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病毒在生物科学中的应用

时间:2022-10-21 20:45:14 来源:网友投稿

摘 要:病毒是一种无细胞结构的物质,只能在其他活的细胞内进行繁殖。病毒寄生在生物的主细胞内可以引起细胞发生裂解反应,还可以改变生物体内的DNA整合,使得DNA内的细胞出现溶源化的情况,这些都会给生物带来一定的危害。但是病毒并不是只会给生物带来危害,通过对病毒的研究,科学家发现了病毒的利用价值,主要体现在基因工程的载体、促进动物细胞融合和制造新的疫苗方面,病毒的利用价值对于科学研究工作是非常有利的。

关键词:生物科学;病毒;利用价值

人们一听到病毒这个词,最直接的反应就是一种可以使人们生病的物质,病毒这个词已经慢慢被人们误解了,其实,病毒在人类的科学研究中是很有利用价值的,主要是因为,科学家可以通过研究病毒得到对人类社会发展有利的方面。在病毒的研究方面,可以通过它来进行疫苗的开发,这是一项非常大的贡献。

1 基因工程的运载体

在基因工程中,使用的应用载体都是一些噬菌体或者是动植物的病毒,病毒可以成为基因工程的运载体主要是由于它的特点决定的。首先,病毒具有可以被细胞识别的有效的启动子,这些启动子可以使基因工程中一些常见的标记表达发生变化,进而引起克隆的外源基因的表达;其次,许多的病毒都具备在感染周期内持续复制的能力,这样就可以使得基因组的数量达到一定高的水平;再次,病毒在进行复制的时候是可以控制自己进行顺式或者是反式复制的,决定顺式或者是反式的作用因子在经过基因的造作以后会出现变化,可以改变细胞与外源基因之间的关系;最后,病毒在进行复制的时候是可以对主基因组进行高效稳定的整合,利用病毒的这一特性,可以提高基因中染色体的效率。病毒可以作为不同生物的基因载体。

1.1 动物基因工程的载体

在动物基因工程中常见的病毒载体有很多,主要是猿猴空泡病毒和人的腺病毒,这些病毒可以与基因中的细胞重新组合DNA分子,病毒成为动物的基因载体主要是通过显微镜注射的方式来实现的。猿猴空泡病毒是一种环形双链的结构,这种病毒是非常小的,是非常适合基因的操作,这种病毒有些是通过实验室研究得到的,有些是野生的。野生的猿猴空泡病毒在颗粒的包装方面是非常的严格的,一旦颗粒超过基因组的大小就会导致病毒颗粒的无法形成。这种病毒只能在受体细胞中进行繁殖,并且它最终会导致主细胞的死亡,所以这种病毒就不能被长期的培养和使用。

1.2 反转录病毒

作为RNA病毒的一类,反转录病毒最为常见的就是劳斯肉瘤病毒。这种病毒可以感染鸡,在感染以后,鸡的体内会产生肿瘤。但是将这种感染细胞进行分离得到的反转录DNA是一种非常有用的动物细胞的载体。作为动物细胞的载体,反转录病毒具备其独特的优点,在一般情况下,反转录病毒在肿瘤的细胞中还是可以进行细胞的转录的,这就说明在这种病毒中可能就有一种天然的转录因子,对这种天然的转录因子加以利用,就会使得一些细胞发生转录,使得动物的基因可以更好。反转录病毒的寄主范围是十分的广泛,它可以在动物中寄主,也可以在人内寄主,利用反转录病毒的转录因子可以将一些对生物有害的细胞转化为好的细胞。反转录病毒的感染性是十分的高的,可以通过多种途径进行感染,并且它不会导致寄主细胞的死亡,还可以使得转录以后的细胞持续的活着多代。细胞在反转录病毒的作用下还是可以正常的生长和保持高的感染率的。所以,利用反转录病毒作为动物基因的载体是十分的可行的,它不但可以改变细胞的基因型还可以遗传到子细胞。

1.3 噬菌体载体

用作载体的噬菌体主要有入噬菌体和单链DNA噬菌体。入噬菌体是一种大肠杆菌双链DNA噬菌体。当它们被外源基因取代之后,并不影响噬菌体的生命功能,这类基因被称为入噬菌体的非必要的基因。由外源基因取代非必要基因所形成的重组DNA,可以随着寄主大肠杆菌细胞一起复制和增殖,而且在其溶原周期中,它们的DNA是整合在大肠杆菌的染色体DNA上,成为大肠杆菌的一个组成部分。这是入噬菌体赖以发展作为基因载体的一种重要特性。此外,在寄主范围方面,入噬菌体比质粒载体要狭窄得多,因而作为基因载体自然也会更加安全。单链DNA噬菌体载体。具有其他载体所不具备的优越性:单链DNA噬菌体的复制,是以双链环状DNA为中间体。这种复制形式的中间体DNA,可以像质粒DNA一样,在体外进行纯化和操作;单链DNA噬菌体的DNA,能够转染大肠杆菌细胞;单链DNA噬菌体载体不存在包装限制问题;用于测定外源DNA的插入方向。

1.4 植物病毒载体

主要有置换型载体、插入型载体和互补型载体三种类型。置换型载体是用对植物病毒基因组复制影响不大的外源基因置换部分病毒基因后构建而成。一般用于转染原生质体进行瞬时表达,用于验证构建载体的可行性。插入型载体的构建方式是将外源编码序列插入病毒基因组不重要的非编码区,或者将外源编码序列与复制酶基因以外的其他基因同框融合,用以避免对病毒的复制或移动造成不利影响。互补型载体是将外源基因插入缺陷型病毒或用外源基因置换病毒的某个基因构建而成。在构建互补型载体时,需要提供失活基因的表达产物。

2 利用灭活的病毒促进动物细胞融合

在促进动物细胞的融合方面,仙台病毒是非常合适的,仙台病毒是一种可以融合多种细胞的病毒,而且已经被广泛的应用于细胞的异核体的形成和培育杂种细胞上。仙台病毒因为它本身的功能可以使得细胞进行融合,使得细胞不断的凝聚在一起,最后细胞膜相互融合。但是仙台病毒也是有一些缺点的,仙台病毒的细胞感染率是非常的低的,而且它进行细胞的融合时需要的时间是非常的长的,一旦细胞在融合的时候感染到病毒是很难进行病毒的治疗的。

3 制备疫苗

3.1 灭活疫苗

在利用病毒的特性来制作疫苗的时候,目前最多的是流感和狂犬疫苗,这些疫苗都是用甲醛来作为灭活病毒的。灭活病毒是一种可以使得病毒的蛋白质遭受破坏,使得它的感染、繁殖和致病的能力丧失。但是一般的灭活病毒是无法破坏病毒的蛋白结构。为了更好的促进免疫系统对于蛋白的识别,可以对蛋白的三围结构进行改变,这样就可以使得细胞对于蛋白结构有更好的反应,使得免疫系统发生变化,进而使灭活病毒更加的具有抗原性,不易失去传染的能力。灭活疫苗常需多次接种才能产生保护性免疫。灭活疫苗使受种者产生以体液免疫为主的免疫反应,它产生的抗体有中和、清除病原微生物及其产生的毒素作用,对细胞外感染的病原微生物有较好的免疫效果。但对病毒、细胞内寄生的细菌和寄生虫无效。

3.2 减毒活疫苗

选用对人低毒的病毒变异株制成。现常用的有脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗、流行性腮腺炎疫苗、风疹疫苗等。使用活疫苗从理论上讲具有一定的潜在危险性。近年来用诱变法制备的流感温度敏感株减毒疫苗已用于人体,增加了安全性。

3.3 亚单位疫苗

用化学方法裂解病毒,提取包膜或衣壳上的亚单位制成。例如,提取具有免疫原性的血凝素和神经氨酸酶制备的流感亚单位疫苗。

4 结束语

病毒是一种无细胞结构的物质,它只有在其他细胞内才能存活,然后进行繁殖。病毒的繁殖速度是非常快的,它可以使得细胞发生裂解的情况,并且改变生物体内的细胞结构,但是这些如果可以有效利用的话,是可以促进人类社会的发展的。在进行科学研究的时候,可以通过对病毒独特的特点加以利用,使得病毒对社会的发展做出贡献。

参考文献

[1]柴帆.活体生物发光成像技术及其在病毒感染研究中的应用[J].微生物学报,2011.

[2]朱瑞.噬菌体制剂的研究现况及发展前景[J].中国兽药杂志,2010.

[3]郑涛.病毒蛋白质组学及其应用[J].生物技术通讯,2007.

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