Структурная организация вирусов кратко
Размеры вирусов колеблются от 10 до 300 нм. Форма вирусов разнообразна: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др.
Вирусы могут существовать в двух формах:
Вирионы вирусов состоят из различных компонентов:
Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты — либо ДНК, либо РНК. Причем обе нуклеиновые кислоты могут быть как одноцепочечными, так и двухцепочечными, как линейными, так и кольцевыми.
В зависимости от типа нуклеиновой кислоты, входящей в состав вируса, различают:
Капсид представляет собой оболочку вируса, образованную белковыми субъединицами, уложенными строго определенным образом.
Капсид выполняет, прежде всего, защитную функцию. Он защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий, прежде всегоот действия многочисленных нуклеаз[39]. Кроме того, капсид обеспечивает осаждение вируса на поверхности клеточных мембран, так как содержит рецепторы, комплементарные рецепторам мембран клеток. Рецепторный механизм проникновения вируса в клетку обеспечивает специфичность вирусов: они поражают строго определенный круг хозяев.
Суперкапсид характерен для сложноорганизованных вирусов (вирусы ВИЧ, гриппа, герпеса). Возникает во время выхода вируса из клетки-хозяина. Он представляет собой модифицированный участок ядерной или наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.
Репродукция вирусов
Только внедряясь в клетку-хозяина вирус может воспроизводить себе подобных, он подавляет процессы транскрипции и трансляции веществ, необходимых самой клетке, и "заставляет" ее ферментные системы осуществлять репликацию своей нуклеиновой кислоты и биосинтез белков вирусных оболочек. После сборки вирусных частиц клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных частиц.
Цикл репродукции вируса складывается из нескольких стадий.
Проникновение фагов происходит за счет частичного разрушения оболочки клетки фаговым лизоцимом. ДНК вируса проникает в клетку после сократительной реакции отростка фага.
¨ Подготовительный. На этом этапе происходит подавление функционирования генетического аппарата клетки, прекращается синтез белков и нуклеиновых кислот клетки, белок-синтезирующий аппарат клетки переводится под контроль генома вируса.
¨ Репликация нуклеиновой кислоты вируса. Поскольку генетический аппарат вирусов разнообразен, механизмы репликации различны. У двухцепочечных ДНК-геномных вирусов репликация происходит так же, как у всех живых организмов.
¨ Синтез белков капсида. Биосинтез белков капсида вируса начинается позже репликации, причем используется белоксинтезирующий аппарат клетки-хозяина.
Значение вирусов
Вирусы способны поражать большинство существующих живых организмов, вызывая различные заболевания. К числу вирусных заболеваний человека относятся, например, оспа, бешенство, детский паралич, корь, желтая лихорадка, инфекционный насморк и т.д. У животных известно поражение вирусом коровьей оспы и др. У растений вирусы могут определять пятнистость окраски цветков (например, у тюльпана), изменения окраски листьев (желтуха растений).
Некоторые вирусы (бактериофаги) являются паразитами бактерий (рис. 321). Они способны проникать в бактериальную клетку и разрушать ее. Бактериофаг состоит из головки, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых он осаждается на оболочке бактерий. В головке содержится ДНК. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции хвостика впрыскивает свою ДНК в ее клетку.
Бактериофаги имеют большое практическое значение и являются важным объектом научных исследований в области молекулярной биологии.
ВИЧ-инфекция (СПИД)
Синдром приобретенного иммунного дефицита — это новое инфекционное заболевание, которое признано как первая действительно глобальная эпидемия в известной истории человечества.
Вирус иммунодефицита человека внедряется в чувствительные клетки. Основные клетки-мишени — CD4-лимфоциты (хелперы), так как на их поверхности есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. В меньшем числе они содержатся на мембранах макрофагов, еще в меньшем — на мембранах В-лимфоцитов. Кроме того, ВИЧ проникает в ЦНС, поражая нервные клетки и клетки нейроглии, в клетки кишечника. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7-10 лет.
Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие :) - нам важно ваше мнение.
Важные теоретические положения относительно принципов структурной организации вирусов были разработаны Ф. Криком и Д. Уотсом.
Большинство вирусов построено по одному из двух геометрических принципов׃ спирали или изометрические структуры, поэтому они имеют форму, которую в некотором приближении можно рассматривать как палочковидную или сферическую. Наиболее просто устроенные вирусы имеют вирионы палочковидной формы. Вирион вируса табачной мозаики, например, содержит около 95% белка и 5% РНК. У палочковидных вирусов белковые субъединицы, образующие оболочку вириона, уложены в виде спирали.
Детально изучено строение вируса табачной мозаики, частица которого представляет собой спираль, состоящую из 230 витков, с шагом спирали 23А. Спираль сформирована из 2130 идентичных молекул белка, содержащих по 158 аминокислотных остатков. Генетическим материалом вируса табачной мозаики является одноцепочечная РНК. Рентгеноструктурные исследования показали, что молекула РНК глубоко погружена в белок и повторяет шаг белковой спирали. Нуклеотиды РНК контактируют с белковыми субъединицами таким образом, что одна субъединица связана с тремя нуклеотидами. Внутри вирусной частицы проходит полый канал диаметром 40 А. Структура вируса табачной мозаики определяется спецефичностью взаимодействия между белковыми субъединицами.
Описаны вирусы, полностью зависящие от других неродственныхим вирусов. Примером служит вирус-сателлит вируса некроза табака. Вирус-сателлит – дефектный очень мелкий вирус, содержащий в геноме по существующим взглядам только информацию, необходимую для синтеза белка его оболочки. Необходимая для инфекционности вируса-сателлита РНК-полимераза и другие компоненты индуцируются в клетках зараженного растения вирусом некроза табака – полноценной вирусной частицей. Отличие вирусов-сателлитов от ковирусов заключается в том, что вирус-сателлит и вирус некроза табака имеют разные белки оболочки, т.е. принадлежат к неродственным группам вирусов.
Представителем наиболее сложно устроенных вирусов являются вирусы группы оспы. Это самые крупные вирусы (220X220X300 нм) со своеобразным морфологическим строением (имеют форму кирпичиков с закругленными углами). Сердцевина вириона (нуклеоид) представляет собой комплекс ДНК с белком, окруженный белковой оболочкой. С обеих сторон к белковой оболочке примыкают так называемые боковые тела, функция которых пока неизвестна. Эти компоненты окружены несколькими слоями мембран, образующими наружную оболочку вириона. Кроме ДНК и белков в составе вириона осповакцины обнаружено примерно 2% липидов и 2% фосфолипидов.
Сложное строение имеют также Т-четные фаги. Частица Т-четных фагов имеет головку и отросток. Отросток состоит из следующих структурных элементов: чехла, стержня, базальной пластинки и фибрилл отростка. Каждый из структурных элементов может быть построен из нескольких типов белковых молекул. Всего в состав частицы фага Т4 входит свыше 30 различных белков. Идентифицировано около 80 генов фага Т4, которые делятся на две группы. В одну из них (меньшую) относят гены, функция которых связана с репликацией и синтезом структурных белков. Другая (большая) группа генов осуществляет контроль за сборкой субъ-единиц структурных белков и участвует в процессе формирования частицы фага из собственных структурных элементов.
Размеры вирусов варьируются в достаточно широких пределах от 10–20 до 300–350 нм.
Вирионы наиболее просто организованных вирусов состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки. Оболочка вируса носит название капсида. Вирионы некоторых более сложноорганизованных вирусов на поверхности белкового капсида имеют дополнительную внешнюю оболочку – суперкапсид.
Капсид.Капсиды вирионов состоят из белковых субъединиц, уложенных строго определенным образом. Существуют лишь два типа капсидов – спиральные и изометрические.
1. Капсид вирусов прежде всего выполняет защитную функцию. Он защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных физических и химических воздействий, в первую очередь от воздействия многочисленных нуклеаз.
2. Вторая функция капсида заключается в наличии в его составе рецептора, комплементарного рецептору заражаемой клетки. Капсид определяет хемосорбцию вируса на поверхности клетки хозяина. В процессе эволюции сложилась уникальная избирательность вирусов – поражать строго определенный круг хозяев, а в организме хозяина – определённый тип клеток.
Нуклеиновые кислоты. В отличие от других организмов, вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). В зависимости от типа нуклеиновой кислоты вирусы подразделяются на ДНК-геномные и РНК-геномные.
В царстве вирусов функцию хранителя генетического кода может выполнять не только ДНК, но и РНК. Нуклеиновые кислоты вирусов отличаются крайним разнообразием. Вирусы содержат как обычные природные формы нуклеиновых кислот – двухцепочечную ДНК и одноцепочечную РНК, так и одноцепочечную ДНК и двухцепочечную РНК (табл. 8).
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Оглавление
1. Особенности строения вирусов. 6
2. Нуклеиновые кислоты вирусов. 11
2.1. Вирусные ДНК.. 14
2.2. Вирусные РНК.. 16
3. Белки, липиды и углеводы вирусов. 22
3.1. Белки вирусов. 22
3.2. Липиды вирусов. 27
3.3. Углеводы вирусов. 28
Список литературы.. 32
Введение
Вирусы — это организмы, не способные существовать и размножаться самостоятельно. Они относятся к царству Vira.
В определении вируса подчеркивается особая природа их паразитизма, который можно назвать паразитизмом на генетическом уровне. Тот факт, что вирусы способны выживать и размножаться только внутри других клеток, объясняется не отсутствием собственной клеточной организации, а их потребностью в поступлении готовых источников питания. Если бактерии обладают способностью расти и размножаться на искусственных питательных средах, то вирусы, напротив, как настоящие клеточные паразиты, полностью зависят от обмена веществ в клетке-хозяине. Сейчас уже доказано, что отношение вирус—хозяин не ограничивается лишь питанием, а носит более сложный характер[1].
Когда стали возможны современные методы исследования, с помощью электронного микроскопа удалось выявить детали структуры вирусов.
Изучение вирусов началось в 1892 году, когда Д.И. Ивановский открыл вирус табачной мозаики. Вскоре, в 1898 году, была доказана вирусная природа ящура, а в 1917 году - были открыты бактериофаги. Вирусы сначала считали микроорганизмами, а бактериофаги - и вовсе разновидностью ферментов. В 60-х годах благодаря развивающейся молекулярной биологии, было введено понятие вириона - единицы вируса, и стало понятно, что вирусы не являются организмами. В 1962 году на 1-м Международном симпозиуме было сформулировано основное отличие вирусов от других живых организмов: генетический материал вирусов - или ДНК, или РНК, а организмы имеют оба типа нуклеиновых кислот. Другое главное отличие - отсутствие у вирусов собственных систем синтеза белка[2].
Представители царства Вира не только не являются организмами, к ним неприменимы основные таксонометрические единицы биологии: особь, популяция, вид. Сначала казалось, что единица вируса - вирион - белковый кокон, с заключенной внутри вирусной ДНК или РНК. Но выяснилось, что один вирион содержит не все гены вируса, а лишь их фрагменты. Синтез новых вирусов начинается в зараженной клетке, когда в нее проникнут вирионы со всеми фрагментами генотипа - их может быть от 2 до 28. Потому нельзя сказать, что вирион - "вирусная особь". Но даже множество вирионов не образуют вирусную популяцию. Рядом с ними всегда будут так называемые дефектные вирусы и вирусы-саттелиты, - вирусы паразитирующие на другом вирусе. Дефектные вирусы размножаются в клетке только при наличии полноценного вируса-помощника (используя его гены, если дефект самого вируса - дефект гена полимеразы, или используя его белки - если у него дефект гена внутренних или оболочечных белков). При смешанных инфекциях генотип одного вируса находится в оболочке другого. Другой тип паразитирующих вирусов - саттелиты. Они используют полноценный неродственный вирус, и при репликации новый саттелит всегда имеет дефект в генотипе, не позволяющий ему самостоятельно размножаться[3].
Есть разновидности вирусов, которые всегда находятся в клетке - плазмиды,оничасто выполняют полезные функции в клетках бактерий (например, синтезируют токсины, убивающие насекомых, или ферменты, разрушающие антибиотики), их репликация обеспечивается клеткой, а их гены не кодируют синтез белков. Прионы - возбудители спогиформных энцефалопатий (болезнь куру, болезнь Крейтцфельда-Якоби) - это результат выхода из-под контроля генов, кодирующих белки, в результате чего поражаются нервные клетки.
Целью данной работы является изучение биохимической структуры вирусов.
Для достижения поставленной цели в работе рассмотрим следующие задачи:
1. изучим общее строение вирусов;
2. на основе общего строения вирусов рассмотрим более детально нуклеиновый состав вирусов; строение белков, липидов и углеводов.
Особенности строения вирусов
Вирусы – это мельчайшие микробы (их размеры колеблются от 12 до 500 нанометров), не имеющие клеточного строения, белок-синтезирующей системы, содержащие только один тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК).
Важнейшими отличительными особенностями вирусов являются следующие[4]:
1. Они содержат в своем составе только один из типов нуклеиновых кислот: либо рибонуклеиновую кислоту (РНК), либо дезоксирибонуклеиновую (ДНК), - а все клеточные организмы, в том числе и самые примитивные бактерии, содержат и ДНК, и РНК одновременно.
2. Не обладают собственным обменом веществ, имеют очень ограниченное число ферментов. Для размножения используют обмен веществ клетки-хозяина, ее ферменты и энергию.
3. Могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не размножаются вне клеток тех организмов, в которых паразитируют.
Вирусы состоят из следующих основных компонентов:
1. Сердцевина - генетический материал (ДНК либо РНК), который несет информацию о нескольких типах белков, необходимых для образования нового вируса.
2. Белковая оболочка, которую называют капсидом (от латинского капса - ящик). Она часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.
3. Дополнительная липопротеидная оболочка. Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).
Капсид и дополнительная оболочка несут защитные функции, как бы оберегая нуклеиновую кислоту. Кроме того, они способствуют проникновению вируса в клетку. Полностью сформированный вирус называется вирионом.
Вирусы способны размножаться только в клетках других организмов. Вне клеток организмов они не проявляют никаких признаков жизни. Многие из них во внешней среде имеют форму кристаллов. Размеры вирусов колеблются в пределах от 20 до 300 нм в диаметре[5].
Хорошо изучен вирус табачной мозаики, имеющий палочковидную форму и представляющий собой полый цилиндр. Стенка цилиндра образована молекулами белка, а в его полости расположена спираль РНК (рис. 1). Белковая оболочка защищает нуклеиновую кислоту от неблагоприятных условий внешней среды, а также препятствует проникновению ферментов клеток к РНК и ее расщеплению.
Рис. 1. Схема строения вируса (а) и бактериофага (б); 1— нуклеиновая кислота; 2 — белковая оболочка; 3 — полый стержень; 4 — базальная пластинка; 5 — отростки (нити).
Молекулы вирусной РНК могут самовоспроизводиться. Это означает, что вирусная РНК является источником генетической информации и одновременно иРНК. Поэтому в пораженной клетке в соответствии с программой нуклеиновой кислоты вируса на рибосомах клетки хозяина синтезируются специфические вирусные белки и осуществляется процесс самосборки этих белков с нуклеиновой кислотой в новые вирусные частицы. Клетка при этом истощается и погибает. При поражении некоторыми вирусами клетки не разрушаются, а начинают усиленно делиться, часто образуя у животных, в том числе и человека, злокачественные опухоли.
Поскольку основу всего живого составляют генетические структуры, то и вирусы классифицируют сейчас по характеристике их наследственного вещества - нуклеиновых кислот. Все вирусы подразделяют на две большие группы: ДНК-содержащие вирусы (дезоксивирусы) и РНК-содержащие вирусы (рибовирусы). Затем каждую из этих групп подразделяют на вирусы с двухнитчатой и однонитчатой нуклеиновыми кислотами. Следующий критерий - тип симметрии вирионов (зависит от способа укладки капсомеров), наличие или отсутствие внешних оболочек и т.п.
Ниже в таблице 1 представлена современная классификация вирусов и в качестве примера приведены наиболее известные вирусы.
Классификация вирусов.
Приведенная таблица имеет некоторое сходство с таблицей Менделеева. В ней тоже есть незаполненные места. Так, например, до сих пор неизвестны дезоксивирусы со свойствами 2.2 (однонитчатая ДНК, спиральный тип симметрии) или рибовирусы со свойствами 1.2 (РНК двухнитчатая, смешанный тип симметрии). Может быть, что таких вирусов и нет в природе, а может, их еще не открыли. Совсем недавно рибовирусы со свойствами 1.1.1 не были известны, но затем оказалось, что к ним относятся реовирусы и сходные с ними вирусы раневых опухолей растений. То же самое относится и к дезоксивирусам со свойствами 2.1.1.
Ближайшие годы покажут, реализовала ли природа все возможные схемы строения вирусов, или некоторые из них оказались нежизненными и потому нереализованными.
 |  |
| а | б |
 |  |
| в | г |
Рис. 2. Схематичное изображение расположения капсомеров в капсиде вирусов. Спиральный тип симметрии имеет вирус гриппа - а. Кубический тип симметрии у вирусов: герпеса - б, аденовируса - в, полиомиелита - г.
Из таблицы классификации вирусов видно, что разнообразие в царстве вирусов значительно более выражено, нежели в растительном и животном мире, если за основу взять характеристику генетических структур. В самом деле, все животные и растения - от амебы до человека и от бактерии до цветкового растения - имеют генетический материал в виде двухнитчатой ДНК. У вирусов же генетическим материалом могут быть однонитчатые и двухнитчатые формы обеих нуклеиновых кислот.
БИЛЕТ № 14.
Впервые в 1892 году, существование вируса доказал Дмитрий Иосифович Ивановский. В результате наблюдений он высказал предположение, что болезнь табака, под названием мозаичной, представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения: одно из них - рябуха, возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения. Возбудитель мозаичной болезни табака не мог быть обнаружен в тканях больных растений с помощью микроскопа и не культивировался на искусственных питательных средах. Ивановский открыл вирусы - новую форму существования жизни.
Вирус (от лат. virus — яд) — простейшая форма жизни на нашей планете, микроскопическая частица, представляющая собой молекулы нуклеиновых кислот, заключённые в защитную белковую оболочку и способная инфицировать живые организмы. Наличие капсида отличает вирусы от других инфекционных агентов. Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты: либо ДНК, либо РНК. Ранее к вирусам также ошибочно относили прионы, однако впоследствии оказалось, что эти возбудители представляют собой особые белки и не содержат нуклеиновых кислот. Вирусы являются облигатными паразитами — они не способны размножаться вне клетки.
Особенности структурной организации вирусов.
Строение (морфология) вирусов.
1.Геном вирусов образуют нуклеиновые кислоты, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК- вирусов) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК- вирусов).
2.Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц - капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид - спиральный (спиральные вирусы) и кубический (сферические вирусы).
3.При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота (нитевидные вирусы). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего - двадцатигранники - икосаэдры.
4.Просто устроенные вирусы имеют только нуклеокапсид, т.е. комплекс генома с капсидом и называются “голыми”.
5. У других вирусов поверх капсида есть дополнительная мембраноподобная оболочка, приобретаемая вирусом в момент выхода из клетки хозяина - суперкапсид. Такие вирусы называют “одетыми”.
Основные этапы взаимодействия вируса с клеткой хозяина.
1.Адсорбция - пусковой механизм, связанный со взаимодействием специфических рецепторов вируса и хозяина (у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- гликопротеин gp 120).
2.Проникновение - путем слияния суперкапсида с мембраной клетки или путем эндоцитоза (пиноцитоза).
3.Освобождение нуклеиновых кислот - “раздевание” нуклеокапсида и активация нуклеиновой кислоты.
4.Синтез нуклеиновых кислот и вирусных белков, т.е. подчинение систем клетки хозяина и их работа на воспроизводство вируса.
5.Сборка вирионов - ассоциация реплицированных копий вирусной нуклеиновой кислоты с капсидным белком.
6.Выход вирусных частиц из клетки, приобретения суперкапсида оболочечными вирусами.
Вирусы составляют царство Vira, которое подразделено по типу нуклеиновой кислоты на
два подцарства — д е з о к с и р и б о в и р у с ы и р и б о в и р у с ы .
В природе помимо вирусов обнаружены другие очень мелкие загадочные инфекционные агенты с необычными свойствами. К ним относятся вироиды и прионы.
· 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.
· 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.
Прионы. Это белковые молекулы, способные паразитировать в клетках человека и животных. Открыты американским биологом С. Прюзинером в 1982 г., которому присудили за это Нобелевскую премию.
Могут находиться в двух разных конформациях: нормальной и патогенной (вызывают заболевание). Считается, что в нормальном состоянии они являются обычными белками нервных клеток, тормозят процессы старения. Но при определенных условиях под влиянием определенных факторов (недостаточно изученных) эти белки могут изменять конформацию. Следствием этого может быть ускорение процессов старения организма, преобразование белков в возбудителей прионовых заболеваний. В патогенной форме 43 % белковой молекулы находится в виде стойкого β-складчатого пласта.
Прионы не разрушаются на протяжении 4 ч при высоких температурах и под влиянием пищеварительных ферментов. Могут проникать сквозь клеточные мембраны.
Прионы в первую очередь разрушают нейроны, поэтому более повреждается нервная система, ее центральная часть. Заболевания очень тяжелые, заканчиваются смертью. Например, болезнь Клайтцфельда-Якоба сопровождается неадекватным поведением, разной степени амнезией, потерей внимания и т. п. Методы лечения не разработаны.
ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА.
Все представители царства Vira имеют разнообразную форму и размеры, которые колеблются в диапазоне от 20нм (у самых маленьких пикорнавирусов до) до 400нм (крупных поксвирусов). Они могут иметь сферическую, многогранную, палочковидную, пулевидную, нитевидную, булавовидную формы.
Различают просто устроенные (простые, безоболочечные вирусы) и сложно устроенные (оболочечные вирусы). У тех и у других в центре находится молекула нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), окруженная белковой оболочкой капсидом. Вся такая структура называется нуклеокапсид.
Защитная белковая оболочка-капсид состоит из множества однородных белков субъединиц. Такое строение капсида имеет большой биологический смысл, так как при такой укладке расходуется сравнительно мало генетической информации, что очень важно для вирусов, обладающих маленькими размерами генома . Нуклеокапсиды вирусов построены по спиральному или кубическому и смешанному типу симметрии в зависимости от расположения белковых субъединиц.
Спиральный тип укладки капсомеров наиболее надежно защищает нуклеиновую кислоту вируса, а кубический тип – рыхлая укладка: у таких вирусов быстро происходит депротеинизация (разрушение оболочки) в фагосоме клетки.
Химический состав вириона. Основные компоненты вирусов нуклеиновая кислота и белки. Простые вирусы состоят только из них. В состав сложных вирусов дополнительно входят липиды и углеводы.
В зависимости от типа НК вирусы подразделяются на ДНК-геномные и РНКгеномные . Для вирусных НК в отличие от клеточных характерно большое разнообразие строения и форм, различиющееся у разных вирусов.
ВИРУСНЫЕ НК.
Вирусные ДНК обычно бывают двунитевыми, реже однонитевыми. Двунитевые ДНК бывают: линейными с замкнутыми концами, линейные с незамкнутыми концами, циркулярно-замкнутые (кольцевидные), циркулярнозамкнутые с одной неполной нитью ДНК.
На концах ДНК имеются прямые или инвертированные (повернутые на 180 градусов) повторы. Они представлены теми же нуклеотидами, которые располагаются в начальном участке ДНК. Нуклеотидные повторы являются своеобразным маркерами, позволяющими отличить вирусную ДНК от клеточной. Функциональное значение этих повторов состоит в способности замыкаться в кольцо. В этой форме она реплицируется, транскрибируется, может встраиваться в клеточный геном.
Вирусные РНК чаще однонитевые, но имеются и двунитевые РНК с фрагментированным геномом. РНК бывают: цельные линейные, фрагментированные линейные, кольцевые сигментированные.
Различают РНК с + геномом (плюс РНК) и отрицательным геномом минус РНК. Плюс РНК одновременно выполняет функции генома и информационной РНК (и-РНК), которая служит матрицей для синтеза дочерних геномов. Минус РНК свойственна только геномная функция, т.е. она служит матрицей для синтеза как геномной, так и и- РНК.
Вирусные РНК состоят из нескольких фрагментов (например, РНК вируса гриппа) или представлены нефрагментированной молекулой ( РНК парамиксовирусов).
У двунитевых как ДНК, так и РНК содержащих вирусов информация обычно записана в одной цепи. Однако, существуют вирусы, у которых информация может быть частично закодирована и во второй цепи. Таким образом, достигается экономия генетического материала.
ФУНКЦИИ НК
1. хранитель генетической информации (независимо от типа НК);
2. функция и РНК у РНК + нитей.
Вирусные белки подразделяются на структурные ( VP ) и неструктурные ( NS ). Структурные белки входят в состав вириона это:
- капсидные белки – формирующие капсид;
- внутренние белки - геномные белки и ферменты (белки полимеразного комплекса участвующие в процессе репликации;
- матриксные белки сложных вирусов, образующие М – слой и участвующие в заключительных этапах самосборки вирионов и в их стабилизации;
- суперкапсидные поверхностные белки – гликопротеины, ответственные за прикрепление вирионов к клеточным рецепторам и их проникновение в клетку.
Неструктурные белки синтезируются в инфицированной клетке для обеспечения процесса репродукции и в состав вирионов не входят, это : - вирусиндуцированные ферменты, обслуживающие транскрипцию и трансляцию вирусного генома; - регуляторные белки;
- нестабильные белки – предшественники, из которых формируются структурные белки вириона; Ферменты вирусов.
В отличие от прокариот и клеток всех других организмов, вирусы лишены ферментов, участвующих в многочисленных метаболических реакциях. Однако многие вирусы содержит в составе капсидов одну или две группы ферментов. К первой группе относятся ферменты репликации и транскрипции, ко второй ферменты, участвующие в проникновение вирусной НК в клетку хозяина и выходе образовавшихся вирионов из клнтки. Ферменты вирусов подразделяются на две группы:
- вирионные – ферменты транскрипции и репликации (ДНК и РНК- полимеразы), имеющиеся почти у всех вирусов, а также обратная транскриптаза ретровирусов. У некоторых вирусов к вирионным относятся еще эндо – и экзонуклеазы, АТФ-азы, нейраминидазы.
- вирусиндуцированные – относятся те ферменты, структура которых закодирована в вирусном геноме, но продуцирующихся соответствующими структурами зараженной клетки.
Функции вирусных белков:
- защитная;
- рецепторная (адресная и якорная у белков суперкапсидной оболочки, а если ее нет, капсидной);
- антигенная;
- ферментативная.
Примеры:
1.ДНК-зависимая ДНК-полимераза - осуществляет синтез ДНК на матрице ДНК.
2.ДНК-зависимая РНК-полимераза - осуществляет синтез мРНК на матрице ДНК.
3.РНК зависимая РНК-полимераза – осуществляет синтез РНК на матрице РНК. Выполняет функции транскриптазы и репликазы.
4.Обратная транскриптаза или ревертаза или РНК зависимая ДНК полимераза осуществляет синтез ДНК на матрице РНК.
5.Хеликаза - осуществляет расплетение двухнитевой структуры ДНК.
6.Протеиназы - ферменты, участвующие в посттрансляционном процессе. Медленные инфекции
Различают две группы медленных инфекций, отличающихся по этиологии.
1.группа – возбудители обычные (канонические) вирусы (вирус кори, краснухи, цитомегаловирус и т.д.).
2 группа – возбудители инфекционные белки, называемые прионами.
1.Медленные вирусные инфекции, вызываемые обычными вирусами могут развиваться после перенесенных вирусных инфекций, таких как корь, краснуха, клещевой энцефалит, цитомегаловирусная инфекция, ВИЧ-инфекция. Развитию этой группы инфекций способствует длительное персистирование вирусов в организме, особенно в клетках нейроглии. Например, через несколько лет после перенесенной кори у детей и подростков может развиваться подострый склерозирующий панэнцефалит.
Читайте также: