Лекция 18. Вирусные заболевания.
План лекции:
1. Общая характеристика вирусов.
2. Вирусные заболевания.
1. Общая характеристика вирусов.
В 1892 г. русский ученый-ботаник Д. И. Ивановский, изучая мозаичную болезнь листьев табака, установил, что заболевание это вызывается мельчайшими микроорганизмами, которые проходят через мелкопористые бактериальные фильтры. Эти микроорганизмы получили название фильтрующихся вирусов (от лат. virus – яд). В дальнейшем было оказано, что имеются и другие микроорганизмы, проходящие через бактериальные фильтры, поэтому фильтрующиеся вирусы стали называть просто вирусами.
Вирусы – это неклеточная форма существование живой материи. Они очень малы. По образному выражению В.М. Жданова «величину их по отношению к величине средних бактерий можно сравнить с величиной мыши по отношению к слону». Увидеть вирусы стало возможным только после изобретения электронного микроскопа.
Все вирусы подразделяются на поражающие человека, животных, насекомых, бактерии и растения.
У вирусов наблюдается большое разнообразие форм и биологических свойств, однако, все они имеют общие черты строения. Зрелые частицы вирусов называют вирионами.
В отличие от других микроорганизмов, содержащих одновременно ДНК и РНК, вирион содержит только одну из нуклеиновых кислот – либо ДНК, либо РНК.
Нуклеиновая кислота вирусов может быть однонитчатой и двунитчатой.
Почти все вирусы, содержащие РНК, имеют в своём геноме однонитчатую РНК, а содержащие ДНК – двунитчатую ДНК. В соответствии с двумя типами генетического вещества вирусы подразделяют на РНК- и ДНК- содержащие. К ДНК-содержащим относятся 5 семейств, РНК-содержащим – 10 семейств.
Классификация вирусов
Семейство Представители семейств
ДНК-содержащие
Поксвирусы Вирус натуральной оспы
Вирус осповакацины.
Аденовирусы Аденовирусы человека (34 серотипа)
Герпесвирусы Вирус простого герпеса
Вирус ветряной оспы
РНК-содержащие
Пикорнавирусы Вирусы полиомиелита,
Коксаки и ЕСНО
Тогавирусы Вирус клещевого энцефалита
Вирус жёлтой лихорадки
Вирус омской
геморрагической лихорадки
Ортомиксовирусы Вирусы гриппа
Парамиксовирусы Вирусы пара гриппа, свинки, кори и др.
Рабдовирусы Вирус бешенства
Не классифицируемые вирусы
Вирусы гепатита
Структура вириона. В центре вириона находится нуклеиновая кислота, которая окружена капсидом (от греч. капса – ящик). Капсид состоит из белковых субъединиц, называемых капсомерами. Зрелый вирус по химической структуре является нуклеокапсидом. Количество капсомер и способ их укладки строго постоянны для каждого вида вируса. Например, вирус полиомиелитасодержит 32 капсомера, а аденовирус – 252 капсомера. Капсомеры могут быть уложены в виде многогранника с равномерными симметричными гранями – кубоидная форма (например, аденовирус). Укладка в виде спиралей (сферическая) характерна для вирусов гриппа. Может быть тип симметрии, при котором нуклеиновая кислота имеет вид пружины, вокруг которой уложены капсомеры, в этом случае имеет палочковидную форму – вирус, вызывающий болезнь листьев табака.
Сложный тип симметрии имеет фаг: головка – кубоидальной, а отросток – палочковидной формы (сперматозоидная форма).
Таким образом, в зависимости от способа укладки вирусы подразделяют на кубоидальную, сферическую, палочковидную и сперматозоидную формы.
Некоторые вирусы, обладающие более сложной структурой, имеют оболочку, которая называется пеплос. Она образуется при выходе вируса из клетки хозяина. Вирусный капсид при этом обволакивается внутренней поверхностью цитоплазматической мембраны клетки хозяина и образуется один или несколько слоёв оболочки суперкапсид. Такую оболочку имеют только некоторые вирусы, например вирусы бешенства, герпеса, энцефалита. Эта оболочка содержит фосфолипиды, разрушающиеся под воздействием эфира. Таким образом, воздействуя эфиром, можно отличить вирус, имеющий пеплос, от вируса с «голым капсидом».
У некоторых вирусов из внешнего липидного слоя оболочки выступаю капсомеры в виде шипов (эти шипы тупые). Такие вирусы называются пепломерами (например вирус гриппа).
Нуклеиновая кислота вируса является носителем наследственных свойств, а капсид и внешняя оболочка несут защитные функции, как бы оберегая нуклеиновую кислоту. Кроме того, они способствуют проникновению вируса в клетку.
Размеры вирусов. Измеряются вирусы в на номерах. Величина их колеблется в широком диапазоне от 15–20 до 350–400 нм.
Внедрение вируса в клетку, взаимодействие его с клеткой хозяина и репродукция (размножение) слагаются из ряда последовательных стадий.
Стадия 1. Начинается с процесса адсорбции за счет рецепторов вириона и клетки. У сложных вирионов рецепторы располагаются на поверхности оболочки в виде шиповидных выростов (вирус гриппа), у простых – на поверхности капсида.
Стадия 2. Проникновение вируса в клетку хозяина протекает по-разному у разных вирусов. Например, некоторые фаги протыкают оболочку своим отростком и впрыскивают нуклеиновую кислоту в клетку хозяина. Другие вирусы попадают в клетку путем втягивания вирусной частицы с помощью вакуоли, т.е. на месте внедрения в оболочек клетки образуется углубление, затем края ее смыкаются и вирус оказывается в клетке. Такое втягивание называется виропексис.
Стадия 3. «Раздевание вируса» (дезинтеграция). Для своего воспроизведения вирусная нуклеиновая кислота освобождается от защищающих ее белковых покровов (оболочки и капсида). Процесс раздевания может начаться во время адсорбции, а может произойти тогда, когда вирус находится уже внутри клетки.
Стадия 4. На этой стадии происходит репликация (воспроизведение) нуклеиновых кислот и синтез вирусных белков. Эта стадия происходит при участии ДНК или РНК клетки хозяина.
Стадия 5. Сборка вириона. Этот процесс обеспечивается самосборкой белковых частиц вокруг вирусной нуклеиновой кислоты. Синтез белка может начаться непосредственно после синтеза вирусной нуклеиновой кислоты либо после интервала в несколько минут или несколько часов. У одних вирусов самосборка происходит в цитоплазме. У других в ядре клетки хозяина. Образование внешней оболочки (пеплоса) всегда происходит в цитоплазме.
Стадия 6. Выход вириона из клетки хозяина происходит путем просачивания вируса через оболочку клетки либо через отверстие, образовавшееся в клетке хозяина (в этом случае клетка хозяина погибает).