第四章 病毒基因组

1、第四章第四章 病毒基因组病毒基因组 是一类个体微小，结构简单，只含单是一类个体微小，结构简单，只含单一核酸（一核酸（DAN/RNA），严格细胞内寄生并），严格细胞内寄生并能自我复制的能自我复制的非细胞非细胞生物。生物。球型球型子弹型子弹型砖型砖型杆型杆型蝌蚪型蝌蚪型 形态形态金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌立克次体立克次体衣原体衣原体流感病毒流感病毒乙脑病毒乙脑病毒痘苗病毒痘苗病毒脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒噬菌体噬菌体腺病毒腺病毒 病毒的结构病毒的结构裸露病毒裸露病毒 包膜病毒包膜病毒病毒体结构模式图病毒体结构模式图壳壳粒粒衣衣壳壳核酸核酸核衣壳核衣壳包包膜膜包膜病毒包膜病毒包膜子粒包膜子粒病病

2、毒毒核衣壳核衣壳包膜包膜 （基本结构）（基本结构）（非基本结构）（非基本结构）衣壳衣壳 核酸核酸基因组基因组病毒的结构病毒的结构病毒基因组的结构和功能特征病毒基因组的结构和功能特征 Feature of structure and function about irogenome基因组大小在不同病毒中差异较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，病毒基因组很小与细菌或真核细胞相比，病毒基因组很小 （一）（一）病毒基因组的大小相差很大病毒基因组的大小相差很大基因组大小基因组大小编码蛋白质编码蛋白质乙肝病毒乙肝病毒3.2kb6种种痘病毒痘病毒*300kb几百种几百种*不仅编码病毒复制

3、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病毒的组成成分病毒的组成成分 （二）病毒基因组的核酸类型二）病毒基因组的核酸类型 病毒核酸与所有的原核、真核生物的核病毒核酸与所有的原核、真核生物的核酸比较，酸比较，最为突出的特点是每种病毒颗粒最为突出的特点是每种病毒颗粒只含只含1 1种核酸种核酸，据此，将病毒分为，据此，将病毒分为DNADNA病毒病毒和和RNARNA病毒病毒。基因组基因组形状形状乳头瘤病毒乳头瘤病毒DNA双链闭环双链闭环腺病毒腺病毒DNA双链线状双链线状脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒RNA单链单链呼肠孤病毒呼肠孤病毒RNA双链双链大多数大多数DNADNA病毒基因组都是双链

4、分子病毒基因组都是双链分子大多数大多数RNARNA病毒基因组都是单链分子病毒基因组都是单链分子指两个或两个以上基因的指两个或两个以上基因的ORFORF共有一段共有一段DNADNA序列，即某段序列，即某段DNADNA序列成为两个或两个以上序列成为两个或两个以上基因共有的组成部分，参与编码基因共有的组成部分，参与编码2-32-3种蛋白种蛋白质。质。重叠基因有以下几种情况：重叠基因有以下几种情况： （三）重叠基因（三）重叠基因5-AUGGCCCUAUGUCAAAAUAATAGCUAA-3完全重叠完全重叠AUGUAAAAUGUAABABK部分重叠部分重叠ABUAAUG只有一个只有一个碱基重叠碱基重叠

5、重叠基因尽管其重叠部分的重叠基因尽管其重叠部分的DNA结构结构相同，但由于将相同，但由于将mRNA翻译成蛋白质翻译成蛋白质时的时的读框不一样读框不一样，所以产生的蛋白质，所以产生的蛋白质分子并不相同。分子并不相同。病毒核酸大多数顺序都用来编码蛋白质。病毒核酸大多数顺序都用来编码蛋白质。（四）（四）RNA-pol结合位点结合位点转录终止信号转录终止信号核糖体结合位点等核糖体结合位点等如如X174DNAX174DNA中不翻译的部分只占中不翻译的部分只占217/5375217/5375 病毒基因组病毒基因组DNA序列中功能上相关的蛋白序列中功能上相关的蛋白质的基因或质的基因或rRNA的基因往往丛集在

