分别解释动物植物病毒和噬菌体进入细胞的机制

分别解释动物植物病毒和噬菌体进入细胞的机制
分别解释动物植物病毒和噬菌体进入细胞的机制

分别解释动物植物病毒和噬菌体进入细胞的机制
植物病毒
　　早在1576年就有关于植物病毒病的记载,举世闻名的、美丽的荷兰杂色郁金香,实际上就是现在所谓郁金香碎色花病毒造成的.1892年Д．И．伊万诺夫斯基与1898年M．W．拜耶林克证明,烟草花叶病为比细菌还小的病原体所引起,可通过病叶汁液传染.20世纪初,已经知道昆虫能传播植物病毒病,如叶蝉传播水稻矮缩病.1930年,Н.Н.麦金尼和汤清香发现病毒可以变异,产生致病力强弱不等的毒株,而且不同毒株之间有干扰作用.1935年,美国W.M.斯坦利第一次把烟草花叶病毒(TMV)提纯结晶,F.C.鲍登和N.W.皮里进一步证实结晶物为核酸与蛋白质所构成的核蛋白,从而揭露了病毒的本质.1939年首次在电子显微镜下看到 TMV烟草花叶病毒是杆状颗粒.1956年证明TMV的核糖核酸(RNA)能独立侵染烟草,第一次证明RNA也是遗传信息的载体.60年代将TMV外壳蛋白和 TMV的RNA在试管内重组成完整的、有侵染性的TMV颗粒.TMV的外壳蛋白的一级结构是第一个被完全测定的病毒蛋白.利用 TMV第一次证实病毒核酸的突变反映在外壳蛋白的氨基酸序列上.
　　特点
　　植物细胞最外层有以纤维素为材料构成的细胞壁,足以抵抗病毒的侵入,因而植物病毒的特点之一是必须通过寄主的伤口方能侵入.实验室内常用摩擦叶面造成轻微伤口来接种某些植物病毒.农田操作、人口移植、摘心、整枝、打杈时手沾染含病毒的汁液,均可造成病毒传染.病毒也可通过嫁接或植物根在土壤砂砾中伸长时所造成的伤口而传染.但在自然界中,植物病毒最重要的传播媒介是节肢动物门中的昆虫(见昆虫纲)和螨类（见蜱螨亚纲）.已知大约有 400种昆虫可传播200种以上的病毒,其中以叶蝉和蚜虫最为主要,仅桃蚜就能传播约70种病毒.某些昆虫传播植物病毒的一个重要特点是：病毒既能在植物体内、也能在昆虫体内繁殖.传播介体除昆虫外,还有真菌、线虫、兔丝子等.
　　植物病毒的另一特点是植物体内没有象高等动物那样的体液免疫和细胞免疫,感染后病毒能在植物体内无限期地存活,直到寄主死亡,或通过营养繁殖体和块茎、块根、蔓藤、枝条等继续传播.除个别的可通过花粉传染（如大麦条纹花叶病毒）外,一般植物病毒很难进入植物茎尖的分生组织,也不能通过种子传播.
　　绝大多数植物病毒是由核酸构成的核心与蛋白质构成的外壳组成的,极少数还含有脂肪和非核酸的碳水化合物.植物病毒核酸类型有 ssRNA（单链RNA）、dsRNA（双链RNA）、ssDNA （单链DNA）和dsDNA（双链DNA）.但绝大多数含ssRNA,无包膜,其外壳蛋白亚基或呈二十面体对称,或呈螺旋式对称排列,形成球状或棒状颗粒（图1）.大多数植物病毒是由单一种外壳蛋白组成形态大小相同的亚基,多个亚基组成外壳.外壳内含有携带其全部基因的病毒核酸.有的植物病毒的核酸分成 1～4段,分别装在外壳相同的颗粒中,如烟草脆裂病毒的RNA分成两段,分别装在两种颗粒中,分子量大的一段装在长棒状颗粒中,小的一段装在短棒中,故称二分体基因病毒；又如雀麦花叶病毒的RNA分成4段,RNA1、RNA2、RNA3和RNA4分别装在外形大小相同的3种球形颗粒中,故称三分体基因组病毒.二分或三分总称为多分体基因组病毒.噬菌体是由D.Herelle和Twort各自独立发现的.噬菌体(bacteriophage, phage)是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称,因部分能引起宿主菌的裂解,故称为噬菌体.本世纪初在葡萄球菌和志贺菌中首先发现.噬菌体具有病毒的一些特性：个体微小.噬菌体基因组含有许多个基因,但所有已知的噬菌体都是细菌细胞中利用细菌的核糖体、蛋白质合成时所需的各种因子、各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身的生长和增殖.一旦离开了宿主细胞,噬菌体既不能生长,也不能复制.
　　噬菌体分布极广,凡是有细菌的场所,就可能有相应噬菌体的存在.在人和动物的排泄物或污染的井水、河水中,常含有肠道菌的噬菌体.在土壤中,可找到土壤细菌的噬菌体.噬菌体有严格的宿主特异性,只寄居在易感宿主菌体内,故可利用噬菌体进行细菌的流行病学鉴定与分型,以追查传染源.由于噬菌体结构简单、基因数少,是分子生物学与基因工程的良好实验系统.
　　噬菌体颗粒在结构上有很大差别,一般可分成三种类型,即无尾部结构的二十面体,有尾部结构的二十面体和线状体,迄今已知的噬菌体大多数是有尾部结构的二十面体.
　　噬菌体颗粒感染一个细菌细胞后可迅速生成几百个子代噬菌体颗粒,每个子代颗粒又可感染细菌细胞,再生成几百个子代噬菌体颗粒.如此重复只需4次,一个噬菌体颗粒便可使几十亿个细菌感染而死亡.当把细菌涂布在培养基上,长成一层菌苔时,一个噬菌体感染其中一个细菌时,便会同上面所说的那样,把该细菌周围的成千上万个细菌感染致死,在培养基的菌苔上出现一个由于细菌被噬菌体裂解后造成的空斑,这便称为噬菌斑(plaque).每一噬菌体除了能使宿主细菌裂解死亡外,还有一些噬菌体感染细菌后,并不使细胞死亡,称为温和噬菌体,这些噬菌体感染细菌后,将其自身的基因组整合进宿主细胞的基因组,此时,这种宿主细菌称为溶原性细菌.溶原性细菌内存在的整套噬菌体DNA基因组称为原噬菌体(prophage),溶原性细菌不会产生许多子噬菌体颗粒,也不会裂解；但当条件改变使溶原周期终止时,宿主细胞就会因原噬菌体的增殖而裂解死亡,释放出许多子代噬菌体颗粒.
　　溶原性细菌有两个特点.第一,溶原性细菌在被噬菌体感染并溶原化后,不会被同种噬菌体再次感染,这是超感染免疫性.第二,经过若干世代后,溶原性细菌会开始进入溶菌周期,即溶原性细菌的诱发.此时,原噬菌体从宿主基因组上切离下来进行增殖.
　　λ噬菌体载体不具有质粒载体的抗生素抗性的标记基因；因此,对λ重组分子的选择主要有下面几种方法.
　　① cI基因功能选择 cI基因编码的阻遏蛋白可使感染了λ噬菌体的大肠杆菌进入溶原化状态.如果在插入型载体的克隆位点上,或是置换型载体的可置换片段中,放上一个cI基因,当外源DNA插入或取代时,便破坏了cI基因,使出现cI-表型.此时,λ重组分子生成的是透亮的噬菌斑,而未重组的λ噬菌体由于仍保有cI基因,所以宿主细菌是溶原化的,就生成混沌的噬菌斑.
　　②lac Z基因功能选择 lac Z基因的产物为卢—半乳糖苷酶,在Xgal—IPTG培养基上显现蓝色.在插入型载体的lac Z基因序列中引入限制性内切核酸酶的切点,外源DNA插入这个克隆位点就会破坏lac Z基因,于是在上述培养基上出现无色的噬菌斑.如果没有同外源DNA形成λ重组分子,则lac Z基因未遭破坏,在培养基上出现蓝色的噬菌斑.
　　③spi-选择 λ噬菌体的red和gam基因产物可抑制噬菌体在宿主细菌中正常生长,red-和gam-突变型λ噬菌体则可正常生长.当置换型载体的可置换片段中放上red和gam基因后,外源DNA片段取代了置换片段,则同时除去了red、gam基因,就可在宿主菌中生长,否则就不能正常生长.