病毒感染细胞的详细步骤

二、病毒的增殖

(一)病毒的增殖周期

病毒是在活细胞内以复制(replication)方式进行增殖的。整个过程包括吸附、穿入、脱壳、生物合成、组装、成熟与释放等步骤，称为一个增殖周期(replication cycle)(图21－3)。病毒完成一个增殖周期10 h左右。

图21－3　病毒(包膜病毒)增殖周期示意

1．吸附(absorption)　病毒体与易感细胞特异性结合是吸附的第一步。不同细胞表面有不同受体，它决定了病毒的亲嗜性和感染宿主的范围，如流行性感冒病毒包膜上的血凝素可与宿主呼吸道黏膜上皮细胞表面唾液酸寡糖支链结合;人类免疫缺陷病毒(H IV)包膜糖蛋白gp120可与人T细胞表面CD4分子结合，导致吸附。有的病毒有多种细胞受体，可通过多种途径感染。

2．穿入(peneteation)　病毒与易感细胞结合后，通过三种方式穿入细胞膜。①胞饮:细胞膜内陷将病毒包裹其中，形成类似吞噬泡的结构，将病毒吞入，无包膜病毒多以此方式进入易感细胞内。②融合:有包膜病毒与宿主细胞膜融合，而将病毒的核衣壳释放至细胞质中。③转位:指无包膜病毒在吸附时，其衣壳蛋白的成分发生改变，使病毒可以直接穿入细胞膜，但这种方式较少见。

3．脱壳(uncoating)　病毒脱去衣壳的过程为脱壳。多数病毒核衣壳进入细胞质后，在细胞溶酶体酶作用下，衣壳裂解释放出病毒核酸。少数病毒脱壳过程分为两步，先由溶酶体酶作用脱去外壳蛋白，再经病毒编码产生的脱壳酶脱去内衣壳，病毒核酸才能释放出来。

4．生物合成(biosynthesis)　病毒核酸释放后，利用宿主细胞提供的物质和能量合成子代病毒核酸及结构蛋白，这个过程称为生物合成，包括3个重复的过程，即早期蛋白的合成、子代病毒核酸的复制和晚期蛋白的合成。在此阶段宿主细胞内查找不到完整的病毒体，故称隐蔽期。病毒生物合成的方式因核酸类型而异。

(1)DNA病毒的合成:DNA病毒的生物合成过程是按半保留复制方式进行，即DNA→RNA→蛋白质。首先以病毒DNA为模板，利用宿主细胞提供的依赖DNA的RNA多聚酶转录出早期mRNA，然后以mRNA为模板翻译成早期蛋白质(即病毒编码的依赖DNA的DNA多聚酶等)，在此酶作用下，以亲代病毒核酸为模板，复制大量子代病毒的核酸，再以子代病毒核酸为模板转录出晚期mRNA，继而以晚期mRNA为模板翻译出大量晚期蛋白质，构成子代病毒衣壳蛋白和包膜表面的结构蛋白。蛋白质的合成是在核糖体上进行的。

(2)RNA病毒的合成:RNA病毒的遗传信息存在于RNA分子上，是按RNA⁺→蛋白质或RNA－→RNA⁺→蛋白质的方式进行。单股正链RNA病毒本身就具有mRNA功能，病毒RNA可直接转译出早期蛋白质(即依赖RNA的RNA多聚酶)。然后以病毒RNA为模板，依赖RNA的RNA多聚酶复制出子代病毒核酸;单股负链RNA病毒不具有mRNA的功能，这些病毒含有RNA聚合酶，利用这些酶首先复制出互补的正链RNA作为mRNA，再转译出早期蛋白，然后再复制子代病毒核酸及衣壳蛋白。

