Место вирусов в системе живых организмов
1. Дайте определения понятий.
Капсид – защитная белковая оболочка вируса.
Бактериофаг – вирус, инфицирующий бактерий.
Ретровирус – вирус, генетическим материалом является РНК.
2. Изобразите схематично строение вируса и подпишите его части.
3. Какое место занимают вирусы в системе органического мира?
Вирусы – неклеточная форма жизни. Занимают промежуточное положение между живой и неживой материей, т.к. совмещают в себе признаки живых организмов и неживой природы. Являются внутриклеточными паразитами.
4. Пользуясь материалом § 2.11 и рисунком 42 на с. 80, опишите жизненный цикл бактериофага.
1)Фаг приближается к бактерии, и хвостовые нити связываются с рецепторными участками на поверхности бактериальной клетки.
2)Нуклеиновая кислота вируса (ДНК или РНК) вводится внутрь бактериальной клетки.
3)Нуклеиновая кислота фага кодирует синтез ферментов фага; инактивируется ДНК и РНК хозяина, а ферменты фага совсем расщепляют ее; НК фага подчиняет себе клеточный аппарат.
5)Нуклеиновая кислота фага реплицируется и кодирует синтез новых белков оболочки.
6) Образуются новые частицы фага в результате самосборки белковой оболочки вокруг
фаговой нуклеиновой кислоты.
7)Клетка лопается; высвобождаются новые фаги, которые инфицируют другие бактерии.
5. В чем особенность жизненного цикла вируса иммунодефицита человека?
Вирус СПИДА – ВИЧ – является ретровирусом. Генетический материал его – РНК. Поражает ВИЧ клетки иммунной системы. При попадании в клетку-хозяина происходит обратная транскрипция, при которой на основе вирусной РНК синтезируется ДНК, которая затем встраивается в клетку-хозяина (в ДНК клетки-хозяина). Затем при делении клетки одновременно с копированием клеточной ДНК копируется и вирусная ДНК. Через определенное время клетки начинают синтезировать вирусные РНК и белки, из которых собираются вирусные частицы.
ВИЧ таким образом уничтожает лимфоциты – Т-хелперы. В результате иммунная система человека разрушается.
7. Укажите основные меры профилактики заражения ВИЧ.
Избегать случайных половых связей.
Использовать презерватив при половых контактах
В больницах, поликлиника, косметологических кабинетах пользоваться только одноразовыми шприцами, а инструменты многоразового применения тщательно
стерилизовать.
Донорскую кровь проверять на наличие антител к ВИЧ.
9. Объясните, в чем заключается эволюционная роль вирусов в природе.
Вирусы корректируют ход эволюции. Вирусы с помощью пандемий истребляют и ослабляют определенные фенотипы, которые больше не участвуют в процессе эволюции.
Около 20% генетического материала человека привнесено вирусами. Иногда вирусные гены становятся клеточными генами.
Вирусы могут не только изменять генетический аппарат клетки, но и осуществлять обмен генетической информацией в пределах вида и между разными группами организмов. В условиях меняющейся внешней среды это мощный эволюционный механизм. То есть, вирусы стимулируют эволюционные процессы в биосфере.
11. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Вирус иммунодефицита человека отличается от холерного вибриона:
3) отсутствием ДНК;
Тест 2.
Клеточного строения не имеют:
4) вирусы.
12. Установите соответствие между вирусами и клетками, которые они инфицируют.
Вирусы
1. Бактериофаг
2. Вирус табачной мозаики
3. Вирус оспы
4. Вирус полиомиелита
5. ВИЧ
Клетки, которые они инфицируют
A. Клетки растения табака
Б. Лейкоциты
B. Клетки нервной ткани
Г. Бактерии
Д. Эпителиальные клетки
13. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.
14. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – бактериофаг.
Соответствие – термин не совсем соответствует первоначальному значению. Бактериофаг – вирус, поражающий бактерии, но не пожирающий их.
15. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.11.
Вирусы – неклеточная форма жизни. Вирусы вызывают болезни, часто неизлечимые. Но в то же время вирусы важны для эволюционного процесса, так как стимулируют его, привносят новую генетическую информацию в клетки.
Есть вирусы РНК- и ДНК-содержащие. Первые называют ретровирусами. К ним относится ВИЧ. При попадании ретровируса в клетку-хозяина происходит обратная транскрипция, при которой на основе вирусной РНК синтезируется ДНК, которая затем встраивается в клетку-хозяина.
Различают бактериофаги – вирусы, поражающие бактерий, вирусы человека, растений и животных.
Вирусная частица состоит из белковой оболочки (капсида) и нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) внутри.
Живая природа вирусов:
· способность к самовоспроизведению и размножению;
· способность адаптироваться к условиям окружающей среды;
· имеют определенный круг хозяев;
· занимают определенную экологическую нишу;
· подчинение всем законам эволюции;
· способны вызывать инфекционный процесс у человека и животных.
Неживая природа вирусов:
· наличие лишь одной из нуклеиновых кислот;
· отсутствие собственных белок-синтезирующих систем;
· отсутствие собственных энергообеспечивающих систем;
· абсолютный внутриклеточный паразитизм;
· паразитизм на молекулярно-генетическом уровне;
· способность интеграции в геном клетки хозяина;
· размножение-репродукция путем воспроизведения себя из собственной нуклеиновой кислоты;
· дизъюнктивный метод размножения (разобщенный) – синтез фрагментов; вириона осуществляется независимо друг от друга, как в пространстве, так и во времени;
· не способность к росту и размножению бинарным делением;
· наличие фрагментированного генома – в клетке хозяина фрагменты соединяются.
Клетка ни когда не возникает de novo – она всегда образуется из предшествующей клетки в результате ее роста и размножения (деления).
Микроорганизмы, изучаемые микробиологией, чаще являются одноклеточными (бактерии, простейшие, водоросли, грибы), но имеются и более сложные – многоклеточные (морские водоросли).
Самое первое представление (старое как мир), что планета населена живыми организмами двух типов – растения (Plantae) и животные (Animals) – два царства. По мере изучения мира микробов их периодически относили, то к одному, то к другому из царств.
В 1866 году, последователь Дарвина, Эрнест Геккель (Хеккель) нашел очевидны выход из положения – признать существование третьего царства – царства протистов (от греч. первейшие) – включающего простейшие, водоросли, грибы и бактерии. Всех их отличает более простое, чем у животных и растений строение клетки.
Примерно в 1950 году, в результате развития электронной микроскопии, было выявлено, что в мире живых организмов существует два существенно различных типа клеток. Эукариотическая – более сложная, характерная для растений, многоклеточных животных, простейших, грибов и водорослей (кроме одной группы). Прокариотическая – структурная единица бактерий и сине-зеленых водорослей.
Протистами же теперь стали называть группу, относительно простых, эукариот, куда входят простейшие, грибы и водоросли (Р. Стейниер, Э.Эдельберг, Д.Ингрэм, 1979).
Мир бактерий чрезвычайно велик и разнообразен. По мере их открытия и изучения они были разделены на следующие группы:
1. Бактерии – Schizomycetes – грибы-дробянки (от лат. schizo-расщепляю, mycetes-грибы)
2. Лучистые грибы – Actinomycetes (от лат. actin-луч)
3. Нитчатые грибы – Trichomycetes (от греч. trichos-волос)
4. Дрожжевые грибы – Blastomycetes (от греч. blastos-почка, разможаются почкованием)
5. Синезеленые водоросли (Cyanophyta), они же цианобактерии (Cyanobacteria)
6. Спирохеты – Spirochaeta (от греч. speira-спираль, chaite-волос)
7. Простейшие – Protozoa
8. Риккетсии – Rickettsia
9. Микоплазмы – Mycoplasma
Единственное, что их всех объединяет – это микроскопические размеры. Однако между собой они различаются по многим признакам, по уровню организации генома, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточному строению.
В соответствии с этим все они делятся на царства:
Прокариоты– объединяют эубактерии и архебактерии: бактерии, синезеленые водоросли, спирохеты, актиномицеты, риккетсии, микоплазмы.
Эукариоты: простейшие, дрожжи и нитчатые грибы.
Вирусы (Vira) – неклеточные формы жизни, геном которых представлен либо ДНК, либо РНК, отсутствует характерное клеточное строение и собственные белоксинтезирующие системы.
Воробьев Анатолий Андреевич (2004) систематизирует микроорганизмы следующим образом:
Микроорганизмы представлены доклеточными формами (вирусы) и клеточными формами (бактерии, архебактерии, грибы и простейшие). Среди клеточных форм жизни различают 3 домена:
Международное признание получил определитель бактерий, изданный группой авторов во главе с Д.Берджи. Первый определитель был издан в 1923 году, затем многократно перерабатывался и переиздавался и включает следующие отделы:
Gracillicutes (тонкостенные) – грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточные стенки.
Firmicutes (толстостенные) – грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки.
Tenericutes – эубактерии, лишенные клеточной стенки (микоплазмы).
Mendosicutes– архебактерии – преимущественно почвенные или водные микробы (метаногенные, сульфатредукторы, экстремально галофильные, термофильные).
В первый отдел входят 16 групп, во второй – группы с 17 по 21 и с 22 по 29 – актиномицеты, в третью – 30 группа – микоплазмы, в четвертую – 31-35 группы: метаногены, сульфатредуцирующие археи, экстремально галофильные архебактерии (галобактерии), архебактерии, лишенные клеточной стенки, экстремальные термофилы и гипертермофилы, метаболизирующие серу.
В настоящее время микроорганизмы систематизированы по сходству, различиям и взаимоотношению между собой. Этим занимается наука – систематика. Она включает три части – классификацию, таксономию, идентификацию. В основу таксономии (taxis (греч.) – расположение, порядок) микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства.
Основная таксономическая категория – это вид.
Вид– группа или совокупность близких между собой организмов, которые имеют общий корень происхождения, на данном этапе эволюции характеризуются определенными морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками, обособлены отбором от других видов и приспособлены к определенной среде обитания (Н.А. Красильников, 1949).
Вид – совокупность микроорганизмов, имеющих общее происхождение, сходный генотип (степень гомологии ДНК 60% и выше, близкое суммарное содержание пар Г+Ц) и максимально близкие фенотипические признаки (Коротяев А.И., 2002).
Вид– совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но отличающихся от других представителей рода (Воробьев).
Для систематики и идентификации бактерий так же применяется следующие критерии:
1. Морфологические признаки – величина, форма, взаиморасположение.
2. Тинкториальные свойства – способность воспринимать красители. Особенно важным признаком является отношение к окраске по Граму, которое зависит от структуры и химического состава клеточной стенки бактерий. По этому признаку бактерии делятся на грамположительные и грамотрицательные.
4. Подвижность – различают подвижные и неподвижные бактерии.
5. Способность к спорообразованию – форма и характер расположения споры в клетке.
6. Физиологическая активность – способы углеродного (аутотрофы, гетеротрофы), азотного (аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) питания; тип дыхания (аэробы, факультативные анаэробы, строгие анаэробы, микроаэрофилы).
7. Биохимическая активность – способность ферментировать различные углеводы, протеолитическая активность, образование индола, сероводорода, наличие уреазы и других ферментов.
8. Антигенные свойства.
9. Чувствительность к специфическим бактериофагам.
10. Химический состав.
11. Генетические свойства.
Название микроорганизмов регламентируется Международным кодексом номенклатуры и содержит род и вид микроба (пример).
Основные методы микробиологической диагностики в микробиологии:
1. Микроскопический метод – определение вида возбудителя по его форме, взаиморасположению клеток в мазке-препарате и тинкториальным свойствам микроорганизма.
2. Бактериологический метод - основан на выделение чистой культуры возбудителя с последующей ее идентификацией по морфологическим, культуральным, биохимическим и антигенным свойствам и определением чувствительности к антибиотикам.
