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病毒是一類比細(xì)菌更微小，能通過濾菌器，僅含一種類型的核酸（DNA或RNA），只能在某種特定的活細(xì)胞內(nèi)生長繁殖的非細(xì)胞形態(tài)的微生物。尤其是近幾年肆虐的SARS病毒、禽流感病毒、HIV病毒、手足口病病毒等引起了人們對病毒的足夠重視。它作為微生物的特殊且重要組成部分之一，在高中生物學(xué)習(xí)中涉及到細(xì)胞、代謝、遺傳、變異、進(jìn)化、免疫、生態(tài)等眾多知識點(diǎn)。故特將其基礎(chǔ)知識及其跨章節(jié)聯(lián)系進(jìn)行了歸納和梳理。

一、關(guān)于病毒的基礎(chǔ)知識

1 形態(tài)大小與結(jié)構(gòu)

各種病毒的形態(tài)和大小因種類不同而有區(qū)別，觀察病毒的形態(tài)和精確測定其大小，必須借助電鏡。

1． 1 形態(tài)

⑴個(gè)體形態(tài)：單個(gè)病毒個(gè)體稱為病毒粒（子），在電鏡下，不同的病毒粒（子）呈現(xiàn)不同的形態(tài)，多數(shù)病毒呈球形（如腺病毒）或近似球形，少數(shù)為桿形（如煙草花葉病毒）、還有呈磚形或蝌蚪形（如噬菌體）。

⑵群體形態(tài)：當(dāng)病毒粒大量聚集并使宿主細(xì)胞發(fā)生病變時(shí)，就形成了具有一定形態(tài)構(gòu)造且能用光學(xué)顯微鏡加以觀察和識別的特殊“群體”，例如病毒包涵體、噬噬菌斑、空斑、枯斑等。這類“群體形態(tài)”有助于對病毒的分離、純化、鑒別和計(jì)數(shù)等許多實(shí)際工作。

1．2． 大小

測量病毒大小的單位是納米（nm）。最大的病毒是直徑約為200nm的牛痘苗病毒，最小病毒之一是脊髓灰質(zhì)炎病毒，其直徑僅為28nm。可粗略的記住病毒、細(xì)菌和真菌這3類微生物個(gè)體直徑比約為1：10：100。

1．3 結(jié)構(gòu)

病毒結(jié)構(gòu)

組成

位置

功能

舉例

一般結(jié)構(gòu)

衣殼

核心

（RNA或DNA）

位于病毒的中心

核酸是遺傳物質(zhì)的載體，其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

煙草花葉病毒

衣殼

（蛋白質(zhì)）

包圍在核心周圍

衣殼是病毒的主要支架結(jié)構(gòu)，有保護(hù)核酸和決定著病毒抗原特異性等功能

特殊結(jié)構(gòu)

刺突

蛋白質(zhì)、多糖、脂質(zhì)

有的包膜上長有刺突等附屬物

刺突因病毒的種類而異，可以作為鑒定病毒的依據(jù)

流感病毒

囊膜

多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合物

有的病毒核衣殼外含有囊膜

囊膜的有無及其性質(zhì)與該病毒的宿主專一性和侵入等功能有關(guān)

2 特性

2．1 個(gè)體微小

一般可以通過細(xì)菌濾器，故必須在電子顯微鏡下才能觀察。

2．2 專性寄生

2．2．1 無產(chǎn)能酶系和蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，不能進(jìn)行獨(dú)立的代謝活動，

2．2．2 只有寄生在活細(xì)胞中才能生存。因此，培養(yǎng)病毒的培養(yǎng)基中必須有活細(xì)胞。

2．2．3 離體條件下，能以無生命的大分子狀態(tài)存在，可形成結(jié)晶，不具有生命現(xiàn)象，并可長期保持侵染活力。

2．3 非胞結(jié)構(gòu)

2．3．1 主要成分僅為核酸和蛋白質(zhì)兩種，故又稱為“分子生物”。

2．3．2 每種病毒只含一種類型的核酸：RNA或DNA。

2．3．3 DNA病毒的遺傳物質(zhì)是DNA，一般是雙鏈結(jié)構(gòu)。RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，一般是單鏈結(jié)構(gòu)，不如DNA雙鏈穩(wěn)定，容易發(fā)生基因突變。

2．4 敏感性

對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感。

2．5 感染性

有些病毒的核酸能整合到宿主基因組中，誘發(fā)感染。

3 分類

按宿主的不同或遺傳物質(zhì)的不同，可將病毒具體分為：

分類依據(jù)

