Лекция 9. Вирусы

Лекция 9. Вирусы

Рис. . Строение вируса табачной мозаики:

Молекула РНК (в центре) окружена капсидом из белковых молекул, расположенных по спирали.

 
Вирусы – мельчайшие организмы, неклеточные формы жизни. Проявляют признаки, характерные для живых организмов, только во время паразитирования в клетках других организмов. Вне клетки вирус не проявляет никаких свойств живого организма – «вещество», многие способны к кристаллизации, и только попадая в клетку, вирус становится «существом». Они не могут развиваться на обычных питательных средах, в лабораториях их культивируют на куриных эмбрионах или в других клетках. Вирусы являются внутриклеточными паразитами, но в отличие от других паразитов, они паразитируют на генетическом уровне. Размеры вирусов от 10 до 300 нм. Форма вирусов: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др. Вирусы открыты в 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака (пятнистость листьев).

Пропуская сок из больных листьев через фарфоровые фильтры, задерживающие все виды бактерий, Ивановский установил, что фильтрат все же содержит возбудителей заболевания, и назвал их «фильтрующимися возбудителями». Но в отличие от бактерий, возбудители табачной мозаики не способны расти на искусственных питательных средах. В своей диссертации показал, что при разбавлении в несколько раз фильтрат полностью сохраняет свои свойства, а при нагревании до 60-70ºС возбудители погибают, что свидетельствовало о живой природе возбудителя. Голландец Бейеринк предложил для загадочного агента термин «вирус» (яд), название прижилось.

Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков, образующих оболочку вокруг этой нуклеиновой кислоты, т. е. представляют собой нуклеопротеидный комплекс. В состав некоторых вирусов входят липиды и углеводы. Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты – либо ДНК, либо РНК. Причем каждая из нуклеиновых кислот может быть как одноцепочечной, так и двухцепочечной, как линейной, так и кольцевой.

РНК-геномными вирусами вызываются мозаичная болезнь табака, полиомиелит, грипп, корь, бешенство, свинка. Среди них есть и онкогенные вирусы, вызывающие рак у рептилий, птиц, млекопитающих и человека. Есть вирусы с двумя молекулами РНК – ВИЧ, саркома Рауса. К ДНК-геномным вирусам относятся вирусы оспы, герпеса, аденовирусы, вирус гепатита В.

Капсид – оболочка вируса, образована белковыми субъединицами, уложенными определенным образом. Капсид защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий и обеспечивает осаждение вируса на поверхности клетки-хозяина. Суперкапсид характерен для сложноорганизованных вирусов (ВИЧ, вирусы гриппа, герпеса). Возникает во время выхода вируса из клетки-хозяина и представляет собой модифицированный участок ядерной или наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.

Если вирус находится внутри клетки-хозяина, то он существует в форме нуклеиновой кислоты. Если вирус находится вне клетки-хозяина, то он представляет собой нуклеопротеидный комплекс, и эта форма существования называется вирионом. Следует отметить, что вирусы обладают высокой специфичностью, т. е. они могут использовать для своей жизнедеятельности строго определенный круг хозяев.

Вирусы, паразитирующие в бактериальных клетках, называются бактериофагами. Бактериофаги имеют наиболее сложную форму, состоят из головки, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых они осаждаются на оболочке бактерий.

В головке содержится ДНК или РНК. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии или за счет сократительной реакции хвостика пробивает бактериальную оболочку и «впрыскивает» свою нуклеиновую кислоту в ее клетку. Только паразитируя в клетке-хозяине, вирус может репродуцироваться, воспроизводить себе подобных.

В цикле репродукции вируса можно выделит следующие стадии: сначала происходит осаждение на поверхности клетки-хозяина с помощью особых белков вируса, комплементарных рецепторным участкам заражаемой клетки. Затем происходит проникновение вирусной НК в клетку-хозяина, которая может попасть в клетку-хозяина путем «инъекции», растворения оболочки клетки вирусными ферментами или с помощью эндоцитоза. Попав внутрь вирусная НК переводит белок-синтезирующий аппарат клетки под собственный контроль. На следующем этапе происходит синтез необходимых для вируса соединений – синтезируются мРНК для синтеза вирусных белков, затем происходит тиражирование вирусной нуклеиновой кислоты. Причем мелкие ДНК-геномные вирусы проникают для синтеза иРНК в ядро и используют РНК-полимеразы клетки. Крупные вирусы, как например, вирус оспы не могут проникнуть в ядро и используют собственные РНК-полимеразу, а затем происходит синтез вирусных белков с помощью белок-синтезирующего аппарата (рибосом, тРНК, ферментов, аминокислот, энергии) зараженной клетки.

РНК-геномные вирусы синтезируют белки по-разному: у одной группы транскрипция вообще отсутствует, они сами выполняют функцию иРНК и на них происходит синтез белка. Это плюс-нитевые вирусы (вирусы с позитивным геномом), синтез белка у них идет по схеме: РНК → белок. У другой группы на вирусной РНК синтезируется комплементарная ей иРНК (вирус гриппа, кори, паротита), на которой происходит синтез вирусных белков – это минус-нитевые вирусы, вирусы с негативным геномом.

Рис. . Строение и жизненный цикл бактериофага:

1 – головка вируса. 2 – воротничок. 3 – сократительный чехол вокруг полого стержня. 4 – базальная пластинка. 5 – нити хвостового отростка, комплементарно связывающиеся с рецепторными участками бактериальной клетки. 6 – нуклеиновая кислота вируса. 7 – вирусные ферменты. 8 – осаждение бактериофага. 9 – проникновение вирусной НК в клетку. 10. Встраивание вирусной ДНК в бактериальную хромосому. 11. Репликация вирусной НК. 12. Синтез вирусных белков. 13. Самосборка и выход бактериофагов.

 
У третьей группы ретровирусов синтез белка происходит наиболее сложно, на однонитчатой РНК синтезируется ДНК ферментом РНК-зависимой ДНК-полимеразой или ревертазой. Эта ДНК встраивается в ДНК клетки-хозяина и там многократно транскрибируется. Образовавшиеся иРНК с одной стороны необходимы для синтеза вирусных белков, кроме того, они сами являются РНК вириона. Синтез белка здесь идет по схеме РНК → ДНК → РНК → белок.

На последнем этапе происходит самосборка и выход из клетки дочерних вирусов, а клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных частиц.

Внедрившись в ДНК клетки-хозяина, многие вирусы длительное время могут себя не проявлять, причем при делении клетки ДНК вируса тиражируется и попадает во все дочерние клетки.

Такие вирусы называются умеренными, но рано или поздно вирусы активируются и разрушают клетки. Умеренные бактериофаги используются микробиологами в качестве векторов для переноса генов человека в бактериальные клетки.

И в природе вирусы способны переносить различные гены между отдаленными группами живых организмов.

Борьба с вирусами с помощью антибиотиков неэффективна, так как они не действуют на вирусы вне и внутри клетки. Кроме того, многие вирусы, отпочковываясь от клетки, одеваются в ее мембрану – «плащ-невидимку» и иммунная система организма на них не реагирует, антитела на них не образуются (вирусы гриппа, ВИЧ). К тому же многие вирусы легко мутируют, иммунитет, выработанный на определенный вирус, не срабатывает при попадании в организм вируса-мутанта. Кроме антител, главного оружия иммунитета, организм борется с вирусами с помощью интерферонов – после попадания в клетку НК вируса, клетка выделяет особые белки-интерфероны. Молекулы интерферонов, взаимодействуя с соседними клетками вызывают у последних блокирование синтеза белков как вируса, так и самой клетки и размножение в этих клетках вируса становится невозможным.

Рис. . Репродукция ВИЧ

1 – осаждение. 2 – проникновение в клетку. 3 – выход вирусной РНК из капсида. 4 – синтез на РНК ДНК. 5 – встраивание вирусной ДНК в ДНК клетки. 6 – репликация вирусной НК. 7 – синтез вирусных белков. 8 – самосборка. 9 – отпочковывание вирусов

 

Рис. . Строение вируса ВИЧ

 
Вирусы способны паразитировать в клетках большинства существующих живых организмов, вызывая различные заболевания (грипп, коревая краснуха, полиомиелит, СПИД, оспа, бешенство и др.). Возбудитель СПИДа – вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) – относится к ретровирусам. Имеет сферическую форму, диаметром 100-150 нм. Наружная оболочка вируса, суперкапсид, состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина, лежащей на белковом подмембранном каркасе.

В мембрану встроены рецепторные «грибовидные» образования, в шляпке которых находятся рецепторы на белки СD4. Под суперкапсидом располагается сердцевина вируса, имеющая форму усеченного конуса и образованная особыми белками. Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ и фермент (обратная транскриптаза), осуществляющий синтез вирусной ДНК на матрице вирусной РНК.

Вирус иммунодефицита человека поражает главным образом CD4-лимфоциты (хелперы), именно на их поверхности есть CD4-белки, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. Кроме того, ВИЧ проникает в клетки нейроглии ЦНС, кожи, кишечника, В-лимфоциты и макрофаги, которые также имеют на поверхности CD4-белки.

Хелперы начинают иммунный ответ, если численность их популяции невелика, не будет иммунного ответа, 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.

ВИЧ передается половым путем, через инфицированные инструменты, кровь и ткани, от инфицированной матери к плоду во время беременности, при родах, при вскармливании молоком.

Существует несколько точек зрения на происхождение вирусов: вирусы можно рассматривать как группу «потерявшихся», вышедших из-под контроля клетки генов («осколок генома»). Эту версию подтверждает существование в бактериальных клетках плазмид, некоторые из которых могут переходить из одной бактериальной клетки в другую и автономно реплицироваться. Согласно другой гипотезе вирусы возникли в результате деградации клеточных форм организмов в связи с паразитическим образом жизни.

Вирусы способны поражать большинство существующих живых организмов, вызывая различные заболевания. Вирусные заболевания человека: грипп, СПИД, герпес, клещевой энцефалит, оспа, бешенство, корь, инфекционный насморк. У животных – ящур, коровья оспа, бешенство. У растений – МБТ (мозаичная болезнь табака), вирусы могут определять пятнистость окраски цветков (например, у тюльпана), изменения окраски листьев у многих растений.

Ключевые термины и понятия

1. Вирион. 2. Капсид, суперкапсид. 3. Бактериофаг. 4. Ретровирусы. 5. Умеренные вирусы. 6. Вирусы с позитивным и негативным геномом. 7. Интерферон. 8. ВИЧ, СПИД. 9. .

Основные вопросы для повторения

Открытие вирусов. Строение вирусов на примере бактериофага. Основные стадии репродукции вирусов. Строение ВИЧ. Заражение и репродукция ВИЧ. Виды РНК-геномных и ДНК-геномных вирусных заболеваний человека.






Подпишитесь на рассылку:

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства

Блокирование содержания является нарушением Правил пользования сайтом. Администрация сайта оставляет за собой право отклонять в доступе к содержанию в случае выявления блокировок.