第八章 第六节 病毒与宿主的相互作用
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§6 病毒与宿主的相 互作用
• 噬菌体感染对原核细胞的影响 • 病毒感染对真核细胞的影响
一、噬菌体感染对原核细胞的影响
• 非杀细胞感染：有些噬菌体，如单链DNA噬菌 体fd、f1等的感染对受染细胞的影响很小， 子代细胞以非致死的分泌方式释放，这是一 种非杀细胞感染。 • 杀细胞感染：许多噬菌体的感染都可能给细 胞造成巨大的影响，最终细胞被杀死和/或裂 解，这类感染常称作杀细胞感染或裂解感染。
（3）包涵体
病毒复制复合物、转录复合物、复制和 装配中间体、核壳和毒粒经常积累在宿 主细胞的特定区域，形成病毒工厂或包 涵体结构，这些结构在细胞质和/或细胞 核的定位反映了一种病毒的复制位点。
（4）细胞凋亡
许多病毒能够诱发细胞凋亡，其机制较 为复杂且各不相同。 通常病毒感染细胞后通过关闭或干扰宿 主细胞正常合成代谢诱发细胞凋亡，或 者有病毒编码的蛋白因子直接作用细胞 与凋亡有关的因子及蛋白水解酶而诱发 细胞凋亡。
• （1）病毒对宿主细胞膜的影响 • 一些具有融合活性表面蛋白的有包膜病毒 能启动细胞之间的融合，形成多核细胞； 某些病毒的感染还能增加宿主细胞膜的离 子通透性。
（2）病毒对细胞骨架的影响
某些病毒感染会导致细胞骨架纤维系统 的瓦解，如水泡口炎病毒、痘苗病毒、 犬瘟热病毒等，感染细胞会引起含肌动 蛋白的微丝减少。细胞骨架的变化是细 菌感染的间接效应。
• 许多真核生物病毒，特别是杀细胞病毒具 有干扰宿主大分子合成的能力。这种影响 或是直接由某些病毒功能所引起，或是由 病毒对某些宿主功能的作用而间接引起。
• （1）抑制宿主细胞的转录
• 许多动物病毒的感染都能抑制宿主细胞基 因的转录。 • 对于不依赖宿主细胞RNA多聚酶进行复制的 RNA病毒而言，这一活性可为病毒RNA合成 提供更多的核糖核酸三磷酸。
温和噬菌体感染机制已进化到能够控 制自身的复制和对细胞的破坏的地步， 以致它们仍能够维持相对稳定，以原噬 菌体这样一种变化了的生命形式长期与 宿主细胞结合在一起，并在一定条件下 转入复制，结果噬菌体增殖、细胞裂解。
1、抑制宿主细胞大分子合成
• 许多噬菌体感染时能产生关闭蛋白，这些 蛋白质能以不同的方式抑制宿主细胞的大 分子合成 • （1）抑制宿主基因的转录。如T4噬菌体 的某些早期蛋白质结合与宿主转录酶或引 起宿主转录酶的磷酸化和腺苷化，改变其 启动子识别特异性，使之由细胞mRNA合成 转向噬菌体mRNA合成。
二、病毒感染对真核细胞的影响
• 真核细胞对病毒的感染可呈现不同的反应： • （1）细胞无任何明显变化； • （2）由于病毒的致细胞病变效应，细胞损 伤、死亡； • （3）细胞增生，继而是细胞死亡，或是细 胞继续失去生长控制，转化为癌细胞。 • 相对于植物病毒而言，对于病毒感染动物细 胞的过程了解更为详尽，所以主要以动物病 毒为例介绍病毒感染对真核细胞的影响。
（2）抑制宿主细胞的翻译
许多病毒感染细胞后都会抑制宿主细胞 mRNA的翻译，其结果是为病毒蛋白质合成 提供更多的核糖体亚单位、翻译起始因子、 tRNA和氨基酸前体。病毒感染宿主翻译的 方式包括： （1）降解宿主的mRNA；（2）抑制mRNA翻 译；（3）改变宿主翻译装置的特异性。
(3)抑制宿主细胞DNA的复制
4、溶源性感染对细胞的影响
• 溶源菌中的温和噬菌体基因组通常不影响细 胞的繁殖功能，但它们可能引起其他的细胞 变化。 • （1）免疫性：溶源性细菌对本身所携带的 原噬菌体的同源噬菌体有特异性免疫力 • （2）溶源转变：源噬菌体引起的溶源性细 菌除免疫性外的其他表型改变，如溶源菌细 胞表面性质的改变和致病性转变。
（2）抑制宿主蛋白质合成。除了因宿主 转录的抑制间接影响其蛋白质合成外，有 些噬菌体蛋白质能灭活细胞tRNA，从而直 接抑制宿主蛋白质合成。如T4噬菌体编码 的蛋白质能灭活宿主亮氨酸tRNA，并以噬 菌体tRNA代替。
（3）抑制宿主DNA的合成。T-偶数噬菌体 编码的内切核酸酶和外切核酸酶逐步降解 宿主染色体，使细胞DNA合成因缺乏模板而 终止。
