Действие химических веществ на вирусы

Из физических факторов наибольшее влияние на микроорганизмы оказывают: температура, высушивание, лучистая энергия, ультразвук, давление.

Температура: жизнедеятельность каждого микроорганизма ограничена определенными температурными границами. Эту температурную зависимость обычно выражают тремя точками: минимальная (min) температура — ниже которой размножение прекращается, оптимальная (opt) температура — наилучшая температура для роста и развития микроорганизмов и максимальная (max) температура — температура, при которой рост клеток или замедляется, или прекращается совсем. Впервые в истории науки Пастером были разработаны методы уничтожения микроорганизмов при воздействии на них высоких температур.

Оптимальная температура обычно приравнивается к температуре окружающей среды.

Высушивание. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов нужна вода. Высушивание приводит к обезвоживанию цитоплазмы, нарушается целостность цитоплазмагической мембраны, что ведет к гибели клетки. Некоторые микроорганизмы под влиянием высушивания погибают уже через несколько минут: это менингококки, гонококки. Более устойчивыми к высушиванию являются возбудители туберкулеза, которые могут сохранять свою жизнеспособность до 9 месяцев, а также капсульные формы бактерий. Особенно устойчивыми к высушиванию являются споры. Например, споры плесневых грибов могут сохранять способность к прорастанию в течение 20 лет, а споры сибирской язвы могут сохраняться в почве до 100 лет.

Лучистая энергия. В природе бактериальные клетки постоянно подвергаются воздействию солнечной радиации. Прямые солнечные лучи губительно действуют на микроорганизмы. Это относится к ультрафиолетовому спектру солнечного света (УФ-лучи), они инактивируют ферменты клетки и разрушают ДНК. Патогенные бактерии более чувствительны к действию УФ-лучей, чем сапрофиты. Поэтому в бактериологической лаборатории микроорганизмы выращивают и хранят в темноте.

Бактерицидное действие УФ-лучей используют для стерилизации закрытых помещений: операционных, родильных отделений, перевязочных, в детских садах и т. д. Для этого используются бактерицидные лампы ультрафиолетового излучения с длиной волны 200—400 нм.

На микроорганизмы оказывают влияние и другие виды лучистой энергии — это рентгеновское излучение, а-, р- и у-лучи оказывают губительное действие на микроорганизмы только в больших дозах. Эти лучи разрушают ядерную структуру клетки. В последние годы радиационным методом стерилизуют изделия для одноразового использования — шприцы, шовный материал, чашки Петри.

Малые дозы излучений, наоборот, могут стимулировать рост микроорганизмов.

Ультразвук вызывает поражение клетки. Под действием ультразвука внутри клетки возникает очень высокое давление. Это приводит к разрыву клеточной стенки и гибели клетки. Ультразвук используют для стерилизации продуктов: молока, фруктовых соков.

Высокое давление. К атмосферному давлению бактерии, а особенно споры, очень устойчивы. В природе встречаются бактерии, которые живут в морях и океанах на глубине 1000— 10 000 м под давлением от 100 до 900 атм. Сочетанное действие повышенных температур и повышенного давления используется в паровых стерилизаторах для стерилизации паром под давлением.

Влияние химических веществ на микроорганизмы различно. Оно зависит от химического соединения, его концентрации, продолжительности воздействия.

В малых концентрациях химическое вещество может являться питанием для бактерий, а в больших — оказывать на них губительное действие.

