小寒初度梅花嶺,萬壑千巖背人境。
清遠聊為泛宅行,一夢分明墮?quán)l(xiāng)井。
——《清遠舟中寄耘老》北宋 · 蘇軾
小寒,是冬季的第五個節(jié)氣。小寒意味著天氣很冷,但還沒有到達極點。由于寒冷,也演化出許多風俗習慣,如吃有御寒作用的食物,羊肉面、豬肉白菜燉粉條等等。
本次的節(jié)氣科普,將為大家介紹病毒的結(jié)構(gòu)與生命周期。
病毒是一種非細胞型的生命形態(tài),它們個體微小,結(jié)構(gòu)簡單,可以感染其他生物體并在其間進行傳播。
雖然病毒表現(xiàn)出生物和非生物的特征,但某種程度上還不能說病毒是生物,因為它們?nèi)狈ι锏拇蠖鄶?shù)特性,如:它們在起源上是非細胞的(不是由活細胞組成的),沒有宿主生物就不能獨立生長和復制,缺乏自己的代謝機制等。
基本的病毒結(jié)構(gòu)
由兩個部分組成:
1、核酸基因組(Genome):大多數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是雙鏈脫氧核糖核酸(dsDNA),其他也有一些例外,遺傳物質(zhì)是單鏈脫氧核糖核酸(ssDNA)或核糖核酸(RNA)。其功能為提供遺傳信息,幫助在宿主體內(nèi)合成新病毒。
2、蛋白質(zhì)衣殼(Capsid):它是包裹病毒基因組的蛋白質(zhì)外殼,能幫助病毒穿透宿主細胞膜,保護病毒的遺傳物質(zhì)不被宿主細胞的酶消化。另外,蛋白質(zhì)衣殼表面含有獨特的位點,使病毒能夠附著在宿主細胞上。
除此之外,許多動物病毒的蛋白質(zhì)衣殼外還有一層脂質(zhì)包膜(Envelope),由脂質(zhì)雙分子層和附著在其上的蛋白質(zhì)組成。
包膜可以幫助病毒更好地進入宿主體內(nèi),保護病毒的遺傳物質(zhì)不被宿主酶破壞,逃避宿主免疫系統(tǒng)的識別。許多病毒還會在包膜上形成由糖蛋白組成的特殊結(jié)構(gòu),稱為刺突(Spike),刺突決定了病毒感染的特異性,能幫助病毒識別并進入特定的宿主細胞。
病毒的結(jié)構(gòu)
細菌噬菌體(左圖,非包膜病毒);流感病毒(右圖,包膜病毒)
(來源:https://www.sciencefacts.net/virus-structure.html)
病毒自身不能進行新陳代謝,它必需在活細胞內(nèi)寄生才能得以復制增殖。它能夠利用宿主細胞的核苷酸和氨基酸來自主地合成自身的DNA或RNA和蛋白質(zhì)等組件,裝配下一代個體。
復制后的生物病毒可以通過宿主細胞裂解而被釋放出去,去感染新的宿主細胞。這種獨特的增殖方式,使得病毒具有比細菌等其他生物更快的增殖速度,但也由于病毒沒有自己的代謝機制,沒有酶系統(tǒng),病毒一旦離開了宿主細胞,就沒有任何生命活動,也不能獨立自我繁殖。
典型的病毒生命周期包括以下主要步驟:
1
附著:病毒在受體分子的幫助下識別并與宿主細胞結(jié)合;
2
進入:整個病毒(包膜病毒)或其遺傳物質(zhì)(非包膜病毒)進入宿主的細胞質(zhì),然后進入細胞核;
3
復制:病毒基因組被復制,其基因被表達以制造病毒蛋白;
4
組裝:新的病毒由宿主體內(nèi)的基因組和蛋白質(zhì)的組裝形成;
5
釋放:完整的病毒顆粒離開細胞并感染其他宿主細胞。
病毒的生命周期
細菌噬菌體(左圖,非包膜病毒);流感、HIV等病毒(右圖,包膜病毒)
(來源:https://studymind.co.uk/notes/life-cycle-and-replication-of-viruses/;https://chemistrytalk.org/viral-life-cycle/)
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