概述
病毒的定义
- 是一类体积微小、结构简单，能通过滤菌器，只含一种核酸，且酶系统不完全，只能在活细胞内以复制方式进行繁殖的非细胞型微生物(acellular microorganism)。
- 病毒体（virion）: intact, mature and infectious viral particle.结构完整的、成熟的、具有感染性病毒颗粒。→病毒在细胞外的典型结构形式
病毒独特的生物学性状及特点
- 结构简单、无典型细胞结构（仅有核酸和蛋白质组成）；
- 遗传物质单一，只有一种核酸；
- 体积微小（测量单位：纳米）；
- 缺乏完整的酶和能量系统，严格活细胞内寄生；
- 病毒基因缺少编码能量或蛋白质合成所需元件（线粒体、核糖体）的遗传信息
- 以自我复制的方式增殖；
- 所致疾病传染性强、传播快、流行广、特效药少、危害大；
- 可形成持续性感染；
- 与肿瘤、自身免疫性疾病及胎儿畸形的发生密切相关
- 有效治疗药物少；对抗菌药物不敏感，对干扰素敏感
病毒的大小与形态
病毒的形态
- 病形状毒的形态：多为球形或近似球形，还有杆状、丝状、砖块状及蝌蚪状等
病毒的结构
裸露病毒(无包膜，病程通常)、包膜病毒(有包膜，病程通常较长)
包膜
部分病毒的核衣壳外面还有包膜->是病毒在成熟过程中穿过宿主细胞以出芽方式穿过宿主细胞核膜和细胞膜向细胞外释放时获得的，含有宿主细胞膜或核膜成分（脂质、多糖及少许蛋白质）。->包膜表面含有突起→包膜子粒/刺突（由糖蛋白组成）
- 有包膜的病毒称为包膜病毒(enveloped virus)；无包膜的病毒称为裸露病毒(naked virus)→人和动物的病毒多数具有包膜
包膜的作用
多样性
- 化学成分为DNA或RNA→据此将病毒分为两大类，即DNA病毒和RNA病毒
- 核酸的多样性表现为
- 形状可为线型或环型；
- 组成可为双链RNA、单链RNA、分阶段RNA、单链DNA或双链DNA（DNA病毒多数为双链(ds+-DNA)，RNA病毒多数为单链病毒(ss+RNA or ss-RNA）；
- 多数病毒基因组都是单倍体，但逆转录病毒为双倍体(2条相同的+RNA构成的二聚体)
- 大小差别悬殊
- 病毒的复制方式：自我复制方式；
- 部分核酸具有感染性：游离的病毒核酸进入宿主细胞后能引起宿主感染，称为感染性核酸(Infectious nucleic acid)。
- 有内含子：病毒基因组的组成与真核细胞的基因组相似，不同于细菌等原核细胞的基因组；开放读码框（ORF）间互相重叠
- 病毒核酸的主要功能：
- 病毒的复制的模板，指导病毒的复制/主导病毒感染、增殖、遗传和变异的物质基础；
- 决定病毒的特性；
- 部分病毒核酸具有感染性
- 病毒的分类：依据病毒核酸组成不同，将病毒分为两类
- DNA病毒
- RNA病毒
病毒的蛋白质(viral protein)
- 占病毒体总重量的70%
- 病毒核酸编码的蛋白质分为结构蛋白(Structural proteins)和非结构蛋白(nonStructural proteins)
- 结构蛋白：维持病毒体结构的蛋白，分布于病毒体各部位；
- 非结构蛋白：不参与病毒体形态构成的病毒蛋白多肽，包括各种酶类和具有调控功能的蛋白质；非结构蛋白可存在于病毒体内，也可存在于感染的宿主细胞中和宿主血循环中。
- 能与宿主细胞表面受体结合的结构蛋白称为病毒吸附蛋白（viral attachment proteins,VAP）
病毒蛋白质的主要构成
- 结构蛋白的功能：
- 保护病毒核酸；
- 参与感染过程,并决定病毒感染的组织嗜性；
- 具有抗原性
- 非结构蛋白的功能：
- 参与病毒的增殖、潜伏和整合（通常发生DNA病毒或RNA逆转录病毒）等过程；
- 作为抗病毒药物作用的靶点；
- 可通过重组表达而获得病毒的酶；
- 部分非结构蛋白具有转化宿主细胞的作用；通过激活细胞的癌基因所致或蛋白本身即有此作用→编码直接转化细胞蛋白的基因称为病毒癌基因
- 部分非结构蛋白具有抗细胞因子或抗细胞凋亡作用
- 脂类和糖
- 病毒的脂类主要存在于包膜中，少量的糖类也是包膜的表面成分之一。（在病毒释放的过程中，病毒可以从宿主的细胞膜和核膜中获得几乎所有脂类和糖类）
- 功能
- 维护病毒体的结构完整
- 促进和辅助病毒感染
病毒的增殖
- 病毒的增殖是指子代病毒的形成过程，是以病毒基因为模板，籍DNA多聚酶或RNA多聚酶以及其他必要因素，指令宿主细胞停止合成细胞的蛋白质与核酸，转为复制病毒的基因组，转录、转译出相应的病毒蛋白，最终释放出子代病毒的过程。
- 这种以病毒核酸分子为模板进行复制的方式称为自我复制（self replication).
病毒增殖的条件
- 宿主细胞的状态：宿主细胞的遗传特性、生理状态等；
- 病毒侵入细胞的能力：病毒通过配体与宿主细胞的受体结合而侵入宿主细胞是病毒增殖的先决条件；与宿主细胞受体结合的病毒配体：包膜糖蛋白或裸露病毒的衣壳蛋白→病毒的吸附蛋白（viral attachment protein,VAP）
- 合适的宿主细胞/容纳细胞：病毒增殖具有宿主细胞的选择性即组织嗜性
病毒的复制周期/增殖过程
Replication cycle
从病毒感染宿主细胞开始，到最后释放出子代细胞的过程
- 吸附和穿入(absorption and penetration)
- 脱壳(uncoating)
- 生物合成(biosynthesis)
- 组装、成熟与释放(assembly and release)
吸附和穿入(absorption and penetration)
吸附：病毒的表面配体位点与细胞表面特异性受体结合，是病毒感染的第一步；
- 非特异性吸附（non-specific absorption）：通过静电吸引介导，可逆；
- 特异性吸附（specific absorption）：通过病毒体的包膜或无包膜病毒衣壳
表面的配体位点和细胞表面的特异受体结合所介导，为真正的结合，不可逆。
穿入：病毒穿过宿主细胞膜进入宿主细胞胞浆的过程。
- 穿入方式
- 胞饮(吞饮 endocytosis）：类似于吞噬过程→当病毒VAP与宿主细胞受体结合后，宿主细胞膜内陷并将病毒包进细胞质内（无包膜病毒多于此方式侵入细胞）
- 融合(fusion)方式：包膜病毒的包膜与宿主细胞膜在融合蛋白的作用下发生融合→将病毒核衣壳释放至细胞质；
- 直接穿入：少数裸露病毒在吸附时某些衣壳蛋白的多肽成分发生改变，而可直接穿过细胞膜；
- 注入：部分病毒在与宿主受体结合后，宿主细胞表面的酶类协助病毒脱壳，将病毒的核酸直接注入宿主细胞质（噬菌体）
脱壳(uncoating)
- （去除衣壳蛋白和基质蛋白）：病毒核酸游离于宿主细胞内
- 多数病毒在宿主细胞溶酶体酶的作用下脱去衣壳蛋白释放病毒核酸
生物合成(biosynthesis)
- 病毒利用宿主细胞提供的低分子物质和酶类等合成子代病毒非结构蛋白质、核酸和结构蛋白质的过程→这一阶段无完整的病毒颗粒可见，也不能用血清学方法测出病毒的抗原，故称为隐蔽期(eclipse period)。各种病毒的隐蔽期长短不一，脊髓灰质炎病毒为3~4小时，正粘病毒7~8小时，副粘病毒11~12小时。
- 隐蔽期的实质是在病毒基因控制下进行病毒核酸和蛋白质合成的阶段
- 病毒核酸复制部位：
- DNA病毒一般都在细胞核内进行DNA复制，在细胞质内合成病毒蛋白质；痘病毒例外，由于痘病毒本身自带DNA多聚酶，DNA和蛋白质都在细胞质内合成
- 大多数RNA病毒在细胞质完成完整的复制周期，即子代病毒核酸和蛋白质都在宿主细胞质中合成；但逆转录病毒和流感病毒例外，两者在宿主细胞核中都有一个重要的复制过程（流感病毒在细胞核中复制子代病毒的基因组）
组装、成熟和释放(assembly maturation)
- 组装：将合成的病毒蛋白质和核酸组装成核衣壳的过程（包括核酸浓聚、壳粒集聚和装灌核酸等过程）
- DNA病毒：细胞核内组装（痘病毒例外，在细胞质中组装）；
- RNA病毒：细胞质组装（流感病毒例外）
- 裸露病毒先组装形成空心衣壳→然后核酸从衣壳裂隙间进入衣壳内部→ 形成核衣壳；
- 包膜病毒在核衣壳外在加一层包膜
- 成熟：核衣壳装配完成后病毒进一步发育形成具有感染性的病毒体的阶段；标志①形态结构完整；②具有成熟颗粒的抗原性；③具有感染性
- 释放：病毒体离开宿主细胞的过程；①出芽方式（有包膜病毒enveloped virus ） ②裂解细胞方式（无包膜病毒 naked virus ）③细胞间桥或细胞融合方式（例巨细胞病毒，仅见于有包膜病毒）④肿瘤病毒将基因组以整合方式整合入宿主细胞随细胞分裂（仅见于无包膜病毒）
病毒的生长曲线
- 分为三期
- 隐蔽期
- 对数期
- 细胞死亡期
病毒的异常增殖与干扰现象
病毒异常增殖的原因
缺陷病毒(defective virus)：带有不完整基因组的病毒体，称为缺陷病毒.辅助病毒helper virus
- 缺陷干扰颗粒：当缺陷病毒不能复制，但却能干扰同种成熟病毒体进入细胞则被称为缺陷干扰颗粒（defective interfering particle ,DIP）
- 伪病毒（假病毒）：缺陷病毒的特殊形式；衣壳将宿主细胞的DNA错误装入；
- 顿挫感染(abortive infection) 或流产型感染
- 因细胞条件不合适，病毒虽可进入细胞但不能复制的感染过程称为顿挫感染。或病毒进入宿主细胞后，有的宿主细胞缺乏病毒复制所需的酶或能量等必要条件，致使病毒在其中不能合成本身的成分，或虽合成病毒核酸和蛋白质成分却不能组装成完整的病毒体，是为顿挫感染。
- 非容纳细胞non-permissive cell；容纳细胞permissive cell。
干扰现象
(interference)
- 概念：两种病毒同时感染同一细胞时，可发生一种病毒的增殖抑制另一种病毒复制的现象，即干扰现象。
- 产生原因
- 第一种病毒感染细胞后使细胞表面受体或代谢途径发生变化；
- 病毒感染细胞后可诱导细胞产生抑制病毒复制的一组蛋白（干扰素，interferon，IFN）
- 阻止第二种病毒mRNA的转译 ；
- 干扰病毒的复制
理化因素对病毒的影响
- 病毒受理化因素作用后，失去感染性但仍保留免疫原性、红细胞吸附、血凝和细胞融合等特性，称为灭活（inactivation）。
- 理化因素致病毒灭活的可能机制
- 破坏包膜病毒的包膜（冻融和脂溶剂等）；
- 病毒蛋白变性（酸、碱和高温等）；
- 损伤病毒核酸（高温、变性剂和射线）
- 物理因素
- 温度：大多数病毒耐冷不耐热（50℃~60 ℃ ，30min）→蛋白变性、核酸发生不可逆的破坏→阻断病毒对宿主细胞的吸附、穿入、脱壳和生物合成等阶段→病毒无法增殖 。
- pH：大多数病毒在pH 5～9的范围较稳定。
- 射线：电离辐射如 X或γ射线及紫外线，因能破坏病毒核酸而灭活病毒。
化学因素
- 脂溶剂：包膜病毒的包膜内含脂质成分，能被脂溶剂，如乙醚、氯仿与阴离子去污剂和去氧胆酸盐等所溶解，使病毒失去吸附宿主细胞的能力。
- 化学消毒剂：除强酸、强碱消毒剂外，酚类、氯化剂、卤素类和醇类等对病毒也有很强的灭活作用。
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