来源: 石家庄市第一中学
发布者: shengming
发表于: 2021-05-21
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病毒是人类主要的病原体之一,约有400多种病毒可以感染人类(造成多次瘟疫如麻疹病毒、天花病毒、流感病毒、HIV病毒,新病毒层出不穷如埃博拉病毒、禽流感病毒、SARS冠状病毒、H1N1流感病毒)。
二. 病毒的特征及结构
(一) 病毒概念及特征:
病毒是一类非细胞结构的生物实体,是非细胞形态的生命体,是迄今发现(最初发现的是烟草花叶病毒)的最小、最简单的有机体。病毒由一个或几个DNA分子或RNA分子,外包一个蛋白质外壳(有时也含有脂类和糖)构成。只能在活细胞内增 殖,专性活细胞内寄生。
按照宿主不同,病毒可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒—噬菌体(bacteriophages)三大类, 这三类病毒之间,一般不会交叉感染。
直径10-400nm, 必需经过扫描电子显微镜和透射电子显微镜可见。
(二)病毒的结构
1.基因组:DNA或RNA,单链或双链,环状或线状。储存遗传信息,是病毒的感染单位。
2.衣壳( capsid):包裹在遗传物质外面的蛋白质外壳,保护核酸,决定抗原性。根据其形状可将病毒分为三大类,杆状、线状和多面体。某些种类的病毒衣壳内含有少数几种酶分子,主要与病毒核酸的复制有关。
3.包膜(envelopes);核衣壳之外,主要成分为脂类与蛋白。帮助病毒侵染细胞。脂类通 常来自于宿主细胞的 核膜或质膜。包膜蛋白通常由病毒基因编码,帮助病毒识别宿主细胞,可用于鉴定病毒。
(三)病毒的种类
1.按照宿主划分:动物病毒、植物病毒和细菌病毒(噬菌体)
2.按照核酸划分:
DNA病毒:单链DNA( ssDNA)病毒
双链DNA( dsDNA)病毒
RNA病毒:双链RNA( dsRNA)病毒
单链逆转录(retrovirus)病毒
单链RNA( ssRNA)病毒:
正链RNA病毒(基因组单链RNA直接作为mRNA)
负链RNA病毒(基因组单链RNA作为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骤
①吸附:病毒通过表面的蛋白与细胞表面的特异的受体分子结 合;
②侵染:病毒基因组进入宿主细胞,方式各有不同(胞吞,膜融合,核酸注入);
③复制:利用宿主细胞提供的整套装置复制其基因组,合成蛋 白;
④装配:基因组和核衣壳蛋白自发地组装成病毒粒子;
⑤释放:细胞会被裂解,释放出子代病毒,继续新的感染周期。
细菌的溶源周期与裂解周期
原病毒:整合到宿主细胞基因组中的病毒DNA
原噬菌体:整合到细菌基因组中的噬菌体DNA
溶源型细菌:携带有原病毒或原噬菌体的细菌
(二)病毒的复制
1.DNA病毒利用宿主酶在细胞核内复制DNA,转录mRNA;
2.RNA病毒利用自身携带的依赖于RNA的RNA聚合酶在细胞质中复制RNA,转录mRNA;
3.逆转录病毒通过自身携带的依赖于RNA的DNA聚合酶(逆转录酶)在细胞质中合成DNA中间体,进入细胞核,整合进宿主染色体形成原病 毒;再利用宿主细胞的酶转录合成mRNA以及病毒遗传物质RNA。
(三)几种病毒
1.流感病毒的RNA复制易产生突变,两种不同的流感病毒感染同一种细胞,由于其片段的自由组合会产生新的病毒(流感病毒三剑客;人猪禽流感病毒)而氨基酸序列的微小变异即可使禽流感病毒能感染人
2. 单链RNA逆转录病毒代表:人免疫缺陷病毒,HIV
HIV专一性地侵染表面具有CD4抗原的细胞,如T辅助细胞、单核细胞和巨噬细胞,尤其是记忆性T细胞被大量感染。这些细胞通常死亡,但有一些会存活下来并进入休眠期,携带HIV 原病毒长达数年,原病毒可以重新活化产生新的病毒。
HIV的突变率高,机体无法对快速突变产生的病毒变种发生有效 的免疫反应,从而无法阻止病毒 的快速增殖;另一方面也会加速 产生抗病毒药物的抗性。
(非凡控制者——对HIV具有天然抵抗力)
机理:HIV分子侵入人体初期,人体的吞噬细胞会吞噬病毒,白细胞中的抗原(HLA)分子与病毒抗原结合,吸引辅助性T细胞并活化它。辅助性T细胞召集杀伤性T细胞,进攻被病毒感染的细胞。但多数感染者杀伤性T细胞识别HLA-病毒蛋白复合物的能力不强,不能完全消灭被病毒感染的细胞。但是非凡控制者的HLA分子发生突变,使被感染细胞容易被杀伤性T细胞识别。
四.类病毒与朊病毒
(一)1.真病毒(virus):DNA或RNA与蛋白质组成的具有感染能力的核酸-蛋白质复合体。
2.类病毒( viroids):具有感染能力的环状单链RNA,由几百个核苷酸组成,不编码蛋白质,部分具有核酶活 性。最早由Theodor O. Diener于1971年在马铃薯纺锤块茎病中发现,导致多种植物病变。
3.朊病毒( prions,Proteinoceous Infectious Particle)具有感染能力的蛋白。导致疯牛病,人库鲁病,克雅氏 病等神经系统病症。
五.病毒的起源
1.病毒起源的两种假说
(1)病毒是介于生物大分子与细胞间的桥梁;
生物演化:生物大分子→病毒→细胞。
细胞核可能是从原核生物中永久安家的大型DNA 病毒进化而来。
(2)病毒由脱离细胞独立出来的细胞核酸演变而来。至少一些比较复杂的包膜病毒,由寄生性细胞退行性进化来。
2.新的致病病毒产生的可能途径
(1)已经存在的病毒发生突变,尤其是RNA病毒;
(2)病毒从一种宿主迁徙到另一种宿主
例如:野生动物与人的近距离接触可能是人类新兴病毒病的重要原因。
(3)原来在某些小的孤立群体中未绝灭的病毒由于社会等原因会造成全球流行;
(4)环境的改变,自然或人为,将增加病毒致病的几率。
六.病毒与癌症
1.目前已有证据表明病毒至少与6种人类癌症发生有关:
(1)Epstein-Barr(EBV)病毒,疱疹病毒,引起两种癌症, Burkitt’s淋巴瘤,鼻咽癌。
(2)乙型肝炎病毒与肝细胞性肝癌
(3)人疱疹病毒8型与卡波西氏肉瘤的发展
(4)人乳头瘤病毒(HPV)与宫颈癌(人类可能消除的第一个恶性肿瘤)
(5)逆转录病毒人T细胞白血病病毒HTLV导致人T细胞白血病和毛状细胞白血病
2.病毒的致癌途径:
(1)病毒本身携带癌基因(RNA病毒),在短时间内诱发肿瘤。
(2)病毒自身基因编码的蛋白干扰宿主细胞正常基因的作用, 诱发肿瘤。
(3)病毒的强启动子或增强子诱导宿主的原癌基因过度表达, 使细胞癌变。
七.病毒病及防治
(一)病毒病的传播途径
1.空气传播的病毒病:禽痘(水痘)和带状疱疹;流感;严重急性呼吸道综合征;麻疹;流行性腮腺炎;病毒性肺炎:风疹;天花
2.节肢动物媒介的病毒病:黄热病;脑炎
3.直接接触传播的病毒病:获得性免疫缺陷综合症;唇疱疹;普通感冒;狂犬病
4.食物和水传播的病毒病:胃肠炎;甲型肝炎;脊髓灰质炎
5.其它病毒病:疣
(二)防治
1.抗病原微生物的化学疗法
概念::化疗剂:用于治疗疾病的化学试剂
抗生素( antibiotic):可杀死敏感微生物或抑制其生长的微生物产物及其衍生物,化学合成的 药物有时也称为抗生素
半合成抗生素:天然抗生素加上额外的化学基 团的修饰。
抗病毒药物
(1) 干扰病毒生命循环中的关键步骤:金刚 胺,甲金胺,利托那韦
例如新出现的阻止蛋白酶对HIV外壳蛋白的切割,阻碍新合成病毒的装配过程
(2)抑制病毒特异性核酸的合成:叠氮胸 苷,阿糖腺苷,无环鸟苷
(3)干扰素(Interferon,IFN):动物体内产生的抗病毒细胞因子,抑制病毒复制
对这些药物进行选择性组合,称为鸡尾酒疗法。。但不能完全清除病毒,并且已出现抗药病毒
2.免疫疗法
(1)主动免疫:通过给予疫苗预防注射使易感人群或家畜产生对病原体的免疫反应,免遭传染病。
疫苗(bacterin):使人或动物产生保护性免疫的制剂。包括活的弱毒(减毒)微生物;灭活细菌毒素;纯化微生物大分子;重组微生物等。(例如对付脊髓灰质炎的福尔马林灭活疫苗和减毒的萨宾疫苗)
疫苗生产:基因工程、传统方法(包括胚卵病毒培养以及动物细胞培养)
(2) 被动免疫:用事先于体外产生的抗体注入已感染病原的人体内使之获得保护。保护时间短,易产生过敏反应。
3.病症的根除
某种病原体只 有同时满足三个条件才可能被根除:
(1)类型单一, 很少发生变异;
(2)人是唯一的宿主;
(3)有安全有效的 疫苗。
(狂犬病毒在遗传上非常未定,因此很难控制,发病后死亡率100%)