病毒复制医学课件.ppt

1、1第一节第一节 概概 述述病毒在活细胞内，以其基因组为模板，在酶的作用病毒在活细胞内，以其基因组为模板，在酶的作用下，分别合成病毒基因组及蛋白质，再组装成完整下，分别合成病毒基因组及蛋白质，再组装成完整的病毒颗粒，这种方式称为的病毒颗粒，这种方式称为复制复制（replication);从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制和病毒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，称为一个蛋白合成，至释放出子代病毒的全过程，称为一个复制周期复制周期（replication cycle);病毒的复制周期主要包括病毒的复制周期主要包括吸附、穿入、脱壳、生物吸附、穿入、脱壳

2、、生物合成、组装和释放合成、组装和释放六个连续步骤。六个连续步骤。2病毒体结构模式图病毒体结构模式图壳粒壳粒衣壳衣壳核心（核样物）核心（核样物）核衣壳核衣壳包膜包膜包膜病毒包膜病毒包膜子粒包膜子粒3复制周期复制周期4一、吸附一、吸附(adsorption)分两个阶段：分两个阶段：1.静电吸附：静电吸附：病毒体与细胞接触，进行静电结合。非病毒体与细胞接触，进行静电结合。非特异性、可逆。特异性、可逆。2.真正的吸附真正的吸附：病毒体表面位点（蛋白质结构）与宿病毒体表面位点（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主细胞膜上相应的受体结合。是决定病毒感染的真正开始。正开始。第二节

3、第二节 病毒复制病毒复制5病毒表面蛋白与细胞受体特异性的结合，导致病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（病毒吸附蛋白（VAP）细胞受体（细胞受体（receptor）ADSORPTION6流感病毒的电镜照片流感病毒的电镜照片71 2435 6 7 8PB2PB1NPRNAM2M1NAHA分节段的分节段的ss-RNAPA RNA多聚酶多聚酶核糖核蛋白即核糖核蛋白即RNA+NP（RNP）8 流感病毒的表面结构流感病毒的表面结构 血凝素血凝素(HA)柱状，为三聚体，它基本上以相同的间距覆盖了病毒的全部表

4、面 神经氨酸酶（神经氨酸酶（NA）四个亚单位组成的四聚体，并不平均分布在病毒表面，而是聚合成群。9VAPInfluenza Virus Glycoprotein Spikes101112HIV-ReceptorCD4CD4CCR5CXCR4Macrophage or T cells1）嗜巨噬细胞毒株的辅助受体：）嗜巨噬细胞毒株的辅助受体：CCR52）嗜）嗜T细胞毒株的辅助受体：细胞毒株的辅助受体：CXCR413裸露病毒的吸附裸露病毒的吸附 14包膜病毒的吸附包膜病毒的吸附 15 病毒体吸附在宿主细胞膜上后，可通过数种穿入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：方式进入细胞：1.

5、无包膜的病毒无包膜的病毒 一般经过细胞膜吞入，称为病毒胞饮，如腺病毒、一般经过细胞膜吞入，称为病毒胞饮，如腺病毒、小小RNA病毒等病毒等(病毒胞饮可以形成吞噬空泡病毒胞饮可以形成吞噬空泡)二、穿入二、穿入(penetration)16病毒胞饮病毒胞饮(病毒胞饮形成的吞噬空泡病毒胞饮形成的吞噬空泡)172.有包膜的病毒有包膜的病毒 包膜与宿主细胞膜融合，病毒的核衣壳直接包膜与宿主细胞膜融合，病毒的核衣壳直接 进入细胞浆内进入细胞浆内 病毒胞饮病毒胞饮:细胞膜吞入细胞膜吞入(病毒胞饮可以形成吞噬空泡病毒胞饮可以形成吞噬空泡)18(1)膜融合后进入膜融合后进入19(2)病毒胞饮病毒胞饮(病毒胞饮形成

6、的吞噬空泡病毒胞饮形成的吞噬空泡)20 不同病毒脱壳方式不一，多数在宿主细胞溶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。酶体酶作用下脱壳，释放出基因组核酸。(1)溶酶体酶直接裂解经过膜融合后进入的衣壳溶酶体酶直接裂解经过膜融合后进入的衣壳;(2)溶酶体酶也可注入吞噬空泡内溶酶体酶也可注入吞噬空泡内,将衣壳裂解将衣壳裂解三、脱壳三、脱壳(uncoating)21 病毒基因组一旦从衣壳中释放后，就利用宿主细胞提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供的低分子物质合成大量的病毒核酸和结构蛋白;早期，病毒复制合成所必需的

7、早期，病毒复制合成所必需的复制酶复制酶和一些和一些抑制蛋白抑制蛋白;生物合成阶段，病毒处于生物合成阶段，病毒处于隐蔽期隐蔽期;根据病毒基因组如何转录成根据病毒基因组如何转录成mRNA、如何指令合成蛋、如何指令合成蛋白质，病毒的生物合成过程可基本归为白质，病毒的生物合成过程可基本归为6大类：大类：双股双股DNA病毒、单正股病毒、单正股RNA病毒、单负股病毒、单负股RNA病毒、逆转病毒、逆转录病毒、单股录病毒、单股DNA病毒和双股病毒和双股RNA病毒病毒。四、生物合成四、生物合成(biosynthesis)22病毒的一步生长曲线病毒的一步生长曲线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

