高中生物學中有關病毒知識的概括與總結病毒是一類非細胞結構的生物。由于它的結構與高等動植物及其他生物完全不同，所以生物學家在分類時將它作為特殊的一類，單獨列為病毒界。在高中生物學以及高考中也經常涉及有關病毒的知識點及考點。1.高中生物學涉及的有關病毒的基本知識病毒形體極其微小，必須在電子顯微鏡下才能觀察到，一般可以通過細菌濾器(一般的直徑為1-10m，而多數病毒的直徑在100 nm左右)。病毒沒有細胞結構，主要成分僅為核酸和蛋白質兩種。核酸位于病毒粒子的中心，構成了它的核心或基因組，蛋白質包圍在核心周圍，構成病毒粒子的衣殼。衣殼對核酸有保護作用，是病毒粒子的抗原成分。它們共同稱為核衣殼，是任何病毒(指“真病毒”)所必需的基本結構。有些較復雜的病毒，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，這也是病毒分類的依據之一。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、車前草病毒等。病毒在宿主的活細胞內寄生生活。不同的病毒只能寄生在特定的宿主細胞內，具有專一性，這也是病毒分類的另一個重要依據。如專門寄生在動物細胞中的稱為動物病毒(艾滋病毒等)，專門寄生在植物細胞中的稱為植物病毒(煙草花葉病毒等)，專門寄生在細菌細胞中的稱為細菌病毒(噬菌體)。病毒在宿主細胞的協助下，以核酸的復制和核酸蛋白裝配的形式進行增殖，不存在個體的生長和均等分裂等細胞繁殖方式。病毒的增殖必須在宿主細胞中完成。離開宿主細胞，病毒能以無生命的化學大分子狀態存在，并可形成結晶。以高中生物學中最常見的噬菌體為例：噬菌體的繁殖一般可分為五個階段：即吸附一侵入增殖(復制與生物合成)成熟(裝配)裂解(釋放)。整個過程必須在它的宿主活細胞中完成。病毒對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感，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有效果的。2.高中生物學中有關病毒知識的應用2.1部分病毒能誘發人的細胞癌變，是三大類致癌因子之一病毒的致癌性主要是因為它們含有病毒癌基因以及與致癌有關的核酸系列。它們通過感染人體細胞后，將其基因組整合進入人的基因組中，從而誘發人體的細胞癌變，如Rous肉瘤病毒等。據英國流行病學家對癌癥誘因的統計分析，病毒感染占10-15。2.2赫爾希和蔡斯的實驗1952年，赫爾希和蔡斯以12噬菌體為實驗材料，利用放射性同位素標記的新技術充分證明了親代的各種性狀是通過DNA遺傳給后代的，從而說明了遺傳物質是DNA，而不是蛋白質。2.3艾滋病的病原體是HIVHIV的遺傳物質是單鏈的RNA，單鏈RNA結構很不穩定，易變異。這也是艾滋病藥物難以研制的原因所在。2.4有關病毒的免疫問題由于病毒都是營寄生生活。所以在病毒的感染過程中，人體往往是先通過體液免疫的作用來阻止病毒通過血液循環而擴散，再通過細胞免疫的作用來裂解靶細胞，使病毒沒有藏身之所而被抗體消滅。2.5病毒在基因工程中的應用隨著病毒分子生物學研究的日益深入，人們對病毒的結構與功能也有了越來越深刻的認識，并能運用DNA的體外操縱技術，把病毒改造成不同外源基因的優良載體，通過它們，可以把任何動物、植物或微生物的目的基因導入到合適的受體系統中，從而獲得具有新性狀的“工程細胞”或“工程菌”。2.5.1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具有很多優點，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，進而同步復制。入噬菌體感染致率幾乎達100，以及宿主范圍窄，使用安全等。2.5.2動物DNA病毒作為動物基因工程的載體常見的用作動物基因工程載體的動物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處理受體細胞。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而言，起步較晚，研究最多的是土壤農桿菌的Ti質粒作載體，農桿菌中的Ti質粒上的T-DNA可能移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體DNA上，從而可以使目的基因的遺傳特性得以穩定維持和長久。迄今為止，約80的轉基因植物都是通過這方法獲得的。當然，除此之外，針對不同受體植物，還有基因槍法和花粉管通道法等。