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细胞与病毒的战争

时间:2019-10-03 07:18来源:未知 点击:

  细胞——一个神奇的世界 人体由 120 万亿个细胞组成,而每个细胞都隐藏着一个神奇的世界。 就像人类世界一样,细胞里也有各种工人,工厂,道路,储藏室......它们有不同的语言, 当遭受病毒的攻击时,它们还会发动战争,这是一个多么奇妙的世界。 蛋白质就是这个奇妙世界里的工人,复杂的化学物质组成链状结构,再结合,并形成壮 观的蛋白质机器。另外还有担任搬运工的马达蛋白,它们利用细胞骨架为公路,将养料,化 学物及生命必需物运送到需要的地方。为细胞各种活动供能的就是细胞的“发电厂” ,线粒 体能够自由漂移,其内部有个每分钟旋转一千多次的涡轮,给数十亿“化学电池”充电,我 们做的每件事情,每次心跳,每次思考,都有充上电的“化学电池”提供能量。它们只是维 持这个繁忙社区的微型机器的一种。 在这个世界里,数十亿微型机器每时每刻都在各司其职,相互协作,维持这个世界的平 衡。然而,常常会有不速之客打破这种平衡。它就是细胞的宿敌——病毒和细菌。科学家到 现在都无法确定它是否是生物,虽然它的行为有很强的目的性,但严格来说病毒不是活的, 它不能自行繁殖,只能靠劫持细胞部件进行自我复制。片中以腺病毒为例,展示了人体细胞 是如何与其抗争并取得最终的胜利。腺病毒,设计精良,每个都只包含着一个目标,突破细 胞的重重防线,入侵细胞核。但凡有一个病毒进入细胞核,就能控制整个细胞,并在细胞内 繁殖不下万次,这可导致各种后果,普通感冒,肺炎,甚至死亡。但我们的机体已经准备好 了,抗体和白细胞联手组成了人体免疫系统的第一道防线。一旦识别入侵者,抗体将自己紧 锁于病毒的“盔甲”上,将它们连环镣铐,使它们变成专门吞噬外侵者的白细胞的盘中餐。 尽管身体迅速做出免疫应答,成千上万的病毒仍然能冲过防线。但在细胞表面,它们遇到了 一道阻碍——细胞膜。每个细胞膜都是个动态保护层,饱含掌管物质进出的监控蛋白质。小 分子可直接进入细胞膜,大一些的分子如糖,则必须通过专用泵进入细胞,而最大的分子若 想进入细胞,则需要一把特制钥匙。在细胞表面不停巡逻的哨兵们会识别这些蛋白质钥匙, 这套精密的系统防止有害分子进入细胞内部。 但是经过数十亿年的进化, 新病毒演变出了自 己的钥匙,镶嵌在它们突出的纤维尾部,抗体仍会附着在其中一些纤维上,封锁住大部分伪 造的钥匙,但非全部,细胞表面的哨兵被欺骗,细胞大军潜入了细胞内部,在这与细胞的较 量中,病毒在第二关胜出。 这支入侵病毒大军中的每个成员都携带了足以摧毁细胞的致命武器。 它的蛋白质衣壳含 藏多重伪装,在其内核携带了一小束 DNA——它的终极武器。然而细胞仍然拥有强大的防 御系统来阻止它们。细胞接收到的所有物质,都会被送到一个叫核内体的分拣站,核内体对 传入物质进行加工,并决定将它们送往细胞的哪个部位。此过程的第一步就是将它们分解, 核内体的内部呈酸性。酸将大分子营养物质分解为小分子,便于细胞对其的输送和运用。当 酸侵蚀掉病毒的衣壳,病毒开始被分解。这本应是腺病毒的末日,但酸正是病毒逃离计划的 一部分。病毒纤维首先被分解开,但它们的瓦解释放出隐藏在在内部的特殊蛋白质,会将自 己粘附于分拣站内壁,将壁膜撕开,释放病毒,如今已没有任何防线阻挡这些病毒攻入它们 的最终目的地——细胞核。 虽然病毒离目标只有 5 微米, 但是距成功还有十万八千里。 九成的病毒将无助地在细胞 内游荡,它们无自动力,也无法利用线粒体所产生的能量。 在每个线粒体中, 我们摄入的食物和吸入的空气推动了上千的涡轮, 为数十亿个小电池 充电。科学家们认为线粒体曾是个单细胞,然后被另一个细胞吞噬,引发了进化史上最伟大 的飞跃——复杂生命的出现。想要复杂生命就必须有依据的 DNA 指令造出的所有蛋白质装 置,而想让它们正常工作就需要大量的能量。这个复杂细胞的出现,改变了生物获得能源的 途径, 没有这能源就进化不出我们现在所看到的多样化生物。 每个细胞内都有数以百计的线 粒体,为人类这种复杂生物蛋白质网络提供能量。 细胞膜之下有大量的马达蛋白,负责运输核内体加工好的营养物质。历时数亿年,病毒 已进化出能依附于马达蛋白的精确结构, 然后可以利用线粒体产生的能量了。 病毒向细胞核 迈进,它劫持了细胞自身的运输系统被带往细胞核,并准备劫持复制 DNA 所需要的机器从 而控制细胞。马达蛋白有双微小的机动腿,每秒超过一百步,但只能单向移动。当病毒依靠 这双腿遇到阻碍时,它会锁定另一个马达蛋白,而这个蛋白专门朝反方向移动。两个马达蛋 白齐心协力,几乎可以跨越任何障碍物。但细胞自身也有一套内部免疫系统,有一种特殊的 蛋白质,分布在细胞运输系统的各处搜寻携带抗体的物质,一旦发现,它会向蛋白酶体发出 信号,蛋白酶体负责回收蛋白质,它被召来将病毒摧毁。但是往往只需一个病毒就能控制整 个细胞,感染就会传至全身。 当一个病毒逃脱了被粉碎的命运, 通向细胞核的道路就畅通无阻。 细胞核居于每个细胞 的中心,在其表面,蛋白质触角搜寻着分子并将其拉进核孔中。病毒衣壳上仍有伪造的通行 证,触角将其锁定,但病毒过大,无法进入。马达蛋白以为遇到了障碍物,将病毒向反方向 移动,受到两个相反方向的拉力,病毒被撕裂,病毒内部的 DNA 穿过核孔,被带入了细胞 核。细胞的 DNA 机器无法区分自身 DNA 与病毒 DNA,它们盲目地将病毒的遗传编码转录 为细胞的执行指令,这几乎是自我毁灭。在细胞主体中,指令会被传达给一群流动的蛋白质 工厂——核糖体。核糖体遵照指示建造病毒蛋白质,每个核糖体都具有独特的形状,并被赋 予特殊的职责,这种大型细胞机对生命来说至关重要,它们可以读取并破译遗传信息,将构 成蛋白质的基本单位连在一起, 制造出能在细胞中能正常换工作的功能分子。 而这些功能分 子,正是建造病毒大军所需的材料。当病毒大军即将建完时,病毒控制细胞的 DNA 停止任 何不需要的程序,将细胞完全控制。但是,大军仍然被包裹在核膜内,此外,细胞膜也依然 存在。 细胞核外的蛋白质工厂在病毒的指示下制造破坏性的蛋白, 第一种破坏蛋白被释放到 衰败的细胞中,专门攻击细胞骨架,失去骨架的支撑,细胞开始塌陷。第二种破坏蛋白质— —腺病毒死亡蛋白,它钻入核膜将其削弱,细胞核再也无法容纳激增的病毒。病毒洪水般地 涌入周围的组织,攻击临近的细胞,并将感染扩散到全身。 对这个细胞来说,战役已经结束,但真正的战争才开始打响,当病毒进行这一切时,我 们的抗体已完成改造,装上了新的受体并重返战场。细胞垂死之际发出的信号,这个信号就 是病毒的碎片,告知外界这个细胞已被攻克。这个信号被巨型白细胞发现,于是它们向被侵 略的细胞聚集,吞噬逃逸的病毒。一旦病毒被免疫系统发现,白细胞将生产出专门针对这种 病毒的抗体, 并制造出大量和自己一样的白细胞。 它们释放大量抗体, 涌入血液和细胞间隙。 当病毒从临死的细胞中涌出时,它们会被抗体标记,然后被白细胞消灭。为确保万无一失,跑狗香港马会玄机图开主力资金净流出个股中,。 白细胞会吞噬附近所有可能被感染的细胞。这时,周围的健康细胞也做出牺牲,毁灭自己以 阻止病毒的传播。 只有到了这一阶段, 我们才会意识到体内进行的这场战争。 加速的血流将更多的白细胞 送抵战场,导致鼻部组织充血红肿,我们感觉到的鼻塞实际上是猛烈攻击病毒的迹象。一旦 被一种病毒感染过,能制造对付该病毒抗体的白细胞,将永远保留在你的骨髓中。如果你再 次感染这种病毒, 免疫系统会知道如何应付, 迅速做出反应, 免去你的痛苦。 依靠团队合作, 人体的免疫系统最终阻止了病毒感染的扩散,而这只是无休止战争中的一场战役。 病毒怎么知道如何冲破防线攻击人体细胞呢?其实, 攻击我们的病毒正是由人体自身的 细胞碎片演变而成,随着细胞的进化,在细胞核形成的初期,病毒也由碎片拼凑而成,它们 之所以能攻击细胞核,是因为它们由相同的物质组成。人类和病毒的战争就是进化,但这是 协同进化,双方都必须改变。就像是一场军备竞赛,一方得到了更好的武器,另一方也得跟 上。虽然一个细胞战败了,但大多数时候,人体仍能取得胜利并恢复健康。 病毒和我们一样古老,它和我们一起进化,迫使我们不断改变,否则我们将输掉这场生 死之战。 这场永不停歇的竞赛促使我们进化, 使双方都变得更强大。 病毒迫使细胞不断改变, 它们帮助细胞适应了不同的环境,正因此塑造了我们,赋予了我们今天的模样。如果没有与 宿敌之间的殊死战斗,就不会有令人惊叹的细胞世界,也就不会有如此奇妙的人类世界了。