8、坐标，病毒效价为：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。纵坐标，绘制出的病毒特征曲线。23Class I:Double-stranded DNAThis class can be subdivided into two further groups:A)Replication is exclusively nuclear.The replication of these viruses is relatively dependent on cellular factors.B)Replication occurs in cytoplasm(Poxviridae).The

9、se viruses have evolved(or acquired)all the necessary factors for transcription&replication of their genomes&are therefore largely independent of the cellular machinery.24Class I:Double-stranded DNA 痘病毒科，虹彩病毒科痘病毒科，虹彩病毒科 疱疹病毒科，多瘤病毒科，腺病毒科，疱疹病毒科，多瘤病毒科，腺病毒科，乳头状病毒科，乳头状病毒科，T4噬菌体等噬菌体等25病毒病毒DNA早期早期mRNA早期蛋白早

10、期蛋白:DNA多多聚酶和调节蛋白聚酶和调节蛋白子代子代DNA晚期晚期mRNA 晚期蛋白质晚期蛋白质(病毒结构蛋白病毒结构蛋白)转录转录(核内核内)翻译翻译(细质细质)翻译翻译转录转录 复复制制细胞的依赖细胞的依赖DNA的的RNA多聚酶多聚酶26细胞核内的细胞核内的依赖依赖DNA的的RNA多聚酶多聚酶27病毒病毒DNA复制子代复制子代DNA:半保留复制模式半保留复制模式28Semidiscontinuous在解链酶的作用下在解链酶的作用下dsDNA解链解链,按半保留复制方按半保留复制方式式,以亲代单链以亲代单链DNA为模板为模板,复制出子代双链复制出子代双链DNA29Class II:Singl

11、e-stranded(+)sense RNAViruses with polycistronic mRNA.As with all the viruses in this class,the genome RNA forms the mRNA.This is translated to form a product,which is subsequently cleaved to form the mature proteins.30单链正链单链正链RNA病毒的特点：病毒的特点：基因组基因组RNA直接具有直接具有mRNA功能，可直接附着于功能，可直接附着于宿主宿主核糖体上核糖体上转译出病毒结构

12、蛋白和非结构蛋白转译出病毒结构蛋白和非结构蛋白（依赖（依赖RNA的的RNA多聚酶），故病毒核酸本身具多聚酶），故病毒核酸本身具有感染性有感染性包括包括:SARS病毒和脊髓灰质炎病毒等病毒和脊髓灰质炎病毒等 3132Class II:Single-stranded(+)sense RNA33单链正股单链正股RNA病毒病毒（-）ssRNA亲代病毒（亲代病毒（+）ssRNA早期蛋白早期蛋白（+）ssRNAdsRNA复制中间型复制中间型（-）ssRNA（+）ssRNA大量子代（大量子代（+）ssRNA晚期蛋白晚期蛋白装配子代病毒装配子代病毒34Class III:Single-stranded()se

13、nse 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.35单链负链单链负链RNA病毒的特点：病毒的特点：病毒本身携带有病毒本身携带有依赖依赖RNA的的RNA多聚酶多聚酶，病毒核，病毒核酸本身不具有感染性酸本身不具

14、有感染性包括包括:流感病毒流感病毒,腮腺炎症病毒和狂犬病毒等腮腺炎症病毒和狂犬病毒等 36本身携带依本身携带依赖赖RNA的的RNA多聚酶多聚酶37单股负股单股负股RNA病毒病毒(病毒自身携带依赖病毒自身携带依赖RNA的的RNA多聚酶多聚酶)亲代（亲代（-ssRNA）（+）mRNA蛋白质蛋白质(依赖依赖RNA的的RNA多聚酶多聚酶和结构蛋白和结构蛋白)（+）ssRNA子代（子代（-）sRNA子代病毒子代病毒自带多聚酶自带多聚酶38Class IV:Single-stranded(+)sense RNA with DNA Intermediate Retrovirus genomes are(+)

15、sense RNA but unique in that they are diploid,&do not serve directly as mRNA,but as a template for reverse transcription into DNA:39Class IV:Single-stranded(+)sense RNA with DNA Intermediate40基因组：基因组：两条单正链两条单正链RNA双体双体 核心酶蛋白：核心酶蛋白：逆转录酶逆转录酶 整合酶整合酶 蛋白酶蛋白酶衣壳蛋白：衣壳蛋白：P7（核衣壳蛋白）（核衣壳蛋白）P24（衣壳蛋白（衣壳蛋白）内膜蛋白：内膜蛋

16、白：P17脂质双层膜：脂质双层膜：包膜糖蛋白包膜糖蛋白 gp41 gp12041全长9.75Kb：5-LTR-3个结构基因和6个调节基因-LTR-3 5、3 端长末端重复序列（LTR）5LTR3个结构基因和个结构基因和6个调节基因个调节基因LTR3；5、3 端长末端重复序列（端长末端重复序列（LTR）HIV基因组结构基因组结构42HIV的复制的复制+ssRNA+ssRNA:-ssDNA-ssDNA:+ssDNA+ssRNA反转录酶反转录酶+细胞的细胞的tRNA为引物为引物RNA酶酶H降解亲代降解亲代RNA；反转录；反转录酶以酶以-ssDNA为模板合成为模板合成+ssDNAProvirus前病毒

17、前病毒整合酶将整合酶将dsDNA整合到细胞染色体整合到细胞染色体NF-KB和和LTR的作用的作用用作病毒基因组用作病毒基因组合成结构蛋白合成结构蛋白43Class V:Single-stranded DNA Replication occurs in the nucleus,involving the formation of a double-stranded intermediate which serves as a template for the synthesis of single-stranded progeny DNA:44Class V:Single-stranded DN

18、AssDNA病毒的特点：病毒的特点：种类很少种类很少,仅人类输血传染病毒仅人类输血传染病毒(TTV)为为ssDNA病毒病毒;先以亲代先以亲代ssDNA为模板为模板,合成一个互补链形成中间型合成一个互补链形成中间型 dsDNA,然后解链然后解链,由新合成互补链为模板复制出子代由新合成互补链为模板复制出子代ssDNA,转录转录mRNA和翻译合成病毒蛋白质和翻译合成病毒蛋白质.45dsRNA病毒的特点：病毒的特点：人类病毒中只有呼肠病毒属于此类人类病毒中只有呼肠病毒属于此类,病毒基因组共病毒基因组共有有1012个非重叠的个非重叠的dsRNA节段组成节段组成.每个节段均每个节段均可由病毒自身的可由病毒

19、自身的RNA多聚酶转录出不同的多聚酶转录出不同的mRNA;dsRNA病毒只有其负链病毒只有其负链RNA复制出正链复制出正链RNA,再由再由正链正链RNA复制出新负链复制出新负链RNA.故其复制不遵循故其复制不遵循DNA半保留复制的原理半保留复制的原理,子代子代RNA全部为新合成的全部为新合成的RNA.Class VI:Double-stranded RNA46 病毒核酸与衣壳装配在一起，形成病毒子。绝大多数DNA病毒均在细胞核内组装，RNA病毒和痘病毒在细胞浆内组装。五、组装五、组装(assembly)47绝大多数绝大多数无包膜病毒无包膜病毒释放，一次同步，破坏宿主释放，一次同步，破坏宿主细胞

20、膜，细胞迅速死亡。细胞膜，细胞迅速死亡。绝大多数绝大多数有包膜病毒有包膜病毒以出芽方式释出时包上细胞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。次同步，细胞死亡缓慢。(包膜上脂质和糖类来自细胞，随不同细胞来源而不同，包膜的蛋包膜上脂质和糖类来自细胞，随不同细胞来源而不同，包膜的蛋白为病毒基因所编码白为病毒基因所编码)六、释放六、释放(release)48Virus Obtaining Its Envelope from Host Cell Membrane by Budding 49复制周期复制周期50 1、

21、顿挫感染：又称为流产性感染（顿挫感染：又称为流产性感染（abortive infection），因细胞条件不合适，病毒进入细），因细胞条件不合适，病毒进入细 胞能够复制，但装配的速度很慢，甚至有时胞能够复制，但装配的速度很慢，甚至有时 完全不能装配，因而产生了没有传染性的病完全不能装配，因而产生了没有传染性的病 毒体成分，此过程称为顿挫感染。毒体成分，此过程称为顿挫感染。2、缺陷病毒（缺陷病毒（defective virus）：）：带有不完整带有不完整 基因组的病毒体，称为缺陷病毒，当与辅助基因组的病毒体，称为缺陷病毒，当与辅助 病毒共同感染同一细胞时，可生成有传染性病毒共同感染同一细胞时，可

22、生成有传染性 的病毒体，如的病毒体，如AAV和和HDV。第三节第三节 病毒的异常增殖病毒的异常增殖51 3、病毒干扰：当两种病毒同时感染同一细胞时，病毒干扰：当两种病毒同时感染同一细胞时，可发生一种病毒抑制了另一种病毒增殖的现可发生一种病毒抑制了另一种病毒增殖的现 象，即病毒干扰（象，即病毒干扰（viral interference）。）。1）自身干扰，高滴度的同一株病毒连续传代培养，）自身干扰，高滴度的同一株病毒连续传代培养，生成一部分无传染性的病毒，如流感病毒接种鸡生成一部分无传染性的病毒，如流感病毒接种鸡 胚；胚；2）同种干扰，同种病毒不同型间，如流感病毒）同种干扰，同种病毒不同型间，如流感病毒A1型型 和和A2型之间；型之间；3）异种干扰，不同种病毒之间，如甲型和乙型流感）异种干扰，不同种病毒之间，如甲型和乙型流感 病毒。病毒。52