病毒分類

舉例

按照病毒寄生的宿主細(xì)胞

動物病毒

流感病毒、艾滋病病毒、SARS病毒

植物病毒

煙草花葉病毒、車前草病毒等

細(xì)菌病毒

噬菌體（如痢疾桿菌噬菌體）

按照病毒內(nèi)的遺傳物質(zhì)

DNA病毒

乙肝病毒、噬菌體等

RNA病毒

禽流感病毒、口蹄疫病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、

4 增殖

病毒不存在個(gè)體的生長和二分裂等細(xì)胞繁殖方式，只能在活的寄主體細(xì)胞內(nèi)以復(fù)制的方式進(jìn)行繁殖。各類病毒的增殖過程基本相似。病毒進(jìn)入細(xì)胞，一般包括吸附→注入→復(fù)制合成→組裝→釋放等大致五環(huán)節(jié)。

4．1 吸附

具高度專一性地吸附于敏感細(xì)胞表面的接受部位。

4．2 侵入

“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；

4．3 復(fù)制合成

以病毒的核酸（DNA或RNA）為模板在細(xì)胞內(nèi)借助于宿主細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)(核糖體)和酶系統(tǒng)不斷的復(fù)制自己的各種組成成分。其增殖所需原料、能量和生物合成的場所均來自宿主細(xì)胞。

4．4 裝配

病毒把分別合成的核酸和蛋白質(zhì)組裝成完整的、新的病毒粒子。

4．5 釋放

病毒成熟，引起寄主細(xì)胞的裂解，釋放出病毒粒子。具囊膜的病毒，其囊膜在核衣殼通過核膜或細(xì)胞膜的同時(shí)獲得，然后病毒顆粒以出芽方式釋放。釋放出的新的病毒粒子又可去感染新的宿主細(xì)胞。

二、關(guān)于病毒的知識鏈接

1 病毒起源與生物進(jìn)化

對于病毒與細(xì)胞在起源和進(jìn)化上的關(guān)系，目前存在3種主要觀點(diǎn)：

觀點(diǎn)一：生物大分子→病毒→細(xì)胞

觀點(diǎn)二：        

觀點(diǎn)三：生物大分子→細(xì)胞→病毒

這些推測各有一定的依據(jù)，但尚無定論。因此病毒在生物進(jìn)化中的地位是未定的。但是，不論其原始起源如何，病毒一旦產(chǎn)生以后，同其他生物一樣，能通過變異和自然選擇而演化。

2 病毒研究與人類實(shí)踐

2．1 病毒與中心法則   

在某些病毒中，RNA也可以自我復(fù)制，并且在一些病毒蛋白質(zhì)的合成過程中，RNA可以在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA�？梢哉f某些病毒逆轉(zhuǎn)錄過程以及    RNA 自我復(fù)制過程的發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充和發(fā)展了中心法則，使之更加完善。

2．1．1 DNA病毒，如噬菌體，遺傳信息的傳遞方向是：    

2．1．2 RNA病毒，遺傳信息的傳遞有兩種情況：

2．1．2．1 如流感病毒、煙草花葉病毒（無逆轉(zhuǎn)錄酶）：

2．1．2．2 如HIV病毒等（有逆轉(zhuǎn)錄酶），在宿主細(xì)胞內(nèi)，病毒的RNA在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA，與宿主細(xì)胞的DNA整合到一起，形成重組DNA分子，再通過復(fù)制進(jìn)行擴(kuò)增、通過轉(zhuǎn)錄和翻譯進(jìn)行表達(dá)。

2．2 病毒與遺傳學(xué)

在噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)中，可通過標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)和核酸來證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。即先用含有放射性同位素32P、35S的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)細(xì)菌，然后，分別用上述細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體，從而制備出DNA中含有32P或蛋白質(zhì)中含有335S的噬菌體。同理也可用煙草花葉病毒來侵染煙草葉片來證明RNA病毒中RNA是遺傳物質(zhì)。
2．3 病毒與疾病

2．3．1 生物致癌因子──病毒

能引起細(xì)胞癌變的病毒叫腫瘤病毒或致癌病毒，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有150多種病毒可以引起動物或植物產(chǎn)生腫瘤。

2．3．2 與病毒相關(guān)的常見疾病

艾滋�。ˋIDS）──艾滋病病毒（HIV）；嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥（SARS）──冠狀病毒；乙肝──乙肝病毒；禽流感──流感病毒。

2．4 病毒與免疫

2．4．1 免疫過程

病毒作為抗原往往是先通過體液免疫的作用，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體來阻止病毒通過血液循環(huán)而播散，再通過細(xì)胞免疫的作用來予以徹底消滅。（具有囊膜的病毒侵入機(jī)體時(shí)，需要通過吞噬細(xì)胞處理，暴露其抗原決定簇。）

2．4．2 病毒對人體細(xì)胞的攻擊往往具有專一性

如艾滋病病毒攻擊人體的T細(xì)胞，使患者喪失一切免疫功能；乙肝病毒攻擊人體的肝細(xì)胞；SARS病毒攻擊人體的肺部細(xì)胞等等。

2．4．3 免疫制劑生產(chǎn)──制成疫苗

2．5 病毒與生物工程

2．5．1 病毒與細(xì)胞工程

2．5．1．1 與動物細(xì)胞工程──作為誘導(dǎo)劑誘

用滅活的病毒（病毒經(jīng)過滅活處理后失去了浸染特性和致病性，但保留了誘導(dǎo)細(xì)胞融合的能力）可以作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)動物細(xì)胞的融合。（誘導(dǎo)的原理：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細(xì)胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用，使細(xì)胞相互凝聚，細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布，細(xì)胞膜打開而使細(xì)胞發(fā)生融合。）

2．5．1．2 與植物細(xì)胞工程──獲得無病毒植株

    長期進(jìn)行無性繁殖的植物，體內(nèi)往往會積累大量的病毒，從而影響植物的產(chǎn)量或觀賞價(jià)值。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些植物的根尖和莖尖中不含病毒，所以用根尖和莖尖進(jìn)行植物組織培養(yǎng)可以獲得無病毒植株（如馬鈴薯、草莓、菊花等）。

2．5．2 病毒與基因工程

2．5．2．1 提供工具酶

禽腫瘤病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶，T4噬菌體產(chǎn)生的T4DNA連接酶、T4RNA連接酶、T4DNA聚合酶等是基因工程進(jìn)行遺傳操作的重要工具酶。

2．5．2 ．2 作為運(yùn)載體

借鑒病毒浸染細(xì)胞的途徑，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)良運(yùn)載體（經(jīng)常使用的病毒如噬菌體、動、植物病毒等），可以將任何動物、植物或微生物的目的基因?qū)�入到合適的受體系統(tǒng)中，從而獲得具有新性狀的“工程細(xì)胞”或“工程菌”。

2．5．2．3 病毒的檢測

用放射性同位素標(biāo)記DNA分子作探針可以檢測引用水中病毒的DNA含量，具體的方法是使用一個(gè)特定的片段制成探針，與被檢測的病毒DNA雜交，從而把病毒檢測出來。

2．5．3 病毒與發(fā)酵工程

噬菌體可以造成發(fā)酵液的嚴(yán)重污染，對發(fā)酵工業(yè)危害很大，所以要在發(fā)酵工業(yè)中，嚴(yán)格保持衛(wèi)生加強(qiáng)發(fā)酵罐和管道的滅菌，不斷篩選抗噬菌體菌種，采取經(jīng)常輪換菌種等措施，保障發(fā)酵工業(yè)的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。

3 病毒在生態(tài)系統(tǒng)中的地位及生物防治

3．．1 生態(tài)系統(tǒng)中的地位──消費(fèi)者

特定活細(xì)胞被病毒感染涉及病毒（寄生物）和活細(xì)胞生物（寄主）是兩個(gè)物種間的交互作用，因而是個(gè)生態(tài)學(xué)問題。而病毒作為一種嚴(yán)格的胞內(nèi)寄生生物，只有寄生在活細(xì)胞中才能生存，故屬于消費(fèi)者。

3．2 生物防治──病毒治蟲

人類在與害蟲作斗爭的過程中，曾創(chuàng)造過物理治蟲、化學(xué)治蟲、性激素引誘治蟲等手段。但是由于受資源和環(huán)境污染的限制，局限性較大。生物治蟲（包括病毒治蟲、動物治蟲、以蟲治蟲、細(xì)菌治蟲和真菌治蟲）其中利用病毒可制高效的生物農(nóng)藥 （病毒制劑）來防治害蟲，具有資源豐富、致病力強(qiáng)和專一性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故發(fā)展勢頭很旺，前景誘人。

參考文獻(xiàn)

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