Основы молекулярной биологии вирусов и антивирусной терапии
Министерство образования Республики Беларусь
Международный государственный экологический
университет им. А.Д.Сахарова
Факультет радиобиологии и экологической медицины
Кафедра биохимии и биофизики
молекулярной биологии вирусов
и антивирусной терапии
УДК 578:615.281 Авторы:
Профессор кафедры биохимии и биофизики, чл.-корр. НАНБ Зинченко А.И., ст. преподаватель кафедры биохимии и биофизики, канд. биол. наук Паруль Д.А.
Издано по решению Совета Международного государственного экологического университета им А.Д.Сахарова № от Зинченко А.И., Паруль Д.А. Основы молекулярной биологии вирусов и антивирусной терапии / Мн.: МГЭУ им. А.Д.Сахарова, 2003, ххх с.
В учебном пособии рассмотрен широкий круг вопросов, включающий современные концепции учения о вирусах, свойства вирусов, химия и архитектоника вирусных частиц, влияние на них различных физических и химических факторов. Коротко описан арсенал биохимических методов, использующихся при очистке, концентрировании и анализе вирусных препаратов. На основе анализа молекулярных аспектов взаимодействия вирусов с чувствительной клеткой рассмотрены механизм действия основных противовирусных химиопрепаратов, а также существующие и перспективные пути профилактики и терапии наиболее социально-значимых вирусных инфекций.
Рекомендуется для студентов ВУЗов, обучающихся по специальностям медико-биологического профиля.
Ил. 42, табл. 14, библиогр. 94 назв.
Предисловие Интерес к вирусам – мельчайшим объектам, стоящим на самой границе между живым и неживым, обусловлен двумя главными причинами. Первая заключается в том, что вирусы являлись в прошлом, остаются до сих пор и, по-видимому, будут еще долго оставаться в будущем одними из главных возбудителей инфекционных заболеваний. Достаточно напомнить, что оспа, уносившая в прошлом миллионы жизней, является вирусным заболеванием, известным человечеству тысячелетия.
Перечень заболеваний, вызываемых вирусами, весьма внушителен.
Уже общепризнано, что ряд вирусов непосредственно вовлечен в образование опухолей. Вирусы растений наносят колоссальный экономический урон и заметно снижают продовольственные ресурсы человечества. В тоже время успехи в терапии вирусных инфекций в сравнении с успехами в лечении бактериальных инфекций выглядят гораздо скромнее. Нет эффективных вакцин против большинства вирусных инфекций. В клиническую практику внедрены единичные высокоэффективные химиопрепараты. До сих пор не нашли широкого практического применения индукторы интерферона.
Постоянно появляются новые неизвестные ранее вирусные заболевания и получают распространение те, которыми ранее долгое время пренебрегали.
Сказанного достаточно, чтобы оправдать то внимание, которое уделяется изучению вирусов. Однако дело не исчерпывается огромной практической важностью вирусов для здравоохранения, ветеринарии и растениеводства.
В связи с простотой строения вирусы стали незаменимыми объектами и моделями, помогающими решать общебиологические, генетические, биохимические, молекулярно-биологические проблемы. Так, многочисленные исследования по выяснению механизмов репликации, транскрипции и трансляции нуклеиновых кислот, способов регуляции экспрессии генов, а также расшифровка генетического кода, структуры белков и нуклеиновых кислот – все это проводилось и продолжает проводиться при использовании как целых вирусных частиц, так и их отдельных компонентов. Другими словами, едва ли можно найти такую проблему в области молекулярной биологии, в разрешение которой изучение вирусов не внесло фундаментальный вклад.
Отсюда следует, что ни один биолог или врач не может считать себя достаточно образованным, если он не знаком с основами вирусологии в ее современном виде.
Весь материал книги условно подразделен на три части. В первой из них (главы 1 и 2) рассмотрен предмет и история развития вирусологии, даны представления о структуре и химии вирусов; во второй (главы 3 и 4) – процессы, сопровождающие взаимодействие клетки с вирусами, а также представителями нового класса возбудителей инфекционных заболеваний – прионами. Назначение третьей части (главы 5 и 6) – ознакомить студентов с современными и перспективными возможностями контроля вирусных инфекций. При этом особое внимание уделено патологиям, вызываемым наиболее значимыми с медицинской и социальной точек зрения группам возбудителей, включая вирусы гриппа, иммунодефицита, герпеса и гепатита.
Материал подается с учетом того, что студенты уже имеют фундаментальную подготовку по химии, биохимии, генетике и др.
химическим и биологическим дисциплинам, необходимую и достаточную для продуктивного усвоения материала.
Вполне естественно, что ввиду ограниченного объема книги, в ней затронуты далеко не все аспекты молекулярной вирусологии и антивирусной терапии. Как и всегда в подобных случаях, отобранный материал в значительной степени отражает личные научные интересы авторов.
За редким исключением мы не приводим ссылок на авторов. Нашей задачей являлось рассмотрение принципиальных вопросов, а не устанавливать приоритет ученых. Кроме того, описание методов дано очень схематично и не претендует на полноту. Мы надеемся, что студенты обратятся к рекомендованной литературе, которая позволит им более подробно ознакомиться с интересующими их вопросами.
Авторы ВИЧ – вирус иммунодефицита человека ВПГ-1 – вирус простого герпеса первого типа (HSV-1) ВПГ-2 – вирус простого герпеса второго типа (HSV-2) ВТМ – вирус табачной мозаики CD4 – Т-лимфоциты хелперы / индукторы СПИД – синдром приобретенного иммунодефицита ss – одноцепочечная (single-stranded) ДНК или РНК ds – двухцепочечная (double-stranded) ДНК или РНК АТФ – аденозин-5’-трифосфорная кислота ХТИ – химиотерапевтический индекс БКЯ – болезнь Крейцфельда-Якоба ОРВИ – острая респираторная вирусная инфекция БВДУ – 5-бром-2’-дезоксиуридин НТФ – нуклеозид-5’-трифосфат НМФ– нуклеозид-5’-монофосфат НДФ– нуклеозид-5’-дифосфат ИЛ – интерлейкин ВГА – вирус гепатита А ВГЕ – вирус гепатита Е ВГВ – вирус гепатита В ВГС – вирус гепатита С ВГD - вирус гепатита D ММА – молекулы межклеточной адгезии ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения ПЦР – полимеразная цепная реакция IgA - иммуноглобулины класса А IgG - иммуноглобулины класса G IgM - иммуноглобулины класса М В/м – внутримышечно FDA – (Food and Drug Administration) Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств США
ВВЕДЕНИЕ. НАУКА ВИРУСОЛОГИЯ.
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Некоторые болезни, в вирусной природе которых мы сейчас не сомневаемся, были известны людям еще тысячи лет назад. Первым документированным упоминанием о вирусной инфекции считается дошедшая до нас клинопись Мэмфиса (столица античного Египта), написанная около 1400 лет до н. э. и представившая типичные клинические проявления паралитического полиомиелита. Кроме того, фараон Рамзес V, который умер в 1196 году до н. э. и чья мумия сейчас хранится в Каирском музее, полагают, имел поражения на лице, похожие на поражения современных пациентов, страдающих от оспы.
Весьма напоминает оспу эпидемия, описанная в Х веке до н.э. в Китае.
В медицинскую практику Запада в конце XVIII в. была введена прививка Дженнера – вакцинация экстрактами, содержащими вирус коровьей оспы. В 1885 г. Луи Пастер приготовил вакцину против бешенства из ослабленного (аттенуированного) штамма вируса. Майер в 1986 г. продемонстрировал возможность передать болезнь табака путем механической иннокуляции соком больных растений. Успехи, достигнутые к концу XIX в. в изучении болезней человека, вызванных бактериями, усилили интерес к тем инфекционным болезням, возбудители которых были еще неизвестны.
Однако предположения о существовании субмикроскопических патогенных агентов еще не имели экспериментальной основы.
И вот в 1892 г. русский ботаник Д.И.Ивановский сообщил о возможности передачи мозаичной болезни табака соком, профильтрованным через керамический фильтр, задерживающий самые мелкие бактерии. Это сообщение осталось практически не замеченным. Даже сам автор до конца не осознал своего открытия. Потребовалось еще шесть лет (до открытия в г. Ф.Леффлером и П.Фрошем возбудителя ящура) для всеобщего принятия концепции фильтрующихся (т.е. ультрамелких) инфекционных частиц. В этом же году (1898) голландский исследователь М.Бейеринк подтвердил результаты Ивановского по вирусу табачной мозаики и явился первым, кто разработал современную идею вирусов, которые он назвал «contagium vivum fluidum”, т.е. жидким живым возбудителем.
Не смотря на открытие вирусов, вызывающих болезни у растений и животных, существовало сопротивление идее, что вирусы могут иметь какоелибо отношение к заболеваниям человека. Наконец, сомнения были рассеяны Лэндстайнером и Поппером, которые в 1909 г. показали, что полиомиелит вызывается тоже фильтрующимся агентом. Это было первое заболевание человека, для которого была доказана вирусная природа.
Ф.Туорт (1915) и Ф.Д’эрель (1917) первыми открыли вирусы, патогенные для бактерий – бактериофаги (дословно – пожиратели бактерий). Начиная с 30-х годов XX в. Луриа, Дельбрюк и многие другие вирусологи стали широко использовать фаги в качестве модели для изучения многих аспектов вирусологии, включая структуру вирусов, генетику, репликацию и т.д.
Честь войти в историю вирусологии в качестве первого, кому удалось выделить вирус (ВТМ) в очищенном (кристаллическом) состоянии, принадлежит американскому биохимику В.Стэнли (1935).
Долгое время не существовало принципиальных трудностей в отнесении инфекционных агентов к вирусам или другим живым организмам.
Однако в настоящее время изучение молекулярных основ некоторых инфекционных агентов усложнило этот вопрос. Дело в том, что некоторые вновь открытые инфекционные агенты обладают свойствами, которые не позволяют отнести их к вирусам, хотя они гораздо ближе по своей природе к вирусам, чем к другим живым организмам. Речь идет о вироидах, вирусоидах и прионах. Вироиды – это очень мелкие (несколько сотен нуклеоидов) кольцевые молекулы РНК, с палочко-образной вторичной структурой. Они не обладают оболочкой и ассоциируются с некоторыми болезнями растений.
Открытие вирусов Д.И.Ивановским в 1892г. положило начало развитию науки вирусологии. Более быстрому ее развитию способствовали: изобретение электронного микроскопа, разработка метода культивирования микроорганизмов в культурах клеток.
Слово “вирус” в переводе с латинского- яд (животного происхождения). Этот термин применяют для обозначения уникальных представителей живой природы, не имеющих клеточного (эукариотического или прокариотического) строения и обладающих облигатным внутриклеточным паразитизмом, т.е. которые не могут жить без клетки.
В настоящее время вирусология- бурно развивающаяся наука, что связано с рядом причин:
- ведущей ролью вирусов в инфекционной патологии человека (примеры- вирус гриппа, ВИЧ- вирус иммунодефицита человека, цитомегаловирус и другие герпесвирусы) на фоне практически полного отсутствия средств специфической химиотерапии;
- использованием вирусов для решения многих фундаментальных вопросов биологии и генетики.
Основные свойства вирусов (и плазмид), по которым они отличаются от остального живого мира.
1.Ультрамикроскопические размеры (измеряются в нанометрах). Крупные вирусы (вирус оспы) могут достигать размеров 300 нм, мелкие- от 20 до 40 нм. 1мм=1000мкм, 1мкм=1000нм.
2.Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа- или ДНК (ДНК- вирусы) или РНК (РНК- вирусы). У всех остальных организмов геном представлен ДНК, в них содержится как ДНК, так и РНК.
3.Вирусы не способны к росту и бинарному делению.
4.Вирусы размножаются путем воспроизводства себя в инфицированной клетке хозяина за счет собственной геномной нуклеиновой кислоты.
5.У вирусов нет собственных систем мобилизации энергии и белок- синтензирующих систем, в связи с чем вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами.
6.Средой обитания вирусов являются живые клетки- бактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.
Все вирусы существуют в двух качественно разных формах: внеклеточной- вирион и внутриклеточной- вирус. Таксономия этих представителей микромира основана на характеристике вирионов- конечной фазы развития вирусов.
Строение (морфология) вирусов.
1.Геном вирусов образуют нуклеиновые кислоты, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК- вирусов) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК- вирусов).
2.Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц- капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид- спиральный (спиральные вирусы) и кубический (сферические вирусы).
При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота (нитевидные вирусы). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего- двадцатигранники - икосаэдры.
3.Просто устроенные вирусы имеют только нуклеокапсид, т.е. комплекс генома с капсидом и называются “голыми”.
4. У других вирусов поверх капсида есть дополнительная мембраноподобная оболочка, приобретаемая вирусом в момент выхода из клетки хозяина- суперкапсид. Такие вирусы называют “одетыми”.
Кроме вирусов, имеются еще более просто устроенные формы способных передаваться агентов - плазмиды, вироиды и прионы.
Основные этапы взаимодействия вируса с клеткой хозяина.
1.Адсорбция- пусковой механизм, связанный со взаимодействием специфических рецепторов вируса и хозяина (у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- гликопротеин gp 120).
2.Проникновение- путем слияния суперкапсида с мембраной клетки или путем эндоцитоза (пиноцитоза).
3.Освобождение нуклеиновых кислот- “раздевание” нуклеокапсида и активация нуклеиновой кислоты.
4.Синтез нуклеиновых кислот и вирусных белков, т.е. подчинение систем клетки хозяина и их работа на воспроизводство вируса.
5.Сборка вирионов- ассоциация реплицированных копий вирусной нуклеиновой кислоты с капсидным белком.
6.Выход вирусных частиц из клетки, приобретения суперкапсида оболочечными вирусами.
Исходы взаимодействия вирусов с клеткой хозяина.
1.Абортивный процесс- когда клетки освобождаются от вируса:
- при инфицировании дефектным вирусом, для репликации которого нужен вирус- помощник, самостоятельная репликация этих вирусов невозможна ( так называемые вирусоиды). Например, вирус дельта (D) гепатита может реплицироваться только при наличии вируса гепатита B, его Hbs - антигена, аденоассоциированный вирус- в присутствии аденовируса);
- при инфицировании вирусом генетически нечувствительных к нему клеток;
- при заражении чувствительных клеток вирусом в неразрешающих условиях.
2.Продуктивный процесс- репликация (продукция) вирусов:
- гибель (лизис) клеток (цитопатический эффект)- результат интенсивного размножения и формирования большого количества вирусных частиц - характерный результат продуктивного процесса, вызванного вирусами с высокой цитопатогенностью. Цитопатический эффект действия на клеточные культуры для многих вирусов носит достаточно узнаваемый специфический характер;
- стабильное взаимодействие, не приводящее к гибели клетки (персистирующие и латентные инфекции) - так называемая вирусная трансформация клетки.
3.Интегративный процесс- интеграция вирусного генома с геномом клетки хозяина. Это особый вариант продуктивного процесса по типу стабильного взаимодействия. Вирус реплицируется вместе с геномом клетки хозяина и может длительно находиться в латентном состоянии. Встраиваться в ДНК- геном хозяина могут только ДНК- вирусы (принцип “ДНК- в ДНК”). Единственные РНК- вирусы, способные интегрироваться в геном клетки хозяина- ретровирусы, имеют для этого специальный механизм. Особенность их репродукции- синтез ДНК провируса на основе геномной РНК с помощью фермента обратной транскриптазы с последующим встраиванием ДНК в геном хозяина.
Основные методы культивирования вирусов.
1.В организме лабораторных животных.
2.В куриных эмбрионах.
3.В клеточных культурах - основной метод.
Типы клеточных культур.
1.Первичные (трипсинизированные) культуры- фибробласты эмбриона курицы (ФЭК), человека (ФЭЧ), клетки почки различных животных и т.д. Первичные культуры получают из клеток различных тканей чаще путем их размельчения и трипсинизации, используют однократно, т.е. постоянно необходимо иметь соответствующие органы или ткани.
2.Линии диплоидных клеток пригодны к повторному диспергированию и росту, как правило не более 20 пассажей (теряют исходные свойства).
3.Перевиваемые линии (гетероплоидные культуры), способны к многократному диспергированию и перевиванию, т.е. к многократным пассажам, наиболее удобны в вирусологической работе- например, линии опухолевых клеток Hela, Hep и др.
Специальные питательные среды для культур клеток.
Используются разнообразные синтетические вирусологические питательные среды сложного состава, включающие большой набор различных факторов роста- среда 199, Игла, раствор Хэнкса, гидролизат лактальбумина. В среды добавляют стабилизаторы рН (Hepes), различные в видовом отношении сыворотки крови (наиболее эффективной считают эмбриональную телячью сыворотку), L-цистеин и L-глютамин.
В зависимости от функционального использования среды могут быть ростовые (с большим содержанием сыворотки крови) - их используют для выращивания клеточных культур до внесения вирусных проб, и поддерживающие (с меньшим содержанием сыворотки или ее отсутствием)- для содержания инфицированных вирусом клеточных культур.
Выявляемые проявления вирусной инфекции клеточных культур.
2.Выявление телец включений.
3. Выявление вирусов методом флюоресцирующих антител (МФА), электронной микроскопией, авторадиографией.
4.Цветная проба. Обычный цвет используемых культуральных сред, содержащих в качестве индикатора рН феноловый красный, при оптимальных для клеток условиях культивирования (рН около 7,2)- красный. Размножение клеток меняет рН и соответственно- цвет среды с красного на желтый за счет смещения рН в кислую сторону. При размножении в клеточных культурах вирусов происходит лизис клеток, изменения рН и цвета среды не происходит.
5.Выявление гемагглютинина вирусов- гемадсорбция, гемагглютинация.
6.Метод бляшек (бляшкообразования). В результате цитолитического действия многих вирусов на клеточные культуры образуются зоны массовой гибели клеток. Выявляют бляшки- вирусные “ клеточно- негативные” колонии.
Название семейства вирусов заканчивается на “viridae”, рода- “virus”, для вида обычно используют специальные названия, например - вирус краснухи, вирус иммунодефицита человека- ВИЧ, вирус парагриппа человека типа 1 и т.д.
Вирусы бактерий (бактериофаги).
Естественной средой обитания фагов является бактериальная клетка, поэтому фаги распространены повсеместно (например, в сточных водах). Фагам присущи биологические особенности, свойственные и другим вирусам.
Наиболее морфологически распространенный тип фагов характеризуется наличием головки- икосаэдра, отростка (хвоста) со спиральной симметрией (часто имеет полый стержень и сократительный чехол), шипов и отростков (нитей), т.е. внешне несколько напоминают сперматозоид.
Взаимодействие фагов с клеткой (бактерией) строго специфично, т.е. бактериофаги способны инфицировать только определенные виды и фаготипы бактерий.
Основные этапы взаимодействия фагов и бактерий.
1.Адсорбция (взаимодействие специфических рецепторов).
2.Внедрение вирусной ДНК (инъекция фага) осуществляется за счет лизирования веществами типа лизоцима участка клеточной стенки, сокращения чехла, вталкивания стержня хвоста через цитоплазматическую мембрану в клетку, впрыскивание ДНК в цитоплазму.
4.Выход дочерних популяций.
Основные свойства фагов.
Различают вирулентные фаги, способные вызвать продуктивную форму процесса, и умеренные фаги, вызывающие редуктивную фаговую инфекцию (редукцию фага). В последнем случае геном фага в клетке не не реплицируется, а внедряется (интегрируется) в хромосому клетки хозяина (ДНК в ДНК), фаг превращается в профаг. Этот процесс получил название лизогении. Если в результате внедрения фага в хромосому бактериальной клетки она приобретает новые наследуемые признаки, такую форму изменчивости бактерий называют лизогенной (фаговой) конверсией. Бактериальную клетку, несущую в своем геноме профаг, называют лизогенной, поскольку профаг при нарушении синтеза особого белка- репрессора может перейти в литический цикл развития, вызвать продуктивную инфекцию с лизисом бактерии.
Умеренные фаги имеют важное значение в обмене генетическим материалом между бактериями- в трансдукции (одна из форм генетического обмена). Например, способностью вырабатывать экзотоксин обладают только возбудитель дифтерии, в хромосому которого интегрирован умеренный профаг, несущий оперон tox, отвечающий за синтез дифтерийного экзотоксина. Умеренный фаг tox вызывает лизогенную конверсию нетоксигенной дифтерийной палочки в токсигенную.
По спектру действия на бактерии фаги разделяют на :
- поливалентные (лизируют близкородственные бактерии, например сальмонеллы);
- моновалентные (лизируют бактерии одного вида);
- типоспецифические (лизируют только определенные фаговары возбудителя).
На плотных средах фаги обнаруживают чаще с помощью спот (spot) - теста (образование негативного пятна при росте колоний) или методом агаровых слоев (титрования по Грациа).
Практическое использование бактериофагов.
1.Для идентификации (определение фаготипа).
2.Для фагопрофилактики (купирование вспышек).
3.Для фаготерапии (лечение дисбактериозов).
4.Для оценки санитарного состояния окружающей среды и эпидемиологического анализа.
Открытие вирусов
В 1892 году Д.И. Ивановский (см. Рис. 1), изучая мозаичную болезнь табака (см. Рис. 2), установил, что причиной заболевания является некое инфекционное начало, содержащееся в листьях больных растений, которое проходит через фильтр, задерживающий обыкновенные бактерии. Если профильтрованный сок внести в листья здоровых растений, то они также заболевают мозаичной болезнью.
Рис. 1. Д.И. Ивановский
Рис. 2. Мозаичная болезнь табака
В 1898 году независимо от Ивановского аналогичные результаты получил голландский микробиолог М. Бейеринк. Однако он предположил, что мозаичную болезнь табака вызывают не мельчайшие бактерии, а некое жидкое заразное начало, которое он назвал фильтрующим вирусом.
Размеры вирусов определяются нанометрами (20-200 нм), поэтому их изучение началось после открытия электронного микроскопа. В настоящее время описаны вирусы практически всех групп живых организмов.
Строение вирусов
Вирусы – неклеточные формы жизни. Они состоят (см. Рис. 3) из фрагмента генетического материала (РНК или ДНК), составляющего сердцевину вируса, и защитной оболочки, которая называется капсид. У некоторых вирусов (герпес, грипп) есть дополнительная липопротеидная оболочка – суперкапсид, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина.
Рис. 3. Строение вируса
Вирусы не способны к самостоятельной жизнедеятельности. Они могут проявлять свойства живого, только попав в клетку-хозяина. Они используют потенциал и энергию этой клетки для создания своих новых вирусных частиц, следовательно, вирусы являются внутриклеточными паразитами.
Размножение вирусов
Обычно вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина и проникает внутрь. Каждый вирус ищет своего хозяина, то есть клетки строго определенного вида. Например, вирус – возбудитель гепатита (желтуха) проникает и размножается только в клетках печени, а вирус эпидемического паротита (свинка) – только в клетках околоушных слюнных желез человека.
Проникнув внутрь клетки-хозяина, вирусная ДНК или РНК начинает взаимодействовать с ее генетическим аппаратом таким образом, что клетка начинает синтезировать белки, свойственные вирусу (см. Рис. 4).
Рис. 4. Схема репродукции вируса
При заражении ретровирусом (например, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)), у которого в качестве генетического материала используется молекула РНК, наблюдается другая картина. При попадании ретровируса в клетку-хозяина происходит обратная транскрипция. То есть на основе вирусной РНК синтезируется вирусная ДНК, которая встраивается в ДНК человека. Такой тип взаимодействия вируса с клеткой называется интегративным, а встроенная в состав хромосомы клетки ДНК вируса называется провирусом. Далее провирус реплицируется (удваивается) в составе хромосомы и переходит в геном дочерних клеток. Однако под влиянием некоторых физических и химических факторов провирус может выщепляться из хромосомы клетки и переходить к продуктивному типу взаимодействия, то есть синтезировать новые вирусные частицы.
