
迄今止最富的滋病病毒(HIV)3D模型
加知“病毒”是怎回事(下篇)
由於病毒是非胞的,法通胞分裂的方式完成量增;它是利用宿主胞的代工具合成自身的拷,完成病毒。不同的病毒之生命期的差很大,但大致可以分六段:
附著:首先是由病毒衣蛋白宿主胞表面特定受之生特性合。特性定了一病毒的宿主。例如,滋病毒只能感染人的T胞,因其表面蛋白gp120能T胞表面的CD4分子和受合。吸附制通不的化使得病毒能更特定地合那些它能在其中完成程的胞。於包膜的病毒,吸附到受上可以包膜蛋白生象化而致包膜胞膜生融合。
入侵:在病毒附著到宿主胞表面之後,通受介的胞吞或膜融合入胞,一程通常被“病毒入”(viral entry)。感染植物胞感染物胞不同,因植物胞有一由素形成的硬的胞壁,病毒只有在胞壁出口才能入。一些病毒,如草花病毒可以直接在植物通胞的孔洞一胞到另一胞。植物一,菌也有一胞壁,病毒必通胞壁才能感染菌。一些病毒,如噬菌,化出了一感染菌的制,自己的基因注入胞而衣留在胞外,而少入菌的阻力。
:然後病毒的衣被病毒或宿主胞中的酶降解,使得病毒的核酸得以放。
合成:病毒基因完成、(除了正RNA病毒外)以及病毒蛋白合成。
:合成的核酸和蛋白衣各部分在一起。在病毒粒完成之後,病毒蛋白常常生翻後修。在如滋病毒等一些病毒中,修作用(有被成熟程),可以生在病毒宿主胞放之後。
放:包膜病毒需要在胞裂解(通使胞膜生破裂的方法)之後才能得以放。於包膜病毒可以通出泡的方式得以放。在出泡的程中,病毒需要插有病毒表面蛋白的胞膜合,取包膜。
DNA病毒:大多DNA病毒基因的生在胞核。只要胞表面有合的受,些病毒就能通胞吞或膜融合的方式入胞。多DNA病毒完全依宿主胞的DNA和RNA的合成工具以及RNA的加工工具。而病毒基因必穿核膜得些工具的控制。
RNA病毒:RNA病毒的程比特,由於其信息保存在RNA上,因此程通常生在胞中。根方式的不同,RNA病毒可以被分4不同的。RNA病毒的性(即病毒RNA能否直接被用於蛋白合成)以及RNA是是,很大程度上定了它的制。RNA病毒是用它自己的RNA酶基因行。
反病毒:反病毒基因的是用反的方式完成的,即利用RNA本合成DNA。物RNA的反病毒以DNA中物其基因,而物DNA的反病毒以RNA中物。病毒都需要用到反酶。反病毒常常可以通反合成的DNA整合到宿主胞的基因中。能抑制反酶活性的抗病毒物(如多夫定和拉米夫定)可以有效地抗反病毒(如滋病毒和包括乙肝病毒在的肝病毒科病毒)。
命名:病毒的命名的,常依病毒的型、感染物件、最初地。例如感染植物的病毒可能依感染的物件、病徵命名,例如麻疹病毒、狂犬病毒,以地命名的包括埃博拉病毒。噬菌的命名常依室命名,例如T1噬菌。
分:由於病毒不像其他生物能借由交配生後代,因此在的定上一般生物有所不同。
ICTV分法:病毒分委(International Committee on Taxonomy of Viruses,ICTV)在1966年建立起了一病毒分的通用系和一的命名法。其七ICTV首次化了病毒物的概念,即病毒分的分支次中的最低分元。分的主要依是病毒粒的特性、抗原特性生物特性。
到目前止只有一小部分的病毒得到了研究,自人的病毒品中有20%的序列是未被的,而自境中(如海水、大洋沉物等)的病毒品大部分的序列都是全新的。
分如下:目(-virales)科(-viridae)科(-virinae)(-virus)(-virus)
在最近(2011年)的ICTV分中,6目已建立,分是有尾噬菌目(Caudovirales)、疹病毒目(Herpesvirales)、股反病毒目(Mononegavirales)、巢病毒目(Nidovirales)、微RNA病毒目(Picornavirales)和菁花病毒目(Tymovirales)。分委有正式分、株系和分株之的。分表中共有6目、94科、22科、395、2480以及3000尚未分的病毒型。
