第二节 病毒的增殖
病毒的增殖是病毒侵入寄主细胞后，利用宿主细胞的成分和生物合成机构，以病毒核酸为模板来合成病毒自身成分并装配成新的子代病毒子的过程。这一过程不同于细胞性生物的繁殖（二分裂或有丝分裂等），故称为增殖或复制。
一、病毒的增殖场所——细胞
病毒由于缺乏自身增殖所需的完整酶系统，增殖时必须依靠宿主细胞合成核酸和蛋白质，甚至直接利用宿主细胞的某些成分，这就决定了病毒在细胞内专性寄生的特性。活细胞是病毒增殖的唯一场所，也是病毒生物合成所需的能量和材料的主要供应者。
（一）细胞膜
细胞膜是病毒感染时遇到的第一个表面。细胞膜外层表面的特性决定着病毒子能否对其发生特异性吸附。细胞膜及其下层胞浆的运动，则对已经吸附的病毒子呈现吞饮作用。就某些病毒来说，细胞膜也是病毒感染末期病毒子脱离细胞的最后一道屏障。但对于大多数囊膜病毒，细胞膜是病毒生物合成的最后一个阶段，病毒子在细胞膜上出芽成熟，已经改变了的细胞膜成分变为病毒子的组成部分，如流感病毒从宿主细胞膜上获得囊膜。
（二）细胞浆
细胞浆是病毒成分的重要合成部位。病毒蛋白质的合成以及绝大多数RNA病毒核酸复制都发生于胞浆内。DNA病毒中痘病毒的DNA也在胞浆内合成，痘病毒甚至可在去核细胞内合成病毒DNA和病毒蛋白质。病毒子的装配也多数在细胞浆内进行，某些病毒还在细胞浆内形成包涵体。
细胞浆内含有许多细胞器，在病毒增殖过程中起重要作用。线粒体供给病毒增殖所需要的能量及进行蛋白质合成；高尔基体与病毒糖蛋白和黏多糖的合成有关；病毒多肽链都是在核糖体上合成的；溶酶体在病毒感染过程中的作用更为突出。在某些病毒的感染过程中，病毒子被吞（饮）入细胞，存在于吞饮泡内。由于溶酶体与吞饮泡的膜融合，酶类释出，使病毒子降解，从而有助于病毒脱壳和释出核酸。另外，在某些病毒感染时，溶酶体膜的通透性增加，溶酶体酶渗出于胞浆内，引起细胞自溶，这可能是病毒感染中细胞死亡的一个原因。
（三）细胞核
许多病毒，包括大多数DNA病毒和少数RNA病毒，在细胞核内合成核酸，与细胞浆核糖体上形成并转运到细胞核内的病毒蛋白质装配成核衣壳。某些病毒，如疱疹病毒，再在核膜上出芽时获得囊膜。这些在细胞核内增殖的病毒还常在感染细胞核内形成包涵体。流感病毒的RNA和病毒蛋白质都是在细胞核内合成，并迅速结合成螺旋样病毒核蛋白。
二、病毒的增殖过程
动物病毒的增殖过程，可分为3个时期：隐蔽期、早期和后期。所有病毒的增殖都可以分为6个阶段，即吸附、穿入、脱壳、生物合成、装配和释放（图3-3）。
图3-3 病毒增殖的流程图
（一）吸附
一般认为病毒对宿主细胞的吸附可分为两个阶段。
1.可逆性吸附阶段：病毒最初的吸附呈可逆性结合状态，这种结合可发生在0℃～37℃的温度范围内，而且似乎没有严格的特异性，细胞和病毒子之间靠静电吸引而结合。
2.不可逆性吸附阶段：病毒呈不可逆结合状态，是病毒与细胞间的特异性结合，实质上就是病毒表面的配体蛋白质与细胞膜上特异的病毒受体蛋白质的互补性结合。这种结合的机会取决于感染性病毒粒子的数量、特异受体的数量及易感细胞的数量。同时这种结合还具有温度依赖性，即在一定温度范围内结合程度与温度高低成正比。
