Особенности классификации вирусов таксономия

Вирусология — наука, изучающая морфологию, физиологию, генетику, экологию и эволюцию вирусов.

В 1898 г. Ф. Леффлер и П. Фрош показали, что широко распространенная болезнь крупного рогатого скота — ящур, вызывается агентом, который также проходит через бактериальные фильтры. Этот год считается годом открытия вирусов животных.

В 1901 г. Рид и Кэррол показали, что фильтрующиеся агенты можно выделить и из трупов людей, умерших от желтой лихорадки. Этот год считается годом открытия вирусов человека.

Вирусы до сих пор остаются одними из главных возбудителей инфекционных и неинфекционных заболеваний человека. Более 1000 различных болезней имеют вирусную природу. Вирусы и вызываемые ими болезни человека являются объектом пристального изучения медицинской вирусологии.

Вирусы имеют кардинальные отличия от других прокариотических микроорганизмов:

1. Они не имеют клеточного строения. Это доклеточные формы биологической жизни.

2. Имеют субмикроскопические размеры, варьирующие у вирусов человека в пределах 15-250 и более нм.

3. Характеризуются только одним типом нуклеиновой кислоты: или ДНК, или РНК в качестве генома.

4. Вирусы не обладают собственными системами метаболизма и получения энергии.

5. Репликация вирусов происходит в клетках с использованием их белоксинтезирующих и энергетических систем, поэтому они — облигатные внутриклеточные паразиты.

6. Вирусы не способны к прогрессивному росту и делению. Они образуются в виде зрелых форм (вирионов) путем самосборки из готовых, т.е. преформированных компонентов (белков, нуклеиновых кислот).

В основу современной классификации вирусов положены следующие основные критерии:

1. Тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и ее первичная структура — сиквенс (одно- или двунитчатая, линейная, циркулярная, непрерывная или фрагментированная).

2. Характеристика вирионов: наличие белковой оболочки (капсида) и/или дополнительной липопротеидной оболочки (суперкапсида), размер и морфология, тип симметрии.

3. Стратегия вирусного генома в клетке хозяина (т.е. используемый вирусом путь транскрипции, трансляции, репликации и выход из нее).

4. Антигенные и физико-химические свойства.

5. Феномены генетических взаимодействий.

6. Экологические взаимодействия (круг восприимчивых хозяев, ареал географического распространения).

7. Механизмы патогенности (характер изменений в клетках, образование внутриклеточных включений, изменения экспрессии генов клеток хозяина, апоптоз и трансформация клеток).

8. Способы передачи и резистентность к факторам внешней среды (γ-из-лучению, температуре, действию детергентов, эфира, противовирусным препаратам).

Вид — группа вирусов, имеющих совпадающие характеристики (несколько главных свойств), составляющих реплицирующуюся линию.

Род — группа видов вирусов, имеющих общие свойства. Обычно формируется на основе типового вида, т.е. вида, по своим характеристикам и генетическим связям удовлетворяющего требованиям рода.

Семейство — совокупность родов вирусов с общими характеристиками. Формируется на основе типового рода.

Порядок — группа взаимосвязанных семейств вирусов (не полностью применимо в таксономии вирусов).

Другие таксоны, более высокого уровня (класс, отряд, царство), не применимы для вирусов.

В 1966 г. Комитет по Таксономии вирусов предложил первую унифицированную классификацию вирусов. В 1973 г. были расширены его права и он официально назван Международным Комитетом по Таксономии Вирусов (МКТВ). Комитет пересматривает классификацию каждые четыре года. Последняя классификация опубликована в 2000 г. Она включает классификацию 1550 вирусов, объединенных в 3 порядка, 56 семейств, 9 подсемейств и 203 рода. Мировая коллекция вирусов включает более 30 000 штаммов вирусов. Вирусы человека и животных распределены в 25 семействах: 15 — РНК-геном-ных и 10 — ДНК-геномных.

Классификация и некоторые свойства вирусов человека и животных представлены в таблице 1.

Принципы классификации вирусов:

Вирусы составляют царство Vira, которое подразделено по типу нуклеиновой кислоты на два подцарства – рибовирусы и дезоксирибовирусы. Подцарства делятся на семейства, которые в свою очередь подразделяются на роды. Понятие о виде вирусов пока еще четко не сформулировано, так же как и обозначение разных видов.

В качестве таксономических характеристик первостепенное значение придается типу нуклеиновой кислоты и ее молекулярно-биологическим признакам: двунитевая, однонитевая, сегментированная, несегментированная, с повторяющимися и инвертированными последовательностями и др. однако в практической работе прежде всего используются характеристики вирусов, полученные в результате электронно-микроскопических и иммунологических исследований: морфология, структура и размеры вириона, наличие или отсутствие внешней оболочки (суперкапсида), антигены, устойчивость к высокой температуре, pH, детергентам и тд.

В настоящее время вирусы человека и животных включены в состав 18 семейств. Принадлежность вирусов к определенным семействам определяется типом нуклеиновой кислоты, структурой, целостностью или фрагментацией генома, а также наличием или отсутствием внешней оболочки. При определении принадлежности к семейству ретровирусов обязательно учитывается наличие обратной транскриптазы.

Вироиды и прионы

В природе помимо вирусов обнаружены другие очень мелкие загадочные инфекционные агенты с необычными свойствами. К ним относятся вироиды и прионы.

1. Вироиды, в отличие от вирусов, не имеют белковой оболочки и состоят только из инфекционной молекулы РНК. Они не обладают антигенными свойствами и поэтому не могут быть обнаружены серологическими методами.
2. Вироиды имеют очень малые размеры: длина молекулы РНК вироидов равна 1 • 10"6 мм, она состоит из 300—400 нуклеотидов. Вироиды — самые маленькие способные к размножению единицы, известные в природе.

3. Молекулы вироидов представляют собой одноцепочечные кольцевые РНК. Такую кольцевую структуру имеет еще только один вирус — вирус дельта-гепатита.

4. Молекулы РНК вироидов не кодируют собственных белков, поэтому их размножение может происходить либо аутокаталитически, либо с участием клетки-хозяина.

С 1971 г. обнаружено более 10 различных вироидов, отличающихся по первичной структуре, кругу поражаемых хозяев, по симптомам вызываемых ими заболеваний. Все известные вироиды построены по одному плану: 300—400 нуклеотидов образуют кольцо, которое удерживается парами оснований и образует двухцепо-чечную палочковидную структуру с перемежающимися короткими одно- и двухце-почечными участками.
Вопрос о природе, происхождении вироидов и о том, каким способом они распространяются, остается открытым. Существует предположение, что вироиды образуются из нормальных клеточных РНК, однако убедительных подтверждений этому не было представлено.

Синтез прионов контролирует ген ргпР, который несет у человека 20-я хромосома. Установлено 18 различный мутаций этого гена, которые связаны с различными прионовыми болезнями.

Прионы состоят из особого белка, который существует в виде двух изомеров. Один из них — нормальный клеточный прионовый протеин — изоформа РгРс. Он состоит из 254 аминокислотных остатков и имеет м. м. 33—35 кД. PrPtf растворим в детергентах, чувствителен к действию протеинкиназы К. Он, как полагают, участвует в регуляции суточных циклов многих гормонов. У здоровых животных содержание его составляет 1 мкг/г ткани мозга (больше всего его в нейронах).

Другой изомер прионового протеина PrPSc —аномальный, имеет такую же м. м. Он отличается от РгРс вторичной структурой, устойчив к протеолизу, не растворяется детергентами, способен к самоагрегации олигомеризации. Конверсия ргРс в PrPSc присходит очень медленно, но ускоряется в присутствии экзогенного Ориона. Прионы PrPSc — возбудители прионных медленных инфекций.

Содержание PrPbl в ткани мозга больных животных в 10 раз больше, чем у здоровых.
Известны 12 нозологических единиц прионных болезней, из них 6 наблюдаются у животных (скрепи у овец, губкообразные энцефалопатии крупного рогатого скота, экзотических копытных и кошачьих, хроническое истощение у лосей и трансмиссивная энцефалопатия норок). Шесть болезней прионной этиологии описаны у человека.

