病毒是什么生物?

【專家解說】：病毒是一類個(gè)體微小，無完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)，含單一核酸(DNA或RNA)型，必須在活細(xì)內(nèi)寄生并復(fù)制的非細(xì)胞型微生物。 “virus”一詞源于拉丁文，原指一種動物來源的毒素。病毒能增殖、遺傳和演化，因而具有生命最基本的特征，但至今對它還沒有公認(rèn)的定義。最初用來識別病毒的性狀，如個(gè)體微小、一般在光學(xué)顯微鏡下不能看到、可通過細(xì)菌所不能通過的濾器、在人工培養(yǎng)基上不能生長、具有致病性等，現(xiàn)仍有實(shí)用意義。但從本質(zhì)上區(qū)分病毒和其他生物的特征是:①含有單一種核酸(DNA或RNA)的基因組和蛋白質(zhì)外殼，沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu);②在感染細(xì)胞的同時(shí)或稍后釋放其核酸，然后以核酸復(fù)制的方式增殖，而不是以二分裂方式增殖;③嚴(yán)格的細(xì)胞內(nèi)寄生性。病毒缺乏獨(dú)立的代謝能力，只能在活的宿主細(xì)胞中，利用細(xì)胞的生物合成機(jī)器來復(fù)制其核酸并合成由其核酸所編碼的蛋白，最后裝配成完整的、有感染性的病毒單位，即病毒粒。病毒粒是病毒從細(xì)胞到細(xì)胞或從宿主到宿主傳播的主要形式。 目前，病毒一詞的涵義可以是:指那些在化學(xué)組成和增殖方式是獨(dú)具特點(diǎn)的，只能在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制的微生物或遺傳單位。它的特點(diǎn)是:只含有一種類型的核酸(DNA或RNA)作為遺傳信息的載體;不含有功能性核糖體或其它細(xì)胞器;RNA病毒，全部遺傳信息都在RNA上編碼，這種情況在生物學(xué)上是獨(dú)特的;體積比細(xì)菌小得多，僅含有少數(shù)幾種酶類;不能在無生命的培養(yǎng)基中增殖，必須依賴宿主細(xì)胞的代謝系統(tǒng)復(fù)制自身核酸，合成蛋白質(zhì)并裝配成完整的病毒顆粒，或稱病毒體(完整的病毒顆粒是指成熟的病毒個(gè)體)。 病毒性質(zhì)的兩重性; 一、病毒生命形式的兩重性 1、病毒存在的兩重性 病毒的生命活動很特殊，對細(xì)胞有絕對的依存性。其存在形式有二:一是細(xì)胞外形式，一是細(xì)胞內(nèi)形式。存在于細(xì)胞外環(huán)境時(shí)，則不顯復(fù)制活性，但保持感染活性，是病毒體或病毒顆粒形式。進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)則解體釋放出核酸分子(DNA或RNA)，借細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的條件以獨(dú)特的生命活動體系進(jìn)行復(fù)制，是為核酸分子形式。 2、病毒的結(jié)晶性與非結(jié)晶性 病毒可提純?yōu)榻Y(jié)晶體。我們知道結(jié)晶體是一個(gè)化學(xué)概念，是很多無機(jī)化合物存在的一種形式，我們可以認(rèn)為某些病毒有化學(xué)結(jié)晶型和生命活動型的兩種形式。 3、顆粒形式與基因形式 病毒以顆粒形式存在于細(xì)胞之外，此時(shí)，只具感染性。一旦感染細(xì)胞病毒解體而釋放出核酸基因組，然后才能進(jìn)行復(fù)制和增殖，并產(chǎn)生新的子代病毒。有的病毒基因組整合于細(xì)胞基因組，隨細(xì)胞的繁殖而增殖，此時(shí)病毒即以基因形式增殖，而不是以顆粒形式增殖，這是病毒潛伏感染的一種方式。 二、病毒結(jié)構(gòu)和功能的兩重性 1、標(biāo)準(zhǔn)病毒與缺陷病毒 在病毒的增殖過程中，由于其基因組因某種微環(huán)境因素的影響或轉(zhuǎn)錄過程的錯(cuò)誤而發(fā)生突變，以致有裝配不全的病毒顆粒產(chǎn)生，稱為缺陷病毒，產(chǎn)生缺陷病毒的原親代病毒，則稱為標(biāo)準(zhǔn)病毒，缺陷病毒顆粒有干擾標(biāo)準(zhǔn)病繁殖的作用。 2、假病毒與真病毒 一種細(xì)胞有兩種病毒同時(shí)感染的情況，在增殖過程中，一種病毒可以穿上本身的外殼，這就是真病毒，是這種病毒的應(yīng)有“面目”;如果一種病毒的核酸被以另一病毒編碼的外殼，則稱為假病毒，此時(shí)一種病毒的本來性質(zhì)，被另一種病毒的性質(zhì)所掩蓋。 3、雜種病毒和純種病毒 兩種病毒混合感染時(shí)，除了出現(xiàn)假型病毒外，還有可能出現(xiàn)病毒核酸重組的情況，即一種病毒顆粒之中，可含有兩種病毒的遺傳物質(zhì)，此可稱為雜種病毒，折實(shí)病毒學(xué)中一個(gè)相當(dāng)常見的現(xiàn)象。 三、病毒病理學(xué)的兩重性 1、病毒的致病性和非致病性 關(guān)于致病性和非致病性問題，是同宿主細(xì)胞相對二言的，在分子水平、細(xì)胞水平和機(jī)體水平，可能有不同的含義。在細(xì)胞水平有細(xì)胞病變作用，但在機(jī)體水平可能并不顯示臨床癥狀，此可稱為亞臨床感染或不顯感染。 2、病毒感染的急性和慢性 病毒感染所致的臨床癥狀有急、慢之分，有的病毒一般只表現(xiàn)急性感染而很少表現(xiàn)慢性感染;有的則既有急性過程，也有慢性過程。 目前對病毒的概念可以是:病毒是代謝上無活性，有感染性，而不一定有致病性的銀子，他們小于細(xì)胞，但大于大多數(shù)大分子，他們無例外地在生活細(xì)胞內(nèi)繁殖，他們含有一個(gè)蛋白質(zhì)或脂蛋白外殼和一種核酸，DNA或RNA，甚至只含有核酸而內(nèi)有蛋白質(zhì)，或只有蛋白質(zhì)而沒有核酸，它們作為大分子似乎太復(fù)雜，作為生物體它們的生理和復(fù)制方式又千姿百態(tài)。Lwoff在“病毒的概念”一文中強(qiáng)調(diào)病毒的特殊性時(shí)指出，“病毒應(yīng)該就是病毒，因?yàn)樗鼈兪遣《尽薄? 病毒的形態(tài) (1) 球狀病毒;(2)桿狀病毒;(3)磚形病毒;(4)有包膜的球狀病毒;(5)具有球狀頭部的病毒;(6)封于包含體內(nèi)的昆蟲病毒。 病毒的大小 較大的病毒直徑為300-450納米，較小的病毒直徑僅為18-22納米 病毒的組成 病毒主要由核酸和蛋白質(zhì)組成 病毒的復(fù)制過程叫做復(fù)制周期。其大致可分為連續(xù)的五個(gè)階段:吸附、侵入、脫殼、病毒大分子的合成、病毒的裝配與釋放 病毒的分類 國際病毒分類委員會(ICNV)第七次報(bào)告(1999)，將所有已知的病毒根據(jù)核酸類型分為DNA病毒--單股DNA病毒，DNA病毒--雙股DNA病毒，DNA與RNA反轉(zhuǎn)錄病毒，RNA病毒--雙股RNA病毒，RNA病毒--單鏈、單股RNA病毒，裸露RNA病毒及類病毒等八大類群。此外，還增設(shè)亞病毒因子一類。這個(gè)報(bào)告認(rèn)可的病毒約4000種，設(shè)有三個(gè)病毒目，64個(gè)病毒科，9個(gè)病毒亞科，233個(gè)病毒屬，其中29個(gè)病毒屬為獨(dú)立病毒屬。亞病毒因子類群，不設(shè)科和屬。包括衛(wèi)星病毒和prion(傳染性蛋白質(zhì)顆?；螂貌《?。一些屬性不很明確的屬稱暫定病毒屬。 病毒在自然界分布廣泛，可感染細(xì)菌、真菌、植物、動物和人，常引起宿主發(fā)病。但在許多情況下，病毒也可與宿主共存而不引起明顯的疾病。 簡史 在發(fā)現(xiàn)病毒以前，人們早已開始不自覺地利用病毒為人類服務(wù)。中國在16世紀(jì)前后，就用天花患者膿瘡中的漿液給健康人接種而使之獲得免疫力。差不多同時(shí)，荷蘭的種植者用嫁接法使郁金香感染病毒而開出美麗的碎色花朵;1796年E.琴納發(fā)明了牛痘苗;1885年L.路易斯·巴斯德首創(chuàng)了狂犬病疫苗。 1892年Д.И.伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)患煙草花葉病的煙葉汁通過阻留細(xì)菌的濾器后，仍保留其感染性;1898年M.W.拜耶林克再次發(fā)現(xiàn)了這一事實(shí)，并指出該病是一類與細(xì)菌不同的病原體所引起的。這是認(rèn)識病毒的開端。以后相繼發(fā)現(xiàn)許多人類、植物和動物的疾病是由病毒引起的。1898年 F.A.J.勒夫勒和 P.伏羅施發(fā)現(xiàn)了牛的口蹄疫病毒;1915年F.W.特沃特和1917年F.埃雷爾分別發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌病毒即噬菌體。 從30年代起開始探索病毒的理化性質(zhì)，M.施萊辛格提純了噬菌體并指出它是由蛋白質(zhì)和DNA構(gòu)成的;1935年W.M.斯坦利獲得了煙草花葉病毒的結(jié)晶;1936年首次在電子顯微鏡下看到該病毒是一種桿狀顆粒。以后許多病毒相繼被提純，對他們的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分進(jìn)行了研究，為病毒分類提供了依據(jù)。 由于病毒的結(jié)構(gòu)和組分簡單，有些病毒又易于培養(yǎng)和定量，因此從20世紀(jì)40年代以來，病毒始終是分子生物學(xué)研究的重要材料。30年代末，以M.德爾布呂克為代表的一派學(xué)者開始用大腸桿菌的T偶數(shù)噬菌體研究其復(fù)制和遺傳機(jī)制，奠定了分子遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。70年代，研究重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向動物病毒。分子生物學(xué)發(fā)展中的重要進(jìn)展，如DNA和 RNA是遺傳物質(zhì)的確證，三聯(lián)體密碼學(xué)說的形成，核酸復(fù)制機(jī)制的闡明，遺傳信息流中心法則的提出，反轉(zhuǎn)錄酶、基因的重疊和不連續(xù)性等的發(fā)現(xiàn)，以至基因工程的興起和致癌理論的發(fā)展，幾乎無一不與病毒有關(guān)。一些蛋白質(zhì)和核酸的一級結(jié)構(gòu)分析，也常常是首先以病毒為材料研究完成的。反過來，分子生物學(xué)研究又促進(jìn)了對病毒結(jié)構(gòu)、復(fù)制和遺傳的認(rèn)識，使病毒學(xué)發(fā)展成一門獨(dú)立的分支學(xué)科。 在實(shí)踐方面，病毒的研究對防治人類、植物和動物的病毒病作出了重要貢獻(xiàn)。病毒疫苗的發(fā)展，為控制人類疾病(如天花、黃熱病、脊髓灰質(zhì)炎、麻疹等)和畜禽疾病(如牛瘟、豬瘟、雞新城疫等)提供了有效措施;由于綜合防治和抗病育種等措施的利用，有效地控制了馬鈴薯退化病、小麥土傳花葉病、白菜蕪菁花葉病等農(nóng)作物病害;利用昆蟲病毒作為殺蟲劑的研究，也在大力開展并已進(jìn)入實(shí)用階段。 培養(yǎng)和檢測 病毒研究的發(fā)展常常與病毒培養(yǎng)和檢測方法的進(jìn)步有密切的關(guān)系，特別在脊椎動物病毒方面，小鼠和雞胚接種、組織培養(yǎng)、超速離心、凝膠電泳、電子顯微鏡和免疫測定等技術(shù)，對病毒學(xué)的發(fā)展具有深刻的影響。 噬菌體的培養(yǎng)和檢測方法最為簡單。將噬菌體接種到易感細(xì)菌的肉湯培養(yǎng)物中，經(jīng)18~24小時(shí)后，混濁的培養(yǎng)物重新透明，此時(shí)細(xì)菌被裂解，大量噬菌體被釋放到肉湯中，再經(jīng)除菌過濾，即為粗制噬菌體。為了測定其中噬菌體的數(shù)量，將粗制噬菌體稀釋到每一接種量含100個(gè)左右，與過量的細(xì)菌混合，然后鋪種于瓊脂平皿上，在溫箱中培養(yǎng)過夜，細(xì)菌繁殖成乳白色襯底，被噬菌體裂解的區(qū)域則在此襯底上表現(xiàn)為圓形的透明斑，稱為噬斑。噬斑數(shù)代表該接種量中有活力的噬菌體數(shù)量。如果挑出單個(gè)噬斑來培養(yǎng)，就能獲得由單個(gè)噬菌體所繁殖的后代，達(dá)到分離純化的目的。 動物病毒(見脊椎動物病毒)的培養(yǎng)可在自然宿主、實(shí)驗(yàn)動物、雞胚或細(xì)胞培養(yǎng)中進(jìn)行，以死亡、發(fā)病或病變等作為病毒繁殖的直接指標(biāo)，或以血細(xì)胞凝集、抗原測定等作為間接指標(biāo)。收獲發(fā)病動物的組織磨成懸液或有病變的細(xì)胞培養(yǎng)液，即為粗制病毒。測定活病毒數(shù)量可采用空斑法，其原理與噬斑法相同，但以易感的動物單層細(xì)胞代替細(xì)菌，在接種適當(dāng)稀釋的病毒后，用含有培養(yǎng)液和中性紅的瓊脂覆蓋，使病毒感染局限在小面積內(nèi)形成病變區(qū)，襯底的健康細(xì)胞被中性紅染成紅色，病變區(qū)不染色而顯示為空斑。 至今植物病毒的培養(yǎng)和檢測大都是在整株植物上進(jìn)行的。從搗碎的病葉汁中制備病毒，常用枯斑法檢測。用手指蘸上混有金剛砂的稀釋病毒在植物葉片上軒輕磨擦，經(jīng)一定時(shí)間后出現(xiàn)單個(gè)分開的圓形壞死或退綠斑點(diǎn)，稱為枯斑。 除了利用病毒的致病性定量檢測病毒外，還可應(yīng)用物理方法，如在電子顯微鏡下計(jì)數(shù)病毒顆粒，或用紫外分光光度計(jì)測定提純病毒的蛋白和核酸量，這些方法所測得的數(shù)據(jù)包括了有感染性和無感染性的病毒粒。 應(yīng)用電子顯微鏡不但能看清病毒粒的大小、形態(tài)，還可以分辨其表面的蛋白亞單位和內(nèi)部的核殼等超微結(jié)構(gòu)。 大小與形態(tài) 不同病毒的大小變動于20~450納米之間。最大的為痘病毒科，大小為(170~260)×(300~450)納米，最小的為雙聯(lián)病毒科，直徑18~20納米。 病毒的形態(tài)也是多樣的:球狀(包括二十面體)，如脊髓灰質(zhì)炎病毒和有包膜的如皰疹病毒;桿狀(包括棒狀)，如煙草花葉病毒;絲狀，如甜菜黃花病毒;彈狀，如水皰性口炎病毒;復(fù)雜構(gòu)型，如蝌蚪狀的T偶數(shù)噬菌體。有些病毒在細(xì)胞內(nèi)呈自然晶體排列。 結(jié)構(gòu) 最簡單的病毒中心是核酸，外面包被著1層有規(guī)律地排列的蛋白亞單位，稱為衣殼。構(gòu)成衣殼的形態(tài)亞單位稱為殼粒，由核酸和衣殼蛋白所構(gòu)成的粒子稱為核殼。較復(fù)雜的病毒外邊還有由脂質(zhì)和糖蛋白構(gòu)成包膜。核殼按殼粒的排列方式不同而分為3種模式:二十面體對稱，如脊髓灰質(zhì)炎病毒;螺旋對稱，如煙草花葉病毒;復(fù)合對稱，如 T偶數(shù)噬菌體。在脂質(zhì)的包膜上還有1種或幾種糖蛋白，在形態(tài)上形成突起，如流感病毒的血凝素和神經(jīng)氨酸酶。昆蟲病毒中有1類多角體病毒，其核殼被蛋白晶體所包被，形成多角形包涵體。 化學(xué)組成 核酸帶有遺傳密碼的病毒基因組。病毒依所含核酸種類不同可分為 DNA病毒和 RNA病毒。動物病毒或含DNA，或含RNA;植物病毒除少數(shù)組外大多為RNA病毒;噬菌體除少數(shù)科外大多為DNA病毒。 DNA或RNA可以是線型的或環(huán)狀的，可以是單鏈的或雙鏈的。RNA可以分節(jié)段或不分節(jié)段，單鏈RNA又分正鏈的和負(fù)鏈的。 在分節(jié)段的RNA植物病毒中，常見多分體基因組，即同一病毒的幾個(gè)RNA節(jié)段分別裝入衣殼中，形成大小不同的顆粒，有的分裝在兩種顆粒中稱二分體基因組，如豇豆花葉病毒;有的分裝在3種顆粒中稱三分體基因組，如黃瓜花葉病毒和雀麥花葉病毒。 通過遺傳學(xué)和生物化學(xué)方法，已查明一些病毒的基因圖譜。