Вирусы – это невероятно маленькие бесклеточные создания. Наблюдать за ними возможно лишь через самое современное оборудование. Вирусы есть нечто среднее мертвой и дышащей материями. За границей клетки у вирусов имеется форма кристаллов и не проявляются обычные свойства. Вирусы растения, бактерии, животные, а также вирусы-сателлиты.
Слово «вирус» переводится с латинского языка, как «яд». Эти неклеточные организмы были открыты при анализе болезни листочков табака в 19 веке Д.И. Ивановским. А в 1898 году Мартин Бейеринк конкретизировал 5000 разнообразных вирусов. В нынешнее время насчитывается несколько миллионов. Вирусология – так называется научная дисциплина, занимающаяся изучением и исследованием вирусов. Вирусы легко найти в любой точке на Земле.
Делятся вирусы на два типа: бактериофаги и вироиды. Вироиды – это такие недлинные частицы РНК без окаймления из белков, состоящие из одной цепи. Они возбуждают различные заболевания у растений и животных. Одной из таких болезней является слабоумие, деменция. Что касается бактериофагов, то они, врываясь в клетку бактерии, разрушают ее. Структура бактериофага таково: белковая оболочка и кислота ДНК, иногда РНК. Это самая распространенная группа вирусов.
В основном, строение вирусов достаточно примитивное. Части вирусов складываются из специальных капсид – белковой оболочки или нуклеиновых кислот РНК, ДНК. Вирусы со структурой посложнее имеют придаточную липопротеиновую стенку, образовавшуюся из цитоплазматического слоя хозяйской клетки.
Плодятся вирусы строго в клетках иных существ, передавая их клеткам ген. данные и клетка, считывая эти данные, производит похожие вирусы, словно дублирует их.
Самые известны вирусные заболевания для людей – оспа, гепатит, ветрянка, герпес. Опаснейшим вирусом можно считать СПИД, лекарство от которого еще не разработано.
Исцеление каких-то недугов, к примеру, гриппа и гепатита вызывает некоторые трудности из-за способности большинства вирусов ускоренно размножаться и мутироваться в клеточной среде, поэтому они устойчивы к самым крепким и дорогим лекарствам.
Вариант 2
Все живые существа на земле, способны подвергаться нападению вирусов. Вирус не видим для человеческого глаза, но их размножение внутри организма хорошо ощутимо. Вирусы способны размножаться только на поверхности живой клетки, поэтому от вирусов страдают только живые существа.
Открытие не бактериального мира произошло в конце 19 века. Это отражено в работе Дмитрия Иванского, где он описывает табачный вирус. На данный момент существует более 100 миллионов видов вирусов, но описаны только 100 тысяч. Их обнаруживают в каждом разделе мира. На любо площадке и закрытом пространстве. Глубоким изучением вирусов занимается специальная наука – вирусология.
Организм животных и частично человека так устроен, что он во время активного воздействия и размножения вирусов в организме начинает вырабатываться иммунный удар, который пытается уничтожить жизнь всех вирусов. Человек изобрел вакцину, с помощью которой иммунный удар усиливается. При этом вакцина приспособлена к конкретному вирусу и уничтожает именно его. Но существуют более сложные вирусы, которые способны перемещаться по организму и не подвергаться воздействию вакцины. Таким образом, образуется хроническая патология болезни организма. Ученые фармацевты пытались создать препарат, который смог бы воздействовать на вирусы, но это сделать не удалось.
С латинского «вирус» обозначает яд. С 1728 года оно обозначает существо, которое способно жить внутри организма и вызывать болезни, передающиеся другим организмам. Далее люди стали их изучать и открывать причины их возникновения, например появление грибков, бактерий и так далее. Долгое время не могли найти вирус, который приводит к бешенству, вместе с этим началась разработка лекарства и средств для избавления от этого. После всех исследований в конце 19 века вирусы перестали назвать бактериями и выделили отдельную группу вирусов со своими отличительными особенностями.
Вирусы – это довольно опасные существа, которые видит не каждый микроскоп, что усложняет их исследование и борьбу с ними. Их особая способность приводить организм к болезням не благоприятно влияет на окружающих существ. На данный момент они так же недостаточно изучены и соответственно недостаточно знаний для их уничтожения и выведения из живых клеток.
