病毒的增殖及理化因素對病毒的影響

第四章主要內容第一節病毒的增殖第二節理化因素對病毒的影響第一節病毒的增殖一、吸附

吸附（Adsorption）是指病毒附著于敏感細胞的表面，它是感染的起始期。特異性吸附是非常重要的，根據這一點可確定許多病毒的宿主范圍，不吸附就不能引起感染。細胞與病毒相互作用最初是偶然碰撞和靜電作用，這是可逆的聯結。eg：脊髓灰質炎病毒的細胞表面受體是免疫球蛋白超家族，在非靈長類細胞上沒有發現此受體，而猴腎細胞和人二倍體纖維母細胞上有它的受體，故脊髓灰質炎病毒能感染人體鼻、咽、腸和脊髓前角細胞，引起脊髓灰質炎（小兒麻痹）。HIV受體為CD4；鼻病毒的受體為細胞粘附分子-1（CAM-1）等。病毒吸附也受離子強度、pH、溫度等環境條件的影響。研究病毒的吸附過程對了解受體組成、功能、致病機理以及探討抗病毒治療有重要意義。（2）胞飲(Viropexis)：由于細胞膜內陷整個病毒被吞飲入胞內形成囊泡。胞飲是病毒穿入的常見方式，也是哺乳動物細胞本身具有一種攝取各種營養物質和激素的方式。當病毒與受體結合后，在細胞膜的特殊區域與病毒一起內陷形成膜性囊泡，此時病毒在胞漿中仍被胞膜覆蓋。某些囊膜病毒，如流感病毒借助病毒的血凝素（HA）完成脂膜間的融合，囊泡內低pH環境使HA蛋白的三維結構發生變化，從而介導病毒囊膜與囊泡膜的融合，病毒核衣殼進入胞漿。三、脫殼穿入和脫殼是連續的過程，失去病毒體的完整性被稱為“脫殼(Uncoating)”。從脫殼到出現新的感染病毒之間叫“隱蔽期”。經胞飲進入細胞的病毒，衣殼可被吞噬體中的溶酶體酶降解而去除。有的病毒，如脊髓灰質炎病毒，在吸附穿入細胞的過程中病毒的RNA釋放到胞漿中。而痘苗病毒當其復雜的核心結構進入胞漿中后，隨之病毒體多聚酶活化，合成病毒脫殼所需要的酶，完成脫殼。（一）雙股DNA病毒的復制

多數DNA病毒為雙股DNA。雙股DNA病毒，如單純泡疹病毒和腺病毒在宿主細胞核內的RNA聚合酶作用下，從病毒DNA上轉錄病毒mRNA，然后轉移到胞漿核糖體上，指導合成蛋白質。而痘苗病毒本身含有RNA聚合酶，它可在胞漿中轉錄mRNA。mRNA有二種：早期mRNA，主要合成復制病毒DNA所需的酶，稱為早期蛋白；晚期mRNA，在病毒DNA復制之后出現，主要指導合成病毒的結構蛋白，稱為晚期蛋白。子代病毒DNA的合成是以親代DNA為模板，按核酸半保留形式復制子代雙股DNA。DNA復制出現在結構蛋白合成之前。DNA病毒復制的主要步驟（二）單股RNA病毒的復制

RNA病毒核酸多為單股，病毒全部遺傳信息均含在RNA中。根據病毒核酸的極性，將RNA病毒分為二組：病毒RNA的堿基序列與mRNA完全相同者，稱為正鏈RNA病毒。這種病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用，附著到宿主細胞核糖體上，翻譯出病毒蛋白。從正鏈RNA病毒顆粒中提取出RNA，并注入適宜的細胞時證明有感染性；病毒RNA堿基序列與mRNA互補者，稱為負鏈RNA病毒。負鏈RNA病毒的顆粒中含有依賴RNA的RNA多聚酶，可催化合成互補鏈，成為病毒mRNA，翻譯病毒蛋白。從負鏈RNA病毒顆粒中提取出的RNA，因提取過程損壞了這種酶，從而無感染性。新的子代RNA分子在復制環中有三種功能：（1）為進一步合成復制型起模板作用；（2）繼續起mRNA作用；（3）構成感染性病毒RNA。