受体位于细胞膜上，能被病毒表面的特定蛋白结合，从而开始病毒的感染周期，如流感病毒的血凝素与宿主细胞膜上的唾液酸受体相结合。多数正黏病毒的受体是细胞表面糖蛋白（或糖脂）的寡糖侧链末端上的唾液酸。其他许多病毒的受体是免疫球蛋白类物质，如细胞黏附分子-1（ICAM-1）是多数鼻病毒的主要受体，CD4是人类免疫缺陷病毒的受体。其他病毒的受体还包括激素受体和渗透酶。有些差别较大的病毒（如正黏病毒与副黏病毒）可能利用同样的受体，而关系较近的病毒（如人和鼠的冠状病毒）则利用不同的受体。
（二）穿入
病毒体吸附在宿主细胞膜上后，可通过数种穿入方式进入细胞：
1.无囊膜的病毒：一般经过细胞膜吞入，称为病毒胞饮，如腺病毒、微RNA病毒等，有的病毒在核衣壳和细胞膜融合后，病毒核酸进入细胞质中，如乳头瘤病毒、肠道病毒。
2.有囊膜的病毒：有囊膜的病毒穿入细胞的主要方式是囊膜与宿主细胞膜融合，病毒的核衣壳直接进入细胞浆内，如新城疫病毒、疱疹病毒；有的病毒经胞饮方式被吞入细胞内，如流感病毒。
（三）脱壳
多数病毒在宿主细胞溶酶体酶作用下脱壳，释放出基因组核酸。
对于有囊膜的病毒，如果以膜融合的方式穿入，在融合的过程中即已脱去囊膜，只将裸露的核衣壳进入胞浆，然后被溶酶体酶脱去核衣壳，从而暴露核酸。流感病毒在内吞小体内脱去囊膜，在核膜处脱去核衣壳。无囊膜的病毒经吞饮方式进入细胞，也在吞饮泡内脱壳。微RNA病毒的脱壳直接在细胞膜表面进行，将核酸注入细胞。
（四）生物合成
病毒脱壳后，再不能从感染细胞内（上）发现病毒粒子。从侵入的病毒粒子消失开始，到新的子代病毒粒子出现为止，这一段时间为病毒感染的隐蔽期。病毒基因组一旦从衣壳中释放后，就利用宿主细胞提供的低分子物质合成大量的病毒核酸和结构蛋白。病毒的生物合成一般分为早期和晚期两个阶段。在早期阶段，病毒复制合成所必需的复制酶、病毒核酸和一些抑制蛋白，抑制宿主DNA、RNA和蛋白质的合成。病毒在晚期阶段合成病毒的晚期蛋白，包括酶、结构蛋白和非结构蛋白。
（五）组装
新合成的衣壳蛋白和病毒基因组随即装配成子代病毒颗粒，有囊膜的病毒在核衣壳外面还要加上一层囊膜。
囊膜的主要成分是细胞膜或核膜，但已接受病毒改造，混有病毒所编码的蛋白质。病毒所编码的膜蛋白首先在细胞膜上糖化形成糖蛋白，核衣壳移到有病毒糖蛋白的那部分细胞膜上，周围的膜将其包围，以出芽的方式获得囊膜，所有囊膜蛋白具有病毒的特征。个别病毒，如疱疹病毒可从核膜获得囊膜，又从细胞膜上获得第二层囊膜，形成双层囊膜的结构。另外，C型反转录病毒在细胞膜上边出芽边组装核衣壳。
关于病毒的装配部位，大多数DNA病毒在细胞核内合成DNA，装配过程亦可在细胞核内进行，而结构蛋白是在细胞浆内合成后迁移到胞核内，如疱疹病毒、腺病毒和乳多空病毒。但也有的DNA病毒核酸和病毒蛋白都在细胞浆内合成，并装配成病毒子。RNA病毒大都在细胞浆内增殖，但流感病毒先在细胞核或核膜上形成核衣壳，血凝素和神经氨酸酶则在胞浆内合成后嵌入细胞膜。
（六）释放
绝大多数无囊膜病毒感染细胞后，破坏宿主细胞膜，细胞迅速死亡并一次性释放胞内的病毒。
绝大多数有囊膜病毒以出芽方式释放，细胞膜会自动黏合，细胞不会死亡，可在几小时或几天内逐个排出数千病毒颗粒而不发生明显的细胞损伤。
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