山东大学医学院微生物学教研室栾怡教案
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图21-5 病毒穿入和脱壳过程的示意图
(四)生物合成(biosynthesis):病毒核酸复制; 病毒蛋白质合成
DNA病毒和RNA病毒在复制机理有区别,但复制的结果都是合成核酸分子和蛋白质衣壳,然后装配成新的有感染性的病毒。一个复制周期大约需6~8小时。 1. 双股DNA病毒的复制----多数DNA病毒为双股DNA。
双股DNA病毒,如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下,从病毒DNA上转录病毒mRNA,然后转移到胞浆核糖体上,指导合成蛋白质。 1) 病毒基因的mRNA转录(早期转录): 病毒本身含有RNA聚合酶,可在胞浆中转录mRNA。mRNA有二种:早期m RNA,主要合成复制病毒DNA所需的酶及调控蛋白等,如依赖DNA的DNA聚合酶,脱氧胸腺嘧啶激酶等,称为早期蛋白;
2)病毒核酸复制:子代病毒DNA的合成是以亲代DNA为模板,按核酸半保留形式复制子代双股DNA。DNA复制出现在结构蛋白合成之前。
3)晚期转录: 晚期mRNA和晚期翻译:晚期蛋白 --- 衣壳蛋白, 包膜蛋白
晚期mRNA ,在病毒DNA复制之后出现,主要指导合成病毒的结构蛋白,称为晚期蛋白。
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图21-4 DNA病毒复制的主要步骤
2. 单股RNA病毒的复制----RNA病毒核酸多为单股,病毒全部遗传信息均含在RNA中。 又可分为:
病毒RNA的硷基序列与mRNA完全相同者,称为正链RNA病毒。 病毒RNA硷基序列与mRNA互补者,称为负链RNA病毒。 逆转录病毒又称RNA肿瘤病毒 (Oncornavirus) ,病毒体含有单股正链RNA、依赖RNA的DNA多聚酶(逆转录酶)和 tRNA。
(1) 正链RNA病毒的复制 以脊髓灰质炎病毒为例,侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上,翻译出大分子蛋白,并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白,如依赖RNA的RNA聚合酶。在这种酶的作用下,以亲代RNA为模板形成一双链结构,称“复制型(Replicative form)”。再从互补的负链复制出多股子代正链RNA,这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构,秒“复制中间体(Replicative intermediate) ”。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能:(1)为进一步合成复制型起模板作用;(2)继续起mRNA作用;(3)构成感染性病毒RNA。
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图21-5 正链RNA病毒复制的主要步骤
(2) 负链RNA病毒的复制 流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA的RNA聚合酶,从侵入链转录出mRNA,翻译出病毒结构蛋白和酶,同时又可做为模板,在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。
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图21-6 负链RNA病毒复制的主要步骤
(3) 逆转录病毒(Retrovirus)复制过程 分二个阶段:第一阶段,病毒核时进入胞浆后,以RNA为模板,在依赖RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下,合成负链DNA(即RNA:DNA),正链RNA被降解,进而以负链DNA为模板形成双股DNA(即DNA:DNA),转入细胞核内,整合成宿主DNA中,成为前病毒。第二阶段,前病毒DNA转录出病毒mRNA,翻译出病毒蛋白质。同样从前病毒DNA转录出病毒RNA,在胞浆内装配,以出芽方式释放。被感染的细胞仍持续分裂将前病毒传递至子代细胞。
(五) 装配与释放:
DNA病毒 (多数核内装配);RNA病毒(多数胞浆内装配) 包膜病毒 (出芽释放);无包膜病毒(破胞释放)
新合成的病毒核酸和病毒结构蛋白在感染细胞内组合成病毒颗粒的过程称为装配(Assembly),而从细胞内转移到细胞外的过程为释放(Release)。大多数DNA病毒,在核内复制DNA,在胞浆内合成蛋白质,转入核内装配成熟。而痘苗病毒其全部成份及装配均在胞浆内完成。RNA病毒多在胞浆内复制核酸及合成蛋白。感染后6个小时,一个细胞可产生多达10,000个病毒颗粒。
病毒装配成熟后释放的方式有:(1)宿主细胞裂解,病毒释放到周围环境中,见于无囊膜病毒,如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等;(2)以出芽的方式释放,见于有囊膜病毒,如疱疹病毒在核膜上获得囊膜,流感病毒在细胞膜上获得囊膜而成熟,然后以出芽方式释放出成熟病毒。也可通过细胞间桥或细胞融合邻近的细胞。
二、异常增殖:
(一)缺陷病毒 (defective virus): 病毒本身基因有缺陷
病毒的增殖不只是产生有感染性的子代,绝大多数动物病毒在大量感染的情况下,经多次增殖会产生缺损干扰颗粒(Defective interfering particles),它是能干扰亲代病毒复制的缺损病毒,其核酸有部分缺损或被宿主DNA片段替换。缺损干扰颗粒的基本特性是:(1)本身不能繁殖;(2)有辅助病毒存在时方能增殖;(3)干扰同种病毒而不干扰异种病毒的增殖;(4)在感染细胞内与亲代病毒竞争性增殖。由于缺损干扰颗粒的产生,使同种感染性病毒数量减少,在导致病毒的持续性感染中具有一定的作用,但疫苗中含有大量缺损干扰颗粒会影响活疫苗的免疫效果。
(二)顿挫感染 (abortive infection): 非容纳细胞
(三)干扰现象 ( interference )
第三节 抵抗力与变异 病毒对理化因素的抵抗力
(一)物理因素
1.温度 大多数病毒(除肝炎病毒外)耐冷而不耐热。病毒一旦离开机体,经加热56~60℃30分钟,由于表面蛋白变性,而丧失其感染性,即被灭活。病毒对低温的抵抗力较强,