- 历史
- 病毒类型
- 基于形态分类
- 基于基因组的分类:巴尔的摩系统
- 巴尔的摩系统类
- 分类分类
- 病毒实例
- 流感病毒
- 逆转录病毒
- 疱疹病毒
- 引起脊髓灰质炎的病毒和其他相关病毒
- 引起狂犬病的病毒和相关病毒
- 引起感染性红斑的病毒
- 病毒应用
- 参考文献
该病毒学是生物学中研究的起源,进化,分类,病理和病毒的生物医学和生物技术应用的分支。病毒是0.01–1 µm的小颗粒,其遗传信息仅用于自身复制。
病毒的基因通过被感染细胞的分子机制进行解码以繁殖。因此,病毒是专性的细胞内寄生虫,取决于活细胞的代谢功能。
来源:图片来源:Cynthia Goldsmith内容提供者:CDC / Erskine博士。L.帕尔默; ML马丁博士
地球上最丰富的遗传物质对应于病毒。它们感染其他病毒和所有生物。免疫系统并不总是能成功防御病毒:某些人类和动物最具破坏力的疾病是由病毒引起的。
人类病毒性疾病包括黄热病,脊髓灰质炎,流行性感冒,艾滋病,天花和麻疹。病毒参与约20%的人类癌症。每年,病毒性呼吸道和肠道感染会杀死发展中国家的数百万儿童。
一些病毒可用于细菌分类,酶的来源,害虫控制,抗菌剂,抗癌和基因载体。
历史
在19世纪末,Martinus Beijerinck和Dmitri Ivanovski独立地确定,患病烟草植物的无细菌滤液中含有能够感染健康植物的物质。贝耶林克称这种病原为传染性传染病。
我们现在知道,Beijerinck和Ivanovski滤液中含有烟草花叶病毒。同样在19世纪,Friedrich Loeffler和Paul Frosch得出结论,牛口蹄疫是由非细菌引起的。
在20世纪的前十年,Vilhelm Ellerman和Olaf Bang用无细胞滤液证明了白血病在鸡中的传播。这些实验可以得出结论,认为有些动物病毒会引起癌症。
在20世纪的第二个十年中,弗雷德里克·特沃特(Frederick Twort)在琼脂平板上观察到了微球菌的裂解,他试图在其中培养天花病毒,假定这种裂解是由病毒或细菌酶引起的。费利克斯·德雷勒(Felix d'Hérelle)则发现引起痢疾的细菌被他称为噬菌体的病毒溶解了。
1960年,彼得·梅达瓦尔(Peter Medawar)因发现病毒包含遗传物质(DNA或RNA)而获得了诺贝尔奖。
病毒类型
病毒根据其具有的特征进行分类。这些是形态,基因组以及与宿主的相互作用。
基于病毒与宿主相互作用的分类基于四个标准:1)感染性后代的产生;2)病毒是否杀死宿主;3)是否有临床症状;4)感染持续时间。
免疫系统在病毒与宿主之间的相互作用中起着重要作用,因为它决定了感染的发展。因此,感染可以是急性和亚临床的(病毒从体内清除),也可以是持续的和慢性的(病毒没有从体内清除)。
基于基因组差异的分类(巴尔的摩系统)和分类学分类(考虑到病毒的所有特征)是当今最常用的分类病毒的系统。
基于形态分类
要了解这种分类,有必要知道构成病毒的部分。病毒由基因组和衣壳组成,可能有也可能没有包膜。基因组可以是单链或双链,线性或环状的DNA或RNA。
衣壳是由许多相同的病毒蛋白亚基组成的复杂结构,称为衣壳体。它的主要功能是保护基因组。它还可以识别并结合宿主细胞,并确保将基因组转运到细胞中。
包膜是由围绕衣壳的脂质和糖蛋白组成的膜。它源自宿主细胞。它的大小,形态和复杂性差异很大。包膜的存在与否是病毒分类的标准。
可以识别三类非包膜病毒:1)等距,形状近似球形(二十面体或二十面体);2)丝状,具有简单的螺旋形状;3)复杂,没有以前的形式。一些病毒(例如噬菌体T2)会结合等距形式和丝状形式。
如果病毒被包膜,还可以根据膜内核衣壳的特征将其归类为形态学类别。
基于基因组的分类:巴尔的摩系统
大卫·巴尔的摩(David Baltimore)提出的这一分类考虑了病毒基因组的性质,即其用于复制核酸和转录信使RNA(mRNA)进行蛋白质生物合成的机制。
在巴尔的摩系统中,RNA基因组与mRNA具有相同意义的病毒被称为具有正义RNA(+)的病毒,而基因组与mRNA具有相反(互补)意义的病毒被称为具有负有义RNA(-)。双链基因组病毒是双向的。
这种分类的缺点是具有相似复制机制的病毒不一定共享其他特征。
巴尔的摩系统类
具有双链DNA基因组的I类病毒。转录类似于宿主细胞。
第二类 具有单链DNA基因组的病毒。DNA可以具有(+)和(-)极性。在mRNA合成之前已转换为双链。
第三类。具有双链RNA基因组(dsRNA)的病毒。具有从DNA模板的每个片段合成的分段基因组和mRNA。参与病毒基因组编码的转录的酶。
IV级。具有单链RNA基因组(ssRNA),极性(+)的病毒。在合成mRNA之前先合成互补链。转录类似于第3类的转录。
具有与正义mRNA(-)相反的ssRNA基因组的V类病毒。合成需要病毒编码酶的mRNA。新一代病毒的生产需要合成中间dsRNA。
VI级。具有ssRNA基因组的病毒,可在复制前产生中间dsDNA。它使用病毒携带的酶。
第七类。通过中间ssRNA复制dsDNA的病毒。
分类分类
病毒分类学国际委员会建立了分类方案,对病毒进行分类。该系统使用部门顺序,家庭,子家庭和性别。关于物种概念在病毒中的应用仍有争议。
分类学分类的标准是宿主范围,形态特征和基因组性质。另外,还考虑了其他标准,例如噬菌体尾巴的长度(感染细菌的病毒),基因组中某些基因的存在与否以及病毒之间的系统发育关系。
这种分类的一个示例是:订单Mononegavirales;副粘病毒科;副粘病毒亚科,麻疹病毒属;种,麻疹病毒。
家庭,亚科和属的名称受病毒的起源,寄主或疾病症状的启发。例如,扎伊尔(Zaire)的埃博拉河(Ebola River)将该名称命名为埃博拉(Ebola)属;烟草花叶病毒的名称为Tomabovirus属。
许多病毒组名称是拉丁文或希腊文来源的单词。例如,Podoviridae源自希腊语podos,意思是脚。此名称是指短尾噬菌体。
病毒实例
流感病毒
它们感染鸟类和哺乳动物。它们的形态多样,有包膜。单链RNA基因组。它们属于巴尔的摩的V类和正粘病毒科。
流感病毒属于这个家族。多数流感病例是由甲型流感病毒引起的,由乙型流感病毒引起的暴发每2至3年发生一次。由丙型流感病毒产生的病毒较少。
甲型流感病毒已引起四次大流行:1)西班牙流感(1918年至1919年),一种来源不明的H1N1病毒;2)源自禽类的H2N2亚型亚洲流感(1957–1958);3)源自禽类的H3N3亚型香港流感(1968-1969年);4)猪流感(H1N1亚型)(2009-2010)。
已知最严重的大流行是由西班牙流感引起的。它杀害的人数超过第一次世界大战。
字母H和N分别来自膜糖蛋白血凝素和神经氨酸酶。这些糖蛋白以多种抗原形式存在,并涉及新的变体。
逆转录病毒
它们感染哺乳动物,鸟类和其他脊椎动物。球形,带包膜。单链RNA基因组。它们属于巴尔的摩VI类和Retroviridae家族。
人类免疫缺陷病毒(HIV),慢病毒属,属于该家族。这种病毒会损害被感染者的免疫系统,使其容易受到细菌,病毒,真菌和原生动物的感染。由HIV引起的疾病被称为后天免疫机能丧失综合症(AIDS)。
属于逆转录病毒科的其他属也引起严重的疾病。例如:Spumavirus(猿猴蓬松病毒);Epsilonretrovirus(角膜真皮肉瘤病毒);γ逆转录病毒(鼠白血病病毒,猫白血病病毒);Betaretrovirus(鼠乳腺肿瘤病毒);和Alpharetrovirus(鲁氏肉瘤病毒)。
疱疹病毒
它会感染冷血的哺乳动物,鸟类和脊椎动物。病毒形态:二十面体囊,有包膜。双链DNA基因组。它们属于巴尔的摩的I类和疱疹病毒类。
一些成员是:单纯疱疹病毒2(引起生殖器疱疹);人类巨细胞病毒(导致出生缺陷);疱疹病毒KaposiB ™肉瘤(引起Kaposi肉瘤);EpsteinBƂBarr病毒或EBV(引起腺体发烧和肿瘤)。
引起脊髓灰质炎的病毒和其他相关病毒
它感染哺乳动物和鸟类。病毒的形态:等距或二十面体。单链RNA基因组。它们属于巴尔的摩IV级和Picornaviridae家族。
这个家族的一些属:肝病毒(引起甲型肝炎);肠病毒(引起脊髓灰质炎);口疮病毒(引起口蹄疫)。
引起狂犬病的病毒和相关病毒
它们感染哺乳动物,鱼类,昆虫和植物。螺旋形态,有包膜。单链RNA基因组。它们属于巴尔的摩的V类和Rhabdoviridae家族。
由狂犬病病毒属引起的引起狂犬病等疾病的病毒属于该家族。水泡性口腔炎,由病毒病毒属引起;以及由Novirirhabdovirus属引起的黄色矮马铃薯。
引起感染性红斑的病毒
它会感染哺乳动物,鸟类和昆虫。对称二十面体形态。单链DNA基因组。它们属于巴尔的摩的II类,属于细小病毒科。
该家族的一个成员是B19病毒,属于Erithrovirus属,它在人类中引起感染性红斑,通常不产生症状。B19病毒感染红细胞的前体细胞。
细小病毒科的某些成员用作基因载体。
病毒应用
通过构建重组病毒,可以将病毒用于人类的利益。它们具有通过分子生物学技术修饰的基因组。
重组病毒潜在地可用于基因治疗,其目的是治疗特定疾病或生产疫苗。
HIV已被用于构建用于基因治疗的基因载体(慢病毒载体)。这些载体已显示在视网膜色素上皮疾病的动物模型中是有效的,例如由常染色体隐性遗传或突变引起的色素性视网膜炎。
用作疫苗载体的病毒应具有低致病性。使用动物模型对此进行了验证。这是针对天花病毒,水疱性口炎和埃博拉病毒而研发的疫苗。
参考文献
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