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病毒的介紹
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病毒的起源 逆向理論(Regressive theory): 病毒可能曾經是一些寄生在較大細胞內的小細胞。隨著時 間的推移,那些在寄生生活中非必需的基因逐漸丟失。 細胞起源理論 (漂蕩理論) : 一些病毒可能是從較大生物體的基因中「逃離」出來的 DNA或RNA進化而來的。 共進化理論: 病毒可能進化自蛋白質和核酸複合物,與細胞同時出現在 遠古地球,並且一直依賴細胞生命生存至今。
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病毒的結構形狀 螺旋對稱殼體 二十面對稱殼體 蛋白質亞基沿中心軸呈螺旋狀 排列,形成高度有序、對稱的 穩定結構。
蛋白質亞基圍繞具立方對稱的正多面體的角或邊排列,進而形成一個封閉的蛋白質的鞘。因二十面體容積為最大,能包裝更多的病毒核酸,所以病毒殼體多取二十面體對稱結構。 螺旋對稱殼體 二十面對稱殼體
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病毒的結構形狀 殼體由頭部和尾部組成,包裝有病毒核酸的頭部通常呈二十面體對稱,尾部呈螺旋對稱。 包膜型 複合對稱殼體
無包膜的病毒在宿主細胞內完 成複製後,需要宿主細胞死亡 並裂解後,才能逸出並進一步 感染其他細胞。 而有了包膜之後,病毒可以通 過包膜與宿主的細胞膜融合來 出入細胞,而不需要造成細胞 死亡。 殼體由頭部和尾部組成,包裝有病毒核酸的頭部通常呈二十面體對稱,尾部呈螺旋對稱。 包膜型 複合對稱殼體
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病毒的生命週期 由於病毒是非細胞的,無法通過細胞分裂的方式來 完成數量增長;它們是利用宿主細胞內的代謝工具 來合成自身的拷貝,並完成病毒組裝。不同的病毒 之間生命周期的差異很大,但大致可以分為六個階 段: 1.附著 2.入侵 3.脫殼 4.合成 5.組裝 6.釋放
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病毒的生命週期
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病毒的遺傳變異 1. 遺傳受阻 病毒對敏感細胞的感染並不一定都能繁殖病毒,產 生有感染性的病毒子代。由於病毒或細胞的原因, 使病毒的複製在病毒進入敏感細胞後的某一階段受 阻,導致病毒感染的不完全迴圈,不產生有感染性 的病毒子代。
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遺傳受阻 1. 缺損病毒 有些病毒由於缺乏某些基因,單獨感染細胞時不能 複製出完整的、具有感染性的病毒顆粒,需要其它 病毒基因組或病毒基因的輔助活性,否則,即使在 活細胞內也不能複製。
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遺傳受阻 2. 頓挫病毒 有些宿主細胞不能全部提供病毒複製所需的必要因 數,致使所複製的病毒為不完整的、無感染性的病 毒顆粒或亞顆粒。
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遺傳受阻 3. 干擾現象 兩種病毒感染同一種細胞或機體時,常常發生一種 病毒抑制另一種病毒複製的現象,稱為干擾現象 (interference)。 干擾現象可在同種以及同株的病毒間發生,後者如 流感病毒的自身干擾。異種病毒和無親緣關係的病 毒之間也可以干擾,且比較常見。
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病毒的遺傳變異 2. 變異遺傳 - 遺傳漂變 指當一個族群中的生物個體的數量較少時,下一代 的個體容易因為有的個體沒有產生後代,或是有的 等位基因沒有傳給後代,而和上一代有不同的等位 基因頻率。一個等位基因可能(在經過一個以上的 世代後)因此在這個族群中消失,或固定成為唯一 的等位基因。
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蝴蝶的遺傳漂變
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病毒的分類 ICTV分類法 巴爾的摩分類法
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ICTV分類法 分類的主要依據是病毒顆粒的特性、抗原特性與生 物特性。
分類的主要依據是病毒顆粒的特性、抗原特性與生 物特性。 分類結構如下: 目 (-virales) 科 (-viridae) 亞科 (-virinae) 屬 (-virus) 種 (-virus)
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巴爾的摩分類法 巴爾的摩分類法是基於病毒mRNA的生成機制。 第一類是雙鏈DNA病毒(如腺病毒、皰疹病毒、痘病毒)
第二類是單鏈DNA病毒(+)DNA(如小DNA病毒) 第三類是雙鏈RNA病毒(如呼腸孤病毒) 第四類是(+)單鏈RNA病毒(如微小核糖核酸病毒、披 蓋病毒) 第五類是(−)單鏈RNA病毒(如正黏液病毒、炮彈病毒) 第六類是單鏈RNA反轉錄病毒(如反轉錄病毒) 第七類是雙鏈DNA反轉錄病毒(如肝病毒)
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病毒引起的疾病
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流行性感冒病毒 一種造成人類及動物患流行性感冒的RNA病毒 正黏液病毒科 造成急性上呼吸道感染 藉由空氣迅速的傳播
病毒最早是在1933年由英國人威爾遜·史密斯 (Wilson Smith)發現的,他稱為H1N1。 (H代表血凝素;N代表神經氨酸酶。數字代表不同 類型。) H3N2 香港流感
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流行性感冒病毒 流感病毒類型 根據流感病毒感染的對象,可以將病毒分為人類流感病毒、 豬流感病毒、馬流感病毒以及禽流感病毒等類群,其中人 類流感病毒根據其核蛋白的抗原性可以分為三類: 甲型流感病毒(Influenza A virus),又稱A型流感病毒 乙型流感病毒(Influenza B virus),又稱B型流感病毒 丙型流感病毒(Influenza C virus),又稱C型流感病毒
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甲型流感病毒的變異 抗原轉變(抗原的質變) 甲型流感病毒是變異最為頻繁的一個類型,每隔十幾年就 會發生一個抗原性大變異,產生一個新的毒株。
抗原轉變(抗原的質變) 甲型流感病毒是變異最為頻繁的一個類型,每隔十幾年就 會發生一個抗原性大變異,產生一個新的毒株。 抗原漂移(抗原的量變) 甲型流感亞型內還會發生抗原的小變異,其表現形式主要 是抗原胺基酸序列的點突變。 亞型變異 是血凝素抗原和神經氨酸酶抗原同時轉變,稱作大族變異; 也可能僅是血凝素抗原變異,而神經氨酸酶抗原則不發生 變化或僅發生小變異。
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甲型流感病毒H7N9亞型 禽流感病毒或禽流感病毒的一個亞型。
H7N9原本屬於低致病性感冒病毒,僅在禽間發現,未發 現過人的感染情況。 2013年,人類感染甲型流感H7N9病毒病例首次在中國 長三角地區被發現,且病毒可能已經出現基因突變而轉變 為高致病性。 WHO病毒基因專家 : H7N9病毒有可能發生基因變異,變 得容易向人傳染,且病毒較難查,因為它會在禽鳥之間不 知不覺地傳播。
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病毒的應用
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細胞生物學 了解分子遺傳學的基本機制,包括DNA複製、轉錄、 RNA修飾、翻譯、蛋白質轉運以及免疫學等
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基因治療 病毒治療法(virotherapy) 利用病毒作為載體引入基因治療各種遺傳性疾病, 可定靶於特定的細胞和DNA,可增加病毒轉殖效率
和基因治療專一性
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生物農藥 桿狀病毒是昆蟲的病原體,但不會在人類細胞中造 成病原性,被視為安全性的微生物製劑,利用基因 重組技術將專一性的酵素或毒素等基因插入以病毒 為主的載體中,可改變殺蟲範圍及促進殺蟲速率。
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蛋白質量產 一般使用加州苜蓿夜蛾核多角體病毒與家蠶核多角 體病毒,相較於大腸桿菌及酵母菌: 昆蟲的真核細胞對蛋白質有較多的修飾作用
細胞可在無動物源物質培養基培養,產生的蛋白質 易於純化 病毒的基因體可同時插入多個外源DNA,表達數個 不同基因產物,可產生組合型蛋白質
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疫苗 高致病性病毒和難以細胞培養病毒,很難取得去活 性或減毒性的病毒顆粒製作疫苗,利用桿狀病毒可 形成類病毒顆粒或亞單位疫苗,含有病毒的衣殼蛋 白,卻不含有病毒核酸,可增加疫苗的安全性
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奈米技術 多數病毒為奈米粒子,比血液中的紅血球還要小, 因此能在血管中自由流動,做為檢測與診斷的工具
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生化武器 炭疽桿菌 為人畜共通病,孢子相當堅韌且易於傳播,轉換為 粉末型態後皮膚侵入傳染,症狀產生前不立即處理
為人畜共通病,孢子相當堅韌且易於傳播,轉換為 粉末型態後皮膚侵入傳染,症狀產生前不立即處理 死亡率近乎100%,可以高劑量靜脈注射和口服抗 生素治療,目前已發現具抗藥性的菌株
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天花 最大且複雜的人體致病病毒,其DNA攜帶200個基 因,分為兩個變種Variola Major及Variola Minor, V. Major致死率為 20%至40%,V. Minor則只有 1%,主要透過飛沫傳染,且只限於人傳人,牛痘 疫苗可以有效且終身性防止傳染,1978年後天花 滅絕
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瘟疫(大型且具有傳染力的流行病) 抗藥性 具有抵抗抗生素能力的超級細菌可能使得已獲得控 制之疾病再度活躍 後天免疫缺乏症候群(AIDS) 人類免疫不全病毒引起,以雞尾酒療法治療 嚴重急性呼吸道症候群(SARS) 冠狀病毒引起,目前無藥物治療 流行性感冒 RNA病毒引起,免疫接種或感染流感後獲得免疫力 禽流感 甲型流感病毒引起,高度針對特定物種
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資料來源
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