病 毒

一、病毒的大小與形態(tài)

    病毒的個(gè)體非常微小，測量單位為 nm 。大小可采用不同方法進(jìn)行研究：電子顯微鏡法、分級過(guò)濾法、電泳法等。研究結果表明大多數病毒比細菌小得多，但比多數蛋白質(zhì)分子大，而且病毒的大小相差很遠。最大的病毒如痘病毒直徑達 200nm 以上，最小的病毒如菜豆畸矮病毒的直徑只有 9-11nm 左右。

    病毒的形態(tài)有球形、卵圓形、磚形、桿狀、絲狀及蝌蚪狀等。其中動(dòng)物病毒多為：球形、卵圓形或磚形，如皰疹病毒、流感病毒。植物病毒多為桿狀、絲狀，如煙草花葉病毒、馬鈴薯丫病毒。細菌病毒多為蝌蚪狀，如噬菌體。

    病毒雖然是無(wú)法用光學(xué)顯微鏡觀(guān)察的，但當它們大量集在一起并使宿主細胞發(fā)生病變時(shí)，就可用光學(xué)顯微鏡加以觀(guān)察，例如動(dòng)、植物細胞中的包涵體以及噬菌體的噬菌斑。

    病毒感染寄主細胞后，所形成的在光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn)的小體，稱(chēng)為包涵體。它屬于蛋白質(zhì)性質(zhì)，呈圓形、卵圓形或不定形。它們多數位于細胞質(zhì)內，具嗜酸性，如天花病毒。少數位于細胞核內，具嗜堿性，如皰疹病毒。也有在細胞質(zhì)和細胞核內都同時(shí)存在的，如麻疹病毒。有的包涵體還給予了特殊的名稱(chēng)，如天花病毒包涵體叫顧氏小體；狂犬病毒包涵體叫內基小體；煙草花葉病毒包涵體叫 X 小體。昆蟲(chóng)病毒形成的包涵體稱(chēng)多角體。

    在實(shí)踐上，病毒的包涵體主要有兩類(lèi)應用：①用于病毒病的診斷。②用于生物防治。

    噬菌體感染細菌后，使細菌細胞破裂死亡，連續重復感染使大量的細菌死亡，這樣在培養細菌的平板上，可以看到一個(gè)個(gè)透明不長(cháng)細菌的小圓斑，這些圓斑由無(wú)數個(gè)噬菌體粒子組成的群體，稱(chēng)為噬菌斑。

    人工培養的單層動(dòng)物細胞感染病毒后，也會(huì )形成類(lèi)似噬菌斑的動(dòng)物病毒群體，稱(chēng)為空斑。

    單層動(dòng)物細胞受到腫瘤病毒的感染后，會(huì )使動(dòng)物細胞惡性增生，形成類(lèi)似細菌菌落的病灶，稱(chēng)為病斑。

    煙草花葉病毒感染煙草后，在葉片上出現的一個(gè)個(gè)壞死的病灶，稱(chēng)為枯斑。

 

二、病毒的化學(xué)組成

    病毒的化學(xué)組成因種而異：大多數病毒由核酸和蛋白質(zhì)組成，有些結構復雜的病毒還有脂類(lèi)、多糖和少量的酶。

1. 核酸 一種病毒只含有一種核酸 (DNA OR RNA) ，動(dòng)物病毒有些為 DNA 、有的為 RNA 。植物病毒多為 RNA ，少數為 DNA 。噬菌體多屬 DNA ，屬于 RNA 。

   核酸有單鏈和雙鏈之分，在一般細胞型生物細胞中， DNA 往往是雙鏈，而 RNA 是單鏈�？墒遣《厩闆r較為復雜。

動(dòng)物病毒： DNA-ds* 、 DNA-ss 、 RNA-ds 、 RNA-ss

植物病毒： DNA-ds 、 DNA-ss 、 RNA-ds 、 RNA-ss*

細菌病毒： DNA-ds* 、 DNA-ss 、 RNA-ds

    病毒核酸功能：是遺傳變異的物質(zhì)基礎，控制著(zhù)病毒的增殖及對宿主的感染性。

2. 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)是病毒的主要組成部分。自然界中常見(jiàn)的 20 種氨基酸在病毒的結構中都可找到，但是氨基酸的組合與含量因病毒的種類(lèi)而異。比較簡(jiǎn)單的植物病毒大都只含有一種蛋白質(zhì)。其他病毒均由一種以上的蛋白質(zhì)構成。

    蛋白質(zhì)的功能：①蛋白質(zhì)構成病毒粒子的外殼；②保護病毒核酸免受外界理化因子的破壞；③決定病毒感染的特異性；④決定病毒的抗原性。

 

三、病毒的結構

    由于電子顯微鏡技術(shù)與生物化學(xué)、Ｘ射線(xiàn)衍射等分析技術(shù)的綜合應用，逐步揭示了病毒粒子的亞顯微結構。研究病毒的結構對于了解它們的功能，認識其本質(zhì)，進(jìn)行病毒的分類(lèi)、鑒定，分析病毒的致病作用等有重要的意義。

    病毒粒子系指完整的或結構完整、有感染性的病毒個(gè)體。在電子顯微鏡下呈現特定的形態(tài)�，F已觀(guān)察到很多病毒粒子具有一定的或共同的下列結構形式。

1. 衣殼粒：是構成病毒粒子的最小形態(tài)單位。每個(gè)衣殼粒是由 1-6 個(gè)同種多肽分子折疊而成的蛋白質(zhì)亞單位。病毒粒子上不同部位的衣殼�？捎刹煌�多肽分子組成。

2. 衣殼：由衣殼粒以對稱(chēng)的形式，有規律地排列成特定的形狀，構成病毒的外殼。

3. 核衣殼：它是病毒蛋白質(zhì)和核酸的合稱(chēng)。

4. 囊膜：有些病毒在衣殼的外面包裹著(zhù)一層構造比較復雜的包膜。它由脂類(lèi)和多糖組成。這種結構具高度的穩定性，可保護病毒核酸不致在細胞外環(huán)境中受到破壞。

5. 刺突：有些病毒粒子表面，尤其是在有囊膜的病毒粒子表面具有突起物。

    由于衣殼粒排列組合的方式不同，使病毒粒子往往表現出不同的構型。主要有三種情況：

    螺旋狀對稱(chēng)型：煙草花葉病毒（ TMV ）是衣殼粒螺旋對稱(chēng)病毒的典型代表，煙草花葉病毒呈直桿狀，長(cháng) 300nm ，寬 15nm ，中空內徑 4nm ，由 158 個(gè)氨基酸組成一個(gè)皮鞋狀的衣殼粒，相對分子量為 17500 ，總共 2130 個(gè)衣殼粒，排列成 130 圈螺旋， TMV 的核酸核心是單鏈的 RNA ，相對分子質(zhì)量為 260 萬(wàn)，含有 6390 個(gè)核苷酸，每 3 個(gè)核苷酸與一個(gè)衣殼粒相結合，盤(pán)繞于蛋白質(zhì)的中空內徑中。

    二十面體對稱(chēng)型：二十面體具有 12 個(gè)角、 20 個(gè)面和 30 條棱。腺病毒的衣殼是典型的二十面體對稱(chēng)，由 252 個(gè)衣殼組成，沒(méi)有包膜。腺病毒的核心是由線(xiàn)狀雙鏈 DNA 構成的。其基因組的大小都約為 36500 個(gè)核苷酸對。

復合對稱(chēng)型：Ｔ偶數噬菌體 ---T 4 由頭部（核心是雙鏈線(xiàn)狀 DNA ）、頸部和尾部（尾鞘、尾管、基板、刺突和尾絲）三個(gè)部分構成。 

 

 四、病毒的繁殖

    病毒的繁殖方式與細胞型微生物不同。病毒是專(zhuān)性活細胞內寄生物，缺乏生活細胞所具備的細胞器，以及代謝必需的酶系統和能量。增殖所需的原料、能量和生物合成的場(chǎng)所均宿主細胞提供。在病毒核酸的控制下合成病毒的核酸、蛋白質(zhì)等成份。然后在宿主細胞內裝配成為成熟的、具有感染性的病毒粒子，再以種方式釋放到細胞外，感染其他細胞。這種增殖方式稱(chēng)為復制。

（一）植物病毒的繁殖

    植物病毒沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的吸附結構，通過(guò)昆蟲(chóng)口器、摩擦傷口和人為傷口進(jìn)入寄主細胞。植物病毒在入住宿主細胞后脫去蛋白質(zhì)外殼。如 TMV 的衣殼粒以雙層盤(pán)的形式組裝成衣殼， PH 的改變、 RNA 的嵌入對衣殼的裝配起關(guān)鍵作用。

（二）動(dòng)物病毒的繁殖方式

    概括起來(lái)可分為：吸附、侵入、脫殼、生物合成、裝配、釋放六個(gè)連續步驟。

（三）細菌病毒的繁殖方式

一、吸附 吸附是病毒感染宿主細胞的前提，具有高度的專(zhuān)一性。在通常情況下，敏感細胞表面具有特異性表面接受部位，可與相應的病毒結合。

二、侵入 病毒侵入的方式 取決于宿主細胞的性質(zhì)，尤其是它的表面結構。一般來(lái)說(shuō)有三種情況：①整個(gè)病毒粒子進(jìn)入宿主細胞；②核衣殼進(jìn)入宿主細胞；③只有核酸進(jìn)入宿主細胞。

三、生物生物合成 包括核酸的復制和蛋白質(zhì)的合成。首先，噬菌體以其核酸中的遺傳信息向宿主細胞發(fā)出指令并提供“藍圖”，使宿主細胞的代謝系統按次序地逐一轉向合成噬菌體的組分和“部件”，合成所需“原料”可通過(guò)宿主細胞原有核酸等的降解、代謝庫內的貯存物或從環(huán)境中取得。

    烈性噬菌體體的增殖方式按核酸類(lèi)型的不同主要分成三類(lèi)：即①按早期、次早期和晚期基因的順序來(lái)進(jìn)行轉錄、轉譯和復制的雙鏈 DNA 噬菌體的增殖方式；②按“滾環(huán)”模型復制單鏈 DNA 的增殖方式；③按“花朵”模式復制 A 蛋白（成熟蛋白）、衣殼蛋白和復制酶蛋白的增殖方式。下面以其中的第二類(lèi) -- 雙鏈 DNA 噬菌體的增殖方式為典型代表來(lái)加以介紹。

    當噬菌體 dsDNA 侵入宿主細胞后，首先設法利用宿主細胞原有的 RNA 聚合酶來(lái)轉錄噬菌體的 mRNA 。然后由這些 mRNA 進(jìn)行轉譯，以合成噬菌體特有的蛋白質(zhì)。這種利用細菌原有的 RNA 聚合酶轉錄噬菌體的早期基因而合成 mRNA 的過(guò)程常稱(chēng)早期轉錄，由此產(chǎn)生的 mRNA 稱(chēng)早期 mRNA ，其后的轉譯稱(chēng)早期轉譯，而產(chǎn)生的蛋白質(zhì)則稱(chēng)早期蛋白。

    利用早期蛋白中新合成的或更改后的 RNA 聚合酶來(lái)轉錄噬菌體的次早期基因，借以產(chǎn)生次早期 mRNA 的過(guò)程，稱(chēng)為次早期轉錄。由此合成的 mRNA 稱(chēng)次早期 mRNA ，進(jìn)一小的轉譯稱(chēng)次早期轉譯，其結果產(chǎn)生了多種次早期蛋白。例如分解宿主細胞 DNA 的 DNA 酶，復制噬菌體 DNA 的 DNA 聚合酶，以及供晚期基因轉錄用的晚期 mRNA 聚合酶。

    晚期轉錄是指在新的噬菌體 DNA 復制完成后對晚期基因所進(jìn)行的轉錄作用。其結果產(chǎn)生了晚期 mRNA ，現經(jīng)晚期轉譯后，就產(chǎn)生一大批可用于子代噬菌體裝配用的“部件” -- 晚期蛋白，它們是頭部蛋白，尾部蛋白，各種裝配蛋白和溶菌酶等。

四、裝配 病毒核酸的復制與病毒蛋白質(zhì)的合成是分開(kāi)進(jìn)行的，由分別合成好的核酸與蛋白質(zhì)組成完整的新的病毒粒子的過(guò)程。

五、釋放 成熟的病毒粒子從被感染細胞內轉移到外界的過(guò)程稱(chēng)為病毒釋放。病毒的釋放是多樣的，有的通過(guò)破裂，出芽作用或通過(guò)細胞之間的接觸而擴散。

    上述增殖生活周期是較短的，例如： E. ColiT 系噬菌體在合適的溫度下為 15--25min 。第一個(gè)宿主細胞裂解后所產(chǎn)生的子代噬菌體量稱(chēng)裂解量。不同的噬菌體有不同的裂解量，例如： T2 為 150 左右， T4 約 100 ， f2 則可高達 10000 左右。