Вирусы могут существовать как внутриклеточные паразиты эукариот

Неклеточные формы жизни. Вирусы и бактериофаги. урок. Биология 10 Класс

Вирусы могут существовать как внутриклеточные паразиты эукариот

В 1892 году Д.И. Ивановский (см. Рис. 1), изучая мозаичную болезнь табака (см. Рис. 2), установил, что причиной заболевания является некое инфекционное начало, содержащееся в листьях больных растений, которое проходит через фильтр, задерживающий обыкновенные бактерии. Если профильтрованный сок внести в листья здоровых растений, то они также заболевают мозаичной болезнью.

Рис. 1. Д.И. Ивановский

Рис. 2. Мозаичная болезнь табака

В 1898 году независимо от Ивановского аналогичные результаты получил голландский микробиолог М. Бейеринк. Однако он предположил, что мозаичную болезнь табака вызывают не мельчайшие бактерии, а некое жидкое заразное начало, которое он назвал фильтрующим вирусом.

Размеры вирусов определяются нанометрами (20-200 нм), поэтому их изучение началось после открытия электронного микроскопа. В настоящее время описаны вирусы практически всех групп живых организмов.

Вирусы – неклеточные формы жизни. Они состоят (см. Рис.

3) из фрагмента генетического материала (РНК или ДНК), составляющего сердцевину вируса, и защитной оболочки, которая называется капсид.

У некоторых вирусов (герпес, грипп) есть дополнительная липопротеидная оболочка – суперкапсид, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина.

Рис. 3. Строение вируса

Вирусы не способны к самостоятельной жизнедеятельности. Они могут проявлять свойства живого, только попав в клетку-хозяина. Они используют потенциал и энергию этой клетки для создания своих новых вирусных частиц, следовательно, вирусы являются внутриклеточными паразитами.

Обычно вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина и проникает внутрь. Каждый вирус ищет своего хозяина, то есть клетки строго определенного вида. Например, вирус – возбудитель гепатита (желтуха) проникает и размножается только в клетках печени, а вирус эпидемического паротита (свинка) – только в клетках околоушных слюнных желез человека.

Проникнув внутрь клетки-хозяина, вирусная ДНК или РНК начинает взаимодействовать с ее генетическим аппаратом таким образом, что клетка начинает синтезировать белки, свойственные вирусу (см. Рис. 4).

Рис. 4. Схема репродукции вируса

В дальнейшем пораженная вирусами клетка может буквально «лопнуть», и из нее выйдет большое число вирусных частиц. Иногда вирусы выделяются из клетки постепенно, по одному, и зараженная клетка живет долго – такой тип взаимодействия вируса с клеткой называется продуктивным.

При заражении ретровирусом (например, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)), у которого в качестве генетического материала используется молекула РНК, наблюдается другая картина.

При попадании ретровируса в клетку-хозяина происходит обратная транскрипция. То есть на основе вирусной РНК синтезируется вирусная ДНК, которая встраивается в ДНК человека.

Такой тип взаимодействия вируса с клеткой называется интегративным, а встроенная в состав хромосомы клетки ДНК вируса называется провирусом. Далее провирус реплицируется (удваивается) в составе хромосомы и переходит в геном дочерних клеток.

Однако под влиянием некоторых физических и химических факторов провирус может выщепляться из хромосомы клетки и переходить к продуктивному типу взаимодействия, то есть синтезировать новые вирусные частицы.

При заражении ВИЧ человек чувствует себя здоровым, пока вирусный генетический материал встроен в хромосому человека. Однако при выщеплении этого вирусного генетического материала из клетки она начинает образовывать новые вирусные частицы, вследствие чего развивается смертельное заболевание – синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД).

Вирусы являются возбудителями большого количества заболеваний человека: корь, грипп, оспа, краснуха, энцефалит, свинка, гепатиты, СПИД.

Известен также целый ряд заболеваний растений, вызываемых вирусами, например мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов или скручивание листьев картофеля.

Всего описано около 500 видов вирусов, поражающих клетки позвоночных животных, и около 300 вирусов растений. Некоторые вирусы участвуют в злокачественном перерождении клеток и тем самым провоцируют онкологические заболевания.

В зависимости от содержащегося генетического материала вирусы подразделяются на ДНК-содержащие и РНК-содержащие.

РНК-содержащие вирусы

Одноцепочные РНК-содержащие вирусы подразделяются на:

1. Плюс-нитевые (положительные). Плюс-нить РНК этих вирусов вы­полняет наследственную (геномную) функцию и функцию информационной РНК (иРНК).