對MS2和ΦΧ174噬菌體?；ㄒ嘶ㄈ~病毒、SV40和乙型肝炎病毒核酸的核苷酸序列，已全部查明。 ①蛋白質(zhì) 病毒的主要組分，依其功能可分為衣殼蛋白、膜蛋白、糖蛋白和內(nèi)在酶4類。 衣殼蛋白包裹核酸形成保護(hù)性的外殼。簡單的病毒只有1種衣殼蛋白，較復(fù)雜的如腺病毒衣殼是由六鄰體、五鄰體和纖維3種蛋白構(gòu)成的。在有包膜的病毒如流感和水皰性口炎病毒中，膜蛋白一方面與外層脂質(zhì)相連結(jié)，另一方面又同內(nèi)部的核殼相連結(jié)，起到維系病毒內(nèi)外結(jié)構(gòu)的作用。糖蛋白位于包膜表面，有的形成突起，如流感病毒的血凝素，能與細(xì)胞膜受體結(jié)合。病毒雖無完整的酶系統(tǒng)，但常含有一些特殊的酶，如流感病毒的神經(jīng)氨酸酶和噬菌體的溶菌酶。此外，呼腸孤病毒科、彈狀病毒科、正粘病毒科和副粘病毒科病毒粒中含RNA多聚酶，反錄病毒科含反轉(zhuǎn)錄酶，均與核酸復(fù)制有關(guān)。目前已查明十幾種病毒蛋白的全氨基酸序列。 ②脂質(zhì) 存在于包膜中，包膜是在病毒成熟時(shí)從細(xì)胞質(zhì)膜或核膜芽生獲得的，所以病毒脂質(zhì)常具有宿主細(xì)胞脂質(zhì)的特征。用有機(jī)溶劑或去污劑破壞包膜脂質(zhì)，可使病毒粒裂解。 ③糖 除核酸中的戊糖外，病毒包膜還含有與蛋白或脂質(zhì)結(jié)合的多糖。 煙草花葉病毒、流感病毒和枯草桿菌噬菌體的電子顯微鏡照片和結(jié)構(gòu)模式圖(見植物病毒、正粘病毒科和細(xì)菌病毒)。 復(fù) 制 病毒復(fù)制指病毒粒入侵宿主細(xì)胞到最后細(xì)胞釋放子代毒粒的全過程，包括吸附、進(jìn)入與脫殼、病毒早期基因表達(dá)、核酸復(fù)制、晚期基因表達(dá)、裝配和釋放等步驟。各步的細(xì)節(jié)因病毒而異。 吸附與進(jìn)入 T4噬菌體先以其尾絲與大腸桿菌表面受體結(jié)合，隨后尾鞘收縮，裸露出的尾軸穿入細(xì)菌外壁，把頭部內(nèi)儲存的DNA注射到細(xì)菌體內(nèi)。動物病毒也是先與細(xì)胞受體結(jié)合，以后或是靠細(xì)胞的吞噬作用進(jìn)入，或是病毒包膜與細(xì)胞質(zhì)膜融合后使核殼進(jìn)入。植物病毒則是通過傷口侵入或通過媒介昆蟲直接注入。一般情況下，病毒均須經(jīng)脫殼，即脫去外被的蛋白質(zhì)釋放核酸，才能進(jìn)行下一步復(fù)制。 基因表達(dá) 將其核酸上的遺傳信息轉(zhuǎn)錄成信使核糖核酸(mRNA)，然后再翻譯成蛋白質(zhì)。一般在核酸復(fù)制以前的稱早期基因表達(dá)，所產(chǎn)生的早期蛋白質(zhì)，有的是核酸復(fù)制所需的酶，有的能抑制細(xì)胞核酸和蛋白質(zhì)的合成;在核酸復(fù)制開始以后的稱晚期基因表達(dá)，所產(chǎn)生的晚期蛋白質(zhì)主要是構(gòu)成毒粒的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。早期和晚期蛋白質(zhì)中都包括一些對病毒復(fù)制起調(diào)控作用的蛋白質(zhì)。 轉(zhuǎn)錄 因病毒核酸的類型而異，共有6種方式:雙鏈DNA(dsDNA)的病毒如 SV40，其轉(zhuǎn)錄方式與宿主細(xì)胞相同;含單鏈DNA(ssDNA)的病毒如小DNA病毒科，需要通過雙鏈階段后再轉(zhuǎn)錄出mRNA;含單鏈正鏈RNA(ss+RNA)的病毒如脊髓灰質(zhì)炎病毒、煙草花葉病毒和Qβ噬菌體，其RNA可直接作為信使，利用宿主的蛋白質(zhì)合成機(jī)器合成它所編碼的蛋白質(zhì);含單鏈負(fù)鏈RNA(ss-RNA)的病毒如水皰性口炎病毒和流感病毒，需先轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的正鏈作為其mRNA，ssRNA的反錄病毒如雞肉瘤病毒和白血病病毒，需先經(jīng)反轉(zhuǎn)錄成dsDNA而整含到宿主染色體中，于表達(dá)時(shí)再轉(zhuǎn)錄成mRNA，含dsRNA的呼腸孤病毒，則以保守型復(fù)制方式轉(zhuǎn)錄出與原來雙鏈中的正鏈相同的mRNA。 近年來發(fā)現(xiàn)有些病毒(如腺病毒和SV40)的基因是不連續(xù)的，有外顯子與內(nèi)含子之分，轉(zhuǎn)錄后有剪接過程，把內(nèi)含子剪除而把外顯子連接起來，才有mRNA的功能。多數(shù)病毒的mRNA還需經(jīng)過其他加工，如在5′端加上“帽子”結(jié)構(gòu)和在3′端加上多聚腺嘌呤核苷酸。 病毒基因轉(zhuǎn)錄所需酶的來源也不相同，如小DNA病毒科、乳多泡病毒科所需依賴于DNA的RNA多聚酶，都是利用宿主原有的酶;而彈狀病毒科、正粘病毒科、副粘病毒科和呼腸孤病毒科所需的依賴于RNA的RNA多聚酶，以及反錄病毒科所需的反轉(zhuǎn)錄酶，都是病毒粒自備的。 翻譯 不同病毒mRNA翻譯的方式是不同的。一般認(rèn)為噬菌體的翻譯是多順反子的，如Qβ的RNA上有3個(gè)順反子(為單個(gè)肽鏈編碼的基因功能單位)，可沿著1條mRNA獨(dú)立地翻譯出3種多肽。動物病毒的翻譯是單順反子的，即由其基因組轉(zhuǎn)錄成不同的mRNA，每種mRNA翻譯成一種多肽。分節(jié)段基因組病毒如流感病毒和呼腸孤病毒，每1節(jié)段RNA構(gòu)成1個(gè)順反子，多分體基因組的植物病毒也是如此。脊髓灰質(zhì)炎病毒的mRNA先被翻譯成1個(gè)分子量為20萬的巨肽，再經(jīng)裂解成為衣殼蛋白和酶。 有些病毒如ΦΧ174，Qβ噬菌體和 SV40等，存在基因重疊現(xiàn)象，即按讀碼位相不同而從同一核苷酸序列可以表達(dá)出一種以上的蛋白質(zhì)。這是病毒經(jīng)濟(jì)地利用其有限的遺傳信息的1種方式。 核酸復(fù)制 DNA病毒按照經(jīng)典的沃森-克里克堿基配對方式進(jìn)行 DNA復(fù)制。乳多泡病毒的環(huán)狀 DNA按“滾環(huán)”模式進(jìn)行復(fù)制時(shí)，需要有核酸內(nèi)切酶和連接酶參與。病毒RNA是通過半保留方式復(fù)制的，即以病毒RNA(vRNA)為模板，同時(shí)轉(zhuǎn)錄幾個(gè)互補(bǔ)鏈(cRNA)，cRNA轉(zhuǎn)錄完成并脫落后，又以同樣方式再轉(zhuǎn)錄出新的vRNA。因此，在感染細(xì)胞中可以查出具有部分雙鏈結(jié)構(gòu)而又拖著多條長短不同單鏈“尾巴”(正在合成中的互補(bǔ)鏈)的“復(fù)制中間體”。 病毒核酸復(fù)制所需酶的來源也各不相同。SV40DNA合成所需的酶都來自宿主。含RNA的Qβ噬菌體、小RNA病毒科和含ssRNA的植物病毒所需RNA多聚酶的某個(gè)亞基，可能由病毒基因編碼，而其他亞基來自宿主。皰疹病毒DNA復(fù)制所需的酶，部分地由病毒編碼，如DNA多聚酶和胸苷激酶，可能還有核苷酸還原酶。痘類病毒的獨(dú)立自主能力最強(qiáng)，甚至能在去核細(xì)胞中進(jìn)行DNA復(fù)制，其基因組至少能為75種蛋白質(zhì)編碼，包括DNA多聚酶、胸苷激酶、脫氧核糖核酸酶和聚核苷酸連接酶。 裝配與釋放 病毒核酸和結(jié)構(gòu)蛋白是分別復(fù)制的，然后裝配成完整的病毒粒。最簡單的裝配方式(如煙草花葉病毒)是核酸與衣殼蛋白相互識別，由衣殼亞單位按一定方式圍繞RNA聚集而成，不借助酶，也無需能量再生體系。許多二十面體病毒粒先聚集其衣殼，然后再裝入核酸。有包膜的病毒，在細(xì)胞內(nèi)形成核完后轉(zhuǎn)移至被病毒修飾了的細(xì)胞核膜或質(zhì)膜下面，以芽生方式釋放病毒粒。T4噬菌體則先分別裝配頭部、尾部和尾絲，最后組合成完整病毒粒，裂解細(xì)菌而釋放，其中有些步驟需酶的作用。 細(xì)胞水平上的感染類型和宿主反應(yīng) 很早發(fā)現(xiàn)噬菌體感染有裂解性和溶源性之分。以大腸桿菌的λ噬菌體為例，裂解性感染于經(jīng)歷上述復(fù)制周期后產(chǎn)生大量子代病毒粒而將細(xì)菌裂解;而溶源性感染時(shí)，噬菌體DNA環(huán)化并整合到大腸桿菌 DNA的特異性位點(diǎn)上，隨著細(xì)菌的分裂而傳給子代細(xì)菌，細(xì)菌不被裂解也不產(chǎn)生子代病毒粒。營養(yǎng)條件、紫外線或化學(xué)藥物都能使溶性源感染轉(zhuǎn)化為裂解性。動物的DNA病毒如 SV40、腺病毒、皰疹病毒等于感染敏感細(xì)胞(稱為容許細(xì)胞)后，形成裂解性感染，而于感染不大敏感的細(xì)胞(稱為不容許細(xì)胞)后，則形成轉(zhuǎn)化性感染。轉(zhuǎn)化性感染與溶源性感染相似，病毒DNA或其片段整合于細(xì)胞染色體上，并隨細(xì)胞分裂而傳給子代細(xì)胞，表達(dá)其部分基因(一般為早期基因)，但不產(chǎn)生子代病毒粒，細(xì)胞也不死亡，但被轉(zhuǎn)化成類似于腫瘤細(xì)胞，可無限地傳代。另一方面，RNA腫瘤病毒(如雞肉瘤病毒)必須先將其RNA反轉(zhuǎn)錄成dsDNA并整合到細(xì)胞染色體上，才能進(jìn)行復(fù)制，所以這種感染方式是獨(dú)特的，既是轉(zhuǎn)化性感染，又產(chǎn)生大量病毒粒。 宿主細(xì)胞對病毒感染的反應(yīng)有4種:無明顯反應(yīng)、細(xì)胞死亡、細(xì)胞增生后死亡和細(xì)胞轉(zhuǎn)化。例如，副粘病毒SV5在細(xì)胞培養(yǎng)中產(chǎn)生大量病毒而不引起明顯反應(yīng)。多數(shù)病毒感染敏感細(xì)胞時(shí)，由于抑制了細(xì)胞核酸和蛋白質(zhì)合成而引起細(xì)胞死亡。痘病毒感染時(shí)，先刺激細(xì)胞多次分裂然后死亡，造成痘皰病灶。DNA病毒和RNA腫瘤病毒則引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化。 有些動物病毒于感染宿主細(xì)胞后，在胞核或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成具有特殊染色特性的內(nèi)含物，稱為包涵體，如痘病毒的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)包涵體和皰疹病毒的胞核內(nèi)包涵體。這些包涵體有的是由未成熟或成熟的病毒粒構(gòu)成，有的是宿主細(xì)胞的反應(yīng)產(chǎn)物，有的是兩者的混合物。有些昆蟲病毒的病毒粒包埋在蛋白基質(zhì)中，形成包涵體如核型多角體病毒。 脊椎動物細(xì)胞感染病毒后的另一種反應(yīng)是產(chǎn)生干擾素。干擾素是一種動物細(xì)胞編碼的蛋白，其基因平常處于不活動狀態(tài)，于病毒感染或經(jīng)雙鏈RNA誘導(dǎo)后活化。干擾素有廣譜的抗病毒作用，但并不直接作用于病毒，其作用機(jī)制是通過與細(xì)胞膜結(jié)合，激活具有抗病毒作用的3種酶，阻斷了病毒mRNA的翻譯。干擾素在防止病毒擴(kuò)散和疾病恢復(fù)中有一定作用，并有可能成為一種抗病毒藥物。 機(jī)體水平上的感染類型和宿主反應(yīng) 高等動、植物感染病毒后，可表現(xiàn)為顯性感染和持續(xù)感染，動物病毒還可表現(xiàn)為隱性感染。隱性感染無臨床癥狀，顯性感染表現(xiàn)為臨床疾病;在持續(xù)感染中，病毒在機(jī)體內(nèi)長期存在。動物病毒的持續(xù)感染又分為潛伏感染、慢性感染和長程感染3類。潛伏感染如皰疹，平常無癥狀也查不到病毒，但由于內(nèi)外因素的刺激而復(fù)發(fā)時(shí)出現(xiàn)病毒;慢性感染如乙型肝炎，有或無癥狀，但可查到病毒;長程感染限于少數(shù)病毒，如綿羊的 Maedi-visna(一種反錄病毒感染)可查到病毒;潛伏期和病程都很長，進(jìn)行性發(fā)病直至死亡。 