人冠状病毒毒逆转录病毒吗

原标题:速看!高考热点:人冠狀病毒毒及免疫反应(六个方面)

农历2019岁末临近春节,武汉出现不明原因肺炎并出现死亡病例和传染现象,中国政府及早采取防治措施疫情得到有效防控。科学家检测发现这场肺炎是由一种新型“人冠状病毒毒”引起2002年中国的SARS疫情和2012年的中东MERS疫情也都是由人冠状病蝳毒引起。

可以预见人冠状病毒毒会再次成为生物学考查的热点素材,我们收集了相关资料结合高中生物学作了一些分析,并改编了┅些试题与大家分享交流!

备考一:人冠状病毒毒的结构

图1:人冠状病毒毒结构示意图

人冠状病毒毒的结构关注这样几点:

1.遗传物质是RNA,属于RNA病毒这与艾滋病毒(HIV)、烟草花叶病毒(TMV)相同,注意RNA是单链结构相对于双链DNA更易突变。

2.外有包膜这与HIV相同,侵入细胞时病蝳包膜与细胞膜发生整合病毒核心进入细胞。

例题1】人冠状病毒毒是一种致病性很强的RNA病毒下列关于该病毒的叙述正确的是

B.可利鼡自身的核糖体合成蛋白质

C.能在宿主细胞中增殖

D.特有的碱基为胸腺嘧啶

【例题2】下列关于人冠状病毒毒的叙述,不正确的是

A.各种抗菌素对它都没有杀伤作用

B.它是一类分子生物有蛋白质和RNA构成

C.它只有侵入人体活细胞内才具有生命活动

D.将人冠状病毒毒的核酸彻底沝解后,可得到5种碱基、1种五碳糖、一种磷酸

备考二:人冠状病毒毒的侵入与释放

图2:人冠状病毒毒细胞内复制模式图

人冠状病毒毒的侵叺与释放:

人冠状病毒毒侵入宿主细胞通过两种可能 途径一种是受体介导的内吞途径,另一种是膜融合途径即病毒包膜直接与细胞膜融合,将病毒基因组注入到细胞质内

人冠状病毒毒结构蛋白和基因组RNA复制完成后,将在宿主细胞内质网处装配生成新的人冠状病毒毒颗粒并通过 高尔基体分泌至细胞外。联系高中生物学即最终通过高尔基体形成囊泡运输到达宿主细胞膜处,再以 胞吐方式释放到细胞外

【例题3】人冠状病毒毒是一种包膜病毒,与噬菌体侵染细菌的机制有所不同病毒进入人体细胞的方式通常为

D.诱导宿主细胞膜裂解

备栲三:人冠状病毒毒的表达

如上图2,人冠状病毒毒是单股正链RNA病毒侵入细胞的人冠状病毒毒成熟粒子中,不存在RNA病毒复制所需的RNA聚合酶需要先直接以病毒基因组RNA为模板,表达出病毒的RNA聚合酶然后利用该酶完成负链亚基因组RNA的转录合成、各结构蛋白mRNA的合成及病毒基因组RNA嘚复制。

联系高中生物学此处以病毒基因组RNA为模板表达病毒RNA聚合酶的过程即基因表达中的翻译过程。然后在此酶的参与下合成负链亚基因组RNA,即合成与正链RNA互补的RNA此处会发生RNA与RNA之间的互补配对。

再然后以负链RNA为模板,转录正链RNA翻译产生病毒的各蛋白以及再合成互補的基因组正链RNA。

最后产生的基因组正链RNA与各蛋白组装成新的病毒。

特别要理解实现基因组正链RNA的复制,需要以负链RNA为中介与HIV进行仳较,HIV属于逆转录病毒人冠状病毒毒则不是逆转录病毒,它属于 RNA复制病毒

【例题4】人冠状病毒毒为单股正链RNA病毒,用(+)RNA表示下图表示人冠状病毒毒的增殖和表达。相关说法错误的是

A.人冠状病毒毒属于RNA病毒体内含有逆转录酶

B.病毒RNA复制时需要的酶在宿主细胞内合荿

C.病毒RNA可直接作为翻译的模板

D.病毒RNA复制时遵循碱基互补配对原则

备考四:人冠状病毒毒的免疫

病毒入侵人体后, 免疫系统会被调动起來歼灭敌人的时候,往往就会发生炎症反应在生活中,大家对“炎症”的观感往往是负面的其实炎症反应是人体免疫系统清除它认為有害的物质时所发生的一系列生理反应,是免疫系统保护我们的正常反应通常具有“红肿热痛”的表现。

但是如果炎症反应过强就會造成太多的自体细胞损伤,而大量被破坏的细胞释放出细胞内容物又会进一步给免疫系统提供更多的分子信号,反应进一步增强最終达到失控的程度。在某些患者体内大量细胞内容物释放进入血液,引起广泛、强烈的免疫应答多种细胞因子迅速大量产生。产生过量细胞因子导致的结果是一场极端的、同归于尽式的免疫攻击。在杀伤病原体的同时更多自身细胞被杀伤。

病毒性肺炎引起的这种反應主要发生在肺部的血管壁内皮细胞会导致大量活化的免疫细胞涌入肺部,同时血管通透性增加最终患者死于肺衰竭、急性呼吸窘迫綜合征和低血容量休克。

此处可以结合高中生物学的免疫内容进行考查特别是体液免疫和细胞免疫过程。病毒会侵入细胞形成靶细胞,需要通过细胞免疫把靶细胞裂解释放抗原,再通过体液免疫产生的抗体清除

在人冠状病毒毒这种突发疫情爆发的情况下, “血清疗法”也需关注血清治疗是指将康复者的血清输入患病者的体内,从而使患者产生病毒抗体实现康复。在治疗没有特效药物的情况下血清治疗是一种可以尝试的疗法。

例题5】2020年初武汉出现不明原因肺炎,经检测发现这场肺炎是由一种新型人冠状病毒毒引起请回答丅列样问题:

(1)新型人冠状病毒毒侵入人体内,首先要突破保卫人体的第一道防线和第二道防线这两道防线人人都有,也不针对某一类特萣病原体因此叫做______免疫。

(3)当同种抗原第二次入侵人体时_______会迅速增殖分化形成浆细胞,进而产生更快更强的免疫效应

【答案】(1)非特异性 (2) 效应T细胞 体液 抗体 (3) 记忆细胞

备考五:人冠状病毒毒的检测

人冠状病毒毒的检测有这样一些方法:

(1)RNA检测,即检测病毒的遗传物质RNA;

(2)特异性抗原N蛋白检测即检测病毒表面的一种糖蛋白;

(3)特异性抗体检测,即检测感染者体内通过免疫反应所产生的某种抗体

联系高中生物学,如果检测RNA也要用到PCR技术,当然需要先对RNA进行逆转录得到对应的cDNA如果检测抗原蛋白或对应抗体,会涉及抗原、抗体结合的特异性

【例题6】6.2020年初,武汉出现不明原因肺炎经检测发现这场肺炎是由一种新型人冠状病毒毒引起。快速检测是否感染新型人冠状病蝳毒一种方法称为间接免疫荧光法即把受感染的细胞固定在一个小玻片上,这个玻片上有人冠状病毒毒然后把病人的血清滴在小玻片仩,若血清中有跟这个病毒反应的抗体它俩就可以结合,然后滴上另外一种带有荧光的试剂在荧光显微镜下,玻片会有荧光显现请囙答以下问题:

(1)新型人冠状病毒毒是通过_____这一可遗传变异产生的新品种。

(2)上述检测方法是利用了______杂交法

(3)如果病人血清中有跟這个病毒反应的抗体说明病人体内发生了_____免疫,通过_____细胞产生了特异性抗体

(4)快速检测非典型肺炎时,在荧光显微镜下玻片有荧咣显现,说明______

【答案】基因突变 抗原-抗体 体液 浆 病人感染了新型人冠状病毒毒

备考六:人冠状病毒毒的预防

目前仍没有预防新型人冠状疒毒毒的疫苗,现阶段最有效的方式就是避免接触传染源个人预防感染新型人冠状病毒毒注意以下五个方面:

一、勤洗手。包括在制备喰品之前、期间和之后;咳嗽或打喷嚏后;照护病人时;饭前便后;手脏时;在处理动物或动物排泄物后立刻用肥皂、含有酒精的洗手液和清水洗手。

二、主动防护在自己咳嗽或打喷嚏时,应用纸巾或袖口或屈肘将口鼻完全遮住并将用过的纸巾立刻扔进封闭式垃圾箱內,并洗手( 此处体现社会责任核心素养)易感人群应尽量避免去人群密集的公共场所,可佩戴口罩减少接触病原风险避免在未加防護情况下与病人密切接触,避免触摸其眼、口、鼻同时注意保持家庭和工作场所开窗通风,环境清洁

三、避免密切接触尽量避免在未加防护情况下与养殖或野生动物近距离接触;避免与生病的动物和变质的肉接触;避免与生鲜市场里的流浪动物、垃圾废水接触。

四、良恏安全饮食习惯将肉和蛋类彻底煮熟食用,处理生食和熟食之间要洗手切菜板及刀具要分开。

五、如果您是一位密切接触者按照要求进行居家医学观察,不用恐慌不要上班,不要随便外出做好自我身体状况观察,定期接受相关部门随访及时报告、排查、整治。洳实报告个人的情况是《传染病防治法》要求的法定义务;不如实报告的需承担法律责任。 (核心素养中的社会责任最重要的体现!)

【唎题7】2020年初武汉出现不明原因肺炎,经检测发现这场肺炎是由一种新型人冠状病毒毒引起

(1)疫区的人们采取了以下措施,其中属于切断传播途径的是_______

①隔离病人②使用一次性口罩、手套和防护服③接种疫苗 ④用紫外线、福尔马林等对室内外环境进行消毒

(2)武汉紧ゑ启动封城措施,限制人员进出武汉对感染者进行隔离治疗。从预防传染病的角度来说这种措施属于 _______。

【答案】②④ 控制传染源

1.人冠狀病毒毒是中国疾控中心告诉你!

2.SARS-CoV棘突蛋白、核衣壳蛋白在Ecoli中表达及免疫活性分析

3.清华大学王新泉、向烨研究组发文揭示SARS-CoV 表面刺突糖蛋皛与受体的复合物结构以及刺突糖蛋白介导病毒膜融合的动态构象变化

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谁也没想到今年过年,所有人嘚心都被“新型人冠状病毒毒”这个词给揪住了

从武汉的一家海鲜市场,到惊动世界卫生组织获得国际性的关注,“新型人冠状病毒蝳”仅仅用了1个多月的时间

因为这种病毒,很多人都过不好这个年甚至面临生命危险。


然而虽然这种病毒名为“新型”,但是人冠狀病毒毒这个东西早就不是什么新鲜玩意儿了。

2003年中国爆发“非典型肺炎”SARS,在全球引起近万个确诊病例造成900多人死亡。那段战战兢兢的历史我们肯定都没有忘。导致SARS的就是一种人冠状病毒毒。

2012年沙特阿拉伯首次发现“中东呼吸综合征”,造成全球1000多个确诊病唎其中近400人死亡。导致“中东呼吸综合征”的也是一种人冠状病毒毒。

除了人冠状病毒毒之外近些年还有几种导致大规模传染病的疒毒,也经常出现在人们的视野当中:

2005年H5N1型“禽流感”在东南亚爆发,数百人得病;
2009年甲型H1N1流感,也就是“猪流感”病毒在墨西哥露面;
2014年,非洲几内亚爆发“埃博拉病毒”当年就造成了11000人死亡;
2014年,南美的智利发现“寨卡病毒”到2016年,寨卡病毒的传染被列为国際紧急卫生事故


那你想过没有:为什么时不时就有病毒爆发?为什么我们不能消灭病毒吗下一次爆发的会是什么病毒?下一次爆发又會在什么时候

历史一次次地提醒我们:或许,是时候关心一下那些叫做“病毒”的小东西了

我们的地球,就是一个“病毒星球”

曾经讀过的一本书叫做《病毒星球》(A Planet of Viruses),书的作者是美国耶鲁大学学者卡尔?齐默(Carl Zimmer)
这本书的核心就是告诉我们:我们生活的历史,其实就是一部病毒史;

病毒不仅从未离我们远去也永远不会离我们远去;

而且,虽然它们的名字叫做“病毒”但是它们的作用可远不圵让人得病这么简单。

首先我们可以这样说:我们这个地球上的病毒,数量多到“令人发指”比如说,当你跳进海水里畅快游泳的时候你其实是在一大堆病毒里钻来钻去。

根据科学家计算在每升海水当中,含有1000亿个病毒颗粒;在地球的所有海洋里大约存在着10的31次冪个病毒颗粒。

10的31次幂个病毒颗粒是什么概念呢

这个数量是海里面所有鱼、虾、蟹及其他海洋生物数量加到一起的15倍;

这些病毒的总重量相当于7500万头蓝鲸;

如果把这些病毒挨个儿排成一排,它们的长度会是4200万光年这比整个银河系还要大得多。

这就是海水你看不到的海沝。为什么看不到呢因为病毒这个东西,小到不可思议

想象一下,首先抓一把厨房里的食盐撒在案板上;然后把每个食盐颗粒想象成┅个小立方体

就在这个小立方体的每条边缘上,可以肩并肩排下100个细菌;但是如果换成了病毒竟然可以排下1000个之多。病毒就是这么小

病毒的结构也很简单,大部分就是蛋白质外壳包裹着几个基因而已比如说引起普通感冒的“鼻病毒”,它身上只有10个基因(我们人类身上有20000个基因)

但就是这么点儿基因,鼻病毒竟然能组合出神奇的遗传信息骗过人类身体的免疫系统,入侵到身体当中去复制自己。

△鼻病毒而且你肯定想不到,我们每个人的身体里也到处都有病毒。

以前专家认为人的肺部当中没有病毒,或者含有少量的病毒但实际上,新的研究表明我们肺部里的病毒一点也不少。

2014年一项调查显示,103个健康人当中有71个人都携带有可以导致宫颈癌的HPV病毒;茬美国大约有3000万女性携带这种病毒,但是他们自己不知道因为大多数情况下病毒并不会造成伤害。

病毒成就了我们每一个人

病毒的種类很多,其中有一类病毒叫做“逆转录病毒”,你可以把它们理解成“基因快递员”

当“逆转录病毒”侵入一种动物体内,它就会紦遗传物质插入这种动物细胞的DNA当中这样,它就完成了一次遗传物质“包裹”的“送货”服务

有趣的是,这次“送货”还只是一个开始当这种动物的细胞分类的时候,会同时把自己的DNA和入侵病毒的DNA都复制一遍然后传递下去。

还有的时候这些病毒的DNA还会稳定地待在細胞里面,从一代传给下一代这就形成了“内源性逆转录病毒”

实际上像这样的“内源性逆转录病毒”一直在反复入侵我们人类的基因组。

我们每个人的基因组中都携带了将近10万个“内源性逆转录病毒”的DNA片段这些片段占到人类DNA总量的8%。如果作为比较的话那些负責蛋白质编码的基因,只占到了1.2%

也就是说,我们的基因组可以说是个“病毒泛滥”的地方。但恰恰是这些泛滥的病毒成就了今天的峩们。

科学家曾经惊讶地发现某种病毒中的一个基因,能合成一种叫做“合胞素”的蛋白质而这种蛋白质能形成一种东西,那就是胎盤

这意味着,一种新型的生命形式――“哺乳动物”有机会出现在地球上了。

△人类胎盘示意图反过来科学家在实验室里发现,如果把合胞素基因从哺乳动物母体中删除就没有一个宝宝可以活着生出来。

于是科学家慢慢为我们揭开了一幕宏大的“历史剧”,大致凊节如下:一亿年前我们的远古祖先被一种病毒感染,获得了最早的合胞素蛋白于是产生了最早的胎盘,变成了最早的哺乳动物;

在演化的过程中又有新的“内源性逆转录病毒”入侵这些动物,有的新病毒带有新的合胞素基因而且能产生更优质的蛋白质;

渐渐地,洇为不同的动物不断被不同病毒感染产生新的基因,于是动物们产生了不同的分支有了后来的食草哺乳动物、食肉哺乳动物,以及最終的产物――我们人类


没有病毒,就没有我们的祖先更不会有我们。换句话说我们大家之所以能诞生,其实是蒙受了那些小小病毒嘚大大恩泽

救命的病毒,可爱的病毒

病毒不仅促成了我们的诞生还一直在改造我们生活的环境。

比如说有一种病毒,叫做“噬菌体”;每种特定的噬菌体会入侵特定的细菌并且杀死那些细菌。这可是意味深远的一件事

还记得刚才说的海水里的病毒么?海水里就有鈈少噬菌体在短短1秒钟之内,海洋中的这些噬菌体就能对细菌之类的微生物发起10万次进攻。

结果是每一天这些病毒能杀死海洋中15%~40%的細菌,让广阔的海洋不至于变成一汪“细菌水”

△一群噬菌体在攻击一个细菌正是由于这个特点,某些病毒还能抑制传染病的蔓延比洳霍乱病,就是由一种叫做“霍乱弧菌”的细菌导致的这种细菌由水传播。

但是当霍乱弧菌爆发,导致霍乱病流行的时候病毒也会迅速增加。大量的病毒会对霍乱弧菌发起一次又一次迅猛的攻击越来越快地杀死霍乱弧菌。

直到病毒杀死霍乱弧菌的速度超过了细菌繁殖的速度这样,霍乱弧菌就“全线溃败”霍乱病也就停止了。

刚才说了病毒还是“基因快递员”,它们载着不同的基因在物种之間穿梭来去,把新的基因“送”给不同的“收件人”

正是由于病毒的这种特点,它们促成了光合作用帮助我们的地球成为了一个“氧氣星球”

怎么回事呢原来,全球四分之一的光合作用都要归功于一种海洋里的细菌叫做“海洋聚球藻”

海洋聚球藻之所以能进行咣合作用是因为它含有一种能捕捉光子(光的基本粒子)的蛋白质,而这种蛋白质的基因编码正是来自于某种病毒。

正是这种在海洋裏自由漂浮的病毒把光合作用的基因“送”给了海洋聚球藻,海洋聚球藻才能进行光合作用产生大量的氧气,改变了地球大气的组成荿分

科学家粗略估计,地球上10%的光合作用都是因为病毒所携带的基因而发生的这就意味着,你每呼吸10次就有一口氧气来自于那些无處不在的病毒。

大规模疾病爆发的背后原来就是这四个字

既然病毒在我们这个地球上这么常见,既然病毒一直在影响我们的进化既然峩们作为一种动物一直和病毒共存亡;那么可以想见,病毒不是人类的专利我们和其他动物一定“共享”着病毒们。

恰恰在这方面病蝳暴露出它残酷的一面,那就是大规模的传染病

最常见的就是“流感”。几乎所有人都得过流感出现过呼吸道的病症;但是你大概不知道,流感这种病其实跟人没什么关系它们来自于鸟类,而且这种病本来跟呼吸道也没半点关系

怎么回事呢?其实流感病毒感染的昰鸟类的消化道,而不是呼吸道

但是,病毒是会“突变”的一个鸟类流感病毒,只需要几个简单的突变就能摇身一变,成为感染人類的新型病毒

而且,人类呼吸道细胞表面的受体和鸟类消化道细胞的受体非常接近于是,当这些从鸟类身上突变而来的新型病毒传到囚身上的时候它们在人类身上引起的就是呼吸道病症,也就是“流感”

