正確認(rèn)識病毒 規(guī)避命題錯誤

王苗苗

(浙江省臨安中學(xué) 311300)

病毒是一類無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的特殊生物，其結(jié)構(gòu)簡單，無法獨(dú)立進(jìn)行代謝活動，只能寄生于相應(yīng)的宿主細(xì)胞以繁衍后代。正是由于病毒結(jié)構(gòu)與功能的特殊性，使其成為遺傳、免疫和生物工程等多個領(lǐng)域的重要研究對象，也使其成為高中生物學(xué)試題考查的 “明星生物”。

但綜觀各種教輔資料不難發(fā)現(xiàn)，由于命題者對病毒的相關(guān)知識認(rèn)識不夠準(zhǔn)確而導(dǎo)致試題存在科學(xué)性錯誤的現(xiàn)象層出不窮。對其進(jìn)行歸納、指正，有利于科學(xué)知識的傳播。

1 對病毒遺傳物質(zhì)的錯誤認(rèn)識

例1 某生物的堿基組成是嘌呤堿基60%，嘧啶堿基40%，該生物不可能是( )

A．棉花 B．綿羊

C．噬菌體 D．煙草花葉病毒

討論 此題的標(biāo)準(zhǔn)答案為選項(xiàng)C。通常解析為，噬菌體所含的核酸為雙鏈DNA，根據(jù)卡伽夫法則可知，嘌呤堿基應(yīng)等于嘧啶堿基，故該生物不可能為噬菌體。然而，噬菌體的遺傳物質(zhì)一定是雙鏈DNA嗎？噬菌體即原核生物的病毒，包括噬細(xì)菌體、噬放線菌體和噬藍(lán)細(xì)菌體等。事實(shí)上，噬菌體的種類很多，按遺傳物質(zhì)的類型進(jìn)行劃分主要包括雙鏈DNA型(dsDNA)、單鏈DNA型(ssDNA)、雙鏈RNA型(dsRNA)和單鏈RNA型(ssRNA )等。主要噬菌體分類見表1。

表1 主要噬菌體分類表

可見，并非所有噬菌體的遺傳物質(zhì)都為雙鏈DNA，某些噬菌體遺傳物質(zhì)為單鏈DNA或單鏈RNA時，嘌呤堿基則可能與嘧啶堿基數(shù)目不等。由于高中生物學(xué)教材中涉及的T2噬菌體(噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn))和λ噬菌體(基因工程中作為載體)核酸均為雙鏈DNA，有些命題者便以偏概全將所有噬菌體都?xì)w為雙鏈DNA病毒。

因此，為了使試題更加科學(xué)，建議相關(guān)試題命制時應(yīng)當(dāng)以教材中出現(xiàn)的噬菌體類型為例，明確噬菌體的類型。

2 對病毒變異類型的錯誤認(rèn)識

例2 病毒可遺傳的變異來源是( )

A．基因突變 B．基因重組

C．蛋白質(zhì)變異 D．RNA變異

討論：此題的標(biāo)準(zhǔn)答案為選項(xiàng)A。顯然，命題者認(rèn)為病毒可遺傳變異的來源僅為基因突變。但事實(shí)上，病毒也可以發(fā)生基因重組。當(dāng)兩種或多種病毒感染同一宿主細(xì)胞時，在兩株病毒基因組之間可能發(fā)生基因的交換、重配等遺傳結(jié)構(gòu)較大的變化，即病毒的基因重組。根據(jù)病毒的核酸是連續(xù)還是分節(jié)段，可將病毒的基因重組分為分子內(nèi)重組和基因重配兩種類型。

分子內(nèi)重組又包括斷裂連接模式和拷貝選擇模式。斷裂連接模式通常發(fā)生在單一分子基因組的DNA或RNA病毒中，混合感染的兩種親代病毒的核酸分子之間可以發(fā)生斷裂后交叉連接，使核酸分子內(nèi)部序列重新排列，從而產(chǎn)生重組型子代病毒； 拷貝選擇模式則發(fā)生在部分具單一分子基因組RNA病毒(例如，脊髓炎灰質(zhì)病毒、冠狀病毒)中，不涉及核酸分子的斷裂重接，而是RNA聚合酶選擇性連接在模板鏈上合成子代鏈，子代鏈?zhǔn)遣煌０彐湹钠唇印?/p>

基因重配發(fā)生在具有分段基因組的RNA病毒中。這些病毒具有多個不連續(xù)的RNA片段，當(dāng)兩個不同性狀的病毒株在混合感染時，它們的RNA分子共同進(jìn)入宿主細(xì)胞，病毒相應(yīng)的基因組片段可以隨機(jī)互相交換，發(fā)生重組，然后包在同一衣殼中，即產(chǎn)生新型子代病毒。這種基因重組方式通常只發(fā)生在同類病毒之間，也叫做基因重配。流感病毒、呼腸病毒等常通過這種方式產(chǎn)生新基因型。

高中生物學(xué)中涉及的基因重組主要包括非同源染色體上的非等位基因自由組合和同源染色體非姐妹染色單體之間的交叉互換，兩者均發(fā)生在有性生殖過程中，病毒不能有性生殖，于是便被認(rèn)為無法發(fā)生基因重組。由于教材并未對病毒的基因重組進(jìn)行相關(guān)表述，其并不屬于考試要求范疇，建議命題者避免命制此類試題。

3 對病毒侵染方式的錯誤認(rèn)識

例3 有人試圖通過實(shí)驗(yàn)來了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些過程，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如圖所示，一段時間后，檢測子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，表中對結(jié)果的預(yù)測，最可能發(fā)生的是( )

選項(xiàng)放射性S元素P元素A全部無全部32S全部31PB全部有全部35S多數(shù)32P,少數(shù)31PC少數(shù)有全部32S少數(shù)32P,多數(shù)31PD全部有全部35S少數(shù)32P,多數(shù)31P

討論：此題提供的標(biāo)準(zhǔn)答案為選項(xiàng)D。經(jīng)過一段時間培養(yǎng)，③試管中病毒蛋白質(zhì)外殼含32S，RNA分子含32P，當(dāng)其侵染⑤試管中的細(xì)胞時，RNA分子進(jìn)入細(xì)胞而蛋白質(zhì)外殼留在胞外。培養(yǎng)一段時間，RNA經(jīng)過多次復(fù)制，故進(jìn)入胞內(nèi)的RNA(含32P)相對于新合成的RNA(31P)要少一些，因此子代病毒所含P元素為“少數(shù)32P，多數(shù)31P”。由于含32S的蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入胞內(nèi)，因此子代病毒的蛋白質(zhì)外殼S元素為“全部35S”。本題中，命題者認(rèn)為H5N1病毒侵染細(xì)胞的過程中蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入胞內(nèi)。

然而，事實(shí)果真如此嗎？高中生物學(xué)教材中赫爾希和蔡斯的“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”中噬菌體僅將核酸注入細(xì)胞，而蛋白質(zhì)外殼留在胞外。于是，命題者便將此理解為所有病毒的共性現(xiàn)象，實(shí)際上這是一種錯誤的認(rèn)識。

事實(shí)上，不同類型的病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的方式不同。噬菌體可通過尾絲吸附在相應(yīng)宿主細(xì)胞壁上，利用其攜帶的少量溶菌酶將細(xì)胞壁上的肽聚糖水解，頭部的核酸注入胞內(nèi)，而蛋白質(zhì)外殼留在壁外；植物病毒由于沒有特殊的吸附結(jié)構(gòu)，因此只能以被動的方式侵入。例如，可借昆蟲刺吸式口器刺破植物表面侵入，或借植物天然創(chuàng)口或人工嫁接時的創(chuàng)口侵入等。植物病毒必須在侵入宿主細(xì)胞之后才脫殼；動物病毒則多采用細(xì)胞內(nèi)吞的侵入方式，經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)陷形成吞噬泡，使整個病毒粒子進(jìn)入胞內(nèi)。具有包膜的動物病毒可借助其囊膜與細(xì)胞膜融合，然后使病毒核衣殼進(jìn)入胞內(nèi)。 另外，部分病毒粒子可直接侵入宿主細(xì)胞，機(jī)理暫不明[1]。

可見，只將核酸注入宿主胞內(nèi)主要是噬菌體的侵染方式，不能過度歸納，將所有病毒一概而論。例3中若考慮含32S的蛋白質(zhì)外殼進(jìn)入細(xì)胞，該外殼在細(xì)胞內(nèi)的水解產(chǎn)物是否會被子代病毒合成蛋白質(zhì)外殼時使用？如果使用的話則子代H5N1的S元素就不是“全部35S”了，而應(yīng)為“少數(shù)32S，多數(shù)35S”。