病毒的吸附侵入与脱壳课件

病毒的吸附、侵入與脫殼在病毒感染細胞之後的一個短時間內，病毒完全消失，直至感染數小時後子代病毒出現為止，這階段稱為隱蔽期，一般持續2-12h。病毒的感染首先依賴於病毒吸附蛋白對細胞表面受體的吸附，隨後發生的病毒的侵入和脫殼也同病毒感染成功與否密切相關。6大類型：雙鏈DNA病毒單鏈DNA病毒單正鏈RNA病毒單負鏈RNA病毒雙鏈RNA病毒

逆轉錄病毒區域：DNA病毒核內（除痘病毒）

RNA病毒胞質（除流感病毒及部分副粘病毒）病毒吸附:病毒表面特異性的吸附蛋白與敏感細胞表面的病毒受體相互作用的過程，吸附是啟動病毒感染的第一步，它也是決定病毒感染成功與否的關鍵環節。第一節病毒的吸附Adsorption（幾分至幾十分鐘）影響病毒吸附的條件1.病毒吸附蛋白2.病毒的細胞受體3.環境因素一.

病毒的吸附蛋白病毒吸附蛋白（VAP）一般由衣殼蛋白或包膜上的糖蛋白突起充當。

T偶數噬菌體尾部的尾絲蛋白

X174噬菌體的纖維突起即H蛋白。1.無包膜動物病毒。腺病毒的吸附蛋白是二十面體殼體五鄰體纖維，多瘤病毒的吸附蛋白是殼體蛋白VP1。2.有包膜動物病毒。如副粘病毒的HN糖蛋白，流感病毒的血凝素（HA）糖蛋白，皰疹病毒的gpB糖蛋白等。病毒的細胞受體:是指能夠與病毒吸附蛋白產生特異性結合，介導病毒侵入細胞，啟動病毒感染的細胞表面位點，稱為病毒的細胞受體。病毒的細胞受體也稱為病毒受體。病毒受體決定了病毒的宿主譜，組織細胞的嗜親性，並影響病毒的致病性。二

.

病毒的細胞受體病毒受體根據結構可分為細胞受體單位和細胞受體位點。1.細胞受體單位是指能夠識別一個病毒吸附蛋白的細胞分子。通常一個細胞受體單位可以由幾個亞基單位構成，其活性依賴於分子的空間結構。大多數噬菌體的細胞受體單位在細菌細胞壁上。如噬菌體SP-50的細胞受體單位為磷壁酸分子;T3、T4噬菌體的細胞受體單位為缺乏0抗原的脂多糖分子；

