163

Міністерство освіти, науки, молоді та спорту України

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова

Кафедра мікробіології, вірусології та біотехнології

В І Р У С О Л О Г І Я

Посібник

для студентів ІІІ, ІV курсів

спеціальностей «Біологія»,

«Мікробіологія», «Вірусологія»,

«Біотехнологія»

Одеса - 2012

ЗМІСТ 1.1. Термінологія 4 1.2. Предмет та задачі вірусології 5 1.3. Гіпотези походження і еволюції вірусів 5 1.4. Історичний нарис 7 1.5. Біополімери – збудники захворювань еукаріотичних організмів. Віроіди 9 1.6. Пріони 11 1.7. Віруси 14 1.7.1. Характерні ознаки вірусів 14 1.7.2. Геометрична структура вірусів 15 1.7.3. Структура вірусного геному 17 1.7.4. Вірусні білки 17 1.7.5. Генетика вірусів та взаємодія вірусних геномів 18 1.7.6. Репродукція вірусів 22 1.7.7. Стійкість вірусів поза клітиною 28 1.7.8. Особливості вірусних інфекцій 29 1.7.9. Шляхи проникнення вірусу в організм людини і інших хребетних тварин 30 1.7.10. Шляхи проникнення вірусу в рослини 31 1.7.11. Відношення комах до вірусів 31 1. 7.12. Вірусні інфекції гідробіонтів 32 1.7.13. Загальні методи вивчення вірусів 32 1.7.14. Дія вірусів на заражену клітину 33 1.7.15. Ендогенні віруси 34 1.7.16. Мімівірус - недостаюча ланка між вірусами і бактеріями або принципово нова форма життя? 35 1.7.17. Номенклатура і класіфікація вирусів 38 Розділ 2. Система імунітету людини та її вплив на перебіг вірусної інфеції 42 2.1. Імунна система та її реакція на вірусну інфекцію 42 2.2. Теоретичні аспекти активної імунізації 46 2.3. Характеристика вакцинальних препаратів 47 2.4. Пасивна імунізація 50 2.5. Механизми захисту вірусів від імунної відповіді 53 2.6. Молекулярні засади раціональної терапії вірусних інфекцій 54 2.6.1. Противірусні препарати та механізми їх дії 56 2.6.2. Формування стійкості у вірусів до хімічних препаратів 57 Розділ 3. Принципи та методи лабораторної діагностики вірусних хвороб людини та тварин 58 3.1. Виділення вірусів з організму та навколишнього середовища 58 3.2. Вірусоскопічні методи досліджень 61 3.3. Електронна та імунно-електронна мікроскопія 61 3.4. Вірусологічні методи 62 3.5. Використання культури клітин у вірусології 64 3.6. Індикація вірусів у живих системах 65 3.7. Титрування вірусів 66 3.8. Серологічні методи діагностики 66 3.8.1. Імуноферментний і радіоімунний аналізи (ІФА і РІА) 67 3.8.2. Метод флуоресцюючих антитіл (МФА) 68 3.8.3. Реакція зв’язування комплементу (РЗК) 69 3.8.4. Реакція нейтралізації (РН) 70 3.9. Реакція гемаглютинації (РГА) та реакція гальмування гемаглютинації (РГГА) 72 3.11. Реакція гемадсорбції (РГадс) та реакція гальмуваня гемадсорбції (РГГадс) 69 3.12. Молекулярно-генетичні методи 72 Розділ 4. Характеристика типових представників окремих груп вірусів 4.1. Віруси з дволанцюговим ДНК геномом. Представники родини герпесвірусів та характеристика викликаних їми хвороб Розділ 4. Характеристика типових представників окремих груп вірусів 4.1. Віруси з дволанцюговим ДНК геномом 4.1.1. Представники родини герпесвірусів та характеристикавикликаних їми хвороб 4.1.3. Цитомегаловірусна інфекція 4.1.4. Епщтейн-Барр вірусна інфекція 4.2. Віруси, що містять одноланцюгову ДНК 4.3. Віруси, що містять дволанцюгову молекулу РНК 4.3.1. Ротавіруси 4.4. Віруси, що містять одноланцюгову молекулу РНК позитивної полярності 4.4.1. Вірус гепатиту Є 4.4.2. Вірус гепатиту С 4.4.3. Вірус гепатиту G 4.4.4. Вирус гепатиту А 4.5. Віруси, що містять одноланцюгову молекулу РНК негативній або подвійної полярності 4.5.1. Віруси грипу людини 4.6. Віруси що містять одноланцюгову молекулу РНК та мають у своєму життєвому циклі стадію синтезу ДНК на матриці РНК 4.6.1. Вірус імунодефіциту людини 4.7. Віруси, що містять двохланцюгову ДНК та мають у своєму життєвому циклі стадію синтезу ДНК на матриці РНК 4.7.1. Вірус гепатиту В Тестові питання Питання до ІНДЗ 75 Література 76

Розділ 1. Характеристика вірусоподібних біополімерів та вірусів

1. Термінологія

Вірулентний – заразливий, небезпечний, смертельний.