2.6在動物工程中的應用在動物細胞工程中一項重要的技術手段是動物細胞的融合技術，在動物細胞融合過程中，促融的方法很多，其中采用滅活的病毒促融是動物細胞融合區別于植物體細胞雜交的方法之一。使用一定的物理或化學手段殺死病毒，既不損害它們體內的有用抗原，從而使滅活的病毒既保留了誘導細胞融合的能力，又不會感染細胞。高中生物學中有關病毒知識的整合病毒因其結構的特殊性，生物學家在分類上將它單獨列為病毒界。在高中生物學教材中，有關病毒的知識在不同模塊和章節中均有零散的表述，而高考試題也經常涉及相關知識的考查。將零散的知識進行整合與歸納，建構新的知識網絡，是高三復習的有效策略。下面結合教學實踐，以病毒為“錨”，來歸納高中生物學中有關病毒的應用價值。 1.運載目的基因 運載體是基因工程的重要工具。在基因工程操作過程中使用運載體有2個目的：用來做運載工具，把目的基因送到受體細胞中；利用它在受體細胞內對目的基因進行大量復制(克隆)。 目前使用的運載體有以下2類：一類是細菌的質粒，它是一種相對分子質量較小、獨立于染色體DNA之外的環狀的DNA(一般在1200kb左右)；另一類是噬菌體或病毒。隨著病毒分子生物學研究的日益深入，人們對病毒的結構與功能也有了越來越深刻的認識，并能運用DNA的體外操縱技術，把病毒改造成不同外源基因的優良載體，通過它們，可以把動物、植物或微生物的目的基因導入到合適的受體系統中，從而獲得具有新性狀的“工程細胞”或“工程菌”。 這里還要說明的是：最常用的噬菌體載體是大腸桿菌的噬菌體。噬菌體的遺傳物質是雙鏈DNA，大小在50kb左右。噬菌體作為基因工程載體時具有很多優點，如載有外源基因的重組噬菌體可整合到宿主核基因組上，進而同步復制。噬菌體感染率幾乎達100，且宿主范圍窄，使用安全。如果將DNA上的cos基因接pBR322質粒的抗氨芐青霉素基因上，就會形成一種新的載體，把這種載體叫做，裝配型質粒，它的優點是能夠容納極大的外源DNA(可以達到3540kb)。還有一種運載體需要提及的是噬菌體M13，因為它是單鏈比較適合于單鏈DNA的運載，如果進行單鏈DNA的克隆，就必須使用噬菌體M13。噬菌體M13在Sanger法測定DNA序列中被廣泛應用。 2.促進動物細胞的融合 在動物細胞工程中一項重要的技術手段是動物細胞的融合技術。目前誘導細胞融合的方法有：物理的、化學的和生物的方法。物理的方法主要是利用震動、離心、電刺激等手段來處理細胞；化學方法是利用聚乙二醇(PEG)等化學物質來誘導細胞融合；而生物的方法是指利用滅活的病毒來促使細胞融合。那么病毒為什么能起到促融作用，目前的解釋是：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜表面的糖蛋白發生作用，使得細胞之間相互凝集，使細胞膜上的蛋白質分子和脂質分子重新排列，細胞膜打開，細胞發生融合。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。滅活的病毒既保留了誘導細胞融合的能力又不感染細胞，對于細胞是安全的。世界上最早的滅活病毒是從日本的仙臺一實驗室分離出來的，因此往往叫做“滅活的仙臺病毒”。但是應用這項技術還有很多實際問題，比如細胞的感染率比較低、細胞融合的速度緩慢、反應條件要求高、融合體的去病毒困難等，還有待進一步地探索和研究。目前細胞融合技術主要是采用聚乙二醇(PEG)和電刺激等技術。 3.誘發細胞癌變 細胞癌變的原因十分復雜，致癌因素很多，歸納起來主要有物理、化學、病毒三類致癌因子，可見，部分病毒能誘發細胞癌變。研究表明，病毒的致癌性主要是因為它們含有病毒癌基因以及與致癌有關的核酸系列。它們通過感染人體細胞后，將其基因組整合進入人的基因組中，從而誘發人體的細胞癌變，如Rous肉瘤病毒等。據英國流行病學家對癌癥誘因的統計分析，病毒感染約占1015。 4.承當抗原 抗原的基本性質是：異物性、大分子性和特異性。異物性是指進入機體組織內的抗原物質，它必須與該機體組織細胞的成分不同。 抗原的基本含義有4點：大都是指進入機體內的外來物質，如細菌、病毒、花粉等；抗原也可以是不同物種間的物質，如馬的血清進入兔子體內，馬血清中某些蛋白質就成為兔子的抗原；同種異體間的物質也可以成為抗原，比如血型、免疫移植等；自體內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。由于病毒都是營寄生生活。