病毒学概述

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病毒简介

病毒学是研究病毒的一门科学分支。 “病毒”一词源于拉丁语，意为“毒药”。

病毒是最小的感染因子或生物体，其直径在20纳米到300纳米之间。事实上，支原体（一种细菌）的直径也约为300纳米。病毒由蛋白质外壳（衣壳）、有或无脂质包膜以及病毒基因组（可能是RNA或DNA）组成。

由于这些感染因子不具有细胞质，因此它们也不具有细胞器，如核糖体、线粒体等，因此它们不能自行合成蛋白质和产生能量。然而，这些病毒能够利用被感染的宿主细胞的能量来合成蛋白质并在其中复制。因此，这些病毒被称为专性细胞内寄生虫。

病毒粒子

此术语指的是完整的病毒或感染性病毒颗粒。其中包含所有病毒成分。

类病毒

它指的是进入被病毒感染的宿主的病毒核酸。此术语仅适用于RNA复制的某些阶段。

病毒的一般特征

病毒的特征包括：

• 它们是超滤性因子，直径在20纳米到300纳米之间。

• 它们只能通过电子显微镜观察到。

• 最小的病毒属于细小病毒科和微小核糖核酸病毒科，而最大的病毒属于痘病毒科。

• 最小的病毒略大于核糖体的尺寸，最大的病毒等于最小的细菌的尺寸。

• 病毒通常不被认为是真正的生物体，因为它们缺乏独立复制和生存的代谢特性。因此，它们依赖于宿主细胞。

• 它们通常被认为是细胞内寄生虫。

• 在宿主细胞外，病毒被称为病毒颗粒，被认为是非生物体，其遗传物质是DNA或RNA（但不是两者兼有），以及称为衣壳的蛋白质外壳。

• 病毒不能在非生物培养基上生长，而是需要宿主细胞。

• 它们不能像其他任何单细胞生物（包括细菌、衣原体、立克次体和支原体）那样进行二元裂变。病毒通过复杂的方式进行细胞分裂。

病毒的结构

病毒的形态包括被衣壳包围的核酸。

衣壳

它由称为衣壳粒的小蛋白质单位组成。具有核酸和衣壳的整个病毒结构称为核衣壳。

衣壳与核酸的关系决定了病毒的对称性，即这两种成分（即核酸和衣壳）的排列方式。主要有两种对称性。

二十面体对称性：衣壳在此形成围绕核酸的六边形结构。这是病毒中最常见的对称形式。除痘病毒具有复杂对称性外，其他病毒都具有二十面体对称性。

螺旋对称性：衣壳在此像螺旋一样围绕病毒中的核酸盘旋。例如：正黏病毒、弹状病毒、丝状病毒和布尼亚病毒。

包膜

这是一种脂蛋白样的外壳结构，其中既有蛋白质成分，也有脂质成分。外侧通常是脂质部分，内嵌结构是蛋白质部分。蛋白质部分通常是病毒编码的，包膜的脂质部分来自宿主细胞膜。大多数病毒都有包膜，而其他无包膜或裸露的病毒对消毒和高温最具抵抗力。

无包膜病毒：DNA病毒包括细小病毒、腺病毒和乳多空病毒。RNA病毒包括微小核糖核酸病毒、星状病毒、呼肠孤病毒和钙病毒、甲型和戊型肝炎病毒。

病毒的生命周期

病毒不能在没有宿主细胞的情况下生长。因此，它会感染宿主细胞，并利用宿主机制复制其遗传物质并制造新的病毒颗粒。病毒的复制方式与通过二元裂变复制的细菌不同，是一种复杂的方式。这个复制过程被分为以下几个连续步骤。

• 吸附：在决定哪种病毒感染特定细胞方面最具特异性。这是由于受体相互作用造成的。例如：HIV Gp120与人类细胞的CD4相互作用。

• 侵入：病毒侵入宿主细胞。

• 脱壳：衣壳被破坏，将其核酸释放到宿主细胞中。

• 复制或生物合成阶段：病毒DNA/RNA在细胞质或细胞核中复制。大多数DNA病毒在其细胞核中复制其DNA，但痘病毒在细胞质中复制，而肝炎病毒在细胞核和细胞质中部分复制。大多数RNA病毒在细胞质中复制，但HIV和流感病毒在细胞核中复制。

• 成熟或组装：正链单链RNA作为RNA发挥作用，翻译成蛋白质，复制产生单链RNA分子，这些分子组装产生子代病毒。负链单链RNA首先转化为正链mRNA，然后进行翻译以产生蛋白质。

• 释放：主要通过出芽或宿主细胞裂解发生。

病毒的分类

根据宿主细胞的性质，病毒可分为以下几类。

• 动物病毒：感染动物的病毒。

• 植物病毒：感染植物的病毒。例如：玉米矮花叶病毒。

• 细菌病毒（噬菌体）：能够感染细菌细胞的病毒。例如T2、T4、T6噬菌体。

根据遗传物质，病毒再次分类如下。

DNA病毒

大多数DNA病毒具有双链DNA，但细小病毒具有单链DNA。

例如：细小病毒、痘病毒、乳多空病毒、疱疹病毒、乙型肝炎病毒、腺病毒和噬菌体。

RNA病毒

大多数RNA病毒具有单链RNA，但呼肠孤病毒具有双链RNA。而HIV有两个单链RNA拷贝。一些RNA病毒具有分节RNA，包括布尼亚病毒、流感病毒、轮状病毒和沙粒病毒。

单链RNA病毒又分为正链单链RNA病毒或负链单链RNA病毒，这取决于RNA是正极性还是负极性。例如：正黏病毒（副黏病毒或正黏病毒）、虫媒病毒、其他肝炎病毒、微小核糖核酸病毒、狂犬病毒、逆转录病毒（如HIV）、呼肠孤病毒（如轮状病毒）等。

根据病毒包膜的存在与否，病毒可分为：

• 裸病毒

• 有包膜病毒

研究病毒学的重要性

• 发酵过程主要受细菌病毒的影响。

• 一些病毒被用作生物农药来控制农业作物中的害虫。

• 一些病毒被用作基因工程中的载体。

• 通过培养病毒可以生产出针对许多病毒感染的疫苗。由于大规模生产疫苗需要大量培养这些病毒，因此研究病毒变得非常重要。

结论

病毒学是微生物学的一个重要分支，它是研究病毒的学科。人类发展史主要由三个因素决定：人类冲突、环境变化以及传染病的出现和流行。

这些感染因子可能有多种类型，例如细菌、原生动物、真菌、病毒和寄生虫。

病毒是专性寄生虫，需要其他宿主细胞才能完成其生命周期以及生长和发育。此处的宿主细胞可能是动物细胞或植物细胞。这些感染性颗粒通常由蛋白质外壳、病毒基因组以及存在或不存在外部脂质包膜组成。病毒不具有其他单细胞生物的特性。