病毒学第四章 病毒的侵染与复制

1、.第四章病毒感染和复制，第一节病毒复制研究实验系统第二节病毒复制周期第三节病毒的异常复制第四节朊病毒。本章中为1 .热噬菌体繁殖的一般过程2。第一阶段增长曲线3。病毒核酸的克隆4。朊病毒克隆及其致病机制，克隆(克隆):病毒感染细胞后，在病毒核酸的控制下合成病毒核酸及蛋白质等成分，然后在宿主细胞的细胞质内或细胞核内组装病毒粒子，然后以各种方式释放到细胞外，感染其他细胞的增殖方式称为克隆。病毒复制研究的第一个实验系统，第一，噬菌体-细菌培养系统1，细菌易于培养，其数量易于控制。形成斑块很容易观察。实验很快重复。相关研究是从植物病毒和动物病毒的克隆中获得的。2，噬菌体的增殖，噬菌体不是个体的生长过程

2、，而是其基本成分的合成和组装，即先合成每个部分，然后组装，所以一般把噬菌体的增殖称为克隆。噬菌体与宿主的关系：热噬菌体：感染宿主细胞后可以分解宿主细胞的噬菌体。温和噬菌体(或可溶性噬菌体):噬菌体感染细胞后，将核酸整合(附着)到宿主的核DNA中，并与宿主DNA的克隆同步复制，通常不会引起宿主细胞分解的噬菌体。强噬菌体的繁殖过程一般分为吸附、入侵、克隆、组装和释放五个阶段。1，强有力的噬菌体繁殖，吸附：特异性地结合噬菌体和宿主细胞的特定吸附部位，用尾丝牢牢吸附在受体上，然后在细胞表面钻“指甲”。入侵：核酸注入细胞的过程。噬菌体尾部的酶等物质在细胞壁上形成小孔，尾部鞘收缩，尾部手工侵入细胞壁，将核

3、酸注入细胞内，蛋白质壳留在细胞外。克隆：包括核酸克隆和蛋白质合成。噬菌体核酸进入宿主细胞后，调节宿主细胞的合成系统，然后按照噬菌体核酸的指示合成噬菌体所需的核酸和蛋白质。组装：主要步骤是DNA分子的缩合通过衣壳包裹DNA，分别组装头尾和尾的其他部分，组装头和尾的结合最后一根尾线。这样就完成了一个熟透的形状和大小相同的噬菌体组合。释放：方法：分解：大部分噬菌体，包括T4噬菌体，将细胞分解并释放。分泌：噬菌体穿透细胞，细胞不会分解。(思想噬菌体)一般来说，一个噬菌体可以通过上述5个过程合成100300个噬菌体。姜葱地的这种生长及繁殖也称为一步生长，两个阶段生长曲线一步生长曲线是定量说明热浪地生长规

4、律的实验曲线。(1)实验设计标准：一般噬菌体和细菌的混合比例为1333610，确保一个菌体只感染一个噬菌体，避免二次吸附。细菌群体被噬菌体同时感染。(2)实验过程：敏感细菌10ml phage 1ml混合，5min，离心或抗phage血清处理，去除Phage稀释过量，Phage吸附细菌悬浮液(防止多次吸附)37 培养，定时取样，菌斑3360(每个斑块通常由噬菌体粒子形成。)应用：斑块可用于噬菌体检测、分离、纯化和噬菌体计数。、斑块、取样人裂解处理(每5min)样品中添加氯仿裂解细胞，24-48h，裂解液添加到敏感细菌中，适当稀释混合液，在琼脂培养基上涂上，菌斑计算。取样(每5min)消除离心细

5、菌适用于敏感细菌的稀释混合液涂层计算斑块，以培养时间为横坐标，以斑块数为纵坐标，绘制的曲线是一步生长曲线。潜伏期分解期稳定器，第一阶段增长曲线，第一阶段增长曲线，潜伏期：从噬菌体吸附细菌，细菌细胞释放新噬菌体之前的一段时间。曲线平行于水平轴，噬菌体的数量不变。样品没有自由噬菌体。(潜伏期前的斑块数是噬菌体数，即感染噬菌体的细菌数)。病毒在感染的细胞内消失为细胞，新感染的病毒再次出现的时间是隐蔽期。分解周期：曲线直线上升时，子噬菌体继续释放在培养基上，直到达到一个极限。在镇流器：细胞感染后，克隆的原发噬菌体全部释放，斑块数稳定，原发感染终止。分解量：感染的每个细胞释放的新噬菌体的平均数量。镇流器

6、菌斑数量分解量=潜伏期菌斑数量不同的噬菌体或同种噬菌体感染敏感菌而释放的噬菌体数量与噬菌体种类、宿主细胞细菌年龄及环境因素有关。T4大约为100，X174大约为1000，F2最多为10000，T2最多为200。moi : multiplicity of infection，多重感染。传统的MOI概念源于噬菌体感染细菌研究。其含义是，感染时噬菌体感染了多少细菌，即每个细菌平均噬菌体感染了多少。噬菌体的数量单位是pfu。MOI通常被认为是没有单位的比率，实际上是pfu number/cell的隐式单位。此后聚集在病毒感染细胞研究中被普遍使用，其意义是感染时病毒和细胞数量的比例。3，温和噬菌体和可溶

7、性细菌，温和噬菌体：噬菌体感染细胞后，将核酸整合(附着)到宿主的核DNA，并与宿主DNA的克隆同步，通常不会引起宿主细胞分解的噬菌体。原噬菌体(或前噬菌体，prophage):整合到宿主核DNA中的噬菌体核酸。溶菌：是指将原噬菌体整合到核染色体中的细菌。不分解，可以正常生长和繁殖。溶解性细菌的特征：稳定性遗传：子代细菌含有原噬菌体，具有溶解性。自发分解：温和派的核酸也从宿主DNA中脱落，恢复原始状态，大量复制，成为热派，自发分解的概率也可能是10-2-10-5。诱导分解：用化学和物理方法诱导“免疫”:溶解细菌对自身产生的噬菌体或外来同源噬菌体不敏感，对同源噬菌体有免疫，对非同源噬菌体没有免疫。

8、恢复的可能性：自然损失前噬菌体，但没有自发分解和诱导溶解源转换：溶解细菌整合温和噬菌体的核酸，产生新的生理特征。第三，动物病毒-动物细胞培养系统直到20世纪50年代才确立了动物细胞连续培养技术。体外培养细胞只能近似动物体内病毒的复制过程。用菌斑方法，相当数量的病毒不能在细胞培养体中生长。建立于20世纪70年代，植物细胞清除细胞壁，但仍起代谢作用的原生质部分称为原生质体。原生质体的分离、培养和维持仍然非常困难的一些植物原生质体的体外生存能力、生理活动不理想。不如动物细胞成熟方便。第四，植物病毒-植物原生质体培养系统，第二节病毒复制周期，第一，吸附(adsorption)、病毒与细胞表面特异性受体

9、的结合称为吸附。病毒和细胞的早期结合是可逆的。病毒补充受体结构，形成不可逆转的结合。此时，即使去除病毒粒子，该粒子也没有渗透性。决定病毒不可逆结合的因素1，病毒吸附蛋白是指识别和吸附细胞表面受体的病毒表面结构蛋白。T-偶噬菌体的吸附蛋白是噬菌体尾丝蛋白。流感病毒胶囊有两个突起，血液凝素和神经氨酶，但是病毒的传染性只能从抗血清的抗血清中中和出来。流感病毒外面有两种蛋白质突出，一种是血红蛋白，另一种是神经氨酶。病毒血凝酶对含有细胞上唾液酸的糖蛋白或脂蛋白有特异性亲和力。神经氨酶和细胞表面粘液蛋白内的神经硫氨酸也具有从粘液中释放乙酰神经酸，从细胞表面芽中产生的子病毒分离细胞的特异性结合能力。2，病毒

10、的细胞受体，病毒的细胞受体影响病毒的宿主范围，组织亲和力，以及病毒的致病性。细胞的生理状态发生变化，也会影响病毒的吸附。例如，脊髓灰质炎病毒只附着在灵长类动物的动物细胞上，而不是啮齿类细胞上。脊髓灰质炎病毒的RNA coxsackie病毒中的蛋白质双介质病毒感染鼠标细胞。噬菌体细胞受体具有严格的物种特异性，因此各种噬菌体的宿主范围很严格，这种特性可以用作细菌的分类和鉴定指标。大部分噬菌体病毒受体位于细菌细胞壁中的印壁酸分子、脂多糖分子和糖蛋白复合物，或在皮拉、鞭毛或囊中。大部分动物性病毒的病毒受体是镶嵌在细胞膜脂质双分子层的糖蛋白，也有糖脂或唾液酸寡糖苷。植物病毒到目前为止还没有发现特定的细胞

11、受体。植物病毒，植物病毒必须通过机械传递或昆虫媒介传递引起感染。没有吸附蛋白和受体的特异性结合，其特异性取决于病毒复制过程的后期。未感染番茄TMV株的RNA感染番茄TMV系的外壳混合病毒，番茄TMV系的RNA不会引起番茄TMV系的外壳混合病毒感染，3，环境因素，温度：在一定温度范围内病毒的吸附速度与温度成正比。在1 时脊髓灰质炎病毒的吸附率只有37 的十分之一。离子环境：病毒的吸附蛋白和细胞受体的主要成分倾向于蛋白质带负电荷。一般来说，阳离子的恒定浓度促进吸附，负离子不是。PH:影响病毒和细胞吸附反应的第一步静电引力的结合。2、入侵、1、噬菌体的入侵t偶数噬菌体注入方式其他噬菌体的入侵方式可能

12、有所不同。2，动物病毒的入侵，(1)位移：某些暴露的病毒，例如脊髓灰质炎病毒，吸附在细胞膜上后，外壳发生变化，只能进入核酸细胞。(2)与细胞膜融合：副粘病毒(囊膜病毒)(3)吞噬效应：病毒细胞饮料、利奥病毒、牛奶多宾病毒。(有囊膜和无囊膜病毒)，3，植物病毒，(1)媒介感染：主要通过昆虫。(2)非媒介感染：嫁接有毒植物，具有有毒花粉的花粉粒发芽，芽管侵入胚胎等，病毒都能进入细胞。第三，剥皮，病毒侵入细胞后，去除病毒的包膜和衣壳，病毒核酸释放的过程。也有大部分依赖细胞内蛋白酶进行脱皮的病毒。4，病毒大分子的合成，病毒感染细胞后或潜伏，将核酸整合到细胞基因组中，全病毒随细胞分裂一起传递；接管细胞的

13、新陈代谢机制，或利用细胞的合成核酸和蛋白质的原料、地点、机制和能量完成病毒大分子的合成。大部分长链RNA病毒的RNA分子直接与核糖体结合，翻译全长或部分。其他病毒基因组需要转录成mRNA，表达蛋白质。从细胞核复制的DNA病毒通过细胞DNA所依赖的RNA聚合酶执行转录功能，其他病毒作为病毒的中间液，必须编码独特的兑换酶。病毒大分子的合成包括核酸的克隆和基因组的转录。病毒基因组的转录有严格的定时、分秒和后期转录。病毒核酸克隆之前发生的转录是早期转录，转录的基因是早期基因，早期蛋白质主要参与病毒核酸的克隆以及宿主细胞大分子的合成抑制。核酸复制开始或复制后进行的转录称为后期转录，后期蛋白质主要是病毒的

14、结构蛋白。1，病毒核酸复制概论，(1)病毒核酸的复制模式：半保留复制和完全保留复制。(1)半保存复制：新复制的dsDNA中，有一个是母体DNA链，另一个是新合成的子代DNA链。DNA复制的典型模式，大部分DNA病毒都使用这种方法。还有DsRNA病毒。半保留复制，2)完全保存复制主要是dsRNA病毒，复制时双链基因组仍然相互缠绕，在复制点只部分解开几对碱基。子代双环都是新的合成。其中包括利奥病毒、麦角多糖病毒、轮状病毒等。复制SsRNA噬菌体基因组时形成的复制型RF复制因子RNA链中也存在此模式。完整保留复制，(2)病毒核酸复制的主要类型：7种，1971年，Baltimore D根据病毒基因组的

15、复制表达行提出了分类方法。()DNA、肝DNA病毒和花椰菜花叶病毒部门以后，学术界必须把DNA复制成逆转录DNA(全基因组)，第一种类型dsDNA 1)只在细胞因子参与的细胞核内复制(疱疹病毒、腺病毒和乳头杜里病毒科)。(2)细胞内复制(poxvirus)编码转录和复制所需的因子，不需要依赖细胞因子。(3)虹膜病毒及其DNA复制早期位于细胞核内，后期位于细胞质内。(。水痘病毒，彩虹病毒，腺病毒：mRNA蛋白dsDNA病毒组装dsDNA，第二种类型：ssDNA(细小病毒科)，病毒在核中复制，中间可以用作合成洋链的模板。大部分ssDNA序列与mRNA极性相同。细小病毒，圆环病毒：mRNA蛋白ssDNA dsDNA病毒组装ssDNA，第三种类型：dsRNA(调用者病毒和病毒)，病毒具有多个片段的基因组，每个片段可以单独转录，生成单个顺式mRNA。(也有单片段基因组)，Leo病毒，双RNA病毒：mRNA蛋白dsRNA病毒组装dsRNA，第四种类型：ssRNA(微型RNA病毒、杯状病毒、佩格病毒、黄色病