При заражении ВИЧ человек чувствует себя здоровым, пока вирусный генетический материал встроен в хромосому человека. Однако при выщеплении этого вирусного генетического материала из клетки она начинает образовывать новые вирусные частицы, вследствие чего развивается смертельное заболевание – синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД).
Вирусы являются возбудителями большого количества заболеваний человека: корь, грипп, оспа, краснуха, энцефалит, свинка, гепатиты, СПИД. Известен также целый ряд заболеваний растений, вызываемых вирусами, например мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов или скручивание листьев картофеля. Всего описано около 500 видов вирусов, поражающих клетки позвоночных животных, и около 300 вирусов растений. Некоторые вирусы участвуют в злокачественном перерождении клеток и тем самым провоцируют онкологические заболевания.
ДНК- и РНК-содержащие вирусы
В зависимости от содержащегося генетического материала вирусы подразделяются на ДНК-содержащие и РНК-содержащие.
Одноцепочные РНК-содержащие вирусы подразделяются на:
1. Плюс-нитевые (положительные). Плюс-нить РНК этих вирусов выполняет наследственную (геномную) функцию и функцию информационной РНК (иРНК).
2. Минус-нитевые (отрицательные). Минус-нить РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию.
К РНК-содержащим вирусам относятся более 
вирусов, вызывающих респираторные заболевания, а также вирус гриппа, кори, краснухи, свинки, ВИЧ. Также существует специфическая группа вирусов – арбовирусы, которые переносятся членистоногими.
Двухцепочные ДНК-содержащие вирусы вызывают такие заболевания, как папиллома человека или герпес, гепатит В (гепатит А и гепатит С вызывается РНК-содержащими вирусами).
ДНК-содержащие вирусы поражают также растения. Они вызывают, например, золотую мозаику бобов или полосатость у кукурузы.
Вирус гепатита С
По своему строению вирус гепатита С – это РНК-содержащий вирус, имеющий сферическую форму, сложно устроенный (см. Рис. 5).
В качестве генетического материала такой вирус содержит линейную однонитчатую молекулу РНК.
Рис. 5. Гепатит С
Вопреки бытующим предрассудкам, подцепить вирус гепатита C невозможно через социальные контакты (поцелуи, объятия), через продукты или воду, через грудное молоко. Вы ничем не рискнете, если разделите с носителем вируса трапезу или напитки. Заразиться гепатитом C можно при контакте с кровью инфицированного человека либо половым путем.
В настоящее время для лечения гепатита С используют два препарата: Интерферон альфа и Рибавирин.
Бактериофаги
Рис. 6. Бактериофаг (Источник)
Особую группу вирусов составляют бактериофаги (или просто фаги), которые заражают бактериальные клетки (см. Рис. 6). Фаг укрепляется на поверхности бактерии при помощи специальных ножек и вводит в ее цитоплазму полый стержень, через который проталкивает внутрь клетки свою ДНК или РНК. Таким образом, генетический материал фага попадает внутрь бактериальной клетки, а капсид остается снаружи. В цитоплазме начинается репликация генетического материала фага, синтез его белков, построение капсида и сборка новых фагов. Уже через 10 мин после заражения в бактерии формируются новые фаги, а через полчаса бактериальная клетка разрушается, и из нее выходят около 200 заново сформированных вирусов – фагов, способных заражать другие бактериальные клетки (см. Рис. 7). Некоторые фаги используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями, вызывающими холеру, дизентерию, брюшной тиф.
Рис. 7. Схема размножения бактериофага (Источник)
Список литературы
- Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
- Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П.В. Ижевский, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина и др. – 2-е изд., переработанное. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стр.
- Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
- Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
Домашнее задание
Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта. 
Читайте также: