第七章病毒
一、要点提示
1．病毒是一类结构极其简单、具有特殊的繁殖方式的绝对细胞内寄生物；是既具有化学大分子属性、又具有生物体基本特征，既具有细胞外的感染性颗粒形式、又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。
2．病毒的宿主范围是病毒能够感染并在其中复制的生物种类和组织细胞种类。根据病毒的宿主范围，可将病毒分为原核生物病毒和真核生物病毒。前者包括噬菌体、噬蓝(绿)藻体和支原体噬菌体等，后者包括植物病毒、真菌病毒、原生动物病毒、无脊椎动物病毒和脊椎动物病毒等。
3．病毒主要依据包括病毒形态、毒粒结构、基因组、复制、化学组成在内的毒粒性质，病毒的抗原性质及生物学性质进行分类；按照ICTV 1998年提出的病毒命名规则命名。
4．病毒的分离与纯化，包括病毒的物理颗粒计数和病毒的感染性测定的定量分析，以及依据病毒感染的宿主范围及表现、病毒的理化性质、病毒的血细胞凝集性质、病毒的免疫学性质以及分子生物学性质进行的病毒鉴定是病毒学研究的基本方法，其对于病毒学的研究与实践具有重要的意义。
5．病毒具有确定的形态结构和化学组成。病毒的基本结构是核壳结构，即包围着病毒基因组核酸(DNA或RNA)的蛋白质壳体。壳体的基本对称形式是螺旋对称和二十面体对称。有的病毒的核壳外还覆盖由细胞膜衍生而来的脂蛋白膜即包膜。毒粒的主要化学组成包括核酸、蛋白质、脂类和糖类等。核酸是病毒的遗传物质，病毒的基因组核酸有dsDNA、ssDNA、dsRNA、ssRNA 4种基本类型，其中根据基因组核酸是线状还是环状，是单一分子还是分段，以及单链核酸的极性分成不同的种类。构成毒粒的结构蛋白包括壳体蛋白、包膜蛋白和毒粒酶，它们各具有不同的功能。
6．病毒的繁殖是以复制方式进行。病毒的复制周期大致可以分为连续的5
个阶段：即吸附、侵入、脱壳、大分子合成和装配释放。病毒表面蛋白特异地与细胞受体相互作用，导致病毒与细胞的结合，从而启动病毒的感染。侵入是病毒感染的第二阶段，病毒能以核酸、或核壳、或毒粒等形式进入细胞，且不同病毒进入细胞的方式不同。病毒侵入细胞后，去除病毒的包膜和壳体，释放病毒核酸的过程称为脱壳。病毒大分子的合成是通过病毒基因组的表达和复制完成的。大分子合成过程发生的事件有很强的时序性。由早期基因表达产生早期蛋白，主要参与病毒核酸的复制，调节病毒基因的转录，以及改变或抑制宿主大分子的合成。晚期基因表达产生晚期蛋白，主要是构成毒粒各种组分的结构蛋白。病毒大分子合成产生的毒粒结构组分，能以一定方式结合，装配成完整的子代病毒颗粒，并以一定方式释放在细胞外。不同病毒的毒粒结构、核酸的类型和结构特征各不相同，因此它们各具不同复制策略。
7．病毒的非增殖性感染有流产感染、限制性感染和潜伏感染3种感染类型。流产感染可因细胞的非允许性或缺损病毒引起。引起流产感染的缺损病毒包括干扰缺损颗粒、卫星病毒、条件缺损病毒和整合的病毒基因组，这些缺损病毒的复制需要其他病毒基因组或病毒基因的辅助活性。
8．病毒通过与宿主的相互作用，一方面得以繁衍、进化，另一方面病毒给宿主细胞机体带来种种不同的影响。这些影响不仅具有重要的生物学意义，而且可能有重要的医学意义和经济意义。引起杀细胞感染的烈性噬菌体可抑制宿主细胞的大分子合成，改变宿主的限制系统，影响细胞表面结构和免疫学性质；温和噬菌体则赋于溶源性细菌免疫性和溶源性转变；动物病毒感染则可能产生致细胞病变效应，影响宿主的大分子合成，改变细匏结构，诱导和或抑制细胞凋亡。
9．卫星RNA是一些必须依赖辅助病毒进行复制的小分子单链RNA，它们被包装在辅助病毒壳体中，但其对辅助病毒的复制不是必需的。类病毒是一类低相对分子质量的侵染性RNA，它们没有蛋白质外壳，亦不具有编码的功能，在感染细胞内利用宿主酶独立复制。朊病毒是一类能引起哺乳动物的亚急性海绵样脑病的病原因子，为不含核酸的蛋白质感染颗粒。这些亚病毒因子结构比病毒更
为简单，并具有许多不同于病毒的特征，其研究不仅扩展了病毒学研究的范围，而且可能深化人们对病毒的起源与进化，乃至生命本质的认识。
二、重点、难点剖析
1．病毒以其结构简单、特殊的繁殖方式以及绝对的细胞内寄生显著区别于其他生物，它与单细胞微生物主要性质的比较如表7-1。
2．现在的病毒分类系统将已发现的病毒分为dsDNA病毒、ssDNA病毒、DNA和RNA逆转录病毒、dsRNA病毒、负意ssRNA病毒、正意ssRNA病毒和亚病毒因子等7大类，62个病毒科，其中有少数病毒科已分别划归于有尾噬菌体目、单组份负意RNA病毒目和成套病毒目中，并且一些真核生物的逆转录转座子，现在分别归于DNA和RNA逆转录病毒类的假病毒科和转座病毒科。另外将卫星病毒、类病毒和朊病毒归在亚病毒因子类。
3．血细胞凝集试验。一些裸露病毒的壳体蛋白，特别是有包膜病毒的包膜突起，能够引起一定种类脊椎动物的红细胞发生凝集，并且病毒所能凝集红细胞的量与病毒的浓度成正比。血细胞凝集试验即是根据病毒的这一性质设计的病毒定量分析。其方法是将倍比稀释的待测病毒样品液分别与相应种类的动物红细胞一起置于有孔塑料板的小孔中，均匀混合后在适当温度下静置反应，待一定时间后观察结果。由于病毒浓度在各个不同稀释度样品中不同，因而在发生凝集反应的各个稀释度中，血细胞凝集程度有别，故将出现50％凝集(++)的病毒稀释度定为测定终点，称做一个血凝集单位。
4．病毒的终点测定有LD50、ID50、TCID50等之分，但其原理与方法类似，以LD50测定为例：将待测病毒系列稀释后，取等体积的各个稀释度的病毒稀释液接种实验动物，每个稀释度若干只(如6只)，在规定条件下饲养，并间时观察，记录因病毒感染动物致死情况(表7-2)。
5．病毒壳体构成原理。任何物质结构取得稳定的必要物理条件是这些结构必须处于自由能最低状态，病毒的壳体结构也不例外。非对称的蛋白质亚基分子彼此结合构成壳体时，要形成最大数目的次级键必须对称排列，形成一高度有序的结构。在这样一高度有序的结构中，亚基之间形成次级键的数目最多，释放的自由能值最大，壳体处于自由能最低状态，结构趋于稳定。根据相对简单的几何原理，病毒壳体可取的结构对称形式只能是圆柱体对称或立体对称。在前一种形式中，由于蛋白质亚基与螺旋盘绕的病毒核酸的结合，故壳体非圆柱对称而是螺旋对称；在后一种形式中，由于在正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体这些拓扑等价多面体中，在表面积一定时，以二十面体容积最大，能包含更多的病毒核酸，故病毒壳体取二十面体对称。