巴的摩分法:得者生物家大巴的摩在1970年代提出了巴的摩分系。巴的摩分法ICTV分法一起被用於代病毒分。
巴的摩分法是基於病毒mRNA的生成制。在病毒基因到蛋白的程中,必要生成mRNA完成蛋白合成和基因的,但每一病毒家族都用不同的制完成一程。病毒基因可以是或的RNA或DNA,可以有也可以有反酶。而且,RNA病毒可以是正(+)或反(-)。一分法病毒分7:
第一是DNA病毒(如腺病毒、疹病毒、痘病毒)
第二是DNA病毒(+)DNA(如小DNA病毒)
第三是RNA病毒(如呼孤病毒)
第四是(+)RNA病毒(如微小核糖核酸病毒、披病毒)
第五是(-)RNA病毒(如正黏液病毒、炮病毒)
第六是RNA反病毒(如反病毒)
第七是DNA反病毒(如肝病毒)
一病毒分的例子:水痘病毒,即疹病毒,於Herpesvirales目,疹病毒科,甲型疹病毒科,水病毒;同,疹病毒是巴的摩分法中的第一,因它是DNA病毒,且不含有反酶。
由病毒引起的人疾病繁多。已定的如,感冒、流感、水痘等一般疾病,以及天花、滋病、SARS和禽流感等重疾病。有一些疾病可能是以病毒致病因;例如,人疹病毒6型一些神性疾病,如多性硬化症和慢性疲合征之可能相。此外,原本被是的神系疾病的致病因的玻那病毒,在被可能能引起人精神疾病。病毒能致疾病的能力被病毒性(virulence)。
不同的病毒有著不同的致病制,主要取於病毒的。在胞水上,病毒主要的破作用是致胞裂解,而引起胞死亡。在多胞生物中,一旦有足多的胞死亡,就的健康生影。然病毒可以引疾病,也可以害地存在於。例如,能引起冷的疹病毒可以在人保持休眠;又被“伏”(latency),也是所有疹病毒(包括能致腺的艾伯斯坦-巴病毒和能致水痘的水痘-疹病毒)的特。入伏的水痘-疹病毒在“醒”後,能引起疹。
一些病毒能引起慢性感染,可以在不而不受宿主防系的影。病毒包括乙肝病毒和丙肝病毒。受到慢性感染的人群即是病毒者,因他相於存了保持感染性的病毒。人群中有高比例的者,一疾病就可以展流行病。
病毒的流行病是代中的一分支,主要是研究基於人的病毒的播途和病毒感染的控制方法。病毒的播可以是垂直方式,如母到,或者是水方式,即一人到另一人。垂直播的例子包括乙肝病毒和滋病毒,一出生就母感染病毒;另一少的例子是水痘-疹病毒,然只引起和的感染反,但於胎或出生的是致命的。水播是最普遍的病毒在人群中的播方式。病毒的播途包括:
血液交或性行,如滋病毒、乙肝和丙肝病毒;口部的唾液交,如艾伯斯坦-巴病毒;含病毒的食物或用水,如病毒;呼吸入以溶形式存在的病毒,如流感病毒;以蚊,通蚊叮咬注入人,如登革病毒。病毒感染的播速率取於多重因素:包括人口密度、易感染(例如缺乏病毒的免疫力)的量、和天件等。
流行病研究是用於在病毒性疾病爆及切病毒在人群中的染。防治措施是病毒的播方式行控制。病毒源和定病毒是其中的重要。一旦病毒被定,其播就可以通注射疫苗阻。有可用的疫苗,改善境生以及取消毒措施也可以有效地防止病毒播。通常受感染的病人需要其他健康人群隔,而有接病毒的人需要行隔疫。
大多人和物的病毒感染具有一定的伏期,在一期,不有患病的象和症。病毒性疾病的伏期天到星期不等,但多病毒感染的伏期已得以定。在伏期之後,有一段“可染期”,即此期受感染的可以病毒染其他。於解可染期和伏期的短於控制疾病的爆也非常重要。疾病爆致一人群、社或地中有反常的高比例患病者,一疾病就被流行病;如果疾病播到世界被瘟疫。
美洲原住民的人口曾由於洲殖民者的染性疾病,特是天花的蔓延而大量少。有的料示在哥布到美洲之後有多少原住民死於外的疾病,但估接近人口的70%。一破性影很大程度上助了洲殖民者原住民行和征服。很可怕瘟疫是世界的流行病。
1918年的流感大爆,即通常所的西班牙流感,就是一最高(第五)的大模流行病,是由一特殊的重致死性流感A型病毒;一流感的感染者通常是健康的青年,而其他大多流感多生在青少年、老人或弱多病者中。西班牙流感持1918年到1919年,去估死亡人在4千到5千人,而最新的研究果示一瘟疫可能致一人死亡,死亡人口占1918年全球人口的5%。
多研究者相信滋病源於二十世的撒哈拉以南非洲地;在,滋病已展成瘟疫,全球大有3.86千人感染了滋病。合滋病署(UNAIDS)和世界生(WHO)估自1981年6月5日首病例被至今已有超千五百人死於滋病,使得滋病成有史以最具性的瘟疫之一。2007年全年共有2.7百新的滋病感染者和2百滋病相的死亡者。
高致死性病毒菌株是病毒科成。病毒是一的病毒,可以引起出血(viral hemorrhagic fever),其成包括埃博拉病毒和堡病毒。堡病毒引起全世界的泛注意是在2005年4月,安哥拉生的一次疾病爆。次爆2004年10月一直持到2005年,也是由出血所引起的最重的一次瘟疫。
病毒是致癌症生的原因之一。人癌症相的主要病毒有人乳突病毒、乙肝病毒、艾伯斯坦-巴病毒和人嗜T淋巴胞病毒(human T-lymphotropic virus)。肝炎病毒可以慢性病毒感染而致肝癌。人嗜T淋巴胞病毒可以致性(tropical spastic paraparesis)和成人T胞白血病。
人乳突病毒是子癌、皮癌、肝癌和癌的成因。在疹病毒科中,卡波西肉瘤相疹病毒(Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus)能致卡波西肉瘤(Kaposi's sarcoma)和腔淋巴瘤(body cavity lymphoma),而艾伯斯坦-巴病毒可以致伯奇氏淋巴瘤(Burkitt's lymphoma)、霍奇金淋巴瘤(Hodgkin's lymphoma)、B淋巴增紊(B lymphoproliferative disorder)和鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma)。
人抵病毒的第一道防是先天性免疫系。一免疫系由能抵非特性病毒感染的胞和其他制成,即以一通用方式入侵的病原做出和反,但不同於得性免疫系,一免疫系不生持久的或保性的免疫。
RNA干是抗病毒的一重要的先天性防制。多病毒需要合成RNA行。些病毒感染胞,它放出其RNA分子,些RNA分子立即一被dicer的蛋白合物合,後些RNA被dicer酶切多小的片。一被RISC合物的生化途被,始降解病毒mRNA,使得胞能病毒感染中存活下。病毒可以逃防,一方面它入胞後不完全,另一方面它可以通病毒粒衣上的孔洞放新合成的mRNA,其病毒基因(RNA)依然被病毒保在部而不受到破。
人的得性免疫系探到病毒,生特性的抗病毒合使其失去感染性,作用被液免疫。其中,有抗非常重要。第一被IgM(免疫球蛋白M),它能高效地使病毒去活,但免疫系的胞生IgM的只有星期。第二被IgG(免疫球蛋白G),它能被免疫系不停地造出。IgM存在於宿主的血液中是用於急性感染的情,而IgG的存在表明去曾受到某感染(用於防以後的同感染)。行免疫性,通常是的IgG型抗行量。
人抗病毒的第二道防是胞免疫(cell-mediated immunity),包括了被T胞的免疫胞。人中的胞不地其部蛋白的片展示在胞表面(抗原呈)供T胞行查,一旦T胞出可能的病毒片,那的胞就被T手胞和病毒特性T胞增所消。如巨噬胞在的一些胞抗原呈。造干素是一重要的宿主防制。干素是病毒感染之後由所生的一激素,它在免疫中的作用,可以定的是它能通死受感染胞及其近胞逐步阻止病毒的。