- Писатель Марсель Пруст. Жизнь и творчество
Марсель Пруст являлся известным писателем-романистом, представителем французского модернизма в XX веке. М.Пруст родился 10.07.1871 в деревенском пригороде французской столицы в довольно обеспеченной семьеВикинги - сообщение доклад (5, 6 класс. История. География)
Викинги были жителями Скандинавии примерно с 700 года до 1125 года. Этот период называется эпохой викингов. Викинги путешествовали на большие расстояния в своих кораблях, как торговцы, поселенцы и воины
Структура
Примеры структур икосаэдрических вирионов.
А. Вирус, не имеющий липидной оболочки (например, пикорнавирус).
B. Оболочечный вирус (например, герпесвирус).
Цифрами обозначены: (1) капсид, (2) геномная нуклеиновая кислота, (3) капсомер, (4) нуклеокапсид, (5) вирион, (6) липидная оболочка, (7) мембранные белки оболочки.
Классификация
Отряд (-virales ) Семейство (-viridae ) Подсемейство (-virinae ) Род (-virus ) Вид (-virus )Классификация Балтимора
Нобелевский лауреат, биолог Дэвид Балтимор, предложил свою схему классификации вирусов, основываясь на различиях в механизме продукции мРНК .Эта система включает в себя семь основных групп:
- (I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не имеющие РНК-стадии (например, герпесвирусы , поксвирусы, паповавирусы, мимивирус).
- (II) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы).
- (III) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу ДНК (например, парвовирусы).
- (IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной полярности (например, пикорнавирусы , флавивирусы).
- (V) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы).
- (VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ).
- (VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы (например, вирус гепатита B).
В настоящее время, для классификации вирусов используются обе системы одновременно, как дополняющие друг друга.
Дальнейшее деление производится на основе таких признаков как структура генома (наличие сегментов, кольцевая или линейная молекула), генетическое сходство с другими вирусами, наличие липидной оболочки, таксономическая принадлежнось организма-хозяина и так далее.
История
Применение вирусов
Ссылки
- "Нобелевский комитет поразили вирусы" Статья. Газета «Коммерсантъ» № 181(3998) от 07.10.2008.
Литература
- Mayo M.A., Pringle C.R. Virus taxonomy - 1997 // Journal of General Virology . - 1998. - № 79. - С. 649-657.
Вирусы. Наверняка Вы неоднократно слышали это название, слышали о том вреде, который они представляют для человека, слышали о таких вирусных инфекциях как грипп, корь, оспа, герпес, гепатит, ВИЧ... Но что такое вирусы и почему они так опасны?
Все вирусы являются неклеточными организмами, то есть не имеющими клеточной структуры и в этом заключается их главное отличие от прочих типов организмов.
Средние размеры вирусов колеблются в пределах от 20 до 300 нанометров, что делает их малейшими из, всего к чему применимо слово «живое». Среднестатистический вирус примерно в 100 раз меньше, чем другие патогенные существа, бактерии . Увидеть вирус можно только в достаточно мощном электронном микроскопе.
Попав в клетки хозяина вирусы начинают самопроизвольно размножаться, причем строительным материалом выступает вещество самой клетки, что нередко приводит к ее гибели. Именно этим опасны все вирусные инфекции.
Интересно, что для человека существуют и полезные вирусы, это так называемые бактериофаги, которые разрушают вредные бактерии внутри нас.
Как устроены вирусы?
Строение вирусных частиц максимально просто, в большинстве случаев они состоят всего из двух компонентов, реже - трех:
генетический материал в виде ДНК или РНК молекул - это собственно основа вируса, содержащая в себе информацию для его размножения;
капсид - белковая оболочка, отделяющая и защищающая генетический материал от внешней среды;
суперкапсид - дополнительная липидная оболочка, которая в некоторых случаях формируется из мембран клеток донора.
Внутреннее устройство вирусной частицы
Какими бывают вирусы?
По форме все вирусы можно разделить на 4 большие группы:
- спиральные
- икосаэдрические и круглые
- продолговатые
- комплексные или неправильные
Типовые формы вирусов
Распространяются вирусы также различными путями, коих существует огромное количество: по воздуху, при непосредственном контакте, по средством животных-переносчиков, через кровь и т.д.
Доклад про вирусы по биологии, который поможет Вам подготовиться к занятию, изложен в этой статье.
Сообщение про вирусы
Что такое вирусы?
Характеристика вирусов
Вирусы существуют на планете во всех ее экосистемах. Их изучает наука вирусология, а точнее микробиология. Вирусная частица состоит из:
- Генетических данных ДНК или РНК.
