病毒（进阶篇）（下）

本文将提到：

1）病毒分类【Baltimore Classification】

2）病毒分离【ICTV分类法】

3）噬菌体

4）噬菌体的生活史（进阶）

5）致癌病毒

6）朊病毒

7）类病毒

噬菌体生活史【进阶】

噬菌体的生活史可以分为两种，烈性噬菌体和温和噬菌体。

烈性噬菌体只会进入溶菌周期，它感染细菌后，会迅速复制出一大堆子代病毒，并通过裂解细菌杀死细菌。进入菌细胞内的噬菌体核酸首先经早期转录产生早期蛋白质，并复制子代核酸，再进行晚期转录产生噬菌体的结构蛋白。当子代噬菌体达到一定数量时，由于噬菌体合成酶类的溶解，菌细胞会突然裂解，释放出的噬菌体再感染其他敏感细菌。

温和噬菌体则会进入溶原周期或溶菌周期，进入细菌内部后，它不会先繁殖。其基因整合于细菌染色体上，当细菌的染色体开始复制时，它就会跟着复制，并随细菌分裂而分配至子代细菌的染色体中。当受到某些外来因素影响时，这些温和噬菌体会脱离溶原周期，它们首先会脱离宿主菌染色体，进入溶菌性周期导致细菌裂解，并产生新的成熟噬菌体。

那些经历过溶原周期，又没有死掉的细胞会对入侵它的噬菌体免疫，也就是说它们不会再怕同一种噬菌体入侵了。首先，宿主细胞可以弄出一些新特性，例如产生毒素以对抗之后要入侵的同种噬菌体。

在病毒（入门篇）有提过病毒的繁殖。病毒的繁殖可以分为五个步骤：吸附、穿透、合成、装配、释放。

病毒的生长曲线和细菌不同，细菌是一个非常美丽的梯形（就像这样），拥有适应期，对数期、稳定期、死亡期；病毒则有的是遮蔽期、潜伏期、释放期。（如图）【上图为细菌】

遮蔽期，也称为侵蚀期，在这段时间，病毒会溜进宿主细胞内，在遮蔽期，病毒不会被侦测到；潜伏期时，病毒会开始在宿主细胞内进行复制；来到释放期，一大堆的病毒就会从宿主细胞杀出来。

因此，如果我们对比噬菌体的生活史以及它们的生长曲线我们可以发现：

吸附、穿透基本对应遮蔽期；合成、装配对应潜伏期；释放对应释放期。

动物病毒和植物病毒、细菌病毒不同的是，动物病毒的复制步骤多了一个：脱膜。脱膜步骤出现在穿透和合成之间。脱膜简单来说就是病毒感染性核酸从衣壳内被释放出来。

DNA病毒的复制：

病毒附着在宿主细胞后（第一步）就会侵入宿主细胞（第二步）。这时，病毒会脱膜，进入宿主细胞的就是DNA【浅蓝色】。随后，DNA病毒会进入细胞核，并与转录合成的mRNA一起合成复制DNA所需的酶。

复制方式为半保留复制,打开DNA双链,根据碱基互补配对原则,以两条链为模板,合成子代DNA分子。病毒DNA复制之后再次转录,主要指导合成病毒的结构蛋白。（第四步）

随后，子代DNA分子与结构蛋白装配生成子代病毒（第五步）并离开宿主细胞（第六步）。

正义RNA单链病毒的复制：

病毒附着在宿主细胞后（第一步）就会侵入宿主细胞（第二步）。部分正链RNA【黑色】可以通过依赖RNA的RNA聚合酶作用，生成负链【蓝色】，形成双链形式的复制型中间体。

之后再以负链为模板，在RDRP作用下，生成新的正链RNA，达到复制的目的。生成的正链可作为mRNA【红色】指导蛋白质的合成或作为病毒基因组。（第三步）

接下来，病毒会开始组装（第四步）并从宿主细胞释放出来（第五步）。

反义RNA单链病毒的复制：

病毒附着在宿主细胞后（第一步）就会侵入宿主细胞（第二步）。在RNA复制酶催化下，反义RNA单链病毒由反链RNA【黑色】制造出互补正链RNA【蓝色】。

接下来，病毒会开始组装（第四步）并从宿主细胞释放出来（第五步）。

双链RNA病毒的复制：

病毒附着在宿主细胞后（第一步）就会侵入宿主细胞（第二步）。在自身携带的RNA复制酶作用下，以反链RNA【红色】为模板复制出正链RNA【蓝色】。（第三步）

接下来，病毒会开始组装（第四步）并从宿主细胞释放出来（第五步）。

反转录病毒的复制：

病毒附着在宿主细胞后（第一步）就会侵入宿主细胞。在它们自身所携带的逆转录酶的催化下将其正链RNA逆转录为反链DNA（因此被称为逆转录病毒），形成RNA-DNA杂交体。正链RNA被病毒所携带的核酸核糖酶H（RNaseH）降解。

在依赖于DNA的DNA聚合酶作用下，由反链DNA合成出正链DNA，形成±DNA双链中间体。（第二步）

接下来，反转录病毒会整合进宿主细胞基因中，成为前病毒，在细胞分裂时与宿主DNA分子同步复制。前病毒在宿主细胞RNA聚合酶的作用下，从反链DNA转录合成出新的正链RNA基因组。（第四步）正链RNA基因组部分被加工为mRNA，翻译出结构蛋白。（第五步）

最后，反转录病毒会离开宿主细胞（第六步）。

致癌病毒

有些病毒会将宿主细胞转换成肿瘤细胞，这些病毒就是致癌病毒。致癌DNA病毒感染人体细胞后，病毒的DNA有一定几率会被细胞的转座子机制整合到人体细胞的DNA上，DNA中的病毒癌基因表达，使细胞转化为肿瘤细胞。

致癌RNA病毒大部分都是逆转录病毒，含有依赖RNA的DNA多聚酶(逆转录酶)，能以病毒的RNA作为模板，合成具有病毒遗传信息的DNA，即为前病毒。同时，逆转录病毒的LTR中含有很强的启动子和增强子。含有癌基因的逆转录病毒，经过逆转录后，其前病毒在病毒整合酶的作用下会主动与人体细胞DNA整合，之后病毒癌基因表达，使细胞转化为肿瘤细胞。不含有癌基因的逆转录病毒，如果其前病毒刚好整合到了细胞原癌基因的位置，原癌基因就会被LTR活化而异常表达，同样会导致细胞癌变。

癌基因由致癌病毒或细胞本身携带，是一类能使人体细胞发生癌变的DNA序列，存在于正常细胞基因组中的癌基因称为原癌基因。在人体免疫机能正常时，癌基因处于静止状态。为什么这些癌基因会这么安静呢？因为人体的免疫系统会监视着它们，不让它们突变。当人体的免疫机能由于某种原因下降时，或者是受到致肿瘤病毒感染时，激活了癌基因，使其高效表达，产生大量转化蛋白，使正常细胞转化为肿瘤细胞。

病毒因子的致癌作用，只发生在癌瘤发展的早期，细胞癌基因的表达和激活并不需要病毒的持续作用。人类肿瘤病毒致癌需要很长潜伏期，需要感染很多细胞，而且只有少数感染细胞变成肿瘤细胞。

这些致癌病毒的例子包括HPV、HIV，HPV6、11、15、16、18、31、33、35、42、45、56、58和68型能感染女性生殖道，引发性传播，如尖锐湿疣，能引发皮肤和粘膜鳞状上皮增生及宫颈组织坏死。HPV16、18、31和45型则会导致子宫颈癌。

艾滋病就是由HIV病毒感染而诱发的综合征，它的学名为艾滋病毒。这种病毒并不会直接促发癌症，但是在感染后，它却会一点点摧垮患者的免疫系统，导致免疫系统无法识别和清除变异细胞。一旦免疫系统被全面破坏，患者到了典型艾滋病期，就可能会出现各种恶性肿瘤。且由于免疫机能的丧失，癌症病情也不易得到控制，患者最终会因癌死亡。

朊病毒

朊病毒严格来说不是病毒，是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的具感染性的因子。

朊病毒蛋白有两种构象:细胞型（正常型PrPc）和瘙痒型（致病型PrPSc）。两者的主要区别在于空间构象上的差异，PrPc是正常细胞的一种糖蛋白，仅存在α螺旋，而PrPSc有多个β折叠存在，溶解度低，且对蛋白酶表现抗性。朊病毒是空间构型改变了的正常蛋白质，是正常蛋白质变性所致。

朊病毒与常规病毒一样，有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性，但它比已知的最小的常规病毒还小得多。电镜下观察不到病毒粒子的结构，且不呈现免疫效应，不诱发干扰素产生，也不受干扰作用。朊病毒对人类最大的威胁是可以导致人类和家畜患中枢神经系统退化性病变，最终不治而亡。因此世界卫生组织将朊病毒病和艾滋病并立为世纪之最危害人体健康的顽疾。

朊病毒是如何被发现的呢？20世纪60年代，有一个科学家阿尔卑斯在研究“羊瘙痒症”时，发现不论进行破坏DNA还是RNA的实验，该组织都具有感染性。因此，该科学家就怀疑这个病的致病因子并非核酸，而是蛋白质。当然，这个理论并没有得到人们的支持，毕竟当时的人们普遍认为只有核酸才会致病。

朊病毒的发现对病理学、分子生物学、分子病毒学、分子遗传学等学科的发展至关重要，对探索生命起源与生命现象的本质有重要意义。从实践上讲，其对人畜健康；为揭示与痴呆有关的疾病（如老年性痴呆症、帕金森病）的生物学机制、诊断与防治提供了信息，并为今后的药物开发和新的治疗方法的研究奠定了基础。

朊病毒的著名成员：疯牛病

疯牛病是一类传染病、寄生虫病。疯牛病为朊病毒引起的一种亚急性进行性神经系统疾病，通常脑细胞组织出现空泡，星形胶质细胞增生，脑内解剖发现淀粉样蛋白质纤维，并伴随全身症状，以潜伏期长、死亡率高、传染性强为特征。疯牛病可传至猫和多种野生动物，也可传染给人。

疯牛病的共济失调主要表现为后肢运动失调，于急转弯时尤为明显。患牛快速行走时步态异常，同侧前后肢同时起步，而后发展为行走时后躯摇晃、步幅短缩、转弯困难、易摔倒，甚至起立困难或不能站立而终日卧地。感觉过敏常表现为对触摸、光和声音过度敏感，用手触摸或用钝器触压牛的颈部、肋部时，病牛会异常紧张、颤抖，用扫帚轻碰后肢，也会出现紧张的踢腿反应，病牛听到敲击金属器械的声音，会出现震惊和颤抖反应，病牛在黑暗环境中对突然打开的灯光，会出现惊恐和颤抖。这是疯牛病病牛很重要的临床诊断特征。

类病毒

类病毒会造成植物的疾病。类病毒是一类环状闭合的单链RNA分子，和病毒相似。它和病毒不同的点是，它只有单链RNA分子，没有DNA分子，也没有外层的蛋白质外壳。

类病毒是比已知病毒都小的能在宿主细胞内自主复制的病原体之一。它可通过植物表面的机械损伤感染高等植物，并表现出一定的症状，也可以通过花粉和种子垂直传播。

类病毒的著名成员：马铃薯纺锤块茎病

类病毒会引起植物基因序列的甲基化，引起转录的失败。并且更多的证据表明其能诱导RNA沉默。

	病毒	朊病毒	类病毒
核酸	DNA或RNA	无	RNA
蛋白质衣壳	有	有	无
大小	大多是10-300nm	30-50nm	它的RNA比最小的病毒小十倍
攻击目标（动物/植物/细菌）	都会攻击	都会攻击	主要攻击植物

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