高等動物能對病毒感染產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)。免疫反應(yīng)分為體液免疫和細(xì)胞免疫兩類，體液免疫表現(xiàn)為由B細(xì)胞產(chǎn)生的抗體，其中包括能特異地滅活病毒的中和抗體。中和抗體在預(yù)防再感染中起主導(dǎo)作用。細(xì)胞免疫的主要表現(xiàn)是識別病毒抗原并發(fā)生反應(yīng)的T淋巴細(xì)胞，在清除病毒和病毒感染細(xì)胞中起主導(dǎo)作用。 植物細(xì)胞對病毒常有過敏反應(yīng)，細(xì)胞迅速死亡，形成枯斑，同時(shí)病毒復(fù)制也受到限制。另一種反應(yīng)是產(chǎn)生一種很象干擾素的抗病毒因子，能保護(hù)未受感染的細(xì)胞。 致瘤作用 有一些病毒能誘發(fā)良性腫瘤，如痘病毒科的兔纖維瘤病毒、人傳染性軟疣病毒和乳多泡病毒科的乳頭瘤病毒;另有一些能誘發(fā)惡性腫瘤，按其核酸種類可分為DNA腫瘤病毒和RNA腫瘤病毒。DNA腫瘤病毒包括乳多泡病毒料的SV40和多瘤病毒，以及腺病毒科和皰疹病毒科的某些成員，從腫瘤細(xì)胞中可查出病毒核酸或其片段和病毒編碼的蛋白，但一般沒有完整的病毒粒。RNA腫瘤病毒均屬反錄病毒科，包括雞和小鼠的白血病和肉瘤病毒，從腫瘤細(xì)胞中可查到病毒粒。這兩類病毒均能在體外轉(zhuǎn)化細(xì)胞。在人類腫瘤中，已證明EB病毒與伯基特淋巴瘤和鼻咽癌有密切關(guān)系;最近，從一種T細(xì)胞白血病查到反錄病毒。此外，Ⅱ型皰疹病毒可能與宮頸癌病因有關(guān)，乙型肝炎病毒可能與肝癌病因有關(guān)。但是，病毒大概不是唯一的病因，環(huán)境和遺傳因素可能起協(xié)同作用。 起 源 對于病毒的起源曾有過種種推測;一種觀點(diǎn)認(rèn)為病毒可能類似于最原始的生命;另一種認(rèn)為病毒可能是從細(xì)菌退化而來，由于寄生性的高度發(fā)展而逐步喪失了獨(dú)立生活的能力，例如由腐生菌→寄生菌→細(xì)胞內(nèi)寄生菌→支原體→立克次氏體→衣原體→大病毒→小病毒;還有一種則認(rèn)為病毒可能是宿主細(xì)胞的產(chǎn)物。這些推測各有一定的依據(jù)，目前尚無定論。因此病毒在生物進(jìn)化中的地位是未定的。但是，不論其原始起源如何，病毒一旦產(chǎn)生以后，同其他生物一樣，能通過變異和自然選擇而演化。 分 類 病毒分類命名的工作現(xiàn)由國際病毒分類委員會負(fù)責(zé)，已于 1971、1976、1979和 1982年發(fā)表過 4次報(bào)告。 1982年將資料較齊全而能分類的病毒劃分為7大群，分群的根據(jù)是基因組的核酸種類(DNA或 RNA)、類型(ds或ss)和有無包膜。7大群中包括59個(gè)科組: dsDNA，有包膜 4科 dsDNA，無包膜 8科，1組 ssDNA，無包膜 3科，1組 dsRNA，有包膜 1科 dsRNA，無包膜 1科，4個(gè)可能科 ssRNA，有包膜 8科，1組 ssRNA，無包膜 4科，22組，1個(gè)可能組 如按宿主分類，則為: 細(xì)菌病毒 10科 真菌病毒 3個(gè)可能科 植物病毒 24組，1個(gè)可能組 無脊椎動物病毒 2科，1組 脊椎動物病毒 9科 無脊椎、脊椎動物共有的病毒有6科，即痘病毒科虹彩病毒科、小DNA病毒科、披膜病毒科、布尼亞病毒科和小RNA病毒科，以及一個(gè)可能科，即二節(jié)段雙鏈RNA病毒。 無脊椎、脊椎動物和植物共有的病毒有2科，即呼腸孤病毒科和彈狀病毒科。 病毒分類還處于初期階段，以后還會迅速發(fā)展和演變。目前對資料較齊全的動物病毒和噬菌體都已立為科，科名采用拉丁文;而植物病毒則只立組，組名多采用縮拼法，即將某科的典型代表病毒的普通名稱如Tobacco mo-saic virus縮拼為 Tobamo-virus。科下分亞科及屬，屬下即為各個(gè)病毒的普通名稱，目前尚未分種。