胡麗輝
病毒是地球上最微小的生物。高中生物學教材中有關病毒的知識分布于很多章節(jié),如:免疫、細胞工程、基因工程、噬菌體侵染細菌實驗、細胞癌變等。病毒性肝炎,艾滋病以及最近幾年爆發(fā)的SARS、甲型H1N1流感、禽流感和豬流感等人類健康問題已成為高考考查的熱點。本文主要從病毒的類型、成分、大小、結構、新陳代謝、繁殖、遺傳變異、傳播與防治、應用等方面進行總結。
病毒是一類沒有細胞結構專營活細胞內寄生生活但有遺傳、繁殖等生命特征,主要由核酸和蛋白質組成的微生物。病毒是地球上最微小的生物。
一、病毒的形態(tài)大小
病毒的形態(tài)有球形、絲形、彈形、磚形、蝌蚪形等。病毒個體很小,可以通過細菌過濾器,所以必須用電鏡才能觀察,以納米為記數(shù)單位,各種病毒的大小差別很大。
二、病毒的結構
病毒主要由核酸和衣殼兩部分構成。衣殼與核酸二者組成核衣殼。有些較為復雜的病毒在核衣殼外面還有一層外套稱為囊膜。有的囊膜上還有刺突。特例:朊病毒只有蛋白質。類病毒缺乏蛋白質,只有裸露的侵染性核酸(RNA)。
病毒的衣殼是包圍在病毒核酸外面的一層蛋白質結構,由數(shù)目眾多的衣殼粒組成。每一個衣殼粒,可由一個或幾個多肽組成。衣殼的功能除能保護核心內的病毒核酸免受外界環(huán)境中理化不良因素的破壞外,又具有決定病毒抗原特異性等功能。
病毒的核酸類型只有一種,大多數(shù)病毒的核酸為DNA,少數(shù)為RNA。DNA或RNA構成病毒的基因組,包含著該病毒編碼的全部遺傳信息,能控制病毒增殖、遺傳、變異和對宿主的感染性等。注意:病毒的核酸是誰,誰就是它的遺傳物質。
囊膜的主要成分是蛋白質、多糖和脂類。其成分主要來自宿主細胞,是病毒在感染宿主細胞“出芽”時從細胞膜或核膜處獲得的。
有些病毒囊膜表面具有呈放射排列的突起,稱為刺突。刺突與病毒的致病力及病毒對細胞的親和力有關。因此,一旦病毒失去囊膜上的刺突,也就喪失了對易感細胞的感染能力。
三、病毒的生活方式
病毒營寄生生活,所以不屬于分解者。病毒沒有自身的核糖體等細胞器,大部分病毒沒有酶或酶系統(tǒng)極不完全,不能進行獨立的代謝功能,不能在無生命的培養(yǎng)基上生長,必須在活細胞內寄生生活。所以在用病毒進行科學實驗時,需要標記的話,應先用含放射性同位素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細胞,再用病毒去侵染已被標記的宿主細胞。
四、病毒的分類
1.根據(jù)寄主不同分為:(1)植物病毒:煙草花葉病毒等;(2)動物病毒:HIV病毒、SARS病毒、禽流感病毒等;(3)細菌病毒:噬菌體。
2.按遺傳物質的不同病毒可分為:(1)DNA病毒:噬菌體、天花病毒等;(2)RNA病毒:HIV病毒、煙草花葉病毒、SARS病毒、流感病毒等。
其他:亞病毒,包括類病毒、朊病毒和擬病毒。
五、組成每種病毒的含氮堿基只有四種
即A、U、C、G4種,同時每種病毒對應有四種核苷酸。
六、病毒的增殖
因為病毒無細胞結構,不能分裂也不進行生長。病毒需侵入到寄主細胞內,借助于宿主細胞的合成代謝體系按照其核酸的遺傳信息復制核酸和指導合成蛋白質,最后組裝成結構完整的病毒,自宿主細胞中釋放出來。如噬菌體在細菌中的增值過程可表示為:吸附→注入核酸(衣殼留在外面)→合成核酸和蛋白質(原料由細菌提供)→裝配→釋放。
七、病毒的遺傳與變異
核酸是病毒遺傳的物質基礎,核酸復制的忠實性使病毒具有穩(wěn)定的遺傳表現(xiàn)。自然界的任何物種都存在變異,變異是生物適應環(huán)境和維持生存的一種重要方式,是生物進化的規(guī)律。但不同物種變異速率不一,病毒是變異率比較高的微生物。一方面病毒的復制頻率很高,遺傳物質很容易在復制過程中發(fā)生突變;另一方面病毒在宿主體細胞內復制繁殖,必然要遭到宿主免疫系統(tǒng)的攻擊,因而變異則成為逃避免疫殺傷的最好方式。
過去感染過流感的人,雖然體內已經產生了抗體,但對新型病毒變異株卻可能沒有免疫力。流感大流行會經常反復的出現(xiàn),而為了能夠提供有效防御流感的疫苗,則必需頻繁地制造出新的流感疫苗,這些都是因為流感病毒的抗原性會因為核酸的復制、裝配等各種因素而發(fā)生變化,有了這些變化,流感病毒就可以有效地逃避宿主的免疫清除。
大多數(shù)RNA病毒的突變率要遠遠高于DNA病毒,因為RNA通常是單鏈,結構不穩(wěn)定,容易發(fā)生變異。
八、傳播方式及防治
1.病毒可以通過以下方式傳播
(1)體液傳播(唾液、精液、血液等),如HIV病毒;
(2)空氣或接觸傳播,如SARS病毒、禽流感病毒;
(3)遺傳,如癌病毒等。
2.預防病毒性傳染病的方法
(1)接種相應疫苗,建立特異性免疫;
(2)通過控制傳染源、切斷傳播途徑、保護易感人群來預防。
病毒對抗生素具有明顯的抵抗力,所以治療病毒性感染不能使用抗生素類藥物,應該使用干擾素、病毒靈等抗病毒藥物。
九、病毒的好處
1.噬菌體可以作為防治某些疾病的特效藥,例如燒傷病人在患處涂抹綠膿桿菌噬菌體稀釋液。因為燒傷病人容易感染綠膿桿菌,引起化膿性感染,不易控制,所以利用綠膿桿菌噬菌體在綠膿桿菌的體內繁殖,使綠膿桿菌無法生活。
2.在細胞工程中,某些病毒可以作為動物細胞融合的誘導劑,例如滅活的仙臺病毒。
3.在基因工程中,病毒可以作為目的基因的載體。
4.昆蟲病毒作為農藥可以殺死害蟲不僅安全有效,而且減少了污染,有利于環(huán)境保護,因此利用病毒進行生物防治具有重要的發(fā)展前景。
5.在作物育種中,某些病毒可以誘發(fā)基因突變,從中選育作物新品種。
6.病毒疫苗對人類預防病毒有好處;
7.促進了人類的進化,人類的很多基因都是從病毒中得到的。
(作者單位 內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市扎蘭屯市第一中學)
?誗編輯 陳鮮艷