冠状病毒是一个常见而又古老的病毒系，因其形态在电子显微镜下，有如日冕般或皇冠般的外围，因而被称为冠状病毒。1937年人类首次从禽类分离到冠状病毒，人冠状病毒于1965年从1例患普通感冒男孩的鼻洗液中分离出来，于1975年被正式命名为“冠状病毒科（ Coronaviridae）”。在新型冠状病毒之前，已发现6种冠状病毒可使人类致病，目前对新型冠状病毒的病原特点认识有限，可从已知的冠状病毒特性来了解。

在COVID-19暴发的初期，流行病学追踪到部分病例与武汉华南海鲜市场有关，推测来源于华南海鲜市场的某种野生动物。既往流行病学证据和生物信息学分析显示，蝙蝠可能是冠状病毒的天然宿主，而SARS-CoV的中间宿主是野生动物市场的果子狸，MERS-CoV的中间宿主是骆驼，新近研究显示SARS-CoV-2的中间宿主可能与穿山甲有关，但还可能存在其他中间宿主。

冠状病毒属套式病毒目（ Nidovirales）、冠状病毒科（ Coronav iridae）、冠状病毒亚科（ Coronavirinae）的冠状病毒属（ Coronavirus），是导致多种畜类、禽类、野生动物、宠物及人类若干疾病的重要病原。2014年，国际病毒学分类委员会将冠状病毒科分为4个属，即α、β、γ和δ属。其中，α属的229E和NL63，β属的OC43、HKU1、SARS-CoV、MERS-CoV和新型冠状病毒可使人类致病。

新型冠状病毒颗粒呈圆形或椭圆形，常为多形性，直径约60～140nm。所有冠状病毒粒子都有包膜。包膜有3种糖蛋白：①刺突糖蛋白（spike protein，S蛋白），是受体结合位点和主要抗原位点，具有溶细胞作用；②小包膜糖蛋白（envelope protein，E蛋白），是包膜结合蛋白；③膜糖蛋白（membrane protein，M蛋白），负责营养物质的跨膜运输、新生病毒出芽释放与病毒包膜的形成。少数种类还有血凝素糖蛋白（haemaglutininesterase protein，HE蛋白）。病毒的核衣壳含有核衣壳蛋白（N蛋白）。冠状病毒的核酸为非节段正单链RNA，长（27～32）×10 ³ bp，是RNA病毒中最长的RNA核酸链。

SARS-CoV-2基因组全长29kb，与SARSCoV基因组的序列有6个差异区域，二者基因组序列在核苷酸水平上具有79%的同源性。系统进化分析表明，SARS-CoV-2与SARS-CoV的亲缘关系比MERS-CoV近，与蝙蝠冠状病毒BATSL-CoVZC45株和BAT-Sl-CoVZC45株的核苷酸同源性更高，达87%以上。基于ORF1a/1b、S和N基因的进化分析也表明，SARS-CoV-2更有可能是一种从动物独立引入人类的新型冠状病毒。分析不同来源地的SARS-CoV-2的全基因组，序列高度同源，提示病毒尚未发生明显的变异。

冠状病毒核酸的正链RNA具有的重要结构特征：即RNA链5′端有甲基化“帽子”，3′端有多聚腺苷酸polyA“尾巴”，结构依次为5′UTR-ORF1a/1b-SOE-M-N-3′UTR-多聚腺苷酸尾巴，UTR序列对病毒基因组的复制和转录起着重要作用。开放读框（ORFs）位于病毒基因组5′端，长度约占基因组的2/3，编码一系列病毒复制酶，ORF1a和ORF1b，分别编码2个多聚蛋白（polyprotein），即pp1a与pp1b，分别裂解为16个非结构蛋白（NSP1-11与NSP12-16）。病毒复制酶的多聚蛋白直接从基因组RNA翻译，随后经自身酶解作用形成有功能的复制和转录复合体。位于其下游的4个ORF分别编码膜（M）、刺突（S）、包膜（E）和核衣壳（N）蛋白4种主要结构蛋白。其中，S蛋白对病毒的吸附和侵袭过程起着关键作用，其他3种结构蛋白则对病毒的组装和释放发挥着重要作用。

冠状病毒感染宿主细胞的步骤包括吸附入侵、基因合成、成熟病毒的包装和释放这4个过程。其中，在病毒吸附入侵的关键步骤是病毒受体的特异性。在冠状病毒感染宿主细胞过程中，S蛋白特异性识别细胞表面受体并形成复合物，是决定病毒入侵的关键性因素。成熟的S蛋白通常会在宿主蛋白酶的作用下裂解成2个亚基：S1和S2，其中S1负责受体的识别，而S2启动病毒与细胞的膜融合。

可感染人类的冠状病毒存在着不同的受体，除HKU1的受体尚未明确之外，229E的受体为氨基肽酶N（aminopeptidase N，APN，又称CD13），OC43的受体为唾液酸（N-乙酰基神经氨酸，SAα2.3/6Ga1），MERS-CoV的受体为二肽基肽酶4（dipeptidyl peptidase 4，DPP4，又称CD26），NL63、SARS-CoV和新型冠状病毒的受体均为血管紧张素转换酶2（angiotensin converting enzyme 2，ACE2）。ACE2是一种锌依赖性肽酶，与S蛋白相互作用，在介导病毒入侵细胞、促进病毒复制、加重急性肺损伤方面发挥重要作用。研究发现，与SARS-CoV一样，SARS-CoV-2侵入细胞依赖于病毒S蛋白和ACE2的结合，在这一过程中，宿主细胞的丝氨酸蛋白酶TMPRSS2对S蛋白有启动作用，采用TMPRSS2蛋白酶抑制剂可以阻断SARS-CoV-2的入侵。

体外分离培养时，新型冠状病毒96小时左右即可在人呼吸道上皮细胞内被发现，而在Vero E6和Huh7细胞系中分离培养需约6天。

目前对于新型冠状病毒的理化特性尚缺乏了解，但可参照SARS-CoV的生物学特性。SARS-CoV对外界的抵抗力和稳定性要强于其他人类冠状病毒。室温24℃下在尿液中可存活10天，在腹泻患者的痰液和粪便里存活5天以上，在血液中存活约15天，在多种物体表面可存活2～3天；病毒对温度敏感，37℃可存活4天，56℃ 90分钟或75℃ 30分钟能灭活病毒；75%乙醇溶液（5分钟）可使病毒失活；紫外线（1小时）、含氯消毒剂（5分钟）和乙醚（4℃条件下24小时）均能杀灭病毒。