Содержание.
Введение 2 стр.
Глава 1. Строение вирусов. 4 стр.
Глава 2. Разнообразие вирусов. 8 стр.
Глава 3. Биологическая роль вирусов. 11 стр.
Заключение. 14 стр.
Список литературы. 15 стр.
Приложение. 16 стр.
Введение.
"Вирус - это, по существу, часть клетки. Мы считаем вирусами те компоненты клетки, которые достаточно независимы для того, чтобы передаваться другим клеткам, и сравниваем их с другими клеточными компонентами, более прочно связанными со всей системой."
Г. Руска
В 1852 г. русский ботаник Д.И. Ивановский впервые получил инфекционный экстракт из растений табака, пораженных мозаичной болезнью. Когда такой экстракт пропустили через фильтр, способный задерживать бактерии, отфильтрованная жидкость все еще сохраняла инфекционные свойства. В 1898 г. голландец Бейеринк придумал новое слово "вирус" (от латинского слова, означающего "яд"), чтобы обозначить этим термином инфекционную природу некоторых профильтрованных растительных жидкостей. Хотя удалось достичь значительных успехов в получении высокоочищенных проб вирусов и было установлено, что по химической природе это нуклеопротеины (нуклеиновые кислоты, связанные с белками), сами частицы все еще оставались неуловимыми и загадочными, потому что они были слишком малы, чтобы их можно было увидеть с помощью светового микроскопа. Поэтому-то вирусы и оказались в числе первых биологических структур, которые были исследованы в электронном микроскопе сразу же после его изобретения в 30-е годы прошлого столетия.
Наиболее правдоподобной и приемлемой является гипотеза о том, что вирусы произошли из "беглой" нуклеиновой кислоты, т.е. нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность размножаться независимо от той клетки, из которой она возникла, хотя при этом подразумевается, что такая ДНК размножается с использованием (паразитическим) структур этой или других клеток. Таким образом, вирусы, должно быть, произошли от клеточных организмов, и их не следует рассматривать как примитивных предшественников клеточных организмов. [www.medicinform.net]
Вирусы отличаются от микроорганизмов следующими особенностями: 1) они содержат нуклеиновую кислоту только одного типа – или ДНК, или РНК; 2) для их репродукции необходима только нуклеиновая кислота; 3) они не способны размножаться вне живой клетки. Вирусы, таким образом, не являются самостоятельными организмами, а используют для своего размножения живые клетки: их репродукция происходит в клетке-хозяине. Клеточные механизмы нужны как для репликации нуклеиновой кислоты, так и для синтеза белковой оболочки вируса. Развитие вируса приводит к гибели клетки-хозяина. Вне клетки вирус существует в виде вирусной частицы (вириона), которая состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки – капсида. Поэтому вирусную частицу называют также нуклеокапсидом. [Шлегель, 1987] В то же время внутриклеточный вирус есть самореплицирующаяся форма, не способная к бинарному делению. Тем самым в определение вируса закладывается принципиальное различие между клеточной формой, воспроизводящейся только из вирусной нуклеиновой кислоты. Однако качественное отличие вирусов от про- и эукариот не ограничивается только одной этой стороной, а включает ряд других: 1) наличие одного типа нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК); 2) отсутствие клеточного строения и белоксинтезирующих систем; 3) возможность интеграции в клеточный геном и синхронной с ним репликации.
Вместе с тем вирусы отличаются от обычных репликонов, какими являются молекулы ДНК всех микроорганизмов и любых других клеток, а также плазмид и транспозонов, поскольку упомянутые репликоны являются биомолекулами, которые нельзя отнести к живой материи. [Борисов и др., 1994]
Вирусы распознаются по последствиям своего развития в клетках хозяина. Они разрушают целые комплексы клеток и вызывают поражения тканей, что ведет к появлению некротических пятен или зон лизиса. Обычные хозяева вирусов – это растения, животные и микроорганизмы. [Шлегель, 1987]
Глава 1. Строение вирусов.
Вирусная частица, называемая также вирионом, состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженной белковой оболочкой. Эту оболочку называют капсидом. Такая единица (капсид + нуклеиновая кислота = нуклеокапсид) может быть «голой», а в других случаях окружена оболочкой. Голым нуклеокапсидами являются, например, частицы вируса табачной мозаики, вируса, вызывающего бородавки, и аденовируса. Дополнительная оболочка окружает вирусы гриппа и герпеса.
Капсид в свою очередь состоит из субъединиц – капсомеров. Он чаще всего имеет симметричное строение. Различают два вида симметрии – спиральную и кубическую. В таблице 1 различные вирусы сгруппированы по их структуре.
Таблица 1. Морфологические классы вирусов.