- Белковой оболочки.
Распространяются такими способами:
- Вирусы, которые живут в растениях, распространяют насекомые.
- Вирусы, которые живут в животных, распространяются кровососущими насекомыми.
- Вирусы, которые живут в человеческом организме, передаются половым, воздушно-капельным путем, через переливание крови.
Данные внеклеточные агенты имеют некоторые сходства с живыми клетками: у них имеется набор генов, размножаются (создавая свои копии) и они эволюционируют методом естественного отбора. Но живой материей их назвать нельзя, так как клеточного строения у них нет. Вирусы для синтезирования собственных молекул ищут клетку-хозяина. Без нее они не способны размножаться. В 2013 году ученые обнаружили, что некоторые бактериофаги обладают своей иммунной системой, которая может адаптироваться.
Классификация вирусов
Лауреат Нобелевской премии Дейвид Балтимор разработал классификацию вирусов. Она актуальна и сегодня. Основывается на образовании мРНК: вирусы образовывают ее из своих геномов. Итак, вирусы делятся на:
- Организмы с двуцепочной ДНК без стадии РНК. Это герпевирусы, мимивирусы.
- Вирусы с одноцепочной ДНК с положительной полярностью. Это парвовирусы.
- Организмы с двучепочной РНК. Это ротавирусы.
- Вирусы с одноцепочной РНК положительной полярности. Это ортомиксовирусы, пикорнавирусы, флавивирусы.
- Организмы з одноцепочной молекулой РНК негативной или двойной полярности. Это филовирусы.
- Вирусы с одноцепочной положительной РНК, синтезом ДНК на матрице РНК. Это ВИЧ.
- Организмы с двуцепочной ДНК, синтезом ДНК на матрице РНК. Это гепатит В.
Жизнедеятельный цикл вирусов
У всех вирусов жизненный цикл протекает почти одинаково. Для размножения они используют материалы клетки хозяина и производят огромное количество своих копий. Жизнедеятельность этих организмов складывается из взаимоперекрывающихся этапов. Первый этап предусматривает прикрепление вируса к хозяйственной клетке и создание между ними белковой связи. Следующий шаг – проникновение в клетку и передача ей своего генетического материала. Дальше происходит разрушение капсида и освобождение геномной нуклеиновой кислоты. Паразит внутри клетки начинает собирать вокруг себя вирусные частицы и модифицировать белок. После проделанной работы вирус покидает клетку, продолжая активно развиваться дальше, живя в ней.
Открытие вирусов Д.И.Ивановским в 1892г. положило начало развитию науки вирусологии. Более быстрому ее развитию способствовали: изобретение электронного микроскопа, разработка метода культивирования микроорганизмов в культурах клеток.
В настоящее время вирусология- бурно развивающаяся наука, что связано с рядом причин:
Ведущей ролью вирусов в инфекционной патологии человека (примеры- вирус гриппа, ВИЧ- вирус иммунодефицита человека, цитомегаловирус и другие герпесвирусы) на фоне практически полного отсутствия средств специфической химиотерапии;
Использованием вирусов для решения многих фундаментальных вопросов биологии и генетики.
Основные свойства вирусов (и плазмид), по которым они отличаются от остального живого мира.
1. Ультрамикроскопические размеры (измеряются в нанометрах). Крупные вирусы (вирус оспы) могут достигать размеров 300 нм, мелкие- от 20 до 40 нм. 1 мм=1000 мкм, 1 мкм=1000 нм.
3. Вирусы не способны к росту и бинарному делению.
4. Вирусы размножаются путем воспроизводства себя в инфицированной клетке хозяина за счет собственной геномной нуклеиновой кислоты.
6. Средой обитания вирусов являются живые клетки- бактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.
Все вирусы существуют в двух качественно разных формах: внеклеточной- вирион и внутриклеточной- вирус. Таксономия этих представителей микромира основана на характеристике вирионов- конечной фазы развития вирусов.
Строение (морфология) вирусов.
1. Геном вирусов образуют нуклеиновые кислоты, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК- вирусов) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК- вирусов).
2. Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц- капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид- спиральный (спиральные вирусы) и кубический (сферические вирусы).
При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота (нитевидные вирусы). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего- двадцатигранники - икосаэдры.
3. Просто устроенные вирусы имеют только нуклеокапсид , т.е. комплекс генома с капсидом и называются “голыми”.
4. У других вирусов поверх капсида есть дополнительная мембраноподобная оболочка, приобретаемая вирусом в момент выхода из клетки хозяина- суперкапсид. Такие вирусы называют “одетыми”.
Кроме вирусов, имеются еще более просто устроенные формы способных передаваться агентов - плазмиды, вироиды и прионы.
Основные этапы взаимодействия вируса с клеткой хозяина.
1. Адсорбция- пусковой механизм, связанный со взаимодействием специфических рецепторов вируса и хозяина (у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- гликопротеин gp 120).
2. Проникновение- путем слияния суперкапсида с мембраной клетки или путем эндоцитоза (пиноцитоза).
3. Освобождение нуклеиновых кислот- “раздевание” нуклеокапсида и активация нуклеиновой кислоты.
4. Синтез нуклеиновых кислот и вирусных белков, т.е. подчинение систем клетки хозяина и их работа на воспроизводство вируса.
5. Сборка вирионов- ассоциация реплицированных копий вирусной нуклеиновой кислоты с капсидным белком.
6. Выход вирусных частиц из клетки, приобретения суперкапсида оболочечными вирусами.
Исходы взаимодействия вирусов с клеткой хозяина.
1. Абортивный процесс - когда клетки освобождаются от вируса:
При инфицировании дефектным вирусом, для репликации которого нужен вирус- помощник, самостоятельная репликация этих вирусов невозможна (так называемые вирусоиды). Например, вирус дельта (D) гепатита может реплицироваться только при наличии вируса гепатита B, его Hbs - антигена, аденоассоциированный вирус- в присутствии аденовируса);
При инфицировании вирусом генетически нечувствительных к нему клеток;
При заражении чувствительных клеток вирусом в неразрешающих условиях.
2. Продуктивный процесс - репликация (продукция) вирусов:
- гибель (лизис) клеток (цитопатический эффект)- результат интенсивного размножения и формирования большого количества вирусных частиц - характерный результат продуктивного процесса, вызванного вирусами с высокой цитопатогенностью. Цитопатический эффект действия на клеточные культуры для многих вирусов носит достаточно узнаваемый специфический характер;
- стабильное взаимодействие , не приводящее к гибели клетки (персистирующие и латентные инфекции) - так называемая вирусная трансформация клетки.
3. Интегративный процесс - интеграция вирусного генома с геномом клетки хозяина. Это особый вариант продуктивного процесса по типу стабильного взаимодействия. Вирус реплицируется вместе с геномом клетки хозяина и может длительно находиться в латентном состоянии. Встраиваться в ДНК- геном хозяина могут только ДНК- вирусы (принцип “ДНК- в ДНК”). Единственные РНК- вирусы, способные интегрироваться в геном клетки хозяина- ретровирусы, имеют для этого специальный механизм. Особенность их репродукции- синтез ДНК провируса на основе геномной РНК с помощью фермента обратной транскриптазы с последующим встраиванием ДНК в геном хозяина.
Основные методы культивирования вирусов.
1. В организме лабораторных животных.
2. В куриных эмбрионах.
3. В клеточных культурах - основной метод.
Типы клеточных культур.
1. Первичные (трипсинизированные) культуры - фибробласты эмбриона курицы (ФЭК), человека (ФЭЧ), клетки почки различных животных и т.д. Первичные культуры получают из клеток различных тканей чаще путем их размельчения и трипсинизации, используют однократно, т.е. постоянно необходимо иметь соответствующие органы или ткани.
2. Линии диплоидных клеток пригодны к повторному диспергированию и росту, как правило не более 20 пассажей (теряют исходные свойства).
3. Перевиваемые линии (гетероплоидные культуры), способны к многократному диспергированию и перевиванию, т.е. к многократным пассажам, наиболее удобны в вирусологической работе- например, линии опухолевых клеток Hela, Hep и др.
Специальные питательные среды для культур клеток.
Используются разнообразные синтетические вирусологические питательные среды сложного состава, включающие большой набор различных факторов роста- среда 199, Игла, раствор Хэнкса, гидролизат лактальбумина. В среды добавляют стабилизаторы рН (Hepes), различные в видовом отношении сыворотки крови (наиболее эффективной считают эмбриональную телячью сыворотку), L-цистеин и L-глютамин.
В зависимости от функционального использования среды могут быть ростовые (с большим содержанием сыворотки крови) - их используют для выращивания клеточных культур до внесения вирусных проб, и поддерживающие (с меньшим содержанием сыворотки или ее отсутствием)- для содержания инфицированных вирусом клеточных культур.