主要有以下原因 为病毒DNA合成提供前体；为病毒DNA合成 提供宿主细胞结构和/或复制蛋白；细胞蛋 白质合成被抑制的次级效应。
3、病毒对细胞结构的影响
• 无致细胞病变效应或致细胞病变效应弱 的病毒感染对宿主细胞结构几乎无任何 影响。而致细胞病变效应很强的病毒可 能对宿主细胞膜、细胞骨架等结构造成 严重影响。
2、宿主限制系统的改变
• 为了抵御宿主限制性酶系统对侵入的病毒 DNA所可能造成的损害，噬菌体编码的酶往 往能破坏这些系统，使病毒DNA得到保护。 • 例如，T3噬菌体感染时产生的酶能水解S腺苷甲硫氨酸（SAM)而使某些宿主的依赖 SAM的限制酶系统失效。
ห้องสมุดไป่ตู้
3、噬菌体颗粒释放对细胞的影响 • Fd、M13等丝杆噬菌体的增殖性感染不杀死 细胞，细胞继续生长，病毒复制产生的外壳 蛋白结合于细胞膜，噬菌体颗粒以分泌方式 释放时，病毒单链DNA穿过细胞膜时被壳体 蛋白包裹形成杆状颗粒。 • 由于壳体蛋白与细胞膜结合，细胞表面出现 病毒特异性抗原，从而改变受染细胞的免疫 学性质。大多数噬菌体都是以裂解方式释放， 其结果导致受染细胞死亡。
三、机体的病毒感染
• 对于动物、植物的机体而言，病毒 感染的意义与细胞的病毒感染有很 大的区别，这是一个更为复杂并不 断变化着的过程，是病毒与机体相 互作用所产生的各种现象的总和。
1、机体病毒感染的类型 机体的病毒感染可按不同的形式进行分类。 根据感染症状的明显程度，可分为显性感染 和隐性感染（非显性感染）。 根据感染过程、症状和病理变化发生的主要 部位，可分为局部感染和系统感染。 根据病毒在机体存留时间的长短和病毒与宿 主相互作用的方式，可分为急性感染和持续 性感染。
1、病毒感染的致细胞病变效应
• 病毒感染引起的致细胞病变效应或细胞损伤 是因病毒的基因产物的毒性作用所引起，或 是病毒复制的必需步骤的次级效应，而且后 者更为普遍。 • 例如，腺病毒的五邻体基底蛋白可引起单层 细胞脱落，这是因为基底蛋白通过RGD序列 与细胞表面的整联蛋白结合的结果。
2、病毒感染对宿主大分子合成的影响
• 噬菌体感染对原核细胞的影响 • 病毒感染对真核细胞的影响
一、噬菌体感染对原核细胞的影响
• 非杀细胞感染：有些噬菌体，如单链DNA噬菌 体fd、f1等的感染对受染细胞的影响很小， 子代细胞以非致死的分泌方式释放，这是一 种非杀细胞感染。 • 杀细胞感染：许多噬菌体的感染都可能给细 胞造成巨大的影响，最终细胞被杀死和/或裂 解，这类感染常称作杀细胞感染或裂解感染。
（3）包涵体
病毒复制复合物、转录复合物、复制和 装配中间体、核壳和毒粒经常积累在宿 主细胞的特定区域，形成病毒工厂或包 涵体结构，这些结构在细胞质和/或细胞 核的定位反映了一种病毒的复制位点。
（4）细胞凋亡
许多病毒能够诱发细胞凋亡，其机制较 为复杂且各不相同。 通常病毒感染细胞后通过关闭或干扰宿 主细胞正常合成代谢诱发细胞凋亡，或 者有病毒编码的蛋白因子直接作用细胞 与凋亡有关的因子及蛋白水解酶而诱发 细胞凋亡。
• （1）病毒对宿主细胞膜的影响 • 一些具有融合活性表面蛋白的有包膜病毒 能启动细胞之间的融合，形成多核细胞； 某些病毒的感染还能增加宿主细胞膜的离 子通透性。
（2）病毒对细胞骨架的影响
某些病毒感染会导致细胞骨架纤维系统 的瓦解，如水泡口炎病毒、痘苗病毒、 犬瘟热病毒等，感染细胞会引起含肌动 蛋白的微丝减少。细胞骨架的变化是细 菌感染的间接效应。
• 许多真核生物病毒，特别是杀细胞病毒具 有干扰宿主大分子合成的能力。这种影响 或是直接由某些病毒功能所引起，或是由 病毒对某些宿主功能的作用而间接引起。
• （1）抑制宿主细胞的转录
• 许多动物病毒的感染都能抑制宿主细胞基 因的转录。 • 对于不依赖宿主细胞RNA多聚酶进行复制的 RNA病毒而言，这一活性可为病毒RNA合成 提供更多的核糖核酸三磷酸。
温和噬菌体感染机制已进化到能够控 制自身的复制和对细胞的破坏的地步， 以致它们仍能够维持相对稳定，以原噬 菌体这样一种变化了的生命形式长期与 宿主细胞结合在一起，并在一定条件下 转入复制，结果噬菌体增殖、细胞裂解。
1、抑制宿主细胞大分子合成
• 许多噬菌体感染时能产生关闭蛋白，这些 蛋白质能以不同的方式抑制宿主细胞的大 分子合成 • （1）抑制宿主基因的转录。如T4噬菌体 的某些早期蛋白质结合与宿主转录酶或引 起宿主转录酶的磷酸化和腺苷化，改变其 启动子识别特异性，使之由细胞mRNA合成 转向噬菌体mRNA合成。
二、病毒感染对真核细胞的影响
• 真核细胞对病毒的感染可呈现不同的反应： • （1）细胞无任何明显变化； • （2）由于病毒的致细胞病变效应，细胞损 伤、死亡； • （3）细胞增生，继而是细胞死亡，或是细 胞继续失去生长控制，转化为癌细胞。 • 相对于植物病毒而言，对于病毒感染动物细 胞的过程了解更为详尽，所以主要以动物病 毒为例介绍病毒感染对真核细胞的影响。
（2）抑制宿主细胞的翻译
许多病毒感染细胞后都会抑制宿主细胞 mRNA的翻译，其结果是为病毒蛋白质合成 提供更多的核糖体亚单位、翻译起始因子、 tRNA和氨基酸前体。病毒感染宿主翻译的 方式包括： （1）降解宿主的mRNA；（2）抑制mRNA翻 译；（3）改变宿主翻译装置的特异性。
(3)抑制宿主细胞DNA的复制
4、溶源性感染对细胞的影响
• 溶源菌中的温和噬菌体基因组通常不影响细 胞的繁殖功能，但它们可能引起其他的细胞 变化。 • （1）免疫性：溶源性细菌对本身所携带的 原噬菌体的同源噬菌体有特异性免疫力 • （2）溶源转变：源噬菌体引起的溶源性细 菌除免疫性外的其他表型改变，如溶源菌细 胞表面性质的改变和致病性转变。
（2）抑制宿主蛋白质合成。除了因宿主 转录的抑制间接影响其蛋白质合成外，有 些噬菌体蛋白质能灭活细胞tRNA，从而直 接抑制宿主蛋白质合成。如T4噬菌体编码 的蛋白质能灭活宿主亮氨酸tRNA，并以噬 菌体tRNA代替。
（3）抑制宿主DNA的合成。T-偶数噬菌体 编码的内切核酸酶和外切核酸酶逐步降解 宿主染色体，使细胞DNA合成因缺乏模板而 终止。
主要有以下原因 为病毒DNA合成提供前体；为病毒DNA合成 提供宿主细胞结构和/或复制蛋白；细胞蛋 白质合成被抑制的次级效应。
3、病毒对细胞结构的影响
• 无致细胞病变效应或致细胞病变效应弱 的病毒感染对宿主细胞结构几乎无任何 影响。而致细胞病变效应很强的病毒可 能对宿主细胞膜、细胞骨架等结构造成 严重影响。
2、宿主限制系统的改变
• 为了抵御宿主限制性酶系统对侵入的病毒 DNA所可能造成的损害，噬菌体编码的酶往 往能破坏这些系统，使病毒DNA得到保护。 • 例如，T3噬菌体感染时产生的酶能水解S腺苷甲硫氨酸（SAM)而使某些宿主的依赖 SAM的限制酶系统失效。
ห้องสมุดไป่ตู้
3、噬菌体颗粒释放对细胞的影响 • Fd、M13等丝杆噬菌体的增殖性感染不杀死 细胞，细胞继续生长，病毒复制产生的外壳 蛋白结合于细胞膜，噬菌体颗粒以分泌方式 释放时，病毒单链DNA穿过细胞膜时被壳体 蛋白包裹形成杆状颗粒。 • 由于壳体蛋白与细胞膜结合，细胞表面出现 病毒特异性抗原，从而改变受染细胞的免疫 学性质。大多数噬菌体都是以裂解方式释放， 其结果导致受染细胞死亡。
三、机体的病毒感染
• 对于动物、植物的机体而言，病毒 感染的意义与细胞的病毒感染有很 大的区别，这是一个更为复杂并不 断变化着的过程，是病毒与机体相 互作用所产生的各种现象的总和。
1、机体病毒感染的类型 机体的病毒感染可按不同的形式进行分类。 根据感染症状的明显程度，可分为显性感染 和隐性感染（非显性感染）。 根据感染过程、症状和病理变化发生的主要 部位，可分为局部感染和系统感染。 根据病毒在机体存留时间的长短和病毒与宿 主相互作用的方式，可分为急性感染和持续 性感染。
1、病毒感染的致细胞病变效应
• 病毒感染引起的致细胞病变效应或细胞损伤 是因病毒的基因产物的毒性作用所引起，或 是病毒复制的必需步骤的次级效应，而且后 者更为普遍。 • 例如，腺病毒的五邻体基底蛋白可引起单层 细胞脱落，这是因为基底蛋白通过RGD序列 与细胞表面的整联蛋白结合的结果。
2、病毒感染对宿主大分子合成的影响