Лекция основы вирусологии
Открытие вирусов
Свойства вирусов
Морфология, симметрия и строение вирусов
Репродукция вирусов
Экологическая ниша и происхождение вирусов
Пути распространения вирусных инфекций
Бактериофаги
Онкогенные вирусы. ВИЧ
Открытие вирусов
Вирусы (лат. virus – яд животного происхождения) – облигатные внутриклеточные паразиты. Некоторые из них – на грани живой и неживой природы. Вызывают заболевания человека, животных (в том числе и простейших), растений, микроорганизмов.
Вирусы были открыты в 1892 г. Д.И. Ивановским при изучении причин гибели растений табака от мозаичной болезни.
Свойства вирусов
Вирусы, с одной стороны, автономны, с другой, – лишены собственного метаболизма.
Имеют очень маленькие размеры, поэтому не задерживаются бактериологическими фильтрами, видимые только с помощью электронного микроскопа.
Не растут на искусственных питательных средах, т.к. размножаются только в клетках живых организмов, поэтому их культивируют в культуре тканей (куриный эмбрион).
Не имеют клеточного строения.
Не способны к росту и бинарному делению.
Не имеют собственных метаболических систем.
Содержат НК только одного типа: ДНК или РНК.
Для их воспроизводства нужна только НК.
Для образования собственных вирусных белков используют рибосомы клетки-хозяина.
Вирусы живые, т.к. для них характерны размножение, наследственность, изменчивость и способность к адаптации.
Морфология, симметрия и строение вирусов
Наиболее хорошо изучен вирус табачной мозаики (ВТМ). В 1935 г. У. Стенли выделил его, получив в кристаллической форме (вирион – внеклеточная форма существования вирусов).
Форма вирусов:
Палочковидная.
Нитевидная.
Сферическая.
Кубовидная.
Булавовидная.
Вирион состоит из НК (ДНК или РНК) и белкового капсида, состоящего из одинаковых капсомеров. Капсид + НК = нуклеокапсид.
Типы симметