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非编码rna读后感

时间:2016-04-25 19:18

核酸、核苷酸、dna、rna的关系

核酸包括脱氧核糖核酸,核糖核酸。

组成核酸的基本单位是核苷酸,脱氧核糖核酸就是DNA,核糖核酸就是RNA,他们的基本单位分别是脱氧核苷酸,核糖核苷酸. 核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物,为生命的最基本物质之一。

核酸广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内,生物体内的核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。

不同的核酸,其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。

根据化学组成不同,核酸可分为核糖核酸(简称RNA)和脱氧核糖核酸(简称DNA)。

DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础。

RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用——其中转运核糖核酸,简称tRNA,起着携带和转移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸,简称mRNA,是合成蛋白质的模板;核糖体的核糖核酸,简称rRNA,是细胞合成蛋白质的主要场所。

核酸同蛋白质一样,也是生物大分子。

核酸的相对分子质量很大,一般是几十万至几百万。

核酸水解后得到许多核苷酸,实验证明,核苷酸是组成核酸的基本单位,即组成核酸分子的单体。

一个核苷酸分子是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。

根据五碳糖的不同可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸。

核酸的种类 核酸大分子可分为两类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),在蛋白质的复制和合成中起着储存和传递遗传信息的作用。

核酸不仅是基本的遗传物质,而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置,因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。

核苷酸(hé gān suān) Nucleotide,一类由嘌呤碱或嘧啶碱、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质组成的化合物。

又称核甙酸。

戊糖与有机碱合成核苷,核苷与磷酸合成核苷酸,4种核苷酸组成核酸。

核苷酸主要参与构成核酸,许多单核苷酸也具有多种重要的生物学功能,如与能量代谢有关的三磷酸腺苷(ATP)、脱氢辅酶等。

一类由嘌呤碱或嘧啶碱基、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质组成的化合物。

又称核甙酸。

五碳糖与有机碱合成核苷,核苷与磷酸合成核苷酸,4种核苷酸组成核酸。

核苷酸主要参与构成核酸,许多单核苷酸也具有多种重要的生物学功能,如与能量代谢有关的三磷酸腺苷(ATP)、脱氢辅酶等。

某些核苷酸的类似物能干扰核苷酸代谢,可作为抗癌药物。

根据糖的不同,核苷酸有核糖核苷酸及脱氧核苷酸两类。

根据碱基的不同,又有腺嘌呤核苷酸(腺苷酸,AMP)、鸟嘌呤核苷酸(鸟苷酸,GMP)、胞嘧啶核苷酸(胞苷酸, CMP)、尿嘧啶核苷酸(尿苷酸,UMP)、胸腺嘧啶核苷酸(胸苷酸,TMP)及次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸,IMP)等。

核苷酸中的磷酸又有一分子、两分子及三分子几种形式。

此外,核苷酸分子内部还可脱水缩合成为环核苷酸。

核苷酸是核酸的基本结构单位,人体内的核苷酸主要有机体细胞自身合成。

核苷酸在体内的分布广泛。

细胞中主要以5′-核苷酸形式存在。

细胞中核糖核苷酸的浓度远远超过脱氧核糖核苷酸。

不同类型细胞中的各种核苷酸含量差异很大,同一细胞中,各种核苷酸含量也有差异,核苷酸总量变化不大。

DNA(Deoxyribonucleic acid,缩写为脱氧核糖核酸)又称去氧核糖核酸,是一种分子,可组成遗传指令,以引导生物发育与生命机能运作。

主要功能是长期性的资讯储存,可比喻为“蓝图”或“食谱”。

其中包含的指令,是建构细胞内其他的化合物,如蛋白质与RNA所需。

带有遗传讯息的脱氧核糖核酸片段称为基因,其他的脱氧核糖核酸序列,有些直接以自身构造发挥作用,有些则参与调控遗传讯息的表现。

脱氧核糖核酸是一种长链聚合物,组成单位称为核苷酸,而糖类与磷酸分子借由酯键相连,组成其长链骨架。

每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接,这些碱基沿着脱氧核糖核酸长链所排列而成的序列,可组成遗传密码,是蛋白质氨基酸序列合成的依据。

读取密码的过程称为转录,是根据脱氧核糖核酸序列复制出一段称为RNA的核酸分子。

多数RNA带有合成蛋白质的讯息,另有一些本身就拥有特殊功能,例如rRNA、snRNA与siRNA。

在细胞内,脱氧核糖核酸能组织成染色体结构,整组染色体则统称为基因组。

染色体在细胞分裂之前会先行复制,此过程称为脱氧核糖核酸复制。

对真核生物,如动物、植物及真菌而言,染色体是存放于细胞核内;对于原核生物而言,如细菌,则是存放在细胞质中的类核里。

染色体上的染色质蛋白,如组织蛋白,能够将脱氧核糖核酸组织并压缩,以帮助脱氧核糖核酸与其他蛋白质进行交互作用,进而调节基因的转录。

核糖核酸(缩写为RNA,即RibonucleicAcid),存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体。

RNA由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成长链状分子。

一个核糖核苷酸分子由磷酸,核糖和碱基构成。

RNA的碱基主要有4种,即A腺嘌呤、G鸟嘌呤、C胞嘧啶、U尿嘧啶,其中,U(尿嘧啶)取代了DNA中的T。

分类核糖核酸 RNA是以DNA的一条链为模板,以碱基互补配对原则,转录而形成的一条单链,主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达,是遗传信息传递过程中的桥梁。

tRNA的功能是携带符合要求的氨基酸,以mRNA为模板,合成蛋白质。

RNA由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成长链状分子。

一个核糖核苷酸分子由磷酸,核糖和碱基构成。

RNA的碱基主要有4种,即A腺嘌呤,G鸟嘌呤,C胞嘧啶,U尿嘧啶。

其中,U尿嘧啶取代了DNA中的T胸腺嘧啶而成为RNA的特征碱基。

mRNA mRNA的功能就是把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来,然后再由mRNA的碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序,完成基因表过程中的遗传信息传递过程。

在真核生物中,转录形成的前体RNA中含有大量非编码序列,大约只有25%序列经加工成为mRNA,最后翻译为蛋白质。

因为这种未经加工的前体mRNA(pre-mRNA)在分子大小上差别很大,所以通常称为不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)。

如果说mRNA是合成蛋白质的蓝图,则核糖体是合成蛋白质的工厂。

但是,合成蛋白质的原材料--20种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。

因此,必须用一种特殊的RNA--转移RNA(transferRNA,tRNA)把氨基酸搬运到核糖体上,tRNA能根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结起来形成多肽链。

每种氨基酸可与1-4种tRNA相结合,已知的tRNA的种类在40种以上。

tRNA tRNA是分子最小的RNA,其分子量平均约为27000(25000-30000),由70到90个核苷酸组成。

而且具有稀有碱基的特点,稀有碱基除假尿嘧啶核苷与次黄嘌呤核苷外,主要是甲基化了的嘌呤和嘧啶tRNA。

这类稀有碱基一般是在转录后,经过特殊的修饰而成的。

1969年以来,研究了来自各种不同生物,:如酵母、大肠杆菌、小麦、鼠等十几种tRNA的结构,证明它们的碱基序列都能折叠成三叶草形二级结构(图3-23),而且都具有如下的共性:①5'末端具有G(大部分)或C。

②3'末端都以ACC的顺序终结。

③有一个富有鸟嘌呤的环。

④有一个反密码子环,在这一环的顶端有三个暴露的碱基,称为反密码(anticodon).反密码子可以与mRNA链上互补的密码子配对。

⑤有一个胸腺嘧啶环。

rRNA 核糖体RNA(ribosomalRNA,rRNA)是组成核糖体的主要成分。

核糖体是合成蛋白质的工厂。

在大肠杆菌中,rRNA量占细胞总RNA量的75%-85%,而tRNA占15%,mRNA仅占3-5%。

rRNA一般与核糖体蛋白质结合在一起,形成核糖体(ribosome),如果把rRNA从核糖体上除rRNA掉,核糖体的结构就会发生塌陷。

原核生物的核糖体所含的rRNA有5S、16S及23S三种。

S为沉降系数(sedimentationcoefficient),当用超速离心测定一个粒子的沉淀速度时,此速度与粒子的大小直径成比例。

5S含有120个核苷酸,16S含有1540个核苷酸,而23S含有2900个核苷酸。

而真核生物有4种rRNA,它们分子大小分别是5S、5.8S、18S和28S,分别具有大约120、160、1900和4700个核苷酸。

rRNA是单链,它包含不等量的A与U、G与C,但是有广泛的双链区域。

在双链区,碱基因氢键相连,表现为发夹式螺旋。

rRNA在蛋白质合成中的功能尚未完全明了。

但16S的rRNA3'端有一段核苷酸序列与mRNA的前导序列是互补的,这可能有助于mRNA与核糖体的结合。

miRNA MicroRNAs(miRNAs)是在真核生物中发现的一类内源性的具有miRNA调控功能的非编码RNA,其大小长约20~25个核苷酸。

成熟的miRNAs是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的,随后组装进RNA诱导的沉默复合体,通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA,并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻译。

最近的研究表明miRNA参与各种各样的调节途径,包括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和凋亡、脂肪代谢等等。

除了上述几种主要的RNA外还有一些其他RNA:小分子RNA (small RNA)存在于真核生物细胞核和细胞质中,它们的长度为100到300个碱基(酵母中最长的约1000个碱基)。

多的每个细胞中可含有105 ~106 个这种RNA分子,少的则不可直接检测到, 它们由RNA聚合酶Ⅱ或RNA聚合酶Ⅲ所合成, 其中某些象mRNA一样可被加帽。

small RNA主要有两种类型的小分子RNA:一类是snRNA(small nuclear RNA),存在于细胞核中;另一类是scRNA(small cytoplasmic RNA),存在于细胞质中。

小分子RNA通常与蛋白质组成复合物, 在细胞的生命活动中起重要的作用, 。

①snRNA:snRNA (smallnuclearRNA,小核RNA)。

它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体(spilceosome)的主要成分。

发现有五种snRNA,其长度在哺乳动物中约为100-215个核苷酸。

snRNA一直存在于细胞核中,与40种左右的核内蛋白质共同组成RNA剪接体,在RNA转录后加工中起重要作用。

某些snRNPs和剪接作用密切相关,它们分别与供体和受体剪接位点以及分支顺序相互补。

其中位于核仁内的snRNA称为核小体RNA(small uncleolar RNA),参与rRNA前体的加工及核糖体亚基的组装。

②scRNA:scRNA(small cytoplasmic RNA,细胞质小RNA)主要位于细胞质内,种类较多,参与蛋白质的合成和运输。

SRP颗粒就是一种由一个7SRNA和六种蛋白质组成的核糖核蛋白体颗粒,主要功能是识别信号肽, 并将核糖体引导到内质网。

端体酶RNA端体酶RNA(telomeraseRNA),它与染色体末端的复制有关。

端体酶RNA反义RNA反义RNA(antisenseRNA),它参与基因表达的调控。

上述各种RNA分子均为转录的产物,mRNA最后翻译为蛋白质,而rRNA、tRNA及snRNA等并不携带翻译为蛋白质的信息,其终产物就是RNA。

核酶 还有一种特别的RNA(其分类与上述RNA分类无关)--核酶 核酶(ribozyme)一词用于描述具有催化活性的RNA, 即化学本质是核糖核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。

核酶的作用底物可以是不同的分子, 有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。

核酶的功能很多,有的能够切割RNA, 有的能够切割DNA, 有些还具有RNA 连接酶、磷酸酶等活性。

与蛋白质酶相比,核酶的催化效率较低,是一种较为原始的催化酶。

大多数核酶通过催化转磷酸酯和磷酸二酯键水解反应参与RNA自身剪切、加工过程,也具有特异性,甚至具有Km值。

其发现是 科学家大肠杆菌RNaseP蛋白在切去部分后,在体外高浓度镁离子的情况下,留下的RNA部分(MIRNA)具有酶活性 。

非编码RNA 【新型生命暗物质】非编码RNA(核糖核酸),被称为生命体中暗物质。

日前,中国科学技术大学单革教授实验室发现一类新型环状非编码RNA,并揭示了此类非编码RNA的功能和功能机理。

成果发表在国际知名杂志《自然·结构和分子生物学》上。

非编码RNA是一大类不编码蛋白质,但在细胞中起着调控作用的RNA分子。

正如宇宙间存在着许多既看不到也感觉不到的暗物质暗能量一样,在生命体这个小宇宙中,也存在这样的神秘暗物质-非编码RNA。

越来越多的证据表明,一系列重大疾病的发生发展与非编码RNA调控失衡相关。

环形RNA分子最近数年才引起研究人员注意,而此前的研究主要集中于线形RNA分子。

单革教授实验室发现的新型环状非编码RNA,被命名为外显子-内含子环形RNA。

在论文中,他们还对这类新型环状非编码RNA为何会成为环形而不是线形分子进行了研究,发现成环序列两端经常会有互补的重复序列存在。

生物—名词解释:转座子

转座(因)子是基因组中一段可移动的DNA序列,可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。

复合型的转座因子称为转座子(trans—poson,Tn)。

这种转座因子带有同转座无关的一些基因,它的两端就是IS,构成了“左臂”和“右臂”。

两个“臂”可以是正向重复,也可以是反向重复。

这些两端的重复序列可以作为Tn的一部分随同Tn转座,也可以单独作为IS而转座。

-----------------------以下仅供了解-----------------转座子是细菌细胞里发现的一种复合型转座因子,这种转座因子带有同转座无关的一些基因,如抗药性基因;它的两端就是IS,构成了“左臂”和“右臂”。

两个“臂”可以是正向重复,也可以是反向重复。

这种复合型的转座因子称为转座子(trans—poson,Tn)。

这些两端的重复序列可以作为Tn的一部分随同Tn转座,也可以单独作为IS而转座。

Tn两端的IS有的是完全相同的,有的则有差别。

当两端的IS完全相同时,每一个IS都可使转座子转座;当两端是不同的IS时,则转座子的转座取决于其中的一个IS。

Tn有抗生素的抗性基因,Tn很容易从细菌染色体转座到噬菌体基因组或是接合型的质粒。

因此,Tn可以很快地传播到其他细菌细胞,这是自然界中细菌产生抗药性的重要来源。

两个相邻的IS可以使处于它们中间的DNA移动,同时也可制造出新的转座子。

Tn10的两端是两个取向相反的IS1O,中间有抗四环素的抗性基因(TetR),当TnlO整合在一个环状DNA分子中间时,就可以产生新的转座子。

当转座子转座插人宿主DNA时,在插入处产生正向重复序列,其过程是这样的:先是在靶DNA插入处产生交错的切口,使靶DNA产生两个突出的单链末端,然后转座子同单链连接,留下的缺口补平,最后就在转座子插入处生成了宿主DNA的正向重复。

已知的转座因子的转座途径有两种:复制转座和非复制转座。

1.复制转座(replicative transposition) 转座因子在转座期间先复制一份拷贝,而后拷贝转座到新的位置,在原先的位置上仍然保留原来的转座因子。

复制转座有转座酶(transposase)和解离酶(resolvase)的参与。

转座酶作用于原来的转座因子的末端,解离酶则作用于复制的拷贝。

TnA是复制转座的例子。

2.非复制转座(non-replicative transposition) 转座因子直接从原来位置上转座插入新的位置,并留在插入位置上,这种转座只需转座酶的作用。

非复制转座的结果是在原来的位置上丢失了转座因子,而在插入位置上增加了转座因子。

这可造成表型的变化。

保留转座(conservative transposition)也是非复制转座的一种类型。

其特点是转座因子的切离和插人类似于入噬菌体的整合作用,所用的转座酶也是属于入整合酶(integrase)家族。

出现这种转座的转座因子都比较大,而且转座的往往不只是转座因子自身,而是连同宿主的一部分DNA一起转座。

非复制转座可以是直接从供体分子的转座子两端产生双链断裂,使整个转座子释放出来,然后在受体分子上产生的交错接口处插入,这是“切割与黏接”(“cut and paste)的方式。

另一种方式是在转座子分子同受体分子之间形成一种交换结构(crossover structure),受体分子上产生交错的单链缺口,与酶切后产生的转座子单链游离末端连接,并在插入位点上产生正向重复序列;最 后,由此生成的交换结构经产生缺口(nick)而使转座子转座在受体分子。

供体DNA分子上留下双链断裂,结果 或是供体分子被降解,或是被DNA修复系统识别而得到修复。

在复制转座过程中,转座和切离是两个独立事件。

先是由转座酶分别切割转座子的供体和受体DNA分子。

转座子的末端与受体DNA分子连接,并将转座子复制一份拷贝,由此生成的中间体即共整合体(cointegrat,)有转座子的两份拷贝。

然后在转座子的两份拷贝间发生类似同源重组的反应,在解离酶的作用下,供体分子同受体分子分开,并且各带一份转座子拷贝。

同时受体分子的靶位点序列也重复了一份拷贝。

酵母接合型的相互转换也是复制转座所产生。

酿酒酵母(Saccharomvcescerf—visiae)的生命周期中有双倍体细胞和单倍体细胞两种类型。

单倍体细胞则有a型和α型两种接合型(mating type)。

单倍体酵母是a型还是α型,由单个基因座MAT所决定。

MAT有一对等位基因MAT。

和MATα,在同宗接合(homothallic)的酵母菌株中,酵母菌十分频繁地转换其接合型,即从a转换成α,然后在下一代又转换为a。

这种转换和回复的频率已远远高于通常的自发突变,表明这不是通常的突变机制。

现在已经知道,在MAT基因座两侧有两个基因带有MATα和ATα的拷贝,这就是HMLα和HMRα基因。

这两个基因贮存了两种接合型等位基因,当转座给MAT基因座时就发生了接合型的转换。

因此,MAT基因座是通过转座而转换其接合型的。

MAT基因座的序列转换成另一个基因的序列,这种机制称为基因转换(gene convertion)。

------------------------以下仅供参考-------------------------1951年Barbara Mclintock首先在玉米中发现了控制元件,后来命名为转座元件或转座子(transposon)。

转座子是基因组中一段可移动的DNA序列,可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。

这一元件不仅可用于分析生物遗传进化上分子作用引起的一些现象,还为基因工程和分子生物学研究提供了强有力的工具,可以在不了解基因产物的生化性质和表达模式的情况下,分离克隆植物基因,即转座子标签(transposon tagging),又称为转座子示踪法。

其原理是利用转座子的插入造成基因突变,以转座子序列为基础,从突变株的基因文库中筛选出带有此转座子的克隆,它必定含有与转座子序列相邻的突变基因的部分序列,再利用这部分序列从野生型基因文库中获得完整的基因〔1〕。

1984年,用转座子标签法首先在玉米中分离了bronze基因,该基因编码了玉米花色素合成途径的关键酶——UDP-葡萄糖类黄3-O-葡萄糖基转移酶〔2〕。

此后还利用转座子标签技术分离了许多植物基因。

1 转座子概述 转座子可以分为两大类:以DNA-DNA方式转座的转座子和反转录转座子(retrotransposon)。

第一类转座子可以通过DNA复制或直接切除两种方式获得可移片段,重新插入基因组DNA中。

根据转座的自主性,这类元件又可以分为自主转座元件和非自主转座元件,前者本身能够编码转座酶而进行转座,后者则需在自主元件存在时方可转座,以玉米的Ac\\\/Ds体系为例,Ac(Activator)属于自主元件,Ds(Dissociation)则是非自主元件,必需在Ac元件存在下才能转座〔1〕。

第二类转座子又称为返座元(retroposon)〔3〕,是近年新发现的由RNA介导转座的转座元件,在结构和复制上与反转录病毒(retrovirus)类似,只是没有病毒感染必须的env基因,它通过转录合成mRNA,再逆转录合成新的元件整合到基因组中完成转座,每转座1次拷贝数就会增加1份,因此它是目前所知高等植物中数量最大的一类可活动遗传成分。

目前共发现了3种类型反转录转座子:Tyl-copia类,Ty3-gypsy类和LINE(long interspersed nuclear Clements)类转座子,前两类是具有长末端重复的转座子,LINE类转座子没有长末端重复。

高等植物中的反转录转座子主要属于Tyl-copia类,分布十分广泛,几乎覆盖了所有高等植物种类〔4〕。

克隆转座子主要有两条途径:其一,利用抗体识别或cDNA探针从野生型植株中获得表达量降低或不稳定基因座的序列,再从突变体中分离得到相应的转座子:其二是根据序列同源性,在基因组的不同位置分离同一家族的转座子成员。

目前已经克隆的植物转座子约156种(来自Genbank的报告),表1列出了常用于转座子标签的一些植物转座子。

表1 常用植物转座子标签的转座子名 称 来 源 类 型 Ac(Activator) 玉米 Ⅰ类自主型转座子 Ds(Dissociation) 玉米 Ⅰ类非自主型转座子 Mu(Mutator) 玉米 Ⅰ类自主型转座子 Spm\\\/En 玉米 Ⅰ类自主型转座子 Tam 金鱼草 Ⅰ类自主型转座子 dTphl 拟南芥 Ⅰ类自主型转座子 Tos17 水稻 反转录转座子 2 转座子标签的转座元件体系 1984年首次用转座子标签法克隆了玉米bronze基因之后,在其它高等植物中一直没有发现象Ac\\\/Ds、Spm\\\/En类转座活性很高的转座子,因此在很长一段时间内都是利用玉米和金鱼草中转座性质较清楚的内源自主性转座子。

B.Baker等人首先证明了玉米的Ac\\\/Ds转座元件在转基因烟草中有作用,此后又发现Ac\\\/Ds在其他许多物种中如拟南芥、蕃茄、矮牵牛、亚麻、马铃薯、黄豆和水稻中都有活性〔5〕。

1993年用Ac元件从矮牵牛中成功地克隆了一个花色素苷合成基因,开创了用外源转座子在异源宿主中分离克隆基因的先河〔6〕。

目前植物基因工程常用的转座元件体系分为天然和人工改造两大类,前者包括自主元件单因子体系和反转录转座元件体系,后者主要是人工改造的双元因子体系。

2.1 自主转座元件单因子体系:自主转座元件单因子体系利用了转座活性较高的自主转座子如玉米的Mu转座子、Ac转座子和矮牵牛的dTpH1转座子,已经克隆了拟南芥白化病基因(albino)、雄性育性基因、蕃茄的抗病基因Cf-9等基因〔7〕。

这一转座体系具有两大优点:一是在植物中插入拷贝数高,如Mu元件每个基因组平均拷贝数可达100以上,因此可以在大田自然培养条件下获得大量突变个体;二是只需筛选相对较少量的植株就能标记所有基因。

然而,这一体系也存在一些问题:自主转座元件高频率的转座有可能切除转座酶而留下一些序列导致永久突变;自主转座在体细胞内可能造成基因功能自动恢复;自主元件切除留下一些片段使转座元件不能与突变表型共分离,这些都增加了筛选克隆的困难,阻碍了转座子标签的推广〔8〕。

2.2 反转录转座元件体系:虽然反转录转座子作为一个整体,在整个植物基因组中拷贝数很多甚至是最多的一类成分,但它包括了许多亚群,有的亚群仅由一个或几个拷贝组成,这些以单拷贝或低拷贝方式存在的成分比较容易识别,同时实验证明反转录转座子的转座活动在组织培养中能被激活,因此它们是一类很有潜力的转座子标签体系。

1996年Hirchick等人就利用水稻反转录转座子Tos17建立了水稻基因敲除体系(gene knock-out system),Tos17可以在组织培养过程中被激活,插入水稻基因组中,使基因失效〔3〕。

