不 明。
• ② 病毒与细胞膜表面受体结合后，由细胞表面 的酶类帮助病毒粒子释放核酸进入细胞质中，病 毒衣壳仍然留在细胞膜外，将病毒侵入和脱壳融 为一体。
• ③ 其他特殊方式。植物病毒通过存在于植物细 胞壁上的小伤口或天然的外壁孔侵入，或植物细 胞之间的胞间连丝侵入细胞，也可通过介体的口 器、吸器等侵入细胞。
• （一）转录
• 病毒大分子合成包括核酸的复制和基因组 的转录两大重要内容。同时为了保证合成 的蛋白质在病毒的生命活动周期事件中准 确的发挥功能，病毒的基因组转录和表达 具有严格的时序性，发生在病毒核酸复制 以前的转录称为早期转录，所转录的基因 称为早期基因，转录后的产物为早期 mRNA。
生物合成 Biosynthesis
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
病 毒 的 复 制 过 程
病 毒 的 复 制 过 程
1、吸附
• 是决定感染成功与否的关键环节。需要病毒表面特异性的吸附蛋白 （Virus attachment Protein，VAP）与细胞表面受体（也称为病毒受 体，virus receptor）相互作用。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，有的则位于菌毛、 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 子层中的糖蛋白，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。在0-37℃内温度越高病毒吸附效率也越高， 整个过程可在几分钟到几十分钟的时间内完成。
裸病毒的复制（1）
裸病毒的复制（2a）
裸病毒的复制（2b）
裸病毒的复制（3）
裸病毒的复制（4）
裸病毒的复制
胞膜病毒的复制（1）
胞膜病毒的复制（2a）
胞膜病毒的复制（2b）
胞膜病毒的复制（3）
胞膜病毒的复制（4）
胞膜病毒的复制
4、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 新的子代病毒出现这一段时间称为“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，借助宿主细胞提供的原料、 能量和场所合成核酸和蛋白质，期间所需 的多数酶也来自宿主细胞。
病毒的复制
• 病毒体在细胞外是处于静止状态，基本上 与无生命的物质相似，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。
一、病毒增殖的一般过程
病毒的复制与复制周期
• 复制：病毒感染细胞后，在病毒核酸（基 因组）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，这种增殖方式叫做复制。整 个复制过程叫做复制周期。复制周期分为 五个阶段：吸附、侵入、脱壳、生物合成 和装配及释放。
• 病毒的细胞受体具有种系和组织特异性，决定了病毒的 宿主谱。不同种属甚至同种不同型以及同型不同株的病毒， 其细胞受体也不相同。而有些不同种属的病毒却有相同的 细胞受体，其吸附和感染可对其它病毒的感染产生干扰。
HIV 的生活周期－吸附
进入细胞 CD4+ T细胞是主要的靶细胞
人 HeLa 细 胞
没有感染
HIV侵入免疫细胞
HIV-融合肽
Mf/T
形成三分 子复合物
gp120构象改变，暴露 出被掩盖的gp41，将 病毒和靶细胞连接介 导囊膜与细胞膜融合
3、wenku.baidu.com壳
•
病毒感染性核酸从衣壳内释放出来的过程。
有囊膜病毒脱壳包括脱囊膜和脱衣壳两个步骤，
无囊膜病毒只需脱衣壳，方式随不同病毒而异。
•
注射式侵入的噬菌体和某些直接侵入的病毒
• 由早期mRNA翻译产生早期蛋白，往往是 参与病毒核酸复制的蛋白质以及参与抑制 宿主细胞大分子合成的蛋白质。
• 在核酸复制开始或复制后进行的转录称为 晚期转录，所转录的基因称为晚期基因， 转录产物为晚期mRNA。由晚期mRNA翻 译产生的晚期蛋白，主要构成病毒的结构 蛋白。
• 在早期和晚期蛋白中，还包括一些对病毒 复制起调控作用的蛋白质。
可以直接在细胞膜或细胞壁表面同步完成侵入和
脱壳。病毒粒子以内吞方式或直接进入细胞后，
经蛋白酶的降解，先后脱去囊膜和衣壳。以膜融
合方式侵入的病毒，其囊膜在与细胞膜融合时即
已脱掉，核衣壳被移至脱壳部位并在酶的作用下
进一步脱壳，病毒核酸游离并进至细胞的一定部
位进行生物合成。病毒脱壳必须有酶的参与，脱
壳酶来自宿主细胞，有的为病毒基因编码。
利用宿主细胞提供的小分子物质合成病毒核酸和蛋白质
——病毒mRNA的转录 ——复制子代病毒核酸 ——特异性mRNA转录、翻译子代病毒
结构蛋白和功能蛋白
早 期：
基因组在细胞内合成非结构蛋白（病毒复 制酶及抑制细胞正常生物合成的抑制酶）
晚 期：
根据基因组的指令在细胞内复制病毒核酸， 合成结构蛋白和非结构蛋白
转染CD4抗原的 人HeLa细胞
感染
2、侵入
•
病毒通过以下不同的方式进入宿主细胞：注射式侵入、
细胞内吞、膜融合以及其他特殊的侵入方式。
• （1）注射式侵入：一般为有尾噬菌体的侵入方式。通 过尾部收缩将衣壳内的DNA基因组注入宿主细胞内。
• （2）细胞内吞：是动物病毒常见的侵入方式。经细胞 膜内陷形成吞噬泡，使病毒粒子进入细胞质中。
• 瓦特森和克里克（1953）在提出DNA双螺旋结构 模型的同时，对DNA复制也进行了假设。他们根 据DNA分子双螺旋结构模型，认为DNA分子的复 制，首先是从它的一端氢键逐渐断开。当双螺旋 的一端已拆开为两条单链时，各自可以作为模板， 从细胞核内吸取与自己碱基互补的游离核苷酸 （A吸取T，C吸取G），进行氢键的结合，在复 杂的酶系统的作用下，逐渐连接起来，各自形成 一条新的互补链，与原来模板单链互相盘旋在一 起，两条分开的单链恢复为双链DNA分子，与原 来的完全一样。DNA的这种复制方式称为半保留 复制,因为通过复制所形成的新的DNA分子，保 留原来亲本DNA双链分子的一条单链。