T5噬菌體的細胞受體單位為脂多糖脂蛋白複合物。噬菌體的受體單位有的噬菌體的受體單位在菌毛、鞭毛和莢膜上。如噬菌體X的受體在沙門氏菌的運動鞭毛上；

ssDNA噬菌體f1、M13和ssRNA噬菌體R17、S2、等的受體在大腸桿菌F+、HFR菌株的性纖毛上。大部分動物病毒的細胞受體單位是鑲嵌在細胞膜的脂質雙分子層中的糖蛋白。動物病毒的細胞受體不僅與病毒吸附和侵入有關，而且還有重要的細胞生物學功能，如狂犬病毒的受體是乙醯膽鹼受體；HIV的受體是CD4抗原；呼腸孤病毒3型的受體為腎上腺素受體。動物病毒的受體單位2.細胞受體位點概念:是指由一個或幾個受體單位組成，並能有效地結合一個病毒粒子的細胞表面結構稱為細胞受體位點。由於病毒細胞受體位點往往是由幾個受體單位構成，因而受體位點的結合特性是多價的，並且對病毒粒子的結合力遠遠大於細胞受體單位。(1)受體位點是通過受體單位與病毒吸附蛋白分子相互作用，並由受體單位聚集形成的。這是因為病毒粒子表面有許多相同的吸附蛋白分子，它們都能夠識別和結合細胞受體分子。(2)由於受體位點與吸附蛋白的結合是多價的，牢固的，因而病毒粒子在細胞受體位點上的結合是不可逆的。病毒的細胞受體具有種系和組織特異性，一些不同種系動物的細胞可能存在不同的病毒受體，病毒受體的種系決定了病毒的宿主譜，如多瘤病毒受體存在於小鼠細胞上，故多瘤病毒只能感染小鼠。動物的不同組織細胞上可能存在不同的病毒受體，從而決定了病毒的組織細胞嗜親性。如HIV可感染具有CD4抗原的T輔助性淋巴細胞、單核巨噬細胞，而不能感染無CD4抗原的其他細胞。Rossmann提出了峽谷假說，認為病毒吸附蛋白的受體結合區域是一個凹形的口袋或峽谷，而細胞受體正好與這個峽谷區相匹配，類似鎖與鑰匙的關係。在病毒吸附蛋白與細胞受體結合過程中存在有氫鍵、離子間靜電引力、範德華力等的作用。三.病毒吸附蛋白與細胞受體結合的機制1.可逆性吸附病毒粒子對細胞受體的最初吸附是可逆性的，這種吸附主要是由病毒粒子與細胞表面的靜電引力引起的，並未產生病毒吸附蛋白和細胞受體之間的化學鍵結合，因此這種吸附易受環境中的PH影響，是不穩定的、可逆的。特點：是一種非特異性的吸附與細胞和病毒的濃度成正比與溶液中的Ca2+、Mg2+和Na+等離子有關單純的稀釋或沖洗以及應用抗病毒血清或高濃度的鹽類和一定的pH環境都可使病毒重新解脫。解脫的病毒具備感染性。2.不可逆性吸附病毒吸附的第二階段屬於不可逆性吸附，其實質是病毒的吸附蛋白和細胞表面受體之間發生了牢固的化學鍵反應，同時伴隨有病毒粒子結構上的顯著變化。因此病毒粒子一旦形成不可逆性吸附，就不能從細胞的表面洗脫下來，這一階段具有特異性、不可逆性。特點:是特異性的吸附通過外力作用使病毒解吸，病毒不再具備感染性細胞表面的特定受體決定了細胞對病毒的易感性不同病毒完成吸附所需時間不一樣，但大多數病毒可以在1h之內完成吸附過程並非所有的病毒都有這2個階段病毒對細胞的吸附一般可在幾分鐘至幾十分鐘內完成，如西方型馬腦炎病毒感染雞胚成纖維細胞，其30分鐘的吸附率達到了85%；狂犬病毒感染BHK-21細胞，也可在30分鐘內完成吸附。因此在病毒感染實驗中，通常病毒只作用於細胞30-60分鐘，便可以達到吸附的目的。3.影響病毒吸附的環境因素病毒吸附過程除了受病毒的吸附蛋白和特異性的細胞受體帶電荷狀態和分子結構影響外，還受許多環境因素影響：1）溫度：一般在0-37℃範圍內溫度越高，病毒吸附效率也越高，主要是由兩個方面的因素引起：A.溫度越高，病毒吸附蛋白與細胞受體之間的碰撞次數愈多，病毒粒子在細胞表面吸附的機會也越大；B.溫度越高，細胞膜中脂質分子的運動越快，其中蛋白質分子的遷移也更加頻繁，結果是整個膜的流動性大大增加，這樣受體分子更容易向一個區域聚集形成所謂的受體區或受體位點，從而與病毒粒子產生多價結合。2）離子:細胞受體蛋白和病毒吸附蛋白均趨於帶負電荷，因此它們通常是互折的，只有一定的陽離子環境下，病毒粒子才能形成對細胞的吸附，例如一價陽離子Na+、K+、可使脊髓灰質炎病毒、腺病毒、流感病毒產生最大量的吸附，二價陽離子Ca2+、Mg2+則能促進噬菌體吸附。3）PH值：PH值的高低也會影響病毒的吸附，是由於PH的高低能夠病毒粒子和細胞表面基團電荷的改變。4）其他因素：某些糖基分子可以與細胞受體相互作用，從而對病毒產生競爭性結合抑制；脂質分子與病毒粒子相互作用可以遮蔽病毒吸附蛋白與細胞受體結合，因而使病毒感染難以發生。第二節

病毒的侵入侵入是感染的第二階段。所謂病毒侵入是指病毒通過不同方式進入宿主細胞的過程。有4種不同的方式：注射式、細胞內吞、膜融合以及其他特殊的侵入方式。一.注射式侵入一般為有尾噬菌體的侵入方式。當有尾噬菌體侵入時，它往往通過其尾部收縮將衣殼內的DNA基因注入宿主細胞內，T偶數噬菌體如T2、T4就是以這種方式進入細胞的。二.細胞內吞細胞內吞:是一種較為常見的動物病毒的侵入方式，是細胞膜先將病毒粒子包裹，再經膜內陷形成吞噬泡，從而使病毒粒子進入細胞質中，又稱為病毒入胞。流感病毒、痘病毒、腺病毒等病毒，都能以這種方式侵入細胞。許多有包膜病毒和無包膜動物病毒都可以借助此方式侵入宿主細胞。病毒經細胞內吞作用進入細胞後，其含有病毒粒子的吞噬泡可以移向合適的細胞器，並與細胞器如溶酶體的膜相融合而釋放出病毒粒子，再進一步脫殼釋放出病毒核酸基因組。形成的吞噬泡有幾種不同的命運：（1）吞噬泡依然存在細胞質中，不與溶酶體結合，這樣病毒的侵染活性就被吞噬泡所遮蔽；（2）吞噬泡與溶酶體結合，病毒粒子進入溶酶體和被徹底酶解；（3）病毒粒子在吞噬泡與溶酶體結合前，以某種機制逸出吞噬泡；（4）病毒粒子由於吞噬泡與溶酶體結合，其衣殼被消化釋放出病毒基因組進入細胞質中；（5）吞噬泡移到病毒脫殼的部位（胞質或胞核），然後病毒粒子從中逸出再行脫殼；（6）吞噬泡移到細胞膜附近，經與細胞膜融合而將病毒粒子重新釋放到細胞外。通常病毒粒子的具體命運可能是由病毒本身的特性和受體的特性決定的。三.膜融合是指病毒包膜與細胞膜的融合過程。主要出現在有包膜病毒的侵入過程中，借助病毒包膜和細胞膜脂質分子的相互作用，以及某些蛋白因數的參與，使得病毒包膜和細胞膜發生融合，形成融合泡，繼而病毒侵入細胞。在膜融合過程中，病毒包膜和細胞膜都會發生一定的變化，如細胞膜的流動性改變；在病毒包膜糖蛋白的影響下，細胞膜上一些蛋白分子產生聚集，主要是病毒受體遷移形成受體位點或受體區；細胞膜上的脂質分子重排以及病毒包膜和細胞膜脂質分子發生交換。