Куру (папуасское curu — дрожать, трястись) впервые описано в 1957 г. К. Гай-душеком у папуасов-каннибалов в Новой Гвинее. Характеризуется прогрессирующей мозжечковой атаксией, общим дрожанием, адинамией, а также психическими изменениями (эйфория, беспричинный смех и т. п.).

Болезнь Крейтцфельда—Якоба (БКЯ — дегенерация кортикостриоспиналь-ная) встречается повсеместно. Характеризуется прогрессирующей деменцией с симптомами поражения пирамидальных и

Летальная семейная бессонница — потеря сна, гиперреактивность симпатической системы, прогрессирующее ослабление автономных и эндокринных циклических временных ритмов; наблюдается у лиц среднего возраста (около 45 лет).

Амиотрофический лейкоспонгиоз — медленная инфекция человека, характеризующаяся прогрессирующим развитием атрофических парезов мышц конечностей и туловища, нарушением дыхания и заканчивается смертью.
Синдром Альперса — медленная прионная инфекция. Наблюдается главным Образом в детстве, характеризуется симптомами, свидетельствующими о поражении ЦНС.
Для прионовых болезней человека характеры 4 классических нейропатологических признака: спонгиозные изменения (множество овальных вакуолей диаметром 1—50 мк в сером веществе мозга), потеря нейронов, астроцитоз и формирование амилоидных бляшек.

Предполагается, что прионы играют роль в этиологии шизофрении, миопатии и ^которых других заболеваний человека. Природа прионов остается неясной. С висами их объединяют малые размеры (они способны проходить через бактериальные фильтры) и неспособность размножаться на искусственных питательных средах; специфический круг поражаемых хозяев; длительная персистенция в культуре клеток, полученной из тканей зараженного хозяина, а также в организме больного человека и животного. Вместе с тем они существенным образом отличаются от вирусов: во-первых, у них отсутствует собственный геном, следовательно, они не могут рассматриваться, в отличие от вирусов, как живые существа; во-вторых, они не индуцируют никакого иммунного ответа. В-третьих, прионы обладают значительно более высокой резистентностью, чем обычные вирусы, к действию высокой температуры (выдерживают кипячение в течение 1 ч), УФ-излучению, ионизирующей радиации и к различным дезинфектантам; нечувствительны к интерферонам и не индуцируют их синтеза.

По мнению С. Прузинера, есть два пути передачи аномального приона PrPSc: наследственный (мутации в гене ргпР) и трансмиссивный, или инфекционный (алиментарный и нозокомиальный). Прионовые болезни в том и другом случае наблюдаются в виде спорадических или групповых заболеваний.

К. Гайдушек в 1976 г. за открытие инфекционной природы прионных болезней и С. Б. Прузинер в 1997 г. за открытие прионов и разработку прионной теории были удостоены Нобелевских премий.

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

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА.

Классификация вирусов сложна и в настоящее время остается незавершённой. Классификационные принципы К. Линнея в отношении вирусов оказались неприемлемыми. С 1971 г. во всем мире официально используемой является Универсальная система классификации вирусов, основанная на политетическом иерархическом принципе, выдвинутом М. Адансоном (1727-1806 гг.) - французским ботаником, одним из основоположников естественной системы растений и применения математических методов в биологии. По этому принципу учитывается максимальное число морфологических, физиологических, генетических и прочих признаков вирусов (не менее 60), каждый из которых имеет определенную степень значимости. Недостатком адансоновой классификации является не её трудоёмкость, а отсутствие полной информации о многих вирусах.

Согласно последней Универсальной классификации вирусов, принятой Международным Комитетом по таксономии вирусов (МКТВ) в 1998 г. (Сан-Диего, США), выделяется 3 порядка, 56 семейств, 9 подсемейств, 203 рода, 30 неопределённых родов, а также 3954 вида, штаммов и/или серотипов видов и неопределённых видов вирусов. Вирусные таксоны выше порядков, например, подкласс, класс, подцарство, царство, в классификации вирусов не учреждены.

Порядки вирусов – это группы семейств вирусов с общими характеристиками, отличающиеся от других порядков и семейств. Обозначаются названиями с суффиксами -virales. В настоящее время выделено 3 порядка вирусов: Mononegavirales (вирусы, содержащие однониточные негативные РНК), Caudovirales (“хвостатые” бактериофаги), Nidovirales (от лат. nido – гнездо; вирусы, у которых субгеномный РНК-сплайсинг транскрибируется во время репликации в форме гнезда), из которых утвержденным МКТВ является только первый.

Порядок Mononegavirales включает семейства: Paramyxoviridae, Rhabdoviridae и Filoviridae.

Семейства вирусов – это группы родов вирусов с общими характеристиками, отличающиеся от вирусов других семейств. Обозначаются названием с суффиксом -viridae. Семейство – термин, который выдержал проверку временем и не изменяется. Этот уровень таксономической иерархии является стабильным краеугольным камнем. Многие семейства вирусов имеют четкое отличие строения вириона, структуру генома, и способ репликации, определяющие филогенетическую независимость или большую филогенетическую отдельную структуру.

Подсемейства выделены в 4 семействах: Poxviridae, Herpesviridae, Parvoviridae, Paramyxoviridae – для более сложной иерархии таксона. Обозначаются суффиксом -virinae.

Критерии, используемые для описания семейства вирусов согласно системе классификации М. Адансона (взяты из указаний МКТВ для описания семейств):

Свойства вириона. 1. Морфология вириона (размер, форма, наличие или отсутствие суперкапсида и пепломеров, симметрия и структура капсида). 2. Физические свойства вириона (молекулярная масса, плотность, коэффициент седиментации, рН-стабильность, температурная устойчивость, катионная (магний и марганец) стабильность, устойчивость к растворителям, детергентам и действию лучистой энергии). 3. Свойства генома (тип нуклеиновой кислоты, количество нитей, линейный или циркулярный, полярность, количество сегментов, размер генома или его сегментов, наличие или отсутствие кэпа на 5-конце, наличие или отсутствие на 5-конце ковалентно связанного полипептида, наличие или отсутствие на 3-конце поли(А)последовательности или другой специфической последовательности, последовательность нуклеотидов). 4. Свойства белков (количество, размеры, функциональная активность, последовательность аминокислот). 5. Липиды (наличие или отсутствие, природа). 6. Карбогидраты (присутствие или отсутствие, природа).

Организация генома и репликация. 1. Организация генома. 2. Способ репликации нуклеиновых кислот. 3. Характеристики транскрипции. 4. Характеристики трансляции и посттрансляционного процессинга. 5. Место аккумуляции белков вириона, место сборки, место высвобождения. 6. Цитопатология.

Антигенные свойства. 1. Серологические особенности. 2. Эпитопы.

Биологические свойства. 1. Круг хозяев, природных и экспериментальных. 2. Патогенность, связь с заболеваниями. 3. Тканевой тропизм, патология, гистопатология. 4. Пути передачи в природе. 5. Векторные взаимоотношения. 6. Географическая распространенность.

Рода вирусов – группы видов с общими характеристиками, отличающиеся от вирусов других родов. Обозначаются терминами с суффиксом -virus. Этот иерархический уровень также является стабильным. Критерии для создания родов различаются в разных семействах: используются все меньшие генетические, структурные и другие особенности для создания новых родов. Основой является общее филогенетическое происхождение (как и для семейств), но это не постулат для будущего.

Вид вирусов – это политетический класс вирусов, имеющий свою тактику репликации и занимающий особую экологическую нишу. Это определение утверждено МКТВ в 1991 г. Члены политетического класса отличаются более чем одним свойством друг от друга, и ни одно из свойств не является решающим. Большим преимуществом этого определения является то, что оно учитывает природную (врожденную) вариабельность вирусов и не зависит от существования одной уникальной характеристики.

Примеры названия видов:

1. Порядок Mononegavirales, семейство Rhabdoviridae, род Lyssavirus, вид Rhabdovirus.

2. Семейство Herpesviridae, подсемейство Alphaherpesvirinae, род Simplexvirus, вид – простого герпеса вирус 2.

Классификация вирусов, патогенных для человека, представлена в табл. 1.

Классификация вирусов, патогенных для человека

Вирусы – это облигатные внутриклеточные паразиты, имеющие собственный геном, структурные белки и ферменты, способные репродуцироваться только в чувствительных к ним клетках животных, растений, бактериях.

В силу своих особенностей вирусы выделены в отдельныqпорядокViridales.

Порядок делится на семейства, которые подразделяются на подсемейства и роды. Вид– совокупность вирусов, имеющих почти идентичные геном (ДНК или РНК), свойства и способность вызывать определенный патологический процесс. Названия семейства имеют окончаниеviridae, подсемейство –virinae, рода –virus.

Признаки, используемые для классификации вирусов:

1) тип нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК;

2) их структура (однонитевая, двунитевая, линейная, кольцевая, фрагментированная, нефрагментированная с повторяющимися и инвертированными последовательностями);

3) структура, размеры, тип симметрии, число капсомеров;

4) наличие или отсутствие внешней оболочки (суперкапсида);

5) антигенная структура;

6) феномены генетических взаимодействий;

7) круг восприимчивых хозяев;

8) географическое распространение;

9) внутриядерная или цитоплазматическая локализация;

10) чувствительность к эфиру и детергентам;

11) путь передачи инфекции.

2. Структура, свойства и особенности вирусов. Понятие о вирионе и вириоиде.

Вироиды – это небольшие молекулы кольцевой суперспирализованной РНК, не содержащие белка, вызывающие заболевания у растений, возможно и у млекопитающих.

Вирусы – это облигатные внутриклеточные паразиты, имеющие собственный геном, структурные белки и ферменты, способные репродуцироваться только в чувствительных к ним клетках животных, растений, бактериях. Это своеобразная форма жизни, биологически активные структуры, которые подчиняются законам эволюции, не имеют типичного клеточного строения, состоят из белков и одной нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), где закодирована вся генетическая информация вируса. Вирусы не обладают собственными метаболическими и энергетическими системами; их размножение происходит с использованием белоксинтезирующих и энергетических систем клетки хозяина, поэтому они являются облигатными внутриклеточными паразитами и размножаются в цитоплазме или в ядре клеток. Они используют рибосомы клетки хозяина для синтеза собственных белков. Имеют особый способ размножения – дизъюнктивную (разобщенную) репродукцию: в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты и белки вирусов, а затем происходит сборка их в вирусные частицы. Возможен второй путь – генетическая информация вируса интегрируется с геномом клетки и образуется провирус (например, у ретровирусов).

Вирусы имеют малые размеры (от 15 до 250 нм и более). Как и другие формы жизни вирусы обладают наследственностью и изменчивостью, многие вирусы сохраняют жизнеспособность при замораживании, высушивании, резистентны к антибиотикам, но чувствительны к высокой температуре.

По строению различают два типа вирусных частиц – простые и сложные. В составе простых вирионов есть ДНК или РНК и белки. У сложных в суперкапсиде содержатся липиды, полисахариды.

Внутренняя структура простых и сложных вируосв сходна, сердцевина вируса – вирусный геном, который содержит от 3 до 100 и более генов.

Морфология и структура вирусов. Простые вирусы имеют одну белковую оболочку – капсид, который состоит из капсомеров – белковых молекул, форма укладки которых определяет тип симметрии. Капсид представлен -спиральными белками, способными к полимеризации.

Сложные вирусы имеют внешнюю оболочку – суперкапсид, расположенную поверх капсида. В состав суперкапсида входит внутренний белковый слой – М-белок, затем более объемный слой липидов и углеводов, извлеченных из клеточных мембран клетки хозяина. Вирусспецифические гликопротеиды проникают внутрь суперкапсида, образуя фигурные выпячивания (шипы, фибры), которые выполняют рецепторную функцию.

Различают 3 типа симметрии: 1) спиральный, когда капсомеры укладываются по спирали – винтообразная структура нуклеокапсида; 2) кубический (икосаэдрический), когда капсомеры укладываются по граням многогранника (12-20-гранника) – в основе лежит фигура икосаэдра (20-гранника). В зависимости от типа перегруппировки и числа субъединиц число капсомеров будет равным 30, 20, или 12. Вирионы со сложным капсидом, построенным более чем из 60 капсомеров, содержат группы из 5 субъединиц – пентамеры, или из 6 субъединиц – гексамеры; 3) смешанный тип симметрии (у бактериофагов).

Комплекс капсида и генома вируса называют нуклеокапсид. Сложные вирусы имеют суперкапсид (пеплос). Эта поверхностная оболочка вируса, состоит из липидов и белков клеточного происхождения.

Нуклеиновые кислоты обеспечивают наследственные признаки; являются хранителями генетической информации; необходимы для репродукции вирусов, многие из них могут вызывать инфекционный процесс самостоятельно, достаточно их проникновения в клетку.

Вирусная ДНК. Молекулярная масса равна 1,10 6 -1,10 8 дальтон. ДНК может быть одно- или двунитчатой, фрагментированной и сверхспирализованной, линейной или кольцевой, содержит несколько сотен генов. В каждой нити ДНК есть нуклеотидные последовательности, а на концах есть прямые или инвертированные (повернутые на 180 о ) повторы, которые являются маркерами для отличия вирусной ДНК от клеточной. Эти повторы обеспечивают способность ДНК замыкаться в кольцо для последующих репликации, транскрибирования и встраивания в клеточный геном. Генетическая информация инфекционной ДНК транслируется на мРНК в клетке с помощью полимераз.

Вирусная РНК может быть одно- и двунитчатой, линейной, кольцевой, фрагментированной. У РНК-содержащих вирусов генетическая информация закодирована в РНК таким же кодом, как в ДНК всех других вирусов и клеточных организмов. Вирусные РНК по своему химическому составу не отличаются от РНК клеточного происхождения, но характеризуются разной структурой.

Наряду с типичной для всех РНК однонитевой формой у ряда вирусов имеется двунитевая РНК. В составе однонитевых РНК имеются спиральные участки типа двойной спирали ДНК, образующиеся вследствие спаривания комлементарных азотистых оснований. Вирусы с однонитчатой РНК делятся на 2 группы: (+)РНК (положительный геном) и (-)РНК (отрицательный геном). Вирусная (+)РНК инфекционная и обладает функциями информационной РНК. Она может передовать генетическую информацию на рибосомы, как иРНК. Вирусы с отрицательным геномом не обладают инфекциозностью, т.к. нить (-)РНК выполняет только наследственную функцию и не обладает функцией иРНК. В зараженной клетке на матрице вирусной геномной РНК с помощью фермента транскриптазы осуществляется синтез РНК-комплементарной геному.

Патогенность вирусов обусловлена совокупностью их свойств: способностью проникать в макроорганизм, связываться с клеточными мембранами и проникать в клетку, управлять метаболизмом и белоксинтезирующей функцией клетки, обеспечивать транскрипцию и репликацию собственного генома и осуществлять весь цикл репродукции вирусов. Все эти свойства зависят от генома вирусов и наличия соответствующих структурных белков и ферментов. Репродукция вирусов приводит к развитию патологии: цитопатогенному (разрушающему) действию, развитию воспаления, повреждению различных клеток и тканей.

3. Химический состав вирусов, значение различных химических компонентов. Ферменты вирусов Вирусные белки бывают:

1) структурные; капсидные – входят в состав капсомеров и образуют футляр, защищающий нуклеиновую кислоту;

суперкапсидные – это гликопротеиды, которые формируют шипы на поверхности суперкапсида и выполняют: адресную функцию – узнают чувствительную клетку и адсорбируются на ней; прикрепительные белки, которые взаимодействуют со специфическими рецепторами клетки; белки слияния – способствуют слиянию вирусной и клеточной мембран и приводят к образованию симпластов;

геномные – обладают антигенными свойсвами, участвуют во взаимодействии с клеткой.

2) неструктурные - предшественники вирусных белков (нестабильные);

РНК- и ДНК-полимеразы – участвуют в репликации вирусного генома;

регуляторные белки – участвуют в репродукции вируса.

