郝祥霞
(太湖县弥陀高中,hxxlldzwan@163.com)
摘要:埃博拉病毒(EBV)是一种RNA病毒,与DNA病毒区分很大,且RNA病毒之间也有差别,学生要相互区分。
关键词:EBV SARS病毒 HIV 乙肝病毒 病毒繁殖
引言:埃博拉病毒(EBV)是一种能引起人类和灵长类动物产生埃博拉出血热的烈性传染病病毒,有着很高的死亡率。在大约1500例确诊的埃博拉案例中,死亡率高达88%。尽管埃博拉病毒的分类地位、结构、繁殖方式早已研究清楚,但是仍然有学生误认为EBV和HIV一样,是逆转录病毒,病毒繁殖相互混淆,为此,本文就病毒知识探讨如下,帮助学生走出误区。
一、误区产生的情境
2015年安徽省“江南十校”高三联考选择题第三题,从此题了解到学生对病毒增殖方面的知识在理解上存在误区,对于逆转录病毒和RNA复制病毒的理解无法相互区分。在讲解该题时,发现了几个问题:①学生对该题图形不能及时理解并获取信息;②病毒的RNA复制与逆转录相互混淆;③中心法则的理解与应用不清楚;④关于正链RNA与负链RNA没有理解等等诸多问题,使得学生看到这类题目时感觉很难,无从下手,得分率很低,老师读出了学生在这一方面的缺陷。而病毒知识模块,是社会热点,在考察学生思维的广阔性、深刻性、敏捷性、灵活性等方面均有所体现,因此应该引起老师对于这方面的注意。为此,在这里我特意就病毒知识模块做一个系统的阐述,以帮助学生走出这块知识的困扰。
对于病毒的划分有几种划分依据,①依据遗传物质划分可分为DNA病毒和RNA病毒、朊病毒(组成成分只有蛋白质),DNA病毒组成成分主要是DNA和蛋白质,以DNA为遗传物质,如乙肝病毒、噬菌体;RNA病毒组成成分主要是RNA和蛋白质,RNA作为遗传物质,如人类免疫缺陷病毒(HIV)、SARS病毒、流感病毒、烟草花叶病毒;而朊病毒其成分只有蛋白质,这类病毒侵入机体后往往是攻击机体正常的蛋白质发生同样的折叠错误,也变成朊病毒。引起疯牛病的病原体就是朊病毒。②依据宿主细胞划分可分为动物病毒、植物病毒、噬菌体。常见的动物病毒有乙肝病毒、流感病毒、人类免疫缺陷病毒等,植物病毒常见的有烟草花叶病毒等。下面我就埃博拉病毒、SARS病毒等做相关区分,让我们看看它们之间的区别和联系。
二、埃博拉病毒(EBV)
1. 埃博拉病毒(EBV)的分类、结构形态
埃博拉病毒(EBV)属丝状病毒科丝状病毒属,有囊膜,有18959个碱基,分子量为4170000,核酸是不分阶段的单股负链RNA。纯病毒粒子由一个螺旋形壳复合体构成,喊负链线性RNA分子和四个毒粒结构蛋白,人感染后死亡率极高。近年来,埃博拉病毒已经成了口头热,几乎无人不晓,引起医学界广泛关注和重视。感染者均是突然出现高烧、头痛、喉咙痛、虚弱和肌肉酸痛,然后是呕吐、腹胀、腹泻。发病后的两星期内,病毒外溢,导致人体内外出血、血液凝固、坏死的血液很快传及全身的各个器官,病人最终出现口腔、鼻腔和肛门出血等症状,患者可在24小时内死亡。尽管EBV很恐怖,但是目前被其感染死亡的也只有几百人,因此我们大可不必恐慌。只是现今高考喜欢考热门问题,尤其是增殖问题,所以学生对于这方面,一定要加以注意,学生对于这方面的内容一定要深入理解,而且在学习这些内容的时候要理解埃博拉病毒的同时也要掌握其他病毒类,将其与其他病毒加以区分,找出它们之间的相同点,更要弄清它们之间的不同点。
2.埃博拉病毒(EBV)的繁殖
埃博拉病毒(EBV)感染人体细胞后,利用宿主细胞中蛋白质合成系统,首先合成RNA复制酶,其负链RNA可以作为模板,通过RNA聚合酶,合成+RNA、mRNA,而mRNA则可作为翻译的模板,合成大量的病毒外壳蛋白。合成的+RNA则又可以作为模板,在RNA聚合酶的作用下合成负链RNA。而子代负链RNA与翻译形成的结构蛋白在宿主细胞的内质网处组装成新的病毒颗粒,由高尔基体分泌至细胞外。由此可以看出,整个过程中主要是完成RNA复制以及蛋白质的合成,其原料是核糖核苷酸和氨基酸。RNA聚合酶以病毒的RNA为模板,合成的RNA具有两大作用,合成的正链RNA是合成病毒遗传物质负链RNA的模板,而mRNA则是合成病蛋白质的模板。而且同学们可以想想该病毒所遵循的中心法则是:RNA复制以及翻译出蛋白质,完全不同于逆转录病毒。
三、埃博拉病毒在增殖上区分于SARS病毒
SARS病毒(严重急性呼吸道综合征 )俗称非典型肺炎。其病原体是SARS病毒。SARS冠状病毒核酸是单链+RNA,可以直接作为模板翻译成蛋白质。SARS病毒进入宿主细胞后,同埃博拉病毒(EBV)一样,利用宿主细胞的蛋白质合成系统合成RNA复制酶,而后在RNA复制酶的作用下,以+RNA为模板合成-RNA,再以-RNA为模板合成无数子代+RNA和多种病毒结构蛋白mRNA,病毒mRNA在宿主细胞核糖体上合成出病毒结构蛋白,子代RNA与结构蛋白在宿主细胞的内质网处组装成新的病毒颗粒,由高尔基体分泌到细胞外。由此可见SARS病毒与EBV病毒一下,也是RNA病毒,其增殖方式和EBV基本相同,也是完成RNA复制和翻译,只是一个是负链RNA一个是正链RNA。
正链RNA和负链RNA的区分点在于是否直接起mRNA的作用上,一般来说如果病毒的RNA能直接起到mRNA的作用,作为蛋白质的直接模板,则是正链RNA,也记+RNA。由此可以做到由于埃博拉病毒的RNA由于不能直接作为蛋白质的合成模板,是负链RNA(-RNA),所以必须在RNA聚合酶的作用下先合成正链RNA,才能合成子代病毒的蛋白质外壳,完成子代病毒的增殖。
在这里需要指出的是有些RNA病毒的遗传物质RNA是正链RNA,那么这是它们往往会以正链RNA为模板合成负链RNA,然后再以负链RNA为模板不断合成病毒遗产物质。有些RNA病毒的遗传物质RNA是负链RNA,大家要学会相互区分,这类病毒需要有负链RNA为模板合成正链RNA和mRNA,才能完成子代病毒的繁殖。
四、埃博拉病毒在增殖上区分于逆转录病毒
有些病毒是逆转录病毒,如HIV(人类免疫缺陷病毒)。这一类病毒进入宿主细胞后,首先以自身RNA为模板,在逆转录酶的催化下,形成DNA-RNA杂交分子,通过核酸酶水解RNA后,得到单链DNA,再以单链DNA为模板,合成双链DNA。后者整合到宿主细胞的DNA上,不断转录子代单链RNA。其子代RNA和亲本RNA均可充当mRNA,翻译出各种病毒蛋白质。子代单链RNA和蛋白质组装成新的病毒颗粒,在脱离宿主细胞释放时,包被上宿主细胞的细胞膜。
对于这类病毒在宿主细胞中所遵循的中心法则有RNA的逆转录得到DNA,DNA转录得到RNA,RNA翻译形成蛋白质,需要用到逆转录酶,RNA聚合酶。
在这里需要提醒的是,RNA复制酶,逆转录酶都是被RNA病毒入侵的宿主细胞才有的酶,正常的细胞合成RNA的过程是DNA的转录,用到RNA聚合酶。所以正常的细胞只有RNA聚合酶(用于基因的表达)和DNA聚合酶(用于细胞分裂间期DNA的复制)。
通过上述的阐述,同学们应该可以把RNA病毒彻底区分开,以后遇到RNA病毒的题目时不会盲目答题,能做到心有成竹,一一应对。
五、埃博拉病毒在增殖上区分于DNA病毒
前面列举的几个典型病毒都是RNA病毒,从那几个特例我们可以看出他们之间的区别。但还有很多病毒是DNA病毒,就高中课本而言,涉及到的病毒有流感病毒,SARS病毒,烟草花叶病毒,人类免疫缺陷病毒(HIV)等这些RNA病毒,噬菌体,乙肝病毒等DNA病毒。尽管病毒是寄生生物,属于消费者,均是在细胞中完成子代病毒的增殖后从宿主细胞中释放,但是DNA病毒和RNA病毒的增殖还是有很多值得注意的不同点。下面就乙肝病毒来了解一下DNA病毒的增殖。乙肝病毒是专一寄生在肝脏细胞内,利用肝脏细胞的能量和物质繁殖子代病毒,乙肝病毒主要通过以下途径传播他人:
1.血液传播:如输血、血浆、血清以及其他血制品,通过血源性注射传播。
2.胎源性传播:如孕妇带病毒通过产道对新生儿垂直传播,妊娠时发生乙肝对胎儿也有感染。
3.性传播传染。
吃饭的传播率是非常低的。研究表明共同生活30年的夫妻传染率是14%。所以我们没有必要谈肝色变,如果一个人身体素质好,一般不会被感染乙肝病毒,而且乙肝疫苗也会起到很好的防御作用。乙肝病毒侵入机体后主要通过下列途径完成增殖:
(1) 病毒进入肝细胞后,脱去衣壳,DNA进入肝细胞核,就是我们老师常提到的吸附和入侵;
(2) 正链DNA在DNA多聚酶的作用下,完成DNA的复制;
(3) 在细胞RNA聚合酶的催化下,以DNA为模板转录成长短不一的RNA。短的RNA作为mRNA,长的还是前基因组RNA。
(4) 以mRNA翻译出e抗原,合心抗原,DNA多聚酶三种表面抗原。合心抗原组装成内衣壳。
(5) 前基因组RNA和DNA多聚酶进入组装好的病毒内衣壳中。
(6) 在DNA多聚酶的作用下,以前基因组RNA为模板,逆转录为负链DNA,而前基因组则被降解掉。
(7) 以负链DNA为模板,生成正链RNA。
(8) 含有双链DNA的内衣壳裹上外衣壳,成为病毒体,从肝细胞释放至肝细胞外。
通过上述阐述乙肝病毒在肝细胞内的增殖所遵循的中心法则显而易见,主要是DNA的复制、转录、以及RNA的翻译。
由此可见,EBV、HIV、SARS病毒、乙肝病毒的遗传信息传递途径并不相同。笔者希望这则短文能使教材教辅用书的编者、一线教师以及学生改变错误认识,走出病毒知识相混淆的误区。
参考文献
[1]刘萍 罗洪江等:人类免疫缺陷病毒(HIV)研究进展.中学生物教学2008年第11期。
[2]朱正威 赵占良:《生物必修2 遗传与进化》,人民教育出版社,2007年1月第2版。
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