動(dòng)物病毒的增殖過(guò)程大致可以分為：吸附與侵入、脫殼、病毒成分的合成以及裝配 與釋放等4個(gè)主要階段。
1.吸附和侵入
病毒吸附分兩步進(jìn)行。首先，病毒與細胞以靜電引力相結合。這種吸附是非特異性的。 病毒可在細胞表面任何部位吸附，不具有任何選擇性。非細胞顆粒物質(zhì)，甚至玻璃或金 屬器皿表面也都可吸附病毒。這種吸附是可逆的，單純的稀釋或沖洗以及應用抗病毒血 清或高濃度鹽類(lèi)和一定的pH環(huán)境，都可使病毒從吸附物上重新解脫 出來(lái)。 病毒吸附的第二階段，呈不可逆性結合。此時(shí)，病毒蛋白(抗受體)與細胞膜表面特 定蛋白(受體)特異性結合。病毒粒子上與細胞受體結合的蛋白質(zhì)，一般都是病毒表面蛋白， 如 流感病毒的血凝素。不過(guò)，抗受體雖在病毒表面，但不一定參與病毒的高度抗 原區，如脊髓灰質(zhì)炎病毒的病毒蛋白1(VP1)，其抗受體區域與高度變異的中和抗原區并 不一致。某些結構復雜的病毒，如痘病毒和皰疹病毒，具有多個(gè)抗受體蛋白分子，而每 個(gè)抗受體蛋白分子又可有幾個(gè)不同的區域，每個(gè)區域可與細胞表面不同的受體結合。據估計，一個(gè)宿主細胞上的特異性受體部位可達10 4～105個(gè)。這里必須指出，不一定每個(gè)細胞表面都有特定病毒的特異受體。細胞有無(wú)特 定病毒的受體，直接影響是否對該病毒具有易感性。 受體與抗受體的結合，需要具備一定的離子濃度，以減少靜電干擾。不過(guò)，這種特 異性結合與溫度及能量的關(guān)系不大。 必須指出，可逆與不可逆的兩階段吸附過(guò)程，可能并非所有病毒的共同規律，某些 病毒一經(jīng)吸附于敏感細胞，就再不能解脫，似乎沒(méi)有可逆吸附階段的存在。而另一些病 毒，例如正粘病毒及副粘病毒，即使進(jìn)入了不可逆的結合階段，病毒粒子仍可由細胞分 離，并吸附另一細胞。這是由于這些病毒具有神經(jīng)胺酸酶，該酶可切斷細胞受體多糖鏈上的神經(jīng)胺酸。 應用抗細胞血清處理細胞，�？勺柚辜毎l(fā)生病毒感染，可能是這種抗體封阻了細 胞表面的結合部位而使病毒不能吸附的緣故。Much等(1973)應用抗HeLa細胞血清處理 HeLa細胞，得以阻止脊髓灰質(zhì)炎病毒的吸附。就某些病毒來(lái)說(shuō)，病毒感染范圍似乎決定 于細胞表面有無(wú)相應的病毒受體。 抗病毒抗體也可阻抑病毒對細胞的特異性吸附。 脊髓灰質(zhì)炎病毒能夠在靈長(cháng)類(lèi)的腎培養細胞中增殖，但不能在嚙齒類(lèi)的腎培養細胞 中增殖，就是因為前者具有而后者缺乏對脊髓灰質(zhì)炎病毒的特異脂蛋白受體。流感病毒 的吸附，取決于敏感細胞表面特異糖蛋白受體的存在。破壞這些受體，例如應用由霍亂 弧菌抽提出來(lái)的神經(jīng)胺酸酶處理細胞，即可使其不再吸附流感病毒，因而不發(fā)生感染。 為什么脊髓灰質(zhì)炎病毒能在體外培養的猴腎細胞中增殖，但卻不在活猴體內的腎細 胞中增殖?相反，考克賽基病毒能夠感染幼齡小鼠，但卻不易在小鼠的各種組織培 養細胞中增殖?有人認為這也是因為這些細胞在培養過(guò)程中獲得或喪失了相應受體的緣 故。這種解釋看來(lái)頗為牽強。因為病毒的特異性吸附只是其在細胞中增殖的重要的第一 步，而決不是其全部。影響病毒增殖的因素很多，而病毒增殖本身又是一個(gè)極為復雜的 過(guò)程。應用一定的方法人為地將病毒或病毒核酸引入非敏感細胞內，也常不能引起病毒 感染。 由于細胞膜制劑也能結合病毒，并有抑制其吸附于細胞表面的作用，說(shuō)明細胞膜上 確有病毒受體存在。