所以在病毒的感染過程中，人體往往是先通過體液免疫的作用來阻止病毒通過血液循環而擴散，再通過細胞免疫的作用來裂解靶細胞，使病毒沒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(如細菌、立克次氏體、病毒等)及其代謝產物，經過人工減毒、滅活或利用基因工程等方法制成的，用于預防傳染病的自動免疫制劑。疫苗保留了病原菌刺激動物體免疫系統的特性。當動物體接觸到這種不具傷害力的病原菌后，免疫系統便會產生一定的保護物質，如免疫激素、活性生理物質、特殊抗體等；當動物再次接觸到這種病原菌時，動物體的免疫系統便會依循其原有的記憶，制造更多的保護物質來阻止病原菌的傷害。 有的人會擔心病毒在人體內會繁殖，這是不可能的。因為選用免疫原性好的細菌、病毒、立克次體等，經人工培養，再用物理或化學的方法將其殺死后才能制成疫苗。因此這種疫苗已經失去繁殖力，但仍然保留其免疫原性。死疫苗進入人體后不能生長繁殖，對機體刺激時間較短，但要獲得持久免疫力還需多次重復接種。當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基本無毒的活微生物制成活疫苗或減毒活疫苗。常用的活疫苗有卡介苗、麻疹疫苗、脊髓灰質炎疫苗等。接種后在體內有生長繁殖能力，接近于自然感染，可以激發機體對病原體的持久免疫力。活疫苗用量較小，免疫持續時間長，其免疫效果優于死疫苗。 6.研究遺傳物質的模型 1944年艾弗里及其同事的研究證實了DNA是遺傳物質，但是仍然有人提出疑議，因為艾弗里的實驗中提取的DNA純度并沒有達到100，就是說還有一定數量的蛋白質與DNA捆綁在一起。因此有的科學家就設想：能不能把DNA和蛋白質分開，直接地、單獨地去觀察DNA和蛋白質的作用。1952年美國的生物學家赫爾希、蔡斯及其合作者運用了放射性元素示蹤法，對“什么物質管遺傳”這個問題進行了深入細致的研究。他們把放射性32P和放射性35S分別標記在噬菌體的雙鏈DNA分子和蛋白質分子上，來測定噬菌體侵染細菌的情況。赫爾希發現，只有噬菌體的DNA分子能夠進入細菌而蛋白質分子卻留在外面。當DNA分子進入細菌細胞以后，細菌細胞里就產生了成百上千的小的噬菌體。關于噬菌體的研究再次證明了DNA帶有全部的遺傳信息。由于赫爾希和德爾布魯克由于對遺傳學的突出貢獻，被當時的科學界稱為“信息學派”的代表人物，而他們利用的遺傳物質的模型恰恰是噬菌體。 7.影響生物的進化 病毒作為一種特殊的存在形式，在進化上具有獨特的地位和作用。病毒營寄生生活，現代研究表明：已知大多數病毒能利用細胞的復制系統將病毒基因組永久地移植在宿主中，從而為宿主后代加入病毒的基因，進而發展成為宿主物種基因組中的重要組成部分，這在生物進化中起著舉足輕重的作用。病毒的數量巨大，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化的主要源泉。同時又由于病毒的感染能力和傳播范圍，這將有助于它們進入其他生物體，從而影響生物的進化。病毒專題知識歸納1 知識歸納：1.1病毒是一類體積微小的、結果簡單的非細胞型微生物。它是一種嚴格的胞內寄生生物，只有寄生在活細胞中才能生存，屬于消費者。因此，培養病毒的培養基中必須有活細胞。1.2病毒的結構：病毒主要是由蛋白質和核酸兩部分構成。核酸位于病毒的內部，構成病毒的核心。外面是由蛋白質構成的衣殼包圍，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，如病毒的形態結構、致病性等。1.3病毒的分類：根據病毒寄生的宿主細胞不同，可分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒。動物病毒有乙肝病毒、流感病毒、麻疹病毒等，植物病毒煙草花葉病毒、車前草病毒等，細菌病毒也稱為噬菌體。根據病毒內的遺傳物質不同，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、SARS病毒、脊髓灰質炎病毒、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胞中進行。因為病毒缺乏新陳代謝所需要的酶和能量，所以他不能獨立地進行新陳代謝；它缺乏復制增殖所需的原料、能量、酶、場所、運輸工具等，所以也病毒不能獨立繁殖。病毒進入細胞，一般包括吸附注入復制合成組裝釋放等環節。其中，“注入”的只是病毒的DNA或RNA，蛋白質外殼殘留在細胞的外面；“合成”過程中，是以病毒的DNA或RNA為模板進行遺傳物質的復制，包括蛋白質的合成的原料都來自宿主細胞。1.5 病毒的遺傳物質病毒的遺傳物質只能是DNA或RNA。其中，DNA病毒的