如何培养牛痘疫苗基因序列，微生物对人类有益的方面

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病毒是生物吗说明理由

是一类个体微小，无完整细胞结构，含单一核酸（DNA或RNA）型，必须在活细内寄生并复制的非细胞型微生物。

“virus”一词源于拉丁文，原指一种动物来源的毒素。病毒能增殖、遗传和演化，因而具有生命最基本的特征，但至今对它还没有公认的定义。最初用来识别病毒的性状，如个体微小、一般在光学显微镜下不能看到、可通过细菌所不能通过的滤器、在人工培养基上不能生长、具有致病性等，现仍有实用意义。但从本质上区分病毒和其他生物的特征是：①含有单一种核酸（DNA或RNA）的基因组和蛋白质外壳，没有细胞结构；②在感染细胞的同时或稍后释放其核酸，然后以核酸复制的方式增殖，而不是以二分裂方式增殖；③严格的细胞内寄生性。病毒缺乏独立的代谢能力，只能在活的宿主细胞中，利用细胞的生物合成机器来复制其核酸并合成由其核酸所编码的蛋白，最后装配成完整的、有感染性的病毒单位，即病毒粒。病毒粒是病毒从细胞到细胞或从宿主到宿主传播的主要形式。

目前，病毒一词的涵义可以是:指那些在化学组成和增殖方式是独具特点的，只能在宿主细胞内进行复制的微生物或遗传单位。它的特点是：只含有一种类型的核酸（DNA或RNA)作为遗传信息的载体；不含有功能性核糖体或其它细胞器；RNA病毒，全部遗传信息都在RNA上编码，这种情况在生物学上是独特的；体积比细菌小得多，仅含有少数几种酶类；不能在无生命的培养基中增殖，必须依赖宿主细胞的代谢系统复制自身核酸，合成蛋白质并装配成完整的病毒颗粒，或称病毒体（完整的病毒颗粒是指成熟的病毒个体）。

病毒性质的两重性；

一、病毒生命形式的两重性

1、病毒存在的两重性病毒的生命活动很特殊，对细胞有绝对的依存性。其存在形式有二：一是细胞外形式，一是细胞内形式。存在于细胞外环境时，则不显复制活性，但保持感染活性，是病毒体或病毒颗粒形式。进入细胞内则解体释放出核酸分子（DNA或RNA），借细胞内环境的条件以独特的生命活动体系进行复制，是为核酸分子形式。

2、病毒的结晶性与非结晶性病毒可提纯为结晶体。我们知道结晶体是一个化学概念，是很多无机化合物存在的一种形式，我们可以认为某些病毒有化学结晶型和生命活动型的两种形式。

3、颗粒形式与基因形式病毒以颗粒形式存在于细胞之外，此时，只具感染性。一旦感染细胞病毒解体而释放出核酸基因组，然后才能进行复制和增殖，并产生新的子代病毒。有的病毒基因组整合于细胞基因组，随细胞的繁殖而增殖，此时病毒即以基因形式增殖，而不是以颗粒形式增殖，这是病毒潜伏感染的一种方式。

二、病毒结构和功能的两重性

1、标准病毒与缺陷病毒在病毒的增殖过程中，由于其基因组因某种微环境因素的影响或转录过程的错误而发生突变，以致有装配不全的病毒颗粒产生，称为缺陷病毒，产生缺陷病毒的原亲代病毒，则称为标准病毒，缺陷病毒颗粒有干扰标准病繁殖的作用。

2、假病毒与真病毒一种细胞有两种病毒同时感染的情况，在增殖过程中，一种病毒可以穿上本身的外壳，这就是真病毒，是这种病毒的应有“面目”；如果一种病毒的核酸被以另一病毒编码的外壳，则称为假病毒，此时一种病毒的本来性质，被另一种病毒的性质所掩盖。

3、杂种病毒和纯种病毒两种病毒混合感染时，除了出现假型病毒外，还有可能出现病毒核酸重组的情况，即一种病毒颗粒之中，可含有两种病毒的遗传物质，此可称为杂种病毒，折实病毒学中一个相当常见的现象。

三、病毒病理学的两重性

1、病毒的致病性和非致病性关于致病性和非致病性问题，是同宿主细胞相对二言的，在分子水平、细胞水平和机体水平，可能有不同的含义。在细胞水平有细胞病变作用，但在机体水平可能并不显示临床症状，此可称为亚临床感染或不显感染。

2、病毒感染的急性和慢性病毒感染所致的临床症状有急、慢之分，有的病毒一般只表现急性感染而很少表现慢性感染；有的则既有急性过程，也有慢性过程。

目前对病毒的概念可以是：病毒是代谢上无活性，有感染性，而不一定有致病性的银子，他们小于细胞，但大于大多数大分子，他们无例外地在生活细胞内繁殖，他们含有一个蛋白质或脂蛋白外壳和一种核酸，DNA或RNA，甚至只含有核酸而内有蛋白质，或只有蛋白质而没有核酸，它们作为大分子似乎太复杂，作为生物体它们的生理和复制方式又千姿百态。Lwoff在“病毒的概念”一文中强调病毒的特殊性时指出，“病毒应该就是病毒，因为它们是病毒”。

病毒的形态

（1）球状病毒；（2）杆状病毒；（3）砖形病毒；（4）有包膜的球状病毒；（5）具有球状头部的病毒；（6）封于包含体内的昆虫病毒。

病毒的大小

较大的病毒直径为300－450纳米，较小的病毒直径仅为18-22纳米

病毒的组成

病毒主要由核酸和蛋白质组成

病毒的复制过程叫做复制周期。其大致可分为连续的五个阶段：吸附、侵入、脱壳、病毒大分子的合成、病毒的装配与释放

病毒的分类

国际病毒分类委员会（ICNV）第七次报告（1999），将所有已知的病毒根据核酸类型分为DNA病毒——单股DNA病毒，DNA病毒——双股DNA病毒，DNA与RNA反转录病毒，RNA病毒——双股RNA病毒，RNA病毒——单链、单股RNA病毒，裸露RNA病毒及类病毒等八大类群。此外，还增设亚病毒因子一类。这个报告认可的病毒约4000种，设有三个病毒目，64个病毒科，9个病毒亚科，233个病毒属，其中29个病毒属为独立病毒属。亚病毒因子类群，不设科和属。包括卫星病毒和prion（传染性蛋白质颗粒或朊病毒）。一些属性不很明确的属称暂定病毒属。

病毒在自然界分布广泛，可感染细菌、真菌、植物、动物和人，常引起宿主发病。但在许多情况下，病毒也可与宿主共存而不引起明显的疾病。

简史

在发现病毒以前，人们早已开始不自觉地利用病毒为人类服务。中国在16世纪前后，就用天花患者脓疮中的浆液给健康人接种而使之获得免疫力。差不多同时，荷兰的种植者用嫁接法使郁金香感染病毒而开出美丽的碎色花朵；1796年E．琴纳发明了牛痘苗；1885年L．路易斯·巴斯德首创了狂犬病疫苗。

1892年Д．И．伊万诺夫斯基发现患烟草花叶病的烟叶汁通过阻留细菌的滤器后，仍保留其感染性；1898年M．W．拜耶林克再次发现了这一事实，并指出该病是一类与细菌不同的病原体所引起的。这是认识病毒的开端。以后相继发现许多人类、植物和动物的疾病是由病毒引起的。1898年F．A．J．勒夫勒和P．伏罗施发现了牛的口蹄疫病毒；1915年F．W．特沃特和1917年F．埃雷尔分别发现了细菌病毒即噬菌体。

从30年代起开始探索病毒的理化性质，M．施莱辛格提纯了噬菌体并指出它是由蛋白质和DNA构成的；1935年W．M．斯坦利获得了烟草花叶病毒的结晶；1936年首次在电子显微镜下看到该病毒是一种杆状颗粒。以后许多病毒相继被提纯，对他们的形态结构和化学组分进行了研究，为病毒分类提供了依据。

由于病毒的结构和组分简单，有些病毒又易于培养和定量，因此从20世纪40年代以来，病毒始终是分子生物学研究的重要材料。30年代末，以M．德尔布吕克为代表的一派学者开始用大肠杆菌的T偶数噬菌体研究其复制和遗传机制，奠定了分子遗传学的基础。70年代，研究重点逐渐转向动物病毒。分子生物学发展中的重要进展，如DNA和RNA是遗传物质的确证，三联体密码学说的形成，核酸复制机制的阐明，遗传信息流中心法则的提出，反转录酶、基因的重叠和不连续性等的发现，以至基因工程的兴起和致癌理论的发展，几乎无一不与病毒有关。一些蛋白质和核酸的一级结构分析，也常常是首先以病毒为材料研究完成的。反过来，分子生物学研究又促进了对病毒结构、复制和遗传的认识，使病毒学发展成一门独立的分支学科。

在实践方面，病毒的研究对防治人类、植物和动物的病毒病作出了重要贡献。病毒疫苗的发展，为控制人类疾病（如天花、黄热病、脊髓灰质炎、麻疹等）和畜禽疾病（如牛瘟、猪瘟、鸡新城疫等）提供了有效措施；由于综合防治和抗病育种等措施的利用，有效地控制了马铃薯退化病、小麦土传花叶病、白菜芜菁花叶病等农作物病害；利用昆虫病毒作为杀虫剂的研究，也在大力开展并已进入实用阶段。

培养和检测

病毒研究的发展常常与病毒培养和检测方法的进步有密切的关系，特别在脊椎动物病毒方面，小鼠和鸡胚接种、组织培养、超速离心、凝胶电泳、电子显微镜和免疫测定等技术，对病毒学的发展具有深刻的影响。

噬菌体的培养和检测方法最为简单。将噬菌体接种到易感细菌的肉汤培养物中，经18～24小时后，混浊的培养物重新透明，此时细菌被裂解，大量噬菌体被释放到肉汤中，再经除菌过滤，即为粗制噬菌体。为了测定其中噬菌体的数量，将粗制噬菌体稀释到每一接种量含100个左右，与过量的细菌混合，然后铺种于琼脂平皿上，在温箱中培养过夜，细菌繁殖成乳白色衬底，被噬菌体裂解的区域则在此衬底上表现为圆形的透明斑，称为噬斑。噬斑数代表该接种量中有活力的噬菌体数量。如果挑出单个噬斑来培养，就能获得由单个噬菌体所繁殖的后代，达到分离纯化的目的。

动物病毒（见脊椎动物病毒）的培养可在自然宿主、实验动物、鸡胚或细胞培养中进行，以死亡、发病或病变等作为病毒繁殖的直接指标，或以血细胞凝集、抗原测定等作为间接指标。收获发病动物的组织磨成悬液或有病变的细胞培养液，即为粗制病毒。测定活病毒数量可采用空斑法，其原理与噬斑法相同，但以易感的动物单层细胞代替细菌，在接种适当稀释的病毒后，用含有培养液和中性红的琼脂覆盖，使病毒感染局限在小面积内形成病变区，衬底的健康细胞被中性红染成红色，病变区不染色而显示为空斑。

至今植物病毒的培养和检测大都是在整株植物上进行的。从捣碎的病叶汁中制备病毒，常用枯斑法检测。用手指蘸上混有金刚砂的稀释病毒在植物叶片上轩轻磨擦，经一定时间后出现单个分开的圆形坏死或退绿斑点，称为枯斑。

除了利用病毒的致病性定量检测病毒外，还可应用物理方法，如在电子显微镜下计数病毒颗粒，或用紫外分光光度计测定提纯病毒的蛋白和核酸量，这些方法所测得的数据包括了有感染性和无感染性的病毒粒。

应用电子显微镜不但能看清病毒粒的大小、形态，还可以分辨其表面的蛋白亚单位和内部的核壳等超微结构。

大小与形态

不同病毒的大小变动于20～450纳米之间。最大的为痘病毒科，大小为（170～260）×（300～450）纳米，最小的为双联病毒科，直径18～20纳米。

病毒的形态也是多样的：球状（包括二十面体），如脊髓灰质炎病毒和有包膜的如疱疹病毒；杆状（包括棒状），如烟草花叶病毒；丝状，如甜菜黄花病毒；弹状，如水疱性口炎病毒；复杂构型，如蝌蚪状的T偶数噬菌体。有些病毒在细胞内呈自然晶体排列。

结构

最简单的病毒中心是核酸，外面包被着1层有规律地排列的蛋白亚单位，称为衣壳。构成衣壳的形态亚单位称为壳粒，由核酸和衣壳蛋白所构成的粒子称为核壳。较复杂的病毒外边还有由脂质和糖蛋白构成包膜。核壳按壳粒的排列方式不同而分为3种模式：二十面体对称，如脊髓灰质炎病毒；螺旋对称，如烟草花叶病毒；复合对称，如T偶数噬菌体。在脂质的包膜上还有1种或几种糖蛋白，在形态上形成突起，如流感病毒的血凝素和神经氨酸酶。昆虫病毒中有1类多角体病毒，其核壳被蛋白晶体所包被，形成多角形包涵体。

化学组成

核酸带有遗传密码的病毒基因组。病毒依所含核酸种类不同可分为DNA病毒和RNA病毒。动物病毒或含DNA，或含RNA；植物病毒除少数组外大多为RNA病毒；噬菌体除少数科外大多为DNA病毒。

DNA或RNA可以是线型的或环状的，可以是单链的或双链的。RNA可以分节段或不分节段，单链RNA又分正链的和负链的。

在分节段的RNA植物病毒中，常见多分体基因组，即同一病毒的几个RNA节段分别装入衣壳中，形成大小不同的颗粒，有的分装在两种颗粒中称二分体基因组，如豇豆花叶病毒；有的分装在3种颗粒中称三分体基因组，如黄瓜花叶病毒和雀麦花叶病毒。

通过遗传学和生物化学方法，已查明一些病毒的基因图谱。对MS2和ΦΧ174噬菌体。花椰菜花叶病毒、SV40和乙型肝炎病毒核酸的核苷酸序列，已全部查明。

①蛋白质病毒的主要组分，依其功能可分为衣壳蛋白、膜蛋白、糖蛋白和内在酶4类。

衣壳蛋白包裹核酸形成保护性的外壳。简单的病毒只有1种衣壳蛋白，较复杂的如腺病毒衣壳是由六邻体、五邻体和纤维3种蛋白构成的。在有包膜的病毒如流感和水疱性口炎病毒中，膜蛋白一方面与外层脂质相连结，另一方面又同内部的核壳相连结，起到维系病毒内外结构的作用。糖蛋白位于包膜表面，有的形成突起，如流感病毒的血凝素，能与细胞膜受体结合。病毒虽无完整的酶系统，但常含有一些特殊的酶，如流感病毒的神经氨酸酶和噬菌体的溶菌酶。此外，呼肠孤病毒科、弹状病毒科、正粘病毒科和副粘病毒科病毒粒中含RNA多聚酶，反录病毒科含反转录酶，均与核酸复制有关。目前已查明十几种病毒蛋白的全氨基酸序列。

②脂质存在于包膜中，包膜是在病毒成熟时从细胞质膜或核膜芽生获得的，所以病毒脂质常具有宿主细胞脂质的特征。用有机溶剂或去污剂破坏包膜脂质，可使病毒粒裂解。

③糖除核酸中的戊糖外，病毒包膜还含有与蛋白或脂质结合的多糖。

烟草花叶病毒、流感病毒和枯草杆菌噬菌体的电子显微镜照片和结构模式图（见植物病毒、正粘病毒科和细菌病毒）。

复制

病毒复制指病毒粒入侵宿主细胞到最后细胞释放子代毒粒的全过程，包括吸附、进入与脱壳、病毒早期基因表达、核酸复制、晚期基因表达、装配和释放等步骤。各步的细节因病毒而异。

吸附与进入

T4噬菌体先以其尾丝与大肠杆菌表面受体结合，随后尾鞘收缩，裸露出的尾轴穿入细菌外壁，把头部内储存的DNA注射到细菌体内。动物病毒也是先与细胞受体结合，以后或是靠细胞的吞噬作用进入，或是病毒包膜与细胞质膜融合后使核壳进入。植物病毒则是通过伤口侵入或通过媒介昆虫直接注入。一般情况下，病毒均须经脱壳，即脱去外被的蛋白质释放核酸，才能进行下一步复制。

基因表达

将其核酸上的遗传信息转录成信使核糖核酸（mRNA），然后再翻译成蛋白质。一般在核酸复制以前的称早期基因表达，所产生的早期蛋白质，有的是核酸复制所需的酶，有的能抑制细胞核酸和蛋白质的合成；在核酸复制开始以后的称晚期基因表达，所产生的晚期蛋白质主要是构成毒粒的结构蛋白质。早期和晚期蛋白质中都包括一些对病毒复制起调控作用的蛋白质。

转录

因病毒核酸的类型而异，共有6种方式：双链DNA（dsDNA）的病毒如SV40，其转录方式与宿主细胞相同；含单链DNA（ssDNA）的病毒如小DNA病毒科，需要通过双链阶段后再转录出mRNA；含单链正链RNA（ss+RNA）的病毒如脊髓灰质炎病毒、烟草花叶病毒和Qβ噬菌体，其RNA可直接作为信使，利用宿主的蛋白质合成机器合成它所编码的蛋白质；含单链负链RNA（ss-RNA）的病毒如水疱性口炎病毒和流感病毒，需先转录成互补的正链作为其mRNA，ssRNA的反录病毒如鸡肉瘤病毒和白血病病毒，需先经反转录成dsDNA而整含到宿主染色体中，于表达时再转录成mRNA，含dsRNA的呼肠孤病毒，则以保守型复制方式转录出与原来双链中的正链相同的mRNA。

近年来发现有些病毒（如腺病毒和SV40）的基因是不连续的，有外显子与内含子之分，转录后有剪接过程，把内含子剪除而把外显子连接起来，才有mRNA的功能。多数病毒的mRNA还需经过其他加工，如在5′端加上“帽子”结构和在3′端加上多聚腺嘌呤核苷酸。

病毒基因转录所需酶的来源也不相同，如小DNA病毒科、乳多泡病毒科所需依赖于DNA的RNA多聚酶，都是利用宿主原有的酶；而弹状病毒科、正粘病毒科、副粘病毒科和呼肠孤病毒科所需的依赖于RNA的RNA多聚酶，以及反录病毒科所需的反转录酶，都是病毒粒自备的。

翻译

不同病毒mRNA翻译的方式是不同的。一般认为噬菌体的翻译是多顺反子的，如Qβ的RNA上有3个顺反子（为单个肽链编码的基因功能单位），可沿着1条mRNA独立地翻译出3种多肽。动物病毒的翻译是单顺反子的，即由其基因组转录成不同的mRNA，每种mRNA翻译成一种多肽。分节段基因组病毒如流感病毒和呼肠孤病毒，每1节段RNA构成1个顺反子，多分体基因组的植物病毒也是如此。脊髓灰质炎病毒的mRNA先被翻译成1个分子量为20万的巨肽，再经裂解成为衣壳蛋白和酶。

有些病毒如ΦΧ174，Qβ噬菌体和SV40等，存在基因重叠现象，即按读码位相不同而从同一核苷酸序列可以表达出一种以上的蛋白质。这是病毒经济地利用其有限的遗传信息的1种方式。

核酸复制

DNA病毒按照经典的沃森-克里克碱基配对方式进行DNA复制。乳多泡病毒的环状DNA按“滚环”模式进行复制时，需要有核酸内切酶和连接酶参与。病毒RNA是通过半保留方式复制的，即以病毒RNA（vRNA）为模板，同时转录几个互补链（cRNA），cRNA转录完成并脱落后，又以同样方式再转录出新的vRNA。因此，在感染细胞中可以查出具有部分双链结构而又拖着多条长短不同单链“尾巴”（正在合成中的互补链）的“复制中间体”。

病毒核酸复制所需酶的来源也各不相同。SV40DNA合成所需的酶都来自宿主。含RNA的Qβ噬菌体、小RNA病毒科和含ssRNA的植物病毒所需RNA多聚酶的某个亚基，可能由病毒基因编码，而其他亚基来自宿主。疱疹病毒DNA复制所需的酶，部分地由病毒编码，如DNA多聚酶和胸苷激酶，可能还有核苷酸还原酶。痘类病毒的独立自主能力最强，甚至能在去核细胞中进行DNA复制，其基因组至少能为75种蛋白质编码，包括DNA多聚酶、胸苷激酶、脱氧核糖核酸酶和聚核苷酸连接酶。

装配与释放

病毒核酸和结构蛋白是分别复制的，然后装配成完整的病毒粒。最简单的装配方式（如烟草花叶病毒）是核酸与衣壳蛋白相互识别，由衣壳亚单位按一定方式围绕RNA聚集而成，不借助酶，也无需能量再生体系。许多二十面体病毒粒先聚集其衣壳，然后再装入核酸。有包膜的病毒，在细胞内形成核完后转移至被病毒修饰了的细胞核膜或质膜下面，以芽生方式释放病毒粒。T4噬菌体则先分别装配头部、尾部和尾丝，最后组合成完整病毒粒，裂解细菌而释放，其中有些步骤需酶的作用。

细胞水平上的感染类型和宿主反应

很早发现噬菌体感染有裂解性和溶源性之分。以大肠杆菌的λ噬菌体为例，裂解性感染于经历上述复制周期后产生大量子代病毒粒而将细菌裂解；而溶源性感染时，噬菌体DNA环化并整合到大肠杆菌DNA的特异性位点上，随着细菌的分裂而传给子代细菌，细菌不被裂解也不产生子代病毒粒。营养条件、紫外线或化学药物都能使溶性源感染转化为裂解性。动物的DNA病毒如SV40、腺病毒、疱疹病毒等于感染敏感细胞（称为容许细胞）后，形成裂解性感染，而于感染不大敏感的细胞（称为不容许细胞）后，则形成转化性感染。转化性感染与溶源性感染相似，病毒DNA或其片段整合于细胞染色体上，并随细胞分裂而传给子代细胞，表达其部分基因（一般为早期基因），但不产生子代病毒粒，细胞也不死亡，但被转化成类似于肿瘤细胞，可无限地传代。另一方面，RNA肿瘤病毒（如鸡肉瘤病毒）必须先将其RNA反转录成dsDNA并整合到细胞染色体上，才能进行复制，所以这种感染方式是独特的，既是转化性感染，又产生大量病毒粒。

宿主细胞对病毒感染的反应有4种：无明显反应、细胞死亡、细胞增生后死亡和细胞转化。例如，副粘病毒SV5在细胞培养中产生大量病毒而不引起明显反应。多数病毒感染敏感细胞时，由于抑制了细胞核酸和蛋白质合成而引起细胞死亡。痘病毒感染时，先刺激细胞多次分裂然后死亡，造成痘疱病灶。DNA病毒和RNA肿瘤病毒则引起细胞转化。

有些动物病毒于感染宿主细胞后，在胞核或细胞质内形成具有特殊染色特性的内含物，称为包涵体，如痘病毒的细胞质内包涵体和疱疹病毒的胞核内包涵体。这些包涵体有的是由未成熟或成熟的病毒粒构成，有的是宿主细胞的反应产物，有的是两者的混合物。有些昆虫病毒的病毒粒包埋在蛋白基质中，形成包涵体如核型多角体病毒。

脊椎动物细胞感染病毒后的另一种反应是产生干扰素。干扰素是一种动物细胞编码的蛋白，其基因平常处于不活动状态，于病毒感染或经双链RNA诱导后活化。干扰素有广谱的抗病毒作用，但并不直接作用于病毒，其作用机制是通过与细胞膜结合，激活具有抗病毒作用的3种酶，阻断了病毒mRNA的翻译。干扰素在防止病毒扩散和疾病恢复中有一定作用，并有可能成为一种抗病毒药物。

机体水平上的感染类型和宿主反应

高等动、植物感染病毒后，可表现为显性感染和持续感染，动物病毒还可表现为隐性感染。隐性感染无临床症状，显性感染表现为临床疾病；在持续感染中，病毒在机体内长期存在。动物病毒的持续感染又分为潜伏感染、慢性感染和长程感染3类。潜伏感染如疱疹，平常无症状也查不到病毒，但由于内外因素的刺激而复发时出现病毒；慢性感染如乙型肝炎，有或无症状，但可查到病毒；长程感染限于少数病毒，如绵羊的Maedi－visna（一种反录病毒感染）可查到病毒；潜伏期和病程都很长，进行性发病直至死亡。

高等动物能对病毒感染产生特异性免疫反应。免疫反应分为体液免疫和细胞免疫两类，体液免疫表现为由B细胞产生的抗体，其中包括能特异地灭活病毒的中和抗体。中和抗体在预防再感染中起主导作用。细胞免疫的主要表现是识别病毒抗原并发生反应的T淋巴细胞，在清除病毒和病毒感染细胞中起主导作用。

植物细胞对病毒常有过敏反应，细胞迅速死亡，形成枯斑，同时病毒复制也受到限制。另一种反应是产生一种很象干扰素的抗病毒因子，能保护未受感染的细胞。

致瘤作用

有一些病毒能诱发良性肿瘤，如痘病毒科的兔纤维瘤病毒、人传染性软疣病毒和乳多泡病毒科的乳头瘤病毒；另有一些能诱发恶性肿瘤，按其核酸种类可分为DNA肿瘤病毒和RNA肿瘤病毒。DNA肿瘤病毒包括乳多泡病毒料的SV40和多瘤病毒，以及腺病毒科和疱疹病毒科的某些成员，从肿瘤细胞中可查出病毒核酸或其片段和病毒编码的蛋白，但一般没有完整的病毒粒。RNA肿瘤病毒均属反录病毒科，包括鸡和小鼠的白血病和肉瘤病毒，从肿瘤细胞中可查到病毒粒。这两类病毒均能在体外转化细胞。在人类肿瘤中，已证明EB病毒与伯基特淋巴瘤和鼻咽癌有密切关系；最近，从一种T细胞白血病查到反录病毒。此外，Ⅱ型疱疹病毒可能与宫颈癌病因有关，乙型肝炎病毒可能与肝癌病因有关。但是，病毒大概不是唯一的病因，环境和遗传因素可能起协同作用。

起源

对于病毒的起源曾有过种种推测；一种观点认为病毒可能类似于最原始的生命；另一种认为病毒可能是从细菌退化而来，由于寄生性的高度发展而逐步丧失了独立生活的能力，例如由腐生菌→寄生菌→细胞内寄生菌→支原体→立克次氏体→衣原体→大病毒→小病毒；还有一种则认为病毒可能是宿主细胞的产物。这些推测各有一定的依据，目前尚无定论。因此病毒在生物进化中的地位是未定的。但是，不论其原始起源如何，病毒一旦产生以后，同其他生物一样，能通过变异和自然选择而演化。

分类

病毒分类命名的工作现由国际病毒分类委员会负责，已于1971、1976、1979和1982年发表过4次报告。

1982年将资料较齐全而能分类的病毒划分为7大群，分群的根据是基因组的核酸种类（DNA或RNA）、类型（ds或ss）和有无包膜。7大群中包括59个科组：

dsDNA，有包膜4科

dsDNA，无包膜8科，1组

ssDNA，无包膜3科，1组

dsRNA，有包膜1科

dsRNA，无包膜1科，4个可能科

ssRNA，有包膜8科，1组

ssRNA，无包膜4科，22组，1个可能组

如按宿主分类，则为：

细菌病毒10科

真菌病毒3个可能科

植物病毒24组，1个可能组

无脊椎动物病毒2科，1组

脊椎动物病毒9科

无脊椎、脊椎动物共有的病毒有6科，即痘病毒科虹彩病毒科、小DNA病毒科、披膜病毒科、布尼亚病毒科和小RNA病毒科，以及一个可能科，即二节段双链RNA病毒。

无脊椎、脊椎动物和植物共有的病毒有2科，即呼肠孤病毒科和弹状病毒科。

病毒分类还处于初期阶段，以后还会迅速发展和演变。目前对资料较齐全的动物病毒和噬菌体都已立为科，科名采用拉丁文；而植物病毒则只立组，组名多采用缩拼法，即将某科的典型代表病毒的普通名称如Tobaccomo-saicvirus缩拼为Tobamo-virus。科下分亚科及属，属下即为各个病毒的普通名称，目前尚未分种。

生物竞赛历届试题

生物试题

一．单选题（本大题共40小题，每小题1.5分，共60分）

1．神经元接受刺激后产生兴奋并传导兴奋过程中，发生了机械刺激（或其它刺激）转变为电信号、电信号转变成化学信号和化学信号转变为电信号等变化，上述这些转变依次发生在：

A．突触小体、突触前膜、突触后膜B．刺激部位、突触前膜、突触后膜

C．刺激部位、突触小体、突触后膜D．刺激部位、突触间隙、突触后

2.下列四个图中，能正确反映生长素浓度与芽位置关系的是：

3.红眼(R)雌果蝇和白眼(r)雄果蝇交配，F1代表全是红眼，自交所得的F2代中红眼雌果蝇121头，红眼雄果蝇60头，白眼雌果蝇0头，白眼雄果蝇59头，则F2代卵中具有R和r及精子中具有R和r的比例是：

A.卵细胞：R:r=1:1 精子：R:r＝3：1 B.卵细胞：R:r=3:1 精子：R:r＝3：1

C.卵细胞：R:r=1:1精子：R:r＝1：1D.卵细胞：R:r=3:1 精子：R:r＝1：1

4.一种植物的叶落入潮湿的土壤后，可发育成一株完整的幼苗，这一过程涉及

①呼吸作用、光合作用、激素调控②细胞分裂、脱分化、再分化、组织器官形成

③DNA的复制、转录、蛋白质的合成④等位基因的分离、非等位基因的自由组合

A.①②③B.①③④C.②④D.①③

5已知某一动物种群中仅有Aabb和AAbb两种类型个体，Aabb：AAbb=1：2，且该种群中雌雄个体比例为1：1，个体间可以自由交配，则该种群自由交配产生的子代中能稳定遗传的个体比例为

A．5/8 B．5/9 C．13/16 D．13/18

6．某种鼠中，毛的黄色基因Y对灰色基因y为显性，短尾基因T对长尾基因t为显性，且基因Y或T在纯合时都能使胚胎致死，这两对基因是自由组合的。现有两只黄色短尾鼠交配，它们所生后代的表现型比例为

A．9∶3∶3∶1      B．4∶2∶2∶1      C．3∶3∶1∶1      D．1∶1∶1∶1

7.下图为人体细胞的分裂、分化、衰老和死亡过程的示意图，图中①—⑥为各个时期的细胞，a-c表示细胞所进行的生理过程。据图分析，下列叙述正确的是

A．与①相比，②的表面积与体积的比值增大，与外界环境进行物质交换的能力增强

B．⑤与⑥细胞内的基因容易发生突变

C．⑤⑥细胞内遗传信息的流动方向为：DNA→RNA→蛋白质

D．细胞衰老与死亡会引起人体的衰老与死亡

8.WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是

A．①处插入碱基对G-CB．②处碱基对A-T替换为G-C

C．③处缺失碱基对A-TD．④处碱基对G-C替换为A-T

9．下列生理活动与生物膜无关的是

A、叶肉细胞中水在光照下分解B、唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶

C、tRNA携带氨基酸进入核糖体D、突触小体释放递质到突触间隙

10.肺炎双球菌具有荚膜的S型菌株和不具有荚膜的R型菌株。艾弗里将S型菌株加热杀死后，分别提取其中的蛋白质、DNA和荚膜多糖等成分，再分别与活R型菌株混合后倒平板。上述实验最可能出现下列哪种现象，使艾弗里发现DNA是遗传物质?

A．与DNA混合后所倒的平板出现的菌落全部是具有荚膜的

B．与蛋白质混合后所倒的平板出现的菌落全部都不具有荚膜

C．比较各种混合后所倒的平板，与DNA混合的那一组出现具有荚膜的菌落的比例大

D．除了与DNA混合那一组外，其余各组都没有出现具有荚膜的菌株

11.下列关于人类遗传病的叙述，错误的是

①一个家族仅一代人中出现过的疾病不是遗传病②一个家族几代人中都出现过的疾病是遗传病③携带遗传病基因的个体会患遗传病④不携带遗传病基因的个体不会患遗传病

A.①②                   B.③④               C.①②③            D.①②③④

12.植物激素中的赤霉素与生长素都能促进茎杆伸长，两者促进植物生长及关系可用下图表示，请据图中信息和相关知识分析下列说法错误的是

A.赤霉素和生长素都是植物细胞内合成的微量有机物

B.赤霉素促进茎杆伸长是通过提高生长素的含量而实现的

C.图中赤霉素对①过程是促进，而对②过程是抑制

D.赤霉素与生长素在植物体内表现为协同作用，因此他们的化学成分应该是相同的

13.某肠痉挛截瘫患者在炎热环境中服用阿托品后，出现发热副作用，将其转移至凉爽环境后，未做出其他处理，体温自行恢复正常，该患者最可能发热的原因是:

A.散热中枢功能障碍B.产热中枢功能障碍

C.发汗功能障碍D.下丘脑体温调节功能障碍

14．乙肝疫苗的接种需在一定时期内间隔注射三次，其目的是

A．使机体积累更多数量的疫苗

B．使机体产生更多种类的淋巴细胞

C．使机体产生更多数量的抗体和淋巴细胞

D．使机体产生更强的非特异性免疫

15.如图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。下列描述错误的是

 A。曲线a代表正常海水中膜电位的变化 

B。两种海水中神经纤维的静息电位相同 

 C。低Na+海水中神经纤维静息时，膜内Na+浓度高于膜外 

  D。正常海水中神经纤维受刺激时，膜外Na+浓度高于膜内 

16.近年来在疫苗家族中增加了第三代疫苗—DNA疫苗，它们是由病原微生物中的一段表达抗原的基因制成，这段基因编码的产物仅仅引起机体的免疫反应。以下关于DNA疫苗的叙述正确的是

A．能引起特异性免疫反应是因为DNA疫苗具有抗原决定簇

B．DNA疫苗引起免疫反应前必须经过转录和翻译的过程

C．DNA疫苗导入人体后效应B细胞分化为记忆细胞

D．接种后若感染此病原微生物则体内记忆细胞会产生大量抗体

17.如图的纵坐标表示甲乙个体的对数的比，虚线表示甲乙个体的对数的比相等，则

A.甲种群与乙种群为捕食关系,甲种群依赖于乙种群

B.甲种群与乙种群为竞争关系,竞争程度由强到弱

C.乙为S型增长,其增长受本身密度制约

D.乙为J型增长,始终受到甲种群的制约

18.下列属于特异性免疫的一组是（）

A．白细胞的吞噬作用和接种卡介苗

B．种牛痘预防天花与皮肤的屏障作用

C．患过麻疹的人不再患麻疹和注射百日咳针后不再患百日咳

D．溶菌酶的杀菌作用与服用小儿麻痹预防糖丸

19.、图Ⅰ是某组织局部结构模式图。图Ⅱ是人体甲状腺激素分泌的分级调节示意图，甲、乙、丙分别代表腺体名称，X、Y代表激素名称。下列叙述正确的是：

A.图Ⅰ中，组织液中的氧气进入组织细胞被线粒体利用，需至少穿过6层磷脂分子层。

B.图Ⅰ中B液渗透压的大小差异与无机盐、血糖的含量有关。

C.图Ⅱ中甲和乙所代表的结构名称分别是下丘脑和腺垂体,激素Y的名称是促甲状腺激素

D.图Ⅱ中①②③④四个过程，具有抑制作用的是②③④.

20.下列三种生物学现象：①给小白鼠注射一定量的胰岛素后，小白鼠休克；②当细菌进入人体后，机体产生特异性的抗体与之结合，从而抑制细菌繁殖；③小猪听到主人“噜噜”叫声就奔向主人。产生的机理依次属于（）

A．体液调节、免疫调节、反射 B．反射、细胞免疫、激素调节

C．体液调节、过敏反应、反射 D．反射、自身免疫、体液调节

21.下列决定动物种群增长的参数中，最重要的是（）

A．出生率和食物供应       B．死亡率和迁移

C．死亡率和种群占据的地域面积 D．出生率和死亡率

22.冬虫夏草是一味名贵中药。虫草的幼虫在土壤中越冬时，被虫草属真菌侵入体内，虫体内部组织被破坏，菌丝充满虫体成为菌核，夏季菌核萌发，长出具柄的子座，似直立小草。这种真菌与幼虫的关系属于（）

A．共生B．寄生C．竞争D．捕食

23.在下列的四个种群年龄分布类型中，哪一类型种群灭绝的可能性最大

ABCD

24.在森林中雀鸟总爱在上层采食，柳莺却爱在中层筑巢，只有血雉喜欢寻觅底层的昆虫与苔藓，这种现象从生物群落的结构上看属于（）

A．垂直分布B．水平分布C．结构的分区D．结构的组成

25.群落不断发展变化，按照一定的规律进行着演替。下列关于演替的叙述，正确的是()

A．初（原）生演替历程短．速度慢

B．在正常情况下，群落演替的最终结果使生物多样性降低

C．在演替早期，群落中的优势种群的基因频率发生显著变化

D．在森林遭受火灾后的地段上重新形成森林，是次生演替的一个例子

26.某人血液中甲状腺激素浓度过高时会引起线粒体原有功能的改变，即虽然进行有机物的氧化及电子传递但无ATP生成。根据这一事实，可以预料此人

A.食量小，耗氧量低，肥胖，皮肤温度比正常人高

B.食量大，耗氧量高，消瘦，皮肤温度比正常人低

C.食量小，耗氧量高，肥胖，皮肤温度比正常人高

D.食量大，耗氧量高，消瘦，皮肤温度比正常人高

27.激素、二氧化碳、组织胺都可对动物生理活动进行调节，其调节过程中最根本的相同点是

A.都是化学物质B.都是细胞产生的

C.都通过体液的传送D.都能促进机体的生理活动

28.右下图为反射弧结构示意图，下列有关说法不正确的是

A．由ABCDE组成了一个完整的反射弧

B．若从③处剪断神经纤维，刺激①处，效应器仍能产生反应

C.图中②的结构决定了神经元之间的兴奋传递只能是单向的

D．若从①处剪断神经纤维，刺激③处，效应器仍能产生反应

29.可以成为人体第三道防线的结构或物质是

①骨髓②扁桃体③淋巴细胞④抗体⑤红细胞⑥吞噬细胞⑦抗原决定簇

A．①③④⑤⑥B．③④⑥⑦C．①②③④⑥D．①③⑤⑥

30.关于过敏反应的叙述正确的是()

A．是机体再次受到相同物质的刺激时发生的反应

B．是机体首次受到一种物质刺激时就可以发生的反应

C．凡发生过敏反应的人，对过敏原都可发生反应

D．过敏反应能够使组织细胞发生结构破坏

31.如图所示，如果茎a侧生长素在B点以下的浓度范围内，下列对b侧生长素浓度范围的描述哪项较为准确？()

A．在OA段范围内B．在BC段范围内

C．在BD段范围内D．在BA段范围内

32.下列关于兴奋沿神经纤维向前传导的叙述中，正确的是()

A．膜内电流由非兴奋部位流向兴奋部位B．膜外电流由兴奋部位流向非兴奋部位

C．神经纤维在未受到刺激时，膜内为负电荷

D．兴奋在细胞间的传导方向是树突→另一个神经元的轴突和细胞体

33.下列关于正常人体内环境稳态的调节，前者随后者变化的情况与右图走势不相符的是

A．抗利尿激素分泌量－－饮水量

B．T细胞浓度－－HIV浓度

C．胰岛素浓度－－血糖浓度

D．促甲状腺激素浓度－－甲状腺激素浓度

34.人们常用人工合成的生长素类似物作为小麦田双子叶植物除草剂，其原理是（）

A．尖端优势B．不同植物对生长素的敏感度不同

C．生长素对小麦无害D．生长素对双子叶植物有害

35.与激素调节相比，高等动物神经调节的特点是（）

①调节速度快②调节速度慢③作用的范围广泛

④作用的部位准确⑤作用的时间短⑥作用的时间比较长

A．①③⑤B．②④⑥C．①③⑥D．①④⑤

36.关于体液免疫的叙述正确的是（）

A．有的抗原可以直接刺激B淋巴细胞，产生浆细胞B．抗体是由B淋巴细胞分泌的

C．抗体一般可以直接杀死入侵的病毒

D．记忆B细胞经迅速增殖分化，可形成大量的B细胞

37、下列各组化合物中，全是内环境成分的一组是（）

A.CO2、血红蛋白、H＋、尿素B.呼吸氧化酶、抗体、激素、H2O

C.Na＋、O2、葡萄糖、血浆蛋白D.Ca2＋、载体、氨基酸

38.在一起交通事故中，某人大脑受伤，不能说话但能听懂别人的话。那么受损的部位是大脑皮层的（）

A．W区（书写性语言中枢）B．V区（视觉性语言中枢）

C．S区（运动性语言中枢）D．H区（听觉性语言中枢）

39风湿性关节炎、风湿性心脏病、系统性红斑狼疮等一类疾病是（）

A．病原体感染机体而引发的疾病，有传染性

B．机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病，无传染性

C．人体免疫系统对自身的组织和器官造成损伤而引发的疾病

D．已免疫的机体再次接受相同物质的刺激而引发的过敏发应

40.按下表设计进行实验。分组后，在相同的适宜条件下培养8-10小时，并对实验结果进行分析下列叙述正确的是

A.甲组不产生CO2而乙组产生B.甲组的酒精产量与丙组相同

C.定制能量转换率与丙组相同D.丁组的氧气消耗量大于乙组

二、非选择题

41．（9分）动作电位的产生与细胞膜离子通透性的变化直接相关。细胞膜对离子通透性的高低可以用电导（g）表示，电导大，离子通透性高，电导小，离子通透性低。右

图表示神经细胞接受刺激产生动作电位过程中，细胞膜对Na+和K+的通透性及膜电位的变化（gNa+、gK+分别表示Na+、K+的电导）。

请据图回答问题。

（1）细胞膜对离子通透性大小的控制是通过控制细胞膜上的来实现的。在动作电位的产生过程中，细胞内ADP的含量会。

（2）静息状态下神经细胞膜电位的特点是。

（3）接受刺激时，细胞膜对Na+、K+的通透性分别发生了怎样的变化？

（4）根据该过程中膜电位的变化和离子通透性的变化可以推测，动作电位的产生主要是由哪种离子如何变化造成的？。

42．(8分)右图为某种群在不同环境中的增长曲线，请回答

（1）如果种群呈a曲线增长，说明种群处在_________________________的环境中，称为___________曲线增长。用达尔文进化观点分析，这是生物具有_____________________的特性。

（2）如果种群呈b曲线增长，说明该种群处在_____________________________的环境中，称为____________曲线增长，用达尔文进化的观点分析，图中阴影部分表示________________________）

43．为了更好的揭示人体生理功能的调节机制，可用猴进行科学实验（如下图）。请回答下列问题： （1）实验猴右手指受到电刺激时，会产生缩手反应。在此反射的反射弧中，神经冲动是____向传递的。头部电极刺激大脑皮层某区域引起猴右手运动，其兴奋传递过程是：中枢兴奋——传出神经兴奋——神经末梢释放——____——____——后膜电位变化——右手部肌肉收缩。

若某动物离体神经纤维在两端同时受到刺激，产生两个同等强度的神经冲动，两冲动传导至中点并相遇后会_____。

（2）试验猴受到寒冷刺激，皮肤温度传感器兴奋，经传入神经引起____兴奋，导致____分泌增加，机体产热增多以维持体温稳定。此调节方式为_____。

（3）试验猴对屏幕上呈现的某些影像会产生明显的应激反应。在受到多次此类影像刺激后，猴出现应激性高血糖症。长生这一结果的直接原因是____分泌减少分泌增加导致了糖代谢异常。

（4）猴大脑皮层下的某区域出现病理性损伤后，表现为日排尿量异常增多、饮水剧增。推测脑内____区域被损伤，引起了_____缺乏。

44．（10分）赤霉素广泛存在于高等植物体内。某一研究小组欲验证赤霉素的某一生理功能，请你帮助完成设计方案。

实验材料：一定浓度的赤霉素溶液、表面未经消毒的辣椒种子200粒、蒸馏水、脱脂棉、培养皿、恒温培养箱、消毒液等。

①实验原理：___________________________________________________________。

②填写简单实验程序：

并编号→浸种、 →分装设置→恒温、催芽→观察记录

③下表是实验记录：

第4天 第6天 第8天 第10天 第12天 第14天 第16天

A：实验组 10% 50% 80% 97% 97% 97% 97%

B：对照组 0 10% 50% 70% 80% 90% 97%

请根据表中实验所得数据和已学习的知识分析说明A、B两组数据不同的各自原因：A组种子：___。

B组种子：。

高二生物竞赛答案

1CBDAD6BCBCC,11DCCCC,16BCCCA,21DBDAD,26DCBCA,31CCCBD,36ABCAD

41：

(1)离子通道(载体蛋白)增加

(2)外正内负

(3)对Na+的通透性迅速增加，并且增加的幅度较大；对k+的通透性增加较慢，并且增加的幅度较小。

(4)Na+通过细胞膜快速内流。

42（1）食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件）“J”、过度繁殖能力

（2）食物和空间有限、“S”、生存斗争中不适者被淘汰的个体

43：（1）单神经递质（或乙酰胆碱）与受体结合停止传导（或消失，抵消）

（2）下丘脑体温调节中枢甲状腺激素（或甲状腺激素与肾上腺素）神经—体液

（3）胰岛素和胰高血糖素

（4）下丘脑或垂体抗利尿激素（或ADH）

44.（10分）①一定浓度的赤霉素能促进种子萌发

44.（10分）①一定浓度的赤霉素能促进种子萌发

②分组消毒

③A组种子：在赤霉素溶液作用下，辣椒种子提前开始萌发，并提前完成萌发

B组种子：自身产生赤霉素，开始萌发较晚，结束萌发时间显著延长

微生物对人类有益的方面

微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲

是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业

发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中

生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但

实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。

微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在，称正常菌群，其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存，互惠

共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收，菌群在这些过程中发挥的作用，以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调，就会引起腹泻。

随着医学研究进入分子水平，人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到，是遗传信息决定了生物体具有的生命特征，包括外部形态以及从事的生命

活动等等，而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息，将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物

病原体的变异规律、毒力和致病性，对于传统微生物学来说是一场革命。

以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿，而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组

研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物，将对

有效地控制新老传染病的流行，促进医疗健康事业的发展产生巨大影响。牛痘疫苗的应用使人类历史上首次成功消灭了一种疾病——天花，而目前的基因工程疫苗也

为疾病的有效预防发挥了巨大作用，如乙肝病毒的预防等。

从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物（特别是细菌）资源，1994年美国

发起了微生物基因组研究计划（MGP）。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因，不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制

的认识，更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品，包括：接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等

等。通过基因工程方法的改造，促进新型菌株的构建和传统菌株的改造，全面促进微生物工业时代的来临。

工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等；某些特

殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程，甚至直接作为洗衣粉等的添加剂；另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于

农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究，发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过

程，对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因，然后对菌株加以改造，使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株

氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究，将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因，经基因工程改造，实现新的工程菌株的构建，简化生

产步骤，降低生产成本，继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究，不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基

因，并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造，同时推动现代生物技术的迅速发展。

农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策

据资料统计，全球每年因病害导致的农作物减产可高达20％，其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外，似乎

没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。

经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、

植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的

基因组学信息筛选治疗性药物的方案，可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类，除了杀虫剂能阻断其生

活周期以外，只能通过遗传学研究找到毒力相关因子，寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物

的产量和质量也具有重要的意义。

环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物

在全面推进经济发展的同时，滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化，提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理

中潜力巨大，微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物；还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分

解纤维素等物质，并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究，在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下，有选择性的加以利用，例如找到不同污

染物降解的关键基因，将其在某一菌株中组合，构建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同时降解不同的环境污染物质，极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。

美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究，以期找到其降解有机物的关键基因，为开发及利用确定目标。

极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大

在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物，又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性，极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。

有一种嗜极菌，它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活，而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段，但能在

一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局

限，建立新的技术手段，使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶，可在极端环境下行使功能，将极大地拓展

酶的应用空间，是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础，例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研

究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径，其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。

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