某些病毒對細胞上的特殊結構，例如微絨毛和致密網(wǎng)狀結構具有親 和性，似乎病毒受體就存在于這些特殊結構上。某些病毒似乎對淋巴細胞具有親和性， 例如麻疹病毒選擇性地結合T淋巴細胞，而EB病毒(一種皰疹病毒)則結合于B淋巴細胞， 不僅使其轉化為淋巴母細胞，而且還是引起B淋巴細胞腫瘤(Burkitt淋巴瘤)的原因。最 近發(fā)現，對脊髓灰質(zhì)炎病毒的人敏感株細胞和抵抗株細胞之間的一種恒定的特征是后者 喪失了19號染色體。因此有人推斷19號染色體含有對于脊髓灰質(zhì)炎病毒敏感性起決定 性作用的基因，而這些基因可能就是細胞表面病毒受體的結構基因。 動(dòng)物細胞上某些特異的病毒受體的存在，已被許多實(shí)驗所反復證明。但是這些受體 是怎樣形成的呢?從進(jìn)化論的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，我們應當看作是病毒長(cháng)期適應于細胞內寄生的 結果。換句話(huà)說(shuō)，“受體”原來(lái)是細胞的固有成分，是病毒在適應細胞內寄生時(shí)逐漸具 備了對細胞膜上某些成分的相應結合機構。這樣，細胞的這些成分就成為了病毒吸附的 對象——受體�，F已證明，乳酸脫氫酶病毒的受體是小鼠Ia抗原，狂犬病病毒可利用乙 酰膽堿受體而進(jìn)入細胞，痘苗病毒也能通過(guò)表皮生長(cháng)因子受體侵入宿主細胞。 細胞的病毒受體可能還有促進(jìn)病毒感染的其它作用，例如由猴腎細胞上將攜帶著(zhù)脊 髓灰質(zhì)炎病毒受體的細胞膜部分分離出來(lái)，使其與脊髓灰質(zhì)炎病毒在試管內于37℃感作， 病毒即將發(fā)生不可逆性改變。雖然在電子顯微鏡下并不能見(jiàn)到形態(tài)學(xué)變化，但由細胞膜 上洗脫下來(lái)的這些病毒，卻不再能吸附其他敏感細胞。脊髓灰質(zhì)炎病毒一般對胰酶有抵 抗力，但是洗脫下來(lái)的這些病毒卻可被胰酶消化而釋出病毒核酸。洗脫下來(lái)的病毒還喪 失了其對特異性抗體的結合能力�？磥�(lái)，病毒與細胞膜上的受體結合之后，病毒核衣殼 的結構單位發(fā)生改變。由于易受細胞蛋白酶的作用而可能有利于病毒的脫殼。 病毒吸附細胞的過(guò)程，可在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間內完成。西方型馬腦炎病毒在 雞胚成纖維細胞上，30分鐘內的吸附率達85％�？袢〔《驹贐HK-21細胞上的吸附，也 可在30分鐘內完成。病毒學(xué)實(shí)踐中以病毒感染細胞時(shí)，通常亦只感作30～60分鐘，即可達 到感染目的。但對某些病毒來(lái)說(shuō)，似乎需要更長(cháng)一些時(shí)間才能獲得最大量的病毒吸附， 例如口蹄疫病毒對懸浮培養的牛舌上皮的吸附需要15～30分鐘，但其對牛腎或豬腎單層 細胞的吸附，卻需80～90分鐘才能完成。 侵入與吸附是一個(gè)連續過(guò)程。不過(guò)，侵入是一個(gè)依靠能量的過(guò)程。目前發(fā)現病毒侵 入細胞有3種方式：①病毒直接轉入胞漿；②細胞吞飲病毒；③病毒囊膜同細胞膜 融合。無(wú)囊膜病毒以前二種方式侵入，囊膜病毒常以第三種方式進(jìn)入。 小RNA病毒是以第一種方式侵入細胞的典型。小RNA病毒以抗受體VP1同細胞受體吸 附。由于結合力的影響，病毒衣殼發(fā)生微細空間變化，失去VP4，形成“A”粒子。腸道 病毒及鼻病毒由于衣殼較致密，“A”粒子在進(jìn)一步穿過(guò)胞膜時(shí)，失去VP2，形成“B” 粒子，并進(jìn)入胞漿。