病毒復(fù)制實(shí)用教案

1、第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述病毒在活細(xì)胞內(nèi)，以其基因組為模板，在酶的作用下，分別合成病毒基因組及蛋白質(zhì)，再組裝成完整的 病 毒 顆 粒 ， 這 種 方 式 ( f n g s h ) 稱 為 復(fù) 制（replication);從病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞開始，經(jīng)過基因組復(fù)制和病毒蛋白合成，至釋放出子代病毒的全過程，稱為一個(gè)復(fù)制周期（replication cycle);病毒的復(fù)制周期主要包括吸附、穿入、脫殼、生物合成、組裝和釋放六個(gè)連續(xù)步驟。第1頁(yè)/共53頁(yè)第一頁(yè)，共54頁(yè)。病毒體結(jié)構(gòu)(jigu)模式圖殼粒衣殼核心(hxn)（核樣物）核衣殼包膜包膜病毒(bngd)包膜子粒第2頁(yè)/共53頁(yè)第二頁(yè)，共54頁(yè)。復(fù)

2、制復(fù)制(fzh)周期周期第3頁(yè)/共53頁(yè)第三頁(yè)，共54頁(yè)。一、吸附(xf)(adsorption)分兩個(gè)階段： 靜電吸附：病毒體與細(xì)胞接觸，進(jìn)行(jnxng)靜電結(jié)合。非特異性、可逆。真正的吸附：病毒體表面位點(diǎn)（蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)）與宿主細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體結(jié)合。是決定病毒感染的真正開始。第二節(jié)第二節(jié) 病毒病毒(bngd)(bngd)復(fù)制復(fù)制第4頁(yè)/共53頁(yè)第四頁(yè)，共54頁(yè)。病毒表面蛋白與細(xì)胞受體特異性的結(jié)合，導(dǎo)致病毒附著(fzhu)在細(xì)胞表面，啟動(dòng)病毒感染的第一階段病毒吸附(xf)蛋白（VAP）細(xì)胞(xbo)受體（receptor）ADSORPTION第5頁(yè)/共53頁(yè)第五頁(yè)，共54頁(yè)。流感病毒的電鏡照

3、片(zhopin)第6頁(yè)/共53頁(yè)第六頁(yè)，共54頁(yè)。12435678PB2PB1NPRNAM2M1NAHA分節(jié)段的ss-RNAPA RNA多聚酶核糖核蛋白即RNA+NP（RNP）第7頁(yè)/共53頁(yè)第七頁(yè)，共54頁(yè)。 流感病毒的表面(biomin)結(jié)構(gòu) 血凝素(HA) 柱狀，為三聚體，它基本上以 相同的間距覆蓋(fgi)了病毒的全部 表面 神經(jīng)氨酸酶（NA） 四個(gè)亞單位組成的四聚體，并 不平均分布在病毒表面，而是 聚合成群。第8頁(yè)/共53頁(yè)第八頁(yè)，共54頁(yè)。VAPInfluenza Virus Glycoprotein Spikes第9頁(yè)/共53頁(yè)第九頁(yè)，共54頁(yè)。第10頁(yè)/共53頁(yè)第十頁(yè)，共54

4、頁(yè)。第11頁(yè)/共53頁(yè)第十一頁(yè)，共54頁(yè)。HIV - ReceptorCD4CD4CCR5CXCR4Macrophage or T cells1）嗜巨噬細(xì)胞毒株的輔助）嗜巨噬細(xì)胞毒株的輔助(fzh)受體：受體：CCR52）嗜）嗜T細(xì)胞毒株的輔助細(xì)胞毒株的輔助(fzh)受體：受體：CXCR4第12頁(yè)/共53頁(yè)第十二頁(yè)，共54頁(yè)。裸露(lul)病毒的吸附 第13頁(yè)/共53頁(yè)第十三頁(yè)，共54頁(yè)。包膜病毒(bngd)的吸附 第14頁(yè)/共53頁(yè)第十四頁(yè)，共54頁(yè)。 病毒體吸附在宿主細(xì)胞膜上后，可通過數(shù)種穿入方式(fngsh)(fngsh)進(jìn)入細(xì)胞：1. 無(wú)包膜的病毒 一般(ybn)經(jīng)過細(xì)胞膜吞入，稱為病

