Леция №5 «Вирусы» для СС-1.11

ЛЕЦИЯ №5 «ВИРУСЫ» ДЛЯ СС-1.11

Вирусы (от лат. virae — яд) — неклеточная форма жизни. Они являются облигатными паразитами, которые могут функционировать только внутри одно - или многоклеточного организма. Вирусы могут проходить через фильтры, задерживающие бактерии, и их невозможно, в отличие от клеток, выращивать на искусственных питательных средах. Первооткрывателем был российский ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский в 1892 г. Изучая мозаичную болезнь табака, он выжал сок зараженных листьев, отфильтровал через бактериальный фильтр (фарфоровый фильтр) и заразил здоровое растение, которое после инъекции заболело болезнью мозаичности листьев.

Вирусы отличаются от неживой материи:

·  способностью воспроизводить себе подобные формы.

·  наследственность и изменчивость.

Вирусы отличаются от живых организмов.

·  не имеют клеточного строения.

·  вирусы облигатные (обязательные) паразиты, вне клетки хозяина находятся в «не живом» состоянии.

·  не применимо к ним понятие - обмен веществ.

·  не растут.

·  не делятся, не размножаются половым путем.

·  стратегия жизни вирусов – безудержное размножение.

Вирусы содержат одну из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), окруженную белковым чехлом – капсидом, состоящим из определенного числа субъединиц – капсомеров. Количество капсомеров индивидуально и постоянно для каждого типа вирусов. Некоторые виды вирусов дополнительно имеют липопротеидную оболочку, которая образована из плазматической мембраны клетки-хозяина (например, у вируса грипп и герпеса), захваченной вирусной частицей при выходе из зараженной клетки. Капсид и липопротеидная оболочка защищает геном вируса от воздействия факторов внешней среды. Кроме этого, они способствуют проникновению вируса в клетку. Полностью сформированный вирус называется варионом. Размеры варионов колеблются в пределах от 12 до 500 нанометров, что сопоставимо с размерами крупных молекул белка.

Существуют вирусы и с более сложным строением. Некоторые фаги (вирусы бактерий) помимо икосаэдрической головки, содержащей генетический материал, имеют полый цилиндрический отросток, окруженный чехлом из сократительных белков и заканчивающийся 6- ти угольной площадкой с 6 –ю длинными фибриллами - нитями

Схема строения вируса (а) и бактериофага (б); 1— нуклеиновая кислота; 2 — белковая оболочка; 3 — полый стержень; 4 — базальная пластинка; 5 — отростки (нити).

Вирусы
Простые состоят из нуклеиновой кислоты - ДНК или РНК и белковой оболочки – капсида. Вирус табачной мозаики.	Сложные состоят из нуклеиновой кислоты-ДНК или РНК, белковой оболочки, содержат липопротеидную мембрану, углеводы и ферменты. Вирус ВИЧ.
ДНК - содержащие натуральная оспа, ветрянка, аденовирусы	РНК - содержащие грипп, риновирусы, корь
Спирльные, сферические, кубоедальные	Сложные

Вирусы способны размножаться лишь внутри клеток-хозяина используя для этого все необходимые ресурсы и компоненты клетки: энергию, ферментативные системы, рибосомы.

Взаимодействие вируса с клеткой-хозяина

Первая стадия представляет собой адсорбцию вирусов на поверхности клетки, которая для этого должна обладать соответствующими поверхностными рецепторами. Именно с ними специфически взаимодействует вирусная частица, после чего происходит их связывание, по этой причине не все клетки восприимчивы к вирусам. Адсорбированный вирус легко отделяется при механическом встряхивании.

Вторая стадия состоит в проникновении целого вируса или его нуклеиновой кислоты внутрь клетки-хозяина. Спиральноуложенный белок позволяет сокращаться, благодаря гидролизу АТФ.

Третья стадия называется депротеинизация. Здесь происходит освобождение носителя генетической информации вируса - его нуклеиновой кислоты на основе, которой происходит синтез необходимых для вируса соединений. На этой стадии идет синтез компонентов вирусной частицы - нуклеиновой кислоты и белков капсида, причем все компоненты синтезируются многократно. На основе синтезированных многочисленных копий нуклеиновой кислоты и белков формируются новые вирусы путем самосборки.

Последняя - четвертая стадия - представляет собой выход вновь собранных вирусных частиц из клетки-хозяина. У разных вирусов этот процесс проходит неодинаково. У некоторых вирусов это сопровождается гибелью клетки за счет освобождения литических ферментов лизосом — происходит лизис клетки. У других варионы выходят из живой клетки путем отпочкования, однако и в этом случае клетка со временем погибает.

Взаимодействие бактериофага с прокариотической клеткой

Иной путь проникновения в клетку у вирусов бактерий – бактериофагов. Толстые клеточные стенки не позволяют белку-рецептору вместе с присоединившимся к нему вирусом погружаться в цитоплазму, как это происходит при инфицировании клеток животных. Поэтому бактериофаг вводит полый стержень в клетку и вталкивает через нее ДНК (или РНК), находящуюся в его головке. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а капсид остается снаружи. В цитоплазму бактериальной клетки начинается репликация генома бактериофага, синтез его белков и формирование капсида. Через определенный промежуток времени бактериальная клетка гибнет, и зрелые фаговые частицы выходят в окружающую среду.

Однако, существуют некоторые бактериофаги, которые, попадая внутрь клетки хозяина, не реплицируются. Вместо этого их нуклеиновая кислота включается в ДНК хозяина, образуя с ней единую молекулу, способную к репликации. Такие фаги получили названия умеренных фагов, или профагов. Профаг не оказывает литического воздействия на клетку-хозяина и при делении реплицируется вместе клеточной ДНК. Бактерии, содержащие профаг, называются лизогенными бактериями. Они проявляют устойчивость к содержащемуся в них фагу, а так же к близким к нему другим фагам. Связь профага с бактерией весьма прочная, но она может быть нарушена под воздействием индуцирующих факторов (УФ - лучами, ионизирующая радиация, химические мутагены). Следует отметить, что лизигенные бактерии могут менять свойства, например выделять новые токсины. Время, прошедшее с момента проникновения вируса в клетку до выхода новых варионов, называется скрытым или латентным периодом. Оно может широко варьировать: от несколько часов (5-6 ч у вирусов оспы и гриппа) до нескольких суток (вирусы кори, аденовирусы и др).

Способы передачи вирусов от клетки к клетке

Горизонтальный перенос – путем выхода вирусной частицы из одной и внедрение в другую клетку

Вертикальный перенос – из поколения в поколение в результате встраивания в хромосому клетки-хозяина

Происхождение вирусов

Происхождение вирусов до сих пор вызывает жаркие дискуссии в среде специалистов. Причиной тому во многом являются многочисленные и зачастую весьма противоречивые гипотезы, высказанные к настоящему времени и, к сожалению, объективно ничем не доказанные.

Согласно одной, вирусы представляют собой результат морфофункционального регресса, связанного с паразитическим образом жизни. Сторонники этой гипотезы полагают, что предки вирусов имели клеточное строение.

Вторая гипотеза отрицает происхождение вирусов от клеточных организмов. Согласно этой гипотезе в далёкие времена, когда начали формироваться клеточные формы, наряду и вместе с ними сохранились и развивались неклеточные формы, представленные вирусами — автономными, но клеточно-зависимыми генетическими структурами.

Наряду с этими гипотезами существует и «космическая» гипотеза, согласно которой вирусы вообще не эволюционировали на Земле, а были занесены к нам из Вселенной посредством каких-либо космических тел.

Роль вирусов в эволюции клеточных органоидов

Паразитируя в клетках бактерий, растений и животных, вирусы могут играть большую роль в эволюции (изменении во времени) органоидов этих клеток.

Во первых было обнаружено, что вирусы - мощный мутагенный фактор. После вирусных заболеваний (инфекционная желтуха, корь, грипп, энцефалит и др.) у человека и животных резко возрастает число поврежденных хромосом. Таким образом, вирусы являются поставщиками новых мутаций для естественного отбора.

Во-вторых, геном вируса может включатся в геном хозяина и вирусы могут переносить генетическую информацию не только от одной особи данного вида к другой, но и от одного вида к другому. Экспериментально показано, что с помощью вирусов участки ДНК одного вида могут передаваться другому виду.

Закрепление материала:

Чем вирусы отличаются от других живых организмов? Какие болезни могут вызвать вирусы? Какие вирусы называют бактериофаги? Какие существуют версии о происхождении вирусов? Как размножаются вирусы?