而心病毒和口蹄疫病毒由于衣殼相對疏松，“A”粒子在穿過(guò)胞膜 時(shí)，被徹底裂解，結果以RNA及12～14S蛋白亞單位形式釋入胞漿。 多瘤病毒進(jìn)入胞漿是第二種侵入方式的例子。電鏡下可以見(jiàn)到胞漿中吞噬小泡內 的病毒粒子。這是細胞吞飲異物的方式。 囊膜病毒以第三種方式侵入細胞。以流感病毒為例，病毒囊膜上血凝素(HA)蛋白在 靠近胞膜受體時(shí)，HA分子開(kāi)始折疊，并同鄰近2個(gè)HA分子共同形成三合體(trimer)。三 合體的HA分子在自然感染情況下(呼吸道或雞胚)，受宿主蛋白酶水解，成為HA1和HA2。 HA1具有抗受體的部位，可同細胞受體結合。此時(shí)，HA2的氨基末端也向結合部位靠近， HA2氨基末端20個(gè)氨基酸呈疏水性，這個(gè)片段可進(jìn)入胞膜磷脂層疏水區。這種插入迅速 導致囊膜與胞膜的融合，使核衣殼進(jìn)入胞漿。 〖BT4〗2.脫殼 病毒脫殼，包括脫囊膜和脫衣殼兩個(gè)過(guò)程。在囊膜病毒(除痘病毒外)，脫囊膜的過(guò)程 就是上述侵入的過(guò)程。在沒(méi)有囊膜的病毒，則只有脫衣殼的過(guò)程。 病毒核衣殼的進(jìn)一步裂解，也就是衣殼的脫落和核酸的逸出，主要發(fā)生在細胞漿內。 吞飲泡和溶酶體可能起著(zhù)將完整核衣殼送入這些部位的作用。電子顯微鏡觀(guān)察吞飲泡中 的流感病毒，�？梢�(jiàn)其繼續保持完整的核衣殼結構。 有人認為，核衣殼的裂解也就發(fā)生在吞飲泡中。這種說(shuō)法尚待進(jìn)一步證實(shí)。因在吞 飲泡內存在著(zhù)溶酶體分泌的高濃度的水解酶，包括核酸酶，病毒核酸在此種環(huán)境下可能 迅速滅活。 某些病毒，例如呼腸孤病毒，并不發(fā)生完全的脫殼。因在感染細胞的胞漿中從未發(fā) 現過(guò)呼腸孤病毒的游離雙鏈RNA。呼腸孤病毒在脫掉外層衣殼以后，以整個(gè)核心進(jìn)行核 酸轉錄和復制過(guò)程。 某些在細胞核內增殖的DNA病毒，例如乳多空病毒、腺病毒和皰疹病毒，其核衣殼 可能在未被完全脫殼的情況下就進(jìn)入細胞核內�？谔阋卟《緞t可能就在細胞膜上脫掉衣 殼，病毒核酸直接進(jìn)入細胞內。 痘病毒的外層囊膜在胞膜或吞飲泡膜上被融合。病毒核心被釋入胞漿內。核心借助 自身衣殼上的依賴(lài)DNA的RNA聚合酶合成mRNA。進(jìn)一步譯制出一些早期蛋白。這些蛋白質(zhì)中 有脫殼酶，該酶反過(guò)來(lái)幫助病毒核心進(jìn)一步脫殼。 〖BT4〗3.病毒成分的合成 實(shí)驗觀(guān)察證明，吸附于細胞上的病毒通常迅速消失。此時(shí)即使應用凍融或超聲波裂解 等方法，也不能或極少能夠發(fā)現細胞內(上)的病毒粒子。這一事實(shí)說(shuō)明，吸附病毒很快 侵入細胞，并且迅速裂解。從種入的病毒粒子消失開(kāi)始，到新的子代病毒粒子出現為止， 這一段時(shí)間稱(chēng)為“隱蔽期”(晦暗期)。隱蔽期的長(cháng)短隨病毒種類(lèi)而不同。痘苗病毒為 10小時(shí)，脊髓灰質(zhì)炎病毒為2～4小時(shí)�！半[蔽期”實(shí)際上是病毒增殖過(guò)程中最主要的階段。 此時(shí)，病毒的遺傳信息向細胞傳達，細胞在病毒遺傳信息的控制下合成病毒的各種組成成份 及其所需的酶類(lèi)，包括病毒核酸轉錄或復制時(shí)所需的聚合酶。最后是由新合成的病毒成 分裝配成完整的病毒粒子。 關(guān)于病毒核酸自衣殼內脫出之后的直接命運，尚未徹底闡明。已有證據，RNA病毒 的RNA分子在由病毒粒子或核衣殼內釋出后，迅速與細胞蛋白質(zhì)結合而形成所謂的信息 體(informosome)，病毒RNA從而可以直接利用細胞器，并避免細胞內核酸酶的分解作用。 但也有人認為，這種信息體只是提取過(guò)程中的人為結構，并不真正出現于細胞內的病毒 感染過(guò)程中。對脊髓灰質(zhì)炎病毒的研究表明，脫殼的RNA約有95％被細胞內核酸酶滅活， 少量幸存者迅速啟動(dòng)病毒合成。 病毒成分的合成，是在病毒基因指令下，利用細胞生物合成的場(chǎng)所和原材料進(jìn)行合 成的過(guò)程。由于病毒復制的許多方式是細胞不具有的，因此病毒必須具備這種獨特合成 方式的自身酶類(lèi)，如病毒特異性核酸聚合酶和反轉錄病毒的反轉錄酶等等。病毒合成的 另一獨特性，是病毒核酸鏈含有多個(gè)功能性蛋白質(zhì)的信息。動(dòng)物細胞合成系統只具有翻譯 單順?lè )醋觤RNA(monocistronic mRNA)功能，即不能識別mRNA鏈中的啟動(dòng)信號。病毒要表 達全部基因，只能將信息分散在不同核酸鏈上(如呼腸孤病毒具有10個(gè)RNA片段)或將所 有信息集中在一條核酸鏈上(如小RNA病毒只形成一個(gè)mRNA)，翻譯出一條多肽鏈，然后 由蛋白水解酶將其分解成許多功能性蛋白質(zhì)�？磥�(lái)，病毒這些獨特復制特性，是適應細胞 內復制的漫長(cháng)過(guò)程中的進(jìn)化的結果。 病毒核酸的復制和病毒蛋白質(zhì)的合成，可以人為地分成下列幾個(gè)連續階段： (1) mRNA的轉錄：這是核酸和蛋白質(zhì)合成的第一個(gè)主要步驟。所謂轉錄，在DNA病 毒來(lái)說(shuō)，就是將侵入病毒(或稱(chēng)母病毒)的一條DNA鏈上的堿基順序抄下來(lái)，形成一條互 補的信息核糖核酸，即mRNA。這個(gè)過(guò)程由依賴(lài)DNA的RNA聚合酶所催化。雙鏈RNA病毒和 部分單鏈RNA病毒也呈現這種轉錄方式。這些病毒的基因組分別為DNA、雙鏈RNA或與 mRNA互補的RNA。 某些單鏈RNA病毒，例如脊髓灰質(zhì)炎病毒，病毒RNA可以直接轉化為mRNA或者是病毒 RNA直接呈現mRNA的作用。因此，這類(lèi)病毒的RNA分子既是mRNA，又是基因組RNA。 多數病毒的mRNA還須經(jīng)過(guò)加工，如在5'端連上“帽”結構和在3'端加上聚腺嘌呤核 苷酸(polyA)等以后，才能呈現功能。 DNA病毒的轉錄過(guò)程大多發(fā)生于細胞核內，mRNA在經(jīng)加工后離開(kāi)胞核，并結合于胞 漿內的核糖體上。但痘病毒在胞漿內增殖，病毒粒子內含有轉錄酶和poly(A)聚合酶， 由DNA轉錄的mRNA隨即附著(zhù)于核糖體。 乳多空病毒和腺病毒的DNA可與宿主細胞的DNA整合，隨后由整合的DNA長(cháng)鏈轉錄產(chǎn) 生一個(gè)連續性的“雜交”DNA，后者再行分裂。 (2) mRNA的譯制：上述由DNA病毒和RNA病毒轉錄的mRNA或者由RNA病毒的RNA直接轉 化的mRNA，于胞漿的聚核糖體上譯制出具有病毒信息的酶(包括DNA或RNA聚合酶)以及其 他早期蛋白質(zhì)。這種早期蛋白質(zhì)主要用于抑制細胞的正常生物合成。這些蛋白質(zhì)主要通過(guò) 對細胞RNA聚合酶的抑制(尤其是對聚合酶Ⅱ的抑制)，以及對細胞特異性蛋白系統的關(guān) 閉，抑制細胞本身的生物合成。目前認為小RNA病毒對細胞合成的抑制是通過(guò)對細胞 mRNA在翻譯時(shí)的結合部位(帽結合復合體)的破壞，導致細胞mRNA無(wú)法與核糖體結合，從 而抑制細胞本身的生物合成。病毒RNA沒(méi)有帽結構，所以不受影響，仍可與核糖體結合， 翻譯病毒蛋白。 病毒早期翻譯的另一些主要產(chǎn)物是酶。這些酶是細胞無(wú)法提供的，必須由病毒自身 合成，這些酶在病毒晚期轉錄和晚期翻譯中，占有極為重要的地位。 (3) 病毒核酸的復制：當感染細胞內出現上述早期病毒蛋白，尤其是病毒特異性酶 類(lèi)后，病毒核酸的大量合成就有了條件。病毒的核酸復制與細菌或其他動(dòng)植物細胞的核 酸復制不同。細菌和其他動(dòng)植物細胞隨核酸復制而發(fā)生二分裂，病毒則缺乏將其核酸復 制限制為一個(gè)周期的控制機制，通常是形成一個(gè)連續合成的階段。 DNA病毒在DNA聚合酶的催化下，按Watson-Crick模式即堿基配對的方式進(jìn)行核酸復 制：先是兩螺旋分離，然后形成新的互補螺旋，從而構成兩個(gè)完整的新DNA分子。 乳多空病毒環(huán)狀核酸的復制比較特殊，首先是展開(kāi)母代核酸雙股的超螺旋，由核酸 內切酶“切斷”其中的一股，進(jìn)行復制，隨后再由一個(gè)連接酶修補其破裂處�！〔《綝NA的合成，分為三磷酸核苷的合成以及三磷酸核苷聚合為多核苷酸鏈兩個(gè)階 段或方面。大多數病毒依靠宿主細胞的代謝過(guò)程獲得合成三磷酸核苷的前體，但也�？� 通過(guò)病毒編碼的誘導酶合成一些DNA前體。 在多核苷酸鏈的合成中，需要聚合酶、連接酶、核酸酶和解鏈酶等4種酶。DNA聚 合酶把5'核苷酸接到多核苷酸鏈的3'端OH上，使核苷酸鏈由5'端向3'端方向延伸。DNA 連接酶能封閉雙鏈DNA分子中一條鏈上的裂口，把一條鏈的3'OH端和裂口另一邊鄰近的 5'磷酸端以磷酸二酯鍵連接起來(lái)。如果雙鏈分子中的一條鏈上有缺口，則由DNA聚合酶 和連接酶共同完成修復任務(wù)，形成連續的多核苷酸鏈。在復制過(guò)程中還有DNA酶的參與， 包括核酸內切酶和核酸外切酶，但其在復制過(guò)程中的特異性功能尚未充分闡明。解鏈酶 能與正在復制的DNA生長(cháng)點(diǎn)前面部位結合，使鏈發(fā)生局部解離，新生的子代鏈沿著(zhù)模板 合成。 所有已知的DNA聚合酶都是通過(guò)加一個(gè)核苷酸到多核苷酸鏈3'端的方式催化DNA的復 制，因此，DNA鏈都是從5'端向3'端方向延伸。 RNA病毒大多在病毒特異的依賴(lài)RNA的RNA聚合酶催化下，先行合成負鏈，再由負鏈 轉錄成正鏈。故在這些RNA病毒的RNA復制過(guò)程中，可以發(fā)現中間產(chǎn)物(中間體)——雙股 RNA鏈。象呼腸弧病毒那樣的雙鏈RNA病毒，核酸復制的方式與上述雙鏈DNA病毒相似。 總之，RNA的復制以合成互補鏈的方式進(jìn)行。用病毒的正鏈作模板合成一條互補的 負鏈，然后再用負鏈作模板合成子代正鏈�；蚍催^(guò)來(lái)，以病毒的負鏈作模板合成一條 互補的正鏈，然后再用正鏈作模板合成子代負鏈。在上述兩類(lèi)復制過(guò)程中，都常有復制型中間體(雙鏈)的出現(請見(jiàn)下節)。正鏈和負鏈都是從模板的3'端開(kāi)始復制， 故如上述，新合成的鏈也都是由5'端向3'端進(jìn)行。 有人認為，RNA復制酶可能是在轉錄酶上添加或變換蛋白亞基而成。在RNA基因組的 合成結束和病毒成熟以后，復制酶可能再轉變?yōu)檗D錄酶。 在許多RNA腫瘤病毒中發(fā)現了“依賴(lài)于RNA的DNA聚合酶”(反轉錄酶)。