最小的病毒有多小(病毒有多小視頻)

#頭條新聞創(chuàng)作挑戰(zhàn)#

最近在做咽拭子核酸采樣的時候，突然想到只要刮幾下就能從喉嚨里抽出多少東西。

當(dāng)我想到細(xì)胞、細(xì)菌、蛋白質(zhì)、病毒，它們有多大、大小有多大差異時，這個微觀層面在我的腦海里就不太清楚了。雖然我知道DNA的直徑在2nm左右，蛋白質(zhì)的大小在1-100nm，最大的細(xì)胞是鴕鳥蛋等等。但是我還沒有深入思考過病毒對于一個細(xì)胞來說有多大，有多大DNA是什么，以及在細(xì)胞大小的空間中可以包裝多少蛋白質(zhì)。

我認(rèn)為這個問題應(yīng)該慎重對待。

復(fù)制中的DNA鏈

自從學(xué)習(xí)生物學(xué)以來，我接觸了細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA、RNA、細(xì)菌、病毒等微觀概念。教科書和文學(xué)作品總是把這些小事放大給我們看。有的是詳細(xì)的結(jié)構(gòu)展示，有的主要是示意性的。

像下面的圖片，分別展示了DNA、細(xì)胞、蛋白質(zhì)和病毒，美麗而精致。傳達(dá)的結(jié)構(gòu)信息也非常清晰，可以直觀地了解各種微觀結(jié)構(gòu)的形狀特征。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)示意圖

細(xì)胞核細(xì)胞器示意圖

脫鐵鐵蛋白的冷凍電子顯微鏡圖片

新型冠狀病毒結(jié)構(gòu)示意圖

但很長一段時間，在這樣的圖片的沖擊下，我早已無法弄清楚細(xì)胞與蛋白質(zhì)或DNA片段之間的大小差異是什么。這對分子生物學(xué)的理解和學(xué)習(xí)有一定的干擾。各種教科書和網(wǎng)絡(luò)上圖片中微觀尺度的放大，讓我更容易混淆這些小東西之間巨大的尺寸差異。

那么呢一個人大概有多少個細(xì)胞？

一個人大約有30萬億，有人說40萬億到60萬億，但這是一個很好的數(shù)量級。

細(xì)胞有多大呢？

原核細(xì)胞平均直徑為110m；真核細(xì)胞的平均直徑為3至30m。

有些不同來源的細(xì)胞大小差異很大，卵細(xì)胞：直徑0.1mm；鴕鳥卵細(xì)胞：直徑5厘米。

讀書時拍的植物氣孔細(xì)胞圖片

一個人類細(xì)胞里有多少DNA呢？多長的DNA鏈？

人類基因組包含大約31.6億個DNA堿基對。堿基對是兩個通過氫鍵連接的含氮堿基，由胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）和鳥嘌呤組成。(G)四種堿基排列成堿基序列，其中A和T通過兩個氫鍵連接，G和C通過三個氫鍵連接。DNA中堿基對的排列只能是A對T，G對C。

人類是二倍體生物，因此細(xì)胞中有73.2億個DNA堿基對。

長度計(jì)算如下：每個堿基的長度約為0.34納米（1納米=1米的十億分之一）。如果按照體細(xì)胞基因的堿基長度計(jì)算，31.6億乘以0.34納米再乘以2等于2.15米。也就是說，人體細(xì)胞內(nèi)的基因堿基長度可達(dá)2.15米。

病毒有多大？

病毒很小，測量病毒大小的單位是納米。大病毒（如痘苗病毒）約為200-300nm；中型病毒（如流感病毒）約為100nm；小病毒（如脊髓灰質(zhì)炎病毒）只有20-30nm。病毒顆粒通常非常小，約為20250nm。

冠狀病毒顆粒形狀為球形，直徑約為0.13微米。冠狀病毒顆粒最小約0.06m，最大約0.14m。

這么小的顆?？梢蚤L時間懸浮在空氣中。這給靠近源頭和遠(yuǎn)離源頭的人帶來了潛在的暴露風(fēng)險(xiǎn)。直徑為4微米的球形顆粒在靜止空氣中沉降1米需要33分鐘，而1微米的顆粒需要8小時才能沉降。

細(xì)菌有多大？

每種細(xì)菌都有廣泛的可遺傳尺寸，這些微小細(xì)胞的尺寸有時可以變化數(shù)百萬倍：從專性細(xì)胞內(nèi)病原體支原體的0.3微米到刺尾鯛的600微米。腸道內(nèi)的共生菌包括費(fèi)氏鏈球菌和生長在納米比亞海邊、肉眼可見的1毫米長的納米比亞嗜硫桿菌。

當(dāng)然，較大的細(xì)菌很少見，大多數(shù)已知的細(xì)菌直徑為0.4-2微米，長度為0.5-5微米。劉陳立表示，長期以來，細(xì)菌的大小一直是細(xì)菌分類學(xué)中不可或缺的特征。同時，特定的尺寸可以讓細(xì)菌更好地適應(yīng)其生存環(huán)境。

培養(yǎng)基中的細(xì)菌群落

人體內(nèi)有多少病菌？

最近的研究表明，人體內(nèi)生活著380萬億個病毒，是細(xì)菌的10倍。它們幾乎存在于人體的每個角落。

但不用擔(dān)心。

細(xì)菌并不是您經(jīng)常聽到的危險(xiǎn)品種，例如引起流感或普通感冒的病毒，也不是埃博拉或登革熱等更險(xiǎn)惡的病毒。

節(jié)制是自然共同進(jìn)化的必然產(chǎn)物，因?yàn)檫^度的殺傷力有時會切斷感染源，使其無法繼續(xù)傳播。所以，利益最大化的選擇還是“永遠(yuǎn)”更好。它們選擇棲息在人體中生存，自然與人類成為了命運(yùn)共同體。

有些細(xì)菌在正常條件下不會繁殖。只有當(dāng)免疫力下降或體內(nèi)環(huán)境發(fā)生變化時，它才會增殖。

還有一些部分對人體是互利的，合成維生素或者輔助消化。

一個細(xì)胞大小的空間能容納多少病毒呢？

細(xì)胞按20m計(jì)算，病毒按200nm計(jì)算。

20m=20000nm

20000/200=400次

體積與直徑的三次方有關(guān)

200^3=8000000

蛋白有多大？

幾納米到幾百納米。這些納米級的小東西是執(zhí)行生物功能的主體。它們形成身體并執(zhí)行各種功能，我們稱之為生命。

幾種蛋白的尺度

棉簽?zāi)芄纬龆嗌偌?xì)胞？多少病菌？

其實(shí)我也不知道。為什么呢，因?yàn)槊總€人嘴里的情況不一樣，刮痧時的力度和方法也不一樣，所以無法估計(jì)。

但您可以估計(jì)最多可以刮多少胡子。計(jì)算棉簽的接觸面積為0.4平方厘米。一層可以充滿多少細(xì)菌？

如果冠狀病毒的直徑為0.1微米，中心截面面積為0.01平方微米，則可以覆蓋0.4*10^8平方微米/0.01平方微米=4*10^9。當(dāng)然，在現(xiàn)實(shí)生活中，這個數(shù)字還遠(yuǎn)未達(dá)到。

那么取到多少冠狀病毒會被“核酸檢測"檢測出陽性呢？.

目測液體為10ml，現(xiàn)采用qPCR方法進(jìn)行檢測。該理論認(rèn)為，如果病毒存在，就可以被檢測到。

qPCR方法系統(tǒng)應(yīng)從紅色液體中取出25l進(jìn)行反應(yīng)。（也許不一定）

25l/10ml=25l/10000l=1/400

因此，理論上，如果你將400個病毒放入這個小紅管中，就可以判定為陽性結(jié)果。

一個人大約有30萬億個細(xì)胞，一個細(xì)胞的空間可以容納800萬個小病毒。一次覆蓋棉簽頭需要4*10^9個病毒，但只能檢測到400個病毒。

以上計(jì)算充滿理想主義，僅供參考以了解相關(guān)尺寸尺度。