2. Минус-нитевые (отрицательные). Минус-нить РНК этих вирусов выпол­няет только наследственную функцию.

К РНК-содержащим вирусам относятся более  вирусов, вызывающих респираторные заболевания, а также вирус гриппа, кори, краснухи, свинки, ВИЧ. Также существует специфическая группа вирусов – арбовирусы, которые переносятся членистоногими.

ДНК-содержащие вирусы

Двухцепочные ДНК-содержащие вирусы вызывают такие заболевания, как папиллома человека или герпес, гепатит В (гепатит А и гепатит С вызывается РНК-содержащими вирусами).

ДНК-содержащие вирусы поражают также растения. Они вызывают, например, золотую мозаику бобов или полосатость у кукурузы.

По своему строению вирус гепатита С – это РНК-содержащий вирус, имеющий сферическую форму, сложно устроенный (см. Рис. 5).

В качестве генетического материала такой вирус содержит линейную однонитчатую молекулу РНК.

Рис. 5. Гепатит С

Врачи называют гепатит С «ласковым убийцей», так как у этой болезни практически полностью отсутствуют симптомы. По причине бессимптомного течения болезни, диагностировать ее очень сложно: как правило, многие пациенты узнают о том, что заражены этим вирусом, совершенно случайно, к примеру, на плановых обследованиях.

Ласковый убийца умело маскируется под другие недуги, которые сопровождаются слабостью, быстрой утомляемостью или астенией. Коварный гепатит C может на протяжении нескольких лет разрушать печень человека, не давая ему при этом возможности начать эффективное своевременное лечение.

При переходе в хроническую стадию инфекции гепатит становится причиной цирроза или онкологических патологий печени.

Вопреки бытующим предрассудкам, подцепить вирус гепатита C невозможно через социальные контакты (поцелуи, объятия), через продукты или воду, через грудное молоко. Вы ничем не рискнете, если разделите с носителем вируса трапезу или напитки. Заразиться гепатитом C можно при контакте с кровью инфицированного человека либо половым путем.

В настоящее время для лечения гепатита С используют два препарата: Интерферон альфа и Рибавирин.

Рис. 6. Бактериофаг (Источник)

Особую группу вирусов составляют бактериофаги (или просто фаги), которые заражают бактериальные клетки (см. Рис. 6). Фаг укрепляется на поверхности бактерии при помощи специальных ножек и вводит в ее цитоплазму полый стержень, через который проталкивает внутрь клетки свою ДНК или РНК.

Таким образом, генетический материал фага попадает внутрь бактериальной клетки, а капсид остается снаружи. В цитоплазме начинается репликация генетического материала фага, синтез его белков, построение капсида и сборка новых фагов.

Уже через 10 мин после заражения в бактерии формируются новые фаги, а через полчаса бактериальная клетка разрушается, и из нее выходят около 200 заново сформированных вирусов – фагов, способных заражать другие бактериальные клетки (см. Рис. 7).

 Некоторые фаги используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями, вызывающими холеру, дизентерию, брюшной тиф.

Рис. 7. Схема размножения бактериофага (Источник)

Список литературы

  1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
  2. Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П.В. Ижевский, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина и др. – 2-е изд., переработанное. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стр.
  3. Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
  4. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Домашнее задание

  1. Вопросы в конце параграфа 20 (стр. 81) – Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. «Общая биология», 10-11 класс (Источник)
  2. Когда вирусы проявляют свойства живых организмов?
  3. Кто открыл вирусы?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/biology/10-klass/bosnovy-citologii-b/nekletochnye-formy-zhizni-virusy-i-bakteriofagi

Внутриклеточные паразиты: вирусы, микробы и бактерии

Вирусы могут существовать как внутриклеточные паразиты эукариот

Кроме паразитов, паразитирующих в органах или на кожных покровах, есть ещё одна большая группа паразитов – микроорганизм.

Они могут вызывать различные сбои в здоровье человека, начиная от самых безобидных и заканчивая несовместимыми с жизнью.

Чтобы понимать, какую опасность они несут и что собой представляют, нужно подробнее ознакомиться с внутриклеточными паразитами: микробами, вирусами и бактериями.

Особенности терминологии

Общаясь с терапевтами, паразитологами и другими врачами, человеку, далёкому от микробиологии, сложно разобраться, чем принципиально отличаются понятия микробы, вирусы и бактерии. Многие из них способны вести образ жизни паразитов, но далеко не все. Некоторые не несут для человека никакой опасности, так как паразитируют, например, в растительных, а не животных клетках.

Даже те микроорганизмы, которые живут в клетках животных, не всегда становятся паразитами человека. Многие из них проявляют узкую видовую избирательность: могут паразитировать только у представителей одного или нескольких определённых видов.

Чаще всего врачи, имеющие дело с подобными заболеваниями, упоминают микробы, бактерии и вирусы. Все эти группы могут быть облигатными – это означает, что выполнение их жизненных функций возможно только в клетках хозяина, то есть, человека.

Микробы

Первым учёным, догадавшимся, что многие заболевания вызывают невидимые глазу частички, был Гиппократ. Произошло это 3 тыс. лет тому назад.

К сожалению, во времена его жизни увеличительной техники, которая могла бы подтвердить эту догадку, ещё не существовало, поэтому человечество смогло убедиться в существовании таких живых частиц лишь после того, как Левенгук 400 лет назад изобрёл микроскоп.

Обнаруженные организмы в 1878 году начали называть микробами, а сейчас они известны всем из школьного курса биологии как микроорганизмы. Увидеть их невооружённым взглядом невозможно, поэтому долгое время диагностика заболеваний, вызванных этими внутриклеточными паразитами, была очень проблематичной. Все микробы имеют размер не более 0,1 мм.

К микробам относят микроорганизмы, не имеющие ядра (например, бактерии), и ядерные эукариоты (грибы и протисты). Следует отметить отдельно, что вирусы к микробам не относятся, они выделяются специалистами в отдельную группу.

Подробным изучением микробов занимаются микробиологи. Учёные объясняют, что эти формы жизни появились задолго до того, как на Земле возникли более сложные организмы, поэтому к паразитизму такие микробы пришли, как к вторичной форме существования. Чтобы подробно изучить микробы, являющиеся внутриклеточными паразитами, понадобилось не одно десятилетие.

Многие микробы, живущие в клетках тела человека, являются симбионтами: они сосуществуют в организме, не вызывая никакого ухудшения самочувствия. Понижение количества таких симбиотических организмов нередко возникает на фоне болезни.

Некоторые из микробов являются условно-патогенными. Это означает, что они могут существовать, как симбионты, а могут провоцировать заболевания. Чаще всего такие изменения происходят после нарушения биологического баланса в организме, например, после болезни, употребления тяжёлых антибиотиков и пр.

Бактерии

Те бактерии, которые являются внутриклеточными паразитами, в медицине называются патогенами. Они вызывают инфекции, подрывающие иммунную систему или приводящие к очень тяжёлым последствиям вплоть до смерти человека. Болезни, вызываемые такими микроорганизмами, были подробно описаны в медицине намного раньше, чем микробиологи смогли обнаружить их возбудителей.

Среди бактерий, являющихся внутриклеточными патогенами, есть и те, что вызывают болезни только у людей с нарушениями иммунодефицита или с муковисцидозом.

Для лечения патологий, вызванных такими бактериями, применяют антибиотики и бактериостатики. Антибиотики убивают этих патогенов, в то время, как бактериостатики лишь приостанавливают их развитие.

Самые распространённые внутриклеточные паразиты из группы бактерий – это хламидии, эрлихии и риккетсии.

Хламидии

Хламидии – неподвижные кокки, которые даже при неблагоприятных условиях не могут образовывать спор и капсул, как многие виды бактерий. Несмотря на это, они очень жизнеспособны и устойчивы.

Особенностью хламидий является то, что они не могут самостоятельно синтезировать АТФ, поэтому, чтобы обеспечить энергией свои структуры, они черпают энергию из клетки хозяина.

Размножение этих внутриклеточных микроорганизмов происходит внутри клеточной цитоплазмы. Здесь они могут расти и плодиться. Вне клетки они принимают сферическую форму, диаметр хламидии в таких условиях становится всего 0,3 мкм.

После попадания в клетку патоген сразу расширяется, становится крупнее и активно делится. Внутри цитоплазмы образовываются целые колонии. Потом они снова выходят из материнской клетки и заселяют новые.

Жизненный цикл этих паразитов происходит циклично и составляет 40-70 часов.

Хламидии, которые выступают в роли внутриклеточных патогенов:

  • Psittaci – приводят к орнитозу. Болезнь проходит остро, с лихорадкой, сильной интоксикацией, поражением ЦНС, увеличением печени. Источник заражения – птицы. Человек получает бактерии вместе с вдыхаемым воздухом, они оседают в бронхах или в лёгких. Паразиты могут вызывать развитие пневмонии, менингит, эндокардит, гепатит и пр.
  • Pneumoniae – вызывает бронхопневмонию. Передаётся воздушно-капельным путём.
  • Trachomatis – провоцирует трахому (воспаление конъюнктивы вплоть до потери зрения), венерическую лимфогранулему, урогенитальный хламидиоз. Без соответствующего лечения, болезни, вызванные отдельными штаммами хламидий, могут привести к бесплодию.