Функции белков: обладают антигенными и иммуногенными свойствами; участвуют в распознавании клетки и взаимодействии с ней; защищают геном от нуклеаз; обеспечивают тип симметрии.

Липиды входят в состав суперкапсида и представляют смесь нейтральных фосфо- и гликолипидов, многие из них – продукты мембраны клеток хозяина.

Они обусловливают инфекционность, чувствительность или устойчивость к эфиру; стабилизируют вирусную частицу.

Углеводы входят в состав гликопротеидов суперкапсида. Углеводы и липиды – составная часть гемагглютинина, который вызывает склеивание эритроцитов и обладает антигенной специфичностью.

Различают вирионные и вирусиндуцированные ферменты вирусов. К вирионным относят ферменты транскрипции и репликации (ДНК и РНК-полимеразы); обратную транскриптазу (у ретровирусов), АТФ-азы, эндо- и экзонуклеазы, нейраминидазы.

К вирусиндуцированным относятся ферменты, о которых имеется только информация в вирусном геноме, а появляются они в клетке. Это РНК-полимеразы тога-, орто-, пикорна- и парамиксовирусов; и ДНК-полимеразы у покс- и герпесвирусов.

Раздел 5. Вирусология.

Тема 5.1. Классификация и структура вирусов. Культивирование и репродукция вирусов. Методы изучения вирусов.

Содержание учебного материала

Особенности классификации вирусов,таксономия. Структура вирусов, просто и сложно устроенные вирусы. Формы вирионов. Изучение морфологии вирусов. Особенности физиологии вирусов как облигатных клеточных паразитов. Методы культивирования и идентификации вирусов. Устойчивость вирусов к факторам окружающей среды. Репродукция вируса: продуктивный тип репродукции и его стадии, понятие об абортивном и интегративном типах. Генетика вирусов и ее значение для современной медицины. Бактериофаги, их свойства и применение в диагностике, профилактике и лечении инфекционных болезней. Бактериофаги как санитарно-показательные микроорганизмы фекального загрязнения окружающей среды. Методы микробиологической диагностики вирусных инфекций: вирусологическое исследование, серологическое исследование (реакции связывания комплемента, непрямой гемагглюти-нации, торможения, гемагглютинации. радиального гемолиза, иммунофлюоресценции, иммуноферментный анализ), молекулярно-биологические методы (полимеразная цепная реакция, секвенирование ДНК, гибридизация нуклеиновых кислот), экспресс-диагностика (реакция иммунофлюоресценции, электронная микроскопия, молекулярно-биологические методы).

Вирусы

Вирусы относятся к царству Vira. Проникая в клетки, вирусы ведут себя как паразиты, потому что для своего размножения используют ферментные системы клеток, вызывая повреждение и гибель последних. В отличие от клеточных организмов, у вирусов отсутствует собственная система метаболизма. Они не имеют клеточного строения, белоксинтезирующих систем, содержат только один тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК). В свою очередь, группы подразделяют на семейства, а последние — на роды. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последние называют бактериофагами или фагами). Несмотря на некоторые общие закономерности строения и стратегии развития, вирусы не имеют общего происхождения. Это подтверждается тем, что геномы вирусов, инфицирующих далекие между собой группы организмов, структурно родственны, но при том имеют общую структуру генов и регулярных элементов, кодируют структурно близкие белки, имеют общие механизмы регуляции экспрессии генов. Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты). Также вирусы способны переносить гены или группы генов между организмами, перекрест которых в природе невозможен. Циркулируя в природе, вирусы постоянно претерпевают различные изменения и мутации, в результате которых появляются новые виды вирусов. Под давлением естественного отбора закрепляются только самые стойкие формы вирусов. Живой организм может быть заражен сразу несколькими вирусами. Поэтому возможно генетическое взаимодействие между вирусами и появление новой рекомбинантной формы вируса.

Классификация вирусов

5) по вирулентности — вызывают продуктивную инфекцию, т.е. при внедрении вируса в клетку он адаптируется и берет управление генома клетки на себя, и образуется молодой вирус, специфические белки, и формируется сам вирус, после этого он убивает, мутирует клетку и вырывается наружу.

