生物|病毒在顯微鏡下竟然這麼美

2020-12-10 騰訊網

今天，想帶大家一起看看微觀世界，顯微鏡下，存在著的無比美妙奇幻的另一個宇宙。

那些讓我們敬而遠之的病毒們，在顯微鏡下竟然漂亮得不可思議！

▼

病毒（英語：virus，中文舊稱「濾過性病毒」）是由一個核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質構成的非細胞形態，靠寄生生活的介於生命體及非生命體之間的有機物種，它既不是生物亦不是非生物，目前不把它歸於五界（原核生物、原生生物、真菌、植物和動物）之中。

病毒起源於何時尚不清楚，因為病毒不形成化石，也就沒有外部參照物來研究其進化過程，同時病毒的多樣性顯示它們的進化很可能是多條線路的而非單一的。不同的病毒可能起源於不同的機制：部分病毒可能起源於質粒（一種環狀的DNA，可以在細胞內複製並在細胞間進行轉移），而其他一些則可能起源於細菌。

分子生物學技術是目前可用的揭示病毒起源的方法；但這些技術需要獲得遠古時期病毒DNA或RNA的樣品，而目前儲存在實驗室中最早的病毒樣品也不過90年。

在高中生物學以及高考中也經常涉及有關病毒的知識點及考點。

01

大小

病毒形體極其微小，大約是細菌大小的百分之一。必須在電子顯微鏡下才能觀察到，一般可以通過細菌濾器(一般的直徑為1-10μm，而多數病毒的直徑在100nm左右)。

本次新型冠狀病毒的直徑約80～120nm。

冠狀病毒 Coronavirus (SARS)

02

成分和結構

1. 成分

病毒沒有細胞結構，主要成分僅為核酸和蛋白質兩種（只由蛋白質組成的朊毒體並不屬於病毒）。

核酸位於病毒粒子的中心，構成了它的核心或基因組，蛋白質包圍在核心周圍，構成病毒粒子的衣殼。衣殼對核酸有保護作用，是病毒粒子的抗原成分。它們共同稱為核衣殼，是任何病毒(指「真病毒」)所必需的基本結構。

有些較複雜的病毒，在其核衣殼外還有一層囊膜包被。

2. 結構

每一種病毒只含有一種核酸，不是DNA就是RNA，這也是病毒分類的依據之一。

如DNA病毒有：噬菌體、皰疹病毒、各種腺病毒等。

RNA病毒有：愛滋病毒、菸草花葉病毒、車前草病毒等，以及本次的新型冠狀病毒。其遺傳物質是所有RNA病毒中最大的，感染人、鼠、豬、貓、犬、狼、雞、牛、禽類脊椎動物。

病毒可以感染幾乎所有具有細胞結構的生命體。第一個已知的病毒是菸草花葉病毒，由馬丁烏斯·貝傑林克於1899年發現並命名，迄今已有超過5000種類型的病毒得到鑑定。

病毒的形態各異，從簡單的螺旋形和正二十面體形到複合型結構。

Swine Flu Virus 豬流感病毒

Human Immunodeficiency Virus 人類免疫缺陷病毒

圖源：魔女屋LYL

Yellow Fever Virus 黃熱病毒

圖源：魔女屋LYL

Hepatitis C Virus C型肝炎病毒

圖源：魔女屋LYL

West Nile Virus 西尼羅河病毒

Simian Virus 猿猴病毒

Poliovirus 脊髓灰質炎病毒

03

生活方式

病毒在宿主的活細胞內寄生生活。離開宿主細胞，病毒能以無生命的化學大分子狀態存在，並可形成結晶。

不同的病毒只能寄生在特定的宿主細胞內，具有專一性，這也是病毒分類的另一個重要依據。如專門寄生在動物細胞中的稱為動物病毒(愛滋病毒等)，專門寄生在植物細胞中的稱為植物病毒(菸草花葉病毒等)，專門寄生在細菌細胞中的稱為細菌病毒(噬菌體)。本次2019-nCoV的自然宿主可能是蝙蝠。

噬菌體的繁殖一般可分為五個階段：即吸附一侵入增殖(複製與生物合成)成熟(裝配)裂解(釋放)。整個過程必須在它的宿主活細胞中完成。只有核酸進入宿主細胞，換言之，只提供了複製和表達的模板，其他的原料、能量、酶、相關細胞器全由宿主細胞提供。

Dengue Virus 登革熱病毒

圖源：魔女屋LYL

04

傳播方式

病毒的傳播方式多種多樣，不同類型的病毒採用不同的方法。

例如，植物病毒可以通過以植物汁液為生的昆蟲，如蚜蟲，來在植物間進行傳播；而動物病毒可以通過蚊蟲叮咬而得以傳播。

這些攜帶病毒的生物體稱為「載體」。

流感病毒可以經由咳嗽和打噴嚏來傳播；諾羅病毒則可以通過手足口途徑來傳播，即通過接觸帶有病毒的手、食物和水；輪狀病毒常常是通過接觸受感染的兒童而直接傳播的；此外，愛滋病毒則可以通過性接觸來傳播。

Ebola Virus Particles 伊波拉病毒顆粒

圖源：魔女屋LYL

愛滋病毒

圖源：魔女屋LYL

05

增殖方式

複製式增殖：病毒在宿主細胞的協助下，以核酸的複製和核酸蛋白裝配的形式進行增殖，不存在個體的生長和均等分裂等細胞繁殖方式。

病毒的增殖必須在宿主細胞中完成。

圖源：魔女屋LYL

Marburg virus 馬爾堡病毒

圖源：魔女屋LYL

Zika Virus 寨卡病毒

圖源：魔女屋LYL

06

遺傳和變異

1. 變異

可遺傳變異的來源一般為基因突變。由於RNA為單鏈，結構不穩定，單鏈的RNA病毒容易發生變異。

2. 遺傳信息傳遞途徑

（1）DNA病毒

（2）RNA複製病毒

（3）逆轉錄病毒

比如，菸草花葉病毒：菸草花葉病毒的遺傳物質是RNA，所以病毒在增殖時先反轉錄成DNA，然後通過DNA的轉錄翻譯等步驟生成相應的RNA和蛋白質外殼，然後組裝成為菸草花葉病毒。

HIV遺傳物質是RNA，是一種逆轉錄病毒，其增殖過程為：病毒RNA的逆轉錄，形成DNA；合成病毒DNA與細胞DNA的整合；DNA轉錄形成病毒mRNA；病毒mRNA翻譯形成病毒蛋白質；病毒蛋白質與病毒mRNA裝配形成子代病毒；病毒從細胞中釋放病毒。

圖源：魔女屋LYL

Measles Virus 麻疹病毒

圖源：魔女屋LYL

07

分類

1. 按結構分類

病毒

亞病毒：類病毒、擬病毒、朊病毒（特點：與病毒相比結構不完整，僅由核酸或者蛋白質構成生命體，如引起狂牛症的阮病毒就是蛋白質構成的機體）

2. 按照宿主細胞和遺傳物質將病毒分類

動物病毒：RNA類（SARS病毒、 冠狀病毒、H1N1、腮腺炎病毒、流感病毒、愛滋病病毒、口蹄疫病毒、腦膜炎病毒、脊髓灰質炎病毒、狂犬病毒、麻疹病毒、）

DNA類（痘病毒、腺病毒、皰疹病毒、虹彩病毒、B肝病毒、天花病毒）

植物病毒：RNA類（菸草花葉病毒、馬鈴薯X病毒、黃瓜花葉病毒、大麥黃化病毒等）

細菌病毒：噬菌體（DNA）

3. 按遺傳信息傳遞途徑

（1）DNA病毒

（2）RNA複製病毒 菸草花葉病毒

（3）逆轉錄病毒 愛滋病病毒

圖源：魔女屋LYL

08

有關病毒的免疫問題

（1）免疫過程

由於病毒都是營寄生生活。所以在病毒的感染過程中，人體往往是先通過體液免疫的作用來阻止病毒通過血液循環而擴散，再通過細胞免疫的作用來裂解靶細胞，使病毒沒有藏身之所而被抗體消滅。

（2）治療特點

病毒對一般抗生素不敏感，但對幹擾素敏感，所以人體在平常生活如果因感染了由病毒而引起疾病，使用抗生素治療是沒有效果的。

（3）病毒破壞細胞類型舉例：

SARS病毒、2019-nCoV破壞人的肺部等處的細胞；

B肝病毒破壞肝細胞；

脊髓灰質病毒破壞脊髓灰質前角的運動神經元，導致小兒麻痺；

HIV破壞人的T細胞，使人喪失免疫力。

（4）病毒疫苗

減活疫苗：經過實驗處理，毒性減弱，但抗原性仍保留

滅活疫苗：疫苗僅僅包含所需的抗原成分

基因疫苗：將病毒抗原蛋白基因導入

寫在最後

日前，#吳尊友說新冠病毒在冬季會更嚴重#的話題衝上熱搜，引發關注。

中國疾控中心流行病學首席專家吳尊友表示，從全球的疫情形勢來看，進入初冬以後，尤其是11月後，全球每日報告病例數經常突破60萬，多次創造紀錄。

這幾天，國內多點出現零星病例，也提示我們新冠病毒在不停地「敲打」著國門。應該說，我們今年冬季面臨著一次大考。

所以，大家一定要做好防護哦~

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