Приоритет открытия вирусов принадлежит

Часть шестая
ВИРУСЫ И ВЫЗЫВАЕМЫЕ ИМИ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Глава 43
Основные свойства вирусов и их молекулярно-генетическая организация

Открытие вирусов

Приоритет открытия вирусов принадлежит выдающемуся русскому ученому Д. И. Ивановскому. Еще будучи студентом Петербургского университета, в 1887 г. по предложению своих учителей А. Н. Бекетова и А. С. Фаминцына Д. И. Ивановский вместе со студентом В. В. Половцевым приступил к изучению мозаичной болезни табака, наносившей большой вред сельскому хозяйству. Ими было установлено, что описанная в Голландии А. Мейером мозаичная болезнь табака представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения, одно из которых – рябуха (ее возбудитель – грибок), а другое – собственно мозаичная болезнь табака неизвестного происхождения. Изучение природы этого заболевания Д. И. Ивановский проводил самостоятельно, оно и привело его к открытию первого вируса. Капелькой сока, взятого от больного растения, Д. И. Ивановский заражал здоровое растение и вызывал его заболевание. Это убедило его в том, что инфекционное начало находится в соке. Однако при микроскопии сока он не обнаружил в нем никаких бактерий, а посевы сока на питательные среды не давали никакого роста. Тогда Д. И. Ивановский решил профильтровать такой странный сок через фарфоровые фильтры, через которые бактерии не проходят. Однако профильтрованный сок вызывал мозаичную болезнь у здоровых растений спустя 15 дней после заражения. Еще более любопытным был тот факт, что профильтрованный сок, нагретый до 60 – 70 °C, утрачивал инфекционные свойства. К тому же, при последовательном заражении соком больных растений болезнь проявлялась всегда, т. е. заразное начало не разбавлялось, а будучи введенным в растение, в нем размножалось, значит, являлось живым существом, которое Д. И. Ивановский назвал фильтрующимся вирусом. Результаты своих работ он опубликовал в журнале "Сельское хозяйство и лесоводство" в статье "О двух болезнях табака" и доложил на заседании Российской Академии наук 12 февраля 1892 г. Эта дата и является официальным днем рождения новой науки – вирусологии, а Д. И. Ивановский – ее основоположник.

Только спустя 6 лет (в 1898 г.) опыты Д. И. Ивановского повторил и воспроизвел его результаты М. Бейеринк. Поэтому попытки некоторых иностранных авторов приписать первооткрытие вирусов М. Бейеринку совершенно несостоятельны. Да и сам М. Бейеринк признал приоритет Д. И. Ивановского. Отвечая на замечания, сделанные ему Д. И. Ивановским, М. Бейеринк писал: "Я подтверждаю, что, как я теперь вижу, приоритет опыта с фильтрованием через свечу принадлежит господину Д. И. Ивановскому".

Очень скоро после работ Д. И. Ивановского было установлено, что вирусы широко распространены в природе и вызывают заболевания не только у растений, но и у животных и человека. Открытия вирусов следовали одно за другим: 1897 г. – вирус ящура; 1901 г. – вирус желтой лихорадки; 1903 г. – вирус бешенства; 1908 г. – вирус оспы человека; 1909 г. – вирус полиомиелита. Эти открытия не прекращаются и в наше время: 1970 г. – вирус гепатита В; 1973 г. – вирус гепатита А; 1977 г. – вирус дельта-гепатита; 1983 г. – вирус иммунодефицита человека.

Основные свойства вирусов

Основные свойства вирусов, по которым они отличаются от всех остальных живых существ (кроме плазмид – см. с. 127 – 128), следующие:

1. Ультрамикроскопические размеры.

2. Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа – или ДНК, или РНК. Все другие организмы содержат нуклеиновые кислоты обоих типов, а гено́м у них представлен только ДНК.

3. Вирусы не способны к росту и бинарному делению.

4. Вирусы размножаются путем воспроизводства себя из собственной геномной нуклеиновой кислоты. Размножение всех прочих организмов включает стадии бинарного деления клеток.

5. У вирусов отсутствуют собственные системы мобилизации энергии.