Риккетсии

Размер риккетсий не превышает 1 мкм, в очень редких случаях встречаются формы размером до 40 мкм. Капсулы и споры эти паразиты не образуют.

Паразитируют внутри клетки, так как неспособны вырабатывать НАД – кофермент, необходимый для существования всем живым организмам. Чтобы выращивать риккетсий в лабораторных условиях, применяют эмбрионы курицы или клетки млекопитающих.

При попадании в организм эти бактерии вызывают риккетсиозы. Они могут отличаться симптомами в зависимости от того, какой штамм бактерий этого вида размножается в клетках. Большинство из них вызывают различные поражения капилляров, сыпь, лихорадку и пр. Источниками заражения этих внутриклеточных микроорганизмов являются клещи, блохи и вши.

Среди самых распространённых риккетсий, которые являются внутриклеточными паразитами человека, выделяют такие:

  • Prowazekii – вызывает сыпной тиф. Источником заражения выступают грызуны, такие как крысы или мыши, а переносчиками – насекомые, живущие на этих грызунах. Заражённый человек тоже становится источником заражения, нередко такой тиф принимает форму эпидемии.
  • Typhi – заражение осуществляется при укусах насекомых, живущих на грызунах.
  • Sibirica – переносчиком выступают иксодовые клещи. Инфекция встречается в североазиатских районах.
  • Conorii – вызывает средиземноморскую лихорадку. Заражение происходит при укусах насекомых. Вспышки наблюдаются в прибрежных районах Чёрного, Средиземного и Каспийского моря.
  • Tsutsugamushi – при попадании в организм провоцирует лихорадку цуцугамуши. Промежуточным хозяином этого паразита являются грызуны, а переносчиками – клещи-краснотелки.
  • Burnetii – провоцирует начало ку-лихорадки. Попадает в организм человека с клещами, которые водятся у домашних птиц и животных. Распространяется как воздушно-капельным путём, так и при укусах. Иногда возможна передача бактерий при употреблении продуктов (молока или сырого мяса). Чаще всего болезнь протекает в форме пневмонии.

Эрлихии

Внутриклеточные бактерии рода Ehrlichia – приводят к поражению гранулоцитов и других форменных элементов крови. При отсутствии лечения это заканчивается дефицитом иммунитета. Болезнь, провоцируемая наличием этих микробов в организме человека, называется эрлихиоз.

Она сопровождается высокой температурой, головной болью, миалгией, надрывным сухим кашлем, появлением сыпи на коже.

Вирусы

Эта группа включает в себя неклеточных инфекционных агентов. Их особенность заключается в том, что признаки живой природы они проявляют, только находясь внутри клетки. Для проникновения вирус находит специфическую мишень – отдельный рецептор на клеточной поверхности.

После того, как эти внутриклеточные паразиты попадают в организм, их, как и любые инородные организмы, поглощают макрофаги. Вирус вместе с ними проникает в кровоток и разносится по организму, пока не попадёт в те органы или ткани, где будет развиваться и размножаться.

Внутриклеточные вирусы проявляют активность только внутри клетки хозяина.  Но организм имеет защитные механизмы, заключающиеся в выработке интерферонов – это такие специальные белки иммунной системы. Они вырабатываются в трёх формах:

  • Альфа-интерфероны – направлены на стимуляцию выработки лейкоцитов и снижения опухолевой активности;
  • Бета-интерфероны – активизируют синтез фибробластов и соединительных тканей;
  • Гамма-интерфероны – направлены на синтез Т-клеток.

Вирусы встраиваются в ДНК клетки и на генетическом уровне и заставляют их полностью изменить свою генетическую программу, то есть реализовать не то, что заложено в генах клетки, а то, что привнёс внутриклеточный вирус.

Самые опасные для человека следующие вирусы:

  • Эбола. Изначально появился в Африке, а затем продвинулся в направлении Европы и Америки. Второе название болезни Эбола – геморрагическая лихорадка. Поскольку путешествия и перенос биологического материала охватывает огромные территории, которые раньше были защищены из-за своей отдалённости, то учёные предупреждают, что ни одна страна сейчас не может гарантировать того, что в ней в ближайшее время не начнётся эпидемия вируса Эболы.
  • Бешенство. Этому вирусу подвержены как люди, так и животные. Заболевание в короткие сроки провоцирует поражение ЦНС. При вакцинации во время инкубационного периода у пациента вырабатывается иммунитет к бешенству, но если уже появились симптомы этой болезни, то вакцина не поможет.
  • ВИЧ. Прозван чумой XX столетия, поскольку вызывает синдром иммунодефицита, который сказывается на работе всего организма. Даже самая незначительная инфекция при СПИДе становится причиной смерти. На данный момент вакцины от ВИЧ не существует.
  • Натуральная оспа. Болезнь описана ещё в IV тысячелетии до н.э., но её причину удалось установить только в XX веке. Существует две разновидности, одна из которых вызывает летальный исход только в 3% случаев, а вторая – в 90%.
  • Грипп. Человек заражается воздушно-капельным путём. Нередко возникают эпидемии гриппа, а иногда – пандемии. Фармацевтика предлагает огромное количество препаратов от этого внутриклеточного вируса, но самым эффективным на данный момент является прививание.
  • Гепатит. Приводит к поражению печени. Существует в двух формах – В и С. Может перейти в хроническую форму или привести к таким тяжёлым осложнениям, как цирроз или рак печени.
  • Ротавирус. Вызывает острую кишечную инфекцию. опасность кроется в сильном обезвоживании, которое развивается за несколько часов. В странах, где медицина не развита, уносит огромное количество жизней каждый год.

Источник: https://ParazityCheloveka.ru/parazity/vnutrikletochnye-parazity-virusy-mikroby-i-bakterii.html

Биология в лицее

Вирусы могут существовать как внутриклеточные паразиты эукариот

Неклеточные формы жизни: вирусы

Вирус (лат. virus — яд) — неклеточные структуры с упорядоченной организацией, содержащие генетический материал (ДНК или РНК), упакованный в белковую оболочку, или капсид.

Вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне. Они способны проникать в клетки живых организмов и в них размножаться. Для построения своих новых частиц они используют химические вещества и энергию клетки-хозяина.

Форма вируса (палочковидная, сферическая, нитевидная) зависит от характера взаимодействия нуклеиновой кислоты с белковой оболочкой.

Открытие вируса табачной мазаики в 1892 году Дмитрием Иосифовичем Ивановским, положило начало созданию науки вирусологии. Термин «вирус» был предложен в 1899 году М. Бейеринком.

Вирусы в природе распространены повсеместно. Они паразитируют на всех группах организмов. С вирусной инфекцией связаны многие заболевания человека, в том числе крайне опасные (вирусный гепатит, СПИД, полимиелит, грипп и другие).

Вирусы существуют в двух формах: покоящейся (внеклеточной) и репродуцирующейся (внутриклеточной).

Вирусы условно делятся на простые и сложные.

  • Простые. В составе таких вирусов только нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) и белок.
  • Сложные. Нуклеотид этих вирусов состоит из белка и только РНК, также они могут содержать липопротеидную мембрану, углеводы и ферменты. К группе сложных вирусов относят так называемые ретровирусы. У них обнаружен такой фермент, как обратная транскриптаза.

Особенности вирусов

1. Тело вируса не имеет клеточного строения. 

2. Вирусы могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не могут размножаться вне клеток организма хозяина. 

3. В вирусах содержится один тип нуклеиновых кислот — либо РНК, либо ДНК (все клеточные организмы содержат и ДНК, и РНК одновременно). Отсутствуют рибосомы.

Генетический аппарат вирусов представлен различными формами нуклеиновых кислот, такого разнообразия нет ни у одной из других форм жизни. У всех живых организмов, кроме вирусов, генетический аппарат состоит из двунитевой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а рибонуклеиновая кислота (РНК), выполняющая в клетках роль переносчика информации, всегда однонитевая.

У вирусов же существуют все возможные варианты устройства генетического аппарата: одно- и двунитевая РНК, одно- и двунитевая ДНК.

При этом и вирусная РНК, и вирусная ДНК могут быть либо линейными, либо замкнутыми в кольцо.

4. Отсутствует обмен веществ. Вирусом используется энергия, получаемая за счет обмена веществ в клетках хозяина. Имеют очень ограниченное число собственных ферментов, используют обмен веществ хозяина, его ферменты, энергию, полученную при обмене веществ в клетках хозяина.

5. Вирусы могут существовать вне клетки хозяина в виде зрелых вироспор («споры» вирусов), в этот период они не обнаруживают никаких признаков жизни.

Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты, окруженной белками одного или нескольких типов; некоторые вирусы имеют также липидсодержащую внешнюю оболочку.

Белки вирусов выполняют тот же ряд важнейших функций, что и в клетке, в том числе структурную, транспортную, ферментативную, защитную.

Одной из основных особенностей строения вирусов является белковая оболочка (капсула), в которую заключен генетический материал вируса. При этом вирусы не имеют собственных белоксинтезирующих систем, а используют для этого системы клетки хозяина.

Вирусный белок выполняет защитную роль и весьма важную функцию — он отвечает за прикрепление вируса к поверхности клеток, после чего вирус проникает внутрь клетки и начинает размножаться в ней. Поэтому фрагмент белка, связывающийся с клеточной мембраной, остается неизменным.

В наборе белков на поверхности вируса ВИЧ (gp120) оказались помимо собственно вирусных и белки клеток человека (в виде шипов). Размножается вирус внутри живой клетки и выходит из нее «почкованием», при этом прихватывает фрагмент клеточной оболочки человека. Этим объясняется уникальная способность вируса быть нераспознаваемым иммунным механизмом.

Гемагглютинин — поверхностный белок вируса гриппа, обеспечивающий способность вируса присоединяться к клетке-хозяину.

Нейраминидаза — поверхностный белок вируса гриппа, отвечающий, во-первых, за способность вирусной частицы проникать в клетку, и, во-вторых, за способность вирусных частиц выходить из клетки после размножения.

Нуклеокапсид — генетический материал (РНК) вируса заключенный в белковую оболочку (капсулу).

Как результат присутствия в молекулах нескольких функциональных групп белки обладают высокой реактивной способностью и амфотерными свойствами.

Капсид (уклеокапсид)— это внешняя оболочка вируса, состоящая из белков.

Функции капсида: 

  1. Защита генетического материала (ДНК или РНК) вируса от механических и химических повреждений.
  2. Определение потенциала к заражению клетки.
  3. Прикрепление к клеточной мембране, разрыв мембраны и внедрение в клетку генетического материала вируса.

В заражённой клетке вирус начинает размножаться, используя материал клетки. Белки, составляющие капсид, синтезируются на основе генетического материала вируса. Некоторые типы вирусов, покидая заражённую клетку, отхватывают часть клеточной мембраны и «закутываются» в неё, создавая тем самым дополнительный уровень защиты. 

Капсиды большинства вирусов имеют спиральную или икосаэдрическую симметрию.

В случае спиральной симметрии (например, у вируса табачной мозаики) составные части капсида формируют цилиндр из уложенных по спирали белковых глобул, внутри которого находится генетический материал вируса. В случае икосаэдрической симметрии (например, у многих бактериофагов) образуется квази-сферическая структура капсида.

В случае «закутанного» капсида отдельные части капсида (спирального или икосаэдрического) открыты окружающей среде, в то время как большая часть его скрыта мембраной.

Структурный анализ основных типов капсидов используется в классификации вирусов.

Дополнительная липопротеидная оболочка образована из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).

Схематичное строение вируса: 1 — сердцевина (однонитчатая РНК); 2 — белковая оболочка (капсид); 3 — дополнительная липопротеидная оболочка; 4 — капсомеры (структурные части капсида)

В отличие от других организмов вирусы не имеют рибосом и ферментов, катализирующих образование макроэргических фосфатов, метаболизм белков, углеводов и жиров.

Вирусы размножаются только внутри зараженных клеток и поэтому относятся к облигатным внутриклеточным паразитам.

Вирусные гены обычно кодируют белки, необходимые для репликации нуклеиновой кислоты и сборки вирусов.

Вироиды — субвирусные инфекционные агенты, возбудители некоторых заболеваний (в первую очередь у растений). Представляют собой высокоструктурированные кольцевые фрагменты РНК, реплицируемые клеточной РНК-полимеразой. Белков вироиды не кодируют. Вироиды были открыты и названы в 1971 году Теодором О. Динером.

Вирусоиды похожи на вироиды, но включены в структуру вируса — помощника и реплицируются только с его помощью.

Прионы (англ. proteinaceous infectious particles — белковые заразные частицы) — особый класс инфекционных агентов, чисто белковых, не содержащих нуклеиновых кислот, вызывающих тяжёлые заболевания центральной нервной системы у человека и ряда высших животных (так называемые «медленные инфекции»). 

Человек может заразиться прионами, содержащимися в пище, так как они не разрушаются ферментами пищеварительного тракта.

Беспрепятственно проникая через стенку тонкого кишечника, они в конечном итоге попадают в центральную нервную систему.

Так переносится новый вариант болезни Крейтцфельдта — Якоба, которой люди заражаются после употребления в пищу говядины, содержащей нервную ткань из голов скота, больных бычьей губчатой энцефалопатией (BSE, коровье бешенство).

