病毒与细菌有哪些不同?为什么不能用抗生素治疗?



病毒和细菌我们经常听到,两者无论是组织结构、代谢方式及治疗方法都有所不同。北京高考在线团队收集了细菌与病毒的相关生物学分析,一起来看。

面对新型冠状病毒,很多人都不明白病毒与细菌有哪些不同?为什么不能用抗生素治疗呢?为何不能用抗生素杀病毒?北京高考在线团队整理了相关内容介绍,供参考。

一、细菌和病毒的差异

细菌是细胞,有细胞壁,有DNA,有细胞器,可以自行生产合成需要的酶并且代谢,可以自行分裂繁殖。

而病毒比细菌小很多了,主要结构是蛋白质衣壳和内部的遗传物质(DNA或者RNA),而且病毒不能自我复制。

病毒需要通过感染宿主细胞来复制自身的遗传物质,然后释放出更多的子代病毒去感染其它的宿主细胞。

细菌可以是无害甚至有益于人体健康的,是可以独立生存的。

而病毒存在的目的就是复制自己,所以它不感染宿主就没有存在的意义,可谓是最纯粹的“自私的基因”。

细菌属单细胞生物,按形态可分为球菌、杆菌和螺旋菌,直径一般为0.5~1um。

主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体、荚膜、鞭毛、菌毛、和芽孢等组成。

细菌自己有一套独立的代谢系统,且代谢方式多种多样,根据代谢所需能源主要分为自养和异养两类细菌;根据对氧气的需求主要分为需氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌。

多数细菌以二分裂法这种无性繁殖的方式完成增殖:一个细菌细胞细胞壁横向分裂,形成两个子代细胞。

病毒(virus)则是由一个核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成的非细胞形态,靠寄生生活的介于生命体及非生命体之间的有机物种,它进入细胞后表现的DNA的复制等新陈代谢确实是生命体的特征,而离开细胞后它只是一个没有生命的结晶体。

大多数病毒的直径在10-300nm(纳米),一些丝状病毒的长度可达1400nm,但其宽度却只有约80nm。

大多数的病毒无法在光学显微镜下观察到,而扫描或透射电子显微镜是观察病毒颗粒形态的主要工具。病毒和细菌相比,二者的大小相差约1000倍。

二、入侵人体招数不同

细菌中有许多“好人”,其中腐生细菌是生态系统中重要的分解者,使碳循环能顺利进行;部分细菌会进行固氮作用,使氮元素得以转换为生物能利用的形式。乳酪及酸奶和酒酿的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等,都与细菌有关。在生物科技领域中,细菌也有着广泛的运用。当然,细菌中的“坏人”就是许多的病原菌了,包括肺结核、炭疽病、鼠疫等疾病都是由细菌所引发。

细菌和人体主要为寄生关系,就致病菌而言,由于大多数细菌有自己的代谢系统,细菌入侵人体后是可以寄生在人体正常细胞之间的。细菌夺取了机体所必须的营养物质;细菌的生长产生各种各样的代谢产物打乱了机体的生理平衡;甚至细菌的体积也成为致病的因素,干扰和破坏细胞的功能,因此,在一些疾病中,仅细菌的增殖就造成致命的后果。

病毒入侵人体可能是来源于一次打喷嚏,或者一次身体接触。

病毒需要寄生在活的宿主细胞之内,依赖于宿主细胞提供病毒复制过程中所需要的原料体系、能量和场所。

当一个病毒准备感染宿主细胞时,其需要以下六个步骤完成其增殖活动,分别是吸附、侵入、脱壳、生物合成、组装和释放。

吸附:病毒通过识别宿主细胞膜表面特有的受体蛋白分子来“盯上”目标细胞(比如新型冠状病毒病毒识别的是人呼吸道和肺部细胞表面的血管紧张素转化酶2-ACE2);

侵入:然后病毒要么通过某种方式进入宿主细胞(如膜融合),要么直接将遗传物质注入宿主细胞之内;

脱壳:紧接着病毒感染性核酸从衣壳内被释放出来;

生物合成:“马不停蹄”地进行生物合成——根据基因指令,并借助宿主细胞提供的原料、能量和场所来合成病毒的核酸和蛋白质;

组装:新合成的病毒核酸和蛋白质会组装成子代病毒;释放:子代病毒释放到宿主细胞外。

三、人体的防御和反击

不论细菌还是病毒都要突破人体的重重防线才能够完成入侵,但人体终将发现它们的存在,人类的免疫系统有着自己的防护措施和预警机制。

第一道防线:皮肤和粘膜。

人类保护自己的方式首先是防御,通过皮肤和粘膜使人体形成了一个相对密闭的系统,当有害物质将要侵入人体时,皮肤和黏膜将外界致病因素阻挡在体外。

第二道防线:杀菌物质和吞噬细胞。

粘膜表面和人体内部总是有着杀菌物质和吞噬细胞在“巡逻”,防范病原体的入侵。以溶菌酶来举例,它能够破坏细菌的细胞壁,导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解,还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合,与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐,使病毒失活。因此,该酶具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。

第三道防线:特异性免疫。

当强大的病原体突破了前两道防线后,人体的反攻才刚刚开始。通过吞噬细胞的吞噬和特殊的免疫细胞(T细胞)的分析,人体生产出了可以特异性识别入侵物的抗体,抗体可以让病原体黏连在一起不再具有入侵性,最终暴露在细胞间的病原菌会被杀灭。

但入侵了细胞的病毒是否安全了呢?非也!人体可以精妙地识别哪个细胞被病毒感染了,进而派出“杀手”杀死被感染的细胞,释放细胞内部的病毒,供抗原消灭。

不过,人体的反击是需要时间准备的,病原体就会通过这样的时间间隙大肆入侵,占领人体。

四、抗生素的作用原理及其分类

抗生素(antibiotic)是由微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物,能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。

(1)阻断细菌的核酸合成

如:喹诺酮类药物:主要通过抑制细菌DNA螺旋酶从而使细菌正常得到DNA复制和分裂受阻。利福平:作用于细菌RNA聚合酶,从而抑制细菌DNA转录。硝基咪唑类药物:硝基在无氧环境中还原成氨基,获通过自由基形成,使细菌染色体螺旋结构断裂,阻断转录复制。

(2)影响细菌蛋白质合成过程和叶酸合成过程,使细菌无法生产存活所必需的结构蛋白和酶。

如:作用于核糖体50S亚基的药物:大环内酯类、克林霉素、氯霉素、利奈唑胺等。作用于细菌核糖体30S亚基的药物:四环素、氨基糖苷类等。其他如磺胺类药物能抑制细菌的二氢叶酸合成酶,使细菌无法合成生长和繁殖所需的重要物质叶酸。

(3)影响细菌细胞壁的合成,导致细菌在低渗环境下溶胀破裂,或与细菌细胞膜互作,增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道,让细菌内部有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。

如:β-内酰胺类(青霉素、头孢霉素、碳青霉烯类等)、万古霉素、多粘菌素等。

4)抗真菌抗生素

如:棘白菌素类、多烯类、嘧啶类、作用于真菌细胞膜上麦角甾醇的抗真菌药物、烯丙胺类和氮唑类等

(5)抗肿瘤抗生素

如:如丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素等

(6)具有免疫抑制作用的抗生素

如:环孢霉素等

抗生素对病毒是无效的,因为细菌和病毒的结构完全不同。

由于细菌拥有细胞壁,还有自己的核酸复制机器和核糖体,所以抗生素只要针对这些靶点设计,就能保证杀伤细菌而对人类副作用很小。但是,病毒没有细胞壁,没有自己的核酸酶,也没有核糖体,它所有的功能都依靠宿主细胞来完成,所以抗生素并不能杀死病毒。

理想的抗病毒药物是既能作用于病毒增值周期的某个或几个环节,予以干扰或阻断,又不影响宿主细胞的正常代谢。如常见的药物病毒唑,提供了大量核苷酸类似物,偷梁换柱取代了正常的核苷酸,使病毒失去了复制能力,起到了抑制病毒扩增的作用(但对人体也有很大副作用)。另外,抗流感药物奥司他韦是通过阻断子代病毒的释放而起效。

面对病毒的治疗,,积极的治疗都是调动人体自身的免疫能力去对抗病毒,因为只有生物本身才真正懂得如何对抗生物。

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