1、重點(diǎn)高中生物有關(guān)病毒知識(shí)的 匯總作者:日期:高中生物學(xué)中有關(guān)病毒知識(shí)的概括與總結(jié)病毒是一類(lèi)非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物。由于它的結(jié)構(gòu)與高等動(dòng)植物及其他生物完全不同， 所以生物學(xué)家在分類(lèi)時(shí)將它作為特殊的一類(lèi)，單獨(dú)列為病毒界。在高中生物學(xué)以及高考 中也經(jīng)常涉及有關(guān)病毒的知識(shí)點(diǎn)及考點(diǎn)。1. 高中生物學(xué)涉及的有關(guān)病毒的根本知識(shí)病毒形體極其微小，必須在電子顯微鏡下才能觀察到，一般可以通過(guò)細(xì)菌濾器一般的直徑為1-10ym,而多數(shù)病毒的直徑在100 nm左右。病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，主要成分僅為核酸和蛋白質(zhì)兩種。核酸位于病毒粒子的中心， 構(gòu)成了它的核心或基因組，蛋白質(zhì)包圍在核心周?chē)瑯?gòu)成病毒粒子的衣殼。衣殼對(duì)核酸 有保護(hù)作用

2、，是病毒粒子的抗原成分。它們共同稱(chēng)為核衣殼，是任何病毒指真病毒所必需的根本結(jié)構(gòu)。有些較復(fù)雜的病毒，在其核衣殼外還有一層囊膜包被。每一種病毒只含有一種核酸，不是 DNA就是RNA，這也是病毒分類(lèi)的依據(jù)之一。 如DNA病毒有：噬菌體、皰疹病毒、各種腺病毒等。RNA病毒有：艾滋病毒、煙草花葉病毒、車(chē)前草病毒等。病毒在宿主的活細(xì)胞內(nèi)寄生生活。不同的病毒只能寄生在特定的宿主細(xì)胞內(nèi)，具有 專(zhuān)一性，這也是病毒分類(lèi)的另一個(gè)重要依據(jù)。如專(zhuān)門(mén)寄生在動(dòng)物細(xì)胞中的稱(chēng)為動(dòng)物病毒 艾滋病毒等，專(zhuān)門(mén)寄生在植物細(xì)胞中的稱(chēng)為植物病毒煙草花葉病毒等，專(zhuān)門(mén)寄生在 細(xì)菌細(xì)胞中的稱(chēng)為細(xì)菌病毒噬菌體。病毒在宿主細(xì)胞的協(xié)助下，以核酸的復(fù)制

3、和核酸蛋白裝配的形式進(jìn)行增殖，不存在 個(gè)體的生長(zhǎng)和均等分裂等細(xì)胞繁殖方式。病毒的增殖必須在宿主細(xì)胞中完成。離開(kāi)宿主 細(xì)胞，病毒能以無(wú)生命的化學(xué)大分子狀態(tài)存在，并可形成結(jié)晶。以高中生物學(xué)中最常見(jiàn)的噬菌體為例：噬菌體的繁殖一般可分為五個(gè)階段：即吸附 侵入f增殖復(fù)制與生物合成f成熟裝配f裂解釋放。整個(gè)過(guò)程必須在它的宿主活 細(xì)胞中完成。病毒對(duì)一般抗生素不敏感，但對(duì)干擾素敏感，所以人體在平常生活如果因 感染了由病毒而引起疾病，使用抗生素治療是沒(méi)有效果的。2. 高中生物學(xué)中有關(guān)病毒知識(shí)的應(yīng)用2.1局部病毒能誘發(fā)人的細(xì)胞癌變，是三大類(lèi)致癌因子之一病毒的致癌性主要是因?yàn)樗鼈兒胁《景┗蛞约芭c致癌有關(guān)的核酸系

4、列。它們通過(guò)感染人體細(xì)胞后，將其基因組整合進(jìn)入人的基因組中，從而誘發(fā)人體的細(xì)胞癌變，如 Rous肉瘤病毒等。據(jù)英國(guó)流行病學(xué)家對(duì)癌癥誘因的統(tǒng)計(jì)分析， 病毒感染占10%-15%。2.2赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)1952年，赫爾希和蔡斯以12噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料，利用放射性同位素標(biāo)記的新技術(shù) 充分證明了親代的各種性狀是通過(guò) DNA遺傳給后代的，從而說(shuō)明了遺傳物質(zhì)是 DNA，而不是蛋白質(zhì)。2.3艾滋病的病原體是HIVHIV的遺傳物質(zhì)是單鏈的RNA，單鏈RNA結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，易變異。這也是艾滋病 藥物難以研制的原因所在。2.4 有關(guān)病毒的免疫問(wèn)題由于病毒都是營(yíng)寄生生活。所以在病毒的感染過(guò)程中，人體往往是先通過(guò)體液免疫

5、 的作用來(lái)阻止病毒通過(guò)血液循環(huán)而擴(kuò)散，再通過(guò)細(xì)胞免疫的作用來(lái)裂解靶細(xì)胞，使病毒 沒(méi)有藏身之所而被抗體消滅。2.5 病毒在基因工程中的應(yīng)用隨著病毒分子生物學(xué)研究的日益深入， 人們對(duì)病毒的結(jié)構(gòu)與功能也有了越來(lái)越深刻 的認(rèn)識(shí)，并能運(yùn)用DNA的體外操縱技術(shù)，把病毒改造成不同外源基因的優(yōu)良載體，通 過(guò)它們，可以把任何動(dòng)物、植物或微生物的目的基因?qū)氲竭m宜的受體系統(tǒng)中，從而獲 得具有新性狀的工程細(xì)胞或工程菌噬菌體可作為原核生物基因工程的載體眾多噬菌體中Ecoli的入噬菌體是目前科學(xué)家研究最為詳盡的雙鏈 DNA噬菌體。 入噬菌體作為遺傳工程載體時(shí)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如載有外源基因的重組入噬菌體可整合到 宿主核基因

6、組上，進(jìn)而同步復(fù)制。入噬菌體感染致率幾乎達(dá) 100 %，以及宿主范圍窄， 使用平安等。2.5.2 動(dòng)物DNA病毒作為動(dòng)物基因工程的載體常見(jiàn)的用作動(dòng)物基因工程載體的動(dòng)物 DNA病毒有SV40、人的腺病毒等，它們與 目的基因形成重組DNA分子后，通常采用顯微注射法來(lái)處理受體細(xì)胞。2.5.3 植物病毒作為植物基因工程的載體植物基因工程相對(duì)而言，起步較晚，研究最多的是土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒作載體，農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可能移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體DNA上，從而可以使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和長(zhǎng)久。迄今為止，約80 %的轉(zhuǎn)基因植物都是通過(guò)這方法獲得的。當(dāng)然，除此之外，針對(duì)不同

7、受體植物，還有基因槍法和 花粉管通道法等。2.6在動(dòng)物工程中的應(yīng)用在動(dòng)物細(xì)胞工程中一項(xiàng)重要的技術(shù)手段是動(dòng)物細(xì)胞的融合技術(shù)，在動(dòng)物細(xì)胞融合過(guò)程中，促融的方法很多，其中采用滅活的病毒促融是動(dòng)物細(xì)胞融合區(qū)別于植物體細(xì)胞雜 交的方法之一。使用一定的物理或化學(xué)手段殺死病毒，既不損害它們體內(nèi)的有用抗原， 從而使滅活的病毒既保存了誘導(dǎo)細(xì)胞融合的能力，又不會(huì)感染細(xì)胞。高中生物學(xué)中有關(guān)病毒知識(shí)的整合病毒因其結(jié)構(gòu)的特殊性，生物學(xué)家在分類(lèi)上將它單獨(dú)列為病毒界。在高中生物學(xué)教 材中，有關(guān)病毒的知識(shí)在不同模塊和章節(jié)中均有零散的表述，而高考試題也經(jīng)常涉及相 關(guān)知識(shí)的考查。將零散的知識(shí)進(jìn)行整合與歸納，建構(gòu)新的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，是高

8、三復(fù)習(xí)的有效 策略。下面結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，以病毒為“錨，來(lái)歸納高中生物學(xué)中有關(guān)病毒的應(yīng)用價(jià)值。1. 運(yùn)載目的基因運(yùn)載體是基因工程的重要工具。在基因工程操作過(guò)程中使用運(yùn)載體有2個(gè)目的：用來(lái)做運(yùn)載工具，把目的基因送到受體細(xì)胞中；利用它在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大 量復(fù)制克隆。目前使用的運(yùn)載體有以下2類(lèi)：一類(lèi)是細(xì)菌的質(zhì)粒，它是一種相對(duì)分子質(zhì)量較小、 獨(dú)立于染色體DNA之外的環(huán)狀的DNA一般在1200kb左右;另一類(lèi)是噬菌體或病毒。 隨著病毒分子生物學(xué)研究的日益深入， 人們對(duì)病毒的結(jié)構(gòu)與功能也有了越來(lái)越深刻的認(rèn) 識(shí)，并能運(yùn)用DNA勺體外操縱技術(shù)，把病毒改造成不同外源基因的優(yōu)良載體， 通過(guò)它們， 可以把動(dòng)物

9、、植物或微生物的目的基因?qū)氲竭m宜的受體系統(tǒng)中，從而獲得具有新性狀 的“工程細(xì)胞或“工程菌。這里還要說(shuō)明的是：最常用的噬菌體載體是大腸桿菌的入噬菌體。入噬菌體的遺傳物質(zhì)是雙鏈DNA大小在50kb左右。入噬菌體作為基因工程載體時(shí)具有很多優(yōu)點(diǎn)， 如載有外源基因的重組 入噬菌體可整合到宿主核基因組上，進(jìn)而同步復(fù)制。入 噬菌體 感染率幾乎達(dá)100%,且宿主范圍窄，使用平安。如果將入DNA上的cos基因接入pBR322 質(zhì)粒的抗氨芐青霉素基因上，就會(huì)形成一種新的載體，把這種載體叫做，裝配型質(zhì)粒， 它的優(yōu)點(diǎn)是能夠容納極大的外源 DNA可以到達(dá)3540kb。還有一種運(yùn)載體需要提及的 是噬菌體M13因?yàn)樗菃?/p>

10、鏈比擬適合于單鏈 DNA的運(yùn)載，如果進(jìn)行單鏈 DNA的克隆， 就必須使用噬菌體 M13噬菌體M13在 Sanger法測(cè)定DNA序列中被廣泛應(yīng)用。2. 促進(jìn)動(dòng)物細(xì)胞的融合在動(dòng)物細(xì)胞工程中一項(xiàng)重要的技術(shù)手段是動(dòng)物細(xì)胞的融合技術(shù)。目前誘導(dǎo)細(xì)胞融合的方法有：物理的、化學(xué)的和生物的方法。物理的方法主要是利用震動(dòng)、離心、電刺激 等手段來(lái)處理細(xì)胞；化學(xué)方法是利用聚乙二醇 PEG等化學(xué)物質(zhì)來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞融合；而生 物的方法是指利用滅活的病毒來(lái)促使細(xì)胞融合。那么病毒為什么能起到促融作用，目前 的解釋是：病毒外表含有的糖蛋白和一些酶能夠與細(xì)胞膜外表的糖蛋白發(fā)生作用，使得 細(xì)胞之間相互凝集，使細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)

11、分子重新排列，細(xì)胞膜翻開(kāi)，細(xì)胞 發(fā)生融合。使用活的病毒是不行的，必須是滅活的病毒，這種病毒是用物理或者化學(xué)的 方法將病毒殺死，但又不損害其有用的抗原。滅活的病毒既保存了誘導(dǎo)細(xì)胞融合的能力 又不感染細(xì)胞，對(duì)于細(xì)胞是平安的。世界上最早的滅活病毒是從日本的仙臺(tái)一實(shí)驗(yàn)室分 離出來(lái)的，因此往往叫做“滅活的仙臺(tái)病毒。但是應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)還有很多實(shí)際問(wèn)題， 比方細(xì)胞的感染率比擬低、細(xì)胞融合的速度緩慢、反響條件要求高、融合體的去病毒困 難等，還有待進(jìn)一步地探索和研究。目前細(xì)胞融合技術(shù)主要是采用聚乙二醇PEG和電刺激等技術(shù)。3. 誘發(fā)細(xì)胞癌變細(xì)胞癌變的原因十分復(fù)雜，致癌因素很多，歸納起來(lái)主要有物理、化學(xué)、病毒三類(lèi)

12、致癌因子，可見(jiàn)，局部病毒能誘發(fā)細(xì)胞癌變。研究說(shuō)明，病毒的致癌性主要是因?yàn)樗鼈?含有病毒癌基因以及與致癌有關(guān)的核酸系列。它們通過(guò)感染人體細(xì)胞后，將其基因組整 合進(jìn)入人的基因組中，從而誘發(fā)人體的細(xì)胞癌變，如Rous肉瘤病毒等。據(jù)英國(guó)流行病學(xué)家對(duì)癌癥誘因的統(tǒng)計(jì)分析，病毒感染約占 10%15%。4. 承擔(dān)抗原抗原的根本性質(zhì)是：異物性、大分子性和特異性。異物性是指進(jìn)入機(jī)體組織內(nèi)的抗原物質(zhì)，它必須與該機(jī)體組織細(xì)胞的成分不同。抗原的根本含義有4點(diǎn)：大都是指進(jìn)入機(jī)體內(nèi)的外來(lái)物質(zhì)，如細(xì)菌、病毒、花粉等； 抗原也可以是不同物種間的物質(zhì)，如馬的血清進(jìn)入兔子體內(nèi)，馬血清中某些蛋白質(zhì)就成 為兔子的抗原；同種異體間的物質(zhì)

13、也可以成為抗原，比方血型、免疫移植等；自體內(nèi)的 某些隔絕成分也可以成為抗原，如眼睛的晶體蛋白、精子、甲狀腺球蛋白等。但一般意義上的抗原指的是病菌、病毒一類(lèi)的病原微生物，因此病毒可以做為抗原 的一種。由于病毒都是營(yíng)寄生生活。所以在病毒的感染過(guò)程中，人體往往是先通過(guò)體液 免疫的作用來(lái)阻止病毒通過(guò)血液循環(huán)而擴(kuò)散，再通過(guò)細(xì)胞免疫的作用來(lái)裂解靶細(xì)胞，使 病毒沒(méi)有藏身之所而被抗體消滅。5. 作為疫苗疫苗是將病原微生物如細(xì)菌、立克次氏體、病毒等及其代謝產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)人工減毒、 滅活或利用基因工程等方法制成的，用于預(yù)防傳染病的自動(dòng)免疫制劑。疫苗保存了病原 菌刺沖動(dòng)物體免疫系統(tǒng)的特性。當(dāng)動(dòng)物體接觸到這種不具傷害力的

14、病原菌后，免疫系統(tǒng) 便會(huì)產(chǎn)生一定的保護(hù)物質(zhì)，如免疫激素、活性生理物質(zhì)、特殊抗體等；當(dāng)動(dòng)物再次接觸 到這種病原菌時(shí)，動(dòng)物體的免疫系統(tǒng)便會(huì)依循其原有的記憶，制造更多的保護(hù)物質(zhì)來(lái)阻 止病原困的傷害。有的人會(huì)擔(dān)憂病毒在人體內(nèi)會(huì)繁殖，這是不可能的。因?yàn)檫x用免疫原性好的細(xì)菌、 病毒、立克次體等，經(jīng)人工培養(yǎng)，再用物理或化學(xué)的方法將其殺死后才能制成疫苗。因 此這種疫苗已經(jīng)失去繁殖力，但仍然保存其免疫原性。死疫苗進(jìn)入人體后不能生長(zhǎng)繁殖， 對(duì)機(jī)體刺激時(shí)間較短，但要獲得持久免疫力還需屢次重復(fù)接種。當(dāng)然在接種的疫苗中也 有活的，它們是用人工定向變異的方法，或從自然界篩選出毒力較弱或根本無(wú)毒的活微 生物制成活疫苗或減毒

15、活疫苗。常用的活疫苗有卡介苗、麻疹疫苗、脊髓灰質(zhì)炎疫苗等。 接種后在體內(nèi)有生長(zhǎng)繁殖能力，接近于自然感染，可以激發(fā)機(jī)體對(duì)病原體的持久免疫力。 活疫苗用量較小，免疫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其免疫效果優(yōu)于死疫苗。6. 研究遺傳物質(zhì)的模型1944年艾弗里及其同事的研究證實(shí)了 DNA是遺傳物質(zhì)，但是仍然有人提出疑議，因 為艾弗里的實(shí)驗(yàn)中提取的DNA屯度并沒(méi)有到達(dá)100%，就是說(shuō)還有一定數(shù)量的蛋白質(zhì)與 DNAB綁在一起。因此有的科學(xué)家就設(shè)想：能不能把 DNA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，直接地、單獨(dú) 地去觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用。1952年美國(guó)的生物學(xué)家赫爾希、蔡斯及其合作者運(yùn)用了 放射性元素示蹤法，對(duì)“什么物質(zhì)管遺傳這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了

