Понятие
вируса
- Ви́рус (от лат. virus — яд) — микроскопическая частица, способная инфицировать клетки живых организмов. Вирусы являются облигатными паразитами — они не способны размножаться вне клетки. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами).
Размер
вирусов
- Мельчайшие живые организмы
- Размеры варьируют от 20 до 300нм
- В среднем в 50 раз меньше бактерий
- Нельзя увидеть с помощью светового микроскопа
- Проходят через фильтры, не пропускающие бактерий
История
изучения вирусов
- В 1852 году русский ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский получил инфекционный экстракт из растений табака, пораженных мозаичной болезнью
Палочковидная
частица
вируса
табачной мозаики.
Цифрами обозначены:
(1) РНК-геном
вируса,
(2) капсомер,
состоящий всего
из
одного протомера, (3) зрелый
участок
капсида.
- В 1898 году голландец Бейеринк ввел термин «вирус» (отлатинского – «яд»), чтобы обозначить инфекционную природу определенных профильтрованных растительных жидкостей
Строение
вируса
- 1) сердцевина генетический материал (ДНК или РНК). Генетический аппарат вируса несет информацию о нескольких типах белков, которые необходимы для образования нового вируса: ген, кодирующий обратную транскриптазу и другие.
- 2) белковая оболочка, которую называют аспидом.
- Оболочка часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.
- 3) дополнительная липопротеидная оболочка.
- 4) капсомеры (структурные части капсида).
Свойства
вирусов
- Мельчайшие живые организмы
- Не имеют клеточного строения
- Способны жить и воспроизводиться, паразитируя внутри других клеток.
- Большинство вызывает болезни
- Устроены очень просто
- Находятся на границе живого и неживого
- Каждый тип вируса распознает и инфицирует лишь определенные типы клеток
Формы вирусов
Схематическое изображение
некоторых вирусов растений (a),
животных (б )
и бактериофагов (в)
Спиральный
тип симметрии
имеет
вирус гриппа - а. Кубический
тип симметрии
у вирусов:
герпеса
- б, аденовируса
- в,
полиомиелита
- г.
А
Б
В
Г
Схематичное изображение расположения
капсомеров
в капсиде вирусов.
- а) Вирусы классифицируются по сердцевине:
ДНК-содержащие
и РНК-содержащие (ретро) вирусы.
- б) По структуре капсомеров.
Изометрические
(кубические), спиральные, смешанные.
- в) По наличию или отсутствию дополнительной оболочки состоящей из группы сложных белков, в состав которых входят липиды.
- г) По клеткам-хозяинам
Кроме
этих классификаций есть еще много других.
На пример, по типу переноса инфекции от
одного организма к другому.
Классификация
вирусов
- Первая стадия представляет собой адсорбцию вирионов на поверхности клетки-мишени, которая для этого должна обладать соответствующими поверхностными рецепторами. Именно с ними специфически взаимодействует вирусная частица, после чего происходит их прочное связывание, по этой причине клетки восприимчивы не ко всем вирусам.
- Вторая стадия состоит в проникновении целого вириона или его нуклеиновой кислоты внутрь клетки-хозяина.
- Третья стадия называется депротеинизация. В ходе ее происходит освобождение носителя генетической информации вируса - его нуклеиновой кислоты. У многих вирусов, например бактериофагов (за исключением нитчатых), этот процесс совпадает с предыдущей стадией, поскольку в клетку проникает только нуклеиновая кислота, а белковая оболочка остается за пределами клетки-хозяина. Ферментативному расщеплению подвергается лишь белковая составляющая вирусной частицы, а его нуклеиновая кислота остается неповрежденной. В результате нуклеиновая кислота вируса освобождается, и впоследствии именно она существенным образом преобразует деятельность клетки-хозяина, подчиняя ее метаболизм своим потребностям и вынуждая ее синтезировать определенные вещества.
Жизненный цикл вируса
- В ходе четвертой стадии на основе вирусной нуклеиновой кислоты происходит синтез необходимых для вируса соединений. Вначале образуется «ранняя» мРНК, которая будет служить матрицей для «ранних» вирусных белков. У вирусов ранними молекулами считаются те, что появились до репликации вирусной нуклеиновой кислоты. Именно они будут направлять последующий синтез нуклеиновой кислоты вируса. Молекулы, которые образовались после репликации нуклеиновой кислоты, называются поздними.
- В пятой стадии происходит синтез компонентов вирусной частицы - нуклеиновой кислоты и белков капсида, причем все компоненты синтезируются многократно.
- В ходе шестой стадии из синтезированных ранее многочисленных копий нуклеиновой кислоты и белков формируются новые вирионы путем самосборки.
- Последняя - седьмая 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 - лизис клетки. У других вирионы выходят из живой клетки путем отпочковывания, однако и в этом случае клетка со временем погибнет, поскольку при отпочковывании повреждается плазматическая мембрана
Бактериофаги
Спустя
25 лет после открытия вируса, канадский
ученый Феликс Д’Эрел, используя метод
фильтрации, открыл новую группу вирусов,
поражающих бактерии. Они так и были названы
бактериофагами (или просто фагами).
Заключённую
в головке фага нуклеиновою кислоту защищает
белковая оболочка. На нижнем своём конце
головка переходит в отросток, который
заканчивается шестиугольной «площадкой»
(базальной пластинкой) с шестью короткими
выростами (шипами) и шестью длинными фибриллами
(нитями). Отросток окружён чехлом по всей
длине, от головки до пластинки.
Строение
бактериофага
- 1)Фаг приближается к бактерии, и хвостовые нити связываются с рецепторными участками на поверхности бактериальной клетки.
- 2)Хвостовые нити изгибаются и “закоривают” шипы и базальную пластинку на поверхность клетки; хвостовой чехол сокращается, заставляя, полый стержень входить в клетку; этому способствует фермент - лизоцим, который находится в базальной пластинке; таким образом, ДНК вводится внутрь
- 3)ДНК фага кодирует синтез ферментов фага, используя для этого более синтезирующий аппарат (рибосомы и т.п.) хозяина.
- 4) Фаг тем или иным способом ин активирует ДНК хозяина, а фермент фага совсем расщепляет ее; ДНК фага подчиняет себе клеточный аппарат.
- 5)ДНК фага реплицируется и кодирует синтез новых белков.
- 6)Новые частицы фага, образующиеся в результате спонтанной само сборки белковой оболочки вокруг фаговой ДНК; под контролем ДНК фагов синтезируется лизоцим.
- 7) Лизис клетки, т.е. клетка, лопается под воздействием лизоцима; высвобождается около 200-1000 новых фагов; фаги индуцируют другие клетки.
Жизненный
цикл бактериофагов
Адсорбция бактериофагов
на поверхности бактериальной клетки
- Биологическое значение вирусов определяется их способностью вызывать различные заболевания. К числу вирусных инфекций человека относятся, например, грипп, корь, оспа, СПИД, вирусные гепатиты
- Бактериофаги выполняют важную роль в контроле численности микробных популяций, в автолизе стареющих клеток, в переносе бактериальных генов, выступая в качестве векторных «систем»
Значение
вирусов и бактериофагов