分子生物学本病毒基因组特点及功能
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核酸链组成
有些病毒的基因组RNA是节段性的，由不连续 的几条链组成
流感病毒的基因组由8条RNA分子构成，每 条RNA分子都含有编码蛋白质分子的信息
呼肠孤病毒的基因组由10个双链RNA片段， 每段RNA分子都编码一种蛋白质
目前，还没有发现有节段性的DNA分子构成的 病毒基因组
病毒基因组的结构特点（四）百度文库
三、细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（一）
1. 形成类核（nucleoid）： 由一条环状双链 DNA 分子组成细
菌的染色体，并相对聚集在一起， 形成一个较为致密的区域 类核无核膜与胞浆分开，类核的中 央部分由RNA和支架蛋白组成，外 围是双链闭环的DNA超螺旋
细菌染色体基因组结构的特点（二）
病毒基因组的结构特点（七）
7. 除了反转录病毒以外，一切病毒基因组 都是单倍体，每个基因在病毒颗粒中只 出现一次
反转录病毒基因组有两个拷贝
病毒基因组的结构特点（八）
8. 噬菌体（细菌病毒）的基因是连续的， 而真核细胞病毒的基因是不连续的
真核细胞病毒具有内含子（intron） （除正链RNA病毒外） 真核细胞病毒的基因都是先转录成 mRNA 前 体，再经加工切除内含子成为成熟的mRNA 有些真核病毒的内含子或其中的一部分，对某 一个基因来说是内含子，而对另一个基因却是 外显子（exon）
• 识别和侵袭特定的宿主细胞 • 保护病毒基因组不受核酸酶的破坏
病毒基因组的结构特点
1. 病毒基因组基因组很小，且大小相差较大 2. 病毒基因组可以由DNA组成，或由RNA组成 3. 多数RNA病毒的基因组是由连续的RNA链组成 4. 基因重叠 5. 基因组的大部分可编码蛋白质，只有非常小的
一部份不编码蛋白质 6. 形成多顺反子结构 7. 病毒基因组都是单倍体（逆转录病毒除外） 8. 噬菌体（细菌病毒）的基因是连续的，而真核
有些重叠的基因读框相同，只是起始部 位不同，如 SV40 DNA基因组中，编码 三个外壳蛋白 VP1、VP2、VP3 基因之 间有 122 个碱基的重叠，它们有一段共 同的序列（如： t 抗原完全在 T 抗原基 因里面）
病毒基因组的结构特点（五）
5. 基因组的大部分可编码蛋白质，只有非常小 的一部份不编码蛋白质 ΦX174 DNA中不翻译的部份只占 217/5375 G4 DNA中不翻译的部份占282/5577 乳头瘤病毒基因组DNA中不翻译的部份占 1.0/8.0 Kb
细胞病毒的基因是不连续的
病毒基因组的结构特点（一）
1. 病毒基因组大小相差较大，与细菌或真核细 胞相比，病毒的基因组很小
基因组大小
编码蛋白质
乙肝病毒 痘病毒*
3Kb 3000Kb
4种 几百种
* 不仅编码病毒复制所需的酶类，而且编码核苷酸
代谢的酶类，因此，痘病毒对宿主的依赖性较乙肝 病毒小得多
病毒基因组的结构特点（二）
多顺反子可被一起转录成为含有多个mRNA 的分子，称为多顺反子mRNA，然后再加工 成各种蛋白质的模板mRNA
腺病毒晚期基因编码病毒的12种外壳蛋白，在晚 期基因转录时是在一个启动子的作用下生成多顺 反子mRNA，然后再加工成各种mRNA ΦX174 基因组中的D-E-J-F-G-H基因也转录在同 一个mRNA中，然后再翻译成各种蛋白质，其中 Ｊ、F、G及H都是编码外壳蛋白的，D 蛋白与病 毒的装配有关，E 蛋白负责细菌的裂解， 因此它 们在功能上是相关的
二、病毒基因组的结构与功能
病毒结构
完整的病毒颗粒包括： 外壳蛋白 基因组（DNA或RNA）
有些病毒的外壳蛋白外面有一层由宿 主细胞构成的被膜（ envelope ）， 被膜内含有病毒基因编码的糖蛋白
HIV
HIV
HIV结构示意图
病毒的结构和功能
病毒不能独立地复制，必需进入宿 主细胞中，借助细胞内的一些酶类 和细胞器才能使病毒得以复制 外壳蛋白（或被膜）的功能是
2. 染色体DNA通常与细胞膜相连： 连接点的数量随细菌生长状况和不
同的生活周期而异 在 DNA链上，与 DNA 复制、转录
有关的信号区域与细胞膜优先结合
大肠杆菌模式图
细菌染色体基因组结构的特点（三）
3. 具有操纵子结构： 结构基因为多顺反子，若干个功能
相关的结构基因串联在一起，受同 一个调节区的调节，可以一起转录 为含多个mRNA的分子 数个操纵子还可以由一个共同的调 节基因（ regulatorygene ）即调节 子（regulon）所调控
不翻译的DNA顺序通常是基因表达的控制序列 （RNA聚合酶结合位，转录的终止信号及核糖 体结合位点等）
病毒基因组的结构特点（六）
6. 病毒基因组 DNA序列中功能上相关的 蛋白质的基因或rRNA的基因往往丛集 在基因组的一个或几个特定的部位， 形成一个功能单位或转录单元，即形 成多顺反子结构（polycistronie）
噬菌体 X174基因图
基因重叠（二）
基因重叠有以下几种情况： （1）完全重叠 （2）部分重叠 （3）两个基因只有一个碱基重叠
一个基因终止密码子的最后一个碱 基是另一个基因起始密码子的第一 个碱基
基因重叠示意图
噬菌体 X174基因图
基因重叠（三）
重叠的基因尽管其重叠部分的DNA相同， 但是由于将mRNA翻译成蛋白质时的读 框不一样，因此，产生的蛋白质分子并 不相同
4. 基因重叠，即同一段DNA片段能够编码 两种甚至三种蛋白质分子 这种现象在其它的生物细胞中较为
少见，所以也可以认为是病毒基因组的 结构特点
基因重叠这种结构使较小的基因组 能够携带较多的遗传信息
基因重叠（一）
1977年，Sanger 在研究ΦX174时发现的 ΦX174是一种单链DNA病毒，宿主为大 肠杆菌，因此，又是噬菌体 ΦX174 感染大肠杆菌后共合成11个蛋白 质分子，总分子量为25万左右，相当于 6078个核苷酸所容纳的信息量 ΦX174 DNA本身只有5375个核苷酸，最 多能编码总分子量为20万的蛋白质分子
2. 病毒基因组只有一种核酸组成：DNA
或RNA
基因组 乳头瘤病毒 腺病毒 脊髓灰质炎病毒 呼肠孤病毒
形状 DNA DNA RNA RNA
双链闭环 双链线状
单链 双链
大多数DNA病毒的基因组是双链DNA分子 大多数RNA病毒的基因组是单链RNA分子
病毒基因组的结构特点（三）
3. 多数RNA病毒的基因组是由连续的核糖
有些病毒的基因组RNA是节段性的，由不连续 的几条链组成
流感病毒的基因组由8条RNA分子构成，每 条RNA分子都含有编码蛋白质分子的信息
呼肠孤病毒的基因组由10个双链RNA片段， 每段RNA分子都编码一种蛋白质
目前，还没有发现有节段性的DNA分子构成的 病毒基因组
病毒基因组的结构特点（四）百度文库
三、细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（一）
1. 形成类核（nucleoid）： 由一条环状双链 DNA 分子组成细
菌的染色体，并相对聚集在一起， 形成一个较为致密的区域 类核无核膜与胞浆分开，类核的中 央部分由RNA和支架蛋白组成，外 围是双链闭环的DNA超螺旋
细菌染色体基因组结构的特点（二）
病毒基因组的结构特点（七）
7. 除了反转录病毒以外，一切病毒基因组 都是单倍体，每个基因在病毒颗粒中只 出现一次
反转录病毒基因组有两个拷贝
病毒基因组的结构特点（八）
8. 噬菌体（细菌病毒）的基因是连续的， 而真核细胞病毒的基因是不连续的
真核细胞病毒具有内含子（intron） （除正链RNA病毒外） 真核细胞病毒的基因都是先转录成 mRNA 前 体，再经加工切除内含子成为成熟的mRNA 有些真核病毒的内含子或其中的一部分，对某 一个基因来说是内含子，而对另一个基因却是 外显子（exon）
• 识别和侵袭特定的宿主细胞 • 保护病毒基因组不受核酸酶的破坏
病毒基因组的结构特点
1. 病毒基因组基因组很小，且大小相差较大 2. 病毒基因组可以由DNA组成，或由RNA组成 3. 多数RNA病毒的基因组是由连续的RNA链组成 4. 基因重叠 5. 基因组的大部分可编码蛋白质，只有非常小的
一部份不编码蛋白质 6. 形成多顺反子结构 7. 病毒基因组都是单倍体（逆转录病毒除外） 8. 噬菌体（细菌病毒）的基因是连续的，而真核
有些重叠的基因读框相同，只是起始部 位不同，如 SV40 DNA基因组中，编码 三个外壳蛋白 VP1、VP2、VP3 基因之 间有 122 个碱基的重叠，它们有一段共 同的序列（如： t 抗原完全在 T 抗原基 因里面）
病毒基因组的结构特点（五）
5. 基因组的大部分可编码蛋白质，只有非常小 的一部份不编码蛋白质 ΦX174 DNA中不翻译的部份只占 217/5375 G4 DNA中不翻译的部份占282/5577 乳头瘤病毒基因组DNA中不翻译的部份占 1.0/8.0 Kb
细胞病毒的基因是不连续的
病毒基因组的结构特点（一）
1. 病毒基因组大小相差较大，与细菌或真核细 胞相比，病毒的基因组很小
基因组大小
编码蛋白质
乙肝病毒 痘病毒*
3Kb 3000Kb
4种 几百种
* 不仅编码病毒复制所需的酶类，而且编码核苷酸
代谢的酶类，因此，痘病毒对宿主的依赖性较乙肝 病毒小得多
病毒基因组的结构特点（二）
多顺反子可被一起转录成为含有多个mRNA 的分子，称为多顺反子mRNA，然后再加工 成各种蛋白质的模板mRNA
腺病毒晚期基因编码病毒的12种外壳蛋白，在晚 期基因转录时是在一个启动子的作用下生成多顺 反子mRNA，然后再加工成各种mRNA ΦX174 基因组中的D-E-J-F-G-H基因也转录在同 一个mRNA中，然后再翻译成各种蛋白质，其中 Ｊ、F、G及H都是编码外壳蛋白的，D 蛋白与病 毒的装配有关，E 蛋白负责细菌的裂解， 因此它 们在功能上是相关的
二、病毒基因组的结构与功能
病毒结构
完整的病毒颗粒包括： 外壳蛋白 基因组（DNA或RNA）
有些病毒的外壳蛋白外面有一层由宿 主细胞构成的被膜（ envelope ）， 被膜内含有病毒基因编码的糖蛋白
HIV
HIV
HIV结构示意图
病毒的结构和功能
病毒不能独立地复制，必需进入宿 主细胞中，借助细胞内的一些酶类 和细胞器才能使病毒得以复制 外壳蛋白（或被膜）的功能是
2. 染色体DNA通常与细胞膜相连： 连接点的数量随细菌生长状况和不
同的生活周期而异 在 DNA链上，与 DNA 复制、转录
有关的信号区域与细胞膜优先结合
大肠杆菌模式图
细菌染色体基因组结构的特点（三）
3. 具有操纵子结构： 结构基因为多顺反子，若干个功能
相关的结构基因串联在一起，受同 一个调节区的调节，可以一起转录 为含多个mRNA的分子 数个操纵子还可以由一个共同的调 节基因（ regulatorygene ）即调节 子（regulon）所调控
不翻译的DNA顺序通常是基因表达的控制序列 （RNA聚合酶结合位，转录的终止信号及核糖 体结合位点等）
病毒基因组的结构特点（六）
6. 病毒基因组 DNA序列中功能上相关的 蛋白质的基因或rRNA的基因往往丛集 在基因组的一个或几个特定的部位， 形成一个功能单位或转录单元，即形 成多顺反子结构（polycistronie）
噬菌体 X174基因图
基因重叠（二）
基因重叠有以下几种情况： （1）完全重叠 （2）部分重叠 （3）两个基因只有一个碱基重叠
一个基因终止密码子的最后一个碱 基是另一个基因起始密码子的第一 个碱基
基因重叠示意图
噬菌体 X174基因图
基因重叠（三）
重叠的基因尽管其重叠部分的DNA相同， 但是由于将mRNA翻译成蛋白质时的读 框不一样，因此，产生的蛋白质分子并 不相同
4. 基因重叠，即同一段DNA片段能够编码 两种甚至三种蛋白质分子 这种现象在其它的生物细胞中较为
少见，所以也可以认为是病毒基因组的 结构特点
基因重叠这种结构使较小的基因组 能够携带较多的遗传信息
基因重叠（一）
1977年，Sanger 在研究ΦX174时发现的 ΦX174是一种单链DNA病毒，宿主为大 肠杆菌，因此，又是噬菌体 ΦX174 感染大肠杆菌后共合成11个蛋白 质分子，总分子量为25万左右，相当于 6078个核苷酸所容纳的信息量 ΦX174 DNA本身只有5375个核苷酸，最 多能编码总分子量为20万的蛋白质分子
2. 病毒基因组只有一种核酸组成：DNA
或RNA
基因组 乳头瘤病毒 腺病毒 脊髓灰质炎病毒 呼肠孤病毒
形状 DNA DNA RNA RNA
双链闭环 双链线状
单链 双链
大多数DNA病毒的基因组是双链DNA分子 大多数RNA病毒的基因组是单链RNA分子
病毒基因组的结构特点（三）
3. 多数RNA病毒的基因组是由连续的核糖