2016年10月15日訊 科學(xué)家發(fā)現(xiàn),侵入細(xì)菌的一種病毒中潛伏著很多能表達(dá)出毒性蛋白的基因。這些基因本非病毒基因組的基因,而是來(lái)自于黑寡婦毒液基因以及其他一些動(dòng)物的DNA。研究者們認(rèn)為,要么是病毒偷竊了其他生物的基因,要么是其他生物的DNA入侵了病毒基因組。
病毒是一種充滿爭(zhēng)議的生物。他們幾乎可以入侵感染三界(動(dòng)物、植物和微生物)的所有生物,然而大多數(shù)的病毒都僅有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和成分,這多少讓他們與眾不同。以前就有很多研究發(fā)現(xiàn),病毒可以“偷竊”其他生物基因組中的DNA并據(jù)為己有。而且,早有定論,即一種病毒要么只能感染微生物,要么只能感染動(dòng)物或者植物。例如,噬菌體盡可能感染細(xì)菌,而不可能在噬菌體基因組發(fā)現(xiàn)其他動(dòng)物的DNA片段。
有很多微生物實(shí)際上可以生活在真核生物體內(nèi),以寄生的方式存在。例如,在人體的消化道中存在著大量的大腸桿菌Ecoli。這就產(chǎn)生了一種可能性,即感染細(xì)菌的噬菌體可能會(huì)常常接觸的真核生物的基因組,并最終會(huì)攜帶著細(xì)菌宿主的DNA片段。最新的一項(xiàng)研究指出,在一種能夠普遍感染動(dòng)物宿主的細(xì)菌沃爾巴克菌體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一種噬菌體,攜帶了很多只在真核生物中才出現(xiàn)的基因。這是首次在噬菌體內(nèi)發(fā)現(xiàn)動(dòng)物的基因成分。
到目前為止,科學(xué)家還不知這些類(lèi)似于動(dòng)物基因的DNA在噬菌體內(nèi)的作用和表達(dá)方式。同時(shí),科學(xué)家也不知道DNA的水平轉(zhuǎn)移方向。而且,似乎還存在著一種可能性,即這些基因雖然看起來(lái)像動(dòng)物基因,但是實(shí)際上卻是本來(lái)就起源于病毒基因組。
更深入的研究將關(guān)注在噬菌體內(nèi)的這些DNA的作用,了解其表達(dá)及調(diào)控,同時(shí)試圖明確DNA在細(xì)菌、動(dòng)物和噬菌體間的水平轉(zhuǎn)移方向。更新的發(fā)現(xiàn)或許將會(huì)揭示一種新的DNA轉(zhuǎn)播方式,這對(duì)于我們深入理解進(jìn)化將有著重要意義。
以前的說(shuō)法是先有的細(xì)菌,因?yàn)椴《臼羌纳?,沒(méi)有細(xì)菌的DNARNA蛋白質(zhì)合成體系,單靠病毒合成其所需的生命組成物質(zhì)。但現(xiàn)在有一種新說(shuō)法是先有的病毒,因?yàn)樯陌l(fā)展規(guī)律是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,只有先出現(xiàn)簡(jiǎn)單的,再出現(xiàn)復(fù)雜的才符合常理。按這種說(shuō)法,最開(kāi)始的生命是一種原始病毒,比如只由蛋白質(zhì)或DNA、RNA構(gòu)成的,而這些物質(zhì)是由初始的氨基酸或核苷酸隨機(jī)組成,在這之后才進(jìn)一步進(jìn)化出各種可以自主合成生命物質(zhì)的細(xì)胞器及各加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。這樣看來(lái),應(yīng)該是先由各種小分子隨機(jī)組成大分子,而這種大分子在某種程序上可以認(rèn)為是初始生命(朊病毒僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成,類(lèi)病毒或類(lèi)類(lèi)病毒僅由RNA構(gòu)成),再通過(guò)進(jìn)一步的組合進(jìn)化為更加復(fù)雜的細(xì)菌。
第一章 走近細(xì)胞
第一節(jié) 從生物圈到細(xì)胞
一、相關(guān)概念、
細(xì) 胞:是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。除了病毒以外,所有生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的。細(xì)胞是地球上最基本的生命系統(tǒng)
生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次: 細(xì)胞→組織→器官→系統(tǒng)(植物沒(méi)有系統(tǒng))→個(gè)體→種群
→群落→生態(tài)系統(tǒng)→生物圈
二、病毒的相關(guān)知識(shí):
1、病毒(Virus)是一類(lèi)沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物體。主要特征:
①、個(gè)體微小,一般在10~30nm之間,大多數(shù)必須用電子顯微鏡才能看見(jiàn);
②、僅具有一種類(lèi)型的核酸,DNA或RNA,沒(méi)有含兩種核酸的病毒;
③、專(zhuān)營(yíng)細(xì)胞內(nèi)寄生生活;
④、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般由核酸(DNA或RNA)和蛋白質(zhì)外殼所構(gòu)成。
2、根據(jù)寄生的宿主不同,病毒可分為動(dòng)物病毒、植物病毒和細(xì)菌病毒(即噬菌體)三大類(lèi)。根據(jù)病毒所含核酸種類(lèi)的不同分為DNA病毒和RNA病毒。
3、常見(jiàn)的病毒有:人類(lèi)流感病毒(引起流行性感冒)、SARS病毒、人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)[引起艾滋?。ˋIDS)]、禽流感病毒、乙肝病毒、人類(lèi)天花病毒、狂犬病毒、煙草花葉病毒等。
第二節(jié) 細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性
一、細(xì)胞種類(lèi):根據(jù)細(xì)胞內(nèi)有無(wú)以核膜為界限的細(xì)胞核,把細(xì)胞分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞
二、原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的比較:
1、原核細(xì)胞:細(xì)胞較小,無(wú)核膜、無(wú)核仁,沒(méi)有成形的細(xì)胞核;遺傳物質(zhì)(一個(gè)環(huán)狀DNA分子)集中的區(qū)域稱(chēng)為擬核;沒(méi)有染色體,DNA 不與蛋白質(zhì)結(jié)合,;細(xì)胞器只有核糖體;有細(xì)胞壁,成分與真核細(xì)胞不同。
2、真核細(xì)胞:細(xì)胞較大,有核膜、有核仁、有真正的細(xì)胞核;有一定數(shù)目的染色體(DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合而成);一般有多種細(xì)胞器。
3、原核生物:由原核細(xì)胞構(gòu)成的生物。如:藍(lán)藻、細(xì)菌(如硝化細(xì)菌、乳酸菌、大腸桿菌、肺炎雙球菌)、放線菌、支原體等都屬于原核生物。
4、真核生物:由真核細(xì)胞構(gòu)成的生物。如動(dòng)物(草履蟲(chóng)、變形蟲(chóng))、植物、真菌(酵母菌、霉菌、粘菌)等。
三、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立:
1、1665 英國(guó)人虎克(Robert Hooke)用自己設(shè)計(jì)與制造的顯微鏡(放大倍數(shù)為40-140倍)觀察了軟木的薄片,第一次描述了植物細(xì)胞的構(gòu)造,并首次用拉丁文cella(小室)這個(gè)詞來(lái)對(duì)細(xì)胞命名。
2、1680 荷蘭人列文虎克(A. van Leeuwenhoek),首次觀察到活細(xì)胞,觀察過(guò)原生動(dòng)物、人類(lèi)精子、鮭魚(yú)的紅細(xì)胞、牙垢中的細(xì)菌等。
3、19世紀(jì)30年代德國(guó)人施萊登(Matthias Jacob Schleiden) 、施旺(Theodar Schwann)提出:一切植物、動(dòng)物都是由細(xì)胞組成的,細(xì)胞是一切動(dòng)植物的基本單位。這一學(xué)說(shuō)即“細(xì)胞學(xué)說(shuō)(Cell Theory)”,它揭示了生物體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性。
第二章 組成細(xì)胞的分子
第一節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物
一、1、生物界與非生物界具有統(tǒng)一性:組成細(xì)胞的化學(xué)元素在非生物界都可以找到
2、生物界與非生物界存在差異性:組成生物體的化學(xué)元素在細(xì)胞內(nèi)的含量與在非生物界中的含量明顯不同
二、組成生物體的化學(xué)元素有20多種:
大量元素:C、 O、H、N、S、P、Ca、Mg、K等;
微量元素:Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo;
基本元素:C;
主要元素;C、 O、H、N、S、P;
細(xì)胞含量最多4種元素:C、 O、H、N;
水
無(wú)機(jī)物 無(wú)機(jī)鹽
組成細(xì)胞 蛋白質(zhì)
的化合物 脂質(zhì)
有機(jī)物 糖類(lèi)
核酸
三、在活細(xì)胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有機(jī)物是蛋白質(zhì)(7%-
10%);占細(xì)胞鮮重比例最大的化學(xué)元素是O、占細(xì)胞干重比例最大的化學(xué)元素是C。
