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近日，国际病毒分类委员会（ICTV）将本次新冠病毒正式命名为SARS-CoV-2。年2月11日，世卫组织（WHO）在日内瓦召开发布会，由SARS-CoV-2引发的疾病正式命名为COVID-19。ICTV说明了命名权的归属，WHO负责定名新的疾病，ICTV的冠状病毒研究组负责定名此次的冠状病毒。
新型冠状病毒的出现，让武汉甚至全国在这个春节成了没有硝烟的战场，无数医护人员奔赴前线救治病患，科研人员夜以继日研制药剂和疫苗。截至-02-:06，全国累计确诊人，疑似人，死亡人。
病毒的历史非常古老，从人类诞生至今，和病毒的战斗每天都在发生，机体的免疫系统早就习以为常。但是随着疫情的暴发，病毒常常令人谈“毒”色变。
本文希望能帮助大家理解病毒和免疫系统的相关知识，同时巩固初高中相关的生物学内容，减少不必要的恐慌。
一
病毒的结构和繁殖方式
病毒仅由一种核酸（DNA或RNA）和蛋白质外壳组成，没有细胞结构，不能独立生活。它们必须寄生在其他生物（包括动物、植物、细菌等）的活细胞内，以复制的方式进行增殖。
引起这次疫情暴发的新型冠状病毒（SARS-CoV-2）就是一种寄生在动物体内的RNA病毒。
侵染宿主细胞后，病毒利用细胞内的细胞器、营养物质和能量等，用自己的核酸作为模板，合成更多的病毒核酸与蛋白质外壳，组装成新的病毒，进行增殖。新生成的病毒又可以感染其它活细胞。
病毒要是离开了活细胞，通常会变成结晶体，当外界环境条件适宜时，病毒便侵入活细胞，生命活动就会重新开始。
噬菌体侵染大肠杆菌过程示意图
以噬菌体（细菌病毒，遗传物质为DNA）侵染大肠杆菌为例，病毒的生命过程大致分为五个步骤：吸附（在细胞表面）→注入（遗传物质，DNA或RNA）→合成（逆转录/整合入宿主细胞DNA，利用宿主细胞转录RNA，翻译合成蛋白质外壳）→装配（将核酸与蛋白质外壳组装成新的病毒）→释放（细胞裂解，释放出病毒）。
点击边框调出视频工具条噬菌体侵染大肠杆菌过程
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其它病毒的侵染方式类似，在真核生物内，RNA病毒的核酸是在细胞质内进行复制与转录的。由于DNA复制主要发生在细胞核，多数DNA病毒的核酸转移进入细胞核内再进行复制与转录。
RNA通常为单链，DNA通常为双链（双螺旋结构），分子结构要稳定的多。
图
混子曰
病毒RNA的复制过程中，其错误修复机制的酶的活性很低，几乎是没有的，所以变异很快。而疫苗是要根据病毒的固定基因或蛋白进行开发制作的，所以RNA病毒的疫苗较难开发。与DNA病毒相比，RNA病毒更加容易导致疾病，对宿主更加致命，更容易突变，因此种类更多，更难研制有效疫苗，难以预防。
二
人体的免疫系统和三道防线
目前很多病毒导致的疾病，并没有特效的药物，主要还是依赖我们人体的免疫系统进行防御。
免疫系统可抵抗能引起疾病的微生物、异己物质等，它包括免疫器官（如扁桃体、淋巴结、胸腺、骨髓和脾等）、免疫细胞（如淋巴细胞、单核/巨噬细胞、粒细胞、肥大细胞）和免疫活性物质（如抗体、淋巴因子等）。
图
人教版高中生物必修三《稳态与环境》
在人们生活的环境中，有大量的病原体，可是有的人容易生病，有的人却不容易。人之所以能在有许多病原体存在的环境中健康生活，是因为人体具有保卫自身的三道防线，来抵御病原体的攻击。
皮肤、黏膜及其分泌物是保卫人体的第一道防线，体液中的杀菌物质（如溶菌酶）和吞噬细胞构成第二道防线，免疫器官和免疫细胞构成第三道防线。
人体第一道防线
人体第二道防线
前两道防线是人类在进化过程中逐渐建立起来的天然防御功能，特点是人人生来就有，不针对某一种特定的病原体，对多种病原体都有防御作用，因此叫做非特异性免疫（又称先天性免疫）。多数情况下，这两道防线可以防止病原体对人体的侵袭。