非所有的病毒感染都引起保性免疫反。例如,滋病毒可以通不地其病毒表面蛋白的氨基酸序列逃避免疫系的打。些固的病毒用多方式逃免疫系的控制,如隔、阻抗原呈、生胞因抗性、逃避自然胞的作用、逃胞凋亡以及抗原移。其他一些病毒,如向神病毒,可以通神播,而在神系中免疫系可能法接到它。
因病毒使用了宿主胞行且寄居其,因此很用不破胞的方法病毒。在最的付病毒疾病的方法是疫苗接防病毒感染或者使用抗病毒物降低病毒的活性以到治的目的。
疫苗接是一廉而又有效的防止病毒感染的方法。早在病毒被之前,疫苗就已人用於防病毒感染。著疫苗接的普及,病毒感染相的一些疾病(如小麻痹、疹、腮腺炎和疹)的病率和死亡率都大幅度下降,而曾是致命疾病的天花已。目前各疫苗可以防超30人的病毒感染,而有更多的疫苗被用於防止物受到的病毒感染。疫苗的成分可以是活性降低的或死亡的病毒,也可以是病毒蛋白(抗原)。
活疫苗包含了活性弱的可致病的病毒,的病毒被“毒”病毒。然活性弱,但活疫苗於那些免疫力弱或免疫缺陷的人可能是危的,他注射活疫苗可能反而致疾病。生物技和基因工程被用於改造病毒疫苗,改造後的疫苗(即位疫苗)只含有病毒的衣蛋白,如乙肝疫苗。由於不含有病毒核酸,因此位疫苗於免疫缺陷的病人是安全的。 於活疫苗的安全性也有一些例外,如病毒疫苗,然是一毒病毒株(被17D),可能是目前所有疫苗中最安全和最有效的。
在去的二十年,抗病毒物的展非常迅速。滋病的不蔓延推了抗病毒物的需求。抗病毒物常是核苷似物,病毒如果些似物作核苷用於合成其基因就生有活性的病毒基因(因些似物缺少磷相能相互接形成DNA“骨架”的基,造成DNA的止),而抑制病毒的增殖。核苷似物作抗病毒物的例子包括阿昔洛,可用於抑制疹病毒感染,和拉米夫定,可用於治滋病和乙型肝炎。阿昔洛是最早出也是最常被指定使用的抗病毒物。其他使用中的抗病毒物是病毒生活期的不同段。滋病毒需要依一被HIV-1蛋白酶的作用得完整的感染能力;而通使用大量的蛋白酶抑制的物可以使酶失活。
丙型肝炎是由一RNA病毒引起的。80%的受感染者都形成慢性肝炎,如果不加以治,受感染者一直保持被感染的。目前有效的治方法是核苷似物利巴林干素一起使用。於慢性乙型肝炎的病毒者的治方法也用似的策略。
病毒可以感染所有的物,少病毒(如mimivirus)甚至也受到其他特定病毒的感染;但特定的病毒感染物的是有限的。例如,植物病毒不感染物,而噬菌只能感染菌。
家畜,病毒是重要的致病因;能致的疾病包括口蹄疫、舌病等。作人物的、狗、等,如果有接疫苗,感染一些致命病毒。例如犬小病毒(Canine parvovirus),一小DNA病毒,其感染是致幼犬死亡的重要原因。所有的脊椎物都感染病毒。例如蜜蜂受到多病毒的感染。幸的是,大多病毒能宿主和平相而不引起任何害,也不致任何疾病。
植物病毒的繁多,能影受感染植物的生和繁殖。植物病毒的播常常是由被“”的生物完成。些一般昆,也有部分情下真菌、物以及一些胞生物。控制植物的病毒感染,通常是用消生物以及除去其他可能的病毒宿主,如草。於人及其他物,植物病毒是害的,因它只能在活的植物胞行。
植物具精巧而有效的防制抵抗病毒感染。其中,最有效的制是“抵抗基因”(R基因)。每R基因能抵抗一特定病毒,主要是通受感染胞的附近胞的死亡而生肉眼可的空,而阻止感染的散。植物中的RNA干也是一有效的防制。受到感染,植物常常就能生天然消毒(如水酸、一氧化氮和活性氧分子)病毒。