第二節(jié) 生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者------蛋白質(zhì)
一、相關(guān)概念:
氨 基 酸:蛋白質(zhì)的基本組成單位 ,組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種。
脫水縮合:一個(gè)氨基酸分子的氨基(—NH2)與另一個(gè)氨基酸分子的羧基(—COOH)相連接,同時(shí)失去一分子水。
肽 鍵:肽鏈中連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)鍵(—NH—CO—)。
二 肽:由兩個(gè)氨基酸分子縮合而成的化合物,只含有一個(gè)肽鍵。
多 肽:由三個(gè)或三個(gè)以上的氨基酸分子縮合而成的鏈狀結(jié)構(gòu)。
肽 鏈:多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu),叫肽鏈。
二、氨基酸分子通式:
NH2
|
R — C —COOH
|
H
三、 氨基酸結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):每種氨基酸分子至少含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH),并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上(如:有—NH2和—COOH但不是連在同一個(gè)碳原子上不叫氨基酸);R基的不同導(dǎo)致氨基酸的種類(lèi)不同。
四、蛋白質(zhì)多樣性的原因是:組成蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目、種類(lèi)、排列順序不同,多肽鏈空間結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化。
五、蛋白質(zhì)的主要功能(生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者):
① 構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì),如肌動(dòng)蛋白;
② 催化作用:如酶;
③ 調(diào)節(jié)作用:如胰島素、生長(zhǎng)激素;
④ 免疫作用:如抗體,抗原;
⑤ 運(yùn)輸作用:如紅細(xì)胞中的血紅蛋白。
六、有關(guān)計(jì)算:
① 肽鍵數(shù) = 脫去水分子數(shù) = 氨基酸數(shù)目 — 肽鏈數(shù)
② 至少含有的羧基(—COOH)或氨基數(shù)(—NH2) = 肽鏈數(shù)
第三節(jié) 遺傳信息的攜帶者------核酸
一、核酸的種類(lèi):脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
二、核 酸:是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),對(duì)于生物的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的合成具有重要作用。
三、組成核酸的基本單位是:核苷酸,是由一分子磷酸、一分子五碳糖(DNA為脫氧核糖、RNA為核糖)和一分子含氮堿基組成 ;組成DNA的核苷酸叫做脫氧核苷酸,組成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。
四、DNA所含堿基有:腺嘌呤(A)、鳥(niǎo)嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)
RNA所含堿基有:腺嘌呤(A)、鳥(niǎo)嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、尿 嘧 啶(U)
五、核酸的分布:真核細(xì)胞的DNA主要分布在細(xì)胞核中;線粒體、葉綠體內(nèi)也含有少量的DNA;RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。
第四節(jié) 細(xì)胞中的糖類(lèi)和脂質(zhì)
一、相關(guān)概念:
糖類(lèi):是主要的能源物質(zhì);主要分為單糖、二糖和多糖等
單糖:是不能再水解的糖。如葡萄糖。
二糖:是水解后能生成兩分子單糖的糖。
多糖:是水解后能生成許多單糖的糖。多糖的基本組成單位都是葡萄糖。
可溶性還原性糖:葡萄糖、果糖、麥芽糖等
二、糖類(lèi)的比較:
分類(lèi) 元素 常見(jiàn)種類(lèi) 分布 主要功能
單糖 C
H
O 核糖 動(dòng)植物 組成核酸
脫氧核糖
葡萄糖、果糖、半乳糖 重要能源物質(zhì)
二糖 蔗糖 植物 ∕
麥芽糖
乳糖 動(dòng)物
多糖 淀粉 植物 植物貯能物質(zhì)
纖維素 細(xì)胞壁主要成分
糖原(肝糖原、肌糖原) 動(dòng)物 動(dòng)物貯能物質(zhì)
三、脂質(zhì)的比較:
分類(lèi) 元素 常見(jiàn)種類(lèi) 功能
脂質(zhì) 脂肪 C、H、O ∕ 1、主要儲(chǔ)能物質(zhì)
2、保溫
3、減少摩擦,緩沖和減壓
磷脂 C、H、O
(N、P) ∕ 細(xì)胞膜的主要成分
固醇 膽固醇 與細(xì)胞膜流動(dòng)性有關(guān)
性激素 維持生物第二性征,促進(jìn)生殖器官發(fā)育
維生素D 有利于Ca、P吸收
第五節(jié) 細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物
一、有關(guān)水的知識(shí)要點(diǎn)
存在形式 含量 功能 聯(lián)系
水 自由水 約95% 1、良好溶劑
2、參與多種化學(xué)反應(yīng)
3、運(yùn)送養(yǎng)料和代謝廢物 它們可相互轉(zhuǎn)化;代謝旺盛時(shí)自由水含量增多,反之,含量減少。
結(jié)合水 約4.5% 細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分
二、無(wú)機(jī)鹽(絕大多數(shù)以離子形式存在)功能:
①、構(gòu)成某些重要的化合物,如:葉綠素、血紅蛋白等
②、維持生物體的生命活動(dòng)(如動(dòng)物缺鈣會(huì)抽搐)
③、維持酸堿平衡,調(diào)節(jié)滲透壓。
第三章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 細(xì)胞膜------系統(tǒng)的邊界
一、細(xì)胞膜的成分:主要是脂質(zhì)(約50%)和蛋白質(zhì)(約40%),還有少量糖類(lèi)
(約2%--10%)
二、細(xì)胞膜的功能:
①、將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)
②、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞
③、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流
三、植物細(xì)胞含有細(xì)胞壁,主要成分是纖維素和果膠,對(duì)細(xì)胞有支持和保護(hù)作用;其性質(zhì)是全透性的。
第二節(jié) 細(xì)胞器----系統(tǒng)內(nèi)的分工合作
一、相關(guān)概念:
細(xì) 胞 質(zhì):在細(xì)胞膜以內(nèi)、細(xì)胞核以外的原生質(zhì),叫做細(xì)胞質(zhì)。細(xì)胞質(zhì)主要包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器。
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì):細(xì)胞質(zhì)內(nèi)呈液態(tài)的部分是基質(zhì)。是細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的主要場(chǎng)所。
細(xì) 胞 器:細(xì)胞質(zhì)中具有特定功能的各種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的總稱(chēng)。
二、八大細(xì)胞器的比較:
1、線粒體:(呈粒狀、棒狀,具有雙層膜,普遍存在于動(dòng)、植物細(xì)胞中,內(nèi)有少量DNA和RNA內(nèi)膜突起形成嵴,內(nèi)膜、基質(zhì)和基粒中有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶),線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所,生命活動(dòng)所需要的能量,大約95%來(lái)自線粒體,是細(xì)胞的“動(dòng)力車(chē)間”
2、葉綠體:(呈扁平的橢球形或球形,具有雙層膜,主要存在綠色植物葉肉細(xì)胞里),葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器,是植物細(xì)胞的“養(yǎng)料制造車(chē)間”和“能量轉(zhuǎn)換站”,(含有葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素,還有少量DNA和RNA,葉綠素分布在基粒片層的膜上。在片層結(jié)構(gòu)的膜上和葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中,含有光合作用需要的酶)。
3、核糖體:橢球形粒狀小體,有些附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,有些游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。是細(xì)胞內(nèi)將氨基酸合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。
