![]() 今天和大家分享一些關于病毒的概念性知識,為了方便理解文中很多細節(jié)沒有太較真,請專業(yè)的朋友杠下留情,下面讓我們開始吧! 1、病毒與細菌什么關系? 雖然我們有時候會將病毒統(tǒng)稱為“病菌”,不過它們是完全不同的存在,病毒是有機分子的小團,細菌則是細胞。細胞被認為是生命的最基本單位,因為內(nèi)外不同的環(huán)境才能讓有機分子富集起來,在幾十萬倍于外環(huán)境濃度下發(fā)生高效的理化反應,而細菌的體積已經(jīng)小到細胞的極限了。
▲正在攻擊細菌的病毒(藍菌綠毒) 但是病毒的一般構造只有一個外殼與遺傳物質(zhì),它的體積平均只有細菌的數(shù)萬分之一,沒有從環(huán)境中主動富集能量與物質(zhì)的能力,在非細胞環(huán)境中完全不表現(xiàn)出生命活性,與一塊臘肉無異。因為沒有細胞結構的保護,絕大多數(shù)病毒在離開細胞后幾個小時內(nèi)就會因為蛋白質(zhì)變性而不可逆地失去活性,而細菌在合適的條件下可以休眠數(shù)年時間。
▲紅細胞、大腸桿菌與病毒大小對比 所以在相當長的時間內(nèi),關于病毒是不是生命一直是個讓生物學家爭論不休的話題?,F(xiàn)在主流的觀點是給病毒安排了一個“特殊席”,認為它們是介于生命與非生命之間的存在,屬于“非細胞生命體”。 所以病毒可以理解為是一種特殊的“毒”,它們只有在特定細胞內(nèi)才能完成復制、變異、傳播等過程。也正是因為這個緣故,只要是能增殖并傷害細胞的有機分子團都可以定義為病毒,比如朊病毒就與其它病毒根本不同,從它的身上能一窺病毒誕生時的機緣。
▲大小不同形狀各異的病毒 2、從朊病毒看所有病毒的原理 朊病毒是病毒中的異類,因為它是介于“病毒”與“遺傳病”之間的存在。朊病毒擁有其它病毒望塵莫及的本領,可以經(jīng)受高壓鍋120℃4小時的蒸煮,我們所知的多數(shù)消毒方式,無論是紫外線還是酒精、福爾馬林、碘酒都沒有辦法令其失去生物活性。(小時候我聽說瘋牛病是外國人愛吃不熟的牛排導致的,現(xiàn)在看來……)。
▲朊病毒的分子結構與簡化模型 這是因為朊病毒只是一個蛋白質(zhì)分子而已,沒有核酸的東西不可能復制,但是依然不會妨礙它壯大自己的隊伍。朊病毒最主要的功能是誘導變形,它可以將一種名為“朊蛋白”的正常蛋白質(zhì)的結構改變成朊病毒(這也就是說,朊病毒其實正是異常折疊的朊蛋白)。這一過程和歐陽鋒的“見血化毒”頗為類似,籍此一傳二、二傳四、四傳八……把細胞徹底摧毀。
那么最初的異常折疊朊蛋白從哪里來的呢?我們并不知道確切過程,但是不難推斷出,這只是一個錯誤而已??梢赃@么說,既然朊蛋白存在異常折疊的可能性,那么它就一定會異常折疊,無論觸發(fā)的契機是什么。 事實上,所有生命的細胞在活動中都存在天然的“漏洞”,在漫長的時間中,是一定會有一些本來承擔細胞功能的有機分子因為偶然原因發(fā)生突變,變成了鉆“漏洞”,利用細胞內(nèi)的能量物質(zhì)開小灶的獨立單元,它們正是病毒。
▲可以看到異常折疊是從螺旋拉直了 3、為什么病毒的傳染有固定方式 相信很多人知道,通過血液傳播的病毒就從來不會通過飛沫傳播,感染昆蟲的病毒也從沒聽說過會傳染給人的。不同的病毒都有自己相對固定的感染方式與對象,那這是為什么呢?
▲乙肝病毒結構圖 這與病毒的結構息息相關,因為病毒在感染前根本不像生命,那么理所當然地它們沒有任何運動能力,擴散過程完全依賴布朗運動,這要如何才能進入細胞呢?答案是“粘”,蛋白質(zhì)之所以成為生命中最重要的物質(zhì),正是因為它們的結構非常復雜,可以產(chǎn)生極其復雜的相互作用。
▲細胞膜上的三千蛋白 病毒的蛋白質(zhì)外殼起的正是這個作用,它們可以粘在細胞膜的蛋白質(zhì)上,病毒的蛋白質(zhì)就像一把鑰匙,在與細胞膜蛋白質(zhì)的化學鍵作用下打開了一條通往細胞內(nèi)的方便大門,內(nèi)部的DNA在隨機熱運動下流入了細胞內(nèi)部,感染由此開始。
▲多種入侵細胞的方式,都穿過了細胞膜上的蛋白質(zhì)通道 像我們這樣的宏觀生物細胞多是高度分化的,所以不同組織的細胞表面的受體蛋白也大相徑庭,這也就是為什么病毒的感染途徑相對固定的原因。擅長與上呼吸道黏膜細胞結合的病毒當然無法與血細胞結合,這也表現(xiàn)在發(fā)病的主要部位,通過飛沫傳播的病毒當然主要戰(zhàn)場是肺部,通過血液傳播的病毒則多以內(nèi)分泌器官為攻擊對象,從來沒有什么病毒可以同時攻擊多個不同器官與組織。
▲MERS冠狀病毒正在入侵無纖毛上皮細胞 不同物種的同類組織細胞也有差距,親緣越遠跨物種感染的可能性越低,在哺乳動物間常會出現(xiàn)可以共同感染的病毒,恒溫與變溫動物間很少存在共同感染,親緣更遠的如脊椎動物與無脊椎動物間就完全沒有可以共同感染到足以致病的病毒了。
▲很多致命病毒都來源于我們的靈長類親戚 4、為什么說病毒沒有特效藥? 對付細菌的特效藥是抗生素,這是真菌與細菌在幾億年競爭間生產(chǎn)的化學武器,用來破壞細菌細胞的生理結構如細胞壁、核糖體或是核酸。因為我們的體細胞與細菌差距很大,所以不會對我們造成顯著傷害。 可是病毒本身沒有獨立的生化反應,所以我們根本無法找到一種只殺傷病毒而不危害自身的化學物質(zhì),畢竟合成病毒的所有材料與過程都是發(fā)生在我們細胞內(nèi)部。所以要消滅病毒就只有等病毒離開細胞后。
▲世界上第一種抗生素青霉素與發(fā)現(xiàn)者弗萊明 5、那病是怎么好的? 絕大多數(shù)工作都要依賴我們自身的免疫系統(tǒng),清除病毒的主要方法有三步:1、擊破已經(jīng)被感染的細胞。2、分泌抗體將病毒粘住。3、白細胞將“病毒粘球”吞噬并分解。
▲涌向病毒的抗體 這三個過程都非常依賴病毒感染時的機制——特定蛋白質(zhì)間的結合。所謂的抗體其實就是一種蛋白質(zhì)。只要是不屬于人體的蛋白質(zhì)都會激活免疫系統(tǒng)(包括蛇毒甚至是一些藏得比較深的自身蛋白質(zhì)),在一系列反饋作用下,被稱為效應B細胞的免疫細胞分泌出可以與入侵蛋白質(zhì)相結合的特殊蛋白質(zhì)——抗體。
▲簡化病毒清除示意圖,黃色的是白細胞 白細胞吞噬“病毒粘球”也是依靠細胞表面的蛋白識別,所有細胞的活動都與意識無關,是分子層面的復雜反饋作用。 理論上來說,如果可以大量生產(chǎn)抗體并直接注入患者體內(nèi),是可以稱為“特效藥”的。但是這只能針對已經(jīng)有長期交手經(jīng)驗的疾病,比如狂犬病免疫球蛋白或抗蛇毒血清其實都是抗體。對于新爆發(fā)的病毒來說,在短期內(nèi)還無法批量生產(chǎn)抗體,因為蛋白質(zhì)是分泌的不是合成的,所以必須依賴生物工程技術。
▲說過來可能讓人吃驚,這是從打過狂犬病疾苗的馬血中提取的…… 哎呀,沒想到一下子就寫了這么多字了,為了閱讀體驗這一篇就先到這里吧,我是酋知魚,一條在知識的海洋里溺水的魚,歡迎關注! |
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