噬菌是病毒中最普遍和分最的群。例如,噬菌是水中最普遍的生物,在海洋中其量可菌量的十多倍, 1毫升的海水中可含有25千噬菌。噬菌是通合菌表面的受感染特定的菌。在入菌後的很短的,有分,菌的聚合酶就始病毒mRNA翻蛋白。些病毒蛋白有些在菌胞成新的病毒,有些助蛋白可以助病毒的,有些胞裂解(病毒可以生一些酶助裂解胞膜)。噬菌的整感染程非常迅速;以T4噬菌例,注入病毒核酸到放出超300新合成的病毒,所需的20多分。
菌防噬菌的主要方法是合成能降解外DNA的酶。些酶被限制性切酶,它能剪切噬菌注入菌胞的病毒DNA。菌含有另一防系,一系利用CRISPR序列保留其去曾遇到的病毒的基因片,而使得它能通RNA干的方式阻病毒的。系菌提供了一似於得性免疫的制抗病毒感染。
古菌也被一些病毒感染,主要是DNA病毒。些病毒明其他病毒相性,它具有多特的外形,如瓶、杆或滴。在嗜古菌,特是硫化菌(Sulfolobales)和形菌(Thermoproteales)中的病毒已得了的研究。古菌的病毒防系可能包括了RNA干(利用古菌基因中所含的病毒基因相的重DNA序列行)。
生命科:病毒於分子生物和胞生物的研究具有重要意,因它提供了能被用於改造和研究胞功能的系。研究和利用病毒胞生物的各方面研究提供了大量有值的。例如,病毒被用在研究中助我解分子的基本制,包括DNA、、RNA加工、翻、蛋白以及免疫等。
家常常用病毒作需要研究的特定基因引入胞。一方法於胞生外源蛋白,或是研究引入的新基因於胞的影,都是非常有用的。病毒治法(virotherapy)也用似的策略,即利用病毒作引入基因治各性疾病,好是可以定靶於特定的胞和DNA。一方法在癌症治和基因治中的用前景。一些科家已利用噬菌作抗生素的替代品,由於一些病菌的抗生素抗性的加,人於一替代方法的趣也不增。
材料科米技:目前米技的展是造多用途的病毒。材料科的看,病毒可以被看作有米粒:它的表面特定的工具用於穿宿主胞的壁。病毒的大小和形,以及它表面的功能基的量和性,是精地定的。正因如此,病毒在材料科中被普遍用作支架共接表面修。病毒的一特是它能通直接化被改。生命科展而的些大技正在成米材料造方法的基,超越了它在生物和中的用而被用於更加泛的域中。
由於具有合的大小、形和明的化,病毒被用作米量上的材料的本。最近的一用例子是利用豇豆花病毒粒放大DNA微列上感器的信;在用中,病毒粒用於示信的光染料分,而阻止能致光淬的非光二聚的形成。另一例子是利用豇豆花病毒作米量的分子器的面板。在室中,病毒可以被用於造可充池。
病毒能引起瘟疫而致人社的恐慌,能力使得一些人企利用病毒作生化武器到常武器所不能得的效果。而著臭名昭著的西班牙流感病毒在室中得成功原,於病毒成武器的心不增加。另一可能成武器的病毒是天花病毒。天花病毒在之前曾引起次的社恐慌。目前天花病毒存在於世界上的安全室中,於其可能成生化武器的恐非是毫理由的。天花病毒疫苗是不安全的,在天花前,由於注射天花疫苗而患病的人比一般患病的人要多,而且天花疫苗目前也不再泛生。因此,在存在如此多於天花有免疫力的代人的情下,一旦天花病毒被放出,在病毒得到控制之前,有人患病死去。
生化武器包括生化武器和化武器,它都於大模性武器。生化武器去也“菌武器”,它是指以生物有生力量的武器。化武器是指利用化物的毒性以有生力量的各武器和器材的。
生化武器具有的致病性和染性,能造成大批人、畜受染病,且多可以互相感染,受染面大,大量使用可以百平方千米至千平方千米,而且危害作用持久,如Q病原在毛、棉布、土壤中可存活月,炭疽菌芽胞在暗潮土壤中甚至可存活10年。
化武器有3著的特:首先,它害途多,吸入染毒空,皮接毒的液滴,食入染毒的水和食物,都能遭到不同程度的害;其次,化武器的不定短分到十分,天、十天;再次,化武器,毒炮的威力是普通炮的倍到十倍。

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