学习指南

HIV/艾滋病

CIE A-Level 生物学· 第10单元:传染病,第2主题· 15 分钟阅读

1. HIV的结构与分类★★☆☆☆⏱ 3 min

HIV(人类免疫缺陷病毒)被归类为有包膜逆转录病毒,即它的遗传物质为单链RNA,拥有一层来源于宿主细胞的外层脂质膜。

📘 定义

HIV

人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒

一种致病性逆转录病毒,可感染人类CD4+辅助性T细胞,导致适应性免疫系统进行性损伤

例:

目前存在两个主要毒株:HIV-1(毒力强,全球最常见)和HIV-2(毒力较弱,主要分布于西非)

  • 包膜:外层脂质双分子层,嵌入糖蛋白gp120(结合CD4受体)和gp41(介导膜融合)

  • 衣壳:包裹病毒遗传物质和酶的蛋白质外壳

  • 基因组:两个相同的单链RNA拷贝

  • 病毒酶:逆转录酶、整合酶和蛋白酶,均为复制所必需

📐 例题

描述HIV的结构如何使其能够进入辅助性T细胞

  1. 1
    1. HIV包膜上的病毒糖蛋白gp120特异性结合辅助性T细胞表面的CD4受体
  2. 2
    1. 这种结合引发构象改变,使gp41能够将病毒包膜与宿主细胞质膜融合
  3. 3
    1. 随后病毒衣壳被释放到辅助性T细胞的细胞质中

Exam tip:

描述进入过程时务必说出gp120和gp41这两种特定糖蛋白;CIE阅卷人要求该特定细节才能给满分。

2. HIV复制周期★★★☆☆⏱ 5 min

HIV拥有独特的复制周期,使其能够整合到宿主基因组中并潜伏多年,从而逃避免疫系统和抗病毒药物的攻击。

📘 定义

逆转录

逆转录病毒将其单链RNA基因组转换为双链DNA的过程,由病毒酶逆转录酶催化

  1. 吸附与进入:gp120结合CD4,包膜融合,衣壳进入宿主细胞质

  2. 逆转录:逆转录酶以病毒RNA为模板合成双链DNA

  3. 整合:病毒DNA进入细胞核,由整合酶插入宿主基因组(潜伏期不会产生新病毒)

  4. 转录与翻译:宿主细胞的机器合成病毒RNA和病毒蛋白质

  5. 组装:新的衣壳在病毒RNA和酶周围组装完成

  6. 出芽:新病毒粒子从宿主膜出芽,获得自身包膜。蛋白酶切割多聚蛋白质,产生成熟的感染性病毒粒子

📐 例题

解释为什么逆转录酶是抗病毒药物的有效靶点

  1. 1
    1. 逆转录酶是病毒酶,未感染的人类宿主细胞不会产生也不需要它
  2. 2
    1. 抑制逆转录酶的药物会阻断病毒RNA向DNA的转换,阻止HIV整合到宿主基因组并产生新病毒粒子
  3. 3
    1. 由于人类细胞中不存在这种酶,药物对宿主正常功能的影响极小,因此是选择性强且有效的治疗靶点

3. 从HIV感染发展到艾滋病★★☆☆☆⏱ 3 min

HIV感染不会立即引发艾滋病。疾病具有特征性的多阶段进展过程,未经治疗者可长达10年以上。

  1. 急性期感染:暴露后2-4周,出现流感样症状,病毒载量高

  2. 临床潜伏期:无症状阶段,低水平病毒复制,未经治疗者平均持续5-15年

  3. 症状期感染:病毒载量升高,CD4+辅助性T细胞计数下降,免疫功能减弱,出现轻度机会性感染

  4. 艾滋病:终末期,定义为每立方毫米血液中CD4计数< 200个,伴随严重危及生命的机会性感染

HIV通过进行性破坏对协调适应性免疫反应至关重要的CD4+辅助性T细胞引发艾滋病。没有足够的辅助性T细胞,人体就无法抵御其他病原体。

📐 例题

解释为什么未经治疗的艾滋病患者患活动性肺结核的风险极高

  1. 1
    1. 未经治疗的HIV感染会破坏大量CD4+辅助性T细胞,严重损害免疫功能
  2. 2
    1. 结核分枝杆菌(肺结核致病菌)在潜伏感染状态下通常会被免疫系统控制
  3. 3
    1. 当免疫系统被艾滋病破坏时,潜伏的结核可以重新激活,新的结核感染也无法被控制,从而引发危及生命的活动性肺结核

4. HIV/艾滋病的防控与全球影响★★★☆☆⏱ 4 min

截至2024年,全球约有3800万HIV感染者,HIV/艾滋病仍然是全球最重要的公共卫生问题之一。目前有多种策略用于控制其传播。

  • 传播预防:使用避孕套、抗逆转录病毒治疗(ART,可将病毒载量降低到检测不到的水平,从而预防传播)、清洁针头项目、经过筛查的血液供应

  • 治疗:ART联合使用多种针对HIV复制不同阶段的药物,可抑制病毒载量,阻止进展为艾滋病

  • 母婴传播预防:给感染HIV的孕妇施用ART可将传播风险降低到<1%

  • 疫苗:目前尚无获批的有效疫苗

📐 例题

解释为什么开发有效的HIV疫苗如此困难

  1. 1
    1. 逆转录酶没有校正活性,因此HIV复制过程中的突变率非常高
  2. 2
    1. 这导致gp120等病毒表面蛋白快速进化,使病毒能够逃避免疫疫苗诱导产生的抗体
  3. 3
    1. HIV还会以潜伏前病毒DNA的形式整合到宿主基因组中,即使存在疫苗诱导的免疫力,也能逃避免疫系统的识别

Exam tip:

务必说明ART不能治愈HIV,只能控制复制。这是扩展问答题中常见的给分点。

5. 常见陷阱

错误做法:

将艾滋病称为病毒,或将HIV称为疾病

原因:

混淆了病原体和由此引发的临床病症,会轻松丢掉本该得到的分数

正确做法:

HIV是引发感染的病毒;艾滋病是未经治疗的HIV感染引发的晚期免疫缺陷病症

错误做法:

忘记说出HIV的特定酶或糖蛋白

原因:

CIE在结构/复制相关题目中要求说出特定分子名称才能给满分

正确做法:

描述HIV时务必说出gp120、gp41、逆转录酶、整合酶和蛋白酶

错误做法:

声称HIV直接杀死患者

原因:

HIV不会直接导致死亡,它通过削弱免疫系统发挥作用

正确做法:

HIV破坏CD4+辅助性T细胞,引发免疫缺陷,使机会性病原体引发致命感染

错误做法:

声称抗逆转录病毒疗法可以治愈HIV感染

原因:

ART无法从宿主细胞中清除整合的潜伏病毒DNA

正确做法:

ART可抑制病毒复制,将病毒载量降低到检测不到的水平,阻止进展为艾滋病,但不能治愈HIV感染

6. 速查表

特征

CIE要求的关键细节

病毒类型

有包膜逆转录病毒,单链RNA基因组

表面糖蛋白

gp120(结合CD4),gp41(膜融合)

病毒酶

逆转录酶、整合酶、蛋白酶

HIV与艾滋病的区别

HIV = 致病病毒;艾滋病 = 晚期疾病

艾滋病定义

CD4计数 < 200 个 mm⁻³,伴随严重机会性感染

ART的作用

抑制复制,不能治愈HIV

7. 常见问题

HIV和艾滋病的区别是什么?

HIV是引发感染的病毒;艾滋病是未经治疗的HIV严重损伤免疫系统后发展形成的晚期临床病症,通常发生在感染多年后。

为什么HIV无法被治愈?

HIV将其DNA整合到宿主免疫细胞的基因组中,可在此潜伏数十年。现有药物无法清除这些整合的病毒DNA,因此即使复制受到控制,感染也是永久性的。

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

  • 2022 · 2

    描述HIV的复制周期

  • 2023 · 1

    关于HIV结构的选择题

  • 2021 · 4

    讨论HIV/艾滋病的防控

深入阅读

下一步

HIV/艾滋病是CIE A-Level生物学的核心考点,在选择题和扩展问答题中都经常考查。掌握本子主题能巩固你对病毒和免疫学的理解,为研究其他全球重大传染病及其防控策略做好准备。这些知识也是解答试卷4中常考的公共卫生和耐药性进化相关问题的基础。