Вирусы (9 класс)

Исторический аспект

В конце 19 века бактериология достигла больших успехов. Были открыты возбудители чумы, холеры, туберкулеза, дифтерии и др. Однако возбудители многих болезней обнаружить не удавалось. Лишь в 1892г. Дмитрий Иосифович Ивановский (фото сверху слева), занимаясь поисками возбудителя болезни табачной мозаики, установил, что он невидим в микроскоп и проходит через фильтры, задерживающие бактерии. Он предположил, что возбудителем болезни являются или мельчайшие бактерии, или выделяемые ими ядовитые вещества. Такие же результаты получил нидерландский микробиолог М.Бейеринк (фото слева снизу), но он сделал вывод, что мозаику табака вызывают не микробы, а «жидкое заразное начало», или фильтрующийся вирус (от лат. « virus » - яд), который размножается лишь в живых организмах. Оба ученых были отчасти правы, но отчасти и ошибались.

Вирус табачной мозаики

Возбудителем вируса табачной мозаики оказались не бактерии. Хотя удалось достичь значительных успехов в получении высокоочищенных проб и было установлено, что по химической природе это нуклеопротеины (нуклеиновые кислоты+белки), сами частицы еще оставались неуловимыми и загадочными. Увидеть вирусы удалось лишь в электронный микроскоп спустя 50 лет после их открытия. И первым был сфотографирован вирус табачной мозаики (ВТМ), который является одним из наиболее изученных.

Характерные особенности вирусов

Сходство с живыми организмами

Отличие от живых организмов

1. Способность к размножению

2.Наследственность

3. Изменчивость

4. Характерная приспособля-емость к меняющимся условиям окружающей среды.

Специфические черты

1. Во внешней среде имеют форму кристаллов, не проявляя никаких свойств живого.

2. Не потребляют пищи.

3. Не вырабатывают энергию.

4. Не растут.

5. Нет обмена веществ.

6. Имеют неклеточное строение.

1. Очень маленькие размеры.

2. Простота организации (нуклеиновая кислота + белки)

3. Занимают пограничное положение между неживой и живой материей.

4. Высокая скорость размножения.

5. Носитель наследственной информации или ДНК, или РНК.

Формы вирусов

Разнообразие вирусов

Самые крупные вирусы (например, вирус оспы) достигают величины 400-700 нм и приближаются по размерам к небольшим бактериям; самые мелкие (возбудители полиемиелита, энцефалита, ящура) измеряются всего десятками нанометров, т.е. близки к крупным белковым молекулам, в частности молекулам гемоглобина крови; в среднем они раз в 50 меньше бактерий.

Палочковидные

(ВТМ)

Пулевидные

(вирус бешенства)

Сферические

(полиемиелит, ВИЧ)

Нитевидные

(филовирусы)

В виде

многогранников

Выводы:

• Вирусы, хотя и не имеют клеточного строения, относятся к живым организмам. В связи с этим все живое делится на две империи – доклеточных , которая объединяет вирусы и бактериофаги, и клеточных (царства растений, животных, грибов и прокариот).
• Число вирусов, выявленных на сегодня, превышает 1000. Все они объединены в царство Vira . Для них типичен сравнительно простой состав: нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) и защищающая ее белковая оболочка, которая носит название «капсид» (от лат. « capsa » - вместилище).
• Если у всех клеточных организмов имеется обязательно 2 типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК, то вирусы содержат только одну из них. На этом основании их делят на две группы: ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы.

Организация вирусов

Простоорганизованные вирусы представляют собой нуклеопротеиды, т.е. состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких белков, образующих вокруг нее капсид (например, ВТМ). Сложноорганизованные вирусы имеют дополнительную оболочку – белковую или липопротеиновую, которая иногда может еще содержать и углеводы, например, у возбудителей гриппа и герпеса. Их наружняя оболочка является фрагментом ядерной или цитоплазматической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду.

Классификация вирусов

ВИРУСЫ

С

ОБОЛОЧКОЙ

БЕЗ

ОБОЛОЧКИ

ДНК-

двунитевые

РНК-

однонитевые

ДНК-

содержащие

РНК-

содержащие

Двунитевые

Двунитевые

Однонитевые

Однонитевые

Жизненный цикл вирусов

• В отличие от клеточных организмов у вирусов отсутствует собственная система, синтезирующая белки. Вирусы вносят в клетку только свою генетическую информацию. Молекула ДНК вирусов, или их геном, может встраиваться в геном клетки хозяина и существовать в таком виде неопределенно долгое время. Таким образом, вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне , т.е. это ничто иное, как комплект генов, странствующий набор информации, бездействующие пока не найдет себе пристанища в живой клетке .
• Жизненный цикл вируса имеет две фазы : внеклеточную или покоящуюся (вирусные частицы или вирионы) и внутриклеточную (размножающуюся).

Процесс размножения вирусов

Процесс размножения вирусов характеризуется огромной скоростью. Например, в среднем за один цикл размножения в 1 клетке легкого куриного эмбриона воспроизводится до 10 тыс. вирионов вируса чумы птиц.

Первая стадия размножения вирусов – взаимодействие вируса и клетки-хозяина. При этом, каждый вирус способен прикрепляться лишь к определенным клеткам, имеющим на своей поверхности специальные рецепторы. К одной клетке могут прикрепляться до сотни вирусных частиц.

Стадии размножения вирусов

Вторая стадия – проникновение вируса в клетку . Механизм этой стадии различен: 1) через повреждения, 2) как пища, 3) путем слипания мембран клеток и липопротеиновых оболочек вирусов, 4) через специальный приспособления (бактериофаги, имеют приспособление напоминающее шприц. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции хвостика впрыскивает свою ДНК в ее клетку).

Третья стадия – инфекционный процесс , который тоже проходит в несколько этапов.

Первый этап – подготовительный . На этом этапе происходит подавление функций генетического аппарата клетки-хозяина. Белоксинтезирующий аппарат клетки переводится под контроль генома вируса, начинается синтез ферментов, необходимых для производства нуклеиновых кислот вируса.

Этапы инфекционной стадии

• Первый этап – подготовительный.
• Второй этап – репликация нуклеиновых кислот и синтез белков капсида.
• Третий этап – созревание вирусных частиц. Он включает в себя процессы, когда отдельные компоненты складываются в самостоятельно функционирующие вирионы, точно соответствующие родительским оригиналам.
• Четвертый этап – выход вирусов из инфицированной клетки. Чаще всего он сопровождается разрушением клетки и ее гибелью. Реже выход вирусов осуществляется отпочкованием. В этом случае до момента гибели клеток вирусы успевают проделать несколько циклов размножения, постепенно истощая и разрушая клетки-хозяев.

Наука, изучающая размножение, строение и происхождение вирусов, называется вирусологией.

Достижения вирусологии

Многие успехи вирусологии достигнуты в борьбе с конкретными болезнями – оспой, клещевым энцефалитом, бешенством, желтой лихорадкой и др. Получены данные о связи между злокачественными опухолями и вирусами у человека. К числу вирусных заболеваний относится СПИД, возбудителем которого является вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Он относится к ретровирусам, имеет сферическую форму диаметром 100-150 нм. Мишенями ВИЧ являются Т-лимфоциты (хелперы). ВИЧ проникают в центральную нервную систему, поражают нервные клетки и клетки нейроны, а также клетки кишечника.