這種反轉錄 酶以病毒RNA為模板，合成轉錄有病毒RNA遺傳信息的雙鏈DNA。隨后再由這種DNA按前述 方式進(jìn)行轉錄，產(chǎn)生RNA。雙鏈DNA整合于細胞DNA，成為細胞遺傳特性改變和惡性變的 一個(gè)重要原因。 (4) mRNA的再度轉錄：在新合成的RNA聚合酶的作用下，由母代病毒和子代病毒的 DNA進(jìn)一步轉錄出第二批mRNA。某些RNA病毒則仍由RNA直接轉化。 (5) mRNA的再度譯制：mRNA在聚核糖體上進(jìn)一步譯制出“晚期”蛋白，包括病毒衣 殼蛋白以及病毒編碼的其他蛋白，后者主要用于調節病毒自身成分的合成程序。 根據病毒核酸及其轉錄和復制方式，可將動(dòng)物病毒分為下述7個(gè)基本類(lèi)型。 第一類(lèi)病毒具有雙鏈DNA，包括痘病毒以及乳多空病毒、腺病毒和皰疹病毒。其中 只痘病毒DNA轉錄mRNA的依賴(lài)DNA的RNA聚合酶(即轉錄酶)緊密結合于病毒粒子的核心上， 其他三類(lèi)者可能都是利用宿主細胞的轉錄酶。 痘病毒的脫殼過(guò)程分為兩個(gè)步驟：首先是脫除外膜，露出類(lèi)核體——核心，核心內 的轉錄酶此時(shí)開(kāi)始活化，轉錄出早期mRNA；隨后則是核心的進(jìn)一步脫蛋白，使病毒DNA 游離出來(lái)。早期mRNA合成蛋白，包括胸苷激酶、DNA聚合酶和DNA酶等酶類(lèi)以及可在成熟 病毒粒子中發(fā)現的其他一些蛋白質(zhì)，但病毒結構蛋白大多是晚期產(chǎn)生的，亦即是晚期 mRNA的譯制產(chǎn)物。 乳多空病毒、腺病毒和皰疹病毒都在胞核內轉錄mRNA。mRNA在產(chǎn)生后立即離開(kāi)胞核， 進(jìn)入胞漿，并與核糖體結合，形成聚核糖體。皰疹病毒的早期和晚期轉錄沒(méi)有明顯界線(xiàn)， 其所譯制的蛋白質(zhì)也無(wú)明顯的早、晚期之分。但乳多空病毒和腺病毒的結構蛋白都是晚期 蛋白，產(chǎn)生于病毒DNA復制之后。其早期蛋白也是一些酶類(lèi)和少數非結構蛋白。 上述病毒的DNA復制按模板方式進(jìn)行，呈半保留型。首先，聯(lián)結雙鏈的氫鍵斷開(kāi)， 變?yōu)閮蓷l單鏈。兩條單鏈中的每個(gè)堿基通過(guò)互補方式，各自形成一條新鏈。這樣，子代 的雙鏈中各有一條來(lái)自母代原來(lái)的鏈，即母代的一半被保留下來(lái)(見(jiàn)圖4-5)。 〖HT5”SS〗〖JZ〗圖4-5 第一類(lèi)病毒的核酸復制〖JZ〗 粗黑線(xiàn)＝母代核酸；細黑線(xiàn)＝子代核酸；～線(xiàn)＝氫鍵結合〖HT5SS〗 第二類(lèi)病毒具有單鏈DNA。DNA作為模板合成一條相應的新鏈。新鏈與老鏈之間以氫 鍵聯(lián)結。新合成的雙鏈DNA中間體再按半保留方式復制出又一對雙鏈DNA。其中不含母代 DNA的新合成雙鏈DNA只能作為轉錄mRNA的模板，不能繼續復制新的雙鏈DNA。而含有母 代DNA的新合成雙鏈DNA，則按保留型方式以雙鏈DNA的負鏈作模板復制出新的單鏈子代 核酸。所謂保留型復制，是指母代雙鏈DNA在復制子鏈過(guò)程中，一方面產(chǎn)生子鏈，一方 面母鏈又重新結合，結果在產(chǎn)生的兩個(gè)子代中，一個(gè)仍是母代原來(lái)的雙鏈(見(jiàn)圖4-6)。 〖HT5”SS〗〖JZ〗圖4-6 第二類(lèi)病毒的核酸復制〖HT5SS〗 細小病毒是第二類(lèi)病毒的主要代表。借助于依賴(lài)DNA的DNA聚合酶由單鏈母代DNA復 制出相應的單鏈DNA(負鏈)，隨后再由這個(gè)雙鏈DNA的負鏈合成子代正鏈DNA。 