Тема: Вирусы

 П .Медавар
 
Задачи – изучить:
1. Строение вирусов,
2. Жизненные циклы вирусов,
3.

Значение вирусов

.

г. Д.И.Ивановским при изучении мозаичной болезни табака
Вирусы:
не имеют клеточного строения

содержат только один тип нуклеиновой кислоты (или ДНК, или РНК)
не имеют собственного метаболизма
не способны к росту и размножению
являются внутриклеточными паразитами (ультрапаразитами)
проявляют признаки, характерные для живых организмов, только паразитируя в клетках других организмов

Вирус МБТ
(мозаичной болезни табака, РНК-геномный)

Характеристика вирусов

В этот период учеными открыты возбудители чумы, холеры, туберкулеза, дифтерии

и других наиболее часто встречающихся и широко распространенных болезней. Однако возбудителей многих других заболеваний, в том числе и очень опасных (например, корь, натуральная оспа, грипп, гепатит и др.), обнаружить не удавалось, хотя о болезнях знали давно.
В 1892 году Дмитрий Иосифович Ивановский (1864 – 1920), занимаясь поисками возбудителя болезни табачной мозаики (болезнь листьев растения табака), установил, что он не виден в микроскоп даже при сильном увеличении и проходит через фильтры, которые задерживают бактериальные клетки; он не растет на обычных искусственных питательных средах, применяемых в бактериологии. Табачный сок, проходимый через фильтр не утратил заразных свойств. Спустя много лет ученые узнали, что вирусы меньше бактерий в 50 раз, поэтому они свободно проходили через фильтр. Ивановский назвал открытые организмы «фильтрующимися микробами», и выявил два основных свойства вирусов: они очень малы, и их невозможно в отличие от клеток выращивать на искусственных питательных средах

такие же результаты получил голландский микробиолог М. Бейеринк. Он сделал

вывод, что болезнь мозаику табака вызывают не микробы, а «жидкое заразное начало», или фильтрующийся вирус, который размножается лишь в живых организмах. Оба ученых были отчасти правы, но отчасти и ошибались. Возбудителем болезни табака оказались не бактерии, как утверждал Ивановский, но и не жидкое заразное начало, как предполагал Бейеринк. Причиной болезни являлись вирусы – особые организмы (от латинского «virus» - яд). Размеры вирусов от 20 до 300 нм, их удалось увидеть только с помощью электронного микроскопа в 30 – е годы XX века, они примерно в 50 раз меньше бактерий. Вирусы входят в царство Vira, и распространены повсеместно. Первым сфотографировали именно вирус табачной мозаики, который является самым изученным. Открытие вирусов положило начало новой науке – вирусологии, изучающей неклеточные формы организмов.

нуклеиновой кислоты.
Если вирус вне клетки хозяина, то он существует

в форме вириона.

Компоненты вириона:
Сердцевина – генетический материал (или ДНК, или РНК)
Капсид – белковая оболочка, окружающая нуклеиновую кислоту. Капсид содержит рецепторы, распознающие подобные рецепторы в клеточной мембране «клетки хозяина», поэтому вирусы поражают строго определенный круг хозяев.
3. Суперкапсид – дополнительные оболочки

Характеристика вирусов

капсида (оболочки, состоящей из белка и, реже, липидов) и находящаяся

вне живой клетки. Вирионы большинства вирусов не проявляют никаких признаков биологической активности, пока не соприкоснутся с клеткой-хозяином, после чего образуют комплекс «вирус—клетка», способный жить и «производить» новые вирионы. При заражении клетки вирион либо вводит в клетку-хозяина только свой геном (например, бактериофаги), либо проникает в клетку практически полностью (большинство других вирусов).
Белки, остающиеся от вириона на поверхности клетки, служат «мишенью» для иммунной системы также, как и сами вирионы.
Вирион по сути представляет собой конгломерат органических кристаллов. Его часто даже не признают живым организмом (из-за этого нет однозначного ответа, является вирус живым или нет). Размер вириона 20—300 нм .

viroid) — инфекционные агенты, состоящие только из кольцевой РНК.

РНК. Они вызывают различные болезни растений- веретеновидность клубней картофеля и

карликовость хризантемы. Вироиды представляют собой ковалентно замкнутые кольцевые одноцепочечные молекулы РНК длиной от 246 до 467 нуклеотидов (для сравнения: геном мельчайшего из известных вирусов составляет 2000 нуклеотидов в длину). В отличие от вирусов, вироиды лишены белкового капсида. Обычно кольцевая РНК вироидов существует в виде палочковидной формы из-за спаривания азотистых оснований внутри цепи, в результате чего образуются двухцепочечные участки с одноцепочечными петлями. Некоторые вироиды находятся в ядрышке инфицированной клетки, где может присутствовать от 200 до 100 тысяч копий генома вироида. Другие вироиды располагаются в хлоропластах. РНК вироидов не кодирует каких-либо белков, поэтому вироиды не могут реплицироваться сами по себе. Они используют ДНК-зависимую РНК-полимеразу хозяйской клетки — фермент, который обычно используется для синтеза РНК на матрице ДНК.

разнообразна: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др.
Вирусы содержат всегда

один тип нуклеиновой кислоты — либо ДНК, либо РНК. Причем обе нуклеиновые кислоты могут быть как одноцепочечными, так и двуцепочечными, как линейными, так и кольцевыми.
В зависимости от типа нуклеиновой кислоты, входящей в состав вируса, различают:
ДНК-геномные вирусы;
РНК-геномные вирусы.

Характеристика вирусов

Классификация вирусов.

Все вирусы условно разделяют на две группы:
1.простые 2. сложные.
Простые состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и покрывающей их белковой оболочки (капсид), например вирус табачной мозаики.
Сложные вирусы на поверхности капсида имеют еще внешнюю оболочку – мембрану, содержащую липиды, белки и углеводы, например вирус гриппа и герпеса.
По наличию той или иной нуклеиновой кислоты
1. ДНК- геномные вирусы 2. РНК-геномные вирусы .
ДНК-содержащие – в них присутствует молекула ДНК в виде цепочки или кольца, хранящая наследственную информацию – это вирусы оспы человека, овец, свиней и герпеса.
РНК-содержащие – в них находится цепочка РНК хранительница генетической информации. Это вирусы бешенства, энцефалита, краснухи, кори, СПИДА, лейкоза и гриппа.
Некоторые вирусы вообще могут не иметь оболочки.

бактериальную клетку и разрушать ее.
Бактериофаг состоит из головки, хвостика

и хвостовых отростков, с помощью которых он осаждается на оболочке бактерий. В головке содержится НК. 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.

Характеристика вирусов

собой автономные генетические структуры, но они не способны развиваться вне

клетки. Вместе с тем, нуклеотидный состав нуклеиновых кислот и генетический код вирусов и клеточных организмов одинаков. Поэтому можно предположить, что вирусы возникли позже возникновения клеточной организации.
Вероятно, вирусы можно рассматривать как группу генов, вышедших из-под контроля генома клетки. Или вирусы возникли в результате деградации клеточных организмов.

Характеристика вирусов

вируса на поверхности клеточных мембран (содержит рецепторы, комплементарные рецепторам мембран

клеток).

Характеристика вирусов

во время выхода вируса из клетки-хозяина. Он представляет собой модифицированный

участок ядерной или наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.

Характеристика вирусов

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.

Репродукция вирусов

поверхность мембраны клетки. Возможно в том случае, если рецепторы клеточных

мембран и капсида вируса комплементарны.

Репродукция вирусов

путем эндоцитоза. Происходит слияние мембраны вируса и наружной цитоплазматической мембраны,

и вирус оказывается в цитоплазме клетки. Ферменты лизосом разрушают капсид вируса, и его нуклеиновая кислота освобождается.

Репродукция вирусов

вирусной ДНК в ДНК клетки. Происходит подавление функционирования генетического аппарата

клетки, прекращается синтез белков и нуклеиновых кислот клетки, белок-синтезирующий аппарат клетки переводится под контроль генома вируса.

Репродукция вирусов

капсида вируса начинается позже репликации, причем используется белоксинтезирующий аппарат клетки-хозяина.

Репродукция вирусов

количество компонентов вируса в клетке достигает определенного предела.
9. Выход

вирусов из клетки. Сложноорганизованные вирусы выходят из клетки путем почкования, при этом они приобретают суперкапсид.

Репродукция вирусов

в клетку-хозяина
Встраивание вирусной ДНК в хромосомную ДНК клетки-хозяина
Репликация нуклеиновых кислот

вируса

Синтез вирусных белков

Самосборка вирусов

Выход вирусов из клетки

Стадии репродукции ДНК-содержащих вирусов на примере бактериофагов

ЗНАЧЕНИЕ ВИРУСОВ

Вирусы хотя очень малы, их невозможно увидеть, являются объектом изучения наук: Для медика вирусы - наиболее частые возбудители инфекционных болезней: гриппа, кори, оспы, тропических лихорадок. Для патолога вирусы - этиологические агенты (причина) рака и лейкозов, наиболее частых и опасных патологических процессов. Для ветеринарного работника вирусы - виновники эпизоотий (массовых заболеваний) ящура, птичьей чумы, инфекционной анемии и других болезней, поражающих сельскохозяйственных животных. Для агронома вирусы - возбудители пятнистой полосатости пшеницы, табачной мозаики, желтой карликовости картофеля и других болезней сельскохозяйственных растений. Для цветовода вирусы - факторы, вызывающие появление изумительных расцветок тюльпанов.

разновидностей дифтерийных или других бактерий, или факторы, способствующие развитию бактерий,

устойчивых к антибиотикам. Для промышленного микробиолога вирусы - вредители бактерий, продуцентов, антибиотиков и ферментов. Для паразитолога вирусы - наиболее чистые и наиболее опасные паразиты всего живого мира: от бактерий до цветкового растения, от инфузории до человека. Для генетика вирусы - переносчики генетической информации. Для дарвиниста вирусы - важные факторы эволюции органического мира. Для эколога вирусы - факторы, участвующие в формировании сопряженных систем органич. мира. Для биолога вирусы - наиболее простые формы жизни, обладающие всеми основными её проявлениями. Для философа вирусы - ярчайшая иллюстрация диалектики природы, пробный камень для шлифовки таких понятий, как живое и неживое, часть и целое, форма и функция.

Основные клетки-мишени — CD4-лимфоциты (хелперы), так как на их поверхности

есть белки СD-4 – 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 поражает нервные клетки, клетки кишечника.
Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7-10 лет.

нм. Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной

мембраны клетки-хозяина.
В мембрану встроены рецепторные образования, по виду напоминающие грибы. Рецепторы на белок СD-4.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)

в форме усеченного конуса и образована особым белком.
Внутри сердцевины располагаются

две молекулы вирусной РНК, связанные с низкомолекулярными белками основного характера.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)

являются структурными, три — регуляторными и три — дополнительными. Кроме

того, сердцевина содержит фермент обратную транскриптазу, осуществляющую синтез вирусной ДНК с молекулы вирусной РНК.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)

время беременности;
при родах; материнским молоком.
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)

А, на ней выделяются ворсинки или шипики длиной 80 —

100А. Структурным материалом ворсинок гемагглютинин или нейраминидаза. Один вирион содержит 500—600 молекул гемагглютинина и 100 — 120 молекул нейраминидазы Частицы гемагглютинина могут образовывать полимеры из пяти субъединиц в виде звездочек, Частицы нейраминидазы грибовидной формы состоят из ножки длиной до 100 А и шляпки размером 50 — 85 А.

числу вирусных заболеваний человека относятся, например, грипп, герпес, клещевой энцефалит,

оспа, бешенство, корь, желтая лихорадка, инфекционный насморк и т.д.

У животных – ящур, коровья оспа, бешенство и др.

У растений – МБТ (мозаичная болезнь табака), вирусы могут определять пятнистость окраски цветков (например, у тюльпана), изменения окраски листьев у многих растений.

Значение вирусов