6、基因组的基因往往丛集在基因组的一个或几个特定的部位的一个或几个特定的部位,形成一个功能单形成一个功能单位或位或转录单元转录单元。 可被一起转录成为含有多个可被一起转录成为含有多个mRNA的分子的分子，称为多顺反子，称为多顺反子mRNA，然后再加工成各，然后再加工成各种蛋白质的模板种蛋白质的模板mRNA。（五）相关基因丛集（五）相关基因丛集（六）连续的和不连续的基因（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病毒基因结构特征往往与其宿主细胞基因结构相似。基因结构相似。原核病毒基因是连续的，没有内含子；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，有内含子真核病毒基因是

7、不连续的，有内含子。 除了除了反转录病毒反转录病毒以外，一切病毒基因组都以外，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是单倍体，每个基因在病毒颗粒中只出现一次。一次。 反转录病毒反转录病毒 基因组有两个拷贝。基因组有两个拷贝。（七）基因组是单倍体（七）基因组是单倍体 概念：指病毒基因组由几条不同的核酸分子组成概念：指病毒基因组由几条不同的核酸分子组成，多见于，多见于RNARNA病毒。如流感病毒有病毒。如流感病毒有8 8条条RNARNA分子，每分子，每条都含有编码蛋白质的信息。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：含分段基因组的病毒具有以下三个特点：（1 1）

8、侵染效率低）侵染效率低（2 2）具有较高的重组率）具有较高的重组率（3 3）容易产生变异）容易产生变异（八）分段基因组（八）分段基因组 非洲猪瘟病毒科非洲猪瘟病毒科 痘病毒科痘病毒科 虹彩病毒科虹彩病毒科 细小病毒科细小病毒科嗜肝病毒科嗜肝病毒科 疱疹病毒科疱疹病毒科 乳头瘤病毒科乳头瘤病毒科 腺病毒科腺病毒科多瘤病毒科多瘤病毒科圆环病毒科圆环病毒科 正粘病毒科正粘病毒科 砂粒病毒科砂粒病毒科 布尼病毒科布尼病毒科 反录病毒科反录病毒科 副粘病毒科副粘病毒科 弹状病毒科弹状病毒科 波纳病毒科波纳病毒科丝状病毒科丝状病毒科嵌杯病毒科嵌杯病毒科 星状病毒科星状病毒科 微微RNA病毒科病毒科 冠状病

9、毒科冠状病毒科 动脉炎病毒科动脉炎病毒科 披膜病毒科披膜病毒科 黄病毒科黄病毒科双双RNA病毒科病毒科呼肠孤病毒科呼肠孤病毒科 广泛存在于人、脊椎动物、昆虫体内以及多广泛存在于人、脊椎动物、昆虫体内以及多 种种传代细胞系传代细胞系中，每种病毒只能感染一种动中，每种病毒只能感染一种动 物（个别例外），仅少数致病。物（个别例外），仅少数致病。病毒颗粒分空心和实心两种状态；氯化铯浮力密病毒颗粒分空心和实心两种状态；氯化铯浮力密 度为度为1.39-1.421.39-1.42，病毒耐热、耐酸、耐乙醚，病毒耐热、耐酸、耐乙醚u DNA DNA病毒基因组病毒基因组繁殖及繁殖方式：是专性活细胞内寄生物；它繁殖

10、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不可单独进行繁殖，必须在活细胞内才可。DNADNA病毒基因组特点：病毒基因组特点：1）DNA病毒基因组以病毒基因组以双链双链DNA为多数，可为多数，可以是环状也可是线状。以是环状也可是线状。2）线形）线形DNA分子末端多含有分子末端多含有反向重复序列反向重复序列。3）真核）真核DNA病毒在宿主病毒在宿主细胞核内细胞核内复制。复制。4）DNA病毒一般较病毒一般较RNA病毒病毒大大，生活周期，生活周期复杂复杂。 双股线状双股线状DNADNA病毒病毒痘病毒科痘病毒科 ( (PoxviridaePoxviridae) )疱疹病毒

11、科疱疹病毒科 ( (HerpesviridaeHerpesviridae) )腺病毒科腺病毒科 ( (AdenoviridaeAdenoviridae) ) 末端反向重复序列末端反向重复序列 inverted terminal repeat,ITR病毒基因组两端的反向互补重复序列病毒基因组两端的反向互补重复序列ATCGTACGATTAGCATGCTA临床分类临床分类 黏性末端黏性末端指病毒基因组指病毒基因组双链双链DNADNA分子两端具分子两端具有能够互补的单链有能够互补的单链DNADNA部分。部分。 双股环状双股环状DNADNA病毒病毒多瘤病毒科多瘤病毒科 ( (Polyomaviridae

12、Polyomaviridae) )乳头瘤病毒科乳头瘤病毒科 ( (PapillomaviridaePapillomaviridae) )单链单链DNADNA病毒病毒细小病毒科细小病毒科一般特性：一般特性： 1 1、直径、直径181826nm26nm 2 2、单分子单股线状、单分子单股线状DNADNA， 约约5.2kb5.2kb 3 3、2020面体对称的核衣壳面体对称的核衣壳 4 4、无囊膜；、无囊膜； 5 5、细胞核内繁殖。、细胞核内繁殖。突出特点：突出特点： 对外界因素具有强大的抵抗力；病对外界因素具有强大的抵抗力；病毒对氯仿、乙醚以及热毒对氯仿、乙醚以及热(56 30(56 30分钟分钟

13、) )和酸（和酸（pH3.0pH3.0，6060分钟）均稳定。分钟）均稳定。圆环病毒科圆环病毒科一般特性：一般特性： 1 1、是目前已知的最小病毒：球状，直径：、是目前已知的最小病毒：球状，直径：PCVPCV及及PBFDVPBFDV17nm17nm、CAV22nmCAV22nm。 2 2、单股环状单链、单股环状单链DNADNA，1.71.72.3kb2.3kb（PCV 1759bpPCV 1759bp、PBFDV PBFDV 1993bp1993bp、CAV 2319bpCAV 2319bp）。）。 3 3、2020面体对称核衣壳。面体对称核衣壳。4 4、细胞核内复制。、细胞核内复制。5 5、

14、抵抗力很强，、抵抗力很强， 60 30min 60 30min、pH3pH39 9 稳定稳定DNADNA病毒的复制与转录病毒的复制与转录DNADNA病毒的复制：主要是在细胞核内进病毒的复制：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制取决于病毒基因组的大小及编码病毒蛋白质的能力毒蛋白质的能力DNADNA病毒转录：在细胞核内病毒转录：在细胞核内u RNA RNA病毒基因组病毒基因组RNARNA病毒的遗传物质是病毒的遗传物质是RNARNA繁殖：它不可单独进行繁殖吗，必须在活繁殖：它不可单独进行繁殖吗，必须在活细胞内才可进行细胞

15、内才可进行举例：艾滋病病毒，烟草花叶病毒，举例：艾滋病病毒，烟草花叶病毒，SARS SARS 病毒，西班牙流感病毒，甲型病毒，西班牙流感病毒，甲型H1N1H1N1流感病流感病毒，禽流感病毒，毒，禽流感病毒，1）RNA病毒多数为单链，少数也可以呈病毒多数为单链，少数也可以呈双链；双链；2）RNA基因组的遗传信息一般在一条链基因组的遗传信息一般在一条链上；上；3）RNA病毒的变异率很高病毒的变异率很高4）RNA病毒的复制和转录常独立于宿主病毒的复制和转录常独立于宿主细胞核细胞核RNARNA病毒的特点：病毒的特点：RNARNA病毒基因组病毒基因组RNARNA病毒病毒基因组基因组双链双链RNARNA单链单链RNARNA正链正链RNARNA病毒病毒负链负链RNARNA病毒病毒正链正链RNARNA病毒病毒负链负链RNARNA病毒病毒逆转录病毒逆转录病毒一类含有逆转录酶的单股正链一类含有逆转录酶的单股正链RNARNA病毒病毒逆转录病毒的共同特性逆转录病毒的共同特性1 1、球形，有包膜，、球形，有包膜，8080 120 nm120 nm2 2、基因组：单股、基因组：单股RNARNA二聚体，核心有逆转录酶二聚体，核心有逆转录酶3 3、复制通过、复