1999年Sato等利用这一体系分离了6个水稻kn1—型同源异型框基因,发现了引起水稻植株矮化的突变基因OSH15〔9〕。

最近Lucas等将烟草中的有活性的Ty1-copia类反转录转座子导入拟南芥〔8〕,发现它在后者中进行了转座,新的拷贝插入到其它基因的可读框中。

之后又相继将它导入蕃茄和水稻中,在新的宿主中进行了表达,而且宿主的内源反转录转座子不影响新导入转座子的转座,说明反转录转座子并不受植物种类差异的影响。

双子叶植物中的反转录转座子不仅可在异源双子叶植物中转座,也可以在单子叶植物中表达,这为反转录转座子用于转座子标签提供了更广阔的前景。

2.3 双元转座子体系:双元转座子体系由一个非自主转座元件和一个改造过后自身不能转座的自主转座元件组成,后者仍编码转座酶引起前者的转座,分别构建含两个元件的植物表达载体,转化植物培育了分别含有非自主性转座子和转座酶的株系,再通过转基因植株杂交,在F2代就能获得大量由转座子引起的突变体。

Shimamoto等培育了含Ds转座元件和含Ac转座元件转座酶(AcTPase)基因的两种水稻株系(图1),通过杂交筛选得到了大量矮化、花期改变的突变体〔10〕。

图1 含有Ds元件和Ac转座酶的双元转座体系的构建A:缺失Ac元件的部分片段获得非自主性转座子Ds元件,加上35S启动子和潮霉素抗性基因。

B:构建编码转座酶的转座因子,Ac元件的转座酶片段与35S启动子相连。

为了减少筛选子代突变体的工作量,可以在构建的转座元件上插入用于筛选转化和切除的标记基因如抗生素抗性基因、除草剂抗性基因等。

Knapp等构建了带潮霉素磷酸转移酶基因的Ds元件DsHPT,并将该元件插入除草剂抗性基因(ABR)中(图2),潮霉素抗性基因用于筛选含Ds元件的转基因植株,BAR基因用于筛选Ds从T-DNA位点切除的转基因植株〔7〕。

图2 Ds元件的改造注:BL T-DNA左边界区; BR T-DNA左边界区;Pnos胭脂碱合成酶启动子;HPT潮霉素磷酸转移酶基因;BAR抗除草剂基因;P35S烟草花叶病毒35S启动子;NPTII新霉素磷酸转移酶II。

3 标签的策略 根据利用转座子标签的目的不同,可以采取两种方式的标签策略:定向标签和随机标签。

3.1 定向标签(directed tagging):定向标签是用一个稳定遗传的稳性纯合体与一个带有活跃转座元件的显性纯合体杂交,杂交后代可能产生3种表型:跟显性亲本表型一致,新的表型与隐性亲本表型一致,后两种子代是由于转座子插入了显性等位基因座。

这一策略可以在F1代直接“标签”感兴趣的目的基因〔11〕。

3.2 随机标签(random tagging):随机标签是将带有功能性转位因子的显性纯合系植株与不带转位因子的同种植株杂交,产生的F1子代再自交,在F2代中就可筛选到转座子随机插入引起突变表型的突变株,这一策略的目的是为了发现、鉴定带有多种不同特征的新突变〔11〕。

4 标签基因的分离和克隆4.1 Southern-based分离法:这是转座子标签分离克隆“标签”基因的常用方法,它是通过杂交得到纯合突变株,构建该类突变株的核基因文库,以转座子片作作为探针从该基因文库中筛选中同源的转座子,因为转座子已插入目的基因中,于是就筛选得到含突变基因的片段,再将这一片段亚克隆标记作为探针,去筛选另一个正常植株的核基因文库,获得完整的正常目的基因。

为了增加转座子插入特定基因的机率,需要采用高效转座子体系,如玉米的Mu元件,但它的标签群在一个基因组内可达100个拷贝,这又给Southern-based分离法分析突变现象,鉴定特定插入序列的工作带来了相当大的工作量,只能通过多代与含低拷贝数元件的株系杂交来减少每一植株中插入序列的数量〔12〕。

4.2 PCR-based分离法4.2.1 反向PCR分离法:Souer等1995年设计了将反向PCR(Inverse polymerase chain reaction, IPCR)和差别筛选结合的方法,从矮牵牛W138中分离了高效转座子标签dTph1标记的基因(图3)〔13〕。

W138中含有200个拷贝以上的内源dTph1元件,自交后代形成大量不稳定的突变本,包括花色素合成、植物和花发育、育性或叶绿素合成等方面的突变体,用常规方法分离新基因需花大量的时间将突变株与含低拷贝数转座元件的株系多次杂交。

Souer等利用反向PCR扩增突变体和野生型的dTph侧翼序列,其中突变体的扩增产物克隆到M13mp18载体上,感染细菌,再以突变体和野生型的扩增片段为探针与噬菌斑复制滤膜杂交,筛选差示克隆,分离dTph1插入的侧翼片段作为探针,再从野生型基因文库中筛选基因。

反向PCR和差别筛选结合的方法不仅仅可以用于分离高拷贝转座子元件标签的基因,而且可以用于克隆基它植物轻微变异株中被标签基因,加速低拷贝转座元件标签基因的分离。

此外,采用嵌套的反向PCR引物可以提高有效扩增dTph1侧翼序列的产量〔13〕。

图3 特异性克隆突变植株转座元件侧翼序列4.2.2 TAIL-PCR分离法:刘耀光等设计热不对称交错PCR方法,(Thermal asymmetric interlaced PCR TAIL-PCR)最初用于YAC和Pl载体克隆基因的分离,后又用于转座子标签基因的分离,取得了成功〔14〕。

其基本原理是利用多个嵌套的转座子插入序列特异性引物和一个短的随机简并引物(Arbitrary degenerate primer AD)组合,以突变体基因组DNA为模板,进行多次PCR反应,特异性引物的Tm值一般在57-62℃间,而AD引物的Tm值则在44-46℃范围,采取高温特异性扩增与低温随机扩增相间进行的方法,最后获得转座子插入侧翼区特异性扩增片段,可作为探针,筛选分离基因(图4)。

图4 TAIL-PCR特异性扩增插入位点侧翼基因组序列流程图 TAIL-PCR分离法可以降低非侧翼区特异产物的背景,同时它可以产生2个以上嵌套的目的片段,与其它方法相比TAIL-PCR方法具有简便、特异、高效、快速和灵敏等特点,已经在拟南芥和水稻中获得了成功。

4.2.3 AIMS分离法:Gierl等建立的插入突变位点扩增法(Amplification of insertion Mutagenised sites AIMS)是以PCR为基础的分离转座子标签基因的方法,用它已经成功地从玉米Mu元件标签系统中分离了Bx1基因〔12〕。

其原理如图5所示,用2种限制性内切酶消化突变植株的基因组DNA,酶切片段一侧加上接头序列,再采用一组嵌套的插入序列特异引物和一个接头序列互补的引物进行PCR反应扩增插入序列的侧翼序列,为了减少扩增产物的复杂性,在与接头互补引物3’末端加上一个碱基(A\\\/T\\\/C\\\/G),分离的侧翼序列可作为探针筛选目的基因。

利用AIMS进行转座子插入侧翼序列的分离可以减少分析片段的复杂性,同时扩增产物可以不经任何纯化步骤,直接用作探针从cDNA文库或基因组文库中筛选目的基因。

但是AIMS也存在一些问题,如难获得500bp以上的片段,可能是由于人工的未切动的DNA片段存在或是TaqDNA聚合酶不能完全扩增,解决这一问题就需要寻找一些更合适的限制性内切酶。

5 展望 目前转座子元件是植物分子生物学操作和植物基因工程中分离克隆基因和研究基因功能最有力的工具之一,其中的一大类—反转录转座子具有分布广、异源转座高和受组织培养诱导激活等优势,因此它的发现和利用又为转座子标签的应用提供了更广阔的前景。

此外通过对现有转座元件的改造以及转座元件作为载体改造的工具,也将大大加速植物基因和功能序列的分离与研究,如利用转座子元件构建启动子捕捉载体,效率比T-DNA标签高〔11〕。

但转座子标签推广还存在一些困难,例如筛选鉴定转座元件引起的表型突变体。

目前,各种突变体筛选方法都在植物个体水平进行研究,先要得到基因型包含转座子插入突变的植株的种子,再在104~106个后代的群体中筛选突变体,工作量非常大,定向标签还要求有隐性纯合系可进行杂交。

最近开始研究利用单倍体进行细胞水平的突变体筛选,因为单倍体可直接表达隐性基因,瞿绍洪等鉴定了玉米转座因子Ac在单倍体烟草中的转座活性,这将有助于在单倍体细胞中进行转座因子研究〔15〕。

对转座子标签突变体筛选、标签基因分离等方面的改进将使这一技术更为完整,不仅为植物基因工程发展分离了更多的基因,同时可以大大促进植物基因表达机制等基础理论的研究。

狂犬病病毒是怎么来源的

必修1的植物光合作用和呼吸作用(重难点 必考点)必修2减数分裂;基因的复制、转录、表达;基因型的推断(重难点 必考点)注意遗传规律的试题必修3体液调节、植物的激素调节;生态系统中的物质循环和能量流动的应用(重难点 考点)选修1传统发酵技术(果酒,果醋,腐乳,泡菜<了解 考的可能性较小>)微生物的培养(常考点 高考必考<注意到每个细节>)酶的研究与应用(纤维素酶、果胶酶、)DNA的提取与鉴定PCR技术、 植物的组织培养(个人认为明年考的可能性几乎为0)、植物有效成分的提取(个人认为明年考的机会很大<尤其是橘皮精油的提取>)选修3由于没选 不知道补充:以上尽是大题的重中之重其余建议:生物的复习必须细致 ,注重每个小知识点,不要大而化之,否则就会吃亏

为什么说非典

这种病毒之所以流行的厉害。

必须不少于一百字。

变种冠状病毒与流感病毒有亲缘关系,但它非常独特,以前从未在人类身上发现,科学家将其命名为SARS病毒。

非典型肺炎通常由病毒引起,例如流感病毒、腺病毒和其他呼吸道病毒。

非典型肺炎也可能由生物体引起。

冠状病毒感染在全世界非常普遍,人群中普遍冠状病毒抗体,成年人高于儿童。

冠状病毒粒子呈不规则形状,直径约60-220nm。

病毒粒子外包着脂肪膜,膜表面有三种糖蛋白:刺突糖蛋白(S,Spike Protein,是受体结合位点、溶细胞作用和主要抗原位点);小包膜糖蛋白(E,Envelope Protein,较小,与包膜结合的蛋白);膜糖蛋白(M,Membrane Protein,负责营养物质的跨膜运输、新生病毒出芽释放与病毒外包膜的形成)。

少数种类还有血凝素糖蛋白(HE蛋白,Haemaglutinin-esterase)。

冠状病毒的核酸为非节段单链(+)RNA,长27-31kd,是RNA病毒中最长的RNA核酸链,具有正链RNA特有的重要结构特征:即RNA链5’端有甲基化“帽子”,3’端有PolyA “尾巴”结构。

这一结构与真核mRNA非常相似,也是其基因组RNA自身可以发挥翻译模板作用的重要结构基础,而省去了RNA-DNA-RNA的转录过程。

冠状病毒的RNA和RNA之间重组率非常高,病毒出现变异正是由于这种高重组率。

重组后,RNA序列发生了变化,由此核酸编码的氨基酸序列也变了,氨基酸构成的蛋白质随之发生变化,使其抗原性发生了变化。

而抗原性发生变化的结果是导致原有疫苗失效,免疫失败。

小核糖核酸病毒科由哪些病毒组成

病毒(virus)是一体微小,无完整细胞结构,含核酸(DNA或RNA)型,必须在活细寄生并复制的胞型微生物。

比细菌还小、没有细胞结构、只能在活细胞中增殖的微生物。

由蛋白质和核酸组成。

多数要用电子显微镜才能观察到。

原指一种动物来源的毒素。

“virus”一词源于拉丁文。

病毒能增殖、遗传和演化,因而具有生命最基本的特征。

其主要特点是:①含有单一种核酸(DNA或RNA)的基因组和蛋白质外壳,没有细胞结构;②在感染细胞的同时或稍后释放其核酸,然后以核酸复制的方式增殖,而不是以二分裂方式增殖;③严格的细胞内寄生性。

病毒,是一类不具细胞结构,具有遗传、复制等生命特征的微生物。

病毒同所有生物一样,具有遗传、变异、进化,是一种体积非常微小,结构极其简单的生命形式,病毒有高度的寄生性,完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统,获取生命活动所需的物质和能量,离开宿主细胞,它只是一个大化学分子,停止活动,可制成蛋白质结晶,为一个非生命体,遇到宿主细胞它会通过吸附,进入、复制、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征,所以病毒是介于生物与非生物的一种原始的生命体。

病毒的组成 病毒主要由核酸和蛋白质外壳组成。

有些病毒有囊膜和刺突,如流感病毒。

病毒的复制过程叫做复制周期。

其大致可分为连续的五个阶段:吸附、侵入、脱壳、病毒大分子的合成、病毒的装配与释放 结构 最简单的病毒中心是核酸,外面包被着1层有规律地排列的蛋白亚单位,称为衣壳。

构成衣壳的形态亚单位称为壳粒,由核酸和衣壳蛋白所构成的粒子称为核衣壳。

较复杂的病毒外边还有由脂质和糖蛋白构成包膜。

核壳按壳粒的排列方式不同而分为3种模式:二十面体对称,如脊髓灰质炎病毒;螺旋对称,如烟草花叶病毒;复合对称,如 T偶数噬菌体。

在脂质的包膜上还有1种或几种糖蛋白,在形态上形成突起,如流感病毒的血凝素和神经氨酸酶。

昆虫病毒中有1类多角体病毒,其核壳被蛋白晶体所包被,形成多角形包涵体。

病毒出现假说: 1.蛋白质、核酸遗失说: 大生物(此处大生物意思是具有细胞结构的生物,区别于病毒的肺细胞结构生物)由于细胞脱落和破裂,导致游离的蛋白质和DNA、RNA的出现,在某种情况下,这些蛋白质由于化学作用形成了一个内部可容纳小分子的结构,很多这样的蛋白质,里面裹着DNA或者RNA,甚至单独的蛋白质和单独的DNA、RNA游离,这些散落的游离的分子,有一些个别的和大生物细胞膜有亲和性,大生物细胞通过吞噬作用使其进入细胞,其DNA、RNA得以表达,然后通过进化形成现在成熟的病毒。

在病毒大家庭中,有一种病毒有着特殊的地位,这就是烟草花叶病毒。

无论是病毒的发现,还是后来对病毒的深入研究,烟草花叶病毒都是病毒学工作者的主要研究对象,起着与众不同的作用。

“virus”一词源于拉丁文,原指一种动物来源的毒素。

病毒能增殖、遗传和演化,因而具有生命最基本的特征,但至今对它还没有公认的定义。

最初用来识别病毒的性状,如个体微小、一般在光学显微镜下不能看到、可通过细菌所不能通过的滤器、在人工培养基上不能生长、具有致病性等,现仍有实用意义。

但从本质上区分病毒和其他生物的特征是:①含有单一种核酸(DNA或RNA)的基因组和蛋白质外壳,没有细胞结构;②在感染细胞的同时或稍后释放其核酸,然后以核酸复制的方式增殖,而不是以二分裂方式增殖;③严格的细胞内寄生性。

病毒缺乏独立的代谢能力,只能在活的宿主细胞中,利用细胞的生物合成机器来复制其核酸并合成由其核酸所编码的蛋白,最后装配成完整的、有感染性的病毒单位,即病毒粒。

病毒粒是病毒从细胞到细胞或从宿主到宿主传播的主要形式。

目前,病毒一词的涵义可以是:指那些在化学组成和增殖方式是独具特点的,只能在宿主细胞内进行复制的微生物或遗传单位。

它的特点是:只含有一种类型的核酸(DNA或RNA)作为遗传信息的载体;不含有功能性核糖体或其它细胞器;RNA病毒,全部遗传信息都在RNA上编码,这种情况在生物学上是独特的;体积比细菌小得多,仅含有少数几种酶类;不能在无生命的培养基中增殖,必须依赖宿主细胞的代谢系统复制自身核酸,合成蛋白质并装配成完整的病毒颗粒,或称病毒体(完整的病毒颗粒是指成熟的病毒个体)。

由于病毒的结构和组分简单,有些病毒又易于培养和定量,因此从20世纪40年代后,病毒始终是分子生物学研究的重要材料。

在实践方面,病毒的研究对防治人类、植物和动物的疾病作出了重要贡献。

如病毒疫苗的发展,利用昆虫病毒作为杀虫剂等。

1982 年将资料齐全而能分类的病毒划分为7大群:(双链)ds DNA,有包膜;(双链)ds DNA,无包膜 ;(单链)ss DNA ,无包膜;(双链)ds RNA,有包膜;(双链)ds RNA,无包膜; (单链)ss RNA,有包膜;(单链)ss RNA,无包膜。

[编辑本段]★特性 病毒性质的两重性; 一、病毒生命形式的两重性 1、病毒存在的两重性 病毒的生命活动很特殊,对细胞有绝对的依存性。

其存在形式有二:一是细胞外形式,一是细胞内形式。

存在于细胞外环境时,则不显复制活性,但保持感染活性,是病毒体或病毒颗粒形式。

进入细胞内则解体释放出核酸分子(DNA或RNA),借细胞内环境的条件以独特的生命活动体系进行复制,是为核酸分子形式。

2、病毒的结晶性与非结晶性 病毒可提纯为结晶体。

我们知道结晶体是一个化学概念,是很多无机化合物存在的一种形式,我们可以认为某些病毒有化学结晶型和生命活动型的两种形式。

3、颗粒形式与基因形式 病毒以颗粒形式存在于细胞之外,此时,只具感染性。

一旦感染细胞病毒解体而释放出核酸基因组,然后才能进行复制和增殖,并产生新的子代病毒。

有的病毒基因组整合于细胞基因组,随细胞的繁殖而增殖,此时病毒即以基因形式增殖,而不是以颗粒形式增殖,这是病毒潜伏感染的一种方式。

二、病毒结构和功能的两重性 1、标准病毒与缺陷病毒 在病毒的增殖过程中,由于其基因组因某种微环境因素的影响或转录过程的错误而发生突变,以致有装配不全的病毒颗粒产生,称为缺陷病毒,产生缺陷病毒的原亲代病毒,则称为标准病毒,缺陷病毒颗粒有干扰标准病繁殖的作用。

2、假病毒与真病毒 一种细胞有两种病毒同时感染的情况,在增殖过程中,一种病毒可以穿上本身的外壳,这就是真病毒,是这种病毒的应有“面目”;如果一种病毒的核酸被以另一病毒编码的外壳,则称为假病毒,此时一种病毒的本来性质,被另一种病毒的性质所掩盖。

3、杂种病毒和纯种病毒 两种病毒混合感染时,除了出现假型病毒外,还有可能出现病毒核酸重组的情况,即一种病毒颗粒之中,可含有两种病毒的遗传物质,此可称为杂种病毒,折实病毒学中一个相当常见的现象。

三、病毒病理学的两重性 1、病毒的致病性和非致病性 关于致病性和非致病性问题,是同宿主细胞相对而言的,在分子水平、细胞水平和机体水平,可能有不同的含义。

在细胞水平有细胞病变作用,但在机体水平可能并不显示临床症状,此可称为亚临床感染或不显感染。

2、病毒感染的急性和慢性 病毒感染所致的临床症状有急、慢之分,有的病毒一般只表现急性感染而很少表现慢性感染;有的则既有急性过程,也有慢性过程。

目前对病毒的概念可以是:病毒是代谢上无活性,有感染性,而不一定有致病性的银子,他们小于细胞,但大于大多数大分子,他们无例外地在生活细胞内繁殖,他们含有一个蛋白质或脂蛋白外壳和一种核酸,DNA或RNA,甚至只含有核酸而内有蛋白质,或只有蛋白质而没有核酸,它们作为大分子似乎太复杂,作为生物体它们的生理和复制方式又千姿百态。

Lwoff在“病毒的概念”一文中强调病毒的特殊性时指出,“病毒应该就是病毒,因为它们是病毒”。

[编辑本段]★分类 国际病毒分类委员会(ICT V)第七次报告(1999),将所有已知的病毒根据核酸类型分为DNA病毒——单股DNA病毒,DNA病毒——双股DNA病毒,DNA与RNA反转录病毒,RNA病毒——双股RNA病毒,RNA病毒——单链、单股RNA病毒,裸露RNA病毒及类病毒等八大类群。

此外,还增设亚病毒因子一类。

这个报告认可的病毒约4000种,设有三个病毒目,64个病毒科,9个病毒亚科,233个病毒属,其中29个病毒属为独立病毒属。

亚病毒因子类群,不设科和属。

包括卫星病毒和prion(传染性蛋白质颗粒或朊病毒)。

一些属性不很明确的属称暂定病毒属。

病毒在自然界分布广泛,可感染细菌、真菌、植物、动物和人,常引起宿主发病。

但在许多情况下,病毒也可与宿主共存而不引起明显的疾病。

病毒研究的发展常常与病毒培养和检测方法的进步有密切的关系,特别在脊椎动物病毒方面,小鼠和鸡胚接种、组织培养、超速离心、凝胶电泳、电子显微镜和免疫测定等技术,对病毒学的发展具有深刻的影响。

噬菌体的培养和检测方法最为简单。

将噬菌体接种到易感细菌的肉汤培养物中,经18~24小时后,混浊的培养物重新透明,此时细菌被裂解,大量噬菌体被释放到肉汤中,再经除菌过滤,即为粗制噬菌体。

为了测定其中噬菌体的数量,将粗制噬菌体稀释到每一接种量含100个左右,与过量的细菌混合,然后铺种于琼脂平皿上,在温箱中培养过夜,细菌繁殖成乳白色衬底,被噬菌体裂解的区域则在此衬底上表现为圆形的透明斑,称为噬斑。

噬斑数代表该接种量中有活力的噬菌体数量。

如果挑出单个噬斑来培养,就能获得由单个噬菌体所繁殖的后代,达到分离纯化的目的。

动物病毒(见脊椎动物病毒)的培养可在自然宿主、实验动物、鸡胚或细胞培养中进行,以死亡、发病或病变等作为病毒繁殖的直接指标,或以血细胞凝集、抗原测定等作为间接指标。

收获发病动物的组织磨成悬液或有病变的细胞培养液,即为粗制病毒。

测定活病毒数量可采用空斑法,其原理与噬斑法相同,但以易感的动物单层细胞代替细菌,在接种适当稀释的病毒后,用含有培养液和中性红的琼脂覆盖,使病毒感染局限在小面积内形成病变区,衬底的健康细胞被中性红染成红色,病变区不染色而显示为空斑。

至今植物病毒的培养和检测大都是在整株植物上进行的。

从捣碎的病叶汁中制备病毒,常用枯斑法检测。

用手指蘸上混有金刚砂的稀释病毒在植物叶片上轩轻摩擦,经一定时间后出现单个分开的圆形坏死或退绿斑点,称为枯斑。

除了利用病毒的致病性定量检测病毒外,还可应用物理方法,如在电子显微镜下计数病毒颗粒,或用紫外分光光度计测定提纯病毒的蛋白和核酸量,这些方法所测得的数据包括了有感染性和无感染性的病毒粒。

应用电子显微镜不但能看清病毒粒的大小、形态,还可以分辨其表面的蛋白亚单位和内部的核壳等超微结构。

大小与形态 不同病毒的大小变动于20~450纳米之间。

最大的为痘病毒科,大小为(170~260)×(300~450)纳米,最小的为双联病毒科,直径18~20纳米。

病毒的形态也是多样的:球状(包括二十面体),如脊髓灰质炎病毒和有包膜的如疱疹病毒;杆状(包括棒状),如烟草花叶病毒;丝状,如甜菜黄花病毒;弹状,如水疱性口炎病毒;复杂构型,如蝌蚪状的T偶数噬菌体。

有些病毒在细胞内呈自然晶体排列。

[编辑本段]★化学组成及功能 核酸带有遗传密码的病毒基因组。

病毒依所含核酸种类不同可分为 DNA病毒和 RNA病毒。

动物病毒或含DNA,或含RNA;植物病毒除少数组外大多为RNA病毒;噬菌体除少数科外大多为DNA病毒。

DNA或RNA可以是线型的或环状的,可以是单链的或双链的。

RNA可以分节段或不分节段,单链RNA又分正链的和负链的。

在分节段的RNA植物病毒中,常见多分体基因组,即同一病毒的几个RNA节段分别装入衣壳中,形成大小不同的颗粒,有的分装在两种颗粒中称二分体基因组,如豇豆花叶病毒;有的分装在3种颗粒中称三分体基因组,如黄瓜花叶病毒和雀麦花叶病毒。

通过遗传学和生物化学方法,已查明一些病毒的基因图谱。

对MS2和ΦΧ174噬菌体。

花椰菜花叶病毒、SV40和乙型肝炎病毒核酸的核苷酸序列,已全部查明。

①蛋白质 病毒的主要组分,依其功能可分为衣壳蛋白、膜蛋白、糖蛋白和内在酶4类。

衣壳蛋白包裹核酸形成保护性的外壳。

简单的病毒只有1种衣壳蛋白,较复杂的如腺病毒衣壳是由六邻体、五邻体和纤维3种蛋白构成的。

在有包膜的病毒如流感和水疱性口炎病毒中,膜蛋白一方面与外层脂质相连结,另一方面又同内部的核壳相连结,起到维系病毒内外结构的作用。

糖蛋白位于包膜表面,有的形成突起,如流感病毒的血凝素,能与细胞膜受体结合。

病毒虽无完整的酶系统,但常含有一些特殊的酶,如流感病毒的神经氨酸酶和噬菌体的溶菌酶。

此外,呼肠孤病毒科、弹状病毒科、正粘病毒科和副粘病毒科病毒粒中含RNA多聚酶,反录病毒科含反转录酶,均与核酸复制有关。

目前已查明十几种病毒蛋白的全氨基酸序列。

②脂质 存在于包膜中,包膜是在病毒成熟时从细胞质膜或核膜芽生获得的,所以病毒脂质常具有宿主细胞脂质的特征。

用有机溶剂或去污剂破坏包膜脂质,可使病毒粒裂解。

③糖 除核酸中的戊糖外,病毒包膜还含有与蛋白或脂质结合的多糖。

烟草花叶病毒、流感病毒和枯草杆菌噬菌体的电子显微镜照片和结构模式图(见植物病毒、正粘病毒科和细菌病毒)。

复 制 病毒复制指病毒粒入侵宿主细胞到最后细胞释放子代毒粒的全过程,包括吸附、进入与脱壳、病毒早期基因表达、核酸复制、晚期基因表达、装配和释放等步骤。

各步的细节因病毒而异。

吸附与进入 T4噬菌体先以其尾丝与大肠杆菌表面受体结合,随后尾鞘收缩,裸露出的尾轴穿入细菌外壁,把头部内储存的DNA注射到细菌体内。

动物病毒也是先与细胞受体结合,以后或是靠细胞的吞噬作用进入,或是病毒包膜与细胞质膜融合后使核壳进入。

植物病毒则是通过伤口侵入或通过媒介昆虫直接注入。

一般情况下,病毒均须经脱壳,即脱去外被的蛋白质释放核酸,才能进行下一步复制。

装配与释放 病毒核酸和结构蛋白是分别复制的,然后装配成完整的病毒粒。

最简单的装配方式(如烟草花叶病毒)是核酸与衣壳蛋白相互识别,由衣壳亚单位按一定方式围绕RNA聚集而成,不借助酶,也无需能量再生体系。

许多二十面体病毒粒先聚集其衣壳,然后再装入核酸。

有包膜的病毒,在细胞内形成核完后转移至被病毒修饰了的细胞核膜或质膜下面,以芽生方式释放病毒粒。

T4噬菌体则先分别装配头部、尾部和尾丝,最后组合成完整病毒粒,裂解细菌而释放,其中有些步骤需酶的作用。

细胞水平上的感染类型和宿主反应 很早发现噬菌体感染有裂解性和溶源性之分。

以大肠杆菌的λ噬菌体为例,裂解性感染于经历上述复制周期后产生大量子代病毒粒而将细菌裂解;而溶源性感染时,噬菌体DNA环化并整合到大肠杆菌 DNA的特异性位点上,随着细菌的分裂而传给子代细菌,细菌不被裂解也不产生子代病毒粒。

营养条件、紫外线或化学药物都能使溶性源感染转化为裂解性。

动物的DNA病毒如 SV40、腺病毒、疱疹病毒等于感染敏感细胞(称为容许细胞)后,形成裂解性感染,而于感染不大敏感的细胞(称为不容许细胞)后,则形成转化性感染。

转化性感染与溶源性感染相似,病毒DNA或其片段整合于细胞染色体上,并随细胞分裂而传给子代细胞,表达其部分基因(一般为早期基因),但不产生子代病毒粒,细胞也不死亡,但被转化成类似于肿瘤细胞,可无限地传代。

另一方面,RNA肿瘤病毒(如鸡肉瘤病毒)必须先将其RNA反转录成dsDNA并整合到细胞染色体上,才能进行复制,所以这种感染方式是独特的,既是转化性感染,又产生大量病毒粒。

宿主细胞对病毒感染的反应有4种:无明显反应、细胞死亡、细胞增生后死亡和细胞转化。

例如,副粘病毒SV5在细胞培养中产生大量病毒而不引起明显反应。

多数病毒感染敏感细胞时,由于抑制了细胞核酸和蛋白质合成而引起细胞死亡。

痘病毒感染时,先刺激细胞多次分裂然后死亡,造成痘疱病灶。

DNA病毒和RNA肿瘤病毒则引起细胞转化。

有些动物病毒于感染宿主细胞后,在胞核或细胞质内形成具有特殊染色特性的内含物,称为包涵体,如痘病毒的细胞质内包涵体和疱疹病毒的胞核内包涵体。

这些包涵体有的是由未成熟或成熟的病毒粒构成,有的是宿主细胞的反应产物,有的是两者的混合物。

有些昆虫病毒的病毒粒包埋在蛋白基质中,形成包涵体如核型多角体病毒。

脊椎动物细胞感染病毒后的另一种反应是产生干扰素。

干扰素是一种动物细胞编码的蛋白,其基因平常处于不活动状态,于病毒感染或经双链RNA诱导后活化。

干扰素有广谱的抗病毒作用,但并不直接作用于病毒,其作用机制是通过与细胞膜结合,激活具有抗病毒作用的3种酶,阻断了病毒mRNA的翻译。

干扰素在防止病毒扩散和疾病恢复中有一定作用,并有可能成为一种抗病毒药物。

机体水平上的感染类型和宿主反应 高等动、植物感染病毒后,可表现为显性感染和持续感染,动物病毒还可表现为隐性感染。

隐性感染无临床症状,显性感染表现为临床疾病;在持续感染中,病毒在机体内长期存在。

动物病毒的持续感染又分为潜伏感染、慢性感染和长程感染3类。

潜伏感染如疱疹,平常无症状也查不到病毒,但由于内外因素的刺激而复发时出现病毒;慢性感染如乙型肝炎,有或无症状,但可查到病毒;长程感染限于少数病毒,如绵羊的 Maedi-visna(一种反录病毒感染)可查到病毒;潜伏期和病程都很长,进行性发病直至死亡。

高等动物能对病毒感染产生特异性免疫反应。

免疫反应分为体液免疫和细胞免疫两类,体液免疫表现为由B细胞产生的抗体,其中包括能特异地灭活病毒的中和抗体。

中和抗体在预防再感染中起主导作用。

细胞免疫的主要表现是识别病毒抗原并发生反应的T淋巴细胞,在清除病毒和病毒感染细胞中起主导作用。

植物细胞对病毒常有过敏反应,细胞迅速死亡,形成枯斑,同时病毒复制也受到限制。

另一种反应是产生一种很象干扰素的抗病毒因子,能保护未受感染的细胞。

比如:EV71肠道病毒 据专家介绍,肠道病毒EV71是人肠道病毒的一种,简称EV71,一年四季都可发生,常见于4~9月,主要通过唾液、疱疹液、粪便污染的手、毛巾、手绢、牙杯、玩具、食具、奶具及床上用品、内衣等密切接触传播,常引起儿童手足口病、病毒性咽峡炎,重症患儿可出现肺水肿、脑炎等,统称为肠道病毒EV71感染疾病。

该病多发生于儿童,尤其3岁以下婴幼儿多发,少数病情较重,严重的会引起死亡。

患儿感染肠道病毒EV71后,多以发热起病,一般为38℃左右,发热同时在口腔、手足、臀部出现皮疹,或出现口腔粘膜疱疹。

部分病人早期有咳嗽等感冒样表现。

发热1~2天后开始出现皮疹,通常出现在手掌和足底,也可以出现在臀部。

有的患儿不发热,只表现为手、足、臀部皮疹或疱疹性咽峡炎,病情较轻。

大多数患儿在一周以内体温下降、皮疹消退,病情恢复。

中国疾病预防控制中心专家介绍说,如果发现孩子发烧、有皮疹等症状,尽快到正规医院就诊。

孩子患病后应暂停去幼儿园和学校,避免传染给他人,防止再感染其他疾病。

专家强调,患儿的家庭应使用肥皂、84消毒液对日常用品、玩具、尿布进行消毒,对奶具、餐具煮沸消毒。

患儿粪便及其他排泄物可用消毒剂或漂白粉消毒;将衣被阳光暴晒,室内保持通风换气。

春夏是肠道病毒感染容易发生的季节,要讲究环境卫生、食品卫生和个人卫生。

不喝生水、不吃生冷食物,饭前便后洗手,保持室内空气流通。

尽量不要带婴幼儿去人群密集的场所。

哺乳的母亲要勤洗澡、勤换衣服,喂奶前要清洗奶头。

在托幼机构、小学等儿童集体生活、学习的场所,专家建议要做好晨间体检,发现有发热、皮疹的孩子,要立即要求家长带小孩去医院就诊,同时报告相关部门。

如发现有发热、皮疹的孩子后,要立即对玩具、被褥、桌椅等进行消毒;同时做好食堂、卫生间、教室等的消毒处理。

[编辑本段]★危害 致瘤作用 有一些病毒能诱发良性肿瘤,如痘病毒科的兔纤维瘤病毒、人传染性软疣病毒和乳多泡病毒科的乳头瘤病毒;另有一些能诱发恶性肿瘤,按其核酸种类可分为DNA肿瘤病毒和RNA肿瘤病毒。

DNA肿瘤病毒包括乳多泡病毒料的SV40和多瘤病毒,以及腺病毒科和疱疹病毒科的某些成员,从肿瘤细胞中可查出病毒核酸或其片段和病毒编码的蛋白,但一般没有完整的病毒粒。

RNA肿瘤病毒均属反录病毒科,包括鸡和小鼠的白血病和肉瘤病毒,从肿瘤细胞中可查到病毒粒。

这两类病毒均能在体外转化细胞。

在人类肿瘤中,已证明EB病毒与伯基特淋巴瘤和鼻咽癌有密切关系;最近,从一种T细胞白血病查到反录病毒。

此外,Ⅱ型疱疹病毒可能与宫颈癌病因有关,乙型肝炎病毒可能与肝癌病因有关。

但是,病毒大概不是唯一的病因,环境和遗传因素可能起协同作用。

起 源 对于病毒的起源曾有过种种推测;一种观点认为病毒可能类似于最原始的生命;另一种认为病毒可能是从细菌退化而来,由于寄生性的高度发展而逐步丧失了独立生活的能力,例如由腐生菌→寄生菌→细胞内寄生菌→支原体→立克次氏体→衣原体→大病毒→小病毒;还有一种则认为病毒可能是宿主细胞的产物。

这些推测各有一定的依据,目前尚无定论。

因此病毒在生物进化中的地位是未定的。

但是,不论其原始起源如何,病毒一旦产生以后,同其他生物一样,能通过变异和自然选择而演化。

分 类 病毒分类命名的工作现由国际病毒分类委员会负责,已于 1971、1976、1979和 1982年发表过 4次报告。

1982年将资料较齐全而能分类的病毒划分为7大群,分群的根据是基因组的核酸种类(DNA或 RNA)、类型(ds或ss)和有无包膜。

7大群中包括59个科组: dsDNA,有包膜 4科 dsDNA,无包膜 8科,1组 ssDNA,无包膜 3科,1组 dsRNA,有包膜 1科 dsRNA,无包膜 1科,4个可能科 ssRNA,有包膜 8科,1组 ssRNA,无包膜 4科,22组,1个可能组 如按宿主分类,则为: 细菌病毒 10科 真菌病毒 3个可能科 植物病毒 24组,1个可能组 无脊椎动物病毒 2科,1组 脊椎动物病毒 9科 无脊椎、脊椎动物共有的病毒有6科,即痘病毒科虹彩病毒科、小DNA病毒科、披膜病毒科、布尼亚病毒科和小RNA病毒科,以及一个可能科,即二节段双链RNA病毒。

无脊椎、脊椎动物和植物共有的病毒有2科,即呼肠孤病毒科和弹状病毒科。

病毒分类还处于初期阶段,以后还会迅速发展和演变。

目前对资料较齐全的动物病毒和噬菌体都已立为科,科名采用拉丁文;而植物病毒则只立组,组名多采用缩拼法,即将某科的典型代表病毒的普通名称如Tobacco mo-saic virus缩拼为 Tobamo-virus。

科下分亚科及属,属下即为各个病毒的普通名称,目前尚未分种。

[编辑本段]★作用 生物病毒的好处 1、噬菌体可以作为防治某些疾病的特效药,例如烧伤病人在患处涂抹绿浓杆菌噬菌体稀释液 2、在细胞工程中,某些病毒可以作为细胞融合的助融剂,例如仙台病毒 3、在基因工程中,病毒可以作为目的基因的载体,使之被拼接在目标细胞的染色体上 4、在专一的细菌培养基中添加的病毒可以除杂 5、病毒可以作为精确制导药物的载体 6、病毒可以作为特效杀虫剂 7、病毒还在生物圈的物质循环和能量交流中起到关键作用. 病毒疫苗对人类有防病毒有好处--促进了人类的进化,人类的很多基因都是从病毒中得到的. 病毒是一种非细胞生命形态,它由一个核酸长链和蛋白质外壳构成,病毒没有自己的代谢机构,没有酶系统。

因此病毒离开了宿主细胞,就成了没有任何生命活动、也不能独立自我繁殖的化学物质。

一旦进入宿主细胞后,它就可以利用细胞中的物质和能量以及复制、转录和转译的能力,按照它自己的核酸所包含的遗传信息产生和它一样的新一代病毒。

病毒基因同其他生物的基因一样,也可以发生突变和重组,因此也是可以演化的。

因为病毒没有独立的代谢机构,不能独立的繁殖,因此被认为是一种不完整的生命形态。

近年来发现了比病毒还要简单的类病毒,它是小的RNA分子,没有蛋白质外壳,但它可以在动物身上造成疾病。

这些不完整的生命形态的存在说明无生命与有生命之间没有不可逾越的鸿沟。

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