普通生物学/生物分类/病毒
病毒 是最小的生物颗粒(最小的只有 20 纳米直径)。然而,它们不是生物有机体,因此不归类于任何生物王国。它们没有细胞器,不能进行呼吸或代谢功能。病毒仅仅是包裹在被称为衣壳的保护性蛋白质外壳中的 DNA 或 RNA 链。只有当病毒入侵细胞时,它们才会活跃起来。在宿主细胞之外,病毒完全处于休眠状态。
自 1935 年首次被发现以来,病毒已被分类为 160 多个主要类别。病毒根据其形状、复制特性和引起的疾病进行分类。此外,病毒的形状由衣壳中蛋白质的类型和排列决定。目前,对人类致病的病毒被分为 21 个类别。
病毒也可以攻击细菌并感染细菌细胞。这种病毒被称为噬菌体。
如前所述,病毒不是生物生命形式,因此不能自行繁殖。它们需要接管功能正常的真核细胞或原核细胞来复制其 DNA 或 RNA,并为新的病毒颗粒制作蛋白质外壳。
为了进入细胞,病毒必须附着在宿主细胞质膜上的特定受体位点。病毒表面的蛋白质充当钥匙,精确地与宿主细胞膜上的匹配糖蛋白相匹配。在一些病毒中,附着蛋白不在病毒表面,而是在衣壳或包膜中。
病毒复制有两种形式:溶菌周期和溶原周期。
- 附着:病毒结合到宿主细胞上的特定受体。
- 进入:病毒进入细胞有两种方式。首先,病毒可以将其核酸注入宿主细胞。其次,如果病毒包含在包膜中,宿主细胞可以将整个病毒颗粒吞噬到液泡中。当病毒从液泡中破裂时,它会将其核酸释放到细胞中。
- 复制:病毒的核酸指示宿主细胞复制病毒的 DNA 或 RNA。
- 组装:组装新的病毒颗粒。
- 裂解和释放:病毒引导产生一种酶,破坏宿主细胞壁,导致宿主细胞肿胀并破裂。新形成的病毒颗粒现在被释放。
- 附着:类似于溶菌周期
- 进入:类似于溶菌周期
- 整合:病毒核酸没有复制,而是通过基因重组(交叉)整合到宿主细胞的染色体中。当以这种方式整合到宿主细胞中时,病毒核酸作为宿主细胞染色体的一部分被称为前噬菌体。
- 宿主细胞繁殖:宿主细胞正常繁殖。随后的细胞分裂,子细胞包含原始父细胞的染色体,其中嵌入了前噬菌体。
- 周期诱导:现在某些因素决定了子细胞是进行溶菌周期还是溶原周期。在任何时候,一个正在进行溶原周期的细胞都可以切换到溶菌周期。
含有 RNA 而没有 DNA 的病毒的复制周期略有不同。一个著名的 RNA 病毒的例子是 HIV,一种逆转录病毒。
- 逆转录病毒通过两种进入方法之一将 RNA 强制进入细胞(见上文)。
- 逆转录病毒中存在逆转录酶,它催化合成与病毒 RNA 互补的 DNA 链。
- 逆转录酶催化第二条与第一条互补的 DNA 链。有了这两条链,就可以创建双链 DNA。
- 然后,DNA 被整合到宿主细胞的染色体中。与前噬菌体的概念类似,这种整合的 DNA 被称为前病毒。但是,与前噬菌体不同,前病毒永远不会离开宿主细胞。
- 受感染的宿主细胞进行溶菌周期或溶原周期。
病毒的基因组由 DNA 或 RNA 组成,其大小和构型各不相同。整个基因组可以作为单个核酸分子或多个核酸片段存在。此外,DNA 或 RNA 可以是单链或双链,并且可以是线性的或环形的。
并非所有病毒都能在宿主细胞中自行复制。由于病毒非常小,因此其基因组的大小是有限制的。例如,一些病毒的编码指令只包含为病毒衣壳制作少数几种蛋白质。另一方面,人类基因组编码超过 30,000 种不同的蛋白质。因此,缺乏编码指令导致一些病毒需要其他病毒的存在才能帮助它们复制自身。这种病毒被称为复制缺陷型。
最后,值得注意的是,所有病毒中有 70% 是 RNA 病毒。由于 RNA 复制(使用宿主细胞的酶和其他细胞器)的过程更容易出错,因此 RNA 病毒的突变率远高于 DNA 病毒。
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