Мозговое вещество, изъеденное прионом коровьего бешенства. Дырки и обширные пустые участки располагаются на месте бывших нервных клеток

Прионы могут проникать в тело и парентеральным (через внедрение патогенных микроорганизмов в организм человека или животного минуя пищевой тракт (через кровяное русло, кожу, конъюнктиву глаза, подкожно, внутримышечно, внутрибрюшинно) путем.

Были описаны случаи заражения при внутримышечном введении препаратов, изготовленных из человеческих гипофизов (главным образом гормоны роста для лечения карликовости), а также заражение мозга инструментами при нейрохирургических операциях, поскольку прионы устойчивы к применяемым в настоящее время термическим и химическим методам стерилизации.

Ретровирусы — это вирусы с необычным способом репликации генетического материала. Для цикла репродукции этого большого семейства вирусов характерен обратный поток генетической информации: вместо обычной транскрипции (т.

е. переписывания) дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в рибонуклеиновую кислоту (РНК), как это происходит в клетке при реализации генетической информации, их геномная РНК переписывается в ДНК (обратная транскрипция).

 

Ретровирусы (лат. retro — обратно, назад и virus — яд) — РНК — содержащие вирусы, цикл размножения которой проходит через стадию двухцепочечной ДНК. В каждой вирусной частице имеются две копии вируса.

В составе генома помимо генов, кодирующих структуру белков капсида, имеется ген, кодирующий фермент обратную транскриптазу, который осуществляет синтез ДНК на РНК.

Обратная транскриптаза вместе с РНК упаковывается в вирусную частицу.

В цитоплазме клетки-хозяина фермент превращает одноцепочечную РНК в двухцепочечную ДНК, которая встраивается в геном хозяина. Провирусная ДНК транскрибируется как матрица для синтеза вирусных белков и в качестве генома при упаковке вирусных частиц.

Члены семейства ретровирусов вызывают ряд тяжелых заболеваний животных и человека. К наиболее изученным вирусам относятся вирусы лейкемии птиц, мышей, кошек и приматов, а также вирусы иммунодефицита кошек, обезьян и человека. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) вызвал пандемию ВИЧ-инфекции и СПИДа (синдрома приобретенного иммунодефицита) во всем мире.

Первый Lentivirinae (lente — медленно) — ленивый ретровирус был открыт в 1904 году, когда французы А. Балле и А. Карре обнаружили фильтрующийся агент — вирус инфекционной анемии лошадей. Затем были открыты другие лентивирусные инфекции сельскохозяйственных животных.

Типичными лентивирусами являются давно изученые вирус висны у овец, кошачий вирус иммунодефицита, вирус артрита у коз. Кроме сходства по своему строению эти вирусы вызывают однотипные патологии. Например, заражение овец вирусом висны приводит к длительному хроническому заболеванию, которое тянется порой до 2 и более лет.

Но затем, также как и при инфицировании ВИЧ, неизбежно наступает летальный исход.

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 — единственные патогенные для человека представители подсемейства Lentivirinae.

Говоря о медленном течении лентивирусных инфекций, их обычно сравнивают с острыми вирусными инфекциями (например, с гриппом), но не с инфекциями, вызываемыми другими ретровирусами.

В то же время клиническая картина острой лихорадочной фазы ВИЧ-инфекции напоминает проявления многих классических острых инфекций.

Источник: http://biolicey2vrn.ru/index/virusy/0-793

Вирусы

Вирусы могут существовать как внутриклеточные паразиты эукариот

Вирус (лат. virus – яд) – неклеточная форма жизни, мельчайшие болезнетворные микроорганизмы, не видимые в микроскоп. Они значительно меньше бактерий: легко проходят через бактериальные фильтры.

Вирусы способны размножаться только внутри живых клеток, до проникновения в них вирусы не имеют признаков жизни: пассивно перемещаются во внешней среде, ожидая встречи с клеткой-мишенью.

В 1892 году Ивановский Д.И. в ходе изучения мозаичной болезни табака обнаружил, что болезнь вызывается мельчайшими субстанциями, которые проходят через бактериальный фильтр, то есть были меньше бактерий. Вирусы впервые увидели в электронный микроскоп в 1939 году (спустя 19 лет со смерти Ивановского), однако считается, что именно Ивановский положил начало вирусологии как науке.

Вирусы выделяют в отдельное, пятое царство. Несмотря на их кажущуюся безжизненность, от неживой материи их отличают следующие черты:

  • Наличие наследственности и изменчивости
  • Способность к репродукции (воспроизведению себе подобных)

Рекомендую обратить особое внимание на черты, которые отличают вирусы от живых организмов:

  • Неживое (инертное) состояние
  • Вне клетки хозяина находятся в неживом состоянии, ожидая внедрения. Вирусы – облигатные внутриклеточные паразиты.

  • Обмен веществ
  • У вирусов отсутствует обмен веществ с внешней средой (метаболизм).

  • Неклеточное строение
  • Не имеют клеточной мембраны, ограничивающих их от внешней среды, и, соответственно, клеточного строения.

  • Не делятся, не размножаются половым путем
  • У вирусов отсутствует половое размножение и деление. Попав в живую клетку, вирус встраивает свою нуклеиновую кислоту (РНК/ДНК) в наследственный материал клетки-мишени. В результате клетка начинает синтезировать вирусные белки (новые вирусы): так увеличивается численность вирусов.

  • Не растут
  • Вирусы не растут, не увеличиваются в размерах. Стратегия их жизни – безудержное размножение.

Если мы заглянем в клетку, инфицированную вирусом, то от вируса мы увидим только один элемент – его нуклеиновую кислоту (ДНК/РНК). Во внешней среде вирусы существуют в виде вирионов – полностью сформированных вирусных частиц, состоящих из белковой оболочки (капсида) и нуклеиновой кислоты внутри.

Носителем наследственной информации у вирусов может быть ДНК, РНК. В связи с этим все вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие.

Взаимодействие вируса с клеткой

Найдя клетку, на поверхности которой есть подходящий рецептор, вирус взаимодействует с ним и прикрепляется к мембране клетки. Путем эндоцитоза (образование вакуоли) вирус проникает внутрь клетки, выходит из вакуоли в цитоплазму. Наследственный материал (ДНК/РНК) вируса реализуется по схеме: ДНК ↔ РНК → белок.

Проникнув внутрь клетки (инфицировав ее), вирус реализует собственный генетический материал (ДНК/РНК) путем синтеза вирусного белка на рибосомах клетки хозяина. Клетка даже и не подозревает, что вирус встроил в ее РНК/ДНК свой генетический код – она принимает его как свой собственный, а в результате синтезирует вирусные белки.

Образовавшиеся белки объединяются в вирусные частицы, которые могут выходить из клетки разными путями. Вирионы вирусов гепатита C выходят из клетки путем почкования (экзоцитозом), при таком варианте клетка долгое время остается живой и служит для продукции новых вирионов.

Известен и другой механизм выхода вирионов из клетки: взрывной, при котором оболочка клетки разрывается, и тысячи вирионов отправляются инфицировать новые клетки. Такой способ характерен для аденовирусов, ротавирусов.

Бактериофаги (“бактерия” + греч. phag(os) — пожирающий)

Это уникальная группа вирусов, инфицирующая только бактерии. Бактериофаг имеет капсид, с содержащимся внутри наследственным материалом – ДНК (реже РНК), протеиновым хвостом. Бактериофаги открыты в 1915 году и с тех пор активно применяются в ходе генетических исследований.

Ниже вы можете видеть типичное строение бактериофага. Бактериофаг напоминает шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает внутрь нее свою нуклеиновую кислоту.

Бактериофаги успешно применяются в медицине для лечения многих заболеваний. Это высокоэффективные, дорогостоящие препараты, которые помогают, например, нормализовать микрофлору кишечника при бактериальных инфекциях.

Вирусные инфекции

Вирусы вызывают множество заболеваний человека и животных. Некоторые из них неизлечимы даже на современном этапе развития медицины, например бешенство. К вирусным инфекциям относятся грипп, корь, свинка, СПИД (вызванный ВИЧ), полиомиелит, желтая лихорадка, онковирусы.

Такая группа, как онковирусы, потенцируют развитие опухолей в организме. К ВИЧ и онкогенным вирусам не существует специфических антител, что затрудняет процесс создания вакцины. В то же время против ряда вирусных инфекций: корь, ветряная оспа созданы вакцины, создающие стойкий пожизненный иммунитет.

Клетки вырабатывают защитный белок – интерферон. Это вещество подавляет синтез новых вирусных частиц, приводит к повышению температуры тела (например, при гриппе).

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) представляет для организма большую опасность. Он размножается в T-лимфоцитах – клетках крови, которые выполняют иммунную функцию. С гибелью T-лимфоцитов разрушается иммунная система, становится невозможным сопротивление организма бактериями, вирусам и грибам, что в отсутствии лечения приводит к вторичным инфекциям.

Риск заражения ВИЧ присутствует при гемотрансфузии (переливании крови), половом акте. Инфекция также может быть передана от ВИЧ инфицированной матери к плоду.

Источник: https://studarium.ru/article/141

Врач Богданов
Добавить комментарий