病毒
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病毒(virus)是一種可以利用宿主細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)制的微小, 無完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)的亞顯微粒子。病毒不具細(xì)胞結(jié)構(gòu)，無法獨(dú)立生長和復(fù)制, 但病毒可以感染所有的具有細(xì)胞的生命體, 具有遺傳、復(fù)制等生命特征。
病毒主要由核酸和蛋白質(zhì)外殼組成。有些病毒有囊膜和刺突，如流感病毒。病毒基因同其他生物的基因一樣，也可以發(fā)生突變和重組，因此也是可以演化的。
對(duì)于病毒到底是一種生命形式，還是僅僅是一種能夠與生物體作用的有機(jī)結(jié)構(gòu)，人們的觀點(diǎn)各不相同。病毒有高度的寄生性，完全依賴宿主細(xì)胞的能量和代謝系統(tǒng)，獲取生命活動(dòng)所需的物質(zhì)和能量，離開宿主細(xì)胞，它只是一個(gè)大化學(xué)分子，停止活動(dòng)，可制成蛋白質(zhì)結(jié)晶，為一個(gè)非生命體，遇到宿主細(xì)胞它會(huì)通過吸附，進(jìn)入、復(fù)制、裝配、釋放子代病毒而顯示典型的生命體特征，所以病毒是介于生物與非生物之間的, 一種處于“生命邊緣的生物體”。
第一個(gè)已知的病毒是煙草花葉病毒，由馬丁烏斯·貝杰林克于1899年發(fā)現(xiàn)并命名，如今已有超過5000種類型的病毒得到鑒定。研究病毒的科學(xué)被稱為病毒學(xué)，是微生物學(xué)的一個(gè)分支。
目錄 |
結(jié)構(gòu)
病毒的形狀和大?。ńy(tǒng)稱形態(tài)）各異。大多數(shù)病毒的直徑在10-300納米（nm）。最大的為痘病毒科，大小為（170～260）×（300～450）納米，最小的為雙聯(lián)病毒科，直徑18～20納米。一些絲狀病毒的長度可達(dá)1400nm，但其寬度卻只有約80nm。大多數(shù)的病毒無法在光學(xué)顯微鏡下觀察到，而掃描或透射電子顯微鏡是觀察病毒顆粒形態(tài)的主要工具，常用的染色方法為負(fù)染色法。
一個(gè)完整的病毒顆粒被稱為病毒體（virion），是由由蛋白質(zhì)組成的具有保護(hù)功能的“衣殼”和被衣殼包被的核酸組成。
病毒的形態(tài)一般可以分為以下四種：螺旋形,正二十面體形,包膜型和復(fù)合型.
生命周期
流感病毒自我復(fù)制過程：1. 病毒體附著到宿主細(xì)胞表面并通過胞吞進(jìn)入細(xì)胞；2. 衣殼分解后，病毒核糖核蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)入核；3a. 病毒基因組轉(zhuǎn)錄；3b. 病毒基因組復(fù)制；4. 新合成的病毒mRNA出核并完成翻譯；5a. 合成的核蛋白入核與新復(fù)制的核酸結(jié)合；5b. 合成的病毒表面蛋白進(jìn)入高爾基體完成翻譯后修飾并轉(zhuǎn)運(yùn)上膜；6. 新形成的核衣殼進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)并與插有病毒表面蛋白的細(xì)胞膜結(jié)合；7. 新生成的病毒體通過出泡方式離開宿主細(xì)胞。
病毒與人類疾病
由病毒引起的人類疾病種類繁多。已經(jīng)確定的如，傷風(fēng)、流感、水痘等一般性疾病，以及天花、艾滋病、SARS和禽流感等嚴(yán)重疾病。還有一些疾病可能是以病毒為致病因子；例如，人皰疹病毒6型與一些神經(jīng)性疾病，如多發(fā)性硬化癥和慢性疲勞綜合癥之間可能相關(guān)。此外，原本被認(rèn)為是馬的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的致病因子的玻那病毒，現(xiàn)在被發(fā)現(xiàn)可能能夠引起人類精神疾病。病毒能夠?qū)е录膊〉哪芰Ρ环Q為病毒性（virulence）。
