新冠病毒：结构简单，破坏力不简单

2020年的春节是一个特殊的春节。主要公共场所关闭。甚至餐馆和超市的顾客也比平时少。这些都是由于2019年12月出现的一种病毒——2019年新型冠状病毒(2019年——新型冠状病毒，2019年——ncov)。也许现在每个人都不熟悉“病毒”。但事实上，直到19世纪末，由烟草花叶病毒引起的农业灾难才引起人们的注意和研究，而这种病毒，一种微小的病原体，逐渐进入了人类的视野。这些无形的病毒在任何时候都会影响成千上万人的生活。除了人类健康，它们还会影响我们的生活和世界上的一切生物进化和环境变化。毫不夸张地说，我们的世界是一个被病毒包围的世界。

那么什么是病毒，它是什么样子的呢？冠状病毒的结构是什么，2019年新的冠状病毒属于哪个家族？为什么一个小病毒有如此“破坏力”？

让我们来看看。

最简单的生命形式——病毒

流感病毒、艾滋病病毒、肝炎病毒、狂犬病病毒...由病毒引起的人类疾病通常很难治愈，因此非常“可怕”。但事实上，它们只是自然界中最简单的生命形式。

病毒的组成通常很简单，最基本的组成是遗传物质(脱氧核糖核酸和核糖核酸)和蛋白质，有时还有碳水化合物和脂质成分的修饰。

病毒的遗传物质可以是脱氧核糖核酸或核糖核酸，同时又可以分为一条链和两条链，即单链脱氧核糖核酸、双链脱氧核糖核酸、单链核糖核酸和双链核糖核酸。然而，无论是什么样的脱氧核糖核酸或核糖核酸，双链还是单链，这些遗传物质在病毒“传播”的过程中起着决定性的作用——遗传物质引导病毒蛋白质的合成，而这些蛋白质是病毒结构组成、增殖和传播过程中必不可少的。

病毒的结构也很简单。遗传物质位于病毒内部，形成病毒的核心(图1)。蛋白质包围遗传物质的外侧，形成衣壳，也称为外壳。

如果我们在电子显微镜下观察衣壳结构，我们可以看到它由许多有序排列的颗粒单元结构组成。构成衣壳的小颗粒叫做壳粒。外壳颗粒的不同排列赋予病毒不同的形式。

大多数病毒可分为螺旋对称(例如烟草花叶病毒，图2)和正二十面体对称(例如腺病毒，图2)。此外，一些病毒具有螺旋对称和二十面体对称结构(例如噬菌体，图2)，这种结构被称为复合结构。

图1病毒结构(图片来源:www.khanacademy.org)

图2烟草花叶病毒、腺病毒和噬菌体的结构(图片来源:生物八年级第一册人民教育出版社)

然而，应该注意的是，并非所有的病毒都可以分为这三类。

由蛋白质组成的衣壳不仅保护病毒的遗传物质，还参与病毒的感染过程。

除了最基本的遗传物质和蛋白质结构之外，这种稍微复杂一点的病毒在外面有一层由脂类和糖蛋白组成的包膜。包膜的主要功能是维持病毒结构的完整性，并参与病毒入侵宿主细胞的过程。首先，包膜上的糖蛋白识别并结合位于宿主细胞细胞膜上的受体。包膜与宿主细胞的细胞膜结合。然后病毒衣壳和遗传物质进入宿主细胞完成感染过程。

非典和新型冠状病毒属于这一大家族——冠状病毒

2003年，由非典病毒引起的一场流行病逐渐将“冠状病毒”一词带入人们的视野。冠状病毒因其明显的杆状颗粒凸起而得名，可以在显微镜下观察到，形状像中世纪欧洲帝王的王冠。

1975年，病毒命名委员会正式命名冠状病毒科。根据病毒的血清学特征和核苷酸序列的差异，冠状病毒科分为冠状病毒和环型病毒。导致2003年严重急性呼吸综合征(非典)爆发的病毒属于冠状病毒科冠状病毒属。

冠状病毒颗粒形状不规则，直径约60-220纳米。该病毒有一个由三种蛋白质组成的包膜结构:穗糖蛋白(S，穗蛋白)、小包膜糖蛋白(E，包膜蛋白)和膜糖蛋白(M，膜蛋白)。少数物种也有血凝素糖蛋白(血红素蛋白、凝集素酯酶)。

s蛋白在识别和结合宿主细胞表面受体以及介导病毒包膜和细胞膜融合中起着关键作用。m蛋白参与病毒包膜的形成和出芽。HE蛋白是形成包膜的短突起，可能与冠状病毒的早期吸附有关。一些冠状病毒的HE蛋白可引起红细胞凝集和红细胞吸附。

冠状病毒核酸是一种正链单链核糖核酸，其特点是以自身为模板来指导病毒相关蛋白的合成。病毒进入宿主细胞后，首先以病毒核糖核酸为模板表达核糖核酸聚合酶，然后核糖核酸聚合酶完成负链核糖核酸的转录合成、各种结构蛋白的核糖核酸合成和病毒基因组核糖核酸的复制。

图3显微镜下的SARS冠状病毒(图片来源:www.cdc.gov)

图4非典冠状病毒结构图(来源:见图片左下角)

2019年新型冠状病毒，结构简单，但“破坏力”很强

在对病毒的结构和冠状病毒的结构有了初步了解之后，让我们把注意力集中在新的冠状病毒上，它最近给大家带来了很多麻烦。

然而，如果我们想要阐明新型冠状病毒的出现，我们不能跳过对非典病毒的研究。

在这场突如其来的瘟疫结束后，科学家们仍然没有放弃对这种病毒的研究。他们发现传染性非典型肺炎病毒通过病毒包膜表面的S蛋白和人体血管紧张素转换酶II的相互作用侵入人体

图5计算机模型:病毒s蛋白与人血管紧张素转换酶ⅱ蛋白结合示意图(图片来源:http://engine . sci China . com/publisher/scp/journal/scls/doi/10.1007/s 1427-020-1637-5？slug =摘要)

我希望这篇文章能帮助你更多地了解这种病毒，当你面对这种流行病的时候，你可以冷静而理性地对待它，不要惊慌或轻视。最后，让我们向一线医疗和科研人员致敬，提醒家人和朋友注意保护，希望疫情尽快得到缓解。

参考

1.蝙蝠是类非典冠状病毒的天然宿主。2005.

2.新田，小平，和裴海平，从正在进行的武汉爆发的新型冠状病毒的进化和它的人类传播风险的尖峰模型。2020.