三、病毒增殖

更新于 2026年10月30日 版权声明
三、病毒增殖

病毒不具有能独立进行代谢的酶系统,因此在细胞外是处于无活性或静止状态。只有进入活的易感宿主细胞,由宿主细胞供给合成病毒核酸与蛋白质的原料,如低分子量前体成分、能量、必要的酶和细胞器等,病毒才能增殖。病毒增殖的方式不是分裂,而是自我复制。即以病毒基因组核酸为模板,在DNA多聚酶或RNA多聚酶及其他必要因素作用下,合成子代病毒的核酸和蛋白质,装配成完整病毒颗粒并释放至细胞外。复制一般可分为吸附、穿入、脱壳、生物合成及装配与释放5个阶段,称为复制周期。复制周期各个阶段发生的改变及周期的长短视病毒种类而异。病毒复制过程如图12-6所示。

(一)病毒复制周期

1.吸附 病毒的增殖,首先吸附在宿主细胞上。吸附有两种:

(1)病毒与细胞的静电结合病毒和细胞在生理pH条件下均带阴电荷,因而可互相排斥,除随机的碰撞外,一般较少相互吸引。如有阳离子存在,则可促进结合。但这种结合是非特异的和可逆的;

(2)宿主细胞表面受体与病毒表面结构成分的特异结合是真正的结合,如小核糖核酸病毒衣壳蛋白与人及灵长类动物细胞表面脂蛋白受体的结合、腺病毒衣壳上纤维刺突与细胞表面特异蛋白质的结合以及流感病毒HA糖蛋白与细胞表面唾液酸寡糖支链的结合,导致吸附。无受体细胞不能吸附病毒发生感染。由此可见,受体是决定病毒的组织嗜性和感染宿主范围的主要因素。病毒体吸附细胞的过程可在几分钟到几十分钟内完成。

图12-6 病毒的复制过程

2.穿入 病毒穿入细胞膜的方式有3种,即吞饮、融合和转位:

(1)吞饮即病毒与细胞表面结合后内凹入细胞,细胞膜内陷形式类似吞噬泡,病毒原封不动地进入细胞质内。无包膜的病毒多以吞饮形式进入易感动物细胞内;

(2)融合是指病毒包膜与细胞膜融合,而将病毒的核衣壳释放至细胞质内。如副黏病毒包膜的糖蛋白F,经细胞蛋白酶水解为F1与F2两个片段,发挥融合活性,使病毒包膜与细胞膜融合;

(3)转位即无包膜病毒吸附时某些蛋白衣壳的多肽成分已发生改变,从而可直接穿过细胞膜。但这种方式较为少见。有包膜的流感病毒穿入则较特殊。先以吞饮方式进入细胞后,酸性溶酶体酶使HA蛋白质活化,发生病毒包膜与溶酶体膜融合,而将病毒核衣壳排至细胞质内。

3.脱壳 病毒脱去蛋白衣壳后,核酸才能发挥作用。(https://www.daowen.com)

多数病毒穿入细胞之后,随即由细胞溶酶体酶的作用,使衣壳蛋白质水解,露出病毒核酸。但痘病毒特殊,分为两步脱壳。先由溶酶体酶作用脱去外壳蛋白质,病毒核心(含有内层衣壳和核酸)释放于细胞质中,然后再经病毒编码产生一种脱壳酶,脱去内层衣壳方能释放出核酸。

4.生物合成 病毒脱壳之后,接着就进入病毒复制的生物合成阶段,即病毒利用宿主细胞提供的低分子物质合成大量病毒核酸和结构蛋白。

5.装配成熟与释放 病毒核酸与蛋白质合成之后,在细胞质内或细胞核内装配为成熟的病毒颗粒。有包膜病毒还需在核衣壳外再加一层包膜。成熟的病毒体从细胞向外释放有下列几种方式:

(1)破胞释放 裸露的DNA病毒和RNA病毒都以这种方式释放。即病毒装配完成后,宿主细胞破裂而把病毒全部释放到周围环境中。

(2)出芽释放 有包膜的DNA病毒和RNA病毒,在装配完成后,以出芽方式释放到细胞外。通常细胞不死亡,仍能分裂增殖。

(3)其他方式有些病毒如巨细胞病毒,很少释放到细胞外,而是通过细胞间桥或细胞融合,在细胞之间传播;另有致癌病毒,其基因组以整合方式随细胞的分裂而出现在子代细胞中。病毒复制周期的长短与病毒种类有关。如腺病毒需2小时,小核糖核酸病毒为6~8小时,正黏病毒为15~30小时。

(二)与病毒增殖有关的异常现象

1.顿挫感染 病毒进入宿主细胞后,如细胞不能为病毒增殖提供所需要的酶、能量及必要的成分,则病毒在其中不能合成本身的成分;或者虽合成部分或全部病毒成分,但不能装配和释放,称为顿挫感染。例如,人腺病毒感染人胚肾细胞能正常增殖;若感染猴肾细胞则发生顿挫感染。猴肾细胞对人腺病毒而言,被称为非容纳细胞,而对脊髓灰质炎病毒则是容纳细胞。

2.缺陷病毒 因病毒基因组不完整或者因某一点改变不能进行正常增殖的病毒。但当与另种病毒共同培养时,若后者能为前者提供所缺乏的物质,则能使缺陷病毒完成正常的增殖。这种有辅助作用的病毒被称为辅助病毒(helper virus)。腺病毒伴随病毒就是一种缺陷病毒,用任何细胞培养它都不能增殖。只有和腺病毒共同感染细胞时才能完成复制周期。

3.干扰现象 两种病毒感染同一细胞时,可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象,称为病毒的干扰现象。干扰现象不仅在异种病毒之间发生,也可在同种、同型及同株病毒之间发生。后者如流感病毒的自身干扰。发生干扰的原因可能是:①与病毒诱导宿主细胞产生的干扰素(IFN)有关;②病毒的吸附受到干扰或改变了宿主细胞代谢途径;③缺陷病毒,又称缺陷性抑制(干扰)颗粒(DIP)所引起的干扰。病毒之间干扰现象能够阻止发病,也可以使感染中止,导致宿主康复。但在预防病毒性疾病使用疫苗时,也应注意合理使用疫苗,避免由于干扰而影响疫苗的免疫效果。

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