第六章 亚病毒(Subvirus)
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【高中生物】高中生物知识点:病毒的结构和繁殖过程病毒:1、病毒:(virus)是由一个核酸分子(dna或rna)与蛋白质构成的非细胞形态的靠寄生生活的生命体。
2、结构:病毒就是比细菌还大、没细胞结构、就可以在细胞中细胞分裂的微生物。
由蛋白质和核酸共同组成。
多数必须用电子显微镜就可以观测至。
3、其主要特点是:①形体极其微小,通常都能够通过细菌滤器,因此病毒原叫做“滤过性病毒”,必须在电子显微镜下就可以观测。
②没有细胞构造,其主要成分仅为核酸和蛋白质两种,故又称“分子生物”;③每一种病毒只不含一种核酸,不是dna就是rna。
④既无产能酶系,也无蛋白质和核酸合成酶系,只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质成分。
⑤以核酸和蛋白质等“元件”的加装同时实现其大量产卵。
⑥在离体条件下,能以无生命的生物大分子状态存在,并长期保持其侵染活力。
⑦对通常抗生素不脆弱,但对干扰素脆弱。
⑧有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中,并诱发潜伏性感染。
4、病毒的分类:(1)从遗传物质分类:dna病毒、rna病毒、蛋白质病毒(如:朊病毒)(2)从病毒结构分类:真病毒(euvirus,缩写病毒)和亚病毒(subvirus,包含类病毒、拟病毒、朊病毒)(3)从宿主类型分类:噬菌体(细菌病毒)、植物病毒(例如烟草花叶病毒)、动物病毒(例如禽流感病毒、天花病毒、hⅳ等)(4)从性质来分:温和病毒(hⅳ)、烈性病毒(狂犬病毒)。
5、病毒的形态:⑴球状病毒;⑵杆状病毒;⑶砖形病毒;⑷冠状病毒;⑸丝状病毒⑹链状病毒;⑺存有包膜的球状病毒;⑻具备球状头部的病毒;⑼封到涵盖体内的昆虫病毒。
知识拓展:1、病毒的激活过程叫作激活周期,其大致可以分成已连续的五个阶段:溶解、入侵、细胞分裂、明朗(加装)、水解(释放出来)。
2、主要危害:致瘤促进作用:存有病毒内部结构一些病毒能够引致良性肿瘤,例如痘病毒科的兔纤维瘤病毒、人传染性硬疣病毒和乳多泡病毒科的乳头瘤病毒;Seiches一些能够引致恶性肿瘤,按其核酸种类可以分成dna肿瘤病毒和rna肿瘤病毒。
第六章亚病毒(Subvirus)亚病毒(Subvirus)又称亚病毒因子(Subviiral agents),以往习惯上将亚病毒分为类病毒(viroid)、拟病毒(Virusoid)及朊病毒(Virino),在1995年的病毒分类与命名第六次报告中则分为类病毒、卫星因子(Satellites)和朊病毒三类。
经典的病毒均是由一种类型的核酸(RNA或DNA)与至少一种结构蛋白组成有一定形态的病毒子,为真病毒(euvirus)。
亚病毒则是比真病毒更为简单的致病因子,是一小分子量的RNA或DNA或一种蛋白质,为迄今发现的最小生命单位。
如果现阶段病毒的概念包括真病毒和亚病毒,那么病毒的定义要比原有的更为概括。
病毒是一种具有生命特征的遗传单位。
对于亚病毒的分类,最新的国际病毒分类系统,对朊病毒和卫星因子未做科、属的划分,而将类病毒分为2个科、7个属,即鳄梨白斑类病毒科包括鳄梨白斑类病毒属和桃潜隐花叶类病毒属,马铃薯纺缍形块茎类病毒科包含马铃薯纺缍形块茎类病毒属、酒花矮化类病毒属、锦紫苏类病毒属、椰子死亡类病毒属和苹果北美果疤类病毒属。
第一节类病毒(Viroid)1971年Diener发现了马铃薯纺缍形块茎病的病原,不同于传统的病毒:(1)该病原在机体内是一种未核衣壳化的RNA;(2)在受染的组织中未发现病毒样的颗粒;(3)感染性RNA的分子量很小;(4)感染性RNA可在敏感细胞内自我复制,不需要辅助病毒;(5)感染性RNA只由一种分子所组成。
因而,该作者称其为类病毒(Viroid)。
一、类病毒的特性类病毒是使植物发病的感染因子。
系单股共价闭合的环状RNA分子,没有蛋白质,分子质量为120KD,为小RNA病毒的感染性RNA的1/10或还要小,感染性极高,10个分子的马铃薯纺缍形块茎类病毒就足以使马铃薯感染。
自1971年以来,现已发现有几十种类病毒,且对其中20多种进行了比较全面的鉴定,证明类病毒的全长均在246~375 nt (nucleotide)之间。
二、类病毒的结构1.基因组:类病毒RNA基因组全序列为单链共价闭合的RNA分子。
至今已对40多个类病毒毒株进行序列测定,病毒不同组成RNA的碱基数不同,在246~375 nt之间,无mRNA活性。
2.结构域:根据序列和结构的同源性,已知序列的类病毒可分为二类:第一类只有苹果锈果类病毒(ASBV);第二类包括其他所有类病毒,与PSTV(马铃薯纺缍形块茎类病毒)相似。
ASBV虽然推测有杆状结构,这点与其它类病毒相似,但是,它的A﹕U (腺嘌呤﹕尿嘧啶)比例很高,序列同源性也较低。
PSTV样类病毒任何两个成员间的同源性至少是35%,所有毒株有一中央保守的U形凸出区。
(1)C结构域在所有类病毒中是最保守的,有95个核苷酸。
在TASV(番茄顶矮化类病毒)和CEV-A(柑桔裂皮类病毒-A)之间有99 %的同源性,整个同源性是73 %。
C 结构域的5'端5~9位核苷酸和3'端7~15位核苷酸处在一个9个核苷酸的反向重复,这一反向重复可以形成一杆状环圈,C结构域可能是复制中间体RNA加工的信号。
图PSTV样类病毒的5个结构域(T1,P,C,V,T2)模式图注:箭头所示为反向重序列,可以形成杆状结构(2)P结构域除CCCV(椰子死亡类病毒)外,所有的PSTV样类病毒中有一P结构域,包括长约15~17个核苷酸的主要是A的嘌呤区,在相反的链上在寡U 4~7序列。
P结构域与症状有关。
(3)V结构域这一区段易于变异,最相近的毒株之间的同源性小于50 %。
(4)T结构域在PSTV样类病毒的T结构域中同源性是最有意义的。
在T1结构域有CCUC,在T2结构域有CCUUC保守序列。
这些序列有利于依赖于DNA的RNA多聚酶II的结合,后者可能是类病毒在机体内的复制酶。
3.ASBV的结构:ASBV在结构上不同于PSTV样类病毒,ASBV中A+U为62%,而PSTV样类病毒则为40%~44%;ASBV中A﹕V+G﹕V占65%,而在PSTV样类病毒则为32%~48%。
而且,ASBV在整个序列与其它成员的同源性也较低,它没有中央保守的凸出区和9个核苷酸反向重复的侧翼区。
在ASBV,RNA的加工是在特殊位点上。
三、类病毒的复制类病毒RNA本身无mRNA活性,不编码任何蛋白。
因此,类病毒复制所必需的酶类必须事先就存在于宿主细胞内,所有的类病毒复制是RNA-RNA直接转录,不涉及DNA。
类病毒复制的最终产物是单体环状类病毒(+)RNA分子,也就是成熟的感染性类病毒,然而也伴有小的线状分子,这可能是由于尚未环化或已环化的成熟分子又被核酸酶切割所造成。
在类病毒感染的细胞中,采用分子杂交技术可以发现多体的类病毒(+)和(-)RNA,以及含有两者的复合物,这说明至少有一条链的合成是通过滚环样机制。
类病毒在植物宿主细胞中,第一步是感染性单体类病毒(+)RNA在依赖于DNA的RNA多聚酶II 的作用下转录成多体的(-)RNA拷贝,这一多体(-)RNA又在依赖于DNA的RNA 多聚酶I的催化下再转录成(+)RNA多聚物,再从(+)RNA多聚物前体,通过类似于剪接的过程形成单体RNA分子。
这一过程可由植物细胞内存在的依赖于RNA的RNA聚合酶催化,在试管内复制类病子RNA。
四、类病毒与内含子众所周知,许多真核基因被一些内含子所间隔。
在基因表达时,mRNA前体中的内含子必须被去除,外显子则依次连接,成为成熟的mRNA,这一过程称为剪接(Splicing)。
内含子被剪接后,可以作为线状分子,或者也可环化。
根据内含子的剪接机制和RNA结构,现已知至少有4种类型的内含子。
第一种,核mRNA中的内含子,在其剪接的连接处有一保守序列,何酶参与剪接不清。
第二种,是核tRNA内含子,在剪接位点处无保守序列,在内含子内也无保守序列。
切割的酶有内核酸酶、磷酸酶和连接酶等。
第三种,是线粒体和叶绿体的某些mRNA内含子,Michel和Pujon(1982)称这种内含子为II组,在其3'端的100个核苷酸中有一条保守序列。
它所涉及的机制与第一种内含子相似。
第四种,内含子有保守序列和结构上的特点,存在于线粒体的mRNA、rRNA基因、叶绿体RNA基因中,也存在于核RNA基因中。
这种内含子的特点是有一16个核苷酸的保守序列,即I组保守序列。
在类病毒以及卫星因子也具有与I组内含子在序列上和结构上的同源性,究尽类病毒由内含子进化而来,还是两者均由一个共同的祖先分子进化而来,尚不清楚。
第二节卫星因子(Satellites)在RNA植物病毒中,有些病毒包含两种相关的、但在抗原上又完全不同的病毒颗粒,一种是它本身的较大的颗粒,另一种是较小的病毒颗粒;有些病毒的病毒粒子中,除包含它的基因组RNA外,还含有一种与病毒基因组一起包壳的小分子RNA。
这些小病毒颗粒的RNA或与病毒基因组一起包壳的小分子RNA与各自有关的病毒基因组或寄主基因组核苷酸序列没有同源性,也不能单独侵染和复制,必须依赖它们有关的病毒复制。
前者称为卫星病毒,后者称为卫星RNA,统称为卫星因子或病毒卫星,其复制有关的病毒则称谓辅助病毒。
因为病毒卫星依赖其辅助病毒复制,又干扰辅助病毒复制,多数还能改变由其辅助病毒引起的寄主植物病状,又把病毒卫星看作是分子寄生物。
因此,卫星因子是由核酸分子组成的一种亚病毒,必须依赖宿主细胞内共感染的辅助病毒才能复制。
迄今发现的卫星因子包括:卫星双股DNA(dsDNA satellites),卫星双股RNA(ds RNA satellite),卫星单股RNA(ssRNA satellites),卫星单股DNA病毒(ssDNA satellite viruses)和卫星单股RNA病毒(ssRNA satellite viruses)。
这些卫星因子大多以植物病毒为辅助病毒,也有动物病毒的一些卫星因子。
一、卫星因子的一般特性卫星因子以其对辅助病毒的依赖性为特征,多数卫星因子是基因复制性依赖,但也有一些卫星因子是壳体化的依赖。
但是少数卫星病毒可于某些特定条件下在无辅助病毒存在时,呈现轻度增殖。
卫星因子不构成统一的分类学类群。
某些卫星因子归属于相应的病毒科或属,例如卫星双链DNA P4被列入肌病毒科(Myoviridae),单股DNA腺联病毒归入细小病毒科依赖病毒属(Dependovirus),而单股RNA δ病毒则归列于δ病毒属(Deltavirus),但还有许多卫星因子尚无归属。
由此可见,目前所讲的卫星因子包含过去划分于缺损病毒中卫星病毒,过去亚病毒中的拟病毒,是指卫星RNA而言,而现在的卫星核酸则不仅是RNA一种,所以卫星因子包括的范围比过去更广。
卫星病毒不同于依赖辅助病毒的缺损病毒(defective interfering病毒粒子,DI病毒粒子),虽然两者均需利用另一病毒的基因产物,才能进行自我复制,但不同于DI粒子的是这类病毒本身从结构上看并不缺损,另外辅助病毒是在结构上与其毫不相似的病毒。
卫星病毒、卫星RNA和DI颗粒的比较二、卫星病毒40年代初,英国Bawden等在研究一些烟草坏死病毒(TNV)的分离物时,发现其中有的病毒含有大小不同和沉降速率有别的两种核蛋白颗粒,他们设想较小的病毒颗粒是由较大的病毒颗粒产生的。
60年代初,英国Kassanis等证实,TNV中较大的病毒颗粒(直径约30nm)能自身复制,而较小的病毒颗粒(直径约17nm),不能单独侵染和复制,只有较大的颗粒存在时才能复制,而且两种病毒颗粒在抗原上完全不同。
因此把较小一种病毒颗粒称作卫星病毒(STNV),把较大的病毒颗粒称作辅助病毒。
进一步研究证明,这种卫星病毒的RNA由1239个核苷酸组成,只能为其本身编码一种195个氨基酸的外壳蛋白。
它的RNA在体内外很稳定,具有高度的碱基配对,3'端有两个象三叶草样的结构。
在动物病毒中见有的卫星病毒如腺联病毒(一种单股DNA卫星病毒)、δ肝炎病毒(单股RNA 卫星病毒,由1700 nt组成)。
三、卫星RNA1972年,法国番茄上发生一种致死性坏死病害,研究结果证明是由黄瓜花叶病毒(CMV)引起的,奇怪的是由这种病毒引起的植物病状与普通的CMV引起的病状不一样,后来在其中的一个株系CMV-S中发现提纯的CMV制备物中,除含有4个本身基因组RNA1~4外,还含有一个较小的RNA5。
1976年,美国Kaper等指出,RNA5是一种缺损的,与CMV-S有关的象卫星的RNA,称作CA RNA5。
此后又找到了能减轻辅助病毒引起植物病状的卫星RNA。
目前在黄瓜花叶病毒组中至少发现了10种不同的卫星RNA分离物,多数已确定了核苷酸序列,约由334~386个核苷酸组成,且证明不同卫星RNA分离物的核苷酸之间有高度的序列同源性。