Структура и химический состав вирионов вирусов

Так как вирусы не относятся к клеточной форме жизни, в качестве обозначения дискретной вирусной частицы используется термин "вирион". Это понятие было введено в 1962 г. французом Андре Львовым.

Вирус существует в этом виде не постоянно, а лишь на определенном этапе своего жизненного цикла.

Что такое вирион

Вирион представляет собой конечную фазу развития вируса, включающую полный набор структурных и функциональных элементов, упакованных в единую частицу. Такая форма характерна для внеклеточной стадии жизненного цикла вируса, однако какое-то время после сборки вирион может существовать и внутри инфицированной клетки.

Так как вирион – это всего лишь обозначение морфологической единицы, его не стоит отождествлять с понятием "вирус". Последний включает всю совокупность биологических свойств, характеризующих этот таксон, а не только особенности строения.

Строение вириона

Вирусная частица состоит из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), окруженной белковым слоем (капсидом), который выполняет защитные функции и обеспечивает взаимодействие с клеткой хозяина. Некоторые вирионы имеют дополнительную оболочку в виде билипидной мембраны, пронизанной торчащими наружу шипами белков вируса. Эта структура имеет клеточное происхождение и называется суперкапсидом. Размеры вирусных частиц варьируются в пределах от 20 до 200 нм.

Белковые субъединицы оболочки вириона могут складываться в различные пространственные конфигурации, на основании которых строится морфологическая классификация вирусов. По типу структурной организации выделяют вирионы:

• со спиральной симметрией – белковые единицы располагаются по спирали, в центре которой пролегает аналогично структурированная нуклеиновая кислота;
• с кубической симметрией – сформированные из белковых молекул равносторонние треугольники (капсомеры) образуют различные формы многогранников (тетраэдры, октаэдры, икосаэдры и др.);
• с бинарной (смешанной) симметрией – совмещение обоих типов организации в одной вирусной частице (характерно для бактериофагов);
• сложно организованные, покрытые суперкапсидом.

Помимо структурных субъединиц оболочки некоторые вирионы содержат ферменты, необходимые для транскрипции генетического материала.

Пространственная структура, белковый состав и тип нуклеиновой кислоты вириона – это основные таксономические признаки биологической дифференциации вирусов. Дополнительными критериями являются особенности жизненного цикла и спектр хозяев.

Генетический материал вирусных частиц

В отличие от генетического материала других организмов, вирионы вирусов содержат только один тип нуклеиновой кислоты: ДНК либо РНК. Эти молекулы могут быть кольцевыми или линейными, фрагментированными или цельными, с замкнутыми (полностью или частично) или свободными концами, содержать как две цепочки, так и одну. Такое разнообразие организации нуклеиновых кислот характерно только для вирусов.

Вирусный геном также имеет и функциональную характеристику. Так, РНК вириона может быть позитивной, то есть транслироваться в клетке хозяина с образованием вирусных белков, и негативной, не обладающей матричной активностью (в данном случае трансляции предшествует синтез позитивной РНК входящим в состав вируса ферментом – транскриптазой).

В зависимости от комбинации этих характеристик в составе вирионов различают 6 типов РНК:

• одноцепочечная нефрагментированная позитивная;
• одноцепочечная нефрагментированная негативная;
• одноцепочечная фрагментированная негативная;
• двуцепочечная фрагментированная негативная;
• одноцепочечная двойная позитивная;
• одноцепочечная кольцевая дефектная.

В ДНК-геноме различают "+" и "-" цепи и выделяют следующие типы молекулярной организации:

• частично одноцепочечная кольцевая;
• сверхспиральная замкнутая кольцевая;
• одноцепочечная линейная;
• линейный дуплекс;
• линейный дуплекс с ковалентно сшитыми концами;
• одноцепочечная линейная;

Среди всех типов геномов выделяют группы, для каждой из которых характерен определенный механизм репликации в инфицированной клетке.

Сборка вириона внутри клетки-хозяина

Формирование вирусных частиц осуществляется за счет ферментов и механизмов биосинтеза зараженной клетки, которые вирус заставляет работать на себя. Этот процесс включает несколько этапов.