3. Серологический метод – определение в крови больных или переболевших специфических антител к соответствующему возбудителю с помощью серологических реакций – агглютинации, преципитации, связывания комплемента и других. Серологические реакции также используются для идентификации микроорганизмов по антигенным свойствам и обнаружения антигенов в исследуемом материале.
4. Биологический метод – заражение восприимчивых экспериментальных животных с целью выделения чистой культуры и/или воспроизведения инфекционного процесса с последующим выделением возбудителя.
5. Аллергические пробы – обнаружение повышенной чувствительности макроорганизма к определенным возбудителям или продуктам их жизнедеятельности. Аллергические реакции характеризуются антигенной специфичностью, для их выявления применяют препараты, называемые аллергенами.
6. Молекулярно-генетические методы – определение фрагментов генетического материала в исследуемом материале с помощью ПЦР и метода ДНК-зондов.
ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА.
Вирусы имеют генетические связи с представителями флоры и фауны Земли. Согласно последним исследованиям, геном человека более чем на 32 % состоит из информации, кодируемой вирус-подобными элементами и транспозонами. С помощью вирусов может происходить так называемый горизонтальный перенос генов (ксенология), то есть передача генетической информации не от непосредственных родителей к своему потомству, а между двумя неродственными (или даже относящимися к разным видам) особями. Так, в геноме высших приматов существует ген, кодирующий белок синцитин, который, как считается, был привнесён ретровирусом. Иногда вирусы образуют с животными симбиоз. Так, например, яд некоторых паразитических ос содержит структуры, называемые поли-ДНК-вирусами (Polydnavirus, PDV), имеющие вирусное происхождение.
Классификация Балтимора
Основная статья: Классификация вирусов по Балтимору
Нобелевский лауреат, биолог Дэвид Балтимор, предложил свою схему классификации вирусов, основываясь на различиях в механизме продукции мРНК. Эта система включает в себя семь основных групп
(I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не имеющие РНК-стадии (например, герпесвирусы, поксвирусы, паповавирусы, мимивирус).
(II) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы).
(III) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу ДНК (например, парвовирусы).
(IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной полярности (например, пикорнавирусы, флавивирусы).
(V) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы).
(VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ).
(VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и имеющие в своём жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы (например, вирус гепатита B).
В настоящее время, для классификации вирусов используются обе системы одновременно, как дополняющие друг друга
Дальнейшее деление производится на основе таких признаков как структура генома (наличие сегментов, кольцевая или линейная молекула), генетическое сходство с другими вирусами, наличие липидной оболочки, таксономическая принадлежность организма-хозяина и так далее.
ВОПРОС 27
Культивирование вирусов
Основные методы культивирования вирусов:
1) биологический – заражение лабораторных животных. При заражении вирусом животное заболевает. Если болезнь не развивается, то патологические изменения можно обнаружить при вскрытии. У животных наблюдаются иммунологические сдвиги. Однако далеко не все вирусы можно культивировать в организме животных;
2) культивирование вирусов в развивающихся куриных эмбрионах. Куриные эмбрионы выращивают в инкубаторе 7—10 дней, а затем используют для культивирования. В этой модели все типы зачатков тканей подвержены заражению. Но не все вирусы могут размножаться и развиваться в куриных эмбрионах.
В результате заражения могут происходить и появляться:
1) гибель эмбриона;
2) дефекты развития: на поверхности оболочек появляются образования – бляшки, представляющие собой скопления погибших клеток, содержащих вирионы;
3) накопление вирусов в аллантоисной жидкости (обнаруживают путем титрования);
4) размножение в культуре ткани (это основной метод культивирования вирусов).
Различают следующие типы культур тканей:
1) перевиваемые – культуры опухолевых клеток; обладают большой митотической активностью;
2) первично трипсинизированные – подвергшиеся первичной обработке трипсином; эта обработка нарушает межклеточные связи, в результате чего выделяются отдельные клетки. Источником являются любые органы и ткани, чаще всего – эмбриональные (обладают высокой митотической активностью).
Для поддержания клеток культуры ткани используют специальные среды. Это жидкие питательные среды сложного состава, содержащие аминокислоты, углеводы, факторы роста, источники белка, антибиотики и индикаторы для оценки развития клеток культуры ткани.
О репродукции вирусов в культуре ткани судят по их цитопатическому действию, которое носит разный характер в зависимости от вида вируса.
Основные проявления цитопатического действия вирусов:
1) размножение вируса может сопровождаться гибелью клеток или морфологическими изменениями в них;
2) некоторые вирусы вызывают слияние клеток и образование многоядерного синцития;
3) клетки могут расти, но делиться, в результате чего образуются гигантские клетки;
4) в клетках появляются включения (ядерные, цитоплазматические, смешанные). Включения могут окрашиваться в розовый цвет (эозинофильные включения) или в голубой (базофильные включения);
5) если в культуре ткани размножаются вирусы, имеющие гемагглютинины, то в процессе размножения клетка приобретает способность адсорбировать эритроциты (гемадсорбция).
ВОПРОС 28
Дисбактериоз
Дисбактериоз (дисбиоз) – это любые количественные или качественные изменения типичной для данного биотопа нормальной микрофлоры человека, возникающие в результате воздействия на макро– или микроорганизм различных неблагоприятных факторов.
Микробиологическими показателями дисбиоза служат:
1) снижение численности одного или нескольких постоянных видов;
2) потеря бактериями тех или иных признаков или приобретение новых;
3) повышение численности транзиторных видов;
4) появление новых, несвойственных данному биотопу видов;
5) ослабление антагонистической активности нормальной микрофлоры.
Причинами развития дисбактериоза могут быть:
1) антибиотико– и химиотерапия;
2) тяжелые инфекции;
3) тяжелые соматические заболевания;
5) лучевые воздействия;
6) токсические факторы;
7) дефицит витаминов.
Дисбактериоз различных биотопов имеет различные клинические проявления. Дисбактериоз кишечника может проявляться в виде диареи, неспецифического колита, дуоденита, гастроэнтерита, хронических запоров. Дисбактериоз органов дыхания протекает в форме бронхитов, бронхиолитов, хронических заболеваний легких. Основными проявлениями дисбиоза ротовой полости являются гингивиты, стоматит, кариес. Дисбактериоз половой системы у женщин протекает как вагиноз.
В зависимости от выраженности этих проявлений различают несколько фаз дисбактериоза:
1) компенсированную, когда дисбактериоз не сопровождается какими-либо клиническими проявлениями;
2) субкомпенсированную, когда в результате дисбаланса нормальной микрофлоры возникают локальные воспалительные изменения;
3) декомпенсированную, при которой происходит генерализация процесса с возникновением метастатических воспалительных очагов.
Лабораторная диагностика дисбактериоза
Основной метод – бактериологическое исследование. При этом в оценке его результатов превалируют количественные показатели. Проводится не видовая идентификация, а только до рода.
Дополнительный метод – хроматография спектра жирных кислот в исследуемом материале. Каждому роду соответствует свой спектр жирных кислот.
1) устранение причины, вызвавшей дисбаланс нормальной микрофлоры;
2) использование эубиотиков и пробиотиков.
Эубиотики – это препараты, содержащие живые бактерициногенные штаммы нормальной микрофлоры (колибактерин, бифидумбактерин, бификол и др.).
Пробиотики – это вещества немикробного происхождения и продукты питания, содержащие добавки, стимулирующие собственную нормальную микрофлору. Стимулирующие вещества – олигосахариды, гидролизат казеина, муцин, молочная сыворотка, лактоферин, пищевые волокна.
Комилавочников Денис Алексеевич
Руководитель: учитель биологии
Кудрявцева Инна Борисовна
Вирус (от лат. virus — яд) — простейшая форма жизни на нашей планете, микроскопическая частица, представляющая собой молекулы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключённые в защитную белковую оболочку и способная инфицировать живые организмы. Наличие капсида отличает вирусы от других инфекционных агентов. Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты: либо ДНК, либо РНК. Ранее к вирусам также ошибочно относили прионы, однако впоследствии оказалось, что эти возбудители представляют собой особые белки и не содержат нуклеиновых кислот. Вирусы являются облигатными паразитами — они не способны размножаться вне клетки. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий. Обнаружен также вирус, поражающий другие вирусы. Вирусы тоже болеют вирусными заболеваниями.
В 1901 году было обнаружено первое вирусное заболевание человека — жёлтая лихорадка. Это открытие было сделано американским военным хирургом У. Ридом и его коллегами.
В 1911 году Фрэнсис Раус доказал вирусную природу рака — саркомы Рауса (лишь в 1966 г, спустя 55 лет, ему была вручена за это открытие Нобелевская премия по физиологии и медицине).
В последующие годы изучение вирусов сыграло важнейшую роль в развитии эпидемиологии, иммунологии, молекулярной генетики и других разделов биологии. Так, эксперимент Херши-Чейз стал решающим доказательством роли ДНК в передаче наследственных свойств. В разные годы еще как минимум шесть Нобелевских премий по физиологии и медицине и три Нобелевских премии по химии были вручены за исследования, непосредственно связанные с изучением вирусов.
Роль вирусов Вирусы являются одной из самых распространённых форм существования органической материи на планете по численности: воды мирового океана содержат колоссальное количество бактериофагов (около 250 миллионов частиц на миллилитр воды), их общая численность в океане — около 4×1030, а численность вирусов (бактериофагов) в донных отложениях океана практически не зависит от глубины и всюду очень высока. В океане обитают сотни тысяч видов (штаммов) вирусов, подавляющее большинство которых не описаны и тем более не изучены. Вирусы играют важную роль в регуляции численности популяций живых организмов.
В 2002 году, в университете Нью-Йорка был создан первый синтетический вирус (вирус полиомиелита).
Вирусы имеют генетические связи с представителями флоры и фауны Земли. Согласно последним исследованиям, геном человека более чем на 32 % состоит из информации, кодируемой вирусоподобными элементами и транспозонами. С помощью вирусов может происходить так называемый горизонтальный перенос генов, то есть передача генетической информации не от непосредственных родителей к своему потомству, а между двумя неродственными (или даже относящимися к разным видам) особями. Так, в геноме высших приматов существует белок синцитин, который, как считается, был привнесён ретровирусом. Иногда вирусы образуют с животными симбиоз. Так, например, яд некоторых паразитических ос содержит структуры, называемые поли-ДНК-вирусами, имеющие вирусное происхождение.
Вирусы — сборная группа, не имеющая общего предка. В настоящее время существует несколько гипотез, объясняющих происхождение вирусов.
Считается, что крупные ДНК-содержащие вирусы происходят от более сложных, внутриклеточных паразитов, утративших значительную часть своего генома. И действительно, некоторые крупные ДНК-содержащие вирусы (мимивирус, вирус оспы) кодируют функционально избыточные, на первый взгляд, ферменты, по-видимому, оставшиеся им в наследство от более сложных форм существования. Следует также отметить, что некоторые вирусные белки не обнаруживают никакой гомологии с белками бактерий, архей и эукариот, что свидетельствует о сравнительно давнем обособлении этой группы.
ДНК-содержащие бактериофаги и некоторые ДНК-содержащие вирусы эукариот, возможно, происходят от мобильных элементов — участков ДНК, способных к самостоятельной репликации в клетке.
Вирусные частицы (вирионы) представляют собой белковую капсулу — капсид, содержащую геном вируса, представленный одной или несколькими молекулами ДНК или РНК. Капсид построен из капсомеров — белковых комплексов, состоящих, в свою очередь, из протомеров. Нуклеиновая кислота в комплексе с белками обозначается термином нуклеокапсид. Некоторые вирусы имеют также внешнюю липидную оболочку. Размеры различных вирусов колеблются от 20 (пикорнавирусы) до 500 (мимивирусы) и более нанометров. Вирионы часто имеют правильную геометрическую форму (икосаэдр, цилиндр). Такая структура капсида предусматривает идентичность связей между составляющими её белками, и, следовательно, может быть построена из стандартных белков одного или нескольких видов, что позволяет вирусу экономить место в геноме.
Условно процесс вирусного инфицирования в масштабах одной клетки можно разбить на несколько взаимоперекрывающихся этапов:
Присоединение к клеточной мембране — так называемая адсорбция. Обычно для того, чтобы вирион адсорбировался на поверхности клетки, она должна иметь в составе своей плазматической мембраны белок (часто гликопротеин) — рецептор, специфичный для данного вируса. Наличие рецептора нередко определяет круг хозяев данного вируса, а также его тканеспецифичность.
На следующем этапе вирусу необходимо доставить внутрь клетки свою генетическую информацию. Некоторые вирусы переносят также собственные белки, необходимые для её реализации (особенно это характерно для вирусов, содержащих негативные РНК). Различные вирусы для проникновения в клетку используют разные стратегии: например, пикорнавирусы впрыскивают свою РНК через плазматическую мембрану, а вирионы ортомиксовирусов захватываются клеткой в ходе эндоцитоза, попадают в кислую среду лизосом, где происходит их окончательное созревание (депротеинизация вирусной частицы), после чего РНК в комплексе с вирусными белками преодолевает лизосомальную мембрану и попадает в цитоплазму. Вирусы также различаются по локализации их репликации, часть вирусов (например, те же пикорнавирусы) размножается в цитоплазме клетки, а часть (например, ортомиксовирусы) в её ядре.
Коронавирус становится поводом пошутить над незнакомцем, ему посвящают мемы, о нем слагают песни. Вирус проникает не только в организмы живых существ, но и в поп-культуру. Однако пройдет время, и о нем все забудут, как когда-то перестали говорить о вирусе Эбола, атипичной пневмонии и оспе.
Север Туркмении, 1980-е годы. В Средней Азии возникла вспышка ранее неизвестного вируса. Обстановка сложная и напряженная. Вирус передается через зараженную воду. Из-за ее употребления количество заболевших резко растет. В большинстве случаев болезнь протекает относительно благополучно, но ужас в том, что умирают в основном женщины в третьем триместре беременности.
Михаил Фаворов,
эпидемиолог, доктор медицинских наук
Сегодня Михаил Фаворов живет в США, занимает пост президента компании DiaPrep System Inc и продолжает активно работать в области диагностики, контроля и профилактики инфекционных заболеваний.
Вирус — простейшая форма жизни. Принято считать, что если он находится внутри человека или животного, то становится живым существом — размножается и обменивается информацией. Но когда вирус находится вне организма, он считается неживым. О вирусах мы узнали сравнительно недавно, около 100 лет назад. М икробиолог Дмитрий Ивановский опубликовал исследование о существовании некой субстанции, которая проходит через фильтры, задерживающие бактерии, и назвал ее вирусом. В то время как чума человечеству известна многие тысячелетия, у нее другая природа — она вызывается бактериями, которые являются более сложным и крупным организмом. Ее распространение было связано с низким уровнем жизни и плохой гигиеной. Процент летальности достигал 25%, то есть при легочной форме погибал каждый четвертый.
Среди вирусных инфекций самой страшной была оспа, которая затронула все страны мира. Вызывалась она вирусом натуральной оспы. Вакцину удалось изобрести благодаря случайному знакомству с коровьей оспой. Вирус животных, которые выступали переносчиками, вводили в организм человека, но вакцинированные не заболевали человеческой формой болезни: организм защищали антитела введенного вируса. Уникальность натуральной оспы в том, что это антропонозный вирус — им болели только люди. Поэтому, когда произвели вакцину, оспу удалось искоренить. В 1950-х годах в Африке были вакцинированы последние контактировавшие с больными, а с 1978 года вирус был полностью ликвидирован. Оспа исчезает, когда у последнего заболевшего появляются антитела, — он выздоравливает и перестает быть переносчиком.
Рецепты с летучей мышью
Тепло наших тел
По уровню плотности населения Китай и Индия превосходят все остальные регионы планеты, а разнообразие видов животных в Африке настолько велико, что большинство из нас вряд ли догадываются о существовании некоторых из них, например окапи, виверр, руконожек. Как редкие животные, так и плотность населения становятся дополнительными стимулами высокой скорости распространения заражения. Вирусы не поражают отдельно китайцев или представителей других наций, вирусы аполитичны и не имеют вероисповедания. Они умеют приспосабливаться к любым изменениям среды не хуже человека. Все, что им нужно, — тепло наших тел и, возможно, определенные рецепторы.
Вспышка эпидемий — это не просто случайность, а стечение обстоятельств.
Все закрыто: рынки, магазины, метро. Остановки общественного транспорта абсолютно пусты. По тротуарам проплывает только мусор, гонимый ветром, исчезающий в желтоватой дымке. Странно, если учесть, что в городе проживают миллионы человек. Изредка на улице появляются люди в респираторных масках, некоторые сделаны из подручных средств. Однажды увидев такую картину, вряд ли возможно спутать с чем-то эпицентр распространения респираторного заболевания, и защищаться надо незамедлительно.
Чтобы обезопасить себя и свою семью во время респираторной эпидемии, главное — находиться на расстоянии не ближе 2 м от заболевшего, чихающего или кашляющего человека, мыть руки каждые два часа, проветривать помещения, минимально контактировать с людьми.
История человечества насчитывает десятки тысяч кровавых войн, но самые страшные по потерям, пожалуй, — войны с паразитами. По некоторым данным, от чумы умерло больше людей, чем в результате всех войн, вместе взятых, — около 186 млн человек. От одной Юстиниановой чумы, первой зарегистрированной в истории, погибли 100 млн человек. Разработка защиты от биологической угрозы требует больших затрат, поэтому вакцины создаются только для тех вирусов, которые представляют реальную опасность. Более того, к некоторым вакцинам вирусы привыкают, становятся устойчивыми и меняют свою структуру, поэтому человечеству приходится постоянно быть начеку и придумывать что-то новое.
Респираторная маска вполне может защитить, но проблема в том, что надежна она всего 20 минут.
На уроках биологии нам говорили, что жизнь — это способ существования нуклеиновых кислот. Один из вариантов существования нуклеиновых кислот — это вирусы, которые живут на других организмах. Они совершенно не заботятся о нашем благополучии, они пытаются приспособиться, как и все живые существа на планете. Единственное, за что стоит их благодарить, — эволюционное совершенство иммунной системы человека. Веками, когда появлялось какое-либо заражение, организм человека вырабатывал антитела и формировал клеточный иммунитет. Все знают, что если держать человека в стерильной среде, а потом выпустить на улицу, он вскоре умрет, потому что у него не будет механизма выработки защиты. Но это не цель существования вирусов, скорее побочный эффект.
Прогнозировать возникновение вспышек вирусов еще сложнее, чем рассуждать о высших смыслах. Это всегда уникальная ситуация, которая происходит в результате изменения состояния окружающей среды, при которой человек попадает в новые условия взаимодействия с другими видами животных. А сегодня антропогенное воздействие на окружающую среду достигло абсолютно несопоставимых масштабов по сравнению с предыдущими поколениями, к тому же человек как вид постоянно растет. У ученых есть возможность наблюдать за попытками вирусов совершить кроссвидовой переход благодаря лабораторным методам слежения. Врачи ликвидировали оспу и почти победили вирус полиомиелита — это внушает надежду, что с новым вирусом можно будет хотя бы договориться. Как бы ни сложились эти взаимоотношения, стоит помнить: пока человек будет существовать как вид, всегда найдутся те, кто захочет на нем паразитировать.
Как защититься от коронавируса? Узнайте здесь.
Читайте также: