Вирусные частицы вирионы



Дата23.12.2017
өлшемі104.34 Kb.
Вирусы

В 1852 г. русский ботаник Д.И. Ивановский впервые получил инфекционный экстракт из растений табака, пораженных мозаичной болезнью.  В 1898 г. голландец Бейеринк придумал новое слово «вирус» (от латинского слова, означающего «яд».

Вирусные частицы (вирионы) состоят из двух или трёх компонентов: генетического материала в виде ДНК или РНК (некоторые, например мимивирусы, имеют оба типа молекул); белковой оболочки (капсида), защищающей эти молекулы, и, в некоторых случаях, — дополнительных липидных оболочек. Наличие капсида отличает вирусы от вирусоподобных инфекционных нуклеиновых кислот —вироидов. В зависимости от того, каким типом нуклеиновой кислоты представлен генетический материал, выделяют ДНК-содержащие вирусы и РНК-содержащие вирусы; на этом принципе основана классификация вирусов по Балтимору.

Вирусы обладают следующими свойствами.



  1. Это мельчайшие живые организмы.

  2. Они не имеют клеточного строения.

  3. Вирусы способны воспроизводиться, лишь проникнув в живую клетку. Следовательно, все они – облигатные эндопаразиты. Иными словами, вирусы могут жить, лишь паразитируя внутри других клеток. Большинство из них вызывает болезни.

  4. Вирусы устроены очень просто. Они состоят из небольшой молекулы нуклеиновой кислоты, либо ДНК, либо РНК, окруженной белковой или липопротеиновой оболочкой.

  5. Они находятся на границе живого и неживого.

  6. Каждый тип вируса способен распознавать и инфицировать лишь определенные типы клеток. Иными словами, вирусы высокоспецифичны в отношении своих хозяев.

Вирусы как форма жизни

Согласно одному из определений вирусы представляют собой форму жизни, согласно другому вирусы являются комплексами органических молекул, взаимодействующими с живыми организмами. Вирусы характеризуют как «организмы на границе живого»[20]. Вирусы похожи на живые организмы в том, что они имеют свой набор генов и эволюционируют путём естественного отбора[61], а также в том, что способны размножаться, создавая собственные копии путём самосборки. Вирусы имеют генетический материал, однако лишены клеточного строения, а именно эту черту обычно рассматривают как фундаментальное свойство живой материи. У вирусов нет собственного обмена веществ, и для синтеза собственных молекул им необходима клетка-хозяин. По этой причине они не способны размножаться вне клетки[62]. В то же время такие бактерии, как риккетсии и хламидии, несмотря на то, что не могут размножаться вне клеток хозяина, считаются живыми организмами[63][64]. Общепризнанные формы жизни размножаются делением клетки, в то время как вирусные частицы самопроизвольно собираются в инфицированной клетке. Ниже мы рассмотрим эти свойства более подробно.



Размеры

Вирусы – это мельчайшие живые организмы, размеры которых варьируют в пределах от 20 до 300 нм; в среднем они раз в пятьдесят меньше бактерий. Их нельзя увидеть с помощью светового микроскопа.




Рис 1. Вирусы, атакующие бактерий, образуют группу, называемую бактериофагами или просто фагами.
http://proznania.ru/books/str/0440/pic/2_19.gif

Рис 2.Строение вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), относящегося к ретровирусам.
http://proznania.ru/books/str/0440/pic/2_21.gif


Жизненный цикл бактериофага.
http://proznania.ru/books/str/0440/pic/2_22.gif

Вирусы как возбудители болезней

Вирусы способны поражать и эукариотические клетки; при этом, как и в случае с прокариотическими клетками, каждый вирус имеет собственного специфического хозяина. ВТМ, например, инфицирует только растения табака. В целом вирусы вызывают множество различных заболеваний у растений, животных и грибов. К вирусным болезням человека относятся корь, краснуха, ветряная оспа, грипп, герпес и СПИД.

Вирусы вызывают много различных болезней у организмов почти всех других видов.



Примерами наиболее известных вирусных заболеваний человека могут служить простуда (она может иметь и бактериальную этиологию),грипп, ветряная оспа и простой герпес. Многие серьёзные болезни, например, геморрагическая лихорадка Эбола, СПИД, птичий грипп итяжёлый острый респираторный синдром вызываются вирусами.

Передача может осуществляться: при передаче жидкостей организма при половом акте, например, у ВИЧ; через кровь при переливании заражённой крови или пользовании грязным шприцом, например, у вируса гепатита C; передаче слюныгубами, например, у вируса Эпштейна-Барр; проглатывании заражённой воды или пищи, например, у норовируса; при вдыхании воздуха, в котором находятся вирионы, например, вирус гриппа; насекомыми, например, комарами, повреждающими кожу хозяина, например, лихорадка денге. 

file:viral infections and involved species ru.png
Таблица. Некоторые наиболее известные вирусные заболевания человека

Название болезни

Возбудитель

Поражаемые области тела

Способ распространения

Тип вакцинации1)

Грипп

Миксовирус одного из трех типов - А, В и С - с различной степенью вирулентности

Дыхательные пути: эпителий, выстилающий трахеи и бронхи

Капельная инфекция

Убитый вирус: штамм убитого вируса должен соответствовать штамму вируса, вызывающего заболевание

Простуда

Самые разные вирусы, чаще всего риновирусы (РНК-содержащие вирусы)

Дыхательные пути: обычно только верхние

Капельная инфекция

Живой или инактивированный вирус вводится путем внутримышечной инъекции; вакцинация не очень эффективна, так как существует множество самых разных штаммов риновирусов

Оспа2)

Вирус натуральной оспы (ДНК-содержащий вирус), один из вирусов оспы

Дыхательные пути, затем кожа

Капельная инфекция (возможна контагиозная передача через раны на коже)

Живой ослабленный (аттенуированный) вирус вносят в царапину на коже; сейчас не применяется

Свинка (эпидемический паротит)

Парамиксовирус (РНК-содержащий вирус)

Дыхательные пути, затем генерализованная инфекция по всему телу через кровь; особенно поражаются слюнные железы, а у взрослых мужчин также и семенники

Капельная инфекция(или контагиозная передача через рот с заразной слюной)

Живой аттенуированный вирус

Корь

Парамиксовирус (РНК-содержащий вирус)

Дыхательные пути (от ротовой полости до бронхов), затем переходит на кожу и кишечник

Капельная инфекция

Живой аттенуированный вирус

Коревая краснуха (краснуха)

Вирус краснухи

Дыхательные пути, шейные лимфатические узлы, глаза и кожа

Капельная инфекция

Живой аттенуированный вирус; вакцинация необходима главным образом для девочек, поскольку болезнь впоследствии дает осложнения при беременности

Полиомиелит (детский паралич)

Вирус полимиелита (пикорнавирус; РНК-содержащий вирус), известно три штамма

Глотка и кишечник, затем кровь; иногда двигательные неироны спинного мозга, тогда может наступить паралич

Капельная инфекция или через человеческие испражнения (см. холера в таблице ниже)

Живой аттенуированный вирус вводится перорально, обычно на кусочке сахара

Желтая лихорадка

Арбовирус, т.е. вирус, переносимый членистоногими (РНК-содержащий вирус)3)

Выстилка кровеносных сосудов и печень

Переносчики - членистоногие, например клещи, комары

Живой аттенуированный вирус (очень важно также контролировать численность возможных переносчиков)

Строение и жизненный цикл ретровируса на примере ВИЧ

Особый интерес среди вирусных болезней вызывает СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита человека), поскольку это относительно новая болезнь. Впервые сообщение о ней появилось в СШАв 1981 г. СПИД вызывается вирусом иммунодефицита человека, или сокращенно ВИЧ. Интерес к этому вирусу объясняется еще и тем обстоятельством, что ВИЧ относится к группе вирусов, получивших название ретровирусов – название, отражающее следующую особенность этого вируса. Обычно перенос генетической информации идет в направлении ДНК–> РНК, т.е. информация, закодированная в определенном отрезке ДНК (гене) транскрибируется, т.е. считывается, с образованием соответствующей РНК. У ретровирусов же, у которых наследуемым генетическим материалом служит РНК, происходит обратная транскрипция, т.е. генетическая информация считывается в обратном направлении: от РНК к ДНК. Фермент, участвующий в обратной транскрипции, называется обратной транскриптазой. Он широко используется в генетической инженерии.


Рис 3.Жизненный цикл вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).
http://proznania.ru/books/str/0440/pic/2_23.gif

  1. Вирус приближается к Т4-лимфоциту

  2. Вирусный гликопротеин прикрепляется к рецепторному белку, находящемуся на плазматической мембране

  3. Вирус проникает в клетку путем эндоцитоза

  4. Вирусная РНК высвобождается в цитоплазму вместе с ферментом обратной транскриптазой

  5. В результате транскрипции одноцепочечной вирусной РНК при участии обратной транскриптазы образуется двухцепочечная ДНК

  6. Образовавшаяся ДНК проникает в клеточное ядро и встраивается в ДНК клетки-хозяина. При каждом клеточном делении одновременно с копированием клеточной ДНК происходит копирование и встроенной вирусной ДНК. В результате число инфицированных клеток увеличивается

  7. По истечении неактивного периода, называемого латентным периодом, который длится примерно 5 лет, вирус вновь активируется. Факторы, индуцирующие превращение латентного вируса в активный, не установлены

  8. С использованием белоксинтезирующего аппарата клетки-хозяина образуется новая РНК (транскрипция) и синтезируются вирусные белки

  9. Сборка новых вирусных частиц

  10. Вирусные белки отпочковываются от клетки путем экзоцитоза

  11. В конечном счете инфицирование клетки вирусом приводит к ее гибели.

ВИЧ инфицирует и разрушает лейкоциты определенной группы, называемые Т-хелперными лимфоцитами, подавляя в результате активность иммунной системы. Вызываемая этим вирусом болезнь -(СПИД). 

Жизненные циклы других вирусов

Жизненные циклы большинства вирусов, вероятно, схожи. А вот в клетку они, по-видимому, проникают по разному, поскольку в отличие от вирусов животных бактериальным и растительным вирусам приходится проникать еще и через клеточную стенку. Проникновение в клетку не всегда происходит путем инъекции (как на рисунке выше), и не всегда белковая оболочка вируса остается на внешней поверхности клетки.

Попав внутрь клетки-хозяина, некоторые фаги не реплицируются. Вместо этого их нуклеиновая кислота включается в ДНК хозяина. Здесь эта нуклеиновая кислота может оставаться в течение нескольких поколений, реплицируясь вместе с собственной ДНК хозяина. Такие фаги известны под названием умеренных фагов, а бактерии, в которых они затаились, называются лизогенными. Это означает, что бактерия потенциально может лизироваться, но лизиса клеток не наблюдается до тех пор, пока фаг не возобновит свою деятельность. Такой неактивный фаг называется профагом или провирусом.

Эволюционное происхождение вирусов

Наиболее правдоподобной и приемлемой является гипотеза о том, что вирусы произошли из "беглой" нуклеиновой кислоты, т.е. нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться независимо от той клетки, из которой она возникла, хотя при этом подразумевается, что такая ДНК реплицируется с использованием (паразитическим) структур этой или других клеток. Таким образом, вирусы, должно быть, произошли от клеточных организмов, и их не следует рассматривать как примитивных предшественников клеточных организмов.



О том, насколько обычны такие "побеги", судить достаточно трудно, но кажется вполне вероятным, что дальнейшие успехи генетики позволят нам выявить и другие варианты паразитических нуклеиновых кислот.


Достарыңызбен бөлісу:


©stom.tilimen.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет