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科学大院:病毒,那条静止的河流_细胞

      科学大院:病毒,那条静止的河流 【作者/叶盛,来源/“科学大院”公众号(ID:kexuedayuan)】 病…


      科学大院:病毒,那条静止的河流 【作者/叶盛,来源/“科学大院”公众号(ID:kexuedayuan)】 病毒有毒吗?病毒算是生命吗?病毒是怎样让人生病的?有药物能杀死病毒吧?病毒跟病菌有什么区别?读了那么多谈冠状病毒的文章,可你真的了解病毒吗?本文或许能帮你重新认识病毒。 生命的类似物 什么是生命? 如果世界上没有病毒存在的话,上面这个问题的答案就很简单了——生命都是由细胞构成的。无论是单细胞的细菌、古菌、真菌,还是多细胞的绝大多数动植物,它们的生命活动都离不开细胞这个基本单元。 细胞的意义在于,它将“生命”这个概念圈在了细胞膜这样一道“围墙”里:墙内生机盎然,蛋白质催动着千万种生化反应,吸收利用能量,合成分解生物分子,维护复制遗传信息,有序度不断增加;墙外的世界则是生命的荒原,能量从高峰流向低谷,无序度不断增加。 在细胞膜这样一道“围墙”里,生机盎然(图片来源:http://portfolios.scad.edu/) 然而,病毒的存在给科学家们出了一道难题,让生命的定义变得模糊不清,因为它既像是生命,又不像是生命。 首先,从构成上来讲,病毒像所有细胞生命一样是由蛋白质、核酸、磷脂这些生命分子组成的。这就意味着它们也是高度有序的存在,是消耗能量才能生成的产物。 其次,病毒也像细胞一样利用核酸分子来保存遗传信息。有些种类的病毒利用脱氧核糖核酸(DNA)作为遗传物质,有些则是用核糖核酸(RNA)作为遗传物质;有些病毒种类利用的核酸是单链,有些则是双链。相比之下,细胞则要统一得多,无论是什么生命形式的细胞,遗传物质都是双链DNA,而RNA大体上只作为从DNA到蛋白质的中间环节而存在。 甚至,病毒也有自己的“围墙”,以保持自己这个生命世界的独立完整。包围细胞的围墙各式各样,但一定都会具有由磷脂分子组成的细胞膜,上面还插有不少蛋白质,起着物质通道或信号探测器的作用。病毒的围墙更是千差万别,但与细胞正相反的是,一定都会有一层完全由蛋白质分子组成的壳,称为衣壳。相对于柔软、流动的细胞膜而言,病毒的蛋白衣壳是坚实而固定的,还常常会搭建成正二十面体或螺旋体等结实的几何构型。 展开全文 A.无包膜病毒;B.具包膜病毒。①衣壳,②核酸,③壳粒,④核衣壳,⑤病毒体,⑥外套膜,⑦刺突蛋白(图片来源:维基百科) 静止的河流 尽管有着如此之多的相似之处,但病毒与细胞还是有一些本质上的差异。其中最重要的一点就在于能量的流动性上:如果说细胞是流动的生命,那么病毒只能算是静止的河流。 为什么这么说呢?让我们回到“什么是生命”这个问题上来,有人说:生命就是活的东西。那么再追问一句:什么算是“活”呢?显然,能否运动不是一个标准。不要说植物这些基本不会运动的生物,就连动物之中也有很多物种是一生固定不动的。但是,不管是什么生命形态的细胞,它的“围墙”之内一定是活的。 细胞会直接利用葡萄糖这样的能量物质,或者像植物一样获取光能,然后再利用这些能量完成千千万万不同的生物化学反应。一个小小的细胞里,小到两三个原子组成的氧分子与二氧化碳,大到数以万计的原子组成的蛋白质或核酸分子,它们都在不停地分解合成,再分解,再合成,周而复始,生生不息。 左:葡萄糖分子在细胞内逐级氧化,可控释放能量;右:葡萄糖通过燃烧剧烈释放能量(图片来源:http://www.nature.com/) 哲学家总是说:你不可能两次跨过同一条河流。生物学家则会说:你不可能两次看到同一个细胞。因为此细胞非彼细胞:上一次看到的细胞里的分子大都已经分解消失,又被一模一样的新合成出来的分子所取代了。这是一个消耗能量的过程,也是生命所谓“活”的实质所在。 从这个意义上来讲,病毒是“死”的。 病毒只是把承载遗传信息的核酸分子,以及少量对启动复制过程有用的蛋白质分子,包裹在了一层蛋白质衣壳的硬壳之中而已。有些种类的病毒还会再在外面包上一层类似细胞膜的包膜,能够起到伪装自己的目的。 在病毒颗粒中,不存在正在进行的生物化学反应,没有能量的流动,也没有物质的合成分解,是一条“静止的河流”。

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作者: admin123

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