Многие химические вещества изспользуются в медицине в качестве дезинфицирующих средств. К ним относятся фенолы, соли тяжелых металлов, кислоты, щелочи. Активность дезинфицирующих веществ не одинакова и зависит от времени экспозиции, концентрации, температуры. В качестве контрольных микроорганизмов для изучения действия дезрастворов используют S. typhi и S. aureus. Виды дезинфекций: профилактическая— для предупреждения и распространения инфекций; текущая — при возникновении эпидемического очага и заключительная — после окончания эпидемической вспышки

Некоторые химические вещества используются в качестве антисептиков. Антисептики — это противомикробные вещества, которые используются для обработки биологических поверхностей. Антисептика — это комплекс мероприятий, направленных на уничтожение микробов в ране или организме в целом, на предупреждение и ликвидацию воспалительного процесса. К антисептикам относятся:препараты йода (спиртовый раствор йода, йодинол, йодоформ, раствор Люголя);соединения тяжелых металлов (соли ртути, серебра, цинка);химические вещества нитрофуранового ряда (фуразо-лидон, фурациллин); окислители (перекись водорода, калия перманганат); кислоты и их соли (салициловая, борная);красители (метиленовый синий, бриллиантовый зеленый).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Температура. Устойчивость разных вирусов к повышенной температуре, когда они находятся вне организма хозяина, весьма различна. Характеристика термоустойчивости вирусов обычно дается путем испытания инфекционности экстрактов зараженных тканей, выдерживаемых в течение 10 мин при критической температуре. Большую роль при этом играют условия, создающиеся в экстрактах. Например, вирус табачной мозаики при рН 7 инактивируется в течение 10 мин при 75° С, но при рН 5,5 за то же время инактивация оказывается неполной даже при 90° С.

По устойчивости к повышенной температуре среди вирусов исключительное место занимает вирус С1 коровьего гороха, инактивирующийся при температуре, превышающей 108° С (Варид и Плэкидес, 1952). Замораживание зараженных листьев или отжатого из них сока обычно мало повреждает вирусы. Однако в очищенных препаратах вирусы менее стойки. Прибавление к таким препаратам глюкозы или солей повышает их устойчивость. Большое значение имеет рН среды. Очищенный препарат вируса табачной мозаики выдерживает повторное замораживание при нейтральной среде, но денатурируется, если замораживание производится при рН 3.

Многие зоопатогенные вирусы длительно сохраняют активность в замороженном состоянии в условиях среды, богатой органическими веществами. Например, вирус японского энцефалита, находясь в среде, состоящей из 10%-ной суспензии мозга в физиологическом растворе, полностью сохраняет инфекционность в течение года при —70° С, но при комнатной температуре его инфекционность сильно снижается уже через 10 дней. Вирус трахомы при —70° С сохраняется до 6 месяцев. Вирус пситтакоза в высушенном состоянии при —75° С сохраняется до года, в то время как при комнатной температуре он инактивируется за несколько дней. Вирус гриппа при —70° С сохраняет активность 6 месяцев и, возможно, дольше.

Высушивание. Большинство фитопатогенных вирусов быстро инактивируется при обычном высушивании на воздухе зараженных тканей или сока. Даже вирус табачной мозаики, отличающийся высокой стойкостью, при высушивании теряет значительную часть инфекционности. Однако, если инфицированные листья быстро высушивать при 1° С и в дальнейшем выдерживать листья в условиях отсутствия влажности, то и нестойкие вирусы могут сохранить инфекционность в течение нескольких месяцев или года (вирусы огуречной мозаики 1, кольцевой пятнистости табака, Y-вирус картофеля).

Для многих зоопатогенных вирусов характерна высокая стойкость к быстрому высушиванию. Вирус весенне-летнего клещевого энцефалита, высушенный в вакууме, может храниться не менее 5 лет. Длительно сохраняются в высушенном состоянии вирусы бешенства, лимфоцитарного менингита, оспы, герпеса, гриппа, кори, желтой лихорадки, денге. В большинстве случаев устойчивость перечисленных вирусов испытывалась при высушивании их в вакууме. В этих условиях устойчивость фито- и зоопатогенных вирусов оказывается близкой.

Ультрафиолетовый свет. Все вирусы быстро инактивируются при действии ультрафиолетового света. Вирусы, инактивированные ультрафиолетовыми лучами, сохраняют нормально присущие им физические свойства и антигенный состав.

