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病毒 (構造, 專性胞內寄生體(obligate intracellular parasites), 傳染性蛋白顆粒, 疾病, 病毒的演化,…
病毒
構造
基因體
雙股DNA、單股DNA、雙股RNA或單股RNA
線性或環狀
四到數百個基因
殼體(capsid)
由殼粒(capsomeres)組成
蛋白質次單元
種類不多
桿狀、多面體或其他形狀
廿面體病毒
桿狀病毒因蛋白質排列又稱螺旋病毒
噬菌體的殼體複雜
專門感染細菌
共7種,依發現順序命名為T1~7
T偶數族的結構類似
頭部廿面體有DNA
蛋白質尾部末端有纖維以協助感染
套膜
來自宿主的膜
磷脂質和膜蛋白+病毒的蛋白質和醣蛋白
非必需
病毒酵素
非必需
直徑二十到數百奈米
專性胞內寄生體(obligate intracellular parasites)
缺乏代謝酵素和製造蛋白質的能力(核糖體)
宿主範圍
僅能感染有限種類的宿主
源於表面蛋白和受體的配對
感染多細胞真核生物的病毒通常僅局限於特定組織
病毒感染
病毒附著至細胞,基因體加入細胞開始
基因體控制宿主製造核酸和蛋白質
DNA病毒透過宿主的DNA聚合酶
RNA病毒透過本身編碼的聚合酶
自發性組裝為新的病毒
將基因體注入細胞
噬菌體
胞吞方式進入
套膜和細胞膜融合
噬菌體的增殖週期
裂解期
會導致宿主死亡
惡毒型噬菌體
僅依靠裂解期增值
初轉錄的酵素會水解宿主的DNA
和細菌間的演化
限制酶會切斷外來DNA
受體變異阻礙噬菌體進入
潛溶期
可以此模式增值的噬菌體
溫和型噬菌體
DNA透過宿主連結酶結合成環型後決定進入何種增值模式
環境訊號(化學物質或紫外線)可促使其轉換模式
原噬菌體
編碼防止其他原噬菌體基因轉錄的蛋白
潛入細胞染色體的病毒DNA
可能改變細菌表型
白喉、肉毒桿菌中毒、猩紅熱細菌因此具有毒性
透過宿主的細胞分裂複製
動物病毒的增殖
I型,雙股DNA(dsDNA)
II型,單股DNA(ssDNA)
III型雙股RNA(dsRNA)
單股RNA
IV型基因體可充當mRNA轉錄
V型基因體可充當模板提供mRNA轉譯
VI型為反轉錄病毒
反轉錄酶
可將RNA反轉錄為病毒DNA,接著以其為模板製造DNA(在細胞質中)
DNA進入細胞核後併入染色體
原病毒
人體免疫缺失病毒
幾乎所有RNA動物病毒和某些DNA病毒具有套膜
外有醣蛋白可幫助進入宿主細胞
宿主細胞製造的醣蛋白集中於細胞膜某處,病毒以類似胞吐作用的方式離開
套膜亦可不是來自細胞膜
疱疹病毒
可潛伏於核套膜內,透過細胞的酵素複製
離開宿主前在細胞質脫膜並獲得高基氏體製造的膜
傳染性蛋白顆粒
普里昂蛋白(prions)
預防與治療
需約十年的醞釀期才會表現症狀,因此易發生感染
幾乎不會被摧毀,即使加熱至烹調溫度
疾病
狂牛症
羊的瘋癢症
庫賈氏症
庫魯症
正常存在於腦部的蛋白質的錯誤折疊形式
可使正常蛋白質轉變
凝聚成鏈狀複合體
干擾正常細胞功能
普西那提出
疾病
新浮現病毒
突然出現或對科學家而言是新型的病毒
出血熱
伊波拉病毒
愛滋病毒
腦炎
西尼羅病毒
成因
RNA病毒突變率較高(聚合酶不會校對)
從小區域擴散至各地
源自其他動物的寄存病毒
自然貯主
epidemic
pandemic
流感病毒
A
感染許多動物
依照血液凝集素(hemagglutinin, H)和神經胺糖酸苷酶(neuraminidase, N)分類
H
16種
協助病毒附著至宿主細胞
N
9種
協助病毒自細胞中釋出
B、C
僅感染人類
動物性
毒性來源
促使溶體釋出水解酵素
使感染細胞產生毒素
本身含有毒素(套膜蛋白質)
傷害
和受感染組職藉細胞分裂再生的能力有關
暫時性症狀多為身體抵抗感染的表現
預防
疫苗
病原性微生物延伸的無害變異體
可刺激免疫系統的防禦
治療
少數藥物可干擾病毒合成
acyclovir
抑制病毒聚合酶
皰疹病毒
三氮胸腺苷酸(AZT)
干擾反轉錄酶
HIV病毒
雞尾酒療法
兩種核苷類似物和一種蛋白酶抑製物(干擾病毒組裝$
抗生素等針對酵素相同的藥物無效
病毒酵素過少
植物性
多具有RNA基因體、螺旋狀或廿面體外殼
傳播途徑
水平傳播
外源性病毒感染
風、寒凍
草食動物(特別是昆蟲)傷害
農人或園丁修剪
垂直傳播
透過繁殖(無性或有性皆可)傳播病毒
進入細胞後可透過胞質間連絲傳遍植物體
病毒編碼性蛋白質可引起胞質間連絲擴大
未能有效對抗
降低影響
避免傳播
培養具抗藥性株
病毒的演化
可能源自細胞核酸的裸露片段
可能源自質體或轉位子
同為移動性遺傳元件(mobile genetic element )
基因經常和宿主類似
巨病毒和潘朵拉病毒
體積大、所含基因體龐大
類病毒(viroids)
未編碼蛋白質的環狀RNA分子
導致植物生長調控系統的錯誤
發現
梅伊爾研究煙草鑲嵌病認為致病體極小
伊凡諾斯基發現過濾後的汁液仍具傳染性
貝傑林克認為致病原小於細菌
史坦力透過結晶證明病毒存在
單一分子也可能是傳染源(infectious agent)