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冠状病毒在电镜下是哪些模样?

更新时间:2023-10-17 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

在月球上,四通八达的公路,鳞次栉比的楼宇,还有山川湖泊、花草虫鱼,等等这一切构成了目前我们人眼所认知的宏观世界。78V物理好资源网(原物理ok网)

而倘若将宏观世界放大一万倍乃至十万倍,那在我们眼里呈现的将是一个完全不同的“新世界”,生活在这个世界的“土著市民”我们称之为病毒78V物理好资源网(原物理ok网)

MERS-CoV78V物理好资源网(原物理ok网)

像我们人类以唇色分为了不同颜色人种,病毒也有种类之分,其主要分为DNA病毒和RNA病毒。78V物理好资源网(原物理ok网)

DNA病毒须要突破层层防线最终步入到生物细胞核,之后将自身的遗传物质偷摸地与生物DNA结合,并急剧进行转录。78V物理好资源网(原物理ok网)

图源:78V物理好资源网(原物理ok网)

上图是甲型脑炎病毒复制的简化版本:病毒步入细胞后;外膜消融;病毒的环状DNA步入细胞核;创建了CCC-DNA;再转录为RNA;RNA被包装进一个新的衣壳中;形成了新病毒;病毒离开细胞。78V物理好资源网(原物理ok网)

而RNA病毒则不须要步入到细胞核,它们只要潜入到细胞中就达到了目的,由于它们可以仿造生物体内的信使RNA来指导自身所需的蛋白酶和几种结构蛋白质进行转录。78V物理好资源网(原物理ok网)

例如2019年出现的新型冠状病毒(COVID-19)就属于RNA病毒,这也是所有RNA病毒中最大的一种细胞膜结构图,这个家族成员还包括知名的SARS病毒、MERS病毒等,它们都属于冠状病毒。78V物理好资源网(原物理ok网)

为了对抗这种病毒,我们首先就得要了解它们,但因为我们人眼难以直接看见病毒的真容,所以只能依靠电子显微镜。78V物理好资源网(原物理ok网)

这么这种病毒在电镜下是一幅哪些模样呢?78V物理好资源网(原物理ok网)

在前不久,知名刊物《柳叶刀》上发布了2019新型冠状病毒的电镜高清合照,看起来有点细嫩,表面还有许多圆锥形的凸起,虽然这也是冠状病毒的名称来历,看起来像是一个个小皇冠。78V物理好资源网(原物理ok网)

图源:The78V物理好资源网(原物理ok网)

不过,不仅这些电镜直出的伪彩色相片之外,还有人通过彩绘将电镜下的病毒画了下来,例如下边这幅冠状病毒的插画。78V物理好资源网(原物理ok网)

图源:RCSB蛋白质数据库78V物理好资源网(原物理ok网)

这幅图勾勒了冠状病毒刚步入肺脏时的情况,在它的周围有呼吸细胞分泌的粘液、抗体和几种大型的免疫系统蛋白。78V物理好资源网(原物理ok网)

而病毒则被一圈膜给包裹着,该膜包含S(spike)蛋白、M()蛋白、E()蛋白和N()蛋白。78V物理好资源网(原物理ok网)

其中S蛋白也叫刺突,主要是为了黏附在细胞膜表面并帮助病毒步入到细胞内部;78V物理好资源网(原物理ok网)

M蛋白是病毒步入细胞后的又一层伪装,它可以参与内部核蛋白的组织;78V物理好资源网(原物理ok网)

E蛋白是一个与病毒发芽有关的膜通道;78V物理好资源网(原物理ok网)

在病毒的内部包含着许多拷贝的N蛋白,它们与冠状病毒的基因组RNA所结合。(对应位置如右图)78V物理好资源网(原物理ok网)

看完以后,可能有同学会疑虑,这种病毒的结构真的是正确的吗?78V物理好资源网(原物理ok网)

这儿就不得不说一下这幅画的作者DavidS.,他是一名估算生物学家和科学插画师。78V物理好资源网(原物理ok网)