Вначале генетический материал вириона попадает в клетку хозяина. При этом у простых вирусов белковая оболочка остается за пределами, а у сложных проникает внутрь благодаря слиянию суперкапсида с плазматической мембраной (рецепторный эндоцитоз). В последнем случае оказавшийся в цитоплазме капсид разрушается под действием литических ферментов фагосомы.

На основе нуклеиновой кислоты параллельно протекают 2 процесса: репликация генома (создание множества копий генетических молекул ДНК или РНК) и трансляция белков вириона в рибосомном аппарате клетки-хозяина.

Синтезированные белковые и генетические элементы соединяются в нуклеокапсид – полноценный вирион простых вирусов. У сложных сборка завершается в момент выхода частицы из клетки, в процессе которой происходит обволакивание капсида плазматической мембраной, содержащей заранее встроенные в нее рецепторные белки.

Научно-производственное объединение "Вирион"

Научно-исследовательское предприятие "Вирион" – это крупнейший фармацевтический комплекс по созданию и производству иммунобиологических препаратов в России. В 1906 году он был основан как Томский бактериологический институт имени Ивана и Зинаиды Чуриных, а в 1953 году получил статус НИИ вакцин и сывороток. В 1988 году институт переименовали в научно-производственное объединение (НПО) "Вирион", которое впоследствии стало филиалом Московского ФГУП НПО "Микроген".

К основным направлениям работы компании относятся создание и производство иммуноглобулинов, противовирусных вакцин, пробиотиков, психотропных лекарств и различных препаратов для диагностики. Предприятие расположено по адресу г. Томск, улица Ивановского 8.

В настоящее время производственный комплекс "Вирион" – это известная крупная компания с высокотехнологичной базой производства и профессиональным штатом сотрудников из 600 человек.

1. Морфология вирусов.

2. Химический состав вирусов.

3. Структура вирусов.

Вирусы имеет в своем составе белки, нуклеиновые кислоты, обладают способностью воспроизводить себе подобных и подвержены изменчивости, что является признаками живых существ. Однако по строению, составу и размножению они имеют значительные отличия от большинства живых существ.

Основные чертами вирусов являются неклеточное строение, наличие собственного генома и способность воспроизводить себе подобных.

Существуют внеклеточные и внутриклеточные формы существования вирусов. Внеклеточные формы представляют собой зрелые вирусные частицы, обладающие инфекционностью и называемые вирионами. Вирионы характеризуются определенной устойчивостью, постоянной структурой и химическим составом, а также имеют определенные размеры.

Внутриклеточная форма (или вегетативная) вируса представляет собой реплицирующийся внутри клетки хозяина геном вируса. При этом составные части вируса разобщены и находятся в тесном взаимодействии с компонентами клетки.

Большинство вирусов имеют размеры в пределах от 10 до 400 нм. Таким образом, мельчайшие вирусы (вирусы ящура, полиомиелита и др.) сопоставимы по размерам с рибосомами клеток и, следовательно, визуально могут быть обнаружены только в электронном микроскопе. Крупные вирусы (большинство вирусов оспы млекопитающих) имеют размеры мелких бактерий и поэтому могут быть увидены в световом микроскопе.

По размерам вирионы разделяются на группы:

- мелкие вирусы (10-30 нм)

- средние вирусы (30-150 нм)

- крупные вирусы (150-400 нм).

Строение вириона

Вирусы очень просто организованы – состоят из центральной части геномной части (нуклеоид) и белковой части (капсид), которая окружает нуклеоид.

Нуклеоид содержит в своем составе нуклеиновую кислоту, а также некоторое количество белка, поэтому его еще называют нуклеопротеид.

Капсид представляет собой каркас, построенный из отдельных похожих друг на друга структур – капсомеров. Они в свою очередь состоят из отдельных единиц – белковых субъединиц (протомеров). Все капсомеры построены из большого числа копий белков нескольких типов, кодируемых ограниченным числом генов (от 4 у пикорнавирусов до 111 у поксвирусов, что зависит от размеров вирусов и их нуклеиновой кислоты). Обычно в состав одного капсомера входит по одному белку различных типов. Подобное строение свидетельствует о максимальном использовании вирусной генетической информации.

