病毒的特殊性

1病毒的特殊性

病毒是最简单的生命形式，和病原菌一样，它也具有感染性，在一定条件下可以侵入细胞（即病毒表现出生存和生命活性的环境）；而在细胞外，它像化学大分子一样不表现任何生命特征，显得很安分守己。一旦有机会，它便进入宿主细胞，利用宿主细胞这个庞大的加工厂大量生产自己生存和传代的必需物质，如遗传物质核糖核酸（RNA）或者脱氧核糖核酸（DNA）以及蛋白质等，然后装配成许多子代病毒，当细胞内物质被消耗完毕，细胞也就“寿终正寝”了，病毒随着出来又去袭击别的细胞而完成病毒繁殖、传代的循环。由此可见，病毒是一类既具有化学大分子属性和生物体的基本特征，又具有细胞外的感染颗粒形式和细胞内的繁殖基因形式的十分独特的生物。

病毒与细菌、霉菌等同属于微生物范畴，但它和细菌及其他生物有着迥然的区别，这些区别主要表现于勒渥夫和托尼尔（1966）所指出的病毒的五大特点。

（1）病毒不具有细胞结构

动物、植物和微生物都是由细胞构成的，细胞是构成这些生物体的基本单位。典型的病毒只有由蛋白质组成的外壳和由核酸组成的核心。当然有的病毒结构也比较复杂，即在蛋白质外壳外还有由脂质和糖蛋白组成的具有突起物的包膜结构。

（2）遗传信息的独特性

俗话说“种瓜得瓜，种豆得豆”、“鸡窝里飞不出金凤凰”。这些俗语揭示了遗传学的普遍道理，我们知道，所有的生物体得以代代相传，起决定作用的是其遗传信息，其本质就是基因。一切生物体的基因都是由DNA组成的，DNA分子含有两条链，形成一个螺旋状的长梯，每条链由被称为碱基的分子组成。碱基有4种，分别为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）。在一个完整的DNA分子中，两条链平行排列，碱基在之间相连形成阶梯，碱基的长度不同，只有A和T、G和C这两组碱基可以在中间对接。

DNA链上的碱基顺序决定着基因中的遗传信息，这就像一个单词的字母顺序决定这个词的意思一样。这些信息告诉细胞如何制造某一特定蛋白质（即细胞赖以生存的复杂化合物）。

基因遗传信息通过蛋白质而表现出来，而由基因到合成相应蛋白质要经过两步。第一步，转录，即含有基因的DNA片段分裂为两条链，其中一条链含有制造某一特定蛋白质的遗传信息，这条链便成为建造RNA链的一套指令。RNA与这条DNA链互补配对，不过，在RNA链上，胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）代替。第二步，翻译，当转录完成后，RNA脱离DNA，并按其碱基排列的顺序指挥着氨基酸结合成为蛋白质。

生物细胞内的遗传物质除含有DNA外，同时又含有RNA，但是在这一点上，病毒却表现出特殊性。因为病毒的结构简单，其本身只含有一种类型的核酸，要么是DNA，要么是RNA。只含有DNA的病毒称为DNA病毒，只含有RNA的病毒称为RNA病毒。如艾滋病病毒的全部遗传信息都是由RNA编码，这在生物界是极其独特的现象。病毒的遗传信息可以从DNA——RNA——蛋白质传递，也可以从RNA——DNA——蛋白质传递，从而打破了多年来人们普遍接受的中心法则。因此病毒遗传的独特性为丰富遗传信息的传递作出了特殊的贡献，由于病毒只含有一种核酸，在原料使用方面也是很经济的，为探索最简单的生命形式提供了新的思路。

（3）独特的繁殖方式

绝大多数生物都是靠细胞的从小到大以及细胞数目的增加来完成生长过程，通过双分裂的方式进行繁殖。病毒没有生长现象，繁殖也不是以双分裂的方式进行，病毒感染宿主细胞后，其遗传物质进入细胞，一方面利用宿主细胞内的遗传物质为原料，以自己的遗传物质为模板大量进行拷贝，另一方面以复制出的遗传物质下达指令，在细胞内合成新的病毒蛋白质，然后将这些新合成的病毒核酸和蛋白质组装成大量的新的病毒，并通过一定的方式释放到细胞外，细胞因此而死亡。而释放出的病毒可以再行感染其他的宿主细胞，如此循环下去，使病毒的数量像滚雪球一样不断增加，这种繁殖的方式是十分独特的，就像在复印机上复印文件一样，我们把病毒的这种特殊繁殖方式称为复制。我们可以以一种专门感染细菌的病毒——噬菌体为例来说明病毒复制的过程。

噬菌体结构示意图

病毒的侵染过程包括吸附、侵入、复制、装配及释放等相互关联的5个步骤。有收缩尾的噬菌体采取注射的方式将噬菌体的核酸注入细菌细胞。噬菌体首先以尾丝吸附于细菌表面的特殊位点，尾丝弯曲使噬菌体接近细胞表面，然后尾钉与细胞壁接触并固着于其上，噬菌体一旦定位于细胞壁后，便发生一系列结构变化。尾鞘收缩，就像一个弹簧垫一样，基板上升，尾钉伸长。同时由于尾鞘收缩压迫尾鞘穿过细胞壁，将噬菌体的DNA注入细胞内。尾鞘之所以可以穿过细胞壁，是因为噬菌体尾部携带一种称为溶菌酶的物质，这种物质破坏了细菌的细胞壁，从而使噬菌体DNA能顺利进入细菌细胞。噬菌体的核酸侵入细菌后，立即接管细菌的生物合成机构，指挥细菌停止自身物质的生产，大量转产噬菌体核酸和蛋白质，进而组装大量的新的噬菌体。这些噬菌体不甘被束缚于细菌内部，于是破坏细菌的细胞壁，使细菌破裂，噬菌体病毒大量释放出来。

（4）病毒缺乏完整的酶系统和能量合成系统，也不具有核糖体

生物体的一切代谢活动，也就是指新陈代谢的过程需要在酶的催化作用下进行，酶的作用就如同化学反应中常用的催化剂，同时新陈代谢还需要一定的能量。能量由细胞内的一种叫ATP的物质提供，病毒既没有完整的酶系统，也没有合成ATP的遗传信息，尽管有些病毒的病毒体内含有某些酶，有些病毒在复制过程中还能合成一些酶，但是这对病毒的复制来说只是杯水车薪，于是，病毒便利用宿主细胞的酶和ATP进行复制。

细胞中有一种微小粒子，叫做核糖体，它负责阅读RNA并执行其指令。核糖体附着在RNA链的一端；并顺着RNA链移向它的另一端，每走一步阅读3个碱基。我们把每次移动的3个碱基称为三联密码，核糖体在阅读密码时，会把一个特定的氨基酸送入正在合成的蛋白质中去。从这里我们便知道了核糖体是生物体生产蛋白质的“加工厂”。而病毒没有核糖体，但是它仍能够合成蛋白质，这是因为病毒核酸在宿主细胞内复制后，能够下达指令利用宿主细胞的核糖体合成蛋白质，甚至可以直接利用宿主细胞的蛋白质。

（5）绝对的细胞内寄生

病毒是一种严格的细胞内寄生物，在细胞外不表现出任何的生命特征，它的一切生命活动都只有在它侵染的细胞内进行。有些微生物，如麻风杆菌、引起斑疹伤寒的立克次体、引起沙眼的沙眼衣原体等也是寄生在细胞内，但它们都具有细胞结构，有一套染色体基因、核糖体及其他相应的细胞器，有或多或少的完整的能量合成系统，它们寄生于细胞内，只是某些特殊的物质有赖于细胞提供，而不是因其自身基因的表达需要宿主细胞装置，这种寄生是细胞水平上的寄生。而病毒进入细胞后，进行生命活动的只是病毒的基因，即遗传物质，它提供遗传信息，利用宿主细胞的酶、能量合成系统、核糖体以及合成下一代病毒核酸和蛋白质必需的前体来完成病毒自身的生命活动，因此，病毒的寄生是基因水平上的寄生。

病毒的感染一般是先进攻一个宿主细胞并在这个细胞内大量增殖，最后杀死这个细胞，结果是病毒得到增殖。

除了上述感染复制方式外，病毒还存在另外两种感染类型——非增殖性感染和整合感染。

病毒吸附，核酸进入宿主细胞后，并不一定能完成其复制的全过程，也就不一定能产生有感染性的病毒子代。有时虽然合成了某些甚至全部病毒成分但仍不能产生有感染性的子代病毒。这类感染就是非增殖性感染，或称流产感染。流产感染的发生可能是由于病毒自身的缘故，也可能是由于宿主细胞的原因使病毒在复制的某一阶段停止或受阻，结果导致病毒感染的不完全循环。在此过程中，细胞可能发生某些变化，细胞也可能被杀死，但最终结果是不增殖新病毒，使病毒“胎死腹中”。

在整合感染中，有些病毒（如温和噬菌体、肿瘤病毒）感染宿主细胞后，病毒将自身基因的部分或全部嵌合（即整合）到宿主细胞的基因组上潜伏下来，本来病毒是一个外来客，它却摇身一变，与主人平起平坐，随着细胞基因组同步复制，并在细胞中传代。在这种条件下，病毒不杀死细胞，细胞的免疫系统也不能识别它们，而病毒也没有丧失传播的机会，一旦条件和时机成熟，它们就东山再起，表现为基因从宿主细胞染色体上解脱下来，进行复制，从而完成杀死细胞、增殖病毒粒子的使命。这种病毒中有些品种可以影响细胞的生长机制，并往往导致肿瘤形成，诱发癌症。

在病毒学研究工作中，还发现了几种结构更为简单的病毒。一是没有蛋白质外壳、只有很小一段裸露的RNA的类病毒；二是必须在其他病毒辅助下才能复制的小分子RNA，即卫星RNA与拟病毒；三是引起英国疯牛病的病原体只具有蛋白质，称为朊病毒。其中类病毒、卫星RNA与拟病毒现已归于亚病毒一类。因此，现在病毒有真病毒与类病毒之分。真病毒就是人们通常所说的病毒。比真病毒更为简单的病毒的发现，不但扩展了病毒学研究的范围，而且可能更新病毒的定义，深化人们对病毒本质的认识。

现在，我们对病毒应该有一个大概的了解了。以上是病毒整体上的性质，正如世界上没有两片完全相同的树叶一样，病毒这个小部落里也是丰富多彩、千姿百态的。