病 毒

病 毒

Understanding: Virus 病毒與生物

病毒要寄生在活細胞，

這樣算不算是種生物？

其生存策略令人驚訝。

異形電影海報

30’ (10.5’-22’)

C33 1

冠狀病毒 RNA

S protein

一進 一出

病毒構造非常簡單，須寄生在細胞中生活

病 毒

(1) 比任何生命形式都要早 (2) 構造簡單只有蛋白核酸 (3) 可以結晶狀態保持不動 (4) 必須寄生在細胞或細菌 (5) 以電子顯微鏡才能看到 (6) 唯一目標就是複製自己 (7) 病毒攻擊生物導致疾病 (8) 因太簡單難以藥物治療

W

A

伊波拉病毒 重建 1918 流感病毒

禽流感病毒

小兒痲痹病毒

表面蛋白 核酸

RNA 外 包 膜

寄生在細菌 的病毒特稱 為 噬菌體 (phage)

2

HA 蛋白質 NA 蛋白質

病毒是奈米級的基因獵人

病 毒

一群噬菌體正在圍攻獵殺細菌 (以星際大戰造形凸顯內在小宇宙)

Scientific American (2001) September; August, p. 46

Purves et al., Life: The Science of Biology, 4eStarr & Taggart (1987) Biology, 4e, p.197

活生生的基因機器！

一隻噬菌體 被壓出核酸

3

病毒可辨認自己的宿主細胞，入侵後即控制細胞活動

病 毒

愛滋病毒 (HIV) 攻擊免疫細胞 (T

_H

病毒核酸 侵入細胞

病毒核酸 控制細胞

病毒大量

複製自己 包裝病毒

送出細胞

Nowak and McMichael (1995) Scientific American, no. 8, p. 42

病毒表面蛋白質可 辨識並攻擊特定細 胞，非常精確。

如何辦到的？

接觸目標 注入核酸 複製病毒

爆破感染

(細胞表面掛有招牌) 有時病毒基因躲在

細胞核內而無病徵 (空窗期)

4

Q1 有關病毒本質的錯誤描述：

(1) 病毒顆粒的大小與細菌差不多 (2) 病毒顆粒無法以顯微鏡觀察到 (3) 病毒所攜帶的基因可能是RNA (4) 也遵循 DNA → RNA → 蛋白質 (5) 病毒一定要在活細胞中才生長

答案 (1)

5

Q2 病毒入侵宿主何者有誤？

(1) 病毒一定要其特定宿主才能入侵 (2) 病毒辨認宿主細胞表面的蛋白質 (3) 病毒將所攜帶的蛋白質注入宿主 (4) 病毒的核酸會控制整個宿主細胞 (5) 病毒會在宿主細胞內潛伏或複製

答案 (3)

6

歷史上幾次病毒的傑作造成大規模死亡或重大歷史事件

病 毒

W

A

1519 年西班牙人以少 數軍隊及天花征服中 美洲 Aztec 文明，是 典型的生物戰劑。

2019 年武漢爆發 冠狀病毒肺炎 很快就散佈全球，其基因組成與 SARS 很像，但傳染力更強，且 出現一些特殊的現象，例如不一 定發燒，有些帶原者毫無症狀。

SARS 病毒 全球流感 (flu)

商青銅鼎 Aztec 文化相當殘酷

毀滅性武器

生物傷害 標誌

7

W

A

疫苗是死病毒或弱病毒，但有些 RNA 病毒突變很快

病 毒

Vaccinia - 牛痘與天花很像，但沒有 強烈症狀，感染過牛痘者可對天花免 疫。這一類都是雙股 DNA 病毒，不 容易突變，因此疫苗可以一直使用。

病毒接種在雞蛋的胚胎，

以大量製備疫苗。但流感 疫苗必須每年預測，並配 製可能的病毒成份。

應該把所有天花樣本摧毀嗎？

禽流感病毒可在雞 鴨與豬之間流傳，

如此可混合不同種 病毒，產生新型病 毒，引發大流行。

Everyday Science Explained (1996) p. 212 National Geographic Society

病毒的突變方式

預測流感病毒

種牛痘

(小改變)

(大改變)

8

種牛痘預防天花

用雞蛋培養病毒疫苗

得小病 防大病

有些動物是病毒罐子

Q3 以下何種疾病不是病毒引起？

(1) 1918 年西班牙大流感 (2) 2003 年臺灣的 SARS

(3) 後天免疫缺乏症候群 (AIDS) (4) 中世紀歐洲的黑死病 (鼠疫) (5) 小兒痲痹

答案 (4)

9

新病毒隨人類開發不斷出現，我們最好學習如何接納它

病 毒

『病毒是自然的一部份，我們必須 承認這點，它們就在這裡...人類想 要獨佔地球嗎？』

『克服一種病毒後，後面一 定跟著一整群新病毒。我們 永遠不可能消除病毒。』

全世界有九成的生物我們尚 未發現，這些未知生物可能 都蘊藏新型病毒。當人類開 發雨林時，就必須面對它。

W

A

病毒對人類一點好處都沒有嗎？

愛滋病毒可能是人 類開發非洲所釋放 出來的猿猴病毒。

就好像我們沒辦法消除空氣一樣

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Salk

經濟成長就是一切？

病毒從何處來？

Q4 人類應該如何看待病毒？

(1) 應該由地球上完全去除病毒 (2) 應該有全面控制病毒的方法 (3) 儘量讓人類適應病毒並免疫 (4) 人類應該要與病毒和平共存 (5) 人類與病毒根本就是共生體

征服者 執行長 理想家 宗教家 哲學家

↑ 看看就好

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關鍵名詞

病毒 virus

噬菌體 phage RNA 病毒

流行感冒 flu 天花 smallpox 小兒痲痺 polio 病毒生活史

奈米生物戰劑

疫苗 vaccine 金納 Jenner DNA 病毒

冠狀病毒 corona 牛痘 cowpox

禽流感 avian flu 豬流感 swine flu 病毒共生

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簡單描述病毒的構造 (圖解)。

『有蛋白質外層的囊胞，內含有核酸』

病毒如何辨認其宿主？

『外層蛋白質辨認宿主細胞膜的記號』

人類如何抵抗病毒？

『感染後免疫系統對病毒產生抗體等』

『注射疫苗讓免疫系統預先認識病毒』

病毒如何繁衍？

『把核酸注入宿主，並複製自身個體』

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(1) 一旦被致命病毒感染，你該如何面對？

(2) 人類能否完全消滅病毒？有無此必要？

(3) 病毒與人類一樣使用 A, T, C, G 的 DNA 或 RNA 密碼，你對這一點有何感想？

(4) 請比較天然病毒與電腦病毒的異同。

(5) 16 世紀歐洲人到美洲時利用天花打垮人 數眾多的兇殘帝國，你會不會如此做？

(6) 有人說 2019 武漢冠狀病毒發現有人工 修改痕跡，你認為呢？有何重大衝擊？

Discussion 討論問題

^D

細胞、分子與生命 ^{上課進度一覽}

生命源起

^{C11 宇宙誕生}

C12 太陽系與地球 C13 生命源起

C14 遺傳機制 S10 生命的故事

微 生 物

^{C31 微生物：原核細胞} C32 幽門螺旋菌：胃潰瘍 C33 病毒：AIDS, SARS C34 人體防衛系統

S30 基礎免疫

C21 鮑林 Pauling C22 達爾文 Darwin C23 費曼 Feynman

C01 快樂的力量

C23b 奈米烏托邦 S20 蛋白質

C32a 胃 C32b 腸

S31 細胞大戰

奎寧 抗體

抗愛滋藥

瑞德西弗 抗愛滋藥

攔截冠狀病毒

(Science 2020 doi:10.1126/science.abb8497)

入侵

轉譯

活化

複製

包裝

送出

分析九名住院病人

痰液最危險 拭樣不太準

發病後 RNA 漸降

五天後開始產生抗體

五天後病毒複製漸降