Капсомеры находятся в тесной связи с нуклеиновой кислотой, поэтому часто их вместе называют нуклеокапсидом, который защищает вирусную нуклеиновую кислоту, а также способствует переходу ее от одной клетки-хозяина в другую. Вирусы, которые имеют в своем строении только нуклеокапсид называют простоорганизованными (вирус ящура и др.).

У некоторых вирусов вирион имеет еще и дополнительную оболочку – суперкапсид (или пеплос). Вирусы, содержащие суперкапсид как обязательную структуру, называются сложноорганизованными (вирус бешенства, оспы, лейкоза и др.). По строению суперкапсид похож на цитоплазматическую мембрану клеток, что обусловлено его клеточным происхождением, так как он формируется в момент выхода вириона из пораженной клетки. Суперкапсид содержит в своем составе углеводы и липиды, а также небольшое количество белков, которые в отличие от углеводов и липидов кодируются геномом вируса и выполняют в основном адресную функцию, то есть обеспечивают прикрепление вириона к поверхности клетки-хозяина. У некоторых вирусов имеется промежуточная оболочка – белковая мембрана.

При многих вирусных инфекциях вирусы могут вызывать появление внутриклеточных включений (телец-включений). Они представляют собой вирусный материал, а также реакцию клетки на этот материал.

Внутриклеточные включения классифицируются на:

1. Цитоплазматические (при бешенстве). Характеризуются размерами от 1 до 30 мкм, обычно лежат по несколько у ядра; вызываются обычно крупными вирусами.

2. Внутриядерные (аденовирусная инфекция). Вызываются крупными и мелкими вирусами, они отличны от ядра.

По содержанию вирусной нуклеиновой кислоты, заключенной внутри включений различают:

1. ДНК- содержащие.

2. РНК- содержащие.

По способности окрашиваться они могут разделены на:

В составе всех вирусов обязательно присутствуют белки и одна из нуклеиновых аминокислот. У сложноорганизованных вирусов есть также липиды, углеводы и другие соединения.

Белки составляют от 49 до 89% по массе, нуклеиновые кислоты от 3 до 40%.

Нуклеиновая кислота и небольшое количество белка сосредоточены в центре вириона и большая часть белка – в капсиде.

В состав белков входят те же аминокислоты, что и в состав остальных кислот и построены по тому же принципу.

Белки вирусов выполняют различные функции. Они могут находиться на поверхности вириона, выполняя функцию рецепторов к чувствительным клеткам. Кроме того, капсид всех вирусов состоит из белков, выполняющих структурную функцию. Наконец, репликация вирусной нуклеиновой кислоты невозможна без участия белков-ферментов. Молекулярная масса вирусных белков варьирует от 10·10 3 до 15·10 4 Д.

Учитывая разнообразие вирусных белков, их принято разделять на две группы: структурные и неструктурные (функциональные).

Структурными белками являются все те белки, которые входят в состав капсида и поэтому придают вирусу определенную форму. Количество структурных белков у разных вирусов различно, что зависит от степени организации и размеров вируса.

Неструктурными белками являются все те белки, которые участвуют в процессе репродукции вирусов. Это главным образом, ферменты, регулирующие репродукцию, а также их предшественники.

Основная часть полипептидов являются вирусоспецифическими белками (синтезированы по программе генома вируса). Их можно разделить на классы:

Снаружи вириона обычно располагаются высокомолекулярные белки, внутри – низкомолекулярные, тесно связанные с нуклеиновой кислотой. Основная роль наружных белков – защита нуклеиновой кислоты.

Функции вирусных белков

1. Защитная – защищает нуклеиновую кислоту от воздействия внешней среды.

2. Адресная – белки имеют рецепторы определенной чувствительной клетке.

3. Белки вирусов облегчают проникновение вируса в клетке.

Ферменты

В составе вириона присутствуют ферменты:

а) кодируемые вирусом;

б) индуцируемые вирусом.