第三類(lèi)病毒具有雙鏈RNA，由其不對稱(chēng)地轉錄出mRNA。呼腸孤病毒是其主要代表。 病毒核酸由疏松相連的10段雙鏈RNA組成，外被雙層衣殼。脫殼時(shí)，病毒粒子的外層衣 殼由細胞酶除去，結果留下內層衣殼、雙鏈RNA和依賴(lài)RNA的RNA聚合酶，由之轉錄出單 鏈RNA。單鏈RNA在大小上與各基因組片段相等。母代雙鏈RNA此時(shí)完全保留下來(lái)。新合 成的單鏈RNA大多直接作為mRNA，另一些則作為合成子代RNA的模板，合成相補的RNA鏈， 結果形成一個(gè)新的雙鏈RNA(見(jiàn)圖4-7)。 〖HT5”SS〗〖JZ〗圖4-7 第三類(lèi)病毒的核酸復制〖HT5SS〗 第四類(lèi)病毒具有單鏈RNA，母代RNA可以直接呈現mRNA的作用，同時(shí)又是合成相補( 負鏈)RNA的模板。負鏈RNA又反過(guò)來(lái)復制子代RNA。依賴(lài)RNA的RNA聚合酶的合成，早于病 毒RNA的合成，且不結合于病毒粒子。 某些負鏈RNA產(chǎn)生既有單鏈RNA又有雙鏈RNA性質(zhì)的中間體，這是由于同時(shí)形成大量 正鏈的緣故。中間體進(jìn)而形成完全相同于母代RNA的子代單鏈RNA。子代RNA又呈現mRNA 的作用，從而產(chǎn)生更多的病毒蛋白，同時(shí)又作為模板，產(chǎn)生更多的中間體，形成子代 RNA(見(jiàn)圖4-8)。 〖HT5”SS〗〖JZ〗圖4-8 第四類(lèi)病毒的核酸復制〖HT5SS〗 這類(lèi)病毒包括小RNA病毒和披膜病毒。由這些病毒抽提出來(lái)的RNA，具有感染性，并 且可被腺苷化，在細胞中則可能起mRNA的作用。 第五類(lèi)病毒具有單鏈RNA，但母代RNA不能直接呈現mRNA的作用。根據慣例，這種不 帶譯制病毒蛋白信息的RNA，稱(chēng)為負鏈。借助結合于病毒粒子上的依賴(lài)RNA的RNA聚合酶 產(chǎn)生正鏈的RNA，后者呈現mRNA的作用。這類(lèi)病毒包括副粘病毒、彈狀病毒和正粘病毒 (流感病毒可能是正粘病毒中唯一具有轉錄酶活性的病毒)。沙粒病毒和布尼病毒也屬 負鏈病毒。上述病毒的特征是mRNA與病毒RNA相補，即形成與病毒RNA相補的正鏈RNA。 正鏈RNA呈現mRNA的作用，或者作為模板產(chǎn)生負鏈子代RNA。其間也可能形成中間體(見(jiàn) 圖4-9)。 〖HT5”SS〗〖JZ〗圖4-9 第五類(lèi)病毒的核酸復制〖HT5SS〗 病毒螺旋狀核衣殼上結合有轉錄酶。當病 毒脫去囊膜后，轉錄酶立即合成以RNA為模板的單順?lè )醋觤RNA。 第六類(lèi)病毒具有單鏈RNA，但在復制過(guò)程中，以病毒RNA為模板，在反轉錄酶的作用下，
反轉錄生成雙鏈DNA中間體，雙鏈DNA整合于細胞基因組DNA中。子代RNA由整合的病毒DNA轉
錄而來(lái)。母代和子代RNA都能呈現mRNA的作用(見(jiàn)圖4-10)。 〖HT5”SS〗〖JZ〗圖4-10 第六類(lèi)病毒的核酸復制〖HT5SS〗 這類(lèi)病毒包括白血病病毒和勞斯肉瘤病毒等許多反轉錄病毒。 第七類(lèi)病毒具有雙鏈環(huán)狀DNA，其中含有部分單鏈區，單鏈區長(cháng)度不等，短鏈為正鏈， 長(cháng)度為整個(gè)基因組長(cháng)度(32kb)的50%～100%，如嗜肝DNA病毒。復制時(shí)首先經(jīng)補鏈作用 成為共價(jià)閉環(huán)的雙鏈DNA，在核內轉錄出RNA，其中有前基因組RNA，作為復制 的模板，經(jīng)反轉錄合成DNA(-)鏈，RNA隨之被RNaseH降解，再以負鏈為模板合成正鏈DNA( 見(jiàn)圖4-11所示)。 〖HT5”SS〗〖JZ〗圖4-11 第七類(lèi)病毒的核酸復制〖HT5SS〗 〖BT4〗4.裝配和釋放 新合成的病毒核酸和病毒蛋白在感染細胞內逐步成熟。所謂成熟，是指核酸進(jìn)一步被 修飾，病毒蛋白亞單位以最佳物理方式形成衣殼，例如脊髓灰質(zhì)炎病毒的RNA必須同一 個(gè)基因蛋白(VPg)結合后，才能成為病毒RNA。與此同時(shí)，衣殼蛋白VP0、VP1和VP3形成 5S的結構單位，再由60個(gè)5S形成80S的衣殼。病毒RNA進(jìn)入衣殼，就形成完整病毒粒子， 這就是裝配。病毒的裝配效率甚低，常因核酸不能與衣殼有機地結合，形成缺乏感染性 的空殼病毒。 病毒粒子是怎樣釋放出細胞的呢?一般認為，由于細胞的生物合成被病毒阻斷，細 胞發(fā)生變性及死亡，細胞自身的溶解就將病毒釋放出來(lái)。某些不產(chǎn)生明顯細胞病變的病 毒的釋放方式，目前還不十分清楚。相反，小RNA病毒合成速度極快，病毒粒子在胞漿 內大量積聚，也許在細胞死亡之前，就可脹破細胞，釋放病毒。 囊膜病毒的釋放方式，不同于無(wú)囊膜病毒。實(shí)質(zhì)上是病毒核衣殼獲得囊膜的過(guò)程。 某些病毒，如反轉錄病毒、披膜病毒、副粘病毒等，由于在胞漿內復制及裝配，病毒在胞漿
膜上獲得 囊膜。另一些病毒，如皰疹病毒，由于病毒在胞核內復制及裝配，病毒在核膜上獲得囊 膜。核衣殼在核膜內層獲得囊膜后，經(jīng)核膜內、外層之間的空隙進(jìn)入內質(zhì)網(wǎng)，或以囊泡 形式進(jìn)入胞漿，然后釋放出細胞。無(wú)論病毒在細胞什么部位獲得囊膜，病毒囊膜內的蛋 白質(zhì)幾乎都是病毒特異性蛋白質(zhì)。這是因為在病毒成熟及裝配的同時(shí)，病毒合成的某些含疏
水區 的特異性蛋白，與胞膜雙層磷脂疏水區以范德華力相吸，使病毒蛋白插入膜內，即 囊膜蛋白。囊膜蛋白的一小部分仍暴露于胞漿。病毒核衣殼蛋白能與這部分蛋白質(zhì)特異性 結合。核衣殼與膜的這種結合，使靠近核衣殼的膜形成密集的病毒囊膜蛋白區，從而排 斥細胞的原有膜蛋白。隨著(zhù)這種結合的發(fā)展，核衣殼最終被囊膜包裹，并與細胞分離。雞新城疫病毒通過(guò)芽生獲得囊膜(橫杠＝200nm)，大多數DNA病毒在細胞核內合成DNA，裝配過(guò)程亦在細胞核內進(jìn)行，例如皰疹病毒、 腺病毒和乳多空病毒的結構蛋白在胞漿內合成后遷移到胞核內，并與已在胞核內合成的 DNA裝配成病毒核衣殼。但是DNA病毒中的痘病毒和虹彩病毒卻在細胞漿內合成DNA和病 毒蛋白。合成病毒成分的這些胞漿部分，稱(chēng)為“胞漿工廠(chǎng)”。痘病毒和虹彩病毒就在 “胞漿工廠(chǎng)”內裝配成熟的病毒粒子。 所有的DNA病毒，除最小的細小病毒和乳多空病毒外，都有一個(gè)由幾個(gè)同心圓性蛋 白層組成的結構。這些蛋白質(zhì)是分期形成的：首先是核心蛋白與病毒DNA結合，隨后是衣殼 蛋白(衣殼殼粒層)。某些病毒在外層衣殼內還有1～2層甚至更多的蛋白質(zhì)層。 RNA病毒都在胞漿內增殖，但流感病毒似乎先在細胞核或核膜上形成核衣殼，血 凝素和神經(jīng)胺酸酶在胞漿內合成后嵌入細胞膜。病毒在細胞膜上出芽時(shí)獲得含有這兩 種成分的囊膜。 某些病毒，例如皰疹病毒，很少釋出于細胞外，而是通過(guò)細胞間橋或融合細胞 而傳播。
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