5、毒胞飲，如腺病毒、小RNA病毒等(病毒胞飲可以形成吞噬空泡)二、穿入(penetration) 第15頁(yè)/共53頁(yè)第十五頁(yè)，共54頁(yè)。病毒(bngd)胞飲(病毒胞飲形成(xngchng)的吞噬空泡)第16頁(yè)/共53頁(yè)第十六頁(yè)，共54頁(yè)。2. 有包膜的病毒 包膜與宿主細(xì)胞膜融合，病毒的核衣殼直接(zhji) 進(jìn)入細(xì)胞漿內(nèi) 病毒胞飲: 細(xì)胞膜吞入(病毒胞飲可以形成吞噬空泡)第17頁(yè)/共53頁(yè)第十七頁(yè)，共54頁(yè)。(1) 膜融合(rngh)后進(jìn)入第18頁(yè)/共53頁(yè)第十八頁(yè)，共54頁(yè)。(2) 病毒(bngd)胞飲(病毒胞飲形成(xngchng)的吞噬空泡)第19頁(yè)/共53頁(yè)第十九頁(yè)，共54頁(yè)。 不同病毒

6、脫殼方式不一，多數(shù)在宿主細(xì)胞溶酶體酶作用下脫殼，釋放出基因組核酸。(1)溶酶體酶直接(zhji)裂解經(jīng)過膜融合后進(jìn)入的衣殼;(2)溶酶體酶也可注入吞噬空泡內(nèi),將衣殼裂解三、脫殼(uncoating) 第20頁(yè)/共53頁(yè)第二十頁(yè)，共54頁(yè)。 病毒(bngd)基因組一旦從衣殼中釋放后，就利用宿主細(xì)胞提供的低分子物質(zhì)合成大量的病毒(bngd)核酸和結(jié)構(gòu)蛋白; 早期，病毒(bngd)復(fù)制合成所必需的復(fù)制酶和一些抑制蛋白; 生物合成階段，病毒(bngd)處于隱蔽期; 根據(jù)病毒(bngd)基因組如何轉(zhuǎn)錄成mRNA、如何指令合成蛋白質(zhì)，病毒(bngd)的生物合成過程可基本歸為6大類：雙股DNA病毒(bngd

7、)、單正股RNA病毒(bngd)、單負(fù)股RNA病毒(bngd)、逆轉(zhuǎn)錄病毒(bngd)、單股DNA病毒(bngd)和雙股RNA病毒(bngd)。 四、生物四、生物(shngw)合成合成(biosynthesis)第21頁(yè)/共53頁(yè)第二十一頁(yè)，共54頁(yè)。病毒的一步(y b)生長(zhǎng)曲線病毒的一步生長(zhǎng)(shngzhng)曲線：以感染時(shí)間為橫坐標(biāo)，病毒效價(jià)為 縱坐標(biāo)，繪制出的病毒特征曲線。第22頁(yè)/共53頁(yè)第二十二頁(yè)，共54頁(yè)。Class I: Double-stranded DNAThis class can be subdivided into two further groups:A) Repli

8、cation is exclusively nuclear. The replication of these viruses is relatively dependent on cellular factors. B) Replication occurs in cytoplasm (Poxviridae). These viruses have evolved (or acquired) all the necessary factors for transcription & replication of their genomes & are therefore la

9、rgely independent of the cellular machinery.第23頁(yè)/共53頁(yè)第二十三頁(yè)，共54頁(yè)。Class I: Double-stranded DNA痘病毒科，虹彩病毒科皰疹病毒科，多瘤病毒科，腺病毒科，乳頭狀病毒科，T4噬菌體等第24頁(yè)/共53頁(yè)第二十四頁(yè)，共54頁(yè)。病毒病毒(bngd)DNA早期早期(zoq)mRNA早期早期(zoq)蛋蛋白白:DNA多聚酶和調(diào)多聚酶和調(diào)節(jié)蛋白節(jié)蛋白子代子代DNA晚期晚期mRNA 晚期蛋白質(zhì)晚期蛋白質(zhì)(病毒結(jié)構(gòu)蛋白病毒結(jié)構(gòu)蛋白)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(核內(nèi))翻譯翻譯(細(xì)質(zhì))翻譯翻譯轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 復(fù)復(fù)制制細(xì)胞的依賴細(xì)胞的依賴DNA的的RNA多聚