2．負鏈RNA病毒的復制，如流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒屬于這一范疇。病毒體中含有RNA的RNA聚合酶，從侵入鏈轉錄出mRNA，翻譯出病毒結構蛋白和酶，同時又可做為模板，在依賴RNA的RNA聚合酶作用下合成子代負鏈RNA。其復制過程分二個階段：第一階段，病毒核酸進入胞漿后，以RNA為模板，在依賴RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下，合成負鏈DNA（即RNA→DNA），正鏈RNA被降解，進而以負鏈DNA為模板形成雙股DNA（即DNA→DNA），轉入細胞核內，整合到宿主DNA中，稱為前病毒。第二階段，前病毒DNA轉錄出病毒mRNA，翻譯出病毒蛋白質。同樣從前病毒DNA轉錄出病毒RNA，在胞漿內裝配，以出芽方式釋放。被感染的細胞仍持續分裂將前病毒傳遞至子代細胞。通常動物病毒mRNA僅翻譯一條連續的完整的病毒多肽鏈，這種mRNA叫做單順反子mRNA(MonocistronicmRNA)。分段基因級病毒，如流感病毒，核酸分為8個節段，每一節段轉錄一條mRNA，翻譯一種病毒蛋白。有的病毒，如脊髓灰質炎病毒，病毒RNA本身做為mRNA，首先翻譯出一大分子蛋白，然后在特殊位點被細胞或病毒蛋白水解酶裂解為許多小分子病毒蛋白，包括結構蛋白和非結構蛋白。近年來發現有些病毒（如腺病毒）的基因是不連續的，有外顯子與內含子之分，轉錄后有剪接過程，把內含子剪除而把外顯子連接起來，才有mRNA的功能。多數病毒的mRNA還需經過其他加工，如在5′端加上“帽子”結構和在3′端加上多聚腺嘌呤核苷酸。五、裝配與釋放

新合成的病毒核酸和病毒結構蛋白在感染細胞內組合成病毒顆粒的過程稱為裝配（Assembly），而從細胞內轉移到細胞外的過程為釋放(Release)。大多數DNA病毒，在核內復制DNA，在胞漿內合成蛋白質，轉入核內裝配成熟。而痘苗病毒其全部成份及裝配均在胞漿內完成。RNA病毒多在胞漿內復制核酸及合成蛋白。感染后6個小時，一個細胞可產生多達10，000個病毒顆粒。病毒裝配成熟后釋放的方式有：（1）宿主細胞裂解，病毒釋放到周圍環境中，見于無囊膜病毒，如腺病毒、脊髓灰質炎病毒等；（2）以出芽的方式釋放，見于有囊膜病毒，如皰疹病毒在核膜上獲得囊膜，流感病毒在細胞膜上獲得囊膜而成熟，然后以出芽方式釋放出成熟病毒。也可通過細胞間橋或細胞融合鄰近的細胞。病毒的增殖不只是產生有感染性的子代，絕大多數動物病毒在大量感染的情況下，經多次增殖會產生缺損干擾顆粒（Defectiveinterferingparticles），它是能干擾親代病毒復制的缺損病毒，其核酸有部分缺損或被宿主DNA片段替換。缺損干擾顆粒的基本特性是：（1）本身不能繁殖；（2）有輔助病毒存在時方能增殖；（3）干擾同種病毒而不干擾異種病毒的增殖；（4）在感染細胞內與親代病毒競爭性增殖。由于缺損干擾顆粒的產生，使同種感染性病毒數量減少，在導致病毒的持續性感染中具有一定的作用，但疫苗中含有大量缺損干擾顆粒會影響活疫苗的免疫效果。第二節理化因素對病毒的影響（一）物理因素

1．溫度：大多數病毒（除肝炎病毒外）耐冷而不耐熱。病毒一旦離開機體，經加熱56～60℃30分鐘，由于表面蛋白變性，而喪失其感染性，即被滅活。病毒對低溫的抵抗力較強，通常在-20～196℃仍不失去活性，但對反復凍融則敏感。一般可用低溫真空干燥法（Lyophilization）保存病毒，但在室溫條件下干燥易使病毒滅活。2．鹽類對病毒的穩定作用：高分子濃度的鹽可提高病毒對熱的抵抗力。MgCl2對脊液灰質炎病毒、MgSO4對正粘和副粘病毒、Na2SO4對皰疹病毒具有穩定作用。因此在減毒活疫苗中須加這類穩定劑。有囊膜病毒即使在-90℃也不能長期保存，但加入保護劑如二甲基亞砜（DMSO）可使之穩定。3．pH：病毒一般在pH5.0～9.0的環境是穩定的。4．射線紫外線、X線和高能量粒子可殺活病毒，這是因為光量子可擊毀病毒核酸的分子結構，不同病毒其敏感度不一。

某些活性染料（如甲苯胺蘭、中性紅、丫啶橙）對病毒具有不同程度的滲透作用，這些染料與病毒核酸結合后，易被可見光滅活。（二）化學因素

1．脂溶劑：有囊膜病毒可迅速被脂溶劑破壞，如乙醚、氯彷、去氧膽酸鈉。這類病毒通常不能在含有膽汁的腸道中引起感染。病毒對脂溶劑的敏感性可作為病毒分類的依據之一。2．甘油：大多數病毒在50%甘油鹽水中能活存較久。因病毒體中含游離水，不受甘油脫水作用的影響，故可用于保存病毒感染的組織。3．化學消毒劑：一般病毒對高錳酸鉀、次氯酸鹽等氧化劑都很敏感，升汞、酒精、強酸及強堿均能迅速殺滅病毒，但0.5%～1%石