一、增殖
病毒在宿主细胞中增殖的过程称为病毒的复制。病毒的复制过程是以病毒基因为模板,借助宿主细胞提供的原料、能量、某些酶类和合成场所等,按一定的程序复制病毒的基因组,经转录、翻译出相应的病毒蛋白质,最终装配释放出子代病毒。
(一)复制周期
病毒的增殖过程可人为划分为七个连续的阶段:吸附、穿入、脱壳、生物合成、装配、成熟、释放,称为病毒的复制周期或增殖周期。
1.吸附(adsorption) 病毒对易感细胞的吸附是病毒繁殖的第一步。吸附是病毒表面结构成分如病毒包膜蛋白和无包膜病毒的衣壳表面的吸附蛋白(viral attachment protein,VAP)与宿主细胞表面受体结合。由于病毒与受体的结合具有特异性,决定了病毒的嗜组织特性,也称亲嗜性。如HIV表面gp120的受体是人类Th细胞表面的CD4分子,因此带有CD4分子的细胞是HIV易感细胞。
2.穿入(penetration) 病毒与宿主细胞表面受体结合进入细胞内的过程称为穿入,病毒穿入的方式随病毒种类而异。有包膜的病毒通过包膜与宿主细胞膜融合后进入,然后将核衣壳释放入细胞质内;无包膜病毒则通过细胞膜内陷以胞饮方式将核衣壳吞入细胞质内;还有些病毒还可直接穿透细胞膜而进入宿主细胞内。
3.脱壳(uncoating) 指病毒穿入细胞后,脱去蛋白衣壳,将核酸裸露的过程。脱壳包括去除包膜、衣壳蛋白和基质蛋白。多数病毒在穿入时已在细胞溶酶体酶的作用下脱壳并释放出病毒基因组。少数病毒的脱壳过程较复杂,如痘类病毒进入宿主细胞后,先经溶酶体酶的作用脱去外层衣壳,再通过脱壳酶脱去内层衣壳。
4.生物合成(biosynthesis) 病毒基因组复制、转录合成生物分子的过程称生物合成。典型病毒的生物合成:早期为功能(非结构)蛋白质,主要为病毒增殖所需的酶类,如转录酶、聚合酶、内切酶、连接酶等,病毒基因组的复制和病毒衣壳及包膜蛋白等结构蛋白质合成在晚期进行。病毒的生物合成与其核酸类型密切相关,有关基因组复制、转录及指令合成蛋白质的基本过程可分7种类型:①双链DNA(dsDNA)病毒;②单链DNA(ssDNA)病毒;③单正链RNA(+ssRNA)病毒;④单负链RNA(-ssRNA)病毒;⑤双链RNA(dsRNA)病毒;⑥逆转录RNA病毒;⑦逆转录dsDNA病毒,其间比较见表9-1。在宿主细胞内病毒核酸复制的位置也不尽相同,除痘病毒外,DNA病毒一般在细胞核内复制;RNA病毒一般在细胞质内复制,但正黏病毒和逆转录病毒除外。
表9-1 不同类型病毒生物合成的比较

*与宿主DNA整合,形成“前病毒”。
**典型乙肝病毒基因组双链DNA中一股(正股)不完整,这与其在已装配的衣壳内形成有关。乙肝病毒侵入宿主细胞核在生物合成起始时需首先形成完整的共价闭合环状DNA(CccDNA),才能开始转录。(https://www.daowen.com)
5.装配(assembly) 指病毒将生物合成的蛋白质和核酸及其他成分在宿主细胞内组装成子代病毒颗粒的过程。根据病毒的种类不同,可分别在胞核内、胞质内、核膜及胞质膜上等不同部位进行装配。除痘病毒、乙肝病毒外,DNA病毒的核衣壳都在细胞核内装配,绝大多数RNA病毒在细胞质内装配。
6.成熟(maturation) 指病毒核衣壳装配好后发育成具有感染性的病毒体的过程。有包膜的病毒需在释放时获得包膜后方成为完整病毒体。成熟的标志是结构完整、具有成熟颗粒的抗原性和感染性。
7.释放(release) 成熟的病毒体离开宿主细胞的过程称病毒的释放,病毒的释放方式根据病毒种类不同而异。无包膜病毒以裂解宿主细胞方式释放子代病毒体,如脊髓灰质炎病毒。有包膜的病毒以出芽方式释放,释放时可从宿主细胞的膜系统获取包膜。包膜上的蛋白质分子由病毒基因编码合成,故具有病毒的抗原性与特异性。此外,有些病毒可通过细胞间桥或细胞融合在细胞间传播,如巨细胞病毒;有些肿瘤病毒的基因组与宿主细胞基因组整合,随宿主细胞分裂而传入子代细胞。
(二)异常增殖与干扰现象
病毒进入宿主细胞复制时,并非所有的病毒成分均能组装成完整的子代病毒,可因病毒自身和宿主细胞两方面的原因导致病毒不能完成复制。当两种以上病毒同时感染同一细胞时,也会出现相互影响。
1.异常增殖
(1)顿挫感染(abortive infection):能够为病毒复制增殖提供所需条件的宿主细胞,称病毒的容许性细胞(permissive cells)。不能提供病毒复制增殖所需条件的宿主细胞,称病毒的非容许性细胞(non-permissive cells)。病毒进入非容许性细胞因不能复制出完整的子代病毒体,使感染过程终止,被称为顿挫感染或流产感染。
(2)缺陷病毒(defective virus):指基因组不完整而不能单独完成复制过程的病毒。当缺陷病毒与其他病毒共同感染细胞时,如果其他病毒能弥补缺陷病毒的不足时可增殖出完整子代病毒,通常将这种有辅助作用的病毒称为辅助病毒(helper virus)。如丁型肝炎病毒是一个缺陷病毒,乙型肝炎病毒是它的辅助病毒;即丁型肝炎病毒需与乙型肝炎病毒重叠感染才能增殖。
2.干扰现象(interference) 指两种病毒感染同一种细胞时,常发生一种病毒抑制另一种病毒复制增殖的现象。有时干扰现象也可发生在同种病毒之间,在某些情况中(如大量病毒感染),可形成不完整的病毒颗粒,具有干扰、减少形成同种成熟病毒的作用,故又称为缺陷干扰颗粒(defective interfering particles,DIP)。灭活病毒也可干扰活病毒的复制。