并非所有的病毒都會(huì)導(dǎo)致疾病，因?yàn)樵S多病毒的復(fù)制并不會(huì)對(duì)受感染的器官產(chǎn)生明顯的傷害。一些病毒，如艾滋病毒，可以與人體長時(shí)間共存，并且依然能保持感染性而不受到宿主免疫系統(tǒng)的影響，即“病毒持續(xù)感染”（viral persistence）。但在通常情況下，病毒感染能夠引發(fā)免疫反應(yīng)，消滅入侵的病毒。而這些免疫反應(yīng)能夠通過注射疫苗來產(chǎn)生，從而使接種疫苗的人或動(dòng)物能夠終生對(duì)相應(yīng)的病毒免疫。像細(xì)菌這樣的微生物也具有抵御病毒感染的機(jī)制，如限制修飾系統(tǒng)。
不同的病毒有著不同的致病機(jī)制，主要取決于病毒的種類。在細(xì)胞水平上，病毒主要的破壞作用是導(dǎo)致細(xì)胞裂解，從而引起細(xì)胞死亡。在多細(xì)胞生物中，一旦機(jī)體內(nèi)有足夠多的細(xì)胞死亡，就會(huì)對(duì)機(jī)體的健康產(chǎn)生影響。雖然病毒可以引發(fā)疾病，卻也可以無害地存在于機(jī)體內(nèi)。例如，能夠引起感冒瘡的單純皰疹病毒可以在人體內(nèi)保持休眠狀態(tài)；這種狀態(tài)又被稱為潛伏（latency），這也是所有皰疹病毒（包括能夠?qū)е孪贌岬?a href="/index.php?title=%E8%89%BE%E4%BC%AF%E6%96%AF%E5%9D%A6-%E5%B7%B4%E5%B0%94%E7%97%85%E6%AF%92&action=edit&redlink=1" class="new" title="艾伯斯坦-巴爾病毒（尚未撰寫）" rel="nofollow">艾伯斯坦-巴爾病毒和能夠?qū)е?a href="/w/%E6%B0%B4%E7%97%98" title="水痘">水痘的水痘－帶狀皰疹病毒）的特點(diǎn)。進(jìn)入潛伏狀態(tài)的水痘－帶狀皰疹病毒在“蘇醒”后，能夠引起帶狀皰疹。
一些病毒能夠引起慢性感染，可以在機(jī)體內(nèi)不斷復(fù)制而不受宿主防御系統(tǒng)的影響。這類病毒包括乙肝病毒和丙肝病毒。受到慢性感染的人群即是病毒攜帶者，因?yàn)樗麄兿喈?dāng)于儲(chǔ)存了保持感染性的病毒。當(dāng)人群中有較高比例的攜帶者時(shí)，這一疾病就可以發(fā)展為流行病。
抗生素對(duì)病毒沒有任何作用，但抗病毒藥物已經(jīng)被研發(fā)出來用于治療病毒感染。
流行病學(xué)
病毒的流行病學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的一個(gè)分支，主要是研究基于人的病毒的傳播途徑和對(duì)病毒感染的控制方法。
病毒的傳播可以是垂直方式，如從母親到嬰兒，或者是水平方式，即從一個(gè)人到另一個(gè)人。垂直傳播的例子包括乙肝病毒和艾滋病毒，嬰兒一出生就會(huì)從母親處感染病毒；另一個(gè)少見的例子是水痘－帶狀皰疹病毒，雖然只會(huì)引起較溫和的感染反應(yīng)，但對(duì)于胎兒或剛出生的嬰兒卻是致命的。水平傳播是最普遍的病毒在人群中的傳播方式。病毒的傳播途徑包括：血液交換或性行為，如艾滋病毒、乙肝和丙肝病毒；口部的唾液交換，如艾伯斯坦-巴爾病毒；含病毒的食物或飲用水，如諾羅病毒；呼吸入以氣溶膠形式存在的病毒，如流感病毒；以蚊蟲為載體，通過蚊蟲叮咬注入人體，如登革熱病毒。
病毒的傳播方式多種多樣，不同類型的病毒采用不同的方法。而動(dòng)物病毒可以通過蚊蟲叮咬而得以傳播。這些攜帶病毒的生物體被稱為載體。流感病毒可以經(jīng)由咳嗽和打噴嚏來傳播；諾羅病毒則可以通過手足口途徑來傳播，即通過接觸帶有病毒的手、食物和水；輪狀病毒常常是通過接觸受感染的兒童而直接傳播的；此外，艾滋病毒則可以通過性接觸來傳播。
病毒感染的傳播速率取決于多重因素：包括人口密度、易感染個(gè)體（例如缺乏對(duì)該病毒的免疫力）的數(shù)量、醫(yī)療和天氣條件等。
一旦病毒被鑒定，其傳播就可以通過注射疫苗來阻斷。當(dāng)沒有可用的疫苗時(shí)，改善環(huán)境衛(wèi)生以及采取消毒措施也可以有效地防止病毒傳播。通常受感染的病人需要與其他健康人群隔離開，而對(duì)有接觸過病毒的人需要進(jìn)行隔離檢疫。大多數(shù)人和動(dòng)物的病毒感染具有一定的潛伏期，在這一期間，不會(huì)有患病的跡象和癥狀。病毒性疾病的潛伏期從幾天到幾個(gè)星期不等，但多數(shù)病毒感染的潛伏期已經(jīng)得以確定。在潛伏期之后，會(huì)有一段“可傳染期”，即此期間受感染的個(gè)體可以將病毒傳染給其他個(gè)體。對(duì)于了解可傳染期和潛伏期的長短對(duì)于控制疾病的爆發(fā)也非常重要。當(dāng)疾病爆發(fā)導(dǎo)致一個(gè)人群、社區(qū)或地區(qū)中有反常的高比例患病者時(shí)，這一疾病就被稱為流行病；如果疾病傳播到世界范圍則被稱為瘟疫。
癌癥
病毒是導(dǎo)致癌癥發(fā)生的原因之一。與人類癌癥相關(guān)的主要病毒有人類乳突病毒、乙肝病毒、艾伯斯坦-巴爾病毒和人類嗜T淋巴細(xì)胞病毒（human T-lymphotropic virus）。肝炎病毒可以誘發(fā)慢性病毒感染從而導(dǎo)致肝癌。人類嗜T淋巴細(xì)胞病毒可以導(dǎo)致熱帶痙攣性癱瘓（tropical spastic paraparesis）和成人T細(xì)胞白血病。人類乳突病毒是子宮頸癌、皮膚癌、肝門癌和陰莖癌的成因。在皰疹病毒科中，卡波西肉瘤相關(guān)皰疹病毒（Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus）能夠?qū)е?a href="/w/%E5%8D%A1%E6%B3%A2%E8%A5%BF%E8%82%89%E7%98%A4" title="卡波西肉瘤">卡波西肉瘤（Kaposi's sarcoma）和體腔淋巴瘤（body cavity lymphoma），而艾伯斯坦-巴爾病毒可以導(dǎo)致伯奇氏淋巴瘤（Burkitt's lymphoma）、霍奇金淋巴瘤（Hodgkin’s lymphoma）、B淋巴擴(kuò)增紊亂（B lymphoproliferative disorder）和鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma）。
宿主防御機(jī)制
人體抵御病毒的第一道防線是先天性免疫系統(tǒng)。這一免疫系統(tǒng)由能夠抵御非特異性病毒感染的細(xì)胞和其他機(jī)制組成，即以一種通用方式來對(duì)入侵的病原體做出識(shí)別和反應(yīng)，但不同于獲得性免疫系統(tǒng)，這一免疫系統(tǒng)并不產(chǎn)生持久的或保護(hù)性的免疫。
RNA干擾是對(duì)抗病毒的一種重要的先天性防御機(jī)制。
當(dāng)人體的獲得性免疫系統(tǒng)探測到病毒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生特異性的抗體來與病毒結(jié)合并使其失去感染性，這種作用被稱為體液免疫。其中，有兩類抗體非常重要。第一類被稱為IgM（免疫球蛋白M），它能高效地使病毒去活，但免疫系統(tǒng)的細(xì)胞產(chǎn)生IgM的時(shí)間只有幾個(gè)星期。第二類被稱為IgG（免疫球蛋白G），它能夠免疫系統(tǒng)不停地制造出來。IgM存在于宿主的血液中是用于急性感染的情況，而IgG的存在則表明過去曾經(jīng)受到某種感染（用于防御以后的同類感染）。進(jìn)行免疫性測試時(shí)，通常是對(duì)體內(nèi)的IgG型抗體進(jìn)行測量。
人體對(duì)抗病毒的第二道防線是細(xì)胞免疫（cell-mediated immunity），包括了被稱為T細(xì)胞的免疫細(xì)胞。人體中的細(xì)胞不斷地將其內(nèi)部蛋白質(zhì)的片斷展示在細(xì)胞表面（抗原呈遞）供T細(xì)胞來進(jìn)行檢查，一旦T細(xì)胞識(shí)別出可能的病毒片斷，那么對(duì)應(yīng)的細(xì)胞就會(huì)被T殺手細(xì)胞和病毒特異性T細(xì)胞擴(kuò)增所消滅。諸如巨噬細(xì)胞在內(nèi)的一些細(xì)胞專門負(fù)責(zé)抗原呈遞。制造干擾素是一種重要的宿主防御機(jī)制。干擾素是病毒感染之后由機(jī)體所產(chǎn)生的一種激素，它在免疫中的作用較為復(fù)雜，可以確定的是它能夠通過殺死受感染細(xì)胞及其鄰近細(xì)胞來逐步阻止病毒的復(fù)制。
并非所有的病毒感染都會(huì)引起保護(hù)性免疫反應(yīng)。例如，艾滋病毒可以通過不斷地變換其病毒體表面蛋白的氨基酸序列來逃避免疫系統(tǒng)的打擊。這些頑固的病毒采用多種方式來逃脫免疫系統(tǒng)的控制，如隔離、阻斷抗原呈遞、產(chǎn)生細(xì)胞因子抗性、逃避自然殺傷細(xì)胞的作用、逃脫細(xì)胞凋亡以及抗原轉(zhuǎn)移。其他一些病毒，如向神經(jīng)病毒，可以通過神經(jīng)來傳播，而在神經(jīng)系統(tǒng)中免疫系統(tǒng)可能無法接觸到它們。
預(yù)防與治療
因?yàn)椴《臼褂昧怂拗骷?xì)胞來進(jìn)行復(fù)制并且寄居其內(nèi)，因此很難用不破壞細(xì)胞的方法來殺滅病毒。現(xiàn)在最積極的對(duì)付病毒疾病的方法是疫苗接種來預(yù)防病毒感染或者使用抗病毒藥物來降低病毒的活性以達(dá)到治療的目的。
疫苗
疫苗接種是一種廉價(jià)而又有效的防止病毒感染的方法。早在病毒被發(fā)現(xiàn)之前，疫苗就已經(jīng)為人們用于預(yù)防病毒感染。隨著疫苗接種的普及，病毒感染相關(guān)的一些疾?。ㄈ?a href="/w/%E5%B0%8F%E5%84%BF%E9%BA%BB%E7%97%B9" title="小兒麻痹" class="mw-redirect">小兒麻痹、痳疹、腮腺炎和風(fēng)疹）的發(fā)病率和死亡率都大幅度下降，而曾經(jīng)是致命疾病的天花已經(jīng)絕跡。
目前各類疫苗可以預(yù)防超過30種對(duì)人體的病毒感染，而有更多的疫苗被用于防止動(dòng)物受到的病毒感染。
疫苗的成分可以是活性降低的或死亡的病毒，也可以是病毒蛋白質(zhì)（抗原）?；钜呙绨嘶钚詼p弱的可致病的病毒，這樣的病毒被稱為“減毒”病毒。雖然活性減弱，但活疫苗對(duì)于那些免疫力較弱或免疫缺陷的人可能是危險(xiǎn)的，對(duì)他們注射活疫苗可能反而會(huì)導(dǎo)致疾病。生物技術(shù)和基因工程被用于改造病毒疫苗，改造后的疫苗（即亞單位疫苗）只含有病毒的衣殼蛋白，如乙肝疫苗。由于不含有病毒核酸，因此亞單位疫苗對(duì)于免疫缺陷的病人是安全的。 對(duì)于活疫苗的安全性也有一些例外，如黃熱病毒疫苗，雖然是一種減毒病毒株（被稱為17D），卻可能是目前所有疫苗中最安全和最有效的。
抗病毒藥物
在過去的二十年間，抗病毒藥物的發(fā)展非常迅速。艾滋病的不斷蔓延推動(dòng)了對(duì)抗病毒藥物的需求。抗病毒藥物常是核苷類似物，當(dāng)病毒復(fù)制時(shí)如果將這些類似物當(dāng)作核苷用于合成其基因組就會(huì)產(chǎn)生沒有活性的病毒基因組（因?yàn)檫@些類似物缺少與磷相連能夠相互連接形成DNA“骨架”的羥基，會(huì)造成DNA的鏈終止），從而抑制病毒的增殖。核苷類似物作為抗病毒藥物的例子包括阿昔洛韋，可用于抑制單純皰疹病毒感染，和拉米夫定，可用于治療艾滋病和乙型肝炎。阿昔洛韋是最早出現(xiàn)也是最經(jīng)常被指定使用的抗病毒藥物。 其他使用中的抗病毒藥物是針對(duì)病毒生活周期的不同階段。艾滋病毒需要依賴一種被稱為HIV-1蛋白酶的作用來獲得完整的感染能力；而通過使用大量的蛋白酶抑制劑類的藥物可以使這種酶失活。
丙型肝炎是由一種RNA病毒引起的。80%的受感染者都會(huì)形成慢性肝炎，如果不加以治療，受感染者會(huì)一直保持被感染的狀態(tài)。目前有效的治療方法是將核苷類似物利巴韋林與干擾素一起使用。對(duì)于慢性乙型肝炎的病毒攜帶者的治療方法也采用類似的策略。
主要抗病毒藥物
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應(yīng)用
生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)
病毒對(duì)于分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的研究具有重要意義，因?yàn)樗鼈兲峁┝四軌虮挥糜诟脑旌脱芯考?xì)胞功能的簡單系統(tǒng)。研究和利用病毒為細(xì)胞生物學(xué)的各方面研究提供了大量有價(jià)值的信息。例如，病毒被用在遺傳學(xué)研究中來幫助我們了解分子遺傳學(xué)的基本機(jī)制，包括DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、RNA加工、翻譯、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)以及免疫學(xué)等。
遺傳學(xué)家常常用病毒作為載體將需要研究的特定基因引入細(xì)胞。這一方法對(duì)于細(xì)胞生產(chǎn)外源蛋白質(zhì)，或是研究引入的新基因?qū)τ诩?xì)胞的影響，都是非常有用的。病毒治療法（virotherapy）也采用類似的策略，即利用病毒作為載體引入基因來治療各種遺傳性疾病，好處是可以定靶于特定的細(xì)胞和DNA。這一方法在癌癥治療和基因治療中的應(yīng)用前景廣闊。一些科學(xué)家已經(jīng)利用噬菌體來作為抗生素的替代品，由于一些病菌的抗生素抗性的加強(qiáng)，人們對(duì)于這一替代方法的興趣也不斷增長。
材料科學(xué)與納米技術(shù)
從生命科學(xué)發(fā)展而來的這些強(qiáng)大技術(shù)正在成為納米材料制造方法的基礎(chǔ)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了它們在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用而被應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域中。
由于具有合適的大小、形狀和明確的化學(xué)結(jié)構(gòu)，病毒被用作納米量級(jí)上的組織材料的模板。最近的一個(gè)應(yīng)用例子是利用豇豆花葉病毒顆粒來放大DNA微陣列上感應(yīng)器的信號(hào)；另一個(gè)例子是利用豇豆花葉病毒作為納米量級(jí)的分子電器的面板。在實(shí)驗(yàn)室中，病毒還可以被用于制造可充電電池。
武器
病毒能夠引起瘟疫而導(dǎo)致人類社會(huì)的恐慌，這種能力使得一些人企圖利用病毒作為生化武器來達(dá)到常規(guī)武器所不能獲得的效果。
參見
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