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漫步的宝宝
发表于 2022-1-11 20:28:59
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病毒是非细胞形态的生命体,是迄今为止发现的最小、最简单的有机体。自1892年人们首次发现烟草花叶病毒以来,目前已发现4000多种病毒。不同的病毒,其结构组成、核酸类型、增殖过程不完全相同,本文列举并分析对病毒认知的5个误区。
1DNA病毒是否均为双链
无论是原核细胞还是真核细胞,都同时含有DNA和RNA,并以双链DNA分子作为遗传物质的载体。然而,每一种病毒粒子只含有一种核酸,要么是DNA,要么是RNA,不会两者兼有。
根据核酸类型的不同,病毒可以分为DNA病毒和RNA病毒两大类。DNA病毒又可分为双链DNA病毒(dsDNA)与单链DNA病毒(ssDNA):①双链DNA病毒有双链闭环和双链线性两种,单链DNA病毒均为单链线性DNA。常见的双链闭环DNA病毒有猴空泡病毒40(SV40)、人乳头瘤病毒(HPV)、人类疱疹病毒4型(HHV-4,又称EB病毒);双链线性DNA病毒有T2噬菌体、腺病毒、单纯疱疹病毒1型(HSV-1)、痘病毒;单链线性DNA病毒有人类微小病毒B19、腺相关病毒(AAV)。②RNA病毒也可分为单链RNA病毒(ssRNA)与双链RNA病毒(dsRNA)。常见的单正链RNA病毒有烟草花叶病毒、HIV、SARS冠状病毒、脊髓灰质炎病毒和Qβ噬菌体;单负链RNA病毒有水疱性口炎病毒(VSV)、流感病毒;双链RNA病毒有呼肠孤病毒。
所以,DNA病毒中的DNA并非都是双链,只不过以双链DNA居多。同样,RNA病毒中的RNA也并非都是单链,也会有少数双链RNA。
2病毒在侵染宿主细胞时,蛋白质外壳一定留在细胞外吗
不同的病毒,侵染细胞的方式是不同的:①动物病毒进入宿主细胞的方式主要有两种:无囊膜的病毒,宿主细胞以主动“胞饮”的方式使病毒进入细胞,如腺病毒;有囊膜的病毒,通过其囊膜与宿主细胞质膜融合的方式进入细胞,HIV;或通过胞饮作用进入细胞,然后再与胞饮囊泡的膜融合进入细胞质中,如流感病毒等。②植物病毒难以穿越坚韧的细胞壁,所以常借助细胞壁上的轻微伤口、细胞之间的胞间连丝或媒介昆虫的取食直接侵入细胞。③噬菌体侵入细胞的方式则比较特别:一是由于原核生物不具有胞饮的能力,因此噬菌体整个被细菌吞进去是难以实现的;二是细菌表面存在一层较厚且对大分子通透性极差的细胞壁,以维持细菌细胞形态并加强机械强度,因此包膜融合的方式也无法进行;三是T2噬菌体本身也不具有包膜。所以,噬菌体侵染细菌时,仅能将其头部的核酸分子注入细胞,衣壳则留在细菌的细胞壁外。
综上所述,将蛋白质外壳留在宿主细胞外、只将核酸注入细胞内不过是少数病毒-噬菌体所特有的方式。对于动物或植物病毒来说,更普遍的方式是整个病毒粒子都侵入细胞。当病毒的遗传物质在宿主细胞内找到合适的复制场所前,可被外壳蛋白保护。当然,无论病毒以何种方式进入细胞,在核酸复制前都要进行“脱壳”,即衣壳在宿主细胞蛋白水解酶的作用下发生水解,释放出其中的病毒核酸,这样才能进行复制与转录。
3RNA病毒中的RNA可直接作为翻译的模板吗
RNA病毒包括单正链RNA病毒、单负链RNA病毒、双链RNA病毒以及较为特殊的反转录病毒。其中,仅仅是单正链RNA病毒的RNA可直接作为翻译的模板,其RNA具有mRNA功能,可直接与宿主细胞的核糖体结合,翻译出“早期蛋白”,如RNA聚合酶。单正链RNA在该酶的作用下,转录出与亲代互补的负链RNA,形成双股RNA(±RNA),即复制中间型。然后,以其中正链RNA为mRNA翻译出病毒的“晚期蛋白”,如衣壳蛋白、囊膜蛋白等结构蛋白;以负链RNA为模板复制子代病毒的RNA,进而装配成子代病毒颗粒。而其他RNA病毒中的RNA均不能直接作为翻译的模板,指导病毒蛋白质的合成。例如,单负链RNA病毒(流感病毒、狂犬病病毒等)的RNA不能作为mRNA,与宿主细胞核糖体结合。如果要合成病毒蛋白质,必须先以负链RNA为模板,合成出互补正链RNA,形成复制中间体(±RNA)。只有其中的正链RNA才起mRNA作用,可作为翻译的模板,合成出病毒的结构蛋白和非结构蛋白。
4RNA病毒在宿主细胞中都能够进行反转录吗
在细胞核中,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程称为转录。相反,若以RNA为模板,在反转录酶的作用下,把遗传信息从RNA传递给DNA,则称为反转录。那么,是否所有的RNA病毒进入宿主细胞后,都能进行反转录?
实际上,在RNA病毒中,真正能够进行反转录的,仅仅是反转录病毒,如人类免疫缺陷病毒(HIV)和人类T淋巴细胞白血病病毒(HTLV)。此类病毒基因组比较特殊,是由两条相同的正链RNA构成,称为单正链双体RNA。其合成过程与其他单链RNA不同。首先,以病毒RNA为模板,在反转录酶的作用下合成DNA负链,在RNA酶降解了RNA模板后,再以负链DNA为模板合成正链DNA。正链DNA接下来进入到细胞核内,在DNA聚合酶作用下复制成双链线性DNA,该DNA随后则整合至宿主细胞的染色体DNA上,该过程为反转录病毒所特有。整合至宿主细胞DNA上的病毒DNA,被称为“前病毒”,并可随宿主细胞的分裂存在于子代细胞内。前病毒在细胞核内可转录出子代病毒RNA和mRNA,mRNA在胞浆核糖体上进一步翻译出子代病毒的结构蛋白和非结构蛋白。
绝大多数反转录病毒是RNA病毒,但是也存在DNA反转录病毒。最常见的就是嗜肝DNA病毒,如乙型肝炎病毒(HBV),其双链DNA在复制过程中也涉及反转录。
5病毒增殖过程中所需的酶均由宿主细胞提供吗
病毒因其自身没有独立的代谢与能量转化系统,必须利用宿主细胞的结构(如核糖体)、原料、能量与酶系统,才能进行增殖。那么,在病毒增殖过程中所需的酶是否均由宿主细胞提供呢?
实际上,病毒的增殖过程需要多种酶的参与,包括聚合酶、复制酶或逆转录酶等酶系以及众多的附属蛋白。因此,不同种类的病毒所需酶的来源不尽相同。例如,小DNA病毒科、乳多泡病毒科,其基因转录时所需的RNA聚合酶都是由宿主细胞提供的;弹状病毒科、正黏病毒科、副黏病毒科和呼肠孤病毒科所需的RNA聚合酶以及反转录病毒科所需的反转录酶,都是病毒粒子自身所携带的;而疱疹病毒DNA复制所需的酶,部分由病毒基因编码(如DNA聚合酶和胸苷激酶),部分由宿主细胞提供。痘类病毒的独立自主能力最强,其基因组在宿主细胞中至少能编码75种蛋白质,包括DNA聚合酶、胸苷激酶、脱氧核糖核酸酶和聚核苷酸连接酶。
所以,病毒在增殖过程中所需的酶并非都由宿主细胞提供,有些酶是病毒粒子自身携带的,还有些是病毒基因组在宿主细胞中编码合成的。
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