临床医学领域涉及六大类微生物，包括感染性蛋白质（如朊病毒）、病毒、细菌、真菌、寄生虫、体外寄生虫，实际工作以细菌、真菌、病毒、寄生虫四类为主，今天我们先学习一下病毒。
病毒，英文名Virus，来自拉丁语，意思是“slimy liquid” “粘糊糊的液体”或“poison”“毒药”。
病毒是可以感染宿主（如人类、植物或动物）的体积微小、成分简单的微生物，没有宿主，病毒就无法繁殖。
病毒大小的多数在100nm左右（20~200nm），装配成熟的病毒颗粒大小恒定不再改变。
病毒大小的主要测量方法是在电子显微镜下直接测定，也可利用过滤的方法测定病毒粒子的大小。（电子显微镜的分辨率是光学显微镜的1000倍。）
病毒的基本形态为球状（腺病毒）、杆状（烟草花叶病毒）、蝌蚪状（大肠杆菌噬菌体），也有子弹状、丝状、砖状等形态。
病毒的组成与结构
（1）病毒粒子（virion）/毒粒：成熟的或结构完整、有感染性的病毒个体。
（2）衣壳（capsid）：包围和保护病毒核酸的蛋白质外壳。
（3）衣壳粒（capsomere）：构成衣壳的形态单位，由多肽链组成。
（4）核衣壳（nucleocapsid）：病毒核酸和衣壳构成的复合物。
（5）裸露毒粒（naked virion）：仅由核衣壳构成的病毒颗粒，如烟草花叶病毒、脊髓灰质炎病毒等一些简单的病毒。
（6）囊膜（envelope）/包膜：病毒在成熟过程中以出芽方式从宿主细胞释放时获得的一层外膜（含宿主细胞膜成分），由类脂或脂蛋白组成。
（7） 刺突蛋白（spike protein）/包膜子粒：包膜表面不同形状的突起，具有病毒特殊的抗原特性。
病毒的化学组成
病毒的特点
1）形态及其微小，一般能通过细菌滤器，必须在电镜下才能观察；
2）没有细胞构造，主要成分仅为核酸和蛋白质；
3）每一种病毒只含一种核酸，DNA或RNA；
4）依靠自身的核酸进行复制，以病毒核酸和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖；
5）严格细胞内寄生，缺乏完整的酶和产能系统，只能利用宿主活细胞的现成代谢系统合成病毒自身的核酸和蛋白质；
6）在离体条件下，能以无生命力的大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力；
7）对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；
8）有些病毒的核酸可整合到宿主基因组中，以原病毒形式存在。
病毒的命名
病毒的命名：采用英文或英文化拉丁文，只用单名，也不用斜体书写。但是目、科、亚科、属分别用拉丁文后缀“-virales”、“-viridae”、“-virinae”、“virus”。例如，痘病毒属于痘病毒科（Poxviridae）；脊椎动物痘病毒亚科（Chorodopoxviridae）则包含了各种脊椎动物痘病毒。
病毒的分类
国际病毒分类委员会（International Committee on Taxonomy of Viruses，ICTV）是国际微生物学联合会发展、改进和维护通用病毒分类的唯一机构，在1966年建立起了一个病毒分类的通用系统和统一的命名法则。第七届ICTV 会议首次规范化了病毒物种的概念，即病毒分类的分支层次中的最低分类单元。
分类的主要依据是病毒颗粒的特性、抗原特性与生物特性。
病毒分类从域开始，结构如下，分类后缀在括号中：域Realm（-viria）、亚域 Subrealm（-vira）、界 Kingdom（-viriae）、亚界 Subkingdom（-virites）、门 Phylum（-viricota）、亚门 Subphylum（-viricotina）、纲 Class（-viricetes）、亚纲 Subclass（-viricetidae）、目 Order（-virales）、亚目 Suborder（-virineae）、科 Family（-viridae）、亚科 Subfamily（-virinae）、属 Genus（-virus）、亚属 Subgenus（-virus）、种 Species。
国际病毒分类委员会（ICTV）于2005 年7 月发表了病毒分类第八次报告，将目前ICTV 所承认的5450多个病毒归属为3 个目、73 个科、11 个亚科、289 个属、1950 多个种。
除了ICTV严格的分类方式外，病毒还可依据以下分类方式进行分类：
病毒必须依赖宿主细胞进行繁殖和代谢（病毒基因组必须从病毒颗粒转移到宿主细胞的细胞质中）。病毒的生命周期在病毒的种类和类别之间有很大的不同，但其遵循病毒复制的基本阶段，可以分为以下主要阶段：吸附→侵入→复制→组装→释放。
（1）吸附：病毒通过外层的蛋白质与宿主细胞表面受体结合（特异性结合）。
（2）侵入：病毒穿过宿主的细胞膜侵入细胞内部。
噬菌体侵入方式：通过尾部注射将噬菌体核酸注入细胞。
植物病毒侵入方式：通过机械损伤所形成的微伤口进入细胞；或者靠携带有病毒的媒介，主要靠有吮吸式口器的昆虫取食将病毒带入细胞。
动物病毒侵入方式：
（3）复制：在细胞内，病毒利用宿主的资源进行基因复制及蛋白质合成。
病毒比细胞小的多，不能以分裂的方式进行繁殖（增殖），只能寄生细胞中，利用细胞提供的条件进行其遗传物质的复制和蛋白质的合成，然后将遗传物质和蛋白质组装成子代病毒，这种繁殖方式被称为复制。
（4）组装：新复制的病毒颗粒组装在一起。
大多数DNA病毒的核酸在细胞核内复制，蛋白质在细胞质中合成，最后在细胞核内装配。如：腺病毒。
大多数RNA病毒核酸和蛋白质的合成及装配均在细胞质中。如：脊髓灰质炎病毒。
哈佛大学的研究团队曾在《国家科学院学报》上发表了一篇重要报告，他们利用了先进的干涉散射显微镜技术（利用光学原理，能够精确地捕捉到微小物体的动态变化过程），首次实时观测到了单个病毒的“组装”过程。
研究对象是一种与大肠杆菌相关的单链RNA病毒，通过观测，他们发现大约3600个核苷酸首先聚集形成RNA核心，随后约180个相同的蛋白质以五边形或六边形的结构相互连接，围绕这个核心形成足球状的病毒外壳。整个过程只需1到5分钟，并且一旦开始就会持续进行，不会停止。
（5）释放：成熟的病毒从宿主细胞中释放出来，继续感染其他细胞。
裂解：大多数噬菌体以裂解细胞方式释放，其成熟组装后期形成两种酶（水解细胞膜的脂肪酶、水解细胞壁的溶菌酶），分别溶解质膜和壁的肽聚糖层，进而破壁释放病毒粒子。
出芽（buding）：有包膜的病毒在复制过程中不引起宿主细胞破坏，子代病毒以出芽的方式陆续释放，同时获得囊膜（包膜）和刺突蛋白（包膜子粒，糖蛋白）。
T4噬菌体侵入细菌细胞后，能在宿主细菌细胞内增殖，产生大量子噬菌体，并通过裂解细菌细胞而释放病毒粒子（子噬菌体）。
一般可分为吸附、侵入、复制（生物合成）、成熟（装配）与裂解（释放）五步。所经历的繁殖过程，称作裂解性周期。
（1）吸附：细菌表面特殊受体（鞭毛、菌毛、多糖和蛋白等）；或对应受体的特殊互补分子结构相结合。
（2）侵入：噬菌体释放溶菌霉溶寄主壁成小孔；注入噬菌体核酸；蛋白空壳留壁外。
（3）复制（生物合成）：包括核酸和蛋白质的生物合成。
（4）成熟（装配）：依次按头部、尾部装配；而后连接；再形成尾部附件。
（5）裂解（释放）：后期形成两种酶（水解细胞膜的脂肪酶、水解细胞壁的溶菌酶），分别溶解质膜和壁的肽聚糖层，破壁释放病毒粒子。
尽管病毒是人类感染性疾病的元凶之一，但对人类也存在诸多贡献，基于病毒的应用场景包括生产疫苗、作为基因工程载体、作为基因治疗载体、诱导动物细胞融合、噬菌体展示技术等。
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参考资料：
[1]宁永忠等《懂病、懂微生物、懂药感染性疾病的理念》.
[2]https://www.britannica.com/science/virus.
[3]专题1：病毒.
[4]osm.bio：病毒分类整理.
[5]巴尔的摩分类法：基于病毒 mRNA 的生成机制.
[6]Garmann RF, Goldfain AM, Manoharan VN. Measurements of the self-assembly kinetics of individual viral capsids around their RNA genome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Nov 5;116(45):22485-22490. doi: 10.1073/pnas.1909223116. Epub 2019 Sep 30. PMID: 31570619; PMCID: PMC6842639.