Выявляемые проявления вирусной инфекции клеточных культур.
1. Цитопатический эффект.
2. Выявление телец включений.
3. Выявление вирусов методом флюоресцирующих антител (МФА), электронной микроскопией, авторадиографией.
4. Цветная проба. Обычный цвет используемых культуральных сред, содержащих в качестве индикатора рН феноловый красный, при оптимальных для клеток условиях культивирования (рН около 7,2)- красный. Размножение клеток меняет рН и соответственно- цвет среды с красного на желтый за счет смещения рН в кислую сторону. При размножении в клеточных культурах вирусов происходит лизис клеток, изменения рН и цвета среды не происходит.
5. Выявление гемагглютинина вирусов- гемадсорбция, гемагглютинация.
6. Метод бляшек (бляшкообразования). В результате цитолитического действия многих вирусов на клеточные культуры образуются зоны массовой гибели клеток. Выявляют бляшки- вирусные “ клеточно- негативные” колонии.
Номенклатура вирусов.
Название семейства вирусов заканчивается на “viridae”, рода- “virus”, для вида обычно используют специальные названия, например - вирус краснухи, вирус иммунодефицита человека- ВИЧ, вирус парагриппа человека типа 1 и т.д.
Вирусы бактерий (бактериофаги).
Естественной средой обитания фагов является бактериальная клетка, поэтому фаги распространены повсеместно (например, в сточных водах). Фагам присущи биологические особенности, свойственные и другим вирусам.
Наиболее морфологически распространенный тип фагов характеризуется наличием головки- икосаэдра, отростка (хвоста) со спиральной симметрией (часто имеет полый стержень и сократительный чехол), шипов и отростков (нитей), т.е. внешне несколько напоминают сперматозоид.
Взаимодействие фагов с клеткой (бактерией) строго специфично, т.е. бактериофаги способны инфицировать только определенные виды и фаготипы бактерий.
Основные этапы взаимодействия фагов и бактерий.
1. Адсорбция (взаимодействие специфических рецепторов).
2. Внедрение вирусной ДНК (инъекция фага) осуществляется за счет лизирования веществами типа лизоцима участка клеточной стенки, сокращения чехла, вталкивания стержня хвоста через цитоплазматическую мембрану в клетку, впрыскивание ДНК в цитоплазму.
3. Репродукция фага.
4. Выход дочерних популяций.
Основные свойства фагов.
Различают вирулентные фаги , способные вызвать продуктивную форму процесса, и умеренные фаги , вызывающие редуктивную фаговую инфекцию (редукцию фага). В последнем случае геном фага в клетке не не реплицируется, а внедряется (интегрируется) в хромосому клетки хозяина (ДНК в ДНК), фаг превращается в профаг. Этот процесс получил название лизогении . Если в результате внедрения фага в хромосому бактериальной клетки она приобретает новые наследуемые признаки, такую форму изменчивости бактерий называют лизогенной (фаговой) конверсией. Бактериальную клетку, несущую в своем геноме профаг, называют лизогенной, поскольку профаг при нарушении синтеза особого белка- репрессора может перейти в литический цикл развития, вызвать продуктивную инфекцию с лизисом бактерии.
Умеренные фаги имеют важное значение в обмене генетическим материалом между бактериями- в трансдукции (одна из форм генетического обмена). Например, способностью вырабатывать экзотоксин обладают только возбудитель дифтерии, в хромосому которого интегрирован умеренный профаг, несущий оперон tox, отвечающий за синтез дифтерийного экзотоксина. Умеренный фаг tox вызывает лизогенную конверсию нетоксигенной дифтерийной палочки в токсигенную.
По спектру действия на бактерии фаги разделяют на:
Поливалентные (лизируют близкородственные бактерии, например сальмонеллы);
Моновалентные (лизируют бактерии одного вида);
Типоспецифические (лизируют только определенные фаговары возбудителя).
На плотных средах фаги обнаруживают чаще с помощью спот (spot) - теста (образование негативного пятна при росте колоний) или методом агаровых слоев (титрования по Грациа).
Практическое использование бактериофагов.
1. Для идентификации (определение фаготипа).
2. Для фагопрофилактики (купирование вспышек).
3. Для фаготерапии (лечение дисбактериозов).
4. Для оценки санитарного состояния окружающей среды и эпидемиологического анализа.
