生命科学前沿论文

1、生命科学前沿-对病毒的研究和肝病病毒20117801222生物技术2班 李日升在生命科学前沿课上我们学习了病毒及病毒的感染作用机制，还有朱海珍老师的关于肝 病的研究进展，促使本人有了兴趣在课后收集资料来对病毒有个全面的总结和了解肝病研究 的新进程。以下就是我总结该课的论文。一、病毒的综述1.病毒的特点有：个体微小，多数要用电子显微镜才能观察到，多数病毒直径在100nm（20200nm），较 大的病毒直径为300-450纳米，较小的病毒直径仅为18-22纳米组成简单，一种病毒只含一种核酸（DNA/RNA），还含有蛋白质和脂质，蛋白质病毒的 主要组分，依其功能可分为衣壳蛋白、膜蛋白、糖蛋白和内在酶

2、4类结构简单，蛋白质包围在核酸周围，形成了衣壳，衣壳是病毒粒的主要支架结构和抗原 成分，由衣壳粒所构成，有保护核酸等作用，能介导病毒与宿主细胞结合。核心和衣壳合称 核心壳。有些较复杂的病毒，（一般为动物病毒，如流感病毒），其核心壳外还包被一层含蛋 白质或糖蛋白的类脂双层膜，这层膜称为包膜。包膜中的类脂来自宿主细胞膜，是在病毒成 熟时从细胞质膜或核膜芽生获得的，所以病毒脂质常具有宿主细胞脂质的特征。有的包膜上 还长有刺突等附属物。包膜的有无及其性质与该病毒的宿主专一性和侵入等功能有关。包膜 能保护核衣壳，促进病毒与宿主细胞的吸附，具有抗原性形态简单，可根据外形分为球状病毒；杆状病毒；砖形病毒；冠

3、状病毒；丝 状病毒链状病毒；有包膜的球状病毒；具有球状头部的病毒；封于包含体内的昆虫 病毒。病毒粒的对称体制：病毒粒的对称体制只有两种，即螺旋对称（代表烟草花叶病毒）和 二十面体对称（等轴对称，代表腺病毒）。一些结构较复杂的病毒，实质上是上述两种对称 相结合的结果，故称作复合对称（代表T偶数噬菌体）严格的活细胞寄生、没有细胞结构的微生物，高度的寄生性，使病毒完全依赖宿主细 胞的能量和代谢系统，获取生命活动所需的物质和能量，在宿主细胞内以复制方式增殖，自 身仅含有少数几种酶类，既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞 内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质成分遇到宿主细胞它会通过

4、吸附、进入、复制、装 配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征，所以病毒是介于生物与非生物的一种原始的生 命体。在离体条件下，它只是一个大化学分子，停止活动，可制成蛋白质结晶，为一个非生 命体，能以无生命的生物大分子状态存在，并长期保持其侵染活力。复制周期简单，循环为：吸附侵染-进入宿主-病毒裂解-核酸表达-组装-释放。有 些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染，或者终身不和宿主的基因组 分离（溶源性），但是病毒子代被不断生产和分泌。烈性噬菌体在每一轮生活周期结束时都 裂解宿主细胞，造成宿主细胞死亡。对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。变异性强，由于核酸物质简单且保护机制不如细胞

5、生物导致遗传物质易突变，所以病 毒也具有遗传、变异、进化的能力。由于以上因素，病毒在复制传代过程中出现了某些特点： 一、产生缺陷病毒。在病毒的增殖过程中，由于其基因组因某种微环境因素的影响或转录过 程的错误而发生突变，以致有装配不全的病毒颗粒产生，称为缺陷病毒，产生缺陷病毒的原 亲代病毒，则称为标准病毒，缺陷病毒颗粒有干扰标准病毒繁殖的作用。二、产生假病毒。 一种细胞有两种病毒同时感染的情况，在增殖过程中，一种病毒可以穿上本身的外壳，这就 是真病毒，是这种病毒的应有“面目”；如果一种病毒的衣壳被另一病毒的核酸编码，则称 为假病毒，此时一种病毒的本来性质，被另一种病毒的性质所掩盖。三、产生杂种病

6、毒。两 种病毒混合感染时，除了出现假型病毒外，还有可能出现病毒核酸重组的情况，即一种病毒 颗粒之中，可含有两种病毒的遗传物质，此可称为杂种病毒，这是病毒学中一个相当常见的 现象。病毒的分类，从不同的角度可以有不同的分类：从遗传物质分类：DNA病毒（ds DNA病毒，ss DNA病毒）、RNA病毒（ds RNA病 毒，ss RNA病毒）、蛋白病毒从病毒结构分类：真病毒和亚病毒（包括类病毒、卫星病毒、肮病毒）从寄主类型分类：噬菌体（细菌病毒X植物病毒（如烟草花叶病毒X动物病毒（如禽 流感病毒、天花病毒、HW等）从性质来分：温和病毒（如HW）、烈性病毒（如狂犬病毒）医学上的分类：一，呼吸道病毒及肠道

7、病毒如麻疹病毒，脊髓灰质炎病毒，柯萨奇病素二，虫媒病毒及出血热病毒如流行性乙型脑炎病毒，登革病毒，出血热病毒，汉坦病毒，埃博拉病毒 三，狂犬病病毒与逆转录病毒如狂犬病病毒，人类免疫缺陷病毒，人类嗜T细胞病毒 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，疱疹病毒如单纯疱疹病毒，水痘-带状疱疹病毒，巨细胞病毒，EBV 六，其他病毒如人类乳头瘤病毒，轮状病毒，冠状病毒，风疹病毒病毒出现假说：（1）蛋白质、核酸遗失说：具有细胞结构的生物由于细胞脱落和破裂，导致游离的蛋 白质和DNA、RNA的出现，在某种情况下，这些蛋白质由于化学作用形成了一个内部可容 纳小分

8、子的结构，里面裹着DNA或者RNA，甚至单独的蛋白质和单独的DNA、RNA游离， 这些散落的游离的分子，和一些个别的和大生物细胞膜有亲和性，大生物细胞通过吞噬作用 使其进入细胞，其DNA、RNA得以表达，然后通过进化形成成熟的病毒。（2）生命起源说： 病毒是最原始的生命体，早在没有细胞之前就有病毒存在，那时的病毒还只限于蛋白质和核 酸，没有表现出病毒的寄生特征，当细胞体生物出现之后，个别这种蛋白质和核酸或他们的 复合体表现出寄生性，这些散落的游离的分子，有一些个别的和大生物细胞膜有亲和性，大 生物细胞通过吞噬作用使其进入细胞，其DNA、RNA得以表达，然后通过进化形成成熟的 病毒。我个人比较赞

9、同第一种假说，因为遗失出去的细胞的部分能被细胞自身识别然后回收 是可能的，而第二种学说中如果一开始病毒就存在而只有部分的病毒可以侵染细胞，那剩下的不可以侵染细胞的部分的病毒呢？科学家们并未找到这些病毒。病毒的发现1886年，德国人麦尔(Mayer)把患有花叶病的烟草植株的叶片加水研碎，取其汁液 注射到健康烟草的叶脉中，能引起花叶病，证明这种病是可以传染的。通过对叶子和土壤的 分析，麦尔认为烟草花叶病是由细菌引起的。但是在1892年，俄国的伊万诺夫斯基(Ivanovski)重复了麦尔的试验，证实了麦尔所看到的现象，而且进一步发现，患病烟草 植株的叶片汁液，通过细菌过滤器后，还能引发健康的烟草植株

10、发生花叶病。这种现象起码 可以说明，致病的病原体不是细菌，但伊万诺夫斯基将其解释为是由于细菌产生的毒素而引 起。生活在巴斯德的细菌致病说的极盛时代，伊万诺夫斯基未能做进一步的思考，从而错失 了一次获得重大发现的机会。1898年，荷兰细菌学家贝杰林克(Beijerinck)同样证实了麦 尔的观察结果，并同伊万诺夫斯基一样，发现烟草花叶病病原能够通过细菌过滤器。但贝杰 林克想得更深入。他把烟草花叶病株的汁液置于琼脂凝胶块的表面，发现感染烟草花叶病的 物质在凝胶中以适度的速度扩散，而细菌仍滞留于琼脂的表面。从这些实验结果，贝杰林克 指出，引起烟草花叶病的致病因子有三个特点：1,能通过细菌过滤器；2,

11、仅能在感染的 细胞内繁殖；3,在体外非生命物质中不能生长。根据这几个特点他提出这种致病因子不是 细菌，而是一种新的物质，称为“有感染性的活的流质”，并取名为病毒，拉丁名叫“Virus”。病毒的感染：病毒在自然界分布广泛，可感染细菌、真菌、植物、动物和人，常引起宿主发病。但在 许多情况下，病毒也可与宿主共存而不引起明显的疾病。病毒感染所致的临床症状有急、慢 之分，有的病毒一般只表现急性感染而很少表现慢性感染；有的则既有急性过程，也有慢性 过程。脊椎动物细胞感染病毒后的另一种反应是产生干扰素。干扰素是动物细胞在受到某些 病毒感染后分泌具有抗病毒功能的宿主特异性糖蛋白，其基因平常处于不活动状态，于病

12、毒 感染或经双链RNA诱导后活化。细胞感染病毒后分泌的干扰素能够与周围未感染的细胞上 的相关受体作用，促使这些细胞合成抗病毒蛋白防止进一步的感染，从而起到抗病毒的作用， 但干扰素对已被感染的细胞没有帮助。干扰素有广谱的抗病毒作用，但并不直接作用于病毒， 其作用机制是通过与细胞膜结合，激活具有抗病毒作用的3种酶，阻断了病毒mRNA的翻 译。二、生命科学研究前沿-关于肝炎病毒的研究人类肝炎病毒有甲型、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， 无包膜。乙型肝炎病毒也呈球形，具有双层外壳结构，外层相当一般病毒的包膜，核酸为双 链DNA。除乙型肝炎病毒遗传物质为双链DNA外，其他类型病

13、毒均为单链RNA。除了甲 型和戊型病毒为通过肠道感染外，其他类型病毒均通过密切接触、血液和注射方式传播。由 于我国人口众多，医疗不够完善和人们的认识不够深刻，导致肝病成为了中国很大的一个顽 疾患上肝病的病人数量非常多，所以找出治疗肝病的有效方法迫在眉睫，而对肝病毒的感染 和致病机制的彻底的研究就成了前提，但是在体外培养细胞株用于研究肝病毒的感染和致病 机制并未成功，而这个细胞株对于开发新药和研究都是必须的。目前全球约有3.5亿人被乙 肝感染，我国是乙型肝炎高发区。根据卫生部统计资料显示，我国人群中约有1.3亿人为乙 肝病毒携带者。部分患者可转化为肝硬化或肝癌。此外，我国也是丙肝的高流行区，丙肝

14、的 感染率为3%。乙型肝炎和丙型肝炎目前没有特效药品可治愈，已成为全球当前流行最为广 泛、危害性最严重的传染病。丙型肝炎病毒慢性感染可导致肝硬化和肝癌，对患者的健康和 危害极大。因此它们已成为当今我国严重的社会和公共卫生问题。朱海珍教授课题组在病毒性肝炎研究领域取得重大进展我院的朱海珍教授被报道在病毒性肝炎研究领域取得重要进展，他构建出了一种新型的人类 肝癌细胞系，证实可在这一细胞系中呈现乙型肝炎病毒（HBV）和丙型肝炎病毒（HCV） 的完整生活周期。这对于研究病毒的作用机制是个重大突破。目前缺乏强有力的细胞培养系 统阻碍了对病毒进入、复制、组装以及乙肝/丙肝病毒联合感染的发病机理等方面的研究

15、， 限制了乙肝病毒与丙肝病毒治疗药物及疫苗的研发。此前，用于研究人类乙肝（HBV）或 丙肝（HCV）病毒感染的实验细胞系已经被开发出来了，但是这些细胞系不支持这些病毒 的整个生命周期。现有的细胞系的这些局限性为理解病毒进入、复制、组装以及乙腭丙肝 病毒联合感染的发病机理留下了缺口。在朱老师发表的这篇文章中，他从一名患慢性丙肝的 人类男性的肝肿瘤中分离出了肝癌细胞，由此筛选构建出了一株新型肝癌细胞系HLCZ01。 该细胞系是目前同时支持HBV和HCV两种病毒整个生命周期的一种细胞系。与正常的人 类肝细胞相似，这些被感染的HLCZ01培养物产生了病毒蛋白和完全的乙肝和丙肝病毒颗 粒，然后这些病毒成

16、功地感染了原生的细胞培养物。这些结果表明HLCZ01细胞系能够支 持这些病毒的全部生命周期。而加入抗体阻断了 HLCZ01细胞培养物的乙肝和丙肝病毒感 染，这表明这种感染模式类似于正常的肝细胞。当乙肝和丙肝病毒联合感染HLCZ01的时 候，研究人员观察到这些病毒并没有因为对方病毒的存在而抑制了感染。通过电子显微镜， 在病毒感染的细胞上清液和细胞内质网管腔中可以观察到了 HBV表面抗原（HBsAg）阳性颗 粒。这个是这个成果的亮点，因为它有利于研究人员对病毒感染周期的研究。研究人员还发 现抗HBsAg和人类CD81的抗体可分别阻断HBV和HCV入侵。HLCZ01细胞可启动一种 针对病毒感染的天然免疫反应。这一细胞系为探索乙肝病毒和丙肝病毒的感染、复制、宿主 与病毒之间的相互作用以及HBV和HCV的共感染提供了一种新工具oHLCZ01感染与正常 肝细胞感染的相似性，以及HLCZ