第四章 病毒基因组剖析
病毒基因组的表达及病毒感染对宿主细胞PPT课件
通过降低病毒的毒力，制备减毒活疫苗，使 受种者在无症状感染后产生免疫力。
基于亚单位疫苗的设计
利用病毒抗原的特定片段或基因构建亚单位疫苗， 刺激机体产生针对该抗原的免疫应答。
基于mRNA疫苗的设计
利用mRNA编码病毒抗原，通过将mRNA转 染至宿主细胞，诱导机体产生针对该抗原的 免疫应答。
研发能够抑制病毒增殖的药物。
02
针对病毒编码酶的抑制剂
病毒在复制过程中需要利用宿主细胞酶，或自身编码的酶进行催化反应，
研发针对这些酶的抑制剂是抗病毒药物研发的重要方向。
03
针对病毒抗原的抗体
利用抗体中和病毒颗粒或抑制病毒进入细胞的方法，也是抗病毒药物研
发的一种策略。
基于宿主细胞反应的抗病毒策略
01
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信号转导的调节
病毒可以影响信号转导通路的多个环节，包括受体活化、信号转导 分子的磷酸化、信号转导通路的激活等。
信号转导与病毒复制
病毒通过调控信号转导，影响细胞内环境，促进病毒复制和扩散。
病毒与宿主细胞的基因互作
基因互作
病毒基因组与宿主细胞基因组之间存在相互作用，影响细胞功能 和病毒复制。
基因互作的机制
干扰素治疗
干扰素是一种宿主细胞产生的抗 病毒蛋白，通过诱导宿主细胞产 生抗病毒蛋白抑制病毒复制。
02
利用宿主细胞天然 免疫反应
利用宿主细胞的天然免疫反应， 如细胞凋亡、自噬等机制，清除 被病毒感染的细胞。
03
基因治疗
通过将具有抗病毒功能的基因导 入宿主细胞，增强宿主细胞的抗 病毒能力。
疫苗设计和免疫策略
病毒基因组的表达及病毒 感染对宿主细胞
• 病毒基因组概述 • 病毒基因组的表达 • 病毒感染对宿主细胞的影响 • 病毒与宿主细胞的相互作用 • 病毒基因组表达及病毒感染的防治策
分子生物学本5-病毒基因组特点及功能
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
外壳蛋白（或被膜）的功能是
• 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. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8.
病毒基因组基因组很小，且大小相差较大 病毒基因组可以由DNA组成，或由RNA组成 多数RNA病毒的基因组是由连续的RNA链组成 基因重叠 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 形成多顺反子结构 病毒基因组都是单倍体（逆转录病毒除外） 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
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）
2. 病毒基因组只有一种核酸组成：DNA 或RNA
乳头瘤病毒 腺病毒 脊髓灰质炎病毒 呼肠孤病毒
基因组 DNA DNA RNA RNA
中文- 植物病毒
水稻矮缩病（Rice dwarf）于19世纪末在日本 一些地区流行，曾因此饿死1万多人；
水稻东格鲁病
主要发生在我国南方稻区。受害植株矮缩和叶片变色， 生长衰退，叶片颜色为橙色至黄色。籼稻染病多为橙色 或稍带红色，又叫红叶病。粳稻染病多呈黄色。嫩叶上 现斑驳，老叶上现锈色斑点。东格鲁系菲律宾土语，表
五、植物病毒学发展现状与热点问题
由于分子生物学的发展和电子显微镜的进步， 对植物病毒的形态、结构、生物学特性及理化 特性都有深入的研究。近年来对植物病毒的研 究已进入分子水平，内容包括：
1、病毒基因组及基因功能研究； 2、病毒与寄主植物相互关系研究； 3、生物技术（转基因）培育抗病品种； 4、病毒作为基因工程载体及载体元件的研究。
根据病毒的寄主类型，习惯上将病毒划归为 下列几大类群：
寄生植物的称为植物病毒（plant virus）； 寄生动物的称为动物病毒（animal virus）； 医学病毒（人类病毒）； 真菌病毒； 寄生细菌的称为噬菌体（细菌病毒 bacteriophage）。
二、病毒与人类的关系
有害方面：
▲引起人类疾病（天花、爱滋病、非典型肺炎、肝 炎、流感、小儿麻痺等）。
195×25 nm，短的一种为43~110×25 nm； 苜蓿花叶病毒有5种粒体组分：大小为58×18、
54×18、42×18、30×18、18×10 nm。
这些 病毒被称为 多分体病毒（multicomponent virus），必需有多种病毒粒体组分同时侵染寄主细胞， 才能增殖并完成其生物学功能。
植物病毒的主要成份是核酸和蛋白质，有些 还含有少量的金属离子、多胺和水等。
病毒基因组结构与功能研究
病毒基因组结构与功能研究病毒是一种微小的生物体，无法独立进行生存和繁殖，必须寄生于细胞中才能进行繁殖和生存。
病毒基因组是研究病毒的核心，了解病毒基因组的结构和功能可以为疾病的防治提供有力的工具。
一、病毒基因组结构病毒基因组结构总体上分为两类：双链DNA、单链RNA。
根据基因组大小，病毒也有分类标准：大病毒、中等病毒、小病毒。
1. 双链DNA病毒：一些常见的双链DNA病毒有乙型肝炎病毒、人类乳头瘤病毒和水痘-带状疱疹病毒等。
这些病毒基因组结构简单，基因数量较少。
2. 单链RNA病毒：这类病毒的基因组非常多样化，包括正、负、双链RNA。
其中致病性较强的病毒有流感病毒、HIV等。
这些病毒基因组较为复杂，包含的基因数量较多。
二、病毒基因组功能病毒基因组是研究病毒的核心，基因组的功能也十分重要。
病毒基因组的功能可以分为两个方面：1. 病毒基因组利用宿主机器繁殖：病毒基因组依赖宿主细胞的遗传机器，利用其进行繁殖。
病毒基因组驱动宿主细胞合成细胞蛋白和核酸，从而帮助病毒复制，同时感染宿主并在宿主体内扩散。
2. 病毒基因组编码病毒蛋白：病毒基因组编码的蛋白质在病毒的感染和复制过程中具有非常重要的作用。
这些蛋白质可以帮助病毒感染到宿主细胞，将病毒基因组注入到宿主细胞中，并利用宿主细胞的机器进行繁殖。
三、病毒基因组研究方法病毒基因组研究的方法有很多种，下面介绍几种常用的方法：1. 基因克隆技术：基因克隆技术可以帮助研究人员获取到病毒基因组的DNA/RNA序列，从而进一步研究病毒的基因表达以及基因组的结构与功能。
2. 高通量测序技术：高通量测序技术可以帮助研究人员进行快速、准确的基因组测序，从而获得更全面的基因信息和病毒基因组间的差异性，为疾病的研究提供有力的数据支持。
3. 组学技术：组学技术可以帮助研究人员从多个角度全面研究病毒基因组结构与功能。
包括转录组学（study of transcriptome）、蛋白质组学（study of proteome）、代谢组学（study of metabolome）等。
病毒基因组的结构和功能
而痘病毒的基因组有300kb之大，可以编 码几百种蛋白质，不但为病毒复制所涉 及的酶类编码，甚至为核苷酸代谢的酶 类编码，因此，痘病毒对宿主的依赖性 较乙肝病毒小得多。
2.病毒基因组可以由DNA组成，也可以 由RNA组成，每种病毒颗粒中只含有一 种核酸，或为DNA或为RNA，两者一般 不共存于同一病毒颗粒中。组成病毒基 因组的DN
后再加工成各种mRNA，编码病毒的各 种外壳蛋白，它们在功能上都是相关的； ΦX174基因组中的D-E-J-F-G-H基因 也转录在同一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，它们在功能 上也是相关的。 7.除了反转录病毒以外，一切病毒基
。E6和E7蛋白可以引起宿主向恶性转化 成为肿瘤细胞。关于E6、E7蛋白引起6、E7蛋白的氨基酸序列 中发现有
Cys-x-x-Cys重复序列，目前认为该结构 是细胞内核酸结合蛋白所具备的特异性 结构，因而认为E6、E7蛋白是DNA结合 蛋白，可以调节基因的活性，进一步影 响宿主
病毒是最简单的原核生物，完整的病毒 颗粒包括外壳蛋白和内部的基因组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。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 病毒是最简单的原核生物，完整的病毒 颗粒包
因的内含子，而该内含子中从49004624之间的DNA序列则是小t抗原的编码 基因。同样，在多瘤病毒中，大T抗原基 因中的内含子则是中T和t抗原的编码基 因。 牛
乳头瘤病毒基因组结构和功能 乳头瘤病毒（papillomavirus）是感染人 和动物皮肤、粘膜并引起乳头状瘤病变 的一种DNA病毒，属于乳多空泡病毒 （papov
病毒基因组
一、原核生物基因组结构与功能的特点 4.结构基因无重叠现象，基因组中任何一段DNA不会 用于编码2种蛋白质。 5.基因序列是连续的，无内含子结构。 6.编码区和非编码区（主要是调控序列）在基因组中 约各占50%。 7.基因组中的重复序列很少。编码蛋白质结构基因多 为单拷贝，但编码rRNA的基因往往是多拷贝的，这有 利于核糖体的快速组装。（15AA/秒，2AA/秒）
病毒基因组的结构特点
☆与细菌相比，病毒基因组很小，而且大小相差较大。 ☆可以由DNA组成，也可以由RNA组成，每种病毒颗粒中只 含有一种核酸，或为DNA或为RNA，两者一般不共存于同一病 毒颗粒中。 ☆基因重叠。 ☆大部分是用来编码蛋白质的，只有非常少的部分不被翻译。 ☆ 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。 ☆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，具有内含子。
1.构造相对简单，基因结构也不复杂，取材便利，易于 培养，可选择突变株进行研究，实验结果容易重复。 （如选择DDDPI缺乏的Ecoli突变株，Ecoli仍可合成 DNA，说明DDDPI对EcoliDNA合成不起作用。）
2.与人类有共同的分子生物学规律可循，如： （1）遗传物质都是DNA； （2）主要的功能分子都是蛋白质； （3）基因密码是通用的，等等。
病毒基因组
病毒 不具细胞结构，有遗传、 复制等生命特征的微生物。
目录
病毒基因组核酸的主要类型
☆双链DNA 多数动物病毒，如腺病毒、疱疹病毒、痘病毒， 环形、线形。 ☆单链DNA 动物病毒中仅微小病毒为单链病毒；噬菌体中仅 含单链DNA。 RNA病毒基因组所携带的遗传信息一般在同一条链上，序列 与mRNA相同的为正股（+），与mRNA互补的为负股（—） ☆双链RNA 以负链RNA为模板转录出mRNA如呼肠孤病毒及 噬真菌体。 ☆单链负股RNA ☆单链正股RNA 如逆转录病毒
病毒基因组剖析
AUG
完全重叠
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B
AUG
UAA
UAA A
5′--AUGGCCCUAUGUCAAAAUAATAGC·········UAA--3′
部分重叠
A
只有一个
A
碱基重叠
B
K
UAAUG
B
▪ 重叠基因尽管其重叠部分的DNA结构 相同，但由于将mRNA翻译成蛋白质 时的读框不一样，所以产生的蛋白质 分子并不相同。
（四）编码区>非编码区（95%/5%）
▪ 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。
（六）连续的和不连续的基因
病毒基因结构特征往往与其宿主细胞 基因结构相似。 ➢原核病毒基因是连续的，没有内含子； ➢真核病毒基因是不连续的，有内含子。
（七）基因组是单倍体
▪ 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。
双股线状DNA病毒
➢痘病毒科 (Poxviridae) ➢疱疹病毒科 (Herpesviridae) ➢腺病毒科 (Adenoviridae)
末端反向重复序列
inverted terminal repeat,ITR 病毒基因组两端的反向互补重复序列
TAGCA ATCGT
TGCTA ACGAT
临床分类 黏性末端
突出特点： 对外界因素具有强大的抵抗力；病
毒对氯仿、乙醚以及热(56℃ 30分钟 )和酸（pH3.0，60分钟）均稳定。
圆环病毒科
一般特性：
1、是目前已知的最小病毒：球状，直径：PCV及PBFDV— 17nm、CAV—22nm。 2、单股环状单链DNA，1.7～2.3kb（PCV 1759bp、PBFDV 1993bp、CAV 2319bp）。 3、20面体对称核衣壳。 4、细胞核内复制。 5、抵抗力很强， 60 ℃ 30min、pH3～9 稳定
病毒基因组
病毒基因组的预测方法
• 基因预测软件：如：GeneMark、Glimmer等
• 非编码RNA预测软件：如：RNAscan、findRNA等
• 重复序列预测软件：如：RepeatMasker、TRF等
病毒基因组的实验技术与应用
病毒基因组的实验技术
• 基因克隆：将病毒基因克隆到宿主细胞中，研究病毒基因的功能
RNA病毒基因组
• 以单链或双链RNA为遗传物质
• 基因组大小差异较大，从几千到几十万个核苷酸不等
• 如：冠状病毒、流感病毒、丙肝病毒等
⌛️
逆转录病毒基因组
• 以单链RNA为遗传物质，需通过逆转录酶转录成DNA
• 基因组大小一般为几万个核苷酸
• 如：人类免疫缺陷病毒、白血病病毒等
病毒基因组的组成元素及其功能
病毒基因组与病毒性疾病诊断的关系
病毒基因组在病毒性疾病诊断中的应用
病毒基因组在病毒性疾病诊断中的意义
• 基于病毒基因组的检测技术：如：PCR、qPCR、基因芯
• 提高病毒性疾病诊断的准确性：通过病毒基因组检测，
片等
准确识别病毒类型
• 基于病毒基因组的诊断方法：如：病毒基因分型、病毒
• 提高病毒性疾病诊断的敏感性：通过病毒基因组检测，
病毒基因组变异对病毒致病性的影响
• 病毒毒力：变异可能导致病毒毒力的改变，如：增强或减弱
• 病毒潜伏期：变异可能影响病毒在宿主体内的潜伏期
• 病毒致病谱：变异可能导致病毒致病谱的改变，如：引起新的疾病或影响已有疾病
的严重程度
03
病毒基因组的研究方法与技术
病毒基因组的测序技术与策略
病毒基因组的测序技术
• 病毒基因组重组：病毒基因组在复制过程中发生重组
病毒基因组201247
第二节 真核生物基因
一.真核生物因组的结构
(一)真核基因的基本结构特点
（1）一个基因完全在另一个基因里面。如基因Ａ和Ｂ是两个 不同基因，而Ｂ包含在基因Ａ内。
（2）部分重叠。如基因Ｋ和基因Ａ及Ｃ的一部分基因重叠。 （3）两个基因只有一个碱基重叠。如基因Ｄ的终止密码子的 最后一个碱基是Ｊ基因起始密码子的第一个碱基(如TAATG)。
9.病毒基因组大部分是用来编码蛋白质的，只有非常小的一 份不被翻译，这与真核细胞DNA的冗余现象不同。
7.基因组中的重复序列很少。
8. 结构基因多为单拷贝，但编码rRNA的基因往 往是多拷贝，这有利于核糖体的快速组装。
9.细菌基因组中存在可移动的DNA序列，包括插 入序列和转座子。
10.原核基因的基本结构特点：
调控序列、启动子（promoter）、操纵序 列（operator）、结构基因（structure gene）、终止子（terminator）。
一个生物的所有基因加上那些可能带有或不带有 遗传信息的间隔序列，即一个细胞中全部的DNA就 组成一个基因组。
除了位于细胞核中的核基因组外，不同的生物中 可能还有线粒体基因组、叶绿体基因组等。
基因组结构 不同的基因在核酸分子中的排布情况及间隔序列
的组成和分布情况。
基因组学
研究生物基因组的结构与功能，包括基因组作 图、基因定位、序列分析及基因功能分析等。
12.噬菌体（细胞病毒）的基因是连续的；而真核细胞病毒的 基因是不连续的，具有内含子。
第一节 原核基因组
以细菌为代表讲述，有称bacteria genome。 细菌是基因工程研究的主要材料之一。因为： 1.构造相对简单，基因结构也不复杂，取材便利，易于培养， 可选择突变株进行研究，实验结果容易重复 2.与人类有共同的生物学规律，如：
分子诊断学第4章 病毒基因组
第三节
全国高等学校医学规划教材 ——分子诊断学
RNA病毒基因组
RNA病毒基因组为线状单链或双链， 有的只含一个RNA分子， 有的则含数个RNA分子（即分段基因组）. 基因组RNA还有一定的二级结构，这些二
才具有侵染能力。
另外，双链RNA病毒基因组也无mRNA活 性，其病毒颗粒同样带有转录酶。
中，两端有LTR结构。 5′端的LTR包含许多特定的基因表达调控区域，是
一组真核生物增强子和启动子。 3′端的LTR具有转录终止的作用。 逆转录病毒基因组利用LTR中的重复序列形成环状
结构，在整合酶作用下整合入宿主细胞基因组。
全国高等学校医学规划教材 ——分子诊断学
（六）重叠基因（overlapping gene）
片段 分段基因组有的包装在同一病毒颗粒中，有的包装
在不同的病毒颗粒中，后者见于植物病毒 有分段基因组的病毒一般感染效率较低，只有全部
基因组核酸片段存在时，病毒才具有感染能力。 由于分段基因组易发生重组，故病毒容易变异。
全国高等学校医学规划教材 ——分子诊断学
第二节 DNA病毒基因组
DNA病毒基因组又分为单链DNA和双链DNA二 种；
（四）末端反向重复序列
（inverted terminal repeat，ITR）
ITR是指病毒基因组两端的反向互补重复序列。 单链DNA或RNA分子能够通过其ITR互补配对形
成锅柄样（panhandle）环状结构。 腺病毒、痘病毒、细小病毒及布尼亚病毒等的基
因组均含ITR序列。 不同种类（甚至不同血清型）的病毒ITR的长度
正负DNA链的5‘端互补区域各有TTCACCTCTGC构成 的正向重复序列（DR），分别称DR1和DR2，
【分子生物学】病毒及其基因组
【分子生物学】病毒及其基因组病毒是最简单的生物，外壳蛋白包裹着里面遗传物质核酸，病毒进入活的易感宿主细胞后，借助于宿主细胞本身提供的原料、能量、酶等，以自我复制的方式进行繁殖。
1.病毒基因组的一般特点1）与细菌比较，病毒基因组很小，因此所含的遗传信息量很少，只能编码少数的蛋白质，但不同病毒的基因组大小差异很大。
2）病毒基因组可以由DNA或RNA组成，但每种病毒只含有一个核酸。
核酸的结构可以使单链或双链，闭合环状或线状分子。
3）病毒基因组通常有基因重叠，即同一个DNA序列可以编码2种或2种以上的蛋白质。
折叠基因使用共同的核苷酸序列，但转录成mRNA有不同的可读框，有些重叠基因使用相同的可读框，但起始密码子或终止密码子不同。
4）病毒基因组的大部分序列用来编码蛋白质，基因之间间隔序列短。
5）病毒基因组中在功能上相关基因一般集中成簇，在特定部位构成一个相对的功能单元或转录单元。
转录产物一般为多顺反子mRNA，之后加工成各蛋白质的m-RNA。
6）噬菌体的基因连续2.病毒的核酸病毒的DNA多数为双链结构，RNA病毒多数为单链结构。
病毒基因组的核酸有正、负链之分。
如果病毒的单链RNA基因组直接作为m-RNA，则称为正链，这些病毒称为正链RNA病毒。
如果病毒RNA不能直接作为m-RNA，而以互补的RNA链作为mRNA，则称基因组RNA为负链，这种病毒称为负链RNA病毒。
正链RNA病毒可直接感染动物细胞，合成病毒的外壳和核酸，并组装成病毒体。
负链RNA分子本身无感染性，需要转录成mRNA才具有感染性。
负链RNA分子本身无感染性，需要转录mRNA才具有感染性。
负链RNA病毒的基因组在转录为mRNA过程中，需依赖于RNA的RNA聚合酶催化。
3.噬菌体基因组·λ噬菌体基因组λ噬菌体是E.coli的一种温和性噬菌体。
噬菌体的形状为二十面体，头部直径55nm，有一个颈部的连接结构，将头部和尾部相连，尾端再与尾丝相连。
分子生物学第四章 基因与基因组的结构与功能
4.2 基因命名法
但是在研究不同生物的同一遗传机制时，往往会产生一些混淆，如 在研究酿酒酵母和粟米酵母的细胞周期有关基因的命名中。此外， 许多基因在不同实验中从相同组织被分离出好几次而具有不同命名： 重要的果蝇的发育基因torpedo便是其中一例——它在筛选不同表 型的过程中三次被鉴定并被命名三种不同名称。果蝇提供了关于遗 传命名的最为丰富的例子，特别是在发育生物学中这种趋势也扩展 至脊椎动物中。
总之：顺反子学说打破了“三位一体”的基 因概念，把基因具体化为DNA分子上特定的 一段顺序--- 顺反子，其内部又是可分的， 包含多个突变子和重组子。 近代基因的概念：基因是一段有功能的DNA序 列，是一个遗传功能单位，其内部存在有许 多的重组子和突变子。 突变子：指改变后可以产生突变型表型的最 小单位。 重组子：不能由重组分开的基本单位。
（三）DNA是遗传物质：1928年Griffith 首先发现了肺炎球菌的转化，证实DNA 是遗传物质而非蛋白质；Avery用生物 化学的方法证明转化因子是DNA而不是 其他物质。 （四）基因是有功能的DNA片段 20世纪40年代Beadle和Tatum提出一个 基因一个酶的假说，沟通了蛋白质合成 与基因功能的研究 1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋 结构模型，明确了DNA的复制方式。
病毒(+)股RNA为2个拷贝,基本结构为:
５＇帽－R－U5－PB － －DLS－－gag－pol－env－ (onc－)－ C－PB＋－U3－R－poly(A)n 病毒颗粒中有两条相同的正股RNA+两条来自宿主细胞的 tRNA
A：编码区:所有逆转录病毒均含有3个基本结构基因
gag: pol: 病毒核心蛋白 肽链内切酶,一个逆转录酶,一个与前病毒整 合相关的酶 env: 包膜蛋白 B：非编码区: 与基因组复制和基因表达有关 A: B: C: R区: 两端的重复序列,与cDNA合成有关 引物结合区(primer binding site, PB) U区: U3 含强启动子,起始转录RNA. U5 与转录终止和加polyA有关 D: DLS--C区: DLS:两条病毒(+)RNA链结合位点 : 包装信号:RNA装入病毒颗粒 C: 调控区.
第4-6章-病毒基因组的复制
包括: 流感病毒, 腮腺炎症病毒和狂犬病毒等。
本身携带依 赖RNA的 RNA多聚酶
单股负股RNA病毒 (病毒自身携带依赖RNA的RNA多聚酶)
自带多聚酶
亲代（-ssRNA）
（+）mRNA
（+）ssRNA
蛋白质
(依赖RNA的 RNA多聚酶 和结构蛋白)
子代（-）sRNA
子代病毒
Class IV：逆转录病毒
3、病毒干扰：当两种病毒同时感染同一细胞时， 可发生一种病毒抑制了另一种病毒增殖的现 象，即病毒干扰（viral interference）。
1）自身干扰，高滴度的同一株病毒连续传代培养， 生成一部分无传染性的病毒，如流感病毒接种鸡 胚；
2）同种干扰，同种病毒不同型间，如流感病毒A1型 和A2型之间；
Class V：单股DNA病毒
• 复制发生在细胞核内。
• 先合成双链中间体， 作为模板合成单链子 代DNA。
Class VI：双股RNA病毒
dsRNA病毒的特点： 人类病毒中只有呼肠病毒属于此类，病毒基因组共有10-12个非 重叠的dsRNA节段组成。每个节段均可由病毒自身的RNA多聚 酶转录出不同的mRNA;
§1 概 述
• 病毒在活细胞内，以其基因组为模板，在酶的作用下，分别 合成病毒基因组及蛋白质，再组装成完整的病毒颗粒，这种 方式称为复制（replication);
• 从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制和病毒蛋白合成， 至释放出子代病毒的全过程，称为一个复制周期 （replication cycle);
SV40的复制系统。 1、原点结合蛋白：负责识别病毒DNA复制原点，94kD的多
Байду номын сангаас功能的磷酸化蛋白，即可特异性地与SV40复制原点结合， 又具有ATP酶活性，也可与抑癌基因产物p53和Rb形成蛋 白复合物。
中科院考研851微生物学笔记第四章病毒与亚病毒
非细胞生物：分为病毒和亚病毒两大类。
其中亚病毒又分类病毒、拟病毒/卫星与朊病毒；拟病毒又细分为卫星病毒和卫星核酸；朊病毒分颈椎动物与真菌朊病毒。
一、病毒（virus）/病毒粒子/病毒颗粒1、定义：指一类比较原始的、有生命特征的、能够自我复制和严格细胞内寄生的非细胞生物。
2、特点：①不具细胞结构；②只含一种类型的核酸作为遗传信息载体（DNA 或RNA）；③以复制方式繁殖，不能在无生命的培养基中增殖；④缺乏完整的酶系统和能量合成系统，不含有功能性核糖体或其他细胞器；⑤严格的细胞内寄生；⑤对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。
3、宿主范围：病毒具有宿主专一性，病毒识别蛋白/反受体（VAP）是一种毒粒表面的结构蛋白分子，可以特异性识别宿主细胞受体并与之结合。
由此病毒可分为噬菌体、植物病毒、动物病毒。
4、形态结构：（个体微小，单位常以nm表示）1）病毒粒的基本成分是核酸和蛋白质。
核酸位于它的中心，称为核心或基因组, 蛋白质包围在核心周围，形成衣壳。
衣壳是由许多壳粒所构成。
核心和衣壳合称核衣壳①衣壳/蛋白质外壳/壳体：指由蛋白质亚基或颗粒排列形成的有规则的壳样结构，是病毒粒的主要支架结构和抗原成分，有保护核酸等作用。
②壳粒：由一种或几种病毒蛋白形成的寡聚体，通常为5聚体或6聚体。
③核衣壳/核壳体：指衣壳与病毒核酸结合而成的复合物，无包膜病毒的核衣壳就是病毒体④包膜：指围绕核衣壳的双层脂质膜，由脂类、蛋白质和寡聚糖组成。
有的包膜上还长有刺突等附属物。
包膜的有无及其性质与该病毒的宿主专一性和侵入等功能有关。
2）壳体结构：①螺旋对称壳体（如烟草花叶病毒TMV、狂犬病毒）；②二十面体对称壳体（如腺病毒、脊髓灰质炎病毒）；③复合对称壳体（如痘病毒、大肠杆菌T偶数噬菌体）5、化学组成：主要是核酸和蛋白质，包膜蛋白和某些裸露蛋白还有类脂和糖类等1）核酸：病毒核酸有四种存在类型：双链DNA（dsDNA）、单链DNA（ssDNA）、双链RNA（dsRNA）、单链RNA（ssRNA）；除dsRNA外其他均有环形和线性之分，单链还有正链和负链的极性之分2）蛋白质：包括结构蛋白（衣壳蛋白、包膜蛋白）和非结构蛋白（病毒基因组编码，在复制表达调控中有一定功能，但不结合与病毒颗粒中的蛋白质）✦毒粒酶：参与病毒感染复制的酶，分为①参与病毒侵入、释放等过程（如T4的溶菌酶）；②参与病毒大分子合成（如逆转录病毒的逆转录酶）3）脂类：主要存在于包膜，以磷脂和胆固醇为主4）糖类：核糖/脱氧核糖、糖蛋白、糖脂等二、典型病毒:病毒主要分为三类：噬菌体、动物病毒、植物病毒●噬菌体：是原核微生物的病毒，包括噬细菌体、噬放线菌体、噬蓝细菌体。
病毒基因组结构与进化
病毒基因组结构与进化病毒是一种非细胞生物，其一般由蛋白质外壳和内含遗传物质的核酸组成。
病毒和细菌、真菌等其他微生物不同，它没有细胞质、细胞核和其他细胞器，它的生命活动完全依赖于寄主细胞。
病毒通过寄主细胞，感染、复制等过程，对宿主机组织产生不同程度的破坏和病理反应。
本文将介绍病毒的基因组结构和进化。
病毒的基因组结构病毒的基因组结构主要由以下四个方面组成：1. 核酸类型病毒的基因组主要有两种类型：DNA和RNA。
DNA病毒基因组含有双链或单链，按照方向不同可分为正链和反链。
正链DNA病毒在染色体中扮演着类似于细胞基因的角色；而反链DNA病毒则需要先通过反转录酶从反链DNA合成正链RNA，才能产生病毒蛋白质。
RNA病毒基因组可分为正链、反链、单链、双链四种，其中正链RNA病毒在寄主细胞中起到了类似于RNA聚合酶的角色，其基因组需要在寄主细胞中进行自我复制和转录；反链RNA病毒和单链RNA病毒典型例子是流感病毒和寨卡病毒，它们需要先通过RNA聚合酶合成正链RNA才能转录和复制；而双链RNA病毒则需要通过自身的RNA聚合酶进行转录、复制和翻译。
2. 基因组大小病毒基因组大小范围很广，从4000个碱基对到250,000个碱基对不等。
例如艾滋病毒有约10,000个碱基对。
3. 基因组结构病毒基因组结构分为线性、环形和分段式三种。
线性基因组例子为乙肝病毒和单纯疱疹病毒，而环形基因组例子有乙型脑炎病毒和慢病毒。
4. 基因组复制模式病毒基因组复制模式分为两种：单模式和复模式。
单模式就是病毒只有一种模式进行复制。
例如：反转录病毒就是一种典型的单模式病毒。
复模式是指病毒需要由不同的基因组进行复制。
例如：埃博拉病毒在感染细胞时不仅需要整个病毒复制、转录，还需要复制RNA互补链。
病毒的进化病毒的进化机制独特复杂。
病毒的进化大致可以分为四个方面：基因突变、基因重组、基因重读和基因表达。
1. 基因突变基因突变是病毒最主要的进化方式之一。
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1、是目前已知的最小病毒：球状，直径：PCV及PBFDV—
17nm、CAV—22nm。
2、单股环状单链DNA，1.7～2.3kb（PCV 1759bp、PBFDV
1993bp、CAV 2319bp）。 3、20面体对称核衣壳。 4、细胞核内复制。 5、抵抗力很强， 60 ℃ 30min、pH3～9 稳定
DNA病毒的复制与转录
DNA病毒的复制：主要是在细胞核内进 行，利用细胞核内的复制酶。病毒复
制取决于病毒基因组的大小及编码病
毒蛋白质的能力 DNA病毒转录：在细胞核内
RNA病毒基因组
RNA病毒的遗传物质是RNA
繁殖：它不可单独进行繁殖吗，必须在活 细胞内才可进行 举例：艾滋病病毒，烟草花叶病毒，SARS 病毒，西班牙流感病毒，甲型H1N1流感病
逆转录病毒
逆转录病毒——
一类含有逆转录酶的单股正链RNA病毒
逆转录病毒的共同特性——
1、球形，有包膜，80~120 nm
2、基因组：单股RNA二聚体，核心有逆转录酶 3、复制通过DNA中间体，能与宿主细胞DNA整合
5′端 含有基因表 达调控序列 （真核生物 的启动子和 增强子）
3′端
具有转录 终止作用
基因组 乳头瘤病毒 腺病毒 脊髓灰质炎病毒 呼肠孤病毒 DNA DNA RNA RNA 形状 双链闭环 双链线状 单链 双链
病毒的组成成分
•大多数DNA病毒基因组都是双链分子 •大多数RNA病毒基因组都是单链分子
（三）重叠基因
指两个或两个以上基因的ORF共有一段DNA
序列，即某段DNA序列成为两个或两个以上
毒，禽流感病毒，
RNA病毒的特点：
1）RNA病毒多数为单链，少数也可以呈
双链；
2）RNA基因组的遗传信息一般在一条链
上；
3）RNA病毒的变异率很高
4）RNA病毒的复制和转录常独立于宿主
细胞核
RNA病毒基因组
双链RNA
RNA病毒 基因组
正链RNA病毒
单链RNA
负链RNA病毒
正链RNA病毒
负链RNA病毒
DNA病毒基因组特点：
1）DNA病毒基因组以双链DNA为多数，可
以是环状也可是线状。
2）线形DNA分子末端多含有反向重复序列。 3）真核DNA病毒在宿主细胞核内复制。 4）DNA病毒一般较RNA病毒大，生活周期 复杂。
双股线状DNA病毒
痘病毒科 (Poxviridae) 疱疹病毒科 (Herpesviridae) 腺病毒科 (Adenoviridae)
基因组大小 乙肝病毒 3.2kb 编码蛋白质 6种
痘病毒*
300kb
几百种
*不仅编码病毒复制所需的酶类，还编码核苷酸代谢 的酶类，所以对宿主的依赖性小
（二）病毒基因组的核酸类型
病毒核酸与所有的原核、真核生物的核 酸比较，最为突出的特点是每种病毒颗粒 只含1种核酸，据此，将病毒分为DNA病毒 和RNA病毒。
作用
LTR是（cDNA）前病毒整合到宿主染色体 DNA的结构。 对整合后的转录均起着重要作用
依赖RNA的 DNA聚合酶
核糖核酸酶 H活力
依赖DNA的 DNA聚合酶
（六）连续的和不连续的基因
病毒基因结构特征往往与其宿主细胞 基因结构相似。 原核病毒基因是连续的，没有内含子； 真核病毒基因是不连续的，有内含子。
（七）基因组是单倍体
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。
（八）分段基因组
单链DNA病毒
细小病毒科
一般特性： 1、直径18～26nm 2、单分子单股线状DNA， 约5.2kb 3、20面体对称的核衣壳 4、无囊膜； 5、细胞核内繁殖。
突出特点：
对外界因素具有强大的抵抗力；病 毒对氯仿、乙醚以及热(56℃ 30分钟 )和酸（pH3.0，60分钟）均稳定。
圆环病毒科
一般特性：
基因共有的组成部分，参与编码2-3种蛋白 质。 重叠基因有以下几种情况：
AUG
UAA B
AUG UAA
完全重叠
A
5′--AUGGCCCUAUGUCAAAAUAATAGC· · · · · · · · · UAA--3′
部分重叠
A
K
UAAUG
B
只有一个 碱基重叠
A
B
重叠基因尽管其重叠部分的DNA结构 相同，但由于将mRNA翻译成蛋白质 时的读框不一样，所以产生的蛋白质 分子并不相同。
包膜病毒
核衣壳
核酸
病毒的结构
核酸 核衣壳
（基本结构）
基因组
病 毒
衣壳 包膜
（非基本结构）
病毒基因组的结构和功能特征
Feature of structure and function about irogenome
（一）病毒基因组的大小相差很大
基因组大小在不同病毒中差异较大
与细菌或真核细胞相比，病毒基因组很小
（四）编码区>非编码区（95%/5%）
病毒核酸大多数顺序都用来编码蛋白质。
如φX174DNA中不翻译的部分只占217/5375
RNA-pol结合位点 转录终止信号 核糖体结合位点等
（五）相关基因丛集
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。 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。
末端反向重复序列
inverted terminal repeat,ITR 病毒基因组两端的反向互补重复序列
TAGCA ATCGT
TGCTA ACGAT
临床分类
黏性末端
指病毒基因组双链DNA分子两端具
有能够互补的单链DNA部分。
双股环状DNA病毒
多瘤病毒科 (Polyomaviridae) 乳头瘤病毒科 (Papillomaviridae)
第四章 病毒基因组
病毒是一类个体微小，结构简单，只含单
一核酸（DAN/RNA），严格细胞内寄生并 能自我复制的非细胞生物。
形态
球型 子弹型 砖型 杆型 蝌蚪型
金黄色葡萄球菌
立克次体 衣原体
噬菌体
流感病毒
腺病毒 痘苗病毒
乙脑病毒
脊髓灰质炎病毒
病毒的结构
裸露病毒
包膜病毒
病毒体结构模式图
包膜子粒
包 膜 壳 粒 衣 壳
疱疹病毒科
乳头瘤病毒科
腺病毒科Biblioteka 正粘病毒科 呼肠孤病毒科砂粒病毒科
布尼病毒科
反录病毒科
副粘病毒科
弹状病毒科
波纳病毒科
丝状病毒科 双RNA病毒科 嵌杯病毒科 星状病毒科 微RNA病毒科
冠状病毒科
动脉炎病毒科
披膜病毒科
黄病毒科
DNA病毒基因组
广泛存在于人、脊椎动物、昆虫体内以及多 种传代细胞系中，每种病毒只能感染一种动 物（个别例外），仅少数致病。 病毒颗粒分空心和实心两种状态；氯化铯浮力密 度为1.39-1.42，病毒耐热、耐酸、耐乙醚 繁殖及繁殖方式：是专性活细胞内寄生物；它 不可单独进行繁殖，必须在活细胞内才可。
概念：指病毒基因组由几条不同的核酸分子组成 ，多见于RNA病毒。如流感病毒有8条RNA分子，每 条都含有编码蛋白质的信息。 含分段基因组的病毒具有以下三个特点： （1）侵染效率低 （2）具有较高的重组率 （3）容易产生变异
非洲猪瘟病毒科
痘病毒科 多瘤病毒科
虹彩病毒科
细小病毒科
圆环病毒科
嗜肝病毒科