四.直接侵入病毒直接侵入的方式大致可分為三種類型：（1）部分病毒粒子可直接侵入宿主細胞，如脊髓灰質炎病毒、腺病毒，並不採取細胞內吞或膜融合的方式侵入，而是直接進入宿主細胞，其機理仍不明了。（2）許多無包膜病毒通過吸附蛋白與細胞受體結合後，其宿主細胞膜的流動性可引起病毒衣殼蛋白的重排和構型變化，加之細胞膜上可能存在的水解酶的作用，從而導致病毒粒子釋放核酸進入細胞質中，結果病毒衣殼仍然留在細胞膜外。這一過程實際上是將病毒侵入和脫殼融為一體。（3）其他特殊方式。植物病毒迄今未發現有特異性細胞受體，它們通過存在於植物細胞壁上的小傷口或天然存在的外壁孔侵入細胞，也可通過植物細胞之間的胞間連絲而侵入細胞，或者通過昆蟲的口器侵入細胞。許多病毒並非僅有一種侵入方式，而是幾種可能的侵入方式並存，如流感病毒和痘病毒，即能以細胞內吞的方式，也能以膜融合的方式侵入細胞。第三節

病毒的脫殼病毒脫殼是指病毒感染性核酸從衣殼內釋放出來的過程。有包膜病毒脫殼和無包膜病脫殼的方式隨不同病毒而異。病毒脫殼後，其裸露的核酸通常對核酸酶是敏感的。腺病毒、乳頭瘤病毒、多瘤病毒、逆轉錄病毒脫殼後，其核酸並不完全裸露，而是與一些特異的病毒蛋白或細胞蛋白連接在一起，以抵抗核酸酶的降解作用，如小RNA病毒脫殼後，其RNA基因組5端共價連接有病毒蛋白VPg。(1)有些無包膜病毒如小RNA病毒、有尾噬菌體等可以直接在細胞膜或細胞壁表面進行脫殼。例如小RNA病毒的吸附蛋白與細胞受體結合後，隨即引起其病毒粒子發生結構改變和衣殼膨脹，病毒衣殼與細胞膜相互作用構成膜通道，並由這一通道釋放病毒RNA到細胞質中，因此小RNA病毒的脫殼與侵入是同步進行的。(2)也有一些無包膜病毒的脫殼不是一步完成的，如呼腸孤病毒粒子具有雙層衣殼，當病毒經細胞內吞作用進入細胞後，首先被溶酶體中的酶水解脫掉外衣殼，形成中間次病毒顆粒（ISVP），然後ISVP進一步脫殼生成病毒核心。(3)腺病毒的侵入和脫殼過程也不是一次完成的，其病毒粒子通過細胞內吞方式進入內吞泡或內體後，起初腺病毒粒子在內吞泡或內體性溶酶體中脫去五鄰體纖維蛋白、五鄰體周圍蛋白和五鄰體基底蛋白，一旦這些病毒蛋白從腺病毒粒子上脫去後，病毒粒子的結構便會發生改變，即由二十面體變為球形顆粒，接著病毒粒子由內吞泡或內體性溶酶體進入細胞質中，並且在細胞質中進一步脫去六鄰體相關蛋白，最後六鄰體相關蛋白與病毒核心分離。(4)有包膜病毒以膜融合方式侵入細胞質後，只剩下核衣殼。核衣殼被移至脫殼部位，並在細胞蛋白酶的作用下進一步脫去衣殼。若有包膜病毒以細胞內吞方式侵入細胞，其吞噬泡內的病毒粒子首先可以經過吞噬泡與溶酶體融合而進入溶酶體內，然後在溶酶體酶的消化作用下脫去核衣殼。(5)一些在細胞核內複製的有包膜DNA病毒如皰疹病毒的核衣殼需要先進入細胞核內，再進一步在細