生命科學(xué)前沿論文

1、生命科學(xué)前沿-對(duì)病毒的研究和肝病病毒20117801222生物技術(shù)2班 李日升在生命科學(xué)前沿課上我們學(xué)習(xí)了病毒及病毒的感染作用機(jī)制，還有朱海珍老師的關(guān)于肝 病的研究進(jìn)展，促使本人有了興趣在課后收集資料來對(duì)病毒有個(gè)全面的總結(jié)和了解肝病研究 的新進(jìn)程。以下就是我總結(jié)該課的論文。一、病毒的綜述1.病毒的特點(diǎn)有：個(gè)體微小，多數(shù)要用電子顯微鏡才能觀察到，多數(shù)病毒直徑在100nm（20200nm），較 大的病毒直徑為300-450納米，較小的病毒直徑僅為18-22納米組成簡(jiǎn)單，一種病毒只含一種核酸（DNA/RNA），還含有蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，蛋白質(zhì)病毒的 主要組分，依其功能可分為衣殼蛋白、膜蛋白、糖蛋白和內(nèi)在酶

2、4類結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，蛋白質(zhì)包圍在核酸周圍，形成了衣殼，衣殼是病毒粒的主要支架結(jié)構(gòu)和抗原 成分，由衣殼粒所構(gòu)成，有保護(hù)核酸等作用，能介導(dǎo)病毒與宿主細(xì)胞結(jié)合。核心和衣殼合稱 核心殼。有些較復(fù)雜的病毒，（一般為動(dòng)物病毒，如流感病毒），其核心殼外還包被一層含蛋 白質(zhì)或糖蛋白的類脂雙層膜，這層膜稱為包膜。包膜中的類脂來自宿主細(xì)胞膜，是在病毒成 熟時(shí)從細(xì)胞質(zhì)膜或核膜芽生獲得的，所以病毒脂質(zhì)常具有宿主細(xì)胞脂質(zhì)的特征。有的包膜上 還長(zhǎng)有刺突等附屬物。包膜的有無及其性質(zhì)與該病毒的宿主專一性和侵入等功能有關(guān)。包膜 能保護(hù)核衣殼，促進(jìn)病毒與宿主細(xì)胞的吸附，具有抗原性形態(tài)簡(jiǎn)單，可根據(jù)外形分為球狀病毒；桿狀病毒；磚形病毒；冠

3、狀病毒；絲 狀病毒鏈狀病毒；有包膜的球狀病毒；具有球狀頭部的病毒；封于包含體內(nèi)的昆蟲 病毒。病毒粒的對(duì)稱體制：病毒粒的對(duì)稱體制只有兩種，即螺旋對(duì)稱（代表煙草花葉病毒）和 二十面體對(duì)稱（等軸對(duì)稱，代表腺病毒）。一些結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的病毒，實(shí)質(zhì)上是上述兩種對(duì)稱 相結(jié)合的結(jié)果，故稱作復(fù)合對(duì)稱（代表T偶數(shù)噬菌體）嚴(yán)格的活細(xì)胞寄生、沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物，高度的寄生性，使病毒完全依賴宿主細(xì) 胞的能量和代謝系統(tǒng)，獲取生命活動(dòng)所需的物質(zhì)和能量，在宿主細(xì)胞內(nèi)以復(fù)制方式增殖，自 身僅含有少數(shù)幾種酶類，既無產(chǎn)能酶系，也無蛋白質(zhì)和核酸合成酶系，只能利用宿主活細(xì)胞 內(nèi)現(xiàn)成代謝系統(tǒng)合成自身的核酸和蛋白質(zhì)成分遇到宿主細(xì)胞它會(huì)通過

4、吸附、進(jìn)入、復(fù)制、裝 配、釋放子代病毒而顯示典型的生命體特征，所以病毒是介于生物與非生物的一種原始的生 命體。在離體條件下，它只是一個(gè)大化學(xué)分子，停止活動(dòng)，可制成蛋白質(zhì)結(jié)晶，為一個(gè)非生 命體，能以無生命的生物大分子狀態(tài)存在，并長(zhǎng)期保持其侵染活力。復(fù)制周期簡(jiǎn)單，循環(huán)為：吸附侵染-進(jìn)入宿主-病毒裂解-核酸表達(dá)-組裝-釋放。有 些病毒的核酸還能整合到宿主的基因組中，并誘發(fā)潛伏性感染，或者終身不和宿主的基因組 分離（溶源性），但是病毒子代被不斷生產(chǎn)和分泌。烈性噬菌體在每一輪生活周期結(jié)束時(shí)都 裂解宿主細(xì)胞，造成宿主細(xì)胞死亡。對(duì)一般抗生素不敏感，但對(duì)干擾素敏感。變異性強(qiáng)，由于核酸物質(zhì)簡(jiǎn)單且保護(hù)機(jī)制不如細(xì)胞

5、生物導(dǎo)致遺傳物質(zhì)易突變，所以病 毒也具有遺傳、變異、進(jìn)化的能力。由于以上因素，病毒在復(fù)制傳代過程中出現(xiàn)了某些特點(diǎn)： 一、產(chǎn)生缺陷病毒。在病毒的增殖過程中，由于其基因組因某種微環(huán)境因素的影響或轉(zhuǎn)錄過 程的錯(cuò)誤而發(fā)生突變，以致有裝配不全的病毒顆粒產(chǎn)生，稱為缺陷病毒，產(chǎn)生缺陷病毒的原 親代病毒，則稱為標(biāo)準(zhǔn)病毒，缺陷病毒顆粒有干擾標(biāo)準(zhǔn)病毒繁殖的作用。二、產(chǎn)生假病毒。 一種細(xì)胞有兩種病毒同時(shí)感染的情況，在增殖過程中，一種病毒可以穿上本身的外殼，這就 是真病毒，是這種病毒的應(yīng)有“面目”；如果一種病毒的衣殼被另一病毒的核酸編碼，則稱 為假病毒，此時(shí)一種病毒的本來性質(zhì)，被另一種病毒的性質(zhì)所掩蓋。三、產(chǎn)生雜種病

6、毒。兩 種病毒混合感染時(shí)，除了出現(xiàn)假型病毒外，還有可能出現(xiàn)病毒核酸重組的情況，即一種病毒 顆粒之中，可含有兩種病毒的遺傳物質(zhì)，此可稱為雜種病毒，這是病毒學(xué)中一個(gè)相當(dāng)常見的 現(xiàn)象。病毒的分類，從不同的角度可以有不同的分類：從遺傳物質(zhì)分類：DNA病毒（ds DNA病毒，ss DNA病毒）、RNA病毒（ds RNA病 毒，ss RNA病毒）、蛋白病毒從病毒結(jié)構(gòu)分類：真病毒和亞病毒（包括類病毒、衛(wèi)星病毒、骯病毒）從寄主類型分類：噬菌體（細(xì)菌病毒X植物病毒（如煙草花葉病毒X動(dòng)物病毒（如禽 流感病毒、天花病毒、HW等）從性質(zhì)來分：溫和病毒（如HW）、烈性病毒（如狂犬病毒）醫(yī)學(xué)上的分類：一，呼吸道病毒及腸道

7、病毒如麻疹病毒，脊髓灰質(zhì)炎病毒，柯薩奇病素二，蟲媒病毒及出血熱病毒如流行性乙型腦炎病毒，登革病毒，出血熱病毒，漢坦病毒，埃博拉病毒 三，狂犬病病毒與逆轉(zhuǎn)錄病毒如狂犬病病毒，人類免疫缺陷病毒，人類嗜T細(xì)胞病毒 四，肝炎病毒如甲型肝炎病毒，乙型肝炎病毒，丙型肝炎病毒，丁型肝炎病毒，戊型肝炎病毒 五，皰疹病毒如單純皰疹病毒，水痘-帶狀皰疹病毒，巨細(xì)胞病毒，EBV 六，其他病毒如人類乳頭瘤病毒，輪狀病毒，冠狀病毒，風(fēng)疹病毒病毒出現(xiàn)假說：（1）蛋白質(zhì)、核酸遺失說：具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物由于細(xì)胞脫落和破裂，導(dǎo)致游離的蛋 白質(zhì)和DNA、RNA的出現(xiàn)，在某種情況下，這些蛋白質(zhì)由于化學(xué)作用形成了一個(gè)內(nèi)部可容 納小分

8、子的結(jié)構(gòu)，里面裹著DNA或者RNA，甚至單獨(dú)的蛋白質(zhì)和單獨(dú)的DNA、RNA游離， 這些散落的游離的分子，和一些個(gè)別的和大生物細(xì)胞膜有親和性，大生物細(xì)胞通過吞噬作用 使其進(jìn)入細(xì)胞，其DNA、RNA得以表達(dá)，然后通過進(jìn)化形成成熟的病毒。（2）生命起源說： 病毒是最原始的生命體，早在沒有細(xì)胞之前就有病毒存在，那時(shí)的病毒還只限于蛋白質(zhì)和核 酸，沒有表現(xiàn)出病毒的寄生特征，當(dāng)細(xì)胞體生物出現(xiàn)之后，個(gè)別這種蛋白質(zhì)和核酸或他們的 復(fù)合體表現(xiàn)出寄生性，這些散落的游離的分子，有一些個(gè)別的和大生物細(xì)胞膜有親和性，大 生物細(xì)胞通過吞噬作用使其進(jìn)入細(xì)胞，其DNA、RNA得以表達(dá)，然后通過進(jìn)化形成成熟的 病毒。我個(gè)人比較贊

9、同第一種假說，因?yàn)檫z失出去的細(xì)胞的部分能被細(xì)胞自身識(shí)別然后回收 是可能的，而第二種學(xué)說中如果一開始病毒就存在而只有部分的病毒可以侵染細(xì)胞，那剩下的不可以侵染細(xì)胞的部分的病毒呢？科學(xué)家們并未找到這些病毒。病毒的發(fā)現(xiàn)1886年，德國(guó)人麥爾(Mayer)把患有花葉病的煙草植株的葉片加水研碎，取其汁液 注射到健康煙草的葉脈中，能引起花葉病，證明這種病是可以傳染的。通過對(duì)葉子和土壤的 分析，麥爾認(rèn)為煙草花葉病是由細(xì)菌引起的。但是在1892年，俄國(guó)的伊萬諾夫斯基(Ivanovski)重復(fù)了麥爾的試驗(yàn)，證實(shí)了麥爾所看到的現(xiàn)象，而且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，患病煙草 植株的葉片汁液，通過細(xì)菌過濾器后，還能引發(fā)健康的煙草植株

10、發(fā)生花葉病。這種現(xiàn)象起碼 可以說明，致病的病原體不是細(xì)菌，但伊萬諾夫斯基將其解釋為是由于細(xì)菌產(chǎn)生的毒素而引 起。生活在巴斯德的細(xì)菌致病說的極盛時(shí)代，伊萬諾夫斯基未能做進(jìn)一步的思考，從而錯(cuò)失 了一次獲得重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。1898年，荷蘭細(xì)菌學(xué)家貝杰林克(Beijerinck)同樣證實(shí)了麥 爾的觀察結(jié)果，并同伊萬諾夫斯基一樣，發(fā)現(xiàn)煙草花葉病病原能夠通過細(xì)菌過濾器。但貝杰 林克想得更深入。他把煙草花葉病株的汁液置于瓊脂凝膠塊的表面，發(fā)現(xiàn)感染煙草花葉病的 物質(zhì)在凝膠中以適度的速度擴(kuò)散，而細(xì)菌仍滯留于瓊脂的表面。從這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，貝杰林克 指出，引起煙草花葉病的致病因子有三個(gè)特點(diǎn)：1,能通過細(xì)菌過濾器；2,

11、僅能在感染的 細(xì)胞內(nèi)繁殖；3,在體外非生命物質(zhì)中不能生長(zhǎng)。根據(jù)這幾個(gè)特點(diǎn)他提出這種致病因子不是 細(xì)菌，而是一種新的物質(zhì)，稱為“有感染性的活的流質(zhì)”，并取名為病毒，拉丁名叫“Virus”。病毒的感染：病毒在自然界分布廣泛，可感染細(xì)菌、真菌、植物、動(dòng)物和人，常引起宿主發(fā)病。但在 許多情況下，病毒也可與宿主共存而不引起明顯的疾病。病毒感染所致的臨床癥狀有急、慢 之分，有的病毒一般只表現(xiàn)急性感染而很少表現(xiàn)慢性感染；有的則既有急性過程，也有慢性 過程。脊椎動(dòng)物細(xì)胞感染病毒后的另一種反應(yīng)是產(chǎn)生干擾素。干擾素是動(dòng)物細(xì)胞在受到某些 病毒感染后分泌具有抗病毒功能的宿主特異性糖蛋白，其基因平常處于不活動(dòng)狀態(tài)，于病

12、毒 感染或經(jīng)雙鏈RNA誘導(dǎo)后活化。細(xì)胞感染病毒后分泌的干擾素能夠與周圍未感染的細(xì)胞上 的相關(guān)受體作用，促使這些細(xì)胞合成抗病毒蛋白防止進(jìn)一步的感染，從而起到抗病毒的作用， 但干擾素對(duì)已被感染的細(xì)胞沒有幫助。干擾素有廣譜的抗病毒作用，但并不直接作用于病毒， 其作用機(jī)制是通過與細(xì)胞膜結(jié)合，激活具有抗病毒作用的3種酶，阻斷了病毒mRNA的翻 譯。二、生命科學(xué)研究前沿-關(guān)于肝炎病毒的研究人類肝炎病毒有甲型、乙型、丙型、丁型和戊型和庚型病毒之分。甲型肝炎病毒呈球形， 無包膜。乙型肝炎病毒也呈球形，具有雙層外殼結(jié)構(gòu)，外層相當(dāng)一般病毒的包膜，核酸為雙 鏈DNA。除乙型肝炎病毒遺傳物質(zhì)為雙鏈DNA外，其他類型病

13、毒均為單鏈RNA。除了甲 型和戊型病毒為通過腸道感染外，其他類型病毒均通過密切接觸、血液和注射方式傳播。由 于我國(guó)人口眾多，醫(yī)療不夠完善和人們的認(rèn)識(shí)不夠深刻，導(dǎo)致肝病成為了中國(guó)很大的一個(gè)頑 疾患上肝病的病人數(shù)量非常多，所以找出治療肝病的有效方法迫在眉睫，而對(duì)肝病毒的感染 和致病機(jī)制的徹底的研究就成了前提，但是在體外培養(yǎng)細(xì)胞株用于研究肝病毒的感染和致病 機(jī)制并未成功，而這個(gè)細(xì)胞株對(duì)于開發(fā)新藥和研究都是必須的。目前全球約有3.5億人被乙 肝感染，我國(guó)是乙型肝炎高發(fā)區(qū)。根據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)人群中約有1.3億人為乙 肝病毒攜帶者。部分患者可轉(zhuǎn)化為肝硬化或肝癌。此外，我國(guó)也是丙肝的高流行區(qū)，丙肝

14、的 感染率為3%。乙型肝炎和丙型肝炎目前沒有特效藥品可治愈，已成為全球當(dāng)前流行最為廣 泛、危害性最嚴(yán)重的傳染病。丙型肝炎病毒慢性感染可導(dǎo)致肝硬化和肝癌，對(duì)患者的健康和 危害極大。因此它們已成為當(dāng)今我國(guó)嚴(yán)重的社會(huì)和公共衛(wèi)生問題。朱海珍教授課題組在病毒性肝炎研究領(lǐng)域取得重大進(jìn)展我院的朱海珍教授被報(bào)道在病毒性肝炎研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，他構(gòu)建出了一種新型的人類 肝癌細(xì)胞系，證實(shí)可在這一細(xì)胞系中呈現(xiàn)乙型肝炎病毒（HBV）和丙型肝炎病毒（HCV） 的完整生活周期。這對(duì)于研究病毒的作用機(jī)制是個(gè)重大突破。目前缺乏強(qiáng)有力的細(xì)胞培養(yǎng)系 統(tǒng)阻礙了對(duì)病毒進(jìn)入、復(fù)制、組裝以及乙肝/丙肝病毒聯(lián)合感染的發(fā)病機(jī)理等方面的研究

15、， 限制了乙肝病毒與丙肝病毒治療藥物及疫苗的研發(fā)。此前，用于研究人類乙肝（HBV）或 丙肝（HCV）病毒感染的實(shí)驗(yàn)細(xì)胞系已經(jīng)被開發(fā)出來了，但是這些細(xì)胞系不支持這些病毒 的整個(gè)生命周期?，F(xiàn)有的細(xì)胞系的這些局限性為理解病毒進(jìn)入、復(fù)制、組裝以及乙腭丙肝 病毒聯(lián)合感染的發(fā)病機(jī)理留下了缺口。在朱老師發(fā)表的這篇文章中，他從一名患慢性丙肝的 人類男性的肝腫瘤中分離出了肝癌細(xì)胞，由此篩選構(gòu)建出了一株新型肝癌細(xì)胞系HLCZ01。 該細(xì)胞系是目前同時(shí)支持HBV和HCV兩種病毒整個(gè)生命周期的一種細(xì)胞系。與正常的人 類肝細(xì)胞相似，這些被感染的HLCZ01培養(yǎng)物產(chǎn)生了病毒蛋白和完全的乙肝和丙肝病毒顆 粒，然后這些病毒成

16、功地感染了原生的細(xì)胞培養(yǎng)物。這些結(jié)果表明HLCZ01細(xì)胞系能夠支 持這些病毒的全部生命周期。而加入抗體阻斷了 HLCZ01細(xì)胞培養(yǎng)物的乙肝和丙肝病毒感 染，這表明這種感染模式類似于正常的肝細(xì)胞。當(dāng)乙肝和丙肝病毒聯(lián)合感染HLCZ01的時(shí) 候，研究人員觀察到這些病毒并沒有因?yàn)閷?duì)方病毒的存在而抑制了感染。通過電子顯微鏡， 在病毒感染的細(xì)胞上清液和細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)管腔中可以觀察到了 HBV表面抗原（HBsAg）陽性顆 粒。這個(gè)是這個(gè)成果的亮點(diǎn)，因?yàn)樗欣谘芯咳藛T對(duì)病毒感染周期的研究。研究人員還發(fā) 現(xiàn)抗HBsAg和人類CD81的抗體可分別阻斷HBV和HCV入侵。HLCZ01細(xì)胞可啟動(dòng)一種 針對(duì)病毒感染的天然免疫反應(yīng)。這一細(xì)胞系為探索乙肝病毒和丙肝病毒的感染、復(fù)制、宿主 與病毒之間的相互作用以及HBV和HCV的共感染提供了一種新工具oHLCZ01感染與正常 肝細(xì)胞感染的相似性，以及HLCZ