10、酶多聚酶第25頁(yè)/共53頁(yè)第二十五頁(yè)，共54頁(yè)。細(xì)胞核內(nèi)的依賴(yli)DNA的RNA多聚酶第26頁(yè)/共53頁(yè)第二十六頁(yè)，共54頁(yè)。病毒(bngd)DNA復(fù)制子代DNA:半保留復(fù)制模式第27頁(yè)/共53頁(yè)第二十七頁(yè)，共54頁(yè)。Semidiscontinuous在解鏈酶的作用(zuyng)下dsDNA解鏈, 按半保留復(fù)制方式,以親代單鏈DNA為模板,復(fù)制出子代雙鏈DNA第28頁(yè)/共53頁(yè)第二十八頁(yè)，共54頁(yè)。Class II: Single-stranded (+)sense RNAViruses with polycistronic mRNA. As with all the viruses i

11、n this class, the genome RNA forms the mRNA. This is translated to form a product, which is subsequently cleaved to form the mature proteins.第29頁(yè)/共53頁(yè)第二十九頁(yè)，共54頁(yè)。單鏈正鏈RNA病毒的特點(diǎn)：基因組RNA直接具有(jyu)mRNA功能，可直接附著于宿主核糖體上轉(zhuǎn)譯出病毒結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白（依賴RNA的RNA多聚酶），故病毒核酸本身具有(jyu)感染性包括:SARS病毒和脊髓灰質(zhì)炎病毒等 第30頁(yè)/共53頁(yè)第三十頁(yè)，共54頁(yè)。第31頁(yè)/共5

12、3頁(yè)第三十一頁(yè)，共54頁(yè)。Class II: Single-stranded (+)sense RNA第32頁(yè)/共53頁(yè)第三十二頁(yè)，共54頁(yè)。單鏈正股RNA病毒(bngd)（-）ssRNA親代(qndi)病毒（+）ssRNA早期(zoq)蛋白（+）ssRNAdsRNA復(fù)制中間型（-）ssRNA（+）ssRNA大量子代（+）ssRNA晚期蛋白裝配子代病毒第33頁(yè)/共53頁(yè)第三十三頁(yè)，共54頁(yè)。Class III: Single-stranded ()sense RNA The first step in replication is transcription of the ()sense RN

13、A genome by the virion RNA-dependent RNA polymerase to produce monocistronic mRNAs, which also serve as the template for subsequent genome replication. 第34頁(yè)/共53頁(yè)第三十四頁(yè)，共54頁(yè)。單鏈負(fù)鏈RNA病毒(bngd)的特點(diǎn)：病毒(bngd)本身攜帶有依賴RNA的RNA多聚酶，病毒(bngd)核酸本身不具有感染性包括: 流感病毒(bngd), 腮腺炎癥病毒(bngd)和狂犬病毒(bngd)等 第35頁(yè)/共53頁(yè)第三十五頁(yè)，共54頁(yè)。本身(b

14、nshn)攜帶依賴RNA的RNA多聚酶第36頁(yè)/共53頁(yè)第三十六頁(yè)，共54頁(yè)。單股負(fù)股RNA病毒(bngd)(病毒自身(zshn)攜帶依賴RNA的RNA多聚酶)親代(qndi)（-ssRNA）（+）mRNA蛋白質(zhì)(依賴RNA的RNA多聚酶和結(jié)構(gòu)蛋白)（+）ssRNA子代（-）sRNA子代病毒自帶多聚酶第37頁(yè)/共53頁(yè)第三十七頁(yè)，共54頁(yè)。Class IV: Single-stranded (+)sense RNA with DNA Intermediate Retrovirus genomes are (+)sense RNA but unique in that they are dipl

15、oid, & do not serve directly as mRNA, but as a template for reverse transcription into DNA:第38頁(yè)/共53頁(yè)第三十八頁(yè)，共54頁(yè)。Class IV: Single-stranded (+)sense RNA with DNA Intermediate第39頁(yè)/共53頁(yè)第三十九頁(yè)，共54頁(yè)?；蚪M：兩條單正鏈RNA雙體 核心酶蛋白(dnbi)：逆轉(zhuǎn)錄酶 整合酶 蛋白(dnbi)酶衣殼蛋白(dnbi)：P7（核衣殼蛋白(dnbi)） P24 （衣殼蛋白(dnbi)） 內(nèi)膜蛋白(dnbi)：P17脂質(zhì)

16、雙層膜：包膜糖蛋白(dnbi) gp41 gp120第40頁(yè)/共53頁(yè)第四十頁(yè)，共54頁(yè)。全長(zhǎng)：5-LTR-3個(gè)結(jié)構(gòu)基因(jyn)和6個(gè)調(diào)節(jié)基因(jyn)-LTR-3 5 、 3 端長(zhǎng)末端重復(fù)序列（LTR） 5LTR3個(gè)結(jié)構(gòu)基因和個(gè)結(jié)構(gòu)基因和6個(gè)調(diào)節(jié)基因個(gè)調(diào)節(jié)基因LTR3； 5 、 3 端長(zhǎng)末端重復(fù)端長(zhǎng)末端重復(fù)(chngf)序列（序列（LTR）HIV基因組結(jié)構(gòu)基因組結(jié)構(gòu)(jigu)第41頁(yè)/共53頁(yè)第四十一頁(yè)，共54頁(yè)。HIV的復(fù)制的復(fù)制(fzh)+ssRNA+ssRNA:-ssDNA-ssDNA:+ssDNA+ssRNA反轉(zhuǎn)錄(zhun l)酶+細(xì)胞的tRNA為引物RNA酶H降解(jin j

17、i)親代RNA；反轉(zhuǎn)錄酶以-ssDNA為模板合成+ssDNAProvirus前病毒整合酶將dsDNA整合到細(xì)胞染色體NF-KB和LTR的作用用作病毒基因組合成結(jié)構(gòu)蛋白第42頁(yè)/共53頁(yè)第四十二頁(yè)，共54頁(yè)。Class V: Single-stranded DNA Replication occurs in the nucleus, involving the formation of a double-stranded intermediate which serves as a template for the synthesis of single-stranded progeny DNA

18、:第43頁(yè)/共53頁(yè)第四十三頁(yè)，共54頁(yè)。Class V: Single-stranded DNAssDNA病毒的特點(diǎn)：種類很少, 僅人類輸血傳染病毒(TTV) 為ssDNA病毒;先以親代ssDNA為模板, 合成一個(gè)互補(bǔ)鏈形成中間型 dsDNA, 然后解鏈, 由新合成互補(bǔ)鏈為模板復(fù)制出子代(zdi)ssDNA, 轉(zhuǎn)錄mRNA和翻譯合成病毒蛋白質(zhì).第44頁(yè)/共53頁(yè)第四十四頁(yè)，共54頁(yè)。dsRNA病毒的特點(diǎn)：人類(rnli)病毒中只有呼腸病毒屬于此類, 病毒基因組共有1012個(gè)非重疊的dsRNA節(jié)段組成. 每個(gè)節(jié)段均可由病毒自身的RNA多聚酶轉(zhuǎn)錄出不同的mRNA;dsRNA病毒只有其負(fù)鏈RNA復(fù)

19、制出正鏈RNA, 再由正鏈RNA復(fù)制出新負(fù)鏈RNA. 故其復(fù)制不遵循DNA半保留復(fù)制的原理, 子代RNA全部為新合成的RNA.Class VI: Double-stranded RNA第45頁(yè)/共53頁(yè)第四十五頁(yè)，共54頁(yè)。 病毒核酸與衣殼裝配在一起，形成病毒子。絕大多數(shù)DNA病毒均在細(xì)胞核內(nèi)組裝(z zhun)，RNA病毒和痘病毒在細(xì)胞漿內(nèi)組裝(z zhun)。五、組裝五、組裝(z zhun)( assembly)第46頁(yè)/共53頁(yè)第四十六頁(yè)，共54頁(yè)。絕大多數(shù)無(wú)包膜病毒釋放，一次同步，破壞宿主細(xì)胞膜，細(xì)胞迅速死亡。絕大多數(shù)有包膜病毒以出芽方式釋出時(shí)包上細(xì)胞核膜或細(xì)胞膜而成為成熟病毒。逐個(gè)釋出，非一次同步，細(xì)胞死亡緩慢。(包膜上脂質(zhì)和糖類(tn li)來(lái)自細(xì)胞，隨不同細(xì)胞來(lái)源而不同，包膜的蛋白為病毒基因所編碼)六、釋放六、釋放(shfng)(release)第47頁(yè)/共53頁(yè)第四十七頁(yè)，共54頁(yè)。Virus Obtaining Its Envelope from Host Cell Membrane by Budding 第48頁(yè)/共53頁(yè)第四十八頁(yè)，共54頁(yè)。復(fù)制復(fù)制(fzh)周期周期第49頁(yè)/共53頁(yè)第四十九頁(yè)，共54頁(yè)。 1、頓挫感染：又稱為流產(chǎn)性感染（abortive