Ген, кодирующий определенный фермент, входит в состав нуклеиновой кислоты вируса, а ген индуцируемых ферментов входит в состав клеточной ДНК. Иначе, кодируемые вирусом ферменты есть все те ферменты, синтезированные по программе вирусного генома. Индуцируемые вирусом ферменты представляют собой ферменты клетки, переподчиненные вирусом для его собственной репродукции.

В зависимости от стадии развития ферменты делятся на:

1. Ферменты внутриклеточной формы вируса. Это ферменты, которые синтезируются на вирусной нуклеиновой кислоты только внутри пораженной клетки.

2. Ферменты внеклеточной формы вируса. Сюда относят транскриптаза (РНК-полимераза), обратная транскриптаза (ревертаза) – все они заключены в состав вириона.

Нуклеиновые кислоты

Это сложные полимерные соединения, хранящие генетическую информацию вируса. Состоят из несколько сотен тысяч нуклеотидов.

Отличительные свойства вирусов:

У них только одна нуклеиновая кислота в составе вириона, а в клетках может присутствовать оба типа. По присутствию определенного типа нуклеиновой кислоты в вирионе вирусы делятся на ДНК- и РНК-содержащие. Обычно нуклеиновая кислота вирусов в 10-100 раз меньше по массе, чем нуклеиновая кислота животных и растительных клеток. Нуклеиновая кислота вируса занимает центральное положение в вирионе и упакована в белковый чехол.

По строению генома вирусы делятся на:

1. Одноцепочечная нефрагментированная РНК (парамиксовирусы и др.).

2. Одноцепочечная фрагментированная РНК (аренавирусы и др.).

3. Двухцепочечная фрагментированная РНК (реовирусы, бирнавирусы).

4. Одноцепочечная линейная ДНК (парвовирусы).

5. Двухцепочечная линейная ДНК (герпесвирусы и др.).

6. Двухцепочечная циркулярная ДНК (гепаднавирусы).

Функции нуклеиновой кислоты

1. Программирует наследственность.

2. Участвует в синтезе вирусного белка.

3. Отвечает за информационные свойства вируса.

Липиды

Имеют клеточное происхождение. Они включаются в оболочку при выходе вируса из клетки и присутствуют в составе суперкапсида. Если вирус имеет липиды, то он быстро разрушается под действием эфира, и поэтому такой вирус называют чувствительным к эфиру и хлороформу.

Углеводы

В составе вириона это рибоза и дезоксирибоза, которые являются обязательными составными частями нуклеиновых кислот. Также присутствует галактоза, манноза. Все углеводы участвуют в упаковке капсомера. Кроме того, в составе суперкапсида присутствует определенное количество углеводов.

Компоненты клеток хозяина

В составе некоторых вирионов могут присутствовать компоненты клеток хозяина, которые вирус включает в свой состав в процессе репродукции, а также при выходе из клетки. Однако во всех случаях эти компоненты не являются обязательными и их зачастую обнаруживают только в отдельных вирионах. Например, паповавирусы могут содержать клеточные гистоны, а аренавирусы – рибосомы клеток.

Минеральные элементы

В составе вириона присутствуют ионы калия, натрия, кальция, железа и ряд других. Они участвуют в формировании связей белка с нуклеиновой кислоты.

Структура вируса – это характер расположения капсомеров относительно нуклеиновой кислоты.

У одной группы вирусов капсомеры находятся в тесной связи со спирально скрученной нуклеиновой кислотой и поэтому расположены по спирали. Такой вид симметрии вирусов называют спиральным (вирус гриппа, бешенства и др.). Чаще такой вид симметрии наблюдают у РНК-геномных вирусов средних и крупных размеров.

У другой группы вирусов капсомеры расположены в виде многогранника, образуя капсид икосаэдрной формы (икосаэдр – многогранник, состоящий из 20 равносторонних треугольников, объединенных 12 вертикальными линиями). Подобный вид симметрии называют кубическим. Кубический тип симметрии присутствуют у большинства ДНК-геномных вирусов (герпесвирусы, аденовирусы и т.д.) и мелких РНК-геномных вирусов (вирус ящура, реовирусы, бирнавирусы и др.). У вирусов с кубическим типом симметрии имеется строгое число капсомеров, характерное для каждого рода вируса (например, у герпесвирусов имеется 162 капсомера, аденовирусы – 252, реовирусы и бирнавирусы – 92.