16、深入細(xì)致的研究。他們把放 射性32P和放射性35S分別標(biāo)記在噬菌體的雙鏈DNA分子和蛋白質(zhì)分子上，來(lái)測(cè)定噬菌 體侵染細(xì)菌的情況。赫爾希發(fā)現(xiàn)，只有噬菌體的 DNA分子能夠進(jìn)入細(xì)菌而蛋白質(zhì)分子卻 留在外面。當(dāng)DNA分子進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞以后，細(xì)菌細(xì)胞里就產(chǎn)生了成百上千的小的噬菌體。 關(guān)于噬菌體的研究再次證明了 DNA帶有全部的遺傳信息。由于赫爾希和德?tīng)柌剪斂擞捎?對(duì)遺傳學(xué)的突出奉獻(xiàn)，被當(dāng)時(shí)的科學(xué)界稱(chēng)為“信息學(xué)派的代表人物，而他們利用的遺 傳物質(zhì)的模型恰恰是噬菌體。7. 影響生物的進(jìn)化病毒作為一種特殊的存在形式，在進(jìn)化上具有獨(dú)特的地位和作用。病毒營(yíng)寄生生活， 現(xiàn)代研究說(shuō)明：大多數(shù)病毒能利用細(xì)胞的復(fù)制系統(tǒng)將

17、病毒基因組永久地移植在宿主 中，從而為宿主后代參加病毒的基因，進(jìn)而開(kāi)展成為宿主物種基因組中的重要組成局部， 這在生物進(jìn)化中起著舉足輕重的作用。病毒的數(shù)量巨大，加之極大的繁殖能力和極快的 突變速度，因而使它成為基因進(jìn)化的主要源泉。同時(shí)又由于病毒的感染能力和傳播范圍， 這將有助于它們進(jìn)入其他生物體，從而影響生物的進(jìn)化。病毒專(zhuān)題知識(shí)歸納1知識(shí)歸納：1.1病毒是一類(lèi)體積微小的、結(jié)果簡(jiǎn)單的非細(xì)胞型微生物。它是一種嚴(yán)格的胞內(nèi)寄 生生物，只有寄生在活細(xì)胞中才能生存，屬于消費(fèi)者。因此，培養(yǎng)病毒的培養(yǎng)基中必須 有活細(xì)胞。1.2病毒的結(jié)構(gòu)：病毒主要是由蛋白質(zhì)和核酸兩局部構(gòu)成。核酸位于病毒的內(nèi)部，構(gòu)成病毒的核心。

18、外面是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的衣殼包圍，衣殼上有抗原決定簇，它決定著病毒抗原的特異性等 功能。一種病毒只含有一種核酸：DNA或 RNA核酸中貯存著病毒的全部遺傳信息，控制 著病毒的一切性狀，如病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)、致病性等。1.3病毒的分類(lèi)：根據(jù)病毒寄生的宿主細(xì)胞不同，可分為動(dòng)物病毒、植物病毒和細(xì)菌病毒。動(dòng)物病 毒有乙肝病毒、流感病毒、麻疹病毒等，植物病毒煙草花葉病毒、車(chē)前草病毒等，細(xì)菌 病毒也稱(chēng)為噬菌體。根據(jù)病毒內(nèi)的遺傳物質(zhì)不同，可分為DNA病毒和RNA病毒。DNA病毒有乙肝病毒、 噬菌體等，RNA病毒有禽流感病毒、艾滋病毒、SARSW毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、EV71病毒 等。1.4病毒的代謝與繁殖病毒的代謝與繁殖只能在宿主的活細(xì)胞中進(jìn)行。因?yàn)椴《救狈π玛惔x所需要的酶和能量，所以他不能獨(dú)立地進(jìn)行新陳代謝；它缺乏復(fù)制增殖所需的原料、能量、酶、場(chǎng) 所、運(yùn)輸工具等，所以也病毒不能獨(dú)立繁殖。病毒進(jìn)入細(xì)胞，一般包括吸附f注入f復(fù)制合成f組裝f釋放等環(huán)節(jié)。其中，“注 入的只是病毒的DNA或 RNA蛋白質(zhì)外殼殘留在細(xì)胞的外面；“合成過(guò)程中，是以 病毒的DNA或 RNA為模板進(jìn)行遺傳物質(zhì)的復(fù)制，包括蛋白質(zhì)的合成的原料都來(lái)自宿主細(xì) 胞。1.5病毒的遺傳物質(zhì)病毒的遺傳物質(zhì)只能是 DNA或 RNA其中，DN