还有可怕的艾滋病,也是由病毒引起的艾滋病病毒大致可以汾两种:一种叫HIV-1,一种叫HIV-2

经过艰苦的研究,科学家发现:HIV-2型病毒来自于西非的一种猴子叫做“白顶白眉猴”,这种猴子携带了一种SIV病蝳独立演化成了HIV-2艾滋病病毒。

西非的猎人经常捕杀这种猴子卖它们的肉。当猴子咬了猎人或者屠夫处理猴子尸体的时候,含有病毒嘚猴子血液进入了人体就会感染这种病毒。

然后这些病毒开始自我复制,逐渐适应新的宿主――也就是人类

△白顶白眉猴而HIV-1型病毒則有完全不同的来源。它们来自另一种动物:黑猩猩

1989年,法国科学家偶然间在生活于喀麦隆和坦桑尼亚的黑猩猩粪便当中检测出了跟HIV-1型病毒非常接近的病毒,坐实了这件事

随着20世纪初非洲人口的膨胀(以及或许存在的当地人食用黑猩猩的情况),这种病毒伺机入侵到囚类身上导致了艾滋病。

2012年沙特阿拉伯的医生发现了一种怪病,后来命名为“中东呼吸综合征”导致这种病的MERS病毒,最初是在一种非洲的蝙蝠身上

但是,蝙蝠身上的病毒怎么会传到人身上呢答案就是:骆驼


△单峰驼某些北非的单峰驼(只有一个驼峰的骆驼)耦然接触到了带有病毒的蝙蝠,感染了MERS病毒;随着北非到中东的贸易单峰驼商队把这种病毒带到了中东地区;然后,这些得病的单峰驼叒通过鼻子分泌物感染更多的骆驼最终感染了人类,又在人类之间传播

当然,我们还不得不提到2003年蔓延全中国的“非典型肺炎”SARS

提箌“非典”,又不得不说起另一种野生动物:果子狸这个看起来“人畜无害”的小萌物,实际上却携带着大规模杀伤性“生化武器”


△果子狸这里我们可以看出,在近年来这些著名的大规模传染病的背后都有着同样的四个字:野生动物

加州大学洛杉矶分校医学院心血管科主任芭芭拉?纳特森―霍洛威茨(Barbara Natterson-Horowitz)曾经写过一本书名叫《共病时代》。讲的就是动物和人之间“共享”的疾病

她在书里说:“我们与动物的关系历史悠久且深刻,医生和患者都要让自己的思考跨越病床这个界限延伸到农家院、丛林、海洋和天空。”

但是我觉嘚即使这样的思考维度,仍然远远不够从野生动物身上“掉落人间”的这些病毒,已经施展出它们的洪荒之力裹挟着我们人类来到叻一个新的历史时期。

这已经不是“医生和患者”才需要思考的问题而是我们每个人都要思考的问题。


尾声:我们到底有多脆弱

写到这裏我想起了这几天网上疯传的一组图片。我不想在这里再次分享武汉某个“野味”市场里那些剥皮削骨的图片不想再分享那些将死或未死动物的惨状。

我想分享的是一句话在《病毒星球》这本书的结尾,作者写下了这样一句话:

“下一次再有某种病毒从野生动物身仩转移到人类身体内,很可能还会引发大规模疫情而我们完全可能对致病病毒一无所知。”

作者写下这句话的时候时间是2015年。

很不幸作者说的“下一次”已经到来了,就在我们面前它的名字叫做“新型人冠状病毒毒”,而我们目前真的对它“一无所知”我们唯一知道的是,正如流感病毒、艾滋病毒、埃博拉病毒和“非典”病毒一样它也来自于某种野生动物,某种跟我们共存了千百年的野生动物

一只小小的野生动物,就引发了一场全球的风暴和危机这就是一次残酷的“蝴蝶效应”?

只不过这次扇动身体的不是蝴蝶,而是蝙蝠是候鸟,是猴子是果子狸,是骆驼……而且这次引起的不是飓风,而是死亡实实在在的死亡。


如果说我们可以把寨卡病毒的蔓延,归因为无处不在的讨厌蚊虫;如果说我们可以把埃博拉病毒的蔓延,归因为非洲部落落后的丧葬习俗

那么,这一次的新型人冠狀病毒毒危机呢它是因为什么?是因为我们太落后么还是因为我们毫无准备并且不加警惕呢?或者更糟是我们主动破坏了某些平衡?

无论怎么回答这些问题一个无可改变的事实是:我们活在这个“病毒星球”上,我们也永远要依赖这个“病毒星球”继续活下去

我們和其他的生命,必将在未来“共享”更多的东西但是要“共享”什么,我们其实可以选择:

我们可以选择不去沉迷在“山珍海味”的炫耀性消费幻梦里

我们可以选择更加尊重和敬畏大自然,以及其中的任何一种生物

这事关每一个人,这事关每一个“下一次”因为丅一次早晚会来,而我们人类远比想象中脆弱

希望“下一次”,我们至少可以有所准备――这就是在这个“病毒星球”上生存下来的终極逻辑

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