第三道防线是由免疫器官和免疫细胞借助血液循环和淋巴循环而组成的，它是人体在出生以后逐渐建立起来的后天防御功能，特点是出生后才产生的，只针对某一特定的病原体或异物起作用，因而叫做特异性免疫（又称后天性免疫）。
通俗地说，前两道防线阻止病原体进入人体内环境。如果有特定病原体突破非特异性免疫（前两道防线），就需要启动第三道防线。下面我们以病毒侵染为例详细来讲一下人体免疫系统与病毒的battle。
三
免疫系统与病毒的博弈
病毒的终极目的绝不是要杀死宿主，它只想利用宿主复制自己，然后扩散出去。但病毒复制自己的时候肯定要占用宿主的资源，病毒扩散时往往也会破坏宿主细胞，两者都会导致宿主生病。
通常，病毒的感染需要达到一定浓度。新型冠状病毒主要经呼吸道飞沫、接触传播。当病毒携带者打喷嚏，含有病毒的飞沫会在附近的空气中悬浮，飞沫也可能落在物体表面，被易感人群触碰。
若眼睛、口鼻或呼吸道黏膜有伤口，或者病毒的浓度足够高，突破了人体的第一道防线，穿透皮肤或黏膜到达体内组织后，体液中巡逻的吞噬细胞（如中性粒细胞，巨噬细胞）和免疫活性物质会行动起来，对病毒继续进行吞噬杀灭（第二道防线）。
吞噬细胞首先从毛细血管中逸出，聚集到病毒所在的部位。多数情况下，病毒被吞噬杀灭。若未被杀死，则经淋巴管到附近淋巴结，在淋巴结内的吞噬细胞进一步把它们消灭。这种过滤作用在人体免疫防御能力上占有重要地位，一般只有毒力强、数量多的病毒才有可能不被完全阻挡而侵入血流及其它脏器。
病毒突破前两道防线后，第三道防线的“部队”就会紧急动员起来，用专门对付这种病毒的“武器”进行战斗，也就是产生特异性免疫。比如产生专门抗击这种病毒的蛋白质——抗体（antibody）。
能够引起机体产生特异性免疫反应的物质叫做抗原（antigen）。病毒、细菌等病原体表面的蛋白质等物质，都可以作为引起免疫反应的抗原。（疫苗是灭活或减毒的病原体，故属于抗原。）
抗体与抗原特异性结合示意图
第三道防线的“作战部队”主要是众多的淋巴细胞。其中B细胞主要靠产生抗体“作战”，这种方式称为体液免疫。T细胞主要靠直接接触靶细胞（被病毒侵染的细胞）“作战”，这种方式称为细胞免疫。
第三道防线是怎样起作用的呢？
大多数病毒经过吞噬细胞的提取和处理，暴露出抗原（病毒的外壳蛋白，但以HIV为例，病毒表面还包裹着类似细胞膜的胞膜和刺突结构，与衣壳共同决定病毒的特异性）。
接下来，吞噬细胞将抗原传递给T细胞，T细胞将抗原传递给B细胞（少数抗原直接刺激B细胞）。B细胞受到刺激后，开始一系列的增殖、分化，大部分分化为浆细胞（效应B细胞），产生抗体（只针对特定的抗原，具有专一性）。
抗体会识别外来入侵者，它们在细胞之间来回巡逻，监控是否有病毒。一旦识别出相应的病毒，抗体会将自己紧锁在病毒的“盔甲”上，将它们连环镣铐，如形成沉淀，从而抑制病毒的繁殖和对人体细胞的黏附。使它们成为专门吞噬外来入侵者的吞噬细胞（如白细胞）的盘中餐，进而被吞噬细胞吞噬消化。
同时，小部分B细胞受刺激后形成记忆细胞。记忆细胞可以在抗原消失后很长时间被保持对抗原的记忆，当再接触这种病毒抗原时，能迅速增殖分化，快速产生大量的抗体。这种方式称为体液免疫。
体液免疫过程示意图
体液免疫是病毒还没有进入细胞内部时的作战方式。尽管机体迅速启动免疫应答，成千上万的病毒仍能冲过防线。病毒进入细胞内部后，体液免疫就拿它没办法了，因为抗体不能进入宿主细胞。
通常情况下，病毒有不同的攻击目标。比如艾滋病毒HIV把人体免疫系统中最重要的T淋巴细胞作为主要攻击目标。导致本次疫情的新型冠状病毒（SARS-CoV-2）是通过其病毒S蛋白与人血管紧张素转化酶Ⅱ（ACE2）相互作用，来感染人的呼吸道上皮细胞，它能迷惑呼吸道上皮细胞表面的识别蛋白，这些细胞膜上的哨兵被欺骗，病毒被细胞当做营养物质，获得进入细胞内部的许可。
病毒入侵后一心想搞破坏，被侵犯的倒霉宿主细胞将迎来与病毒大军的对战。细胞仍然具有强大的防御机制，来阻止这群“杀戮机器”，病毒大军可能会被细胞内的酸侵蚀分解，但仍有病毒能被释放逃离。战争激烈地进行，只要有一个病毒逃脱，它就可以劫持细胞的部件进行自我复制。
RNA病毒进入细胞后，会将自己的遗传物质RNA释放到细胞质，指挥核糖体开工制造病毒蛋白质外壳，把整个细胞变成生产基地，不断复制产生新的病毒。DNA病毒则想办法侵入细胞核，在细胞核内进行病毒遗传物质的复制。
点击边框调出视频工具条越来越多的病毒产生，在细胞即将停止运作前，会利用最后的时间向外界发送信息（将病毒碎片运出细胞），发出已被攻克的警告，请求机体向自己“开炮”。
假如这个信号被外界巡逻的吞噬细胞发现，吞噬细胞处理后将信号呈递给T细胞。T细胞能识别这种信号，通过分化形成效应T细胞，效应T细胞可以与被抗原入侵的宿主细胞（靶细胞）密切接触，使这些细胞裂解死亡。
病原体失去了寄生的基础，因而能被吞噬消灭。这种方式称为细胞免疫。细胞免疫也有记忆功能。
细胞免疫过程示意图
逃逸出来的病毒将继续进行体液免疫，被抗体紧紧锁住“盔甲”，进而被吞噬细胞吞噬。
这个对被感染区域的攻击过程持续时间可长可短，导致大量人体细胞和病毒一起死亡。在机体应对新型冠状病毒的战役中，呼吸道表面细胞也大面积死亡，这就是为什么病人会感到喉咙疼的原因。
点击边框调出视频工具条免疫详细过程动画素材源自网络
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机体靠体液免疫和细胞免疫，协同作战来清除体内的病毒和被感染的细胞，打响健康防卫战。
四
人与病毒的共同进化
病毒很狡猾，不断变异进化，它的终极目的是不断繁殖。如果一种烈性病毒感染了宿主，那么感染持续的时间越长，病毒的毒力越弱，传染力越强。我们的免疫系统也在不断调整针对这种病毒的方案，最后双方会达成妥协，变成一种共存关系。这也符合共同进化理论。
免疫系统的防卫功能是不是越强大越好呢？
事实并不是如此，如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮，就是由于免疫系统异常敏感，反应过度，“敌我不分”地将自身物质当做外来异物进行攻击而引起的，这类疾病就是自身免疫病。
日常生活中，有人接触了某些花粉而引起皮肤荨麻疹，或吃了海鲜而呕吐，接触了动物的毛屑而出现过敏性鼻炎等等，都是由于免疫系统对外来物质（过敏原）过度敏感引起的过敏反应。
可见免疫功能过强或过弱，都会引起机体功能紊乱。
这次新型冠状病毒感染，相当一部分病人就是因免疫系统的过度反应而死亡。
新型冠状病毒对于人类来说是一个新病毒，很可能遭到人类免疫系统的顽强抵抗。但是免疫系统是一把双刃剑，如果反应过度，可能产生细胞因子风暴（cytokinestorm）。
细胞因子风暴是指机体感染微生物后引起体液中多种细胞因子迅速大量产生的现象。它是一种求助信号，目的是让免疫系统霎时间火力全开。这最后一招自杀式的攻击能够损伤病毒，但也会留下一大堆连带伤害，是引起急性呼吸窘迫综合症和多器官衰竭的重要原因。
为什么免疫系统会过度反应呢，答案很可能和进化有关。对于一个种群来说，如果其中的某一个体感染了病毒性传染病，那么最好的办法就是不惜一切代价控制病毒的扩散，而不是保住个体的生命，所以免疫系统针对病毒感染采取的是“宁可错杀一千也不放走一个”的策略，以此来维持整个种群的健康。
艾滋病（获得性免疫缺陷综合征，AIDS）则相反，最终会导致病人免疫能力全部丧失。
人类免疫缺陷病毒（HIV）
HIV属逆转录病毒科慢病毒属，潜伏期较长。它是一种特殊的反转录病毒，能够将RNA逆转录成DNA，并整合进宿主的基因组内，以此来躲避免疫系统的攻击。
HIV主要攻击T细胞，最初侵入人体时，免疫系统可以摧毁大多数病毒。随着HIV大量增殖，浓度增加，T细胞逐渐减少，并伴随着一些症状出现，如淋巴结肿大。T细胞减少到一定程度会导致免疫系统被破坏，直到病人免疫能力全部丧失。免疫系统瘫痪后，各种感染机会增加，艾滋病病人的直接死因往往是由念珠菌、肺囊虫等多种病原体引起的严重感染或恶性肿瘤等疾病。
结语
人类目前对很多病毒导致的疾病还没有彻底解决办法。疫苗的发明和应用，是现代医学最伟大的成就之一。但RNA病毒变异快，疫苗研制难度高，这方面我们还有很长的路要走。
新病毒还在不断产生或被发现，我们能做的是不吃野生动物，提高公民防范意识，积极应对来自大自然的挑战。
本文思维导图
周老师绘制
附1相关纪录片和科普文章推荐
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人畜共患病：病毒是如何入侵人类的？新冠肺炎治愈全过程。混子曰新型肺炎专题--为啥还没特效药？附2相关国家课标
高中
概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
概述免疫系统能够抵御病原体的侵袭，识别并清除机体内衰老、死亡或异常的细胞，实现机体稳态。
具体说明免疫细胞、免疫器官和免疫活性物质是免疫调节的结构与物质基础。
概述人体的免疫包括生来就有的非特异性免疫和后天获得的特异性免疫。
阐明特异性免疫是通过体液免疫和细胞免疫两种方式，针对特定病原体发生的免疫应答。
举例说明免疫功能异常可能引发疾病，如过敏、自身免疫病、艾滋病和先天性免疫缺陷病等。
初中
描述病毒的主要特征以及它们与人类生活的关系。
说明传染病的病因、传播途径和预防措施。
列举常见的病毒性传染病（包括艾滋病）。
描述人体的免疫功能。
区别人体的特异性免疫和非特异性免疫。
附3名词解释
病毒：病毒是一种个体微小，结构简单，由一个核酸长链和蛋白质外壳构成，必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型生物。
转录：是遗传信息从DNA流向RNA的过程。指以DNA为模板，按照碱基互补配对原则,在RNA聚合酶的作用下合成RNA的过程，是基因表达的第一步。
逆转录：又叫反转录，是以RNA为模板合成DNA的过程，即RNA指导下的DNA合成。
内环境：多细胞生物，细胞在体内直接所处的环境即细胞外液，称之为内环境。内环境为机体细胞提供适宜的生存环境，机体细胞通过内环境与外界环境进行物质交换。
记忆B细胞：体液免疫中由B细胞分化而来的一种免疫细胞。记忆细胞对抗原具有特异性的识别能力，当抗原二次感染机体时，记忆细胞可直接增殖、分化产生浆细胞，并产生抗体，与抗原结合。
附4易错笔记
病毒属于生物，但不属于生命系统的任何结构层次。
唾液、胃酸等消化液中的杀菌物质是黏膜分泌物，属于第一道防线。
吞噬细胞既参与了人体的第二道防线，也参与了第三道防线。
吞噬细胞在体液中吞噬病原微生物并将其杀灭，应为非特异性免疫；若仅仅暴露抗原决定簇并呈递给T细胞或吞噬抗原抗体结合物应界定于特异性免疫。
溶菌酶杀菌若在口腔内进行，属第一道防线（在外界环境中完成都属该防线）；若在体液中进行，则属于第二道防线。二种情况都属于非特异性免疫。
非特异性免疫对多种病原体都有防御作用（非专一性），特异性免疫只针对特定病原体或异物起作用，对其它病原体无效（专一性）。
抗原是能够引起机体产生特异性免疫反应的物质。包括病原体表面的蛋白质、外毒素、异型血细胞、异体组织细胞等。疫苗也属于抗原。
抗体由浆细胞（效应B细胞）产生，化学本质是免疫球蛋白（蛋白质），仅与特定抗原特异性结合。主要分布在血清中。
在特异性免疫中，对抗原有识别作用的细胞或物质有吞噬细胞、B细胞、T细胞、效应T细胞、记忆细胞、抗体。
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