У третьей группы вирусов присутствуют оба типа симметрии. Такой тип симметрии называют смешанным и свойственен исключительно бактериофагам.

Вирусы оспы имеют сложное строение, включающее наличие многослойной мембраны, покрывающей капсид вириона. Такой вид симметрии называется сложным и обнаружен только у поксвирусов.

Тип симметрии вирусов и характер расположения капсомеров придают вирусам определенную форму, которую можно наблюдать в электронном микроскопе.

Когда капсомеры расположены в виде многогранника они придают вирусу сферическую форму. Поэтому вирусы с кубическим типом симметрии в электронном микроскопе имеют округлую форму.

Спиральный тип симметрии наблюдают у крупных вирусов. У них сама нуклеиновая кислота располагается в виде спирали, а капсомеры закрывают ее. Капсомеры придают вирусу палочковидную форму, поэтому вирионы со спиральным типом симметрии в электронном микроскопе имеют вытянутую форму.

Наличие суперкапсида у сложноорганизованных вирусов придает им округлую форму вне зависимости от типа симметрии капсида. Чаще всего суперкапсид большинства вирионов (кроме вируса оспы) имеет гибкую структуру, поэтому может придавать вириону измененную форму. Такие вирусы называются плеоморфными.

Смешанный тип симметрии наблюдают у бактериофагов, у которых головка с заключенной нуклеиновой кислотой имеет кубический тип симметрии, а прикрепляющийся к головке хвостик имеет спиральный тип симметрии. В этой связи бактериофаги в электронном микроскопе имеют форму сперматозоидов.

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

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

Простые (безоболочечные) вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белка и представляют собой нуклеопротеиды или нуклеокапсиды. Сложные (оболочечные) вирусы кроме нуклеиновой кислоты и белка содержат также липиды и углеводы.

Нуклеиновые кислоты. Клетки всех живых организмов содержат два типа нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Их структура относительно однообразна: ДНК представляет собой двуспиральную молекулу, РНК — односпиральную молекулу. Функция ДНК заключается в хранении и репликации наследственной информации, таким образом, она является клеточным геномом. РНК представлена в клетке в трех формах: информационной (иРНК), рибосомальной (рРНК) и транспортной (тРНК). Каждая из них выполняет определенную функцию: иPHК образуется в результате транскрипции генома и передает информацию с генома на белоксинтезирующий аппарат клетки, рРНК является структурным компонентом рибосом, тРНК доставляет аминокислоты белоксинтезирующему аппарату клетки.

В отличие от клетки вирусы содержат один тип нуклеиновой кислоты — или ДНК, или РНК. Каждая из них выполняет функцию вирусного генома. Структура нуклеиновых кислот у разных вирусов весьма разнообразная. По количеству цепей они бывают одно — и двуспиральными, по форме — линейными и кольцевыми (циркулярными), а также непрерывными и фрагментированными.

Содержание нуклеиновой кислоты в вирионе различных вирусов составляет от 1 % у ортомиксо- и парамиксовирусов до 32 % у парвовирусов и не коррелирует ни с систематическим положением вируса, ни со степенью сложности его организации.

Вирусные ДНК. Молекулярная масса ДНК различных вирусов варьирует в широких пределах: от 2 МД у цирко — и парвовирусов до 375 МД у поксвирусов. Самые большие геномы содержат до нескольких сотен генов, самые маленькие — несколько генов. По структуре молекулы ДНК бывают одно — и двуспиральными, линейными и кольцевыми. У вирусов с двуспиральными ДНК информация обычно закодирована на обеих спиралях, что говорит о максимальной экономии генетического материала. Большинство нуклеотидных последовательностей в молекуле ДНК встречается однократно. Однако в концевом фрагменте линейных ДНК возможно наличие ее начального участка в виде повтора, который бывает прямым или инвертируемым. Благодаря таким повторам молекулы ДНК могут приобретать циркулярную форму, которая обеспечивает их устойчивость к эндонуклеазам. Кроме того, стадия образования циркулярной формы обязательна для интеграции вирусной ДНК с геномом клетки.

Вирусные РНК. Молекулярная масса вирусных РНК варьирует в пределах от 4—5 МД у нодавирусов до 32 МД у реовирусов.

По предложению Балтимора (1971) вирусы с односпиральными РНК из-за различий в функциях генома было принято разделять на две подгруппы. У вирусов первой подгруппы вирусный геном обладает функциями иРНК и их условно обозначают как плюс-нитевые вирусы, или вирусы с позитивным геномом. У вирусов второй группы РНК не обладает функцией иРНК. На ней, как на матрице, синтезируется комплементарная молекула. Это происходит только в присутствии вирусного белка — фермента транскриптаза, который обязательно находится в структуре минус-нитевых вирусов (в клетках — ее аналога нет).

Существуют вирусы, которые содержат как плюс-нитевые, так и минус-нитеные РНК-гены, так называемые амбигюлирные РНК.

Белки. Белки всех известных в настоящее время вирусов позвоночных являются основными компонентами вирионов и составляют от 57 до 90 % массы вириона. По аминокислотному составу вирусные белки принципиально не отличаются от состава белков животных.

В геноме вирусов кодируются две группы белков: структурные, которые входят в состав вирионов потомства, и неструктурные, участвующие в репродукции вируса на разных этапах, но не входящие в состав вирионов.

Структурные белки в составе вириона варьируют в широких пределах, что зависит от сложности организации вириона. Простые вирусы животных содержат 3—4 белка, сложные, например вирусы оспы, — более 30. Среди структурных белков различают две группы — капсидные и пепломеры. Первая группа включает белки, которые формируют капсид (от греч. capsa — вместилище), окружающий нуклеиновую кислоту, а также геномные белки и ферменты; вторая группа — белки суперкапсидной оболочки, называемой пеплос (от греч. peplos — покров, мантия). Простые вирусы содержат только капсидные белки, сложные — и капсидные, и пепломеры.

Белки в составе вирусного калсида называются капсомерами. Основной их функцией является защита вирусного генома от неблагоприятных воздействий внешней среды. Они представляют собой идентичные полипептидные цепи (белковые субъединицы), которые обладают способностью к самосборке. Сборка капсида из субъединиц запрограммирована в первичной структуре белка и происходит самопроизвольно или при взаимодействии с нуклеиновой кислотой. Принцип субъединичности в строении капсида — уникальное свойство капсидных белков, благодаря которому достигается огромная экономия генетического материала. Кроме того, в механизме самосборки заложена возможность контроля за белковыми субъединицами: дефектные и, чужеродные белковые цепи не включаются в капсид. Принцип самосборки характерен только для простых вирусов. Сложные вирусы сборку осуществляют по более сложному многоступенчатому механизму. Однако отдельные ее этапы (формирование капсидов и нуклеокапсидов) основаны на самосборке.

Суперкапсидные белки (пепломеры) находятся в липопротеидной оболочке сложных вирусов. Они либо пронизывают липидный бислой вириона, либо не доходят до его внутренней поверхности. Являясь типичными внутримембранными белками, они, как правило, гликозилированы (гликопротеиды), т. е. к молекуле белка в определенных местах прикреплены углеводные цепи. Гликозилирование осуществляют клеточные ферменты, поэтому один и тот же вирус, но реплицирующийся в разных клетках, может иметь разные углеводные остатки по составу углеводов, длине углеводной цепи, месту прикрепления к белку.

Неструктурные белки менее изучены. Существуют определенные трудности в их выделении из зараженных клеток и очистки от клеточных белков. К ним относятся: предшественники вирусных белков, которые существуют в зараженной клетке очень непродолжительное время, а затем нарезаются; ферменты синтеза РНК. и ДНК — полимеразы; регуляторы стадий репродукции вирусов; ферменты, модифицирующие вирусные белки — протеиназы и протеинкиназы.

Липиды и углеводы. В состав вирионов всех сложных (оболочечных) вирусов позвоночных кроме нуклеиновой кислоты и белков входят липиды и углеводы.

Состав липидов вирионов сходен с липидным составом клетки хозяина: примерно 50—60 % составляют фосфолипиды и 20—30 % — холестерин. У отдельных представителей липидов содержится до 20—35 % от массы вириона (ортомиксо-, ретро-, буньявирусы). Липиды обнаружены только в суперкапсидной оболочке вирионов и имеют клеточное происхождение. Это связано с тем, что оболочечные вирусы формируются путем почкования на плазматической мембране клеток. Поэтому суперкапсидная оболочка вирионов представляет собой мембрану клетки-хозяина, модифицированную за счет встроенных в нее вирусных белков — пепломеров. Липидный компонент стабилизирует структуру вирусных частиц, поэтому их обработка детергентами или липазами приводит к потере инфекционности.

Исключение составляют вирусы оспы. У них липиды не образуют дифференцированной оболочки. Обработка вирусов осповакцины жирорастворителями не приводит к потере инфекционной активности или каким-либо другим структурным изменениям вириона.

Углеводы находятся в вирионах в виде гликопротеинов, встроенных в суперкапсидный слой, а также гликолипидов и имеют клеточное происхождение. У отдельных представителей вирусов позвоночных содержание углеводов доходит до 7—8 % от массы вириона (ортомиксо-, тогавирусы). Химический состав их полностью определяется клеточными ферментами, которые обеспечивают перенос и присоединение сахарных остатков. В вирионах в основном обнаруживают фруктозу, сахарозу, маннозу, галактозу, нейраминовую кислоту, глюкозамин. Углеводы являются каркасом для локальных участков гликопротеидов, обеспечивают сохранение конформации белковых молекул и защищают от действия протеаз.

Компоненты клетки-хозяина. В составе вирионов могут обнаруживаться некоторые компоненты клетки-хозяина. Это могут быть белки или цельные клеточные структуры. Например, в составе некоторых оболочечных вирусов находится белок цитоскелета актин, в составе папиллома — и полиомавирусов содержатся клеточные гистоны, у ареновирусов обнаружены рибосомы. Клеточные компоненты могут включаться в вирион случайно или закономерно. Во втором случае они могут играть существенную роль в репродукции вирусов, как, например, гистоны для папиллома — и полиомавирусов.

Структурная организация вирионов. Вирионы (вирусные частицы) по архитектуре подразделяются на два типа: имеющие внешнюю липопротеидную оболочку (сложные, или оболочечные, вирусы) и не имеющие такой оболочки (простые, или безоболочечные, вирусы).

Капсомеры соединяются друг с другом строго определенным образом и образуют только два типа капсидов: спиральный и изометрический (квазиметрически й). Только такие способы укладки капсомеров вокруг нуклеиновой кислоты (типы симметрии) обеспечивают формирование энергетически экономичных структур с минимумом свободной энергии.

Изометрические капсиды представляют структуры, в которых капсомеры соединяются между собой в правильные многогранники, в центре которых расположен геном. Такой способ укладки капсомеров называется кубическим типом симметрии, а многогранник — икосаэдром. Это означает, что он симметричен в трех взаимно перпендикулярных направлениях и его линейные размеры вдоль прямоугольных осей идентичны. Обычно изометрические капсиды состоят из 60 (или кратных 60) геометрически идентичных элементов, которые имеют 12 вершин, 20 граней и 20 ребер. Так, капсид вируса полиомиелита образован 60 белковыми структурными единицами, каждая из которых состоит из четырех полипептидных цепей (химических единиц) — vp1, vp2, vp3, vp4 (virion protein).

Наиболее сложно структурно организованы вирусы оспы. Их сердцевина (нуклеоид), содержащая вирусную ДНК в составе нуклеотида, имеет форму двояковогнутого кольца и окружена двумя линзообразными латеральными тельцами. Капсид окружен дополнительными внутренними белковыми структурами — вирусным матриксом. По архитектуре вирусы оспы отличаются от всех других вирусов позвоночных и их принято называть вирусами со сложным типом симметрии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Вирусы – облигатные (обязательные) внутриклеточные паразиты.

