一起認(rèn)識(shí)病毒

什么是病毒

病毒是微小的感染子，專性細(xì)胞內(nèi)寄生物，只能在其感染的宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖。病毒形體微小，具有比較原始的生命形態(tài)和生命特征，缺乏細(xì)胞結(jié)構(gòu)；病毒只含一種核酸，DNA或RNA；病毒依靠自身的核酸進(jìn)行復(fù)制，DNA或RNA含有復(fù)制、裝配子代病毒所必須的遺傳信息；病毒缺乏完整的酶和能量系統(tǒng)。

病毒的形態(tài)

常見(jiàn)的病毒外形包括：球狀體、桿狀體或者絲狀體、磚狀體、彈狀體、蝌蚪狀體。

病毒的形態(tài)不是固定不變的，比如新分離出來(lái)的流感病毒會(huì)呈現(xiàn)出長(zhǎng)達(dá)數(shù)微米（這對(duì)于病毒這種最小的微生物來(lái)說(shuō)，非常非常的長(zhǎng)哦），而我們把它培養(yǎng)之后，它就變成了近球形顆粒了。裝配成熟的病毒顆粒大小恒定不再改變，不同病毒間差異很大，從十幾納米到十幾微米不等。最小的如植物的聯(lián)體病毒 （Geminiviruses ）直徑僅18-20nm，最大的動(dòng)物痘病毒（Poxviruses）大小達(dá)300-450x170-260nm，最長(zhǎng)的如絲狀病毒科 （Filoviridae）病毒粒子大小為80x790-14,000nm。

病毒的化學(xué)組成及其功能

病毒的基本化學(xué)組成是核酸和蛋白質(zhì)。有包膜的病毒和某些無(wú)包膜的病毒除核酸和蛋白質(zhì)外，還含有脂類和糖類。有的病毒還含有聚胺類化合物，無(wú)機(jī)陽(yáng)離子等組分。

核酸是病毒的遺傳物質(zhì)，是病毒遺傳和感染的物質(zhì)基礎(chǔ)。一種病毒的病毒顆粒只含有一種核酸，DNA或者RNA。除逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組為二倍體外，其它病毒的基因組都為單倍體。

蛋白質(zhì)是病毒的另一類主要成份，組成蛋白質(zhì)的氨基酸及順序決定著病毒株系的差異，表現(xiàn)在免疫決定簇則決定其免疫特異性。病毒的蛋白質(zhì)根據(jù)是否存在于病毒顆粒中分為結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。 非結(jié)構(gòu)蛋白：指由病毒基因組編碼的，在病毒復(fù)制或基因表達(dá)調(diào)控過(guò)程中具有一定功能，但不結(jié)合于病毒顆粒中的蛋白質(zhì)。

結(jié)構(gòu)蛋白：系指構(gòu)成一個(gè)形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所必需的蛋白質(zhì)。包括殼體蛋白、包膜蛋白和毒粒酶等。

病毒的成分還包括：脂質(zhì)、碳水化合物及其他的物質(zhì)。

病毒的繁殖

病毒缺乏必要的酶系統(tǒng)和蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所核糖體，只能在活細(xì)胞中繁殖。病毒感染宿主細(xì)胞后，“接管”細(xì)胞的合成機(jī)構(gòu)，按照病毒的遺傳特性合成病毒的核酸和蛋白質(zhì)，然后裝配成新的病毒粒子，病毒的這種特殊的繁殖方式稱為病毒的復(fù)制。各類病毒的復(fù)制過(guò)程大體相同，分為吸附、侵入、脫殼、生物合成、裝配和釋放六個(gè)階段。

1、吸附

吸附指的是病毒與細(xì)胞特異結(jié)合的過(guò)程。是決定感染成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。需要病毒表面特異性的吸附蛋白（Virus attachment Protein, VAP）與細(xì)胞表面受體（也稱為病毒受體，virus receptor）相互作用。大多數(shù)噬菌體的病毒受體為細(xì)菌細(xì)胞壁上的磷壁酸分子，脂多糖分子以及糖蛋白復(fù)合物，有的則位于菌毛、鞭毛或莢膜上。大部分動(dòng) 物病毒的病毒受體為鑲嵌在細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層中的糖蛋白，也有的是糖脂或唾液酸寡糖苷。植物病毒迄今尚未發(fā)現(xiàn)有特異性細(xì)胞受體。在0-37℃內(nèi)溫度越高病 毒吸附效率也越高，整個(gè)過(guò)程可在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間內(nèi)完成。病毒的細(xì)胞受體具有種系和組織特異性，決定了病毒的宿主譜。不同種屬甚至同種不同型以及同 型不同株的病毒，其細(xì)胞受體也不相同。而有些不同種屬的病毒卻有相同的細(xì)胞受體，其吸附和感染可對(duì)其它病毒的感染產(chǎn)生干擾。

2、侵入

病毒通過(guò)以下不同的方式進(jìn)入宿主細(xì)胞：注射式侵入、細(xì)胞內(nèi)吞、膜融合以及其他特殊的侵入方式。

注射式侵入：一般為有尾噬菌體的侵入方式。通過(guò)尾部收縮將衣殼內(nèi)的DNA基因組注入宿主細(xì)胞內(nèi)。

細(xì)胞內(nèi)吞：動(dòng)物病毒的常見(jiàn)侵入方式。經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)陷形成吞噬泡，使病毒粒子進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。

膜融合：有包膜病毒侵入過(guò)程中病毒包膜與細(xì)胞膜融合。

3、脫殼

脫殼是指病毒感染性核酸從衣殼內(nèi)釋放出來(lái)的過(guò)程。有包膜病毒脫殼包括脫包膜和脫衣殼兩個(gè)步驟，無(wú)包膜病毒只需脫衣殼，方式隨不同病毒而異。注射式侵入的噬菌體和某些直接侵入的病毒可以直接在細(xì)胞膜或細(xì)胞壁表面同步完成侵入和脫殼。病毒粒子以內(nèi)吞方式或直接進(jìn)入細(xì)胞后，經(jīng)蛋白酶的降解，先后脫去包膜和衣殼。以膜融合方式侵入的病毒，其包膜在與細(xì)胞膜融合時(shí)即已脫掉，核衣殼被移至脫殼部位并在酶的作用下進(jìn)一步脫殼，病毒核酸游離并進(jìn)至細(xì)胞的一定部位進(jìn)行生物合成。病毒脫殼必須有酶的參與，脫殼酶來(lái)自宿主細(xì)胞，有的為病毒基因編碼。

4、生物合成

生物合成是指病毒借助宿主細(xì)胞提供的原料、能量和場(chǎng)所合成核酸和蛋白質(zhì)，期間所需的多數(shù)酶也來(lái)自宿主細(xì)胞。在病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞后生物合成階段，胞漿中無(wú)病毒顆粒，稱為隱蔽期（eclipse）。

5、裝備
病毒的結(jié)構(gòu)成分核酸與蛋白質(zhì)分別合成后，在細(xì)胞核內(nèi)或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)組裝 成核衣殼。絕大多數(shù)DNA病毒在細(xì)胞核內(nèi)組裝，RNA病毒與痘病毒類則在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)組裝。無(wú)包膜病毒組裝成核衣殼即為成熟的病毒體，病毒的早期蛋白，即非病毒結(jié)構(gòu)成分不組裝入病毒，殘留在感染細(xì)胞中。

6、釋放

絕大多數(shù)無(wú)包膜病毒釋放時(shí)被感染的細(xì)胞崩解，釋放出病毒顆粒，宿主細(xì)胞膜破壞，細(xì)胞迅即死亡。絕大多數(shù)有包膜病毒通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、空泡，或包上細(xì)胞 核膜或細(xì)胞膜以出芽方式釋放而成為成熟病毒，在一段時(shí)間內(nèi)逐個(gè)釋出，對(duì)細(xì)胞膜破壞輕，宿主細(xì)胞死亡慢。從單個(gè)病毒吸附開(kāi)始至所有病毒釋放，此過(guò)程稱為感染 周期或復(fù)制周期。一個(gè)感染細(xì)胞一般釋放的病毒數(shù)約為100-1000。

病毒的非增殖性感染

1、 缺損病毒

有些病毒由于缺乏某些基因，單獨(dú)感染細(xì)胞時(shí)不能復(fù)制出完整的、具 有感染性的病毒顆粒，需要其他病毒基因組或病毒基因的輔助活性，否則即使在活細(xì)胞內(nèi)也不能復(fù)制。有生物活性的缺損病毒包括4類：

1) 干擾缺損病毒

又稱干擾缺損顆粒（defective interfering particles, DI顆粒），是病毒復(fù)制時(shí)產(chǎn)生的一類亞基因組的缺失突變體，必須依賴于其同源的完全病毒才能復(fù)制。DI基因組比其完全病毒小，復(fù)制更迅速，在與其完全病毒 共感染時(shí)易占據(jù)優(yōu)勢(shì)，從而干擾其復(fù)制。

2) 衛(wèi)星病毒

寄生于與之無(wú)關(guān)的輔助病毒的基因產(chǎn)物的病毒。基因組缺損，必須依賴于輔助病毒才能復(fù)制，它不是由其輔助病毒的基因缺失產(chǎn)生的，是存在于自然界中一種絕對(duì)缺損病毒，形態(tài)結(jié)構(gòu)和抗原性都與輔助病毒不同，基因組很少有同源性。衛(wèi)星病毒現(xiàn)劃歸在亞病毒因子的衛(wèi)星之中。

3) 條件缺損病毒

是一類基因組發(fā)生了突變的病毒條件致死突變體，在允許條件下能夠正常繁殖，在限制條件下導(dǎo)致流產(chǎn)感染，也能干擾野生型病毒復(fù)制。

4) 整合的病毒基因組

某些溫和噬菌體和腫瘤病毒感染宿主細(xì)胞后，病毒基因組整合于宿主染色體，并隨細(xì)胞分裂傳遞給子代細(xì)胞。除非缺損的外源性RNA腫瘤病毒外，病毒整 合感染的細(xì)胞沒(méi)有感染性的病毒產(chǎn)生，只有在一定條件下，整合在宿主染色體的病毒基因組才能轉(zhuǎn)入復(fù)制循環(huán)，產(chǎn)生有感染性的病毒顆粒。

2、頓挫病毒

有些宿主細(xì)胞不能全部提供病毒復(fù)制所需的必要因子，致使所復(fù)制 的病毒為不完整的、無(wú)感染性的病毒顆粒或亞顆粒。這類感染過(guò)程有以下 3種類型：

1) 流產(chǎn)感染

病毒感染的細(xì)胞是病毒不能復(fù)制的非允許細(xì)胞，分為依賴于細(xì)胞的流產(chǎn)感染和依賴于病毒的流產(chǎn)感染。將導(dǎo)致依賴于細(xì)胞的流產(chǎn)感染。在非允許細(xì)胞內(nèi)，缺 失某些參與病毒復(fù)制的酶、tRNA或細(xì)胞因子，往往僅有少數(shù)病毒基因表達(dá)，不能完成病毒復(fù)制循環(huán)。允許細(xì)胞和非允許細(xì)胞是相對(duì)的，一種病毒的允許細(xì)胞可能 是另一種病毒的非允許細(xì)胞，反之亦然。依賴于病毒的流產(chǎn)感染是由基因組不完整的缺損病毒引起，無(wú)論是感染允許細(xì)胞還是非允許細(xì)胞都不能完成復(fù)制循環(huán)。

2) 限制性感染

因細(xì)胞的瞬時(shí)允許性產(chǎn)生，其結(jié)果或是病毒持續(xù)存在于受染細(xì)胞內(nèi)不能復(fù)制，直到細(xì)胞成為允許性細(xì)胞，病毒才能繁殖，或是一個(gè)細(xì)胞群體中僅有少數(shù)細(xì)胞產(chǎn)生病毒子代。

3) 潛伏感染

在受染細(xì)胞內(nèi)有病毒基因組持續(xù)存在，但并無(wú)感染性病毒顆粒產(chǎn)生，而且受染細(xì)胞也不會(huì)被破壞。潛伏感染的另一個(gè)極端情況是由于病毒基因的功能表達(dá)導(dǎo)致宿主基因表達(dá)的改變，以致正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為惡性細(xì)胞。

病毒的干擾現(xiàn)象

兩種病毒感染同一種細(xì)胞或機(jī)體時(shí)，常常發(fā)生一種病毒抑制另一種病毒復(fù)制的現(xiàn)象，稱為干擾現(xiàn)象（interference）。干擾現(xiàn)象可在同種以及同株的病毒間發(fā)生，后者如流感病毒的自身干擾。異種病毒和無(wú)親緣關(guān)系的病毒之間也可以干擾，且比較常見(jiàn)。

病毒間干擾的機(jī)制還不完全清楚，概括起來(lái)包括：病毒作用于宿主細(xì)胞，誘導(dǎo)產(chǎn)生干擾素（interferon,IFN）。除干擾素外，還有其 它因素也能干擾病毒的增殖，如：第一種病毒占據(jù)或破壞了宿主細(xì)胞的表面受體或者改變了宿主細(xì)胞的代謝途徑因而阻止另一種病毒的吸附或穿入，如粘病毒等；另 外，也可能是阻止第二種mRNA的轉(zhuǎn)譯，如脊髓灰質(zhì)炎病毒干擾水皰性口炎病毒；還有可能是在復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生了缺陷性干擾顆粒（defective interfering particle, DIP），能干擾同種的正常病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制，如流感病毒在雞胚尿囊液中連續(xù)傳代，則DIP逐漸增加而發(fā)生自身干擾。

病毒的分類與命名

病毒是作為病原而被發(fā)現(xiàn)的，所以按照他們的“原始宿主”來(lái)分為若干類群是合乎邏輯的。所謂“原始宿主”是指對(duì)病毒的反應(yīng)首先引起人類注意的宿主。

1) 脊椎動(dòng)物的病毒

脊椎動(dòng)物病毒中最值得關(guān)注的是人的病毒，常見(jiàn)的病毒病有天花、黃熱病、小兒麻痹、麻疹、腮腺炎、狂犬病、肝炎、各種類型的腦炎和艾滋病等，這些病毒病病的病原對(duì)人類的身體健康造成很大威脅。

2) 昆蟲(chóng)級(jí)其他無(wú)脊椎動(dòng)物病毒病

在無(wú)脊椎動(dòng)物中，昆蟲(chóng)的病毒病最多。昆蟲(chóng)桿狀病毒可作為殺蟲(chóng)劑防治農(nóng)林害蟲(chóng)，并可作為外源基因的表達(dá)載體，對(duì)醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)上有重要意義的基因產(chǎn)物進(jìn)行研究和生產(chǎn)，所以昆蟲(chóng)桿狀病毒的研究日益引起人們的重視。

3) 高等植物的病毒

病毒引起的高等植物病相當(dāng)普遍。如引起糧食作物、纖維作物、油料作物、糖料作物、薯類作物、蔬菜、花卉、藥材和林木等病害，造成的經(jīng)濟(jì)損失是眾所周知的。高等植物病毒絕大部分屬于RNA病毒。

4) 藻類和真菌病毒

珊瑚輪藻病毒是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的具有感染性的真核藻類病毒，此外，多種小球藻中也發(fā)現(xiàn)有病毒的存在。迄今為止已報(bào)道的真菌病毒已超過(guò)100種，這些病毒對(duì)商業(yè)生產(chǎn)造成很大的損失。

5) 原核生物的病毒

原核生物的病毒包擴(kuò)：細(xì)菌病毒、放線菌病毒、支原體病毒、立克次氏體病毒。