4、內(nèi)質(zhì)網(wǎng):由膜結(jié)構(gòu)連接而成的網(wǎng)狀物。是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工,以及脂質(zhì)合成的“車(chē)間”
5、高爾基體:在植物細(xì)胞中與細(xì)胞壁的形成有關(guān),在動(dòng)物細(xì)胞中與蛋白質(zhì)(分泌蛋白)的加工、分類(lèi)運(yùn)輸有關(guān)。
6、中心體:每個(gè)中心體含兩個(gè)中心粒,呈垂直排列,存在于動(dòng)物細(xì)胞和低等植物細(xì)胞,與細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)。
7、液泡:主要存在于成熟植物細(xì)胞中,液泡內(nèi)有細(xì)胞液。化學(xué)成分:有機(jī)酸、生物堿、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、色素等。有維持細(xì)胞形態(tài)、儲(chǔ)存養(yǎng)料、調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透吸水的作用。
8、溶酶體:有“消化車(chē)間”之稱(chēng),內(nèi)含多種水解酶,能分解衰老、損傷的細(xì)胞器,吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或病菌。
三、分泌蛋白的合成和運(yùn)輸:
核糖體(合成肽鏈)→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(加工成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì))→
高爾基體(進(jìn)一步修飾加工)→囊泡→細(xì)胞膜→細(xì)胞外
四、生物膜系統(tǒng)的組成:包括細(xì)胞器膜、細(xì)胞膜和核膜等。
第三節(jié) 細(xì)胞核----系統(tǒng)的控制中心
一、細(xì)胞核的功能:是遺傳信息庫(kù)(遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所),是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心;
二、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu):
1、染色質(zhì):由DNA和蛋白質(zhì)組成,染色質(zhì)和染色體是同樣物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài)。
2、核 膜:雙層膜,把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開(kāi)。
3、核 仁:與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。
4、核 孔:實(shí)現(xiàn)細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換和信息交流。
1、生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次依次為:細(xì)胞→組織→器官→系統(tǒng)→個(gè)體→種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)
細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位;地球上最基本的生命系統(tǒng)是細(xì)胞
2、光學(xué)顯微鏡的操作步驟:對(duì)光→低倍物鏡觀察→移動(dòng)視野中央(偏哪移哪)→
高倍物鏡觀察:①只能調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋;②調(diào)節(jié)大光圈、凹面鏡
★3、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞根本區(qū)別為:有無(wú)核膜為界限的細(xì)胞核
①原核細(xì)胞:無(wú)核膜,無(wú)染色體,如大腸桿菌等細(xì)菌、藍(lán)藻
②真核細(xì)胞:有核膜,有染色體,如酵母菌,各種動(dòng)物
注:病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu),但有DNA或RNA
4、藍(lán)藻是原核生物,自養(yǎng)生物
5、真核細(xì)胞與原核細(xì)胞統(tǒng)一性體現(xiàn)在二者均有細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)
6、細(xì)胞學(xué)說(shuō)建立者是施萊登和施旺,細(xì)胞學(xué)說(shuō)建立揭示了細(xì)胞的統(tǒng)一性和生物體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)
一性。細(xì)胞學(xué)說(shuō)建立過(guò)程,是一個(gè)在科學(xué)探究中開(kāi)拓、繼承、修正和發(fā)展的過(guò)程,充滿
耐人尋味的曲折
7、組成細(xì)胞(生物界)和無(wú)機(jī)自然界的化學(xué)元素種類(lèi)大體相同,含量不同
★8、組成細(xì)胞的元素
①大量無(wú)素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
②微量無(wú)素:Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu
③主要元素:C、H、O、N、P、S
④基本元素:C
⑤細(xì)胞干重中,含量最多元素為C,鮮重中含最最多元素為O
★9、生物(如沙漠中仙人掌)鮮重中,含量最多化合物為水,干重中含量最多的化合物為蛋白質(zhì)。
★10、(1)還原糖(葡萄糖、果糖、麥芽糖)可與斐林試劑反應(yīng)生成磚紅色沉淀;脂肪可蘇丹III染成橘黃色(或被蘇丹IV染成紅色);淀粉(多糖)遇碘變藍(lán)色;蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng)。
(2)還原糖鑒定材料不能選用甘蔗
(3)斐林試劑必須現(xiàn)配現(xiàn)用(與雙縮脲試劑不同,雙縮脲試劑先加A液,再加B液)
R
★11、蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸,氨基酸結(jié)構(gòu)通式為NH2—C—COOH,各種氨基酸的區(qū)
H
別在于R基的不同。
★12、兩個(gè)氨基酸脫水縮合形成二肽,連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)鍵(—NH—CO—)叫肽鍵。
★13、脫水縮合中,脫去水分子數(shù)=形成的肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)—肽鏈條數(shù)
★14、蛋白質(zhì)多樣性原因:構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類(lèi)、數(shù)目、排列順序千變?nèi)f化,多肽鏈盤(pán)曲折疊方式千差萬(wàn)別。
★15、每種氨基酸分子至少都含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH),并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上,這個(gè)碳原子還連接一個(gè)氫原子和一個(gè)側(cè)鏈基因。
★16、遺傳信息的攜帶者是核酸,它在生物體的遺傳變異和蛋白質(zhì)合成中具有極其重要作用,核酸包括兩大類(lèi):一類(lèi)是脫氧核糖核酸,簡(jiǎn)稱(chēng)DNA;一類(lèi)是核糖核酸,簡(jiǎn)稱(chēng)RNA,核酸基本組成單位核苷酸。
17、蛋白質(zhì)功能:
①結(jié)構(gòu)蛋白,如肌肉、羽毛、頭發(fā)、蛛絲
②催化作用,如絕大多數(shù)酶
③運(yùn)輸載體,如血紅蛋白
④傳遞信息,如胰島素
⑤免疫功能,如抗體
18、氨基酸結(jié)合方式是脫水縮合:一個(gè)氨基酸分子的羧基(—COOH)與另一個(gè)氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接,同時(shí)脫去一分子水,如圖:
HOHHH
NH2—C—C—OH+H—N—C—COOHH2O+NH2—C—C—N—C—COOH
R1HR2R1OHR2
19、
DNA
RNA
★全稱(chēng)
脫氧核糖核酸
核糖核酸
★分布
細(xì)胞核、線粒體、葉綠體
細(xì)胞質(zhì)
染色劑
甲基綠
吡羅紅
鏈數(shù)
雙鏈
單鏈
堿基
ATCG
AUCG
五碳糖
脫氧核糖
核糖
組成單位
脫氧核苷酸
核糖核苷酸
代表生物
原核生物、真核生物、噬菌體
HIV、SARS病毒
★20、主要能源物質(zhì):糖類(lèi)
細(xì)胞內(nèi)良好儲(chǔ)能物質(zhì):脂肪
人和動(dòng)物細(xì)胞儲(chǔ)能物:糖原
直接能源物質(zhì):ATP
21、糖類(lèi):
①單糖:葡萄糖、果糖、核糖、脫氧核糖
②二糖:麥芽糖、蔗糖、乳糖
★③多糖:淀粉和纖維素(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)
脂肪:儲(chǔ)能;保溫;緩沖;減壓
22、脂質(zhì):磷脂:生物膜重要成分
膽固醇
固醇:性激素:促進(jìn)人和動(dòng)物生殖器官的發(fā)育及生殖細(xì)胞形成
維生素D:促進(jìn)人和動(dòng)物腸道對(duì)Ca和P的吸收
★23、多糖,蛋白質(zhì),核酸等都是生物大分子,基本組成單位依次為:?jiǎn)翁?、氨基酸、核苷酸?
生物大分子以碳鏈為基本骨架,所以碳是生命的核心元素。
自由水(95.5%):良好溶劑;參與生物化學(xué)反應(yīng);提供液體環(huán)境;運(yùn)送
24、水存在形式營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及代謝廢物
結(jié)合水(4.5%)
★25、無(wú)機(jī)鹽絕大多數(shù)以離子形式存在。哺乳動(dòng)物血液中Ca2+過(guò)低,會(huì)出現(xiàn)抽搐癥狀;患急性腸炎的病人脫水時(shí)要補(bǔ)充輸入葡萄糖鹽水;高溫作業(yè)大量出汗的工人要多喝淡鹽水。
26、細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì),和少量糖類(lèi)組成,脂質(zhì)中磷脂最豐富,功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜,蛋白質(zhì)種類(lèi)和數(shù)量越多;細(xì)胞膜基本支架是磷脂雙分子層;細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性和選擇透過(guò)性。
將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)
27、細(xì)胞膜的功能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞
進(jìn)行細(xì)胞間信息交流
28、植物細(xì)胞的細(xì)胞壁成分為纖維素和果膠,具有支持和保護(hù)作用。
★29、制取細(xì)胞膜利用哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞,因?yàn)闊o(wú)核膜和細(xì)胞器膜。
30、★葉綠體:光合作用的細(xì)胞器;雙層膜
★線粒體:有氧呼吸主要場(chǎng)所;雙層膜
核糖體:生產(chǎn)蛋白質(zhì)的細(xì)胞器;無(wú)膜
中心體:與動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂有關(guān);無(wú)膜
液泡:調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)的滲透壓,內(nèi)有細(xì)胞液
內(nèi)質(zhì)網(wǎng):對(duì)蛋白質(zhì)加工
高爾基體:對(duì)蛋白質(zhì)加工,分泌
31、消化酶、抗體等分泌蛋白合成需要四種細(xì)胞器:核糖體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體。
32、細(xì)胞膜、核膜、細(xì)胞器膜共同構(gòu)成細(xì)胞的生物膜系統(tǒng),它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系,協(xié)調(diào)。
維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定
生物膜系統(tǒng)功能許多重要化學(xué)反應(yīng)的位點(diǎn)
把各種細(xì)胞器分開(kāi),提高生命活動(dòng)效率
核膜:雙層膜,其上有核孔,可供mRNA通過(guò)
結(jié)構(gòu)核仁
33、細(xì)胞核由DNA及蛋白質(zhì)構(gòu)成,與染色體是同種物質(zhì)在不同時(shí)期的
染色質(zhì)兩種狀態(tài)
容易被堿性染料染成深色
功能:是遺傳信息庫(kù),是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心
★34、植物細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境,主要是指液泡中的細(xì)胞液。
原生質(zhì)層指細(xì)胞膜,液泡膜及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)
植物細(xì)胞原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜;質(zhì)壁分離中質(zhì)指原生質(zhì)層,壁為細(xì)胞壁
★35、細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過(guò)性膜
自由擴(kuò)散:高濃度→低濃度,如H2O,O2,CO2,甘油,乙醇、苯
協(xié)助擴(kuò)散:載體蛋白質(zhì)協(xié)助,高濃度→低濃度,如葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞
★36、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式主動(dòng)運(yùn)輸:需要能量;載體蛋白協(xié)助;低濃度→高濃度,如無(wú)機(jī)鹽
離子
胞吞、胞吐:如載體蛋白等大分子
★37、細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過(guò)性膜,這種膜可以讓水分子自由通過(guò),一些離子和小分子也可以通過(guò),而其他離子,小分子和大分子則不能通過(guò)。
38、本質(zhì):活細(xì)胞產(chǎn)生的有機(jī)物,絕大多數(shù)為蛋白質(zhì),少數(shù)為RNA
高效性
特性專(zhuān)一性:每種酶只能催化一種成一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)
酶作用條件溫和:適宜的溫度,pH,最適溫度(pH值)下,酶活性最高,
溫度和pH偏高或偏低,酶活性都會(huì)明顯降低,甚至失
活(過(guò)高、過(guò)酸、過(guò)堿)
功能:催化作用,降低化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A—P~P~P,A表示腺苷,P表示磷酸基團(tuán),~表示高能磷酸鍵
全稱(chēng):三磷酸腺苷
★39、ATP
與ADP相互轉(zhuǎn)化:A—P~P~PA—P~P+Pi+能量
功能:細(xì)胞內(nèi)直接能源物質(zhì)
40、細(xì)胞呼吸:有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列氧化分解,生成CO2或其他產(chǎn)物,釋放能量并
生成ATP過(guò)程
線粒體結(jié)構(gòu)如圖:
★41、有氧呼吸與無(wú)氧呼吸比較
有氧呼吸
無(wú)氧呼吸
場(chǎng)所
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(主要)
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
產(chǎn)物
CO2,H2O,能量
CO2,酒精(或乳酸)、能量
反應(yīng)式
C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量
C6H12O62C3H6O3+能量
C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量
過(guò)程
第一階段:1分子葡萄糖分解為2分子丙酮酸和少量[H],釋放少量能量,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
第二階段:丙酮酸和水徹底分解成CO2
和[H],釋放少量能量,線粒
體基質(zhì)
第三階段:[H]和O2結(jié)合生成水,
大量能量,線粒體內(nèi)膜
第一階段:同有氧呼吸
第二階段:丙酮酸在不同酶催化作用
下,分解成酒精和CO2或
轉(zhuǎn)化成乳酸
能量
大量
少量
ATP分子高能磷酸鍵中能量的主要來(lái)源
42、細(xì)胞呼吸應(yīng)用:
包扎傷口,選用透氣消毒紗布,抑制細(xì)菌有氧呼吸
酵母菌釀酒:選通氣,后密封。先讓酵田菌有氧呼吸,大量繁殖,再無(wú)氧呼吸產(chǎn)
生酒精
花盆經(jīng)常松土:促進(jìn)根部有氧呼吸,吸收無(wú)機(jī)鹽等
稻田定期排水:抑制無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精,防止酒精中毒,爛根死亡
提倡慢跑:防止劇烈運(yùn)動(dòng),肌細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸
破傷風(fēng)桿菌感染傷口:須及時(shí)清洗傷口,以防無(wú)氧呼吸
★43、活細(xì)胞所需能量的最終源頭是太陽(yáng)能;流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能
44、
葉綠素a
葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光
葉綠體中色素葉綠素b
(類(lèi)囊體薄膜)胡蘿卜素
類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光
葉黃素
45、光合作用是指綠色植物通過(guò)葉綠體,利用光能,把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物,并且釋放出O2的過(guò)程。
葉綠體結(jié)構(gòu)如圖:
46、
18C中期,人們認(rèn)為只有土壤中水分構(gòu)建植物,未考慮空氣作用
1771年,英國(guó)普利斯特利實(shí)驗(yàn)證實(shí)植物生長(zhǎng)可以更新空氣,未發(fā)現(xiàn)光的作用
1779年,荷蘭英格豪斯多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,只有陽(yáng)光照射下,只有綠葉更新空氣,但
未知釋放該氣體的成分。
1785年,明確放出氣體為O2,吸收的是CO2
1845年,德國(guó)梅耶發(fā)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能
1864年,薩克斯證實(shí)光合作用產(chǎn)物除O2外,還有淀粉
1939年,美國(guó)魯賓卡門(mén)利用同位素標(biāo)記法證明光合作用釋放的O2來(lái)自水。
★47、
條件:一定需要光
光反應(yīng)階段場(chǎng)所:類(lèi)囊體薄膜,
產(chǎn)物:[H]、O2和能量
過(guò)程:(1)水在光能下,分解成[H]和O2;
(2)ADP+Pi+光能ATP
條件:有沒(méi)有光都可以進(jìn)行
暗反應(yīng)階段場(chǎng)所:葉綠體基質(zhì)
產(chǎn)物:糖類(lèi)等有機(jī)物和五碳化合物
過(guò)程:(1)CO2的固定:1分子C5和CO2生成2分子C3
(2)C3的還原:C3在[H]和ATP作用下,部分還原成糖
類(lèi),部分又形成C5
聯(lián)系:光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段既區(qū)別又緊密聯(lián)系,是缺一不可的整體,光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP。
48、空氣中CO2濃度,土壤中水分多少,光照長(zhǎng)短與強(qiáng)弱,光的成分及溫度高低等,都是影響光合作用強(qiáng)度的外界因素:可通過(guò)適當(dāng)延長(zhǎng)光照,增加CO2濃度等提高產(chǎn)量。
49、自養(yǎng)生物:可將CO2、H2O等無(wú)機(jī)物合成葡萄糖等有機(jī)物,如綠色植物,硝化細(xì)菌(化能合成)
異養(yǎng)生物:不能將CO2、H2O等無(wú)機(jī)物合成葡萄糖等有機(jī)物,只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來(lái)維持自身生命活動(dòng),如許多動(dòng)物。
50、細(xì)胞表面積與體積關(guān)系限制了細(xì)胞的長(zhǎng)大,細(xì)胞增殖是生物體生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖遺傳的基礎(chǔ)。
有絲分裂:體細(xì)胞增殖
51、真核細(xì)胞的分裂方式減數(shù)分裂:生殖細(xì)胞(精子,卵細(xì)胞)增殖
★無(wú)絲分裂:蛙的紅細(xì)胞。分裂過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)紡綞絲和染色體
變化
★52、
分裂間期:完成DNA分子復(fù)制及有關(guān)蛋白質(zhì)合成,染色體數(shù)目不增加,DNA
加倍。
前期:核膜核仁逐漸消失,出現(xiàn)紡綞體及染色體,染色體散亂排列。
有絲分裂中期:染色體著絲點(diǎn)排列在赤道板上,染色體形態(tài)比較穩(wěn)定,數(shù)目比
分裂期較清晰便于觀察
后期:著絲點(diǎn)分裂,姐妹染色單體分離,染色體數(shù)目加倍
末期:核膜,核仁重新出現(xiàn),紡綞體,染色體逐漸消失。
★53、動(dòng)植物細(xì)胞有絲分裂區(qū)別
植物細(xì)胞
動(dòng)物細(xì)胞
間期
DNA復(fù)制,蛋白質(zhì)合成(染色體復(fù)制)
染色體復(fù)制,中心粒也倍增
前期
細(xì)胞兩極發(fā)生紡綞絲構(gòu)成紡綞體
中心體發(fā)出星射線,構(gòu)成紡綞體
末期
赤道板位置形成細(xì)胞板向四周擴(kuò)散形成細(xì)胞壁
不形成細(xì)胞板,細(xì)胞從中央向內(nèi)凹陷,縊裂成兩子細(xì)胞
★54、有絲分裂特征及意義:將親代細(xì)胞染色體經(jīng)過(guò)復(fù)制(實(shí)質(zhì)為DNA復(fù)制后),精確地平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞,在親代與子代之間保持了遺傳性狀穩(wěn)定性,對(duì)于生物遺傳有重要意義。
55、有絲分裂中,染色體及DNA數(shù)目變化規(guī)律
56、細(xì)胞分化:個(gè)體發(fā)育中,由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代,在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程,它是一種持久性變化,是生物體發(fā)育的基礎(chǔ),使多細(xì)胞生物體中細(xì)胞趨向?qū)iT(mén)化,有利于提高各種生理功能效率。
★57、細(xì)胞分化舉例:紅細(xì)胞與肌細(xì)胞具有完全相同遺傳信息,(同一受精卵有絲分裂形成);形態(tài)、功能不能原因是不同細(xì)胞中遺傳信息執(zhí)行情況不同。
★58、細(xì)胞全能性:指已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體潛能。
高度分化的植物細(xì)胞具有全能性,如植物組織培養(yǎng)因?yàn)榧?xì)胞(細(xì)胞核)具有該生物
生長(zhǎng)發(fā)育所需的遺傳信息
高度分化的動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性,如克隆羊
59、細(xì)胞內(nèi)水分減少,新陳代謝速率減慢
細(xì)胞內(nèi)酶活性降低
細(xì)胞衰老特征細(xì)胞內(nèi)色素積累
細(xì)胞內(nèi)呼吸速度下降,細(xì)胞核體積增大
細(xì)胞膜通透性下降,物質(zhì)運(yùn)輸功能下降
60、細(xì)胞凋亡指基因決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程,是一種正常的自然生理過(guò)程,如蝌蚪尾消失,它對(duì)于多細(xì)胞生物體正常發(fā)育,維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定以及抵御外界因素干擾具有非常關(guān)鍵作用。
能夠無(wú)限增殖
★61、癌細(xì)胞特征形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化
癌細(xì)胞表面糖蛋白減少,容易在體內(nèi)擴(kuò)散,轉(zhuǎn)移
62、癌癥防治:遠(yuǎn)離致癌因子,進(jìn)行CT,核磁共振及癌基因檢測(cè);也可手術(shù)切除、化療和放療
病毒只是一種只攜帶DNA或RNA的低級(jí)生物,都不是由細(xì)胞構(gòu)成的,怎么可能比人類(lèi)高級(jí)?
一,自然界:
是一類(lèi)個(gè)體微小,無(wú)完整細(xì)胞結(jié)構(gòu),含單一核酸(DNA或RNA)型,必須在活細(xì)胞內(nèi)寄生并復(fù)制的非細(xì)胞型微生物。
“virus”一詞源于拉丁文,原指一種動(dòng)物來(lái)源的毒素。病毒能增殖、遺傳和演化,因而具有生命最基本的特征,但至今對(duì)它還沒(méi)有公認(rèn)的定義。最初用來(lái)識(shí)別病毒的性狀,如個(gè)體微小、一般在光學(xué)顯微鏡下不能看到、可通過(guò)細(xì)菌所不能通過(guò)的濾器、在人工培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)、具有致病性等,現(xiàn)仍有實(shí)用意義。但從本質(zhì)上區(qū)分病毒和其他生物的特征是:①含有單一種核酸(DNA或RNA)的基因組和蛋白質(zhì)外殼,沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu);②在感染細(xì)胞的同時(shí)或稍后釋放其核酸,然后以核酸復(fù)制的方式增殖,而不是以二分裂方式增殖;③嚴(yán)格的細(xì)胞內(nèi)寄生性。病毒缺乏獨(dú)立的代謝能力,只能在活的宿主細(xì)胞中,利用細(xì)胞的生物合成機(jī)器來(lái)復(fù)制其核酸并合成由其核酸所編碼的蛋白,最后裝配成完整的、有感染性的病毒單位,即病毒粒。病毒粒是病毒從細(xì)胞到細(xì)胞或從宿主到宿主傳播的主要形式。
目前,病毒一詞的涵義可以是:指那些在化學(xué)組成和增殖方式是獨(dú)具特點(diǎn)的,只能在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制的微生物或遺傳單位。它的特點(diǎn)是:只含有一種類(lèi)型的核酸(DNA或RNA)作為遺傳信息的載體;不含有功能性核糖體或其它細(xì)胞器;RNA病毒,全部遺傳信息都在RNA上編碼,這種情況在生物學(xué)上是獨(dú)特的;體積比細(xì)菌小得多,僅含有少數(shù)幾種酶類(lèi);不能在無(wú)生命的培養(yǎng)基中增殖,必須依賴(lài)宿主細(xì)胞的代謝系統(tǒng)復(fù)制自身核酸,合成蛋白質(zhì)并裝配成完整的病毒顆粒,或稱(chēng)病毒體(完整的病毒顆粒是指成熟的病毒個(gè)體)。
簡(jiǎn)史
在發(fā)現(xiàn)病毒以前,人們?cè)缫验_(kāi)始不自覺(jué)地利用病毒為人類(lèi)服務(wù)。中國(guó)在16世紀(jì)前后,就用天花患者膿瘡中的漿液給健康人接種而使之獲得免疫力。差不多同時(shí),荷蘭的種植者用嫁接法使郁金香感染病毒而開(kāi)出美麗的碎色花朵;1796年E.琴納發(fā)明了牛痘苗;1885年L.路易斯·巴斯德首創(chuàng)了狂犬病疫苗。
1892年Д.И.伊萬(wàn)諾夫斯基發(fā)現(xiàn)患煙草花葉病的煙葉汁通過(guò)阻留細(xì)菌的濾器后,仍保留其感染性;1898年M.W.拜耶林克再次發(fā)現(xiàn)了這一事實(shí),并指出該病是一類(lèi)與細(xì)菌不同的病原體所引起的。這是認(rèn)識(shí)病毒的開(kāi)端。以后相繼發(fā)現(xiàn)許多人類(lèi)、植物和動(dòng)物的疾病是由病毒引起的。1898年 F.A.J.勒夫勒和 P.伏羅施發(fā)現(xiàn)了牛的口蹄疫病毒;1915年F.W.特沃特和1917年F.埃雷爾分別發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌病毒即噬菌體。
從30年代起開(kāi)始探索病毒的理化性質(zhì),M.施萊辛格提純了噬菌體并指出它是由蛋白質(zhì)和DNA構(gòu)成的;1935年W.M.斯坦利獲得了煙草花葉病毒的結(jié)晶;1936年首次在電子顯微鏡下看到該病毒是一種桿狀顆粒。以后許多病毒相繼被提純,對(duì)他們的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分進(jìn)行了研究,為病毒分類(lèi)提供了依據(jù)。
由于病毒的結(jié)構(gòu)和組分簡(jiǎn)單,有些病毒又易于培養(yǎng)和定量,因此從20世紀(jì)40年代以來(lái),病毒始終是分子生物學(xué)研究的重要材料。30年代末,以M.德?tīng)柌紖慰藶榇淼囊慌蓪W(xué)者開(kāi)始用大腸桿菌的T偶數(shù)噬菌體研究其復(fù)制和遺傳機(jī)制,奠定了分子遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。70年代,研究重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向動(dòng)物病毒。分子生物學(xué)發(fā)展中的重要進(jìn)展,如DNA和 RNA是遺傳物質(zhì)的確證,三聯(lián)體密碼學(xué)說(shuō)的形成,核酸復(fù)制機(jī)制的闡明,遺傳信息流中心法則的提出,反轉(zhuǎn)錄酶、基因的重疊和不連續(xù)性等的發(fā)現(xiàn),以至基因工程的興起和致癌理論的發(fā)展,幾乎無(wú)一不與病毒有關(guān)。一些蛋白質(zhì)和核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)分析,也常常是首先以病毒為材料研究完成的。反過(guò)來(lái),分子生物學(xué)研究又促進(jìn)了對(duì)病毒結(jié)構(gòu)、復(fù)制和遺傳的認(rèn)識(shí),使病毒學(xué)發(fā)展成一門(mén)獨(dú)立的分支學(xué)科。
在實(shí)踐方面,病毒的研究對(duì)防治人類(lèi)、植物和動(dòng)物的病毒病作出了重要貢獻(xiàn)。病毒疫苗的發(fā)展,為控制人類(lèi)疾?。ㄈ缣旎?、黃熱病、脊髓灰質(zhì)炎、麻疹等)和畜禽疾?。ㄈ缗N?、豬瘟、雞新城疫等)提供了有效措施;由于綜合防治和抗病育種等措施的利用,有效地控制了馬鈴薯退化病、小麥土傳花葉病、白菜蕪菁花葉病等農(nóng)作物病害;利用昆蟲(chóng)病毒作為殺蟲(chóng)劑的研究,也在大力開(kāi)展并已進(jìn)入實(shí)用階段。
核酸復(fù)制
DNA病毒按照經(jīng)典的沃森-克里克堿基配對(duì)方式進(jìn)行 DNA復(fù)制。乳多泡病毒的環(huán)狀 DNA按“滾環(huán)”模式進(jìn)行復(fù)制時(shí),需要有核酸內(nèi)切酶和連接酶參與。病毒RNA是通過(guò)半保留方式復(fù)制的,即以病毒RNA(vRNA)為模板,同時(shí)轉(zhuǎn)錄幾個(gè)互補(bǔ)鏈(cRNA),cRNA轉(zhuǎn)錄完成并脫落后,又以同樣方式再轉(zhuǎn)錄出新的vRNA。因此,在感染細(xì)胞中可以查出具有部分雙鏈結(jié)構(gòu)而又拖著多條長(zhǎng)短不同單鏈“尾巴”(正在合成中的互補(bǔ)鏈)的“復(fù)制中間體”。
病毒核酸復(fù)制所需酶的來(lái)源也各不相同。SV40DNA合成所需的酶都來(lái)自宿主。含RNA的Qβ噬菌體、小RNA病毒科和含ssRNA的植物病毒所需RNA多聚酶的某個(gè)亞基,可能由病毒基因編碼,而其他亞基來(lái)自宿主。皰疹病毒DNA復(fù)制所需的酶,部分地由病毒編碼,如DNA多聚酶和胸苷激酶,可能還有核苷酸還原酶。痘類(lèi)病毒的獨(dú)立自主能力最強(qiáng),甚至能在去核細(xì)胞中進(jìn)行DNA復(fù)制,其基因組至少能為75種蛋白質(zhì)編碼,包括DNA多聚酶、胸苷激酶、脫氧核糖核酸酶和聚核苷酸連接酶。
裝配與釋放
病毒核酸和結(jié)構(gòu)蛋白是分別復(fù)制的,然后裝配成完整的病毒粒。最簡(jiǎn)單的裝配方式(如煙草花葉病毒)是核酸與衣殼蛋白相互識(shí)別,由衣殼亞單位按一定方式圍繞RNA聚集而成,不借助酶,也無(wú)需能量再生體系。許多二十面體病毒粒先聚集其衣殼,然后再裝入核酸。有包膜的病毒,在細(xì)胞內(nèi)形成核完后轉(zhuǎn)移至被病毒修飾了的細(xì)胞核膜或質(zhì)膜下面,以芽生方式釋放病毒粒。T4噬菌體則先分別裝配頭部、尾部和尾絲,最后組合成完整病毒粒,裂解細(xì)菌而釋放,其中有些步驟需酶的作用。
細(xì)胞水平上的感染類(lèi)型和宿主反應(yīng)
很早發(fā)現(xiàn)噬菌體感染有裂解性和溶源性之分。以大腸桿菌的λ噬菌體為例,裂解性感染于經(jīng)歷上述復(fù)制周期后產(chǎn)生大量子代病毒粒而將細(xì)菌裂解;而溶源性感染時(shí),噬菌體DNA環(huán)化并整合到大腸桿菌 DNA的特異性位點(diǎn)上,隨著細(xì)菌的分裂而傳給子代細(xì)菌,細(xì)菌不被裂解也不產(chǎn)生子代病毒粒。營(yíng)養(yǎng)條件、紫外線或化學(xué)藥物都能使溶性源感染轉(zhuǎn)化為裂解性。動(dòng)物的DNA病毒如 SV40、腺病毒、皰疹病毒等于感染敏感細(xì)胞(稱(chēng)為容許細(xì)胞)后,形成裂解性感染,而于感染不大敏感的細(xì)胞(稱(chēng)為不容許細(xì)胞)后,則形成轉(zhuǎn)化性感染。轉(zhuǎn)化性感染與溶源性感染相似,病毒DNA或其片段整合于細(xì)胞染色體上,并隨細(xì)胞分裂而傳給子代細(xì)胞,表達(dá)其部分基因(一般為早期基因),但不產(chǎn)生子代病毒粒,細(xì)胞也不死亡,但被轉(zhuǎn)化成類(lèi)似于腫瘤細(xì)胞,可無(wú)限地傳代。另一方面,RNA腫瘤病毒(如雞肉瘤病毒)必須先將其RNA反轉(zhuǎn)錄成dsDNA并整合到細(xì)胞染色體上,才能進(jìn)行復(fù)制,所以這種感染方式是獨(dú)特的,既是轉(zhuǎn)化性感染,又產(chǎn)生大量病毒粒。
宿主細(xì)胞對(duì)病毒感染的反應(yīng)有4種:無(wú)明顯反應(yīng)、細(xì)胞死亡、細(xì)胞增生后死亡和細(xì)胞轉(zhuǎn)化。例如,副粘病毒SV5在細(xì)胞培養(yǎng)中產(chǎn)生大量病毒而不引起明顯反應(yīng)。多數(shù)病毒感染敏感細(xì)胞時(shí),由于抑制了細(xì)胞核酸和蛋白質(zhì)合成而引起細(xì)胞死亡。痘病毒感染時(shí),先刺激細(xì)胞多次分裂然后死亡,造成痘皰病灶。DNA病毒和RNA腫瘤病毒則引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化。
有些動(dòng)物病毒于感染宿主細(xì)胞后,在胞核或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成具有特殊染色特性的內(nèi)含物,稱(chēng)為包涵體,如痘病毒的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)包涵體和皰疹病毒的胞核內(nèi)包涵體。這些包涵體有的是由未成熟或成熟的病毒粒構(gòu)成,有的是宿主細(xì)胞的反應(yīng)產(chǎn)物,有的是兩者的混合物。有些昆蟲(chóng)病毒的病毒粒包埋在蛋白基質(zhì)中,形成包涵體如核型多角體病毒。
脊椎動(dòng)物細(xì)胞感染病毒后的另一種反應(yīng)是產(chǎn)生干擾素。干擾素是一種動(dòng)物細(xì)胞編碼的蛋白,其基因平常處于不活動(dòng)狀態(tài),于病毒感染或經(jīng)雙鏈RNA誘導(dǎo)后活化。干擾素有廣譜的抗病毒作用,但并不直接作用于病毒,其作用機(jī)制是通過(guò)與細(xì)胞膜結(jié)合,激活具有抗病毒作用的3種酶,阻斷了病毒mRNA的翻譯。干擾素在防止病毒擴(kuò)散和疾病恢復(fù)中有一定作用,并有可能成為一種抗病毒藥物。
機(jī)體水平上的感染類(lèi)型和宿主反應(yīng)
高等動(dòng)、植物感染病毒后,可表現(xiàn)為顯性感染和持續(xù)感染,動(dòng)物病毒還可表現(xiàn)為隱性感染。隱性感染無(wú)臨床癥狀,顯性感染表現(xiàn)為臨床疾??;在持續(xù)感染中,病毒在機(jī)體內(nèi)長(zhǎng)期存在。動(dòng)物病毒的持續(xù)感染又分為潛伏感染、慢性感染和長(zhǎng)程感染3類(lèi)。潛伏感染如皰疹,平常無(wú)癥狀也查不到病毒,但由于內(nèi)外因素的刺激而復(fù)發(fā)時(shí)出現(xiàn)病毒;慢性感染如乙型肝炎,有或無(wú)癥狀,但可查到病毒;長(zhǎng)程感染限于少數(shù)病毒,如綿羊的 Maedi-visna(一種反錄病毒感染)可查到病毒;潛伏期和病程都很長(zhǎng),進(jìn)行性發(fā)病直至死亡。
高等動(dòng)物能對(duì)病毒感染產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)。免疫反應(yīng)分為體液免疫和細(xì)胞免疫兩類(lèi),體液免疫表現(xiàn)為由B細(xì)胞產(chǎn)生的抗體,其中包括能特異地滅活病毒的中和抗體。中和抗體在預(yù)防再感染中起主導(dǎo)作用。細(xì)胞免疫的主要表現(xiàn)是識(shí)別病毒抗原并發(fā)生反應(yīng)的T淋巴細(xì)胞,在清除病毒和病毒感染細(xì)胞中起主導(dǎo)作用。
植物細(xì)胞對(duì)病毒常有過(guò)敏反應(yīng),細(xì)胞迅速死亡,形成枯斑,同時(shí)病毒復(fù)制也受到限制。另一種反應(yīng)是產(chǎn)生一種很象干擾素的抗病毒因子,能保護(hù)未受感染的細(xì)胞。
致瘤作用
有一些病毒能誘發(fā)良性腫瘤,如痘病毒科的兔纖維瘤病毒、人傳染性軟疣病毒和乳多泡病毒科的乳頭瘤病毒;另有一些能誘發(fā)惡性腫瘤,按其核酸種類(lèi)可分為DNA腫瘤病毒和RNA腫瘤病毒。DNA腫瘤病毒包括乳多泡病毒料的SV40和多瘤病毒,以及腺病毒科和皰疹病毒科的某些成員,從腫瘤細(xì)胞中可查出病毒核酸或其片段和病毒編碼的蛋白,但一般沒(méi)有完整的病毒粒。RNA腫瘤病毒均屬反錄病毒科,包括雞和小鼠的白血病和肉瘤病毒,從腫瘤細(xì)胞中可查到病毒粒。這兩類(lèi)病毒均能在體外轉(zhuǎn)化細(xì)胞。在人類(lèi)腫瘤中,已證明EB病毒與伯基特淋巴瘤和鼻咽癌有密切關(guān)系;最近,從一種T細(xì)胞白血病查到反錄病毒。此外,Ⅱ型皰疹病毒可能與宮頸癌病因有關(guān),乙型肝炎病毒可能與肝癌病因有關(guān)。但是,病毒大概不是唯一的病因,環(huán)境和遺傳因素可能起協(xié)同作用。
起 源
對(duì)于病毒的起源曾有過(guò)種種推測(cè);一種觀點(diǎn)認(rèn)為病毒可能類(lèi)似于最原始的生命;另一種認(rèn)為病毒可能是從細(xì)菌退化而來(lái),由于寄生性的高度發(fā)展而逐步喪失了獨(dú)立生活的能力,例如由腐生菌→寄生菌→細(xì)胞內(nèi)寄生菌→支原體→立克次氏體→衣原體→大病毒→小病毒;還有一種則認(rèn)為病毒可能是宿主細(xì)胞的產(chǎn)物。這些推測(cè)各有一定的依據(jù),目前尚無(wú)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(guò)變異和自然選擇而演化。
分 類(lèi)
病毒分類(lèi)命名的工作現(xiàn)由國(guó)際病毒分類(lèi)委員會(huì)負(fù)責(zé),已于 1971、1976、1979和 1982年發(fā)表過(guò) 4次報(bào)告。
1982年將資料較齊全而能分類(lèi)的病毒劃分為7大群,分群的根據(jù)是基因組的核酸種類(lèi)(DNA或 RNA)、類(lèi)型(ds或ss)和有無(wú)包膜。7大群中包括59個(gè)科組:
dsDNA,有包膜 4科
dsDNA,無(wú)包膜 8科,1組
ssDNA,無(wú)包膜 3科,1組
dsRNA,有包膜 1科
dsRNA,無(wú)包膜 1科,4個(gè)可能科
ssRNA,有包膜 8科,1組
ssRNA,無(wú)包膜 4科,22組,1個(gè)可能組
如按宿主分類(lèi),則為:
細(xì)菌病毒 10科
真菌病毒 3個(gè)可能科
植物病毒 24組,1個(gè)可能組
無(wú)脊椎動(dòng)物病毒 2科,1組
脊椎動(dòng)物病毒 9科
無(wú)脊椎、脊椎動(dòng)物共有的病毒有6科,即痘病毒科虹彩病毒科、小DNA病毒科、披膜病毒科、布尼亞病毒科和小RNA病毒科,以及一個(gè)可能科,即二節(jié)段雙鏈RNA病毒。
無(wú)脊椎、脊椎動(dòng)物和植物共有的病毒有2科,即呼腸孤病毒科和彈狀病毒科。
病毒分類(lèi)還處于初期階段,以后還會(huì)迅速發(fā)展和演變。目前對(duì)資料較齊全的動(dòng)物病毒和噬菌體都已立為科,科名采用拉丁文;而植物病毒則只立組,組名多采用縮拼法,即將某科的典型代表病毒的普通名稱(chēng)如Tobacco mo-saic virus縮拼為 Tobamo-virus??葡路謥喛萍皩?,屬下即為各個(gè)病毒的普通名稱(chēng),目前尚未分種。
生物病毒的好處:
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濃桿菌噬菌體稀釋液
2、在細(xì)胞工程中,某些病毒可以作為細(xì)胞融合的助融劑,例如仙臺(tái)病毒
3、在基因工程中,病毒可以作為目的基因的載體,使之被拼接在目標(biāo)細(xì)胞的染色體上
4、在專(zhuān)一的細(xì)菌培養(yǎng)基中添加的病毒可以除雜
5、病毒可以作為精確制導(dǎo)藥物的載體
6、病毒可以作為特效殺蟲(chóng)劑
病毒疫苗對(duì)人類(lèi)有防病毒有好處--促進(jìn)了人類(lèi)的進(jìn)化,人類(lèi)的很多基因都是從病毒中得到的.
病毒是一種非細(xì)胞生命形態(tài),它由一個(gè)核酸長(zhǎng)鏈和蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成,病毒沒(méi)有自己的代謝機(jī)構(gòu),沒(méi)有酶系統(tǒng)。因此病毒離開(kāi)了宿主細(xì)胞,就成了沒(méi)有任何生命活動(dòng)、也不能獨(dú)立自我繁殖的化學(xué)物質(zhì)。一旦進(jìn)入宿主細(xì)胞后,它就可以利用細(xì)胞中的物質(zhì)和能量以及復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯的能力,按照它自己的核酸所包含的遺傳信息產(chǎn)生和它一樣的新一代病毒。
病毒基因同其他生物的基因一樣,也可以發(fā)生突變和重組,因此也是可以演化的。因?yàn)椴《緵](méi)有獨(dú)立的代謝機(jī)構(gòu),不能獨(dú)立的繁殖,因此被認(rèn)為是一種不完整的生命形態(tài)。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)了比病毒還要簡(jiǎn)單的類(lèi)病毒,它是小的RNA分子,沒(méi)有蛋白質(zhì)外殼,但它可以在動(dòng)物身上造成疾病。這些不完整的生命形態(tài)的存在說(shuō)明無(wú)生命與有生命之間沒(méi)有不可逾越的鴻溝。
二,非自然界中-泛指計(jì)算機(jī)病毒:
計(jì)算機(jī)病毒不是我們說(shuō)熟悉的生物病毒,計(jì)算機(jī)病毒是一個(gè)程序,一段可執(zhí)行代碼。但是,計(jì)算機(jī)病毒就像生物病毒一樣,有獨(dú)特的復(fù)制能力。同生物病毒一樣計(jì)算機(jī)病毒可以很快地蔓延,而且常常難以根除。它們能把自身附著在各種類(lèi)型的文件上。當(dāng)文件被復(fù)制或從一個(gè)用戶傳送到另一個(gè)用戶時(shí),它們就隨同文件一起蔓延開(kāi)來(lái)。
除復(fù)制能力外,計(jì)算機(jī)病毒還有其它一些和生物病毒一樣的共同特性:一個(gè)被病毒污染的程序能夠傳送病毒載體,如同傳染病。當(dāng)你看到病毒載體似乎僅僅表現(xiàn)在文字和圖象上時(shí),它們可能也已毀壞了文件、再格式化了你的硬盤(pán),刪除了驅(qū)動(dòng)或造成了其它各種類(lèi)型的災(zāi)害。若是病毒并不寄生于單獨(dú)一個(gè)被污染的程序,它還然能通過(guò)占據(jù)存貯空間給你帶來(lái)麻煩,并降低你的計(jì)算機(jī)的全部性能。和生物病毒在傳播上的特性的相似是“計(jì)算機(jī)病毒”名稱(chēng)的由來(lái)。
計(jì)算機(jī)病毒的定義
可以從不同角度給出計(jì)算機(jī)病毒的定義。
一種定義是:通過(guò)磁盤(pán)、磁帶和網(wǎng)絡(luò)等作為媒介傳播擴(kuò)散,能“傳染”其他程序的程序。另一種是:能夠?qū)崿F(xiàn)自身復(fù)制且借助一定的載體存在的具有潛伏性、傳染性和破壞性的程序。
還有的定義是:一種人為制造的程序, 它通過(guò)不同的途徑潛伏或寄生在存儲(chǔ)媒體(如磁盤(pán)、內(nèi)存)或程序里。當(dāng)某種條件或時(shí) 機(jī)成熟時(shí), 它會(huì)自生復(fù)制并傳播, 使計(jì)算機(jī)的資源受到不同程序的破壞等等。
這些說(shuō)法在某種意義上借用了生物學(xué)病毒的概念, 計(jì)算機(jī)病毒同生物病毒所相似之處是扮演著能夠侵入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò), 危害正常工作的“病原體”。它能夠?qū)τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行各種破壞, 同時(shí)能夠自我復(fù)制, 具有傳染性。所以, 計(jì)算機(jī)病毒就是能夠通過(guò)某種途徑潛伏在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)(或程序)里, 當(dāng)達(dá)到某種條件時(shí)即被激活的具有對(duì)計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行破壞作用的一組程序或指令集合。
與生物病毒不同的是所有的計(jì)算機(jī)病毒都是人為地制造出來(lái)的, 有時(shí)一旦擴(kuò)散出來(lái)后連編者自己也無(wú)法控制。它已經(jīng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的純計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)問(wèn)題, 而是一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題了,特別是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的今天,一次計(jì)算機(jī)病毒發(fā)作造成的危害可能比一場(chǎng)瘟疫還要厲害。幾年前,大多數(shù)的病毒主要通過(guò)軟盤(pán)傳播,但是,因特網(wǎng)引入了新的病毒傳送機(jī)制。隨著現(xiàn)在電子郵件被用作一種通信工具,病毒就比以往任何時(shí)候都要擴(kuò)展得快。
計(jì)算機(jī)病毒是人為的產(chǎn)物,所以它的產(chǎn)生和發(fā)展是難以控制的,根據(jù)美國(guó)國(guó)家計(jì)算機(jī)安全協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)資料,已有超過(guò)10,000種病毒被辨認(rèn)出來(lái),而且每個(gè)月都在又產(chǎn)生200種新型病毒。
病毒是一種非細(xì)胞生命形態(tài),它由一個(gè)核酸長(zhǎng)鏈和蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成,病毒沒(méi)有自己的代謝機(jī)構(gòu),沒(méi)有酶系統(tǒng)。因此病毒離開(kāi)了宿主細(xì)胞,就成了沒(méi)有任何生命活動(dòng)、也不能獨(dú)立自我繁殖的化學(xué)物質(zhì)。一旦進(jìn)入宿主細(xì)胞后,它就可以利用細(xì)胞中的物質(zhì)和能量以及復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯的能力,按照它自己的核酸所包含的遺傳信息產(chǎn)生和它一樣的新一代病毒。
病毒基因同其他生物的基因一樣,也可以發(fā)生突變和重組,因此也是可以演化的。因?yàn)椴《緵](méi)有獨(dú)立的代謝機(jī)構(gòu),不能獨(dú)立的繁殖,因此被認(rèn)為是一種不完整的生命形態(tài)。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)了比病毒還要簡(jiǎn)單的類(lèi)病毒,它是小的RNA分子,沒(méi)有蛋白質(zhì)外殼,但它可以在動(dòng)物身上造成疾病。這些不完整的生命形態(tài)的存在說(shuō)明無(wú)生命與有生命之間沒(méi)有不可逾越的鴻溝。
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