1. Не имеют клеточного строения.

2. Не имеют собственного метаболизма.

3. Не имеют белоксинтезирующих систем.

4. не способны к росту.

5. не делятся, есть особый дизъюнктивный способ размножения.

6. содержат 1 тип нуклеиновых кислот (РНК или ДНК) (рибовирусы или дезоксирибовирусы).

7. многие вирусы могут встраивать свою нуклеиновую кислоту в ДНК наших клеток – провирусы.

Вирус – это внутриклеточная форма.

Вирион – это внеклеточная форма.

Значение работ Ивановского для вирусологии.

Ивановский в конце 19 века открыл вирус табачной мозайки, поражающий листья табака. Установил, что вирусы не растут на питательных средах.

По структуре вирусы делятся на: простые и сложные. Размеры от 15нм до 400нм.

1. Простые состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженной белковым капсидом. Капсид состоит из капсмеров (белковых субъединиц), выложенных вокруг НК по спирали или многогранника. НК + капсид = нуклеокапсид

2. Сложные содержат нуклеокапсид (состоит из липидного бислоя, взаимствованного из мембраны клетки-хозяина), в него включаются гликопротеиды в виде шипов: гемагглютинин (Н-АГ), нейраминидаза (N-АГ), F-белок.

1. Нуклеиновая кислота: * ДНК (двунитчатая, однонитчатая); * РНК (двунитчатая, однонитчатая. Однонитчатая может быть: +нитевая – обладает информативностью, транскрипция не нужна; -РНК – должна транскрибироваться) – хранение генетической информации.

2. Белки вирусов.

ñ структурные (капсидные белки и гликопротеиды суперкапсида; функции: защитная; адсорбция на клетках; участвуют в проникновении; участвуют в выходе вируса из клетки; антигены; на них вырабатывается иммунный ответ)

ñ неструктурные или функциональные (это ферменты, участвующие в репродукции вирусов… белки необходимы для размножения вирусов).

3. Липиды – у сложных вирусов, стабилизируют вирус.

Взаимодействие вируса с чувствительной клеткой. Особенности репродукции РНК- и ДНК-геномных вирусов.

Процесс взаимодействия вируса в клеткой, состоит из нескольких этапов.

1. Адсорбция вируса

ñ Фаза 1 – неспецифическая, за счет электростатических сил

2. Проникновение вируса в клетку путем:

ñ рецепторного эндоцитоза – мембрана клеток с прикрепленным к ней вирусов втягивается в клетку → образуется эндосома (кавеосома).

ñ слияния суперкапсида вируса с мембраной клетки, за счет белка слияния.

ñ впрыскивания нуклеиновой кислоты в цитоплазму (бактериофаги).

4. Размножение вируса – синтез белков рибосомой клетки.

ñ +РНК она сразу в рибосому.

ñ –РНК двунитчатая (под действием фермента транскриптазы происходит транскрипция) => иРНК → на рибосому

ñ ДНК → в ядро (под действием клеточного фермента транскриптазы) => иРНК → на рибосому.

ñ В рибосоме – синтез вирусных белков → под действием фермента репликтазы происходит репликация.

5. Сборка нуклеокапсида: вокруг нуклеиновой кислоты формируются из капсомеров в капсиды с помощью белков-регуляторов

ñ Простые – путем лизиса или взрыва

ñ Сложные – выходят отпочковываясь, просачиваясь через мембрану клетки, натягивая на себя кусочек мембраны с включением в нее гликопротеидами.

Культивирование вирусов. Методы индикации. Титрование. Идентификация вирусов

Для культивирования нужны живые чувствительные клетки. На средах не растут.

Чувствительные клетки и ткани:

ñ опухолевые ткани,

ñ куриный эмбрион.

Для культивирования необходимо:

1. Трипсин для трипсинизации,

2. Отмывание солевыми растворами,

3. Монослой или взвесь,

4. Помещают клетки в питательные среды для клеток: среда 199, среда Игла (содержат все незаменимые аминокислоты, витамины, углеводы, минеральные соли + индикатор феноловый-красный для улавливания рН, при рН