【物理科普】冠状病毒入侵人体全过程
【物理科普】冠状病毒入侵人体全过程！2020-01-27 22:00
这几天 ， “新型肺炎”的消息刷屏了 。随着确诊病例数字的攀升与地域的扩散 ， 每个人都在关心：病毒是如何传播的？究竟该如何预防？今天这篇文章 ， 分析了5大关键问题：●带有病毒的人打喷嚏是如何将病毒传到另一个人身体里的？●病毒与细菌有什么区别？●武汉新型冠状病毒有什么特征？●病毒如何攻破人体重重防御？●病毒如何防治？希望可以让你更了解病毒的原理 ， 也更重视保护自己和身边人 。以下：1.带有病毒的人打喷嚏是如何将病毒传到另一个人身体里的？根据BBC拍摄的纪录片《人体奥妙之细胞的暗战》 ， 喷嚏中的一滴液珠就携带有数百万个入侵者， 它们穿过人体的薄弱点 ， 眼睛、口腔、鼻腔 。这些外来的入侵者是极其狡猾的致命机器 。 比如腺病毒 ， 是可以感染人类的20科病毒之一 ， 可以引起各种各样的疾病 ， 从一般感冒到肺炎 。
在其坚固外壳内含有一些简单的指令 ， 它的任务是破坏细胞防御 ， 朝着细胞核一路前进 ， 一旦到达细胞核 ， 任何一个这种病毒 ， 都能控制细胞中健康的DNA ， 并且将其替换为自己具有破坏性的DNA 。
细胞核 ， 原来是细胞组织的中心 ， 被攻破后成为了一万个致命基因的住所 ， 每一个都准备好扩散 ， 然后尽可能多地去感染我们体内的细胞 。这支军队的唯一目标就是 ， 增殖并摧毁尽可能多的人体细胞 ， 导致疾病 ， 甚至死亡 。这也就是为什么 ， 在众多防范措施中 ， 特别重要的一条就是“戴口罩” 。 如有咳嗽、喷嚏时 ， 注意用纸巾、衣物遮挡口鼻以减少病菌传播 。2.病毒与细菌有什么区别？很多人都容易混淆细菌和病毒 ， 把病原体都称为病菌 ， 这是不对的 。 病毒和细菌存在很大的区别 。首先在大小上 ， 病毒比细菌小得多得多 ， 病毒是纳米级的颗粒 ， 小到十几纳米 ， 大到几百纳米 ， 需要借助电子显微镜才能观察到它 。 而细菌是微米级的颗粒 ， 在普通显微镜下就能观察到 。其次 ， 从生命的形态上 ， 病毒有核酸 ， 或者说是遗传物质和蛋白质裹在一起的一个生物大分子 。 但它没有细胞结构 ， 它必须依赖于细胞才能生存 ， 要在细胞或动物体内才能完成它的生命里程 。 而细菌它有完整的细胞结构 ， 只要有合适的培养基它就可以生长 。比如常见的艾滋、流感和乙肝都是由病毒引起的 ， 而结核、伤寒和鼠疫这些都是由细菌引起的 。这两类病原体在治疗上面也是不一样的 。 治疗病毒需要特异性的抗病毒药物 ， 治疗细菌要用抗生素 ， 也就是大家常说的消炎药 。 治疗细菌的抗生素是不能治疗病毒性疾病的 ， 反过来也一样 。3.在武汉发生的新型冠状病毒有什么特征？根据SCIENCE论文 ， 武汉新型冠状病毒属于Beta冠状病毒属（Betacoronavirus） 。 Betacoronavirus是蛋白包裹的单链正链RNA病毒 ， 寄生和感染高等动物（包括人） 。冠状病毒属于RNA病毒 ， 它的特点就是进化快 ， 因为RNA相比于DNA更不稳定 ， 所以复制出错的概率更高 。 因为进化快和变异快的原因 ， 它也可能很快把自己进化没了 ， 这就是为什么当年SARS只有一次爆发 ， 后来就没有再出现的原因 。 但与此同时 ， RNA病毒还有一个副作用就是很难设计疫苗 ， 因为等到疫苗设计好时 ， 病毒的基因可能已经有了很大的变化了 。在进化树的位置上 ， Betacoronavirus与SARS（导致2002年“非典”）病毒和类SARS（SARS-like）病毒的类群相邻 ， 但并不属于SARS和类SARS病毒类群 。它们进化上共同的外类群是一个寄生于果蝠的HKU9-1冠状病毒 。 所以新冠状病毒和SARS/类SARS冠状病毒的共同祖先是和HKU9-1类似的病毒 。 由于新冠状病毒的进化邻居和外类群都在各类蝙蝠中有发现 ， 推测新冠状病毒的自然宿主也可能是蝙蝠 。 如同导致2002年“非典”的SARS冠状病毒一样 ， 新冠状病毒在从蝙蝠到人的传染过程中很可能存在未知的中间宿主媒介 。SARS病毒是通过其表面的S-蛋白与宿主表面ACE2蛋白结合完成感染的 ， 这个机制是由经纬系公司华辉安健创始人、北生所研究员李文辉于2003年发现的 。 虽然新冠状病毒S-蛋白中与ACE2蛋白结合的5个关键氨基酸有4个发生了变化 ， 但变化后的氨基酸 ， 却在整体性上维持了SARS病毒S-蛋白与ACE2蛋白互作的原结构构象 。根据论文作者模拟预测的结果 ， 尽管在武汉发生的新型冠状病毒的新结构与ACE2蛋白的互作能力由于丢失的少数氢键有所下降（相比SARS病毒S-蛋白与ACE2的作用有下降） ， 但仍然达到很强的结合自由能（-50.6 kcal/mol） 。这一结果说明新冠状病毒是通过S-蛋白与人ACE2互作的分子机制 ， 来感染人的呼吸道上皮细胞 。4.病毒如何攻破人体重重防御进入细胞核？BBC拍摄的纪录片《人体奥妙之细胞的暗战》 ， 以腺病毒为例 ， 展示了病毒如何攻破人体重重防御进入细胞核 。 我们将其分成了9个阶段：▌阶段一：病毒如何躲过白细胞抗体防线？病毒的目标是我们鼻腔黏膜上的一个细胞 ， 但是在它到达目标外壁之前 ， 会遭遇大量的抵抗者 。抗体在细胞之间的空旷地带巡逻 ， 它们的任务是发现并中和病毒 ， 一旦识别已知敌人 ， 它们就会紧紧钳住敌人的外壳 ， 通过将它们铐在一起 ， 游荡在外以病毒为食的白细胞就更容易捕获病毒 。
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