病毒學概述

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病毒簡介

病毒學是研究病毒的一門科學分支。 “病毒”一詞源於拉丁語，意為“毒藥”。

病毒是最小的感染因子或生物體，其直徑在20奈米到300奈米之間。事實上，支原體（一種細菌）的直徑也約為300奈米。病毒由蛋白質外殼（衣殼）、有或無脂質包膜以及病毒基因組（可能是RNA或DNA）組成。

由於這些感染因子不具有細胞質，因此它們也不具有細胞器，如核糖體、線粒體等，因此它們不能自行合成蛋白質和產生能量。然而，這些病毒能夠利用被感染的宿主細胞的能量來合成蛋白質並在其中複製。因此，這些病毒被稱為專性細胞內寄生蟲。

病毒粒子

此術語指的是完整的病毒或感染性病毒顆粒。其中包含所有病毒成分。

類病毒

它指的是進入被病毒感染的宿主的病毒核酸。此術語僅適用於RNA複製的某些階段。

病毒的一般特徵

病毒的特徵包括：

• 它們是超濾性因子，直徑在20奈米到300奈米之間。

• 它們只能透過電子顯微鏡觀察到。

• 最小的病毒屬於細小病毒科和微小核糖核酸病毒科，而最大的病毒屬於痘病毒科。

• 最小的病毒略大於核糖體的尺寸，最大的病毒等於最小的細菌的尺寸。

• 病毒通常不被認為是真正的生物體，因為它們缺乏獨立複製和生存的代謝特性。因此，它們依賴於宿主細胞。

• 它們通常被認為是細胞內寄生蟲。

• 在宿主細胞外，病毒被稱為病毒顆粒，被認為是非生物體，其遺傳物質是DNA或RNA（但不是兩者兼有），以及稱為衣殼的蛋白質外殼。

• 病毒不能在非生物培養基上生長，而是需要宿主細胞。

• 它們不能像其他任何單細胞生物（包括細菌、衣原體、立克次體和支原體）那樣進行二元裂變。病毒透過複雜的方式進行細胞分裂。

病毒的結構

病毒的形態包括被衣殼包圍的核酸。

衣殼

它由稱為衣殼粒的小蛋白質單位組成。具有核酸和衣殼的整個病毒結構稱為核衣殼。

衣殼與核酸的關係決定了病毒的對稱性，即這兩種成分（即核酸和衣殼）的排列方式。主要有兩種對稱性。

二十面體對稱性：衣殼在此形成圍繞核酸的六邊形結構。這是病毒中最常見的對稱形式。除痘病毒具有複雜對稱性外，其他病毒都具有二十面體對稱性。

螺旋對稱性：衣殼在此像螺旋一樣圍繞病毒中的核酸盤旋。例如：正黏病毒、彈狀病毒、絲狀病毒和布尼亞病毒。

包膜

這是一種脂蛋白樣的外殼結構，其中既有蛋白質成分，也有脂質成分。外側通常是脂質部分，內嵌結構是蛋白質部分。蛋白質部分通常是病毒編碼的，包膜的脂質部分來自宿主細胞膜。大多數病毒都有包膜，而其他無包膜或裸露的病毒對消毒和高溫最具抵抗力。

無包膜病毒：DNA病毒包括細小病毒、腺病毒和乳多空病毒。RNA病毒包括微小核糖核酸病毒、星狀病毒、呼腸孤病毒和鈣病毒、甲型和戊型肝炎病毒。

病毒的生命週期

病毒不能在沒有宿主細胞的情況下生長。因此，它會感染宿主細胞，並利用宿主機制複製其遺傳物質並製造新的病毒顆粒。病毒的複製方式與透過二元裂變複製的細菌不同，是一種複雜的方式。這個複製過程被分為以下幾個連續步驟。

• 吸附：在決定哪種病毒感染特定細胞方面最具特異性。這是由於受體相互作用造成的。例如：HIV Gp120與人類細胞的CD4相互作用。

• 侵入：病毒侵入宿主細胞。

• 脫殼：衣殼被破壞，將其核酸釋放到宿主細胞中。

• 複製或生物合成階段：病毒DNA/RNA在細胞質或細胞核中複製。大多數DNA病毒在其細胞核中複製其DNA，但痘病毒在細胞質中複製，而肝炎病毒在細胞核和細胞質中部分複製。大多數RNA病毒在細胞質中複製，但HIV和流感病毒在細胞核中複製。

• 成熟或組裝：正鏈單鏈RNA作為RNA發揮作用，翻譯成蛋白質，複製產生單鏈RNA分子，這些分子組裝產生子代病毒。負鏈單鏈RNA首先轉化為正鏈mRNA，然後進行翻譯以產生蛋白質。

• 釋放：主要通過出芽或宿主細胞裂解發生。

病毒的分類

根據宿主細胞的性質，病毒可分為以下幾類。

• 動物病毒：感染動物的病毒。

• 植物病毒：感染植物的病毒。例如：玉米矮花葉病毒。

• 細菌病毒（噬菌體）：能夠感染細菌細胞的病毒。例如T2、T4、T6噬菌體。

根據遺傳物質，病毒再次分類如下。

DNA病毒

大多數DNA病毒具有雙鏈DNA，但細小病毒具有單鏈DNA。

例如：細小病毒、痘病毒、乳多空病毒、皰疹病毒、乙型肝炎病毒、腺病毒和噬菌體。

RNA病毒

大多數RNA病毒具有單鏈RNA，但呼腸孤病毒具有雙鏈RNA。而HIV有兩個單鏈RNA複製。一些RNA病毒具有分節RNA，包括布尼亞病毒、流感病毒、輪狀病毒和沙粒病毒。

單鏈RNA病毒又分為正鏈單鏈RNA病毒或負鏈單鏈RNA病毒，這取決於RNA是正極性還是負極性。例如：正黏病毒（副黏病毒或正黏病毒）、蟲媒病毒、其他肝炎病毒、微小核糖核酸病毒、狂犬病毒、逆轉錄病毒（如HIV）、呼腸孤病毒（如輪狀病毒）等。

根據病毒包膜的存在與否，病毒可分為：

• 裸病毒

• 有包膜病毒

研究病毒學的重要性

• 發酵過程主要受細菌病毒的影響。

• 一些病毒被用作生物農藥來控制農業作物中的害蟲。

• 一些病毒被用作基因工程中的載體。

• 透過培養病毒可以生產出針對許多病毒感染的疫苗。由於大規模生產疫苗需要大量培養這些病毒，因此研究病毒變得非常重要。

結論

病毒學是微生物學的一個重要分支，它是研究病毒的學科。人類發展史主要由三個因素決定：人類衝突、環境變化以及傳染病的出現和流行。

這些感染因子可能有多種型別，例如細菌、原生動物、真菌、病毒和寄生蟲。

病毒是專性寄生蟲，需要其他宿主細胞才能完成其生命週期以及生長和發育。此處的宿主細胞可能是動物細胞或植物細胞。這些感染性顆粒通常由蛋白質外殼、病毒基因組以及存在或不存在外部脂質包膜組成。病毒不具有其他單細胞生物的特性。