(3)反转录病毒的合成:反转录病毒是带有反转录酶(依赖RNA的DNA聚合酶)的RNA病毒(如人类免疫缺陷病毒)。先以病毒RNA为模板在反转录酶作用下转录出互补DNA链，并构成RNA:DNA杂交中间体，RNA由水解酶除去，DNA进一步产生双股DNA，并整合于宿主细胞DNA中，成为前病毒。当病毒复制时前病毒先从细胞DNA上脱离下来，在宿主细胞提供的依赖DNA的RNA聚合酶作用下转录出病毒RNA，再按RNA病毒的复制方式进行。

5．组装与释放(assembly and release)　在宿主细胞内，子代病毒核酸与衣壳蛋白包装合成病毒核衣壳的过程称为组装。多数DNA病毒在细胞核内组装;RNA病毒和痘病毒在细胞质内组装。成熟病毒从宿主细胞内游离出来的过程称为释放，病毒的释放有以下三种方式。①破胞释放:无包膜病毒在宿主细胞内可复制数百至数千个子代病毒，宿主细胞破裂，一次性将子代病毒全部释放至胞外。②芽生释放:有包膜病毒以芽生方式释放到宿主细胞外，宿主细胞一般不死亡，仍可照常分裂繁殖。③其他方式释放:人巨细胞病毒通过细胞间桥或细胞融合在细胞间传播;有些与致癌有关的病毒，其基因组以整合方式随细胞的分裂而出现在子代细胞中。

(二)病毒的异常增殖和干扰现象

1．病毒的异常增殖病毒在宿主细胞内复制时，并不是所有的病毒成分都能组装成完整的病毒体，有异常增殖的现象。

(1)顿挫感染(abortive infection):病毒进入宿主细胞，若细胞缺乏病毒复制所需的酶、能量和原料等，则不能复制出完整的有感染性的病毒颗粒，称为顿挫感染。这种不能为病毒复制提供条件的细胞对该病毒来说称为非容纳细胞，在非容纳细胞内病毒可以存在，但不能完成正常增殖周期。非容纳细胞对另一种病毒可能会成为容纳细胞。

(2)缺陷病毒:因病毒基因组不完整或某一基因位点改变，不能复制出完整的有感染性的病毒颗粒，这类病毒称为缺陷病毒(defective virus)。当缺陷病毒同另一病毒共同培养或共同感染同一个细胞时，后者能帮助前者复制出完整的有感染性的病毒颗粒，这种具有辅助作用的病毒称为辅助病毒(helper virus)。丁型肝炎病毒(HDV)就是缺陷病毒，必须在乙型肝炎病毒(HBV)辅助下才能复制，乙型肝炎病毒即是丁型肝炎病毒的辅助病毒。缺陷病毒具有干扰同种成熟病毒体进入细胞的作用，又称其为缺陷干扰颗粒(defective interfering particle，DIP)。DIP由衣壳和包膜组成，内含缺陷的基因组。DIP不仅能干扰非缺陷病毒的复制，还能影响细胞的生物合成。

2．干扰现象两种病毒同时或先后感染同一宿主细胞时，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(interference)。干扰现象可在同种以及同株的病毒之间发生，异种病毒和无亲缘关系的病毒之间也可以干扰，且比较常见。干扰的机理可能与下列因素有关:病毒诱导宿主细胞产生的干扰素(IFN)能抑制另一种病毒的增殖;第一种病毒占据或破坏了宿主细胞的表面受体或者改变了宿主细胞的代谢途径而阻止另一种病毒的吸附或穿入;病毒在复制过程中产生了缺陷性干扰颗粒(DIP)，干扰同种的正常病毒在细胞内复制。如流行性感冒病毒在鸡胚尿囊液中连续传代，则DIP逐渐增加而发生自身干扰。病毒之间的这种干扰现象在某些病毒的感染过程中能阻止发病，也可使感染终止。

了解病毒的干扰现象可指导疫苗的合理使用。如接种减毒活疫苗时要考虑病毒的干扰现象，注意疫苗接种的间隔时间，以免影响疫苗接种效果。