Некоторые вирусы после инактивации ультрафиолетовыми лучами могут восстанавливать инфекционность при последующем облучении зараженных тканей видимым светом. При освещении инактивированного вируса вне клеток хозяина реактивация не происходит. У разных вирусов степень фотореактивации различна; особенно высока она у вирусов кольцевой мозаики капусты, мозаики огурца и кольцевой пятнистости табака. В сходных условиях она выражена у бактериофагов и наблюдается также у некоторых бактерий и спор грибов,

Ионизирующая радиация. При действии ионизирующих радиации на вирусы наблюдается инактивация последних, скорость которой зависит от некоторых условий среды. Радиация может возбуждать в растворах, содержащих вирус, образование перекисей, Н и ОН радикалов, инактивирующих вирусы в той или иной степени. Вторичный характер этих инактивирующих веществ виден из того, что скорость инактивации вируса может быть снижена при добавлении в среду желатина, пептона и других защитных веществ. Однако и в защищенных условиях наблюдается некоторая постоянная величина инактивации вируса под действием радиации, которая принимается за непосредственный прямой эффект лучей на частицы вируса (Луриа и Икснер, 1941).

Вирусы, имеющие наиболее мелкие частицы, могут, инактивироваться почти при каждой ионизации, происходящей внутри них. Крупные вирусы, представляющие собой более сложную систему, могут переносить несколько ионизации, протекающих внутри их системы. Прямое инактивирующее действие облучения на вирусы определяется дозой радиации и не зависит от температуры или от времени, в течение которого длилось облучение.

Ультразвук. Звуковые волны высокой частоты разрушают вирус табачной мозаики, взвешенный в жидкостях, содержащих растворенный воздух. При этом происходит разламывание палочковидных частиц вируса на более мелкие фрагменты. Антигенные свойства инактивированного вируса сохраняются, но поведение его в серологических реакциях меняется. Измельченный ультразвуком вирус связывает большее количество антител, чем исходный препарат.

Гидростатическое давление. Некоторые вирусы проявляют относительно большую устойчивость к высоким давлениям. Давление до 5000 атм слабо повреждает вирус табачной мозаики, находящийся в соке. При этом же давлении водные растворы очищенных препаратов вируса подвергаются сильной инактивации. При действии 8000 атм вирус инактивируется и в соке. Вирус некроза табака менее устойчив и разрушается в соке при давлении в 3000—5000 атм.

сухое вещество - 40%:

углеводы - до 3,5% (полисахариды);

В вирусах обнаружены рибофлавин и биотин. В некоторых вирусах обнаружены собственные ферменты. Например,в вирусе гриппа находится нейромининаза, которая отцепляет нейраминовую кислоту от эритроцитов.

Температура оказывает наиболее губительное действие на вирусы. Большинство их гибнет при температуре 50-60 C через 30 минут. Бактериофаги и вирусы растений более устойчивы к повышению температуры.

Вирусы хорошо переносят обезвоживание и долго могут оставаться в высушенном состоянии. Это используют при их консервировании.

[Н+] - существенно влияет на их выживаемость. Так, вирус оспы теряет активность при pH 5-3.

Инактивация вирусов происходит при облучении их ультрафиолетовыми лучами. Рентгеновские лучи не влияют на вирусы.

Многие химические вещества разрушают вирусы: фенол, формалин, KMnO4, HCl, ацетон, хлороформ, эфир и другие.

В свободном состоянии вирусы не проявляют активности, но, встретившись с чувствительными к ним клетками, они активируются и вступают с ними во взаимодействие. В зависимости от свойств вируса и поражаемой клетки, а также условий внешней среды можно наблюдать три основных типа последствий взаимодействия вируса с клеткой хозяином:

Размножение вируса приводит к гибели клетку - продуктивная инфекция;

Клетка выживает, а зрелые вирусы не образуются - абортивная инфекция;

Геном вируса объединяется с геномом клетки и передаётся дочерней клетке. В последующих поколениях, в клетках может начаться размножение вируса, приводящее их к гибели - вирогения.

Самые простые взаимодействия вируса с клеткой происходят в несколько фаз, протекающих последовательно:

адсорбция вируса на поверхности клетки;

проникновение вируса в клетку;

скрытый период (эклипс);

освобождение зрелого вирусного потомства из клетки.

Адсорбция: происходит благодаря взаимодействию клеточных и вирусных рецепторов. Капсид разрушается под действием клеточных протеаз и НК освобождается. У животных освобождение НК происходит в клетке, после проникновения вируса путём пиноцитоза.

Фитопатогенные вирусы проникают через повреждения в клеточной стенке, после чего адсорбируются на внутренних клеточных рецепторах и высвобождают НК.

В клетки вирусы могут проникать разными путями. Так, у вируса гриппа этот проникновение связано с явлением пиноцитоза (вироренсиса). Возможно и прямое проникновение этого вируса. В случае пиноцитоза происходит образование вакуоли, которая погружает вирус в цитоплазму, где он расцепляется на НК и белок. Во втором случае, после адсорбции на поверхности клеточной стенки, под влиянием ее ферментов происходит расщепление вирусной частицы на НК и белок. Внутрь клетки поступает только НК.

Скрытый период - эклипс ( греч. исчезновение).

На этой стадии вирус как бы исчезает из клетки. Предпологают, что НК вируса проникает в ядро и встраивается в НК клетки. Механизм не изучен. Длительность фазы: грипп 5-9 часов; E. coli - 15 минут.

Репродукция вируса. Компоненты вируса синтезируются в различных частях клетки - поэтому сам процесс размножения получил название репродукции. Этот сложный процесс условно делят на 3 стадии:

синтез компонентов вибриона;

формирование полноценного инфекционного вибриона;

освобождения вирусного потомства.

Подготовительная стадия.

НК вируса встраивается в НК клетки и нарушается нормальное функционирование ее генетического аппарата. На этой стадии вирус максимально использует компоненты клетки и энергетические ресурсы.

У разных вирусов этот процесс имеет свои особенности. У вирусов, содержащих РНК, в подготовительной стадии происходит синтез белков самой клеткой. РНК вируса, освободившись от белка, соединяется с рибосомами клетки и образует рибосомальные комплексы, которые выполняют роль и-РНК.

РНК вируса полиомелита выполняет роль особого фермента вирусной полимеразы и одновременно является матрицей для новых молекул РНК вируса.

У вирусов человека и животных, которые содержат ДНК, в меньшей степени выражен признак блокирования клеточного метаболизма и более длительно идет процесс накопления ферментов, участвующих в подготовке и репликации ДНК. Используя РНК - полимеразу клетки, на вирусной ДНК строится и - РНК которая и осуществляет синтез вирусных белков..

Синтез компонентов вириона.

Синтез НК и белков происходит в различных частях клетки, но эти процессы тесно связаны и протекают в определенной последовательности.

У вирусов, содержащих РНК или ДНК эти процессы имеют свои особенности. Синтез вирусных ДНК происходит по принципу комлементарности. Субстратом для синтеза служат те же 4 нуклеотида, которые имеются в клетке. Ферменты, необходимые для синтеза формируются на и-РНК, как на матрице. В синтезе могут участвовать ферменты самой клетки. Синтез вирусной ДНК может осуществляться в цитоплазме и ядре. Синтез вирусной РНК в РНК - содержащих вирусах происходит на самой вирусной РНК в качестве матрицы (при участии РНК- полимеразы). Субстратом синтеза являются нуклеотиды пораженной клетки. Синтез РНК осуществляется как в цитоплазме, так и ядре. Субстратом для синтеза вирусных белков являются аминокислоты белков пораженной клетки. Полагают, что синтез вирусных белков происходит в цитоплазме клетки.

Вирусы в активном состоянии находятся внутри клетки (вирусные частицы) и вне клетки в покоящемся состоянии (вирионы). В период репродукции вирусная частица тесно связана с клеточными элементами, и сохранение ее зависит от устойчивости клетки. Следует отметить, что наиболее полно изучена устойчивость вирионов.

Устойчивость вирусов животных сравнительно хорошо изучена при воздействии внешних факторов: температуры, излучений (ионизирующего, рентгеновского, ультрафиолетового и светового), ультразвука, давления, рН среды, формалина, гидроксиламина, органических растворителей, фенола и др. Для защиты от этих воздействий у вирионов имеется белковая оболочка. Различное строение и химический состав белковых оболочек, характер связей между составными частями вирионов обуславливают неодинаковую устойчивость вирусов. В зависимости от этих особенностей один и тот же фактор может разрушать одни вирионы полностью, другие частично, а на третьи совершенно не оказывать влияния. Например, в кислой среде (рН 3,0…6,0) большая группа миксомирусов проявляет значительную устойчивость, а некоторые вирусы из семейства Picornaviridae быстро инактивируются. Такое же явление наблюдают по отношению к органическим растворителям: те вирионы, в оболочках которых нет липидов, устойчивы к этим веществам, а липидосодержащие вирусы быстро разрушаются при их воздействии.

Избирательная чувствительность вирусов к физико-химическим факторам - это довольно стойкое свойство, которое передается по наследству. Устойчивость вирусов имеет большое практическое значение.

Способность вирусов частично или полностью инактивироваться при воздействии одних факторов и сохранять свои биологические свойства при действии других широко используют в производстве инактивированных вакцин, при дезинфекции, консервации вирусов.

Инактивация вирусов означает полную или частичную утрату их биологической активности (инфекционности и иммуногенности), которая наступает в результате действия физико-химических факторов. При изменении вирусной нуклеиновой кислоты и белка наступает полная инактивация, то есть потеря всех биологических свойств вируса. Когда изменения происходят только в нуклеиновой кислоте или только в белковой оболочке, говорят о частичной инактивации вируса. В первом случае вирус теряет только инфекционные свойства, но сохраняет иммуногенность, во втором случае сохраняется инфекционность.

Все агенты химической и физической природы в той или иной степени вызывают изменения белковой оболочки и нуклеиновой кислоты вызывают изменения белковой оболочки и нуклеиновой кислоты нуклеоида вируса. Характер и степень этих изменений зависят от природы инактивирующего фактора, его дозы, продолжительности действия и от вида вируса.

При инактивации вируса может происходить или расщепление (гидролиз) белков оболочки с последующим распадом ее на отдельные морфологические единицы, или коагуляция и уплотнение белков с сохранением общей структуры оболочки. Расщепление и распад белковой оболочки наблюдают у вирусов при инактивации их в кислой и щелочной среде при продолжительном, но слабом нагревании. При воздействии этих факторов вирусная нуклеиновая кислота обнажается и подвергается разрушительному действию того же фактора, который вызвал распад оболочки или клеточного фермента нуклеазы, постоянно содержащейся в неочищенных тканевых суспензиях вируса. При действии нуклеаз в вирусной нуклеиновой кислоте происходит разрыв связей между остатком фосфорной кислоты и молекулой сахара.

Коагуляция и уплотнение белковой оболочки вирусов происходят при воздействии на них формальдегида, высокой (выше 70 0 С) температуры или фенола. Механизм инактивации вирусов формальдегидом зависит от концентрации и продолжительности воздействия: высокие концентрации вызывают быструю коагуляцию и уплотнение белков, формальдегид не успевает проникнуть внутрь вириона, и вирусная нуклеиновая кислота сохраняет свою инфекционность.

Указанный механизм инактивации вирусов наблюдают и при воздействии высоких температур, а также раствора карболовой кислоты. При низких концентрациях формальдегида уплотнение белковой оболочки наступает не сразу. Вначале формальдегид реагирует не только с белком оболочки, но, проникая в центр вириона, действует и на нуклеиновую кислоту, нарушая ее водородные связи с белком и ковалентные связи аминогрупп пуриновых и пиримидиновых оснований. В результате целостность молекулы нуклеиновой кислоты нарушается, и она теряет свои инфекционные свойства. вирус ветеринария оспа бронхит

Таким образом, в одних случаях коагуляция белковой оболочки сопровождается разрушением нуклеиновой кислоты и у вируса наступает необратимая потеря инфекционности. В других случаях у вирусной нуклеиновой кислоты способность к репродукции сохраняется, однако, при такой инактивации изменения в белковой оболочке часто носят обратимый характер. При соответствующих условиях физико-химические свойства ее восстанавливаются, в результате чего наступает реактивация вируса, то есть восстановление его инфекционности.

В целях инактивации вирусов были испытаны химические и физические агенты, которые действуют преимущественно на нуклеиновую кислоту: I-пропиолактон, гидроксиламин, ультрафиолетовое излучение некоторых красителей (фотодинамическое действие). Эти агенты, проникая через белковую оболочку, не нарушают ее структуру, но сильно повреждают нуклеиновую кислоту, в результате чего вирус теряет свои инфекционные свойства.

Инактивация вирусов во всех случаях представляет собой физико-химический процесс, который происходит в определенной последовательности по законам течения химических реакций. Развитие этого процесса во времени зависит от дозы (или концентрации) инактивирующего фактора, чувствительности вириона, условий инактивации и других причин.

Для уничтожения вирусов используют кипячение, сухой жар, автоклавирование, ультрафиолетовое излучение, растворы фенола, едкого натра, лизола (2…5%), особенно горячие (70…90 0 С).

Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие :) - нам важно ваше мнение.

Температура оказывает наиболее губительное действие на вирусы. Большинство их гибнет при температуре 50-60 C° через 30 минут. Бактериофаги и вирусы растений более устойчивы к повышению температуры.

[ Н + ] - существенно влияет на их выживаемость. Так, вирус оспы теряет активность при pH 5-3.

Многие химические вещества разрушают вирусы: фенол, формалин, KMnO₄, HCl, ацетон, хлороформ, эфир и другие.

1. Размножение вируса приводит к гибели клетку - продуктивная инфекция;

2. Клетка выживает, а зрелые вирусы не образуются - абортивная инфекция;

3. Геном вируса объединяется с геномом клетки и передаётся дочерней клетке. В последующих поколениях, в клетках может начаться размножение вируса, приводящее их к гибели - вирогения.

Самые простые взаимодействия вируса с клеткой происходят в несколько фаз, протекающих последовательно:

1. адсорбция вируса на поверхности клетки;

2. проникновение вируса в клетку;

3. скрытый период (эклипс);

4. репродукция вируса;

5. освобождение зрелого вирусного потомства из клетки.

Проникновение вируса в клетку

Скрытый период - эклипс ( греч. исчезновение).

2. синтез компонентов вибриона;

3. формирование полноценного инфекционного вибриона;

4. освобождения вирусного потомства.

1. Подготовительная стадия.

2. Синтез компонентов вириона.

Синтез вирусной РНК в РНК - содержащих вирусах происходит на самой вирусной РНК в качестве матрицы (при участии РНК- полимеразы). Субстратом синтеза являются нуклеотиды пораженной клетки. Синтез РНК осуществляется как в цитоплазме, так и ядре.

Субстратом для синтеза вирусных белков являются аминокислоты белков пораженной клетки. Полагают, что синтез вирусных белков происходит в цитоплазме клетки.

3. Формирование зрелых частиц.

В процессе сборки вируса из НК и белка принимает участие сама клетка. У более сложных вирусов, которые имеют оболочки, происходит включение в вирусную частицу кроме белков липидных и углеводных компонентов самой клетки.

4. Освобождения вирусного потомства.

Выход вирусного потомстваиз клетки проходит неодинаково у разных вирусов. Так, при входе наружу вирусы Герпеса, полиомелита полностью разрушают пораженную клетку.

Скорость размножения вирусов может быть велика: через несколько минут может образовываться 50-100 вирусных частиц.

В настоящее время вирусы культивируют и в лабораторных условиях, главным образом в курином эмбрионе или однослойной тканевой культуре. В 1955 г. американские учёные Х. Френкель - Конрат и Р. Уильямс произвели реконструкцию табачной вируса мозаики из белка и НК. В СССР реконструирован вирус желтухи дубового шелкопряда. Сейчас реконструируют смешанные вирусы. Белок от штамма А, а НК от штампа В. Изучение вирусов имеет большое практическое значение, так как 2/3 инфекционных заболеваний являются вирусными.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Вирусы, как и бактерии, можно обнаружить в каждой точке нашей планеты. Они встречаются в горячих источниках, на дне океанов и даже в арктических льдах. Химический состав вирусов долгое время удивлял ученых, так как он существенно отличается от состава всех ранее известных организмов: только вирусы способны хранить генетическую информацию на матрице РНК, транскрибировать ДНК на матрице РНК, встраивать свой геном в ДНК живой клетки под действием ферментов интеграз. В этой статье мы подробно разберем структуру, геном и химический состав вирусов.

Общие сведения о вирусах

Находясь вне живой клетки, вирусы не проявляют никаких признаков, характерных для живых организмов. Находящиеся в таком состоянии неактивные вирусы называют вирионами. В вирионе нет клеточных органелл, характерных для клеток других живых организмов, - плазматической мембраны, митохондрий, рибосом, ядрышка, ядра и других. Вирион включает оболочку из белковых субъединиц - капсид, дополнительную оболочку, которая есть не у всех вирусов, - суперкапсид и геном.

Генетический материал вируса реализуется только при попадании в живую клетку. В зависимости от типа вирусного генома, нуклеиновые кислоты реплицируются либо в ДНК клетки хозяина, либо на митохондриях в цитоплазме.

Структура простого вириона

Простой вирион состоит из генетического материала и внешней оболочки - капсида. Капсид состоит из белковых субъединиц, называемых капсомерами. Способ организации каспомеров определяет пространственную структуру вируса. Химический состав капсида представлен одним или несколькими видами белков. Форма капсида может быть икосаедрической (характерна для аденовирусов), спиральной (вирус табачной мозайки) или комплексной (встречается у проксивирусов и рабдовирусов). Капсид может состоять как из одного, так и из нескольких видов белков. Субъединицы капсида во многом определяют морфологию и химический состав вирусов.

Капсид защищает генетический материал вируса от механических повреждений, влияния перепадов температуры, рН, воздействия радиации и химических веществ. Капсид вместе с геномом вирусом называют нуклеокапсидом.

Структура сложного вириона

Сложно организованный вирион имеет в составе дополнительную структуру - суперкапсидную оболочку, которая находится над капсидом.

Строение и химический состав вирусов, содержащих суперкапсидную оболочку, существенно отличается от состава простых вирусов. Суперкапсидная оболочка формируется из клеточной мембраны клетки хозяина и состоит на 95 % из липидов и белков. В составе суперкапсида присутствует небольшое количество гликопротеинов - сложных белков, в которых белковая часть связана с углеводом ковалентными связями.

Суперкапсид, как и капсид, выполняет защитную функцию. Гликопротеины в составе суперкапсида служат для идентификации и связывания со специфическими рецепторами на поверхности клетки хозяина.

Вирусные белки

Бактериальные белки могут быть капсидными, суперкапсидными или геномными. Капсидные и суперкапсидные белки выполняют защитные функции. Геномные белки ковалентно связаны с геномом и образуют с молекулами вирусной РНК или ДНК рибо- или дезоксирибонуклеопротеины. Эти белки принимают участие в компактизации нуклеиновой кислоты, а также в репарации, транскрипции и трансляции.

Химический состав вирусов сложен. Особенно разнообразны по своей структуре и составу вирусные ферменты. В зависимости от выполняемой функции, их делят на два больших класса:

ферменты, необходимые для репликации вирусного генома;
ферменты, облегчающие проникновение вирусной нуклеиновой кислоты в клетку и обеспечивающие последующий выход вирионов из клетки.

К первому классу ферментов относится РНК- и ДНК-зависимая РНК-полимераза, ДНК-полимераза, обратная транскриптаза, интеграза, ДНК-бета-гликозилтрансфераза и многие другие.

Ко второму классу относится нейраминидаза, входящая в состав гликопротеинов, гемагглютинин-эстераза, эндолизин и некоторые другие.

Вирусные липиды

Липиды являются одним из основных компонентов химического состава вирусов и в большом количестве содержатся в суперкапсидной оболочке. Суперкапсид формируется из плазматической мембраны клетки хозяина, поэтому состав липидной композиции определяет химический состав этой мембраны. Вирусные липиды представлены в основном фосфолипидами (50-60 %) и холестерином (20-30 %), так как именно эти липиды в наибольших количествах представлены в плазмалемме. В следовых количествах может присутствовать фосфоинозитол.

Липиды являются обязательным компонентом состава суперкапсидной оболочки. Они вносят вклад в формирование поверхностного заряда клетки за счет заряженных групп в составе фосфолипидов, а также придают суперкапсиду гибкость, необходимую для противостояния внешним механическим повреждениям. Липиды также служат хорошим дополнительным изолятором для генетического материала вирусов в случае резких изменения температуры или кислотности среды, обеспечивают поддержание постоянного химического состава клетки. Вирусы с суперкапсидной оболочкой благодаря толстому слою липидов и белков более устойчивы к действию детергентов, чем простые вирионы.

Углеводы в составе вируса

Углеводы в составе вируса, как правило, связаны с липидами или белками капсида (при этом они называются гликолипидами или гликопротеинами соответственно). Гликопротеины образуют шиповатые выросты на поверхности клетки, которые обладают свойствами гемагглютининов (вызывают агглютинацию эритроцитов) или разрушают нейраминовую кислоту, входящую в состав клеточных стенок, с помощью нейраминидазы.

Генетический материал

Генетический материал вирусов может быть представлен как одно- или двуцепочечной ДНК, так и одно- или двуцепочечной РНК. Больше ни у каких живых организмов РНК не является основным носителем генетической информации. ДНК-вирусы реплицируются в ядре клетки, так как для этого процесса необходима клеточная ДНК-полимераза. РНК-вирусы реплицируются в цитоплазме, на рибосомах клетки хозяина.

Существуют вирусы, способные превращать молекулу РНК в молекулу ДНК с помощью обратной транскриптазы. Самым известным представителем этого класса вирусов является вирус иммунодефицита человека. Синтезированная на матрице РНК молекула вирусной ДНК под действием фермента интегразы страивается в хромосому клетки хозяина и транскрибируется вместе с нормальными участками ДНК.

Бактериальные вирусы: бактериофаги

Бактериофаги - особые вирусы, так как они поражают исключительно бактериальные клетки. Структура и химический состав вирусов и бактериофагов очень похожи. Однако у вторых есть дополнительный отросток из фибриллярных белков. Генетический материал бактериофагов может быть представлен как ДНК, так и РНК.

Проникновение бактериофага внутрь бактериальной клетки приводит к ее лизису. Таким образом бактериофаги регулируют численность бактериальной популяции. Кроме того, эти вирусы обеспечивают генетическое разнообразие бактерий. Благодаря бактериофагам осуществляется процесс трансдукции: фрагменты бактериальной хромосомы или плазмиды упаковываются в головку бактериофага, выходят в ее составе из исходной бактериальной клетки и подают в другую бактериальную клетку, где и реплицируются. Так в бактериальную клетку попадает новый для нее генетический материал.

Читайте также: