第3講病毒的繁殖（2）——煙草花葉病毒的繁殖及其遺傳物質的探索

最新 07-03

今天我們來看煙草花葉病毒的繁殖。

這講內容也屬於必修二第3章第1節，考綱要求為：人類對遺傳物質的探索過程（Ⅱ），要求會綜合應用。

我們先來看幾道高考真題，看看高考是如何考查這部分內容的。

1.（2012·江蘇，2）人類對遺傳物質本質的探索經歷了漫長的過程，下列有關敘述正確的是

A．孟德爾發現遺傳因子並證實了其傳遞規律和化學本質

B．噬菌體侵染細菌實驗比肺炎雙球菌體外轉化實驗更具說服力

C．沃森和克里克提出在DNA雙螺旋結構中嘧啶數不等於嘌呤數

D．煙草花葉病毒感染煙草實驗說明所有病毒的遺傳物質是RNA

2.（2015·安徽卷，4）Qβ噬菌體的遺傳物質（QβRNA）是一條單鏈RNA，當噬菌體侵染大腸桿菌後，QβRNA立即作為模板翻譯出成熟蛋白、外殼蛋白和RNA複製酶（如圖所示），然後利用該複製酶複製QβRNA。下列敘述正確的是

A.QβRNA的複製需經歷一個逆轉錄的過程

B.QβRNA的複製需經歷形成雙鏈RNA的過程

C.一條QβRNA模板只能翻譯出一條肽鏈

D.QβRNA複製後，複製酶基因才能進行表達

3.（2013·天津，7）腸道病毒EV71為單股正鏈（+RNA）病毒，是引起手足口病的主要病原體之一。下面為該病毒在宿主細胞內增殖的示意圖。

據圖回答下列問題：

（1）圖中物質M的合成場所是。催化、過程的物質N是。

（2）假定病毒基因組+RNA含有7500個鹼基，其中A和U占鹼基總數的40%。病毒基因組+RNA為模板合成一條子代+RNA的過程共需要鹼基G和C個。

（3）圖中+RNA有三方面的功能分別是、、。

第1題考查了煙草花葉病毒感染煙草實驗的結論。

第2、3題考查的內容與煙草花葉病毒無關，但是題目背景材料中的病毒的繁殖過程與煙草花葉病毒是一樣的，命題人在考查考獲取信息的能力和對所學知識的遷移運用能力。所以我們在一輪複習中要適當拓展，有利於在考試時能更好地理解題意，學會舉一反三，知識遷移，綜合運用，爭取拿高分。

煙草花葉病毒能感染多種植物，使其出現花斑，最早是在煙草中分離得到而得名。

在顯微鏡下觀察，煙草花葉病毒象根棍子，呈桿狀。

煙草花葉病毒是由核酸和蛋白質組成，其核酸為RNA。

請你回顧有哪一種細胞結構只由RNA和蛋白質組成？

對了，核糖體。

這兩種物質，誰是遺傳物質呢？如何設計實驗證明？

同學們可能會想到上一講我們用到的同位素標記法。

我們在噬菌體侵染細菌的實驗中用同位素標記法，是基於以下兩點：

一是噬菌體在侵染細菌時，其DNA會注入細菌，而蛋白質留在外面。煙草花葉病毒感染植物細胞是不是也是這樣，核酸進入細胞而蛋白質留在外面呢？我問了度娘，沒有找到答案，如果你有這方面的資料，請發給我，所以無法確定。

二是噬菌體侵染細菌時，我們不能觀察到DNA和蛋白質進沒進入細菌，所以我們用放射性同位素示蹤。而煙草花葉病毒會使煙草出現花斑葉，我們可以根據這一現象來觀察RNA和蛋白質的作用效果，沒有必要用放射性同位素示蹤。而且同位素標記病毒要先標記宿主細胞，噬菌體的宿主是細菌，單細胞生物，容易培養。而煙草花葉病毒的宿主是植物，多細胞生物要培養標記要求高。

科學家根據煙草花葉病毒會使煙草出現花斑葉這個特點，想到了兩個妙招來探索其遺傳物質。

實驗設計的總思路還是要把病毒的RNA和蛋白質分開，獨立地觀察它們的作用。實驗的關鍵是怎樣把它們分開，怎樣觀察它們的作用。

1.病毒感染實驗

把TMV在水和苯酚中震蕩，使病毒的RNA和蛋白質分開，分別去感染煙草。

結果如下：

用RNA感染，煙草出現病斑，從煙草細胞中能分離到煙草花葉病毒，而用蛋白質感染不出現病斑，從煙草細胞中也不能分離到煙草花葉病毒，所以RNA是遺傳物質，蛋白質不是。

此外還發現：單是RNA感染效率很差，可能因為RNA裸露，在感染過程中容易被酶所降解。用RNA酶處理RNA，就完全失去感染力。

由此可見，煙草花葉病毒在感染植物細胞時，RNA和蛋白質同時進入細胞的可能性大。

2.病毒重建實驗

科學家發現除煙草花葉病毒外，車前草病毒也能使煙草出現花斑，兩者使煙草產生的花斑不同，於是，他們分別用煙草花葉病毒和車前草病毒的RNA和蛋白質重組了兩種新的病毒，分別去感染煙草，結果煙草上出現的花斑與重組病毒的RNA有關，與蛋白質無關，且都能從感染的煙草中分離出與重組病毒RNA相同的病毒。

由此可見，這兩種病毒的遺傳物質是RNA，而不是蛋白質。

那煙草花葉病毒是如何繁殖的呢？

煙草花葉病毒的RNA進入宿主細胞後，能充當mRNA，與細胞內的核糖體結合，翻譯出其衣殼蛋白和RNA複製酶，我們把病毒的這種RNA稱為（+）RNA（正鏈RNA）。然後在RNA聚合酶的作用下，以（+）RNA為模板合成（-）RNA（負鏈RNA），再以（-）RNA為模板合成（+）RNA，最後由（+）RNA和衣殼蛋白組成子代病毒

練習：

4.將TMV型病毒的蛋白質與HRV型病毒的RNA結合在一起,組成一個組合型病毒,用這個病毒去感染煙草,則在煙草體內分離出來的子代病毒為( )

A.TMV型蛋白質和HRV型RNA

B.HRV型蛋白質和TMV型RNA

C.TMV型蛋白質和TMV型RNA

D.HRV型蛋白質和HRV型RNA

（答案在下方找）

【本講答案】1.B 2.B

3.（1）宿主細胞的核糖體RNA複製酶（或RNA聚合酶或依賴於RNA的RNA聚合酶）

（2）9000

（3）翻譯的模板；複製的模板；病毒的重要組成成分

4.D