Вірулентність – міра патогенності (цього штаму вірусу). Вірулентність відзначається інфекційністю – здатністю проникати і розмножуватися в макроорганізмі. За одиницю виміру вірулентності прийняті мінімальна летальна доза (МЛД або DLM, лат. dosis letalis minima) – наименьше число патогенів, здатне викликати загибель експериментального об'єкту (напр., піддослідної тварини), і LD50 - кількість патогенів, здатне викликати загибель 50% експериментально заражених піддослідних тварин.

Вірус – термін, що означає усі форми існування виду вірусу в його індивідуальному циклі розвитку.

Віруси-сателіти (SV) - субвіруси, віруси-паразити вірусів. SV не несуть усієї інформації, необхідної для їх власної реплікації, у зв'язку з чим SV паразитують на генних продуктах, утворених іншими, часто не спорідненими вірусами.

Вірусоїди - кільцеві сателіти РНК, які часто супроводжують РНК-вміщюючі віруси, повністю залежать у своїй реплікації від вірусу-помічника і реплікація проходить за допомогою основного віруса за типом кільця, що котиться.

Віріон – завершальна форма розвитку вірусу, яку вірус набуває при виході з клітини.

Глікопротеїд - складний білок з вуглеводним ланцюжком.

Деструкція - руйнування.

ДНК- і РНК-геномні віруси. Віруси підрозділяють на ДНК- і РНК-вміщуючі, залежно від типу нуклеїнової кислоти, що входить до їх складу.

Ендогенний - внутрішній, такий, що формується усередині (клітини, організму).

Екзогенний - зовнішній, такий, що передається ззовні.

Екліпс-період (екліпс-фаза) - період внутрішньоклітинного розвитку вірусу, протягом якого вірус перестає існувати у вигляді організованої структури, а представлений набором біополімерів (нуклеїнова кислота, білки), розосереджених в різних зонах клітини-хазяїна.

Експресія - прояв (виявлення) якої-небудь ознаки (наприклад, експресія генома - ралізація генетичної інформації у вигляді трансльованих білків).

Етіологія (греч.) - розділ медицини, що вивчає причини хвороб. У професійному медичному середовищі термін етіологія вживається також як синонім "причини" (наприклад "грип - захворювання вірусної етіології")

Інфекція - сукупність фізіологічних (адаптаційних) і патологічних процесів, що розвваються в організмі в результаті взаємодії із збудником.

Інфікуюча доза - мінімально необхідна для розвитку патологічного процесу в макрооганізмі доза патогена, що визначається вірулентністю збудника і станом резистентності організму.

Капсид - оболонка вірусу, побудована з ідентичних субодиниць (капсомерів). Кожен капсомер є одним поліпептидним ланцюгом або агрегатом з однакових або різних поліпептидних ланцюгів.

Нуклеокапсид - капсид з ув'язненою в ньому нуклеїновою кислотою вірусу -геномом.

Патогенність характеризує специфічність патологічних процесів, що викликаються конкретним збудником. Генотип патогена фенотипічно проявляється його вірулентними властивостями.

Суперкапсидна оболонка (пеплос) - оболонка вірусу, що складається з матеріалу клітинних мембранних структур, змінених вірусом в процесі інфекції. Частіше пеплос представляє собою біологічну мембрану з двох шарів - ліпідів (клітинних) і ув'язнених в них гликозованих суперкапсидних білків (вірусних), виступаючих над поверхнею віріона у вигляді шпильок. Суперкапсидні оболонки надають форми вірусам - кулясту (поверх ікосаедричного капсиду у ретровірусів), пулевидну (поверх паличкоподібного капсиду у рабдовирусов).

1.2. Предмет та задачі вірусології. Місце вірусології в системі природничих наук

Вірусологія - наука, предметом якої є обєкти, що знаходяться на межі живої і неживої природи, мають субмікроскопічні розміри і специфічні особливості взаємодії з клітинними організмами (паразитизмом на генетичному рівні).

Вірусологія є однією з основних дісциплін біології, оскільки без знання особливостей вірусів неможливо зрозуміти всього різноманіття форм життя на Землі, умов її виникнення і еволюції.

Цілі і задачі вірусології, на різних ступенях її розвитку визначали і стимулювали розвиток таких спеціалізованих розділів науки, як генетика, імунологія, епідеміологія, медицинська, сільськогосподарська і санітарна вірусологія і ін. У процесі розвитку вірусології було розроблено орігінальні методи досліджень, суміжні з іншими науками - біофізикою, біохімією, генетикою, цитологією, молекулярною біологією, генною інженеріею та ін.

Вірусологія є розділом загальної мікробіології - науки, що вивчає організми, які не можна побачити неозброєним оком.

Предметом її вивчення є їх морфологія, хімічний склад, особливості структури генома і трансляції генетичної інформації, систематика і взаємовідношення з іншими формами життя.

Об'єктом досліджень вірусології є пріони, віроїди, віруси - об'єкти, що знаходяться на межі, що відділяє світ органічної природи від неорганічної, світ живого від неживого. У ході еволюції органічних форм на Землі віруси стали унікальною групою, що забезпечує перенесення і реалізацію генетичної інформації в клітинних формах. За час свого розвитку вірусологія багато почерпнула з суміжних наук, наприклад бактеріології, генетики, біохімії, але також дала потужний імпульс для їх подальшого розвитку.