主要内容
病毒简介
病毒是什么。病毒的结构以及病毒是如何感染细胞的。
要点:
- 病毒 是一种感染性颗粒,通过“指挥” 宿主细胞并利用其机制制造更多病毒来繁殖。
- 病毒由称为 衣壳 的蛋白质壳内部的DNA或RNA基因组组成。有些病毒有被称为 包膜 的外膜。
- 病毒种类繁多。它们具有不同的形状和结构,具有不同的基因组,并感染不同的宿主。
- 病毒通过 感染 其宿主细胞并将其重新编程成为制造病毒的 “工厂”来繁殖。
介绍
科学家估计,在任何给定时刻,大约存在 种病毒 。那是一个后面有 个零的数字!如果能够以某种方式缠绕所有这些 的病毒,并将它们端对端地排列起来,那么这条病毒专线将向太空延伸近 光年。换句话说,地球上的病毒比整个宇宙中的星星 多 一千万倍 。
这是否意味着只有 病毒正在等待感染我们?实际上,这些病毒大多数是在海洋中发现的,它们在那里攻击细菌和其他微生物 。细菌可以感染病毒似乎有些奇怪,但是科学家认为, 每 种生物都可能携带至少一种病毒!
什么是病毒?
病毒 是一种微小的传染性颗粒,只能通过感染宿主细胞才能繁殖。病毒“夺取”宿主细胞并利用其资源制造更多病毒,基本上将其重新编程为病毒工厂。由于病毒无法自行繁殖(在没有宿主的情况下),因此病毒不被视作活物。病毒也没有细胞:它们非常小,比生物的细胞小得多,基本上只是核酸和蛋白质的外壳。
尽管如此,病毒仍具有一些与基于细胞的生命相同的重要特征。例如,它们具有基于你的细胞(和所有生物的细胞)中使用的相同遗传密码的核酸基因组。而且,就像基于细胞的生命一样,病毒具有遗传变异并且可以进化。因此,即使病毒不符合生命的定义,它似乎仍处于“可疑”区域。(也许病毒实际上是 不死的,就像僵尸或吸血鬼!)
病毒如何不同于细菌?
即使它们都会使我们生病,但细菌和病毒在生物学水平上却有很大不同。细菌小且单细胞,但它们是不依赖宿主细胞繁殖的活生物体。由于存在这些差异,因此细菌和病毒感染的治疗方法大不相同。例如,抗生素仅对细菌有效,对病毒无效。
病毒的结构
世界上有很多不同的病毒。因此,病毒的大小,形状和生命周期各不相同。 如果你想了解更多,我建议使用ViralZone网站。随机单击几个病毒名称,看看你会发现哪些异常形状和特征!
但是,病毒确实有一些共同的关键特征。 这些包括:
- 一个保护性蛋白壳,或 衣壳
- 一组装在衣壳内部的由DNA或RNA组成的核酸基因组
- 一层称为 包膜 的膜(部分但不是全部病毒)
让我们仔细看看这些特征。
病毒衣壳
病毒的 衣壳 或蛋白质壳由许多蛋白质分子组成(不仅仅是一个大的空心分子)。蛋白质结合形成称为蛋白衣(壳粒)的单元,它们一起组成衣壳。衣壳蛋白始终由病毒基因组编码,这意味着由病毒(而不是宿主细胞)提供了制备方法。
衣壳有多种形式,但它们通常采用以下形状之一(或这些形状的变体):
- 二十面体形 –二十面体衣壳有二十个面,并以二十面体命名。
- 丝状衣壳 – 丝状衣壳以其线性的、细的、螺纹状外观命名。它们也可以称为杆状或螺旋状。
- 头-尾 – 这些衣壳是丝状和二十面体形状之间的混合体。它们基本上由附着在丝状尾巴上的二十面体头组成。
病毒包膜
除衣壳外,某些病毒还具有被称为 包膜 的外部脂质膜,该膜围绕整个衣壳。
带包膜的病毒不提供包膜脂质的信息。相反,它们在离开细胞的过程中从宿主膜上“借用”了一块膜。但是,包膜中确实含有病毒指定的蛋白质,这些蛋白质通常有助于病毒颗粒与宿主细胞结合。
尽管包膜是常见的,尤其是在动物病毒中,但并不是在每种病毒中都能发现它们(即这不是通用的病毒特征)。
病毒基因组
所有病毒都有由核酸制成的遗传物质(基因组)。像所有其他基于细胞的生命一样,将DNA用作遗传物质。 另一方面,病毒可以使用RNA或DNA,两者都是核酸类型。
我们通常将DNA视为双链,将RNA视为单链,因为在我们自己的细胞中通常就是这种情况。但是,病毒可能具备链与核酸类型的所有可能组合(双链DNA,双链RNA,单链DNA或单链RNA)。病毒基因组通常具有比细胞生物的基因组小得多的形状、大小和变体。
值得注意的是,DNA和RNA病毒始终使用与活细胞相同的遗传密码 。如果不这样做,它们将无法重新编辑宿主细胞!
什么是病毒感染?
在日常生活中,我们倾向于将病毒感染视为感染诸如流感或水痘之类的病毒时讨厌的症状。 但是,当你感染病毒时,自己的体内实际发生了什么?
在微观上,病毒感染意味着许多病毒正在利用你的细胞自我复制。病毒的生命周期 是指病毒识别并进入宿主细胞,通过提供病毒DNA或RNA形式的指令对宿主进行“重编程”,并利用宿主的资源制造更多病毒颗粒的一系列步骤 (病毒“程序”的输出)。
对于典型的病毒,生命周期可以分为五个主要步骤(尽管每种病毒的这些步骤的细节将有所不同):
- 吸附。 病毒通过细胞表面上的受体分子识别并结合到宿主细胞上。
- 侵入。 病毒或其遗传材料进入细胞。
- 基因组复制和基因表达。 复制病毒基因组,表达其基因以制造病毒蛋白。
- 组装。 由基因组复制和病毒蛋白组装新的病毒颗粒。
- 释放。 完整的病毒颗粒会离开细胞并感染其他细胞。