病毒

(virus)非细胞型的微生物类群。在宿主细胞内具有生命特征,在活细胞外仅具有一般化学大分子特征,专性活细胞内寄生。个体微小,能通过细菌滤器,在电镜下才能看见,大小用纳米(nm)表示。

大小和形态 病毒大小因种类不同而相差甚远。小的病毒只有 10~22 纳米,如口蹄疫病毒,相当于最大的蛋白质分子(血红素蛋白质分子);大的病毒如痘类病毒,大小为 250~300×200~250 纳米,近似于最小的原核微生物支原体;大多数植物病毒长短介于 300 纳米(如烟草花叶病毒)至 750 纳米(如马铃薯 Y 病毒)之间,宽约 10~20 纳米。病毒的形态因种类而不同。动物病毒一般多呈球形、卵圆形或砖形;植物病毒主要呈杆状或丝状,亦有不少呈球状;细菌病毒多为蝌蚪形,也有微球形和丝状的。

化学组成 大多数病毒的化学组成为核酸和蛋白质,有的还含有脂类、多糖等。

病毒的核酸 一种病毒只含一种核酸(RNA 或 DNA)。植物病毒大多数含RNA,少数含 DNA;噬菌体多数含 DNA,少数含 RNA,如大肠杆菌噬菌体 M13 和 M12 等;动物病毒有些含 DNA,如天花病毒,有些含 RNA,如流感病毒。在生物细胞中,DNA 为双链,RNA 为单链,但在病毒中情况却比较复杂。其核酸链的类型如下表:

病毒的核酸链类型

类别 核酸链类型 举例动物病毒

植物病毒

*DNA - ds DNA - ss RNA — ds RNA — ss

DNA - ds DNA — ss RNA — ds

*RNA — ss

多瘤病毒

小鼠细小病毒呼肠孤病毒

脊髓灰质炎病毒

卷心菜花叶病毒双生病毒

水稻矮缩病毒

烟草花叶病毒

噬菌体 *DNA - ds DNA - ss RNA - ss

大肠杆菌T 系偶数噬菌体大肠杆菌噬菌体φ X174 大肠杆菌噬菌体MS2

注:有*者表示占多数;

动物病毒的 RNA 类型中又以 RNA-ss 较多;

ds 表示双链。ss 示单链;已知藻类核病毒核酸为 DNA-ds。

核酸含量在不同病毒中差别很大,有的仅 1%,如流感病毒;有的高达50%,如大肠杆菌 T 系偶数噬菌体。

病毒的蛋白质 主要构成病毒粒子的外壳,保护病毒核酸免受核酸酶及其他理化因子的破坏;决定病毒感染的特异性,与易感细胞表面存在的受体具特异性亲和力;决定病毒的抗原性;刺激机体产生相应的抗体。病毒蛋白质还构成病毒中的酶。

其他成分 在较复杂的病毒(如痘类病毒)的被膜中,含有脂类与多糖。脂类中磷脂占 50~60%,其余为胆固醇。多糖常以糖脂、糖蛋白形式存在。

病毒的结构 结构完整,有感染性的病毒个体称为病毒粒子,核衣壳是病毒粒子的基本结构,复杂的病毒在核衣壳外包有囊膜,其上还生有刺突。由于衣壳粒排列组合方式不同,使病毒呈现不同的构型和形状。

病毒的繁殖 复制(replication)是病毒的增殖方式,整个过程称为复制周期,包括吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配和释放五个连续步骤。病毒缺乏代谢必需的酶系统和能量,其增殖所需的原料、能量和生物合成场所均由宿主细胞提供。在病毒核酸的控制下,合成病毒的核酸(RNA 或 DNA) 和蛋白质等成分,然后在宿主细胞的细胞质或细胞核内装配为成熟的、具有感染性的病毒粒子,再以各种方式释放至细胞外感染其他细胞。

病毒的分类与命名 根据国际病毒分类委员会关于病毒的分类和命名原则,其分类依据包括病毒的宿主、引起的疾病,病毒粒子的形态、大小、核酸的种类、结构和链数,以及病毒粒子有无囊膜等。其中主要以病毒核酸是 DNA 还是 RNA,病毒基因组是单一组分或多组体系,以及病毒粒子有无囊膜三个重要特征为基础,将目前了解的病毒分成七大类,共 59 科(群或组), 实际应用习惯上仍根据宿主将病毒分为植物病毒、动物病毒(又可分为脊椎动物病毒、昆虫病毒),微生物病毒(又可分为噬菌体、噬真菌体)。

病毒不仅是微生物学、病毒学的研究对象,也是分子生物学和分子遗传学的重要研究对象。作为多种病害的病原,对病毒病害及其防治的研究,有着重要的实践意义。