Умеренные фаги лизируют не все клетки в популяции. С час­тью из них фаги вступают в симбиоз: нуклеиновая кислота фага (его геном) встраивается в хромосому клетки и получает назва­ние профаг. Происходит образование единой хромосомы. Бак­териальная клетка при этом не погибает. Профаг, ставший час­тью генома клетки, при ее размножении может передаваться не­ограниченному числу потомков, т.е. новым клеткам.

Вирулентные фаги вызывают лизис зараженной клетки с вы­ходом в окружающую среду большого количества фаговых час­тиц, способных поражать новые клетки.

К ДНК-содержащим вирусам относят шесть семейств. Три из них передаются респираторным путем: поксвирусы вызывают у человека натуральную оспу, герпесвирусы — вирусы простого гер­песа, ветряной оспы и опоясывающего лишая, поражающие кож­ные покровы аденовирусы — выделены из аденоидов носоглот­ки. Два семейства — онкогенные вирусы: парвовирусы и паповавирусы. Шестое семейство называется гепаднавирусы (от гре­ческого слова hepar—печень). Вирусные ДН К бывают двунитевые и однонитевые, имеют линейную или кольцевую форму.

РНК-содержащие вирусы состоят из десяти семейств. Два — миксовирусы, ортомиксовирусы, включающие вирусы гриппа человека, и парамиксовирусы — вирусы парагриппа, паротита и кори. Пять семейств составляют группу ардовирусов. Они цир­кулируют в природе среди животных, передаются членистоно­гими и вызывают у человека клещевой и японский энцефалит, желтую и москитную лихорадки. Вирусы являются автономны­ми генетическими структурами и отличаются особым дизъюнк­тивным способом размножения: в клетке отдельно синтезиру­ются НК и белки вирусов, затем происходит их сборка в вирус­ные частицы.

Вирусы — облигатные внутриклеточные паразиты, размножа­ются в цитоплазме или ядре клетки. Сформированная вирусная частица называется вирион. Для вирусов характерны две формы существования: внеклеточная (покоящаяся) и внутриклеточная (вегетативная). Внеклеточный вирус имеет корпускулярную фор­му, которая называется элементарным тельцем, вирусной части­цей или вирионом. Вирионы имеют полигональную, сферичес­кую и нитевидную формы. Их размеры колеблются от 20—30 до 150—250 нм. Адсорбция вириона на клетке-хозяине сопровож­дается разрушением капсида клеточными ферментами. В цитоп­лазму клетки проникает только НК вируса или его геном, кото­рый вступает с генетическим аппаратом клетки в определенные отношения. Различают инфекционные вирусы и интеграционные вирусы. Первые вызывают лизис клеток, вторые — злокачествен­ную трансформацию тканей. По характеру взаимодействия с клет­кой эти вирусы являются генетическими паразитами из-за спо­собности вирусного генома объединяться с клеточными.

Морфология и структура вирусов.

Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью элект­ронной микроскопии. Форма вирионов может быть различной: палочковидной (табачной мозаики), пулевидной (бешенства), сферической (полиомиелит, ВИЧ), в виде сперматозоида (бак­териофаги).

Вирусы подразделяют на просто устроенные и сложно устро­енные. НК и капсид составляют нуклеокапсид. У сложно устро­енных вирусов капсид окружен дополнительной оболочкой или пеплосом. Таким образом, по химическому составу вирусы — нуклеопротеиды, а по структуре — нуклеокапсиды.

Вирионы (внеклеточные формы) имеют спиральный, кубичес­кий и сложный типы симметрии капсида. Внутренние структу­ры вирусов называются сердцевиной. Кроме обычных вирусов известны и так называемые неканонические вирусы — прионы. Лрионы — белковые инфекционные частицы. Прионы вызывают у человека энцефалопатии в условиях медленной вирусной ин­фекции.

Вироиды — небольшие молекулы кольцевой, суперспирали- зованной РНК, не содержащие белка и вызывающие заболева­ния растений.