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生命科學(xué)館
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來源: 石家莊市第一中學(xué)
發(fā)布者: shengming
發(fā)表于: 2021-05-21
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病毒是人類主要的病原體之一,約有400多種病毒可以感染人類(造成多次瘟疫如麻疹病毒、天花病毒、流感病毒、HIV病毒,新病毒層出不窮如埃博拉病毒、禽流感病毒、SARS冠狀病毒、H1N1流感病毒)。
二. 病毒的特征及結(jié)構(gòu)
(一) 病毒概念及特征:
病毒是一類非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物實(shí)體,是非細(xì)胞形態(tài)的生命體,是迄今發(fā)現(xiàn)(最初發(fā)現(xiàn)的是煙草花葉病毒)的最小、最簡(jiǎn)單的有機(jī)體。病毒由一個(gè)或幾個(gè)DNA分子或RNA分子,外包一個(gè)蛋白質(zhì)外殼(有時(shí)也含有脂類和糖)構(gòu)成。只能在活細(xì)胞內(nèi)增 殖,專性活細(xì)胞內(nèi)寄生。
按照宿主不同,病毒可分為動(dòng)物病毒、植物病毒和細(xì)菌病毒—噬菌體(bacteriophages)三大類, 這三類病毒之間,一般不會(huì)交叉感染。
直徑10-400nm, 必需經(jīng)過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡可見。
(二)病毒的結(jié)構(gòu)
1.基因組:DNA或RNA,單鏈或雙鏈,環(huán)狀或線狀。儲(chǔ)存遺傳信息,是病毒的感染單位。
2.衣殼( capsid):包裹在遺傳物質(zhì)外面的蛋白質(zhì)外殼,保護(hù)核酸,決定抗原性。根據(jù)其形狀可將病毒分為三大類,桿狀、線狀和多面體。某些種類的病毒衣殼內(nèi)含有少數(shù)幾種酶分子,主要與病毒核酸的復(fù)制有關(guān)。
3.包膜(envelopes);核衣殼之外,主要成分為脂類與蛋白。幫助病毒侵染細(xì)胞。脂類通 常來自于宿主細(xì)胞的 核膜或質(zhì)膜。包膜蛋白通常由病毒基因編碼,幫助病毒識(shí)別宿主細(xì)胞,可用于鑒定病毒。
(三)病毒的種類
1.按照宿主劃分:動(dòng)物病毒、植物病毒和細(xì)菌病毒(噬菌體)
2.按照核酸劃分:
DNA病毒:?jiǎn)捂?/span>DNA( ssDNA)病毒
雙鏈DNA( dsDNA)病毒
RNA病毒:雙鏈RNA( dsRNA)病毒
單鏈逆轉(zhuǎn)錄(retrovirus)病毒
單鏈RNA( ssRNA)病毒:
正鏈RNA病毒(基因組單鏈RNA直接作為mRNA)
負(fù)鏈RNA病毒(基因組單鏈RNA作為mRNA合成的模板):
例如流感病毒
三. 病毒生活史
(一)病毒生活史的一般步驟
①吸附:病毒通過表面的蛋白與細(xì)胞表面的特異的受體分子結(jié) 合;
②侵染:病毒基因組進(jìn)入宿主細(xì)胞,方式各有不同(胞吞,膜融合,核酸注入);
③復(fù)制:利用宿主細(xì)胞提供的整套裝置復(fù)制其基因組,合成蛋 白;
④裝配:基因組和核衣殼蛋白自發(fā)地組裝成病毒粒子;
⑤釋放:細(xì)胞會(huì)被裂解,釋放出子代病毒,繼續(xù)新的感染周期。
細(xì)菌的溶源周期與裂解周期
原病毒:整合到宿主細(xì)胞基因組中的病毒DNA
原噬菌體:整合到細(xì)菌基因組中的噬菌體DNA
溶源型細(xì)菌:攜帶有原病毒或原噬菌體的細(xì)菌
(二)病毒的復(fù)制
1.DNA病毒利用宿主酶在細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制DNA,轉(zhuǎn)錄mRNA;
2.RNA病毒利用自身攜帶的依賴于RNA的RNA聚合酶在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制RNA,轉(zhuǎn)錄mRNA;
3.逆轉(zhuǎn)錄病毒通過自身攜帶的依賴于RNA的DNA聚合酶(逆轉(zhuǎn)錄酶)在細(xì)胞質(zhì)中合成DNA中間體,進(jìn)入細(xì)胞核,整合進(jìn)宿主染色體形成原病 毒;再利用宿主細(xì)胞的酶轉(zhuǎn)錄合成mRNA以及病毒遺傳物質(zhì)RNA。
(三)幾種病毒
1.流感病毒的RNA復(fù)制易產(chǎn)生突變,兩種不同的流感病毒感染同一種細(xì)胞,由于其片段的自由組合會(huì)產(chǎn)生新的病毒(流感病毒三劍客;人豬禽流感病毒)而氨基酸序列的微小變異即可使禽流感病毒能感染人
2. 單鏈RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒代表:人免疫缺陷病毒,HIV
HIV專一性地侵染表面具有CD4抗原的細(xì)胞,如T輔助細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞,尤其是記憶性T細(xì)胞被大量感染。這些細(xì)胞通常死亡,但有一些會(huì)存活下來并進(jìn)入休眠期,攜帶HIV 原病毒長達(dá)數(shù)年,原病毒可以重新活化產(chǎn)生新的病毒。
HIV的突變率高,機(jī)體無法對(duì)快速突變產(chǎn)生的病毒變種發(fā)生有效 的免疫反應(yīng),從而無法阻止病毒 的快速增殖;另一方面也會(huì)加速 產(chǎn)生抗病毒藥物的抗性。
(非凡控制者——對(duì)HIV具有天然抵抗力)
機(jī)理:HIV分子侵入人體初期,人體的吞噬細(xì)胞會(huì)吞噬病毒,白細(xì)胞中的抗原(HLA)分子與病毒抗原結(jié)合,吸引輔助性T細(xì)胞并活化它。輔助性T細(xì)胞召集殺傷性T細(xì)胞,進(jìn)攻被病毒感染的細(xì)胞。但多數(shù)感染者殺傷性T細(xì)胞識(shí)別HLA-病毒蛋白復(fù)合物的能力不強(qiáng),不能完全消滅被病毒感染的細(xì)胞。但是非凡控制者的HLA分子發(fā)生突變,使被感染細(xì)胞容易被殺傷性T細(xì)胞識(shí)別。
四.類病毒與朊病毒
(一)1.真病毒(virus):DNA或RNA與蛋白質(zhì)組成的具有感染能力的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體。
2.類病毒( viroids):具有感染能力的環(huán)狀單鏈RNA,由幾百個(gè)核苷酸組成,不編碼蛋白質(zhì),部分具有核酶活 性。最早由Theodor O. Diener于1971年在馬鈴薯紡錘塊莖病中發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致多種植物病變。
3.朊病毒( prions,Proteinoceous Infectious Particle)具有感染能力的蛋白。導(dǎo)致瘋牛病,人庫魯病,克雅氏 病等神經(jīng)系統(tǒng)病癥。
五.病毒的起源
1.病毒起源的兩種假說
(1)病毒是介于生物大分子與細(xì)胞間的橋梁;
生物演化:生物大分子→病毒→細(xì)胞。
細(xì)胞核可能是從原核生物中永久安家的大型DNA 病毒進(jìn)化而來。
(2)病毒由脫離細(xì)胞獨(dú)立出來的細(xì)胞核酸演變而來。至少一些比較復(fù)雜的包膜病毒,由寄生性細(xì)胞退行性進(jìn)化來。
2.新的致病病毒產(chǎn)生的可能途徑
(1)已經(jīng)存在的病毒發(fā)生突變,尤其是RNA病毒;
(2)病毒從一種宿主遷徙到另一種宿主
例如:野生動(dòng)物與人的近距離接觸可能是人類新興病毒病的重要原因。
(3)原來在某些小的孤立群體中未絕滅的病毒由于社會(huì)等原因會(huì)造成全球流行;
(4)環(huán)境的改變,自然或人為,將增加病毒致病的幾率。
六.病毒與癌癥
1.目前已有證據(jù)表明病毒至少與6種人類癌癥發(fā)生有關(guān):
(1)Epstein-Barr(EBV)病毒,皰疹病毒,引起兩種癌癥, Burkitt’s淋巴瘤,鼻咽癌。
(2)乙型肝炎病毒與肝細(xì)胞性肝癌
(3)人皰疹病毒8型與卡波西氏肉瘤的發(fā)展
(4)人乳頭瘤病毒(HPV)與宮頸癌(人類可能消除的第一個(gè)惡性腫瘤)
(5)逆轉(zhuǎn)錄病毒人T細(xì)胞白血病病毒HTLV導(dǎo)致人T細(xì)胞白血病和毛狀細(xì)胞白血病
2.病毒的致癌途徑:
(1)病毒本身攜帶癌基因(RNA病毒),在短時(shí)間內(nèi)誘發(fā)腫瘤。
(2)病毒自身基因編碼的蛋白干擾宿主細(xì)胞正?;虻淖饔?, 誘發(fā)腫瘤。
(3)病毒的強(qiáng)啟動(dòng)子或增強(qiáng)子誘導(dǎo)宿主的原癌基因過度表達(dá), 使細(xì)胞癌變。
七.病毒病及防治
(一)病毒病的傳播途徑
1.空氣傳播的病毒病:禽痘(水痘)和帶狀皰疹;流感;嚴(yán)重急性呼吸道綜合征;麻疹;流行性腮腺炎;病毒性肺炎:風(fēng)疹;天花
2.節(jié)肢動(dòng)物媒介的病毒?。狐S熱??;腦炎
3.直接接觸傳播的病毒病:獲得性免疫缺陷綜合癥;唇皰疹;普通感冒;狂犬病
4.食物和水傳播的病毒?。何改c炎;甲型肝炎;脊髓灰質(zhì)炎
5.其它病毒?。吼?/span>
(二)防治
1.抗病原微生物的化學(xué)療法
概念::化療劑:用于治療疾病的化學(xué)試劑
抗生素( antibiotic):可殺死敏感微生物或抑制其生長的微生物產(chǎn)物及其衍生物,化學(xué)合成的 藥物有時(shí)也稱為抗生素
半合成抗生素:天然抗生素加上額外的化學(xué)基 團(tuán)的修飾。
抗病毒藥物
(1) 干擾病毒生命循環(huán)中的關(guān)鍵步驟:金剛 胺,甲金胺,利托那韋
例如新出現(xiàn)的阻止蛋白酶對(duì)HIV外殼蛋白的切割,阻礙新合成病毒的裝配過程
(2)抑制病毒特異性核酸的合成:疊氮胸 苷,阿糖腺苷,無環(huán)鳥苷
(3)干擾素(Interferon,IFN):動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生的抗病毒細(xì)胞因子,抑制病毒復(fù)制
對(duì)這些藥物進(jìn)行選擇性組合,稱為雞尾酒療法。。但不能完全清除病毒,并且已出現(xiàn)抗藥病毒
2.免疫療法
(1)主動(dòng)免疫:通過給予疫苗預(yù)防注射使易感人群或家畜產(chǎn)生對(duì)病原體的免疫反應(yīng),免遭傳染病。
疫苗(bacterin):使人或動(dòng)物產(chǎn)生保護(hù)性免疫的制劑。包括活的弱毒(減毒)微生物;滅活細(xì)菌毒素;純化微生物大分子;重組微生物等。(例如對(duì)付脊髓灰質(zhì)炎的福爾馬林滅活疫苗和減毒的薩賓疫苗)
疫苗生產(chǎn):基因工程、傳統(tǒng)方法(包括胚卵病毒培養(yǎng)以及動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng))
(2) 被動(dòng)免疫:用事先于體外產(chǎn)生的抗體注入已感染病原的人體內(nèi)使之獲得保護(hù)。保護(hù)時(shí)間短,易產(chǎn)生過敏反應(yīng)。
3.病癥的根除
某種病原體只 有同時(shí)滿足三個(gè)條件才可能被根除:
(1)類型單一, 很少發(fā)生變異;
(2)人是唯一的宿主;
(3)有安全有效的 疫苗。
(狂犬病毒在遺傳上非常未定,因此很難控制,發(fā)病后死亡率100%)