第一章　生物的分類

 

病毒

一、　病毒的基本特性

?        病毒能使很多品種的動植物患上疾病。所有的病毒都是針對性的寄生物，寄主可以包括動物、植物甚至細菌。感染細菌的病毒稱為噬菌體。

?        被病毒感染的細胞會死亡或變得不正常，引發疾病。

?        由病毒引發的人類疾病有天花、瘋狗症、麻疹、感冒、肝炎、愛滋病等。

?        所有病毒都是非常細小的（20-300 nm, 1 nm=10^-9 m，相比細菌直徑約0.5-10 mm，動植物細胞直徑約10-100 mm），能穿過最細小的細菌濾膜。所以病毒只能透過電子顯微鏡觀察。

?        病毒會帶有DNA或RNA作遺傳物質，但同一種病毒不會同時含有兩種核酸。

?        病毒的生長模式不是增大體型，而是在寄主內不斷繁殖。它們不能單獨進行細胞分裂或代謝活動。空氣中以病毒粒子（virion）形式存在。

?        病毒的遺傳因子容易產生突變，因此難以控制其感染速度或作出根治。

?        病毒不會對外界刺激作出反應。它們對抗生素亦沒有反應。

?        病毒不能獨立地進行代謝活動，只能透過寄主進行。

?        問題：病毒往往被稱為生物與非生物之間的連繫，原因何在？

 

 

二、　病毒的構造

?        病毒由兩部分構成：

1.      衣殼（capsid）：由大量相同的衣殼粒所構成，全是蛋白質。

2.      核酸：被衣殼所包圍， DNA或RNA。

?        一些病毒會於衣殼外層再有一層碳水化合物或脂蛋白形成的外殼。

?        病毒的形狀有：

1.      球形，如脊髓灰質炎病毒

2.      直桿形，如菸草花葉病毒

3.      曲桿形，如馬鈴薯病毒X

4.      其他，如噬菌體有頭部和尾部

 

三、　噬菌體的構造

?        噬菌體包括：

1.      頭：二十面體的蛋白衣殼，內含DNA或RNA。

2.      鞘：螺旋形管狀構造，可以收縮。

3.      領：連接頭和基板。

4.      基板：有六條尾絲，用以依附寄主表面。

四、　噬菌體的生活週期

?        當病毒感染細菌，它可以進入兩個週期：

 

4.1  烈性週期（Lytic cycle）

?        當接觸到細菌表面時，烈性噬菌體（virulent phage）透過其尾絲吸附在細菌的細胞膜上。

?        噬菌體透過溶菌體的分泌刺穿細胞膜，鞘部收縮使髓部插入細胞內，並把其DNA注入細胞。

?        病毒DNA於特定位置與細菌DNA合併。

?        利用寄主細胞內的蛋白合成機制，噬菌體DNA製造所需的酶。這些酶會分解細菌原有的DNA，使噬菌體完全操控整個細胞的代謝活動。

?        噬菌體DNA不斷複製，產生新的蛋白衣殼和病毒DNA，並合成為新的病毒。

?        約三十分鐘後，病毒DNA製造溶菌體，並把細胞膜分解。新的噬菌體被釋放，並可以攻擊其他細菌，或與細菌維持共存。

 

4.2  溫和週期（Temperate cycle）

?        這時期的噬菌體稱為溫和噬菌體，它對寄主不會構成傷害。

?        病毒DNA會注入細菌的DNA內，兩者合併。

?        隨着細菌進行DNA複製，病毒DNA會同步被複製；所以每個子細胞會獲得病毒DNA。

?        溫和噬菌體能轉變成烈性噬菌體，進行烈性週期。

五、　植物病毒：菸草花葉病毒（TMV）

?        感染菸草的葉片，使葉片彎曲、變黃及出現黑點。

?        被感染的菸草田會持續幾年受影響。

?        RNA病毒，蛋白質衣殼螺旋狀包圍RNA。

 

六、　動物病毒

?        引致動物疾病的病毒有以下例子：

病毒性疾病	傳播途徑
天花smallpox	病人傷口的膿或痰
小兒麻痺症poliomyelitis	病人的痰
感冒influenza	病人呼吸道的呼出物
瘋狗症rabies	被受感染動物咬傷
腦膜炎encephalitis	被帶菌蚊咬傷

6.1  愛滋病病毒（Human Immunodeficiency Virus）

?        1981年於美國出現首宗個案。

?        其遺傳訊息由RNA攜帶。

?        它是一種逆轉錄酶病毒（retrovirus）。它本身內含RNA，但能製造逆轉錄酶（reverse transcriptase），透過逆轉錄酶把RNA合成為DNA，形成原病毒（逆轉錄酶病毒基因的DNA形態）。

?        愛滋病病毒的生活史：

1.    病毒接觸T4淋巴細胞。

2.    病毒脂蛋白吸附在寄主細胞膜上的受體部位。

3.    病毒透過胞吞作用（endocytosis）進入細胞內。

4.    病毒RNA和逆轉錄酶進入細胞質內。

5.    透過逆轉錄酶，單鏈RNA成為雙鏈DNA（原病毒）。

6.    原病毒與寄主DNA合併並進入溫和週期。

7.    經過潛伏期，病毒轉為烈性。

8.    病毒以轉錄作用複製其RNA，並以寄主蛋白合成機制製造病毒蛋白。

9.    合成新的病毒粒子。

10.  寄主細胞死亡，病毒粒子被釋放。

 

 

七、　病毒的生物學意義

?        病毒顯示了生物與非生物之間的連結關係。

?        當噬菌體把DNA注射進入細菌DNA內，它能操控整個噬菌體的複製過程。這足以證明DNA是生物內的遺傳物質。

?        病毒被廣泛利用於分子遺傳學的研究，例如作為一個工具以研究DNA、RNA、遺傳密碼等。

資料來源：以撒之家