自1月27日开始,就开始着手勾画冠状病毒的第一张草图,因为他最看重的还是对科学事实的真实还原,因而,在他创作期间,参照了电子显微镜相片,并利用x射线晶体学、生物计算机模拟等方式,来充分了解病毒分子之间的空间结构和它们彼此之间的关系。78V物理好资源网(原物理ok网)

不过目前对于新型冠状病毒的研究资料不是好多,所以更多地是参照了SARS病毒。冠状病毒似乎有许多共同点,最直观的就是它们的外型,而不同之处在于膜上那几种蛋白,由于它们都具有自身独到的蛋白质结构。78V物理好资源网(原物理ok网)

在SARS爆发后,生物学家找出了其中几种蛋白结构,并通过RCSB蛋白质数据库(PDB)共享了这种结构,于是参照这种蛋白质结构开始勾画冠状病毒彩绘。78V物理好资源网(原物理ok网)

经过几天的勤于研究,完成了线稿并为之添加了颜色,尽管病毒本身不是彩色的,但艳丽的色调才能挺好的对它们的结构加以分辨。78V物理好资源网(原物理ok网)

但是考虑到分子的结构本身早已十分复杂了,为了防止太过“花里胡哨”,尽可能地让书法风格愈发简单:例如呈粉绿色的刺突蛋白,呈淡黄色的核衣壳,还有呈淡青色的粘液背景,可谓病毒中的“曼陀罗”。78V物理好资源网(原物理ok网)

不仅这幅冠状病毒画作,还有许多其他的插画作品,例如他之前勾画的埃博拉病毒横切面结布光。78V物理好资源网(原物理ok网)

这幅图描画了埃博拉病毒的结构,在最外边被一层膜所包裹(粉蓝色部份),里面散播着许多埃博拉糖蛋白(深红色部份,看上去好似是生长在膜上的大树)。78V物理好资源网(原物理ok网)

构建细胞膜的结构模型_细胞膜结构画图_细胞膜结构图78V物理好资源网(原物理ok网)

图源:78V物理好资源网(原物理ok网)

上面有一层基质蛋白(红色部份)在内部支撑着外部的膜,并固定中心的圆锥形核壳(浅红色部份),这儿面就储存着病毒的RNA基因组。78V物理好资源网(原物理ok网)

还有各类HIV病毒绘图。78V物理好资源网(原物理ok网)

例如下边这幅图显示了正遭到免疫系统功击的HIV(左上方的蓝色圆球)细胞膜结构图,在其表面,小的Y型抗原正与之结合。78V物理好资源网(原物理ok网)

以及未成熟的HIV病毒和成熟的HIV病毒。78V物理好资源网(原物理ok网)

右图是处于发芽后但未完全成熟的HIV病毒,其中Gag结构蛋白呈浅粉蓝色,其他病毒蛋白(调控蛋白、辅助蛋白)呈洋紫色,RNA呈红色,细胞蛋白呈红色,tRNA呈红色。78V物理好资源网(原物理ok网)

未成熟的hiv病毒78V物理好资源网(原物理ok网)

这幅画描画了成熟的HIV病毒颗粒,包括红色的Gag结构蛋白,洋紫色病毒酶,红色的辅助蛋白和红色的病毒RNA。另外寄主蛋白和tRNA以红色显示。78V物理好资源网(原物理ok网)

成熟的hiv病毒78V物理好资源网(原物理ok网)

借助彩绘将原先单调昏暗的病毒,弄成了一幅幅生动漂亮的画作。78V物理好资源网(原物理ok网)

这种画作也遭到了广泛好评,并数次登上了知名刊物的封面图,还制成了教育绘本。78V物理好资源网(原物理ok网)

甚至还被学术大会直接弄成了LOGO:78V物理好资源网(原物理ok网)

“逆转录病毒和机会性感染大会”网站(CROI)78V物理好资源网(原物理ok网)

说实话,看完这种美丽的病毒书法不禁在想,假如它们没有那么致命的话,那真的也太美了!(不过似乎更多的还是画的太好看了)78V物理好资源网(原物理ok网)

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