Спиральная структура
| Нуклеиновая кислота | Голые капсиды | Капсиды с оболочкой |
| РНК | Вирус табачной мозаики РНК и многие другие вирусы растений | Миксовирусы: вирусы гриппа, вирусы парагриппа (свинка, корь) |
| ДНК | Колифаг fd |
Полиэдрическая структура (икосаэды)
| РНК | Пикорнавирусы: вирусы РНК ящура, ЕСНО, полиомиелита, реовирусы | Ретровирусы (онкогенные): вирусы саркомы, лейкозов, карциномы. |
| Кольцевая ДНК | Паповавирусы (онкогенные, РНК): вирусы папилломы, полиомы, SV 40 | Тогавирусы: вирус лесов Семлики, вирусы энцефалита, желтой лихорадки |
| Одноцепочечная кольцевая ДНК | Колифаги ǿХ 174, М13 | Вирусы простого герпеса, опоясывающего лишая, ветряной оспы, вирус Эпштейна – Барр (инфекционного мононуклеоза) |
Сложные вирусы (икосаэдрическая головка + спиральный хвост)
| ДНК | Большие бактериофаги (Т 2, Т 4, Т 6) |
| Сложные вирионы | |
| ДНК | Вирусы оспы, коровьей оспы |
Рассмотрим четыре вируса, которые известны как возбудители болезней: два вируса со спиральной симметрией, из них один с голыми частицами (вирус табачной мозаики) и один с дополнительной оболочкой (вирус гриппа), и два типа вирусов с кубической симметрией – с голыми частицами (вирус полиомиелита и другие полиэдрические вирусы) и с оболочкой (вирус герпеса).
Вирус табачной мозаики. Это типичный пример вируса со спиральной симметрией. Его легко выделить из выжатого сока зараженных растений. Частицы представляют собой палочки толщиной 18 нм. Этот палочковидный нуклеокапсид состоит примерно из 2100 капсомеров. Они расположены по винтовой линии и образуют полый цилиндр. Каждый капсомер состоит из одной полипептидной цепи (158 аминокислот, последовательность которых определена). В стенке полого цилиндра между капсомерами помещается цепь РНК, которая тоже идет по винтовой линии.
Вирус гриппа. Частицы вируса гриппа имеют диаметр 110 нм. Нуклеокапсид, как и у вируса табачной мозаики, имеет спиральное строение, но он не палочковидный, а многократно закрученный. Нуклеокапсид окружен оболочкой – фрагментом мембраны клетки-хозяина, из которой вышел вирион. Оболочка имеет на своей наружной стороне шипы, которые служат для адсорбции вириона на поверхности новой клетки-хозяина и содержат мукопротеины и фермент нейраминидиазу. Этот фермент отщепляет от мукопротеинов инфицируемой клетки один компонент – N-ацетилнейраминовую кислоту – и, по-видимому, играет роль в разжижении слизи, покрывающей эпителиальные клетки носоглотки. Размножение вируса происходит внутри клеток. Освобождение вириона напоминает процесс почкования; при этом наружная оболочка вирусной частицы образуется из мембраны клетки-хозяина, которая может быть модифицирована добавлением белков вирусного происхождения (например, нейраминидазы).
Существует много различных разновидностей вируса гриппа. Какую именно ткань будет поражать вирус, зависит от специфичности вируса по отношению к клеткам-хозяевам и от рецепторных свойств клеток. Вирус может вызывать нарушение клеточного метаболизма или даже гибель клетки. Кроме того, он действует как антиген и стимулирует образование антител в организме хозяина. Вирусы, ответственные за большие эпидемии гриппа, отличаются друг от друга по своей вирулентности и патогенности.
Полиэдрические вирусы без наружной оболочки. Многие вирусы, кажущиеся сферическими, на самом деле имеют форму многогранника. Чаще всего это икосаэдр (двадцатигранник) – тело, ограниченное 20 равносторонними треугольниками и имеющее 12 вершин. Капсид икосаэдрического вируса состоит из капсомеров двух типов: в вершинах располагаются пентоны, состоящие из пяти белковых мономеров (протомеров); остальную поверхность граней и ребра образуют гексоны, состоящие из шести протомеров. Построение капсида из капсомеров следует законам кристаллографии; в соответствии с этим наименьший икосаэдрический капсид должен состоять из 12 пентонов, следующий по величине – из 12 пентонов и 20 гексонов. Существуют вирусы из 252 и даже 812 капсомеров.
По принципу икосаэдра построено очень много вирусов: вирусы полиомиелита, ящура, аденовирусы.
Полиэдрические вирусы с наружной оболочкой. Икосаэдр, окруженный оболочкой, - такова форма возбудителей ветряной оспы, опоясывающего лишая и простого герпеса.
Икосаэдрический капсид вируса герпеса состоит из 162 капсомеров. Наружная оболочка, несомненно, образуется из внутренней ядерной мембраны клетки-хозяина. Вирусы герпеса размножаются в ядрах клеток; капсиды новых вирусных частиц одеваются оболочкой из ядерной мембраны, «отпочковываются» от ядра и выводятся наружу по системе эндоплазматического ретикулума.
Ветряная оспа – относительно легкая детская болезнь. Вирус инфицирует верхние дыхательные пути, разносится кровью по всему телу и, закрепляясь в коже, в конечном счете вызывает здесь образование пузырьков. Опоясывающий лишай возникает у частично иммунных лиц; он появляется в результате реактивации вируса ветряной оспы. Таким образом, оба заболевания вызываются одним и тем же вирусом.