6. У вирусов нет собственных белоксинтезирующих систем.

7. В связи с отсутствием собственных систем синтеза белка и мобилизации энергии вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Средой обитания вирусов являются бактерии, клетки растений, животных и человека.

С учетом перечисленных особенностей вирусам можно дать следующее определение: вирусы – особое царство ультрамикроскопических размеров организмов, обладающих только одним типом нуклеиновых кислот, лишенных собственных систем синтеза белка и мобилизации энергии и являющихся поэтому абсолютными внутриклеточными паразитами (А. И. Коротяев).

Существует и другой взгляд на природу вирусов: "…вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную оболочку и способные переходить из одной клетки в другую" (Альберт Б. [и др.], 1986). Однако эти же авторы там же называют репродукцию вируса в клетке его жизненным циклом.

Молекулярно-генетическая организация вирусов

Основой таксономии вирусов является вирион, который представляет собой конечную фазу развития вируса. Вирион состоит из геномной нуклеиновой кислоты, окруженной одной или двумя оболочками. По строению вирусы можно разделить на четыре типа, которые различаются по характеру упаковки морфологических субъединиц:

1) вирусы со спиральной симметрией;

2) изометрические вирусы с кубической симметрией;

3) вирусы с бинарной симметрией, например фаги: у них головка имеет кубический тип симметрии, а хвостик – спиральный;

4) более сложно организованные вирусы, имеющие вторую оболочку.

Оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота, называется капсидом (греч. capsa – ящик). Наиболее просто организованные вирусы представляют собой нуклеокапсиды: они состоят только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, построенной из идентичных пептидных молекул. Поскольку число аминокислотных остатков в белковой молекуле всегда меньше числа нуклеотидов в гене (код триплетный), то для того, чтобы упаковать геномную нуклеиновую кислоту, требуется большое число одинаковых белковых молекул. А многократное повторение белок-белковых взаимодействий возможно лишь при условии симметричного расположения субъединиц. Существует всего два способа упаковки одинаковых белковых молекул в капсид, при которых он обладал бы стабильностью. Полимер будет стабильным, если он соответствует наименьшему уровню свободной энергии. Процесс образования такого полимера родствен процессу кристаллизации, он протекает по типу самосборки. Один из вариантов такой самосборки происходит с использованием спиральной симметрии, другой – кубической симметрии.

При спиральной симметрии (ее имеют нитевидные вирусы) белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота. Лучше всего этот тип молекулярной организации вириона изучен у вируса мозаичной болезни табака. Он представляет собой нуклеопротеид, имеющий длину 300 нм и диаметр 18 нм. Молекулярная масса вириона 40 МД. Капсид вириона состоит из 2130 белковых молекул, винтообразно уложенных вокруг РНК, содержащей около 6000 нуклеотидов (рис. 76, а). Каждая белковая молекула имеет м. м. 18 240 Д и состоит из 158 аминокислотных остатков. С каждой белковой субъединицей связано три нуклеотида. Белковая спираль состоит из 130 витков, на каждый из которых приходится 16 / 3 субъединиц. Период идентичности (3 оборота спирали) равен 6,9 нм.

При спиральной симметрии белковый чехол лучше защищает геномную нуклеиновую кислоту, но при этом требуется большее количество белка, чем при кубической симметрии. Большинство вирусов с замкнутым чехлом обладает кубической симметрией. В ее основе лежат различные комбинации равносторонних треугольников, образующихся из сочетания шаровидных белковых субъединиц. Сочетаясь определенным образом друг с другом, они могут формировать замкнутую сферическую поверхность. Из различных сочетаний равносторонних треугольников, которые образуют общую вершину и общую ось симметрии, могут возникать различные варианты многогранников: тетраэдры, октаэдры и икосаэдры. Икосаэдры имеют 20 граней (каждая представляет равносторонний треугольник), 12 вершин и пятикратную тройную и двойную оси вращательной симметрии (рис. 76, б). Икосаэдры – самая эффективная и экономичная симметрия для формирования замкнутого чехла, так как в этом случае при его сборке используются строительные белки минимального размера и обеспечивается наибольший внутренний объем вириона. Видимо, поэтому сферические вирусы животных чаще всего имеют форму икосаэдра.

Рис. 76. Типы вирусных симметрий:

а – спиральная симметрия (вирус мозаичной болезни табака); б – один из возможных вариантов кубической симметрии

Основные различия между спиральными и сферическими вирусами, по мнению Д. Каспара, таковы.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ ВИРУСОЛОГИИ

МОДУЛЬ 1. ОБЩАЯ ВИРУСОЛОГИЯ

История вирусологии довольно необычна. Первая вак­цина для предупреждения вирусной инфекции — оспы была предложена английским врачом Э. Дженнером в 1796 г., почти за сто лет до открытия вирусов, вторая вакцина — антирабическая, была предложена основателем микробиологии Л. Пастером в 1885 г. — за семь лет до открытия вирусов.

Честь открытия вирусов принадлежит нашему сооте­чественнику Д.И. Ивановскому, который впервые в 1892 г. доказал существование нового типа возбудителя болезней на примере мозаичной болезни табака.

Рис. 1. Дмитрий Иосифович Ивановский – основатель вирусологии.

Ивановский установил, что болезнь табака, распространенная в Крыму, вызывается вирусом, который обладает высокой заразительностью и строго выраженной специфичностью действия. Это открытие показало, что наряду с клеточными формами существуют живые системы, невидимые в обычные световые микроскопы, проходящие через мелкопористые фильтры и лишенные клеточной структуры.

Спустя 6 лет в 1898 г. после открытия Д.И. Ивановского гол­ландский ученый М. Бейеринк подтвердил данные, полученные русским ученым, придя, однако, к вы­воду, что возбудитель табачной мозаики — жидкий живой контагий. Ивановский с этим выводом не согла­сился. Благо­даря его замечательным исследованиям ого Ф. Леффлер и П. Фрош в 1897 г. установили вирусную этиоло­гию ящура, показали, что возбудитель ящура также проходит через бактериальные фильтры. Ивановский, анализируя эти данные, пришел к выводу, что агенты ящура и табачной мозаики принци­пиально сходны. В споре с М. В. Бейеринком прав ока­зался Ивановский.

В дальнейшем были открыты и изучены возбуди­тели многих вирусных заболеваний человека, животных и растений.

Ивановский от­крыл вирус растений. Леффлер и Фрош открыли вирус, поражаю­щий животных. Наконец, в 1917 г. Д'Эррель открыл бактериофаг — вирус, по­ражающий бактерии. Та­ким образом, вирусы вызывают болезни растений, живот­ных, бактерий.

В 1892 г. современник Пастера и ближайший сотрудник И.И. Мечникова Н.Ф. Гамалея (1859-1949 гг.) обнаружил явле­ние спонтанного растворения микробов, которое, как было установлено Д'Эреллем, обусловлено действием вируса бак­терий — фага.

Под руководством И.И. Мечникова Н.Ф. Гамалея участво­вал в создании первой бактериологической станции в России и второй в мире пастеровской станции. Его исследования посвя­щены изучению инфекции и иммунитета, изменчивости бакте­рий, профилактике сыпного тифа, оспы, чумы и других болезней.

В 1935 году У.Стенли из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, выделил в кристаллическом виде вирус табачной мозаики (ВТМ). За это в 1946 году ему была вручена Нобелевская премия.

В 1958 году Р.Франклин и К.Холм, исследуя строение ВТМ, открыли, что ВТМ является полым цилиндрическим образованием.

В 1960 году Гордон и Смит установили, что некоторые растения заражаются свободной нуклеиновой кислотой ВТМ, а не целой частицей нуклеотида. В этом же году крупный советский ученый Л.А.Зильбер сформулировал основные положения вирусогенетической теории.

В 1962 году американские ученые А.Зигель, М.Цейтлин и О.И.Зегал экспериментально получили вариант ВТМ, не обладающий белковой оболочкой, выяснили, что у дефектных ВТМ частиц белки располагаются беспорядочно, и нуклеиновая кислота ведет себя, как полноценный вирус.

В 1968 году Р.Шепард обнаружил ДНК-содержащий вирус.

Одним из крупнейших открытий в вирусологии является открытие большинства структур различных вирусов, их генов и кодирующих ферментов - обратная транскриптаза. Назначение этого фермента - катализировать синтез молекул ДНК на матрице молекулы РНК.

В развитии вирусологии большая роль принадлежит отечественным ученым: И.И. Мечникову (1845-1916гг.), Н.Ф. Гамалея (1859-1949гг.), Л.А. Зильбер (1894-1966г.), В.М. Жданову (1914-1987гг.), З.В. Ермольевой (1898-1979гг.), А.А. Смородинцеву (1901-1989гг.), М.П. Чумакову (1909-1990гг.) и др.

В вирусологии рассматриваются несколько периодов развития.

Два заболевания табака:

Микроскопические грибы,

Неизвестной природы – болезнь табачной мозаики.

Схема опыта:

Соком от больного растения инфицировать здоровое растение (триада Коха),

Сок больного растения профильтровать через фильтры (кимберлитовые трубки), при этом раствор стал абсолютно прозрачным,

Инфекционный агент – вирус

n в световом микроскопе ничего не обнаружено (разрешающая способность светового микроскопа 0,2 мкм),

n но даже прозрачный раствор сохранял инфекционность,

n Сделал вывод: инфекционный агент имеет очень маленькие размеры.

n Новый инфекционный агент назвал – фильтрующийся вирус, т.е. проходящий через фильтры.

Вопрос 157. Морфология. Классификация. Систематика вирусов.

Строение вирусовЦелым вирус бывает только в покоящемся состоянии.Вирус состоит из:белковой оболочки – капсида. Капсид образован белками – капсомерами.Внутри капсида находится НК. белковый капсид + НК = нуклеокапсид.

Разнообразие строения вирусов. 1)2-нитевая ДНК (семейство Adenoviridae участв.в образовании опухолей, Hepadnaviridae вирус гепатита в). 2)1-нитевая ДНК (очень редко сем. Parvoviridae) вирус человека и животных.открыт недавно. 3) 2-нитевая рнк (сем.Reoviridae) Вирус ОРВ. Вызывают острые кишечные вирусные инфекции. У них 2 капсида. 4)1 нитевая + РНК смысловая нить (sense) сем.Picornaviridae сем. Retroviridae (содержит обратную транскриптазу. Все процессы основаны на том, что работает Днк зависимая РНК полимераза и наоборот. ВИЧ относится к этому семейству. 5)1 нитевая-РНК-антисмысловая (antisense) семейство Orthomyxoviridae вирус гриппа influenza virus/ 6) Двухсмысловая РНК РНК. (часть + часть – РНК). Изменчивость РНК содержащих вирусов. В молекулах РНК происходят мутации. В клетках хозяина нет репарации РНК. Есть только репарация ДНК. Hepadnaviridae ДНК содержащий вирус. Его репродукция происходит с подключением обратной транскриптазы. Появляется большое количество ошибок. influenza virus (8 молекул РНК) между ними постоянная рекомбинация->постоянно вирус гриппа меняется.(эволюционирует).

классификация. Систематика вирусов.Название заканчивается на viridae/ Для вирусов человека и животных внутри семейства существует деление на рода.Родовое название заканчивается на virus/ H Human человек, S Simian обезьяна Filina кошка Caprinus козел Equinus лошадь. HIV-SIV(обезьяны). Строение вируса 1)капсид 2)геном 3)суперкапсид 4)рецепторы. Стратегия- сохранить ген.материал внутри белкового капсида. Форма симметрии вирусов 1)икосаэдрическая (20 граней,12 вершин,30 ребер).Икосаэдр может быть голым(без мембранной оболочки)капсид , внутри генетический материал Picornaviridae/ и раздетым(одет в мембранную оболочку украденную у клетки хозяина).например retroviridae/ Капсид состоит из капсомеров 2) спиральная симметрия(сем.filaviridae) 3)отсутствие симметрии (сем.rabdoviridae род Lissavirus)/нуклеокапсид-если внутри капсида есть нуклеиновая кислота. 1-ая классификация вирусов.По типу строения и механизму взаимодейств. С клеткой-хозяином.1) бактериофаги (инъецируют в зараженную клетку нк). 2) Вирусы растений.Эти вирусы проникают через деструктивные отверстия растений через царапины, проделанные насекомыми. 3) человек и животные попадают вирусы путем эндоцитоза.не каждый вирус проходит в клетку. После попадания вирус реплицируется и воспроизводится. Вирусы могут воздействовать на клетку, на организм и на популяцию в целом. 2-ая классификация основана на характеристике природы хозяина:1) естественные хозяива (сем.poxviridae) вирус оспы 2) случайные(сем.filoviridae)3)очаговые (сем.flaviviridae)желтая лихорадка.комар карибских островов.4)вирусы-сателлиты(р.deltavirus)вирус гепатита D/сателлит вируса гепатита B.

Вирусы человека и животных.Вирусы которые путем эндоцитоза попадают в клеткути начинается репродукция этих вирусов.Характерна специфичность.У животных много ДНК содержащих вирусов. Стратегия вирусов после заражения.1)персистенция-су ществованиевируса без проявления.медленный вирус 2)цитопатический эффект.После активации воздействие на клетку и вызывание ее смерти. 3)трансформация клетки хозяина.,Аденовирус трансформируют клетку в опухолевую 4)взаимодействие с системой интерферона 5)вирусы препятств. Развитию апоптоза.

Типы вирусных инфекций.

Отличие вирусов от бактерий и других организмов. Основные функции и стратегии вирусов. 1)Сохранение ген.информации 2)Заражение новых клеток 3)облигатный паразитизм. Главное отличие в 1) отсутствие транскрибционно- трансляционного комплекса. Сем. Adenoviridae внутри нее есть несколько рибосом. Это случайные рибосомы внутри вируса. Вирусная частица может содержать однобокую генетическую информацию. Либо ДНК либо рнк. 2)неинтегральный способ репродукции. Они не размножаются, а только репродуцируются.Формиров. вирусных частиц в клетке хозяина. Сама вирусная частица несет информацию для воспроизведения. Иногда 1 ген, иногда 200 генов

Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 115 ;

Царство Vira Понятие о вирионе и вирусе. Основные свойства виру­сов.

Приоритет открытия вирусов принадлежит русскому ученому Д.И.Ивановскому, который доказал вирусную природу мозаичной болезни табака. Вирусы широко распространены в природе и поражают человека, животных, насекомых, растения и бактерии.

Основные свойства (критерии) вирусов;

1. Содержат только один тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК).

2. Не способны к росту и бинарному делению.

3. Репродукция из собственной нуклеиновой кислоты в клетках хозяина.

4. Абсолютный внутриклеточный паразитизм, т.к.

а)у вирусов отсутствуют ферменты для энергетического метаболизма,

б)у вирусов отсутствуют собственные рибосомы, поэтому синтез вирусных белков происходит на рибосомах клетки-хозяина.

Все вирусы существуют в двух качественно различных формах: 1 форма - вирион (внеклеточная) и 2 форма - вирус (внутриклеточная).

Размеры вирионов измеряются в нанометрах и ангстремах и определяются следующими способами: ультрафильтрацией, ультрацентрифугированием, элек­тронной микроскопией.

2. Молекулярис— генетическая организация вирусов, вироиды, прноны.

Вирус (вирион) устроен следующим образом: в центре ДНК или РНК, вокруг нее белковая оболочка - капсид (гречхарва - ящик), состоящая из отдельных субъединиц, капсомеров. Только нуклеокапсид имеют наиболее просто устроенные вирусы (вирус полиомиелита, вирус Коксаки).

В зависимости от способа укладки капсомеров вирусы имеют различные типы

1.Кубический - у вируса полиомиелита, оспы, аденовирусов. Вирусы с кубическим типом симметрии имеют форму многогранника.Спиральный - у вирусов гриппа, парагриппа. Вирусы со спиральным типом симметрии имеют палочковидную или нитевидную форму.

2. Бинарный (двойной) - у бактериофагов, имеющих головку с кубическим типом симметрии и отросток со спиральным типом симметрии.

Количество капсомеров и тип симметрии у вирусов постоянны, что имеет оп­ределенное диагностическое значение.

У сложно устроенных вирусов имеется вторая, суперкапсидная оболочка — пеплос, состоящая из пепломеров (вирус гриппа, бешенства). Суперкапсидная оболочка состоит из 2-х слоев липидов и заключенных в них белков, которые выступают на поверхности вирусов в виде шипов и выполняют роль рецепторов для адсорбции на поверхности клеток хозяина. Наличие в суперкапсиде липидов опре, ляет чувствительность вирусов к эфиру,

Вироиды - в отличие от вирусов, не имеют белковой и суперкапсидной оболочек и состоят только из молекулы одноцепочечной кольцевой РНК, обладающей инфекционными свойствами. На сегодня известно более 10 различных вироидов, вызывающих инфекционные заболевания у растений.

Прионы - белковые инфекционные агенты, не содержащие нуклеиновой ки­слоты. Способны к репликации. Поражают ЦНС у человека и животных (овцы, коровы и др.), что приводит к развитию медленных летальных инфекций.

26. Методы культивирования вирусов.

1. В курином эмбрионе - заражение в аллантоисную и амниотическую полости, на хорионаллантоисную оболочку. В ирусс о держащим материалом заражают 7-13-дневные куриные эмбрионы. В курином эмбрионе культивируют вирус гриппа, паротита и другие.

2. В культуре клеток - для культивирования вирусов используют клетки различно­го происхождения:

а) нормальные (клетки почек свиньи, клетки почек человека);

б) эмбриональные (фибробласты эмбриона человека - ФЭЧ);

в) опухолевые (Hela - из карциномы шейки матки, Нер-2 - из карциномы горта­ни).

Дата публикования: 2015-03-29 ; Прочитано: 1257 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2020 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Они угрожали человечеству с самого начала его существования. Являлись они неожиданно, разили людей без промаха и часто сеяли смерть. Их жертвами стали миллионы людей, погибших от оспы, гриппа, энцефалита, кори, атипичной пневмонии, СПИДа и других болезней.

Пути и механизмы возникновения вирусов пока не установлены, гипотезы происхождения:

1. Вирусы – это результат деградации таких клеточных организмов, как бактерии или клетки древних эукариот.

2. Вирусы развились из отдельных органоидов клетки – митохондрий или хлоропластов.

3. Вирусы появились после возникновения клетки и вместе с ней проделали длинный путь эволюции. По этой гипотезе вирусы произошли от фрагментов клеточных нуклеиновых кислот. Считается, что эти фрагменты клеточных нуклеиновых кислот вышли из-под контроля клетки, оделись собственной белковой оболочкой и приобрели способность заражать клетки.

Приоритет открытия вирусов принадлежит выдающемуся русскому ученому Д. И. Ивановскому . Еще, будучи студентом Петербургского университета, в 1887 г. приступил к изучению мозаичной болезни табака , наносившей большой вред сельскому хозяйству. Было установлено, что мозаичная болезнь табака представляет собой два совершенно различных заболевания одного и того же растения , одно из которых — рябуха (ее возбудитель — грибок), а другое — собственно мозаичная болезнь табака неизвестного происхождения.

Очень скоро после работ Д. И. Ивановского было установлено, что вирусы широко распространены в природе и вызывают заболевания не только у растений, но и у животных и человека. Открытия:

1897 г. - вирус ящура; 1901 г. - вирус желтой лихорадки; 1903 г. — вирус бешенства; 1908 г. — вирус оспы человека; 1909 г. — вирус полиомиелита.

1970 г. - вирус гепатита В; 1973 г. - вирус гепатита А;

Основные свойства вирусов

содержат НК только одного типа — или ДНК, или РНК (все другие организмы содержат нуклеиновые кислоты обоих типов, а геном у них представлен только ДНК);

вирусы не способны к росту и бинарному делению;

вирусы размножаются путем воспроизводства себя из собственной геномной нуклеиновой кислоты;

у вирусов отсутствуют собственные системы мобилизации энергии;

у вирусов нет собственных белоксинтезирующих систем.

вирусы – абсолютные внутриклеточные паразиты , их средой обитания являются бактерии, клетки растений, животных и человека.

Молекулярно-генетическая организация вирусов

Основой таксономии вирусов является вирион , который представляет собой конечную фазу развития вируса, состоит из геномной НК , окруженной одной или двумя оболочками. По строению вирусы можно разделить на 4 типа , которые различаются по характеру упаковки морфологических субъединиц:

а) вирусы со спиральной симметрией ;

б) изометрические вирусы с кубической симметрией;

в) вирусы с бинарной симметрией , например фаги: у них головка имеет кубический тип симметрии, а хвостик - спиральный;

г) более сложно организованные вирусы, имеющие вторую оболочку

Оболочка, в которую упакована геномная НК, называется капсидом (от греч. capsa - ящик). Наиболее просто организованные вирусы представляют собой нуклеокапсиды: они состоят только из НК и белковой оболочки, построенной из идентичных пептидных молекул. Поскольку число аминокислотных остатков в белковой молекуле всегда меньше числа нуклеотидов в гене (код триплетный), то для того, чтобы упаковать геномную НК требуется большое число одинаковых белковых молекул. А многократное повторение белок-белковых взаимодействий возможно лишь при условии симметричного расположения субъединиц.

Сложно устроены вирусы, у которых имеется вторая оболочка . Вначале она получила название суперкапсида . Он представляет собой обычную биологическую мембрану, состоящую из двух слоев липидов, имеющих клеточное происхождение, и заключенных в них гликозилированных суперкапсидных вирусных белков, которые выступают над наружной поверхностью вириона в виде своеобразных шипов. Суперкапсидные вирусные белки, образующие шипы , обладают жизненно важными для вируса функциями :

они распознают клеточные рецепторы и связываются с ними;

обеспечивают слияние вирусной мембраны с мембраной клетки и ее лизосом;

способствуют распространению вируса организме за счет слияния клеток;

обладают свойствами протективных антигенов т. д.

Отличия вирусов от неживой материи:

Отличия вирусов от живых организмов:

1.способны воспроизводить себе подобных;

2.обладают наследственностью (ДНК или РНК);

3.обладают изменчивостью (способность к мутациям у вируса гриппа);

4.способны к адаптации и эволюции.

1.вирусы не имеют клеточного строения (отсутствует цитоплазматическая мембрана и цитоплазма с органоидами);

2.вирусы обязательные паразиты, вне клетки хозяина существуют в виде покоящейся или внеклеточной формы (вирусные частицы или вирионы);

3.вирусы не способны к самостоятельной репродукции своей наследственной информации вне клетки хозяина;

4.вирусы не имеют метаболизма;

5.вирусы не растут.

В 1915 году Тоуртом были открыты вирусы бактерий – бактериофаги . Бактериофаги, или фаги, способны проникать в клетку бактерий и разрушать ее.

Цикл жизни вируса:

Вирус прикрепляется к поверхности восприимчивой клетки – этот процесс называется адсорбцией .

Вирус вводит свою нуклеиновую кислоту в клетку (у бактериофагов) или проникает в клетку полностью, а затем происходит отделение вируса от белковой оболочки и освобождение нуклеиновой кислоты. Этот процесс называется инъекцией .

Редупликация вирусных молекул нуклеиновой кислоты осуществляется за счет нуклеотидов, накопленных в клетке хозяина.

Синтез вирусных белков и ферментов -- осуществляется на рибосомах клетки.

Сборка вирусных частиц— осуществляется из синтезированных пораженной клеткой вирусных белков и нуклеиновых кислот.

Путь проникновения в клетку у вирусов бактерий – бактериофагов. Стенки бактерий очень прочные, поэтому бактериофаг вводит полый стержень в клетку и выталкивает через него ДНК или РНК, находящуюся в головке. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а оболочка остается снаружи.

Проникнув в клетку, вирус изменяет в ней обмен веществ, направляя всю ее деятельность на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Внутри клетки происходит самосборка вирусных частиц из синтезированных молекул нуклеиновой кислоты и белков. До момента гибели в клетке успевает синтезироваться огромное число вирусных частиц. В конечном итоге клетка гибнет, оболочка ее лопается, и вирусы выходят из клетки – хозяина. Новых частиц вируса образуется огромное количество. Эти вирусы заражают новые клетки, и в каждой из них повторяется многоступенчатый процесс размножения.

Вироиды и прионы

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

Вироиды, не имеют белковой оболочки и состоят только из инфекционной молекулы РНК.

Не обладают антигенными свойствами и поэтому не могут быть обнаружены серологическими методами.

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.

Молекулы вироидов представляют собой одноцепочечные кольцевые РНК.

Молекулы РНК вироидов не кодируют собственных белков, поэтому их размножение может происходить либо аутокаталитически, либо оно зависит от 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 двухцепочечную палочковидную структуру с перемежающимися короткими одно- и двухцепочечными участками.

Амиотрофический лейкоспонгиоз - медленная инфекция человека, характеризующаяся прогрессирующим развитием атрофических парезов мышц конечностей и туловища, нарушением дыхания и смертельным исходом.

Предполагается, что прионы играют роль в этиологии шизофрении, миопатии и некоторых других заболеваний человека. С вирусами 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. 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; следовательно, возникает вопрос о степени их чужеродности для организма хозяина.

в-третьих, прионы обладают более высокой резистентностью, чем обычные вирусы, к действию высокой температуры, УФ-облучению, ионизирующей радиации и к различным дезинфектантам; нечувствительны к интерферонам и не индуцируют их синтеза. Предполагается, что патогенное действие прионов связано с тем, что они блокируют функции определенных генов, следствием чего является нарушение нормальных физиологических реакций и синтез каких-то аномальных белков.

Методы культивирования вирусов

Л. Пастер еще в 1884 г. для обнаружения вируса бешенства использовал метод заражения животных . С изобретением электронной микроскопии появилась возможность увидеть вирусы и изучать их морфологию. Совершенствование методов сверхскоростного центрифугирования в градиенте плотности позволило получить препараты вирусов в очищенном виде и установить их химический состав. Исключительно важное значение для развития вирусологии имела разработка методов культивирования вирусов. Раньше всего для этой цели было использовано заражение различных животных, но этот метод еще не позволял получать чистые культуры вирусов, с его помощью их можно было только обнаружить и установить причинную связь с той или иной болезнью.

Поскольку вирусы не растут на искусственных питательных средах, а размножаются только внутриклеточно , нужно было найти простые и общедоступные методы их культивирования. Крупным достижением было предложение в 1932 г. Р. Гудпасчура использовать для культивирования вирусов куриные эмбрионы , в клетках которых успешно размножаются многие вирусы.

Хотя способность клеток расти вне организма была установлена еще в 1907 г., потребовалось много лет для разработки доступных методов культивирования клеток, а в них — вирусов. Вначале был использован метод переживающих тканей . Он заключался в том, что в колбу, содержащую питательную среду, вносили кусочек ткани. Клетки некоторых тканей в таких условиях могут переживать (но не размножаться) до 30 дней, а в них могут размножаться вирусы. Однако этот способ давал очень небольшой выход вирусов. Необходимо было разработать условия, при которых клетки ткани могли бы свободно размножаться.

К началу второй половины XX века эпидемии полиомиелита приняли настолько широкий и опасный характер, что требовалось принять немедленные меры для создания вакцины, которую можно было бы использовать для массового применения. Но для этого нужно было найти метод, позволяющий быстро выращивать вирусы в большом количестве. Это и явилось одним из обстоятельств, стимулировавших разработку методов культивирования вирусов.

Для выделения изолированных, но жизнеспособных клеток из разрушенных тканей использовали обработку их слабым раствором трипсина, разрушающего межклеточные мостики. Решающее значение имели опыты, проведенные в 1949 г. Дж. Эндерсом, Т. Веллером и Ф. Роббинсом, которые показали, что вирус полиомиелита хорошо размножается в первично-трипсинизированных культурах клеток, полученных из почек обезьян.

Из более чем 55 семейств вирусов, признанных Международным комитетом по таксономии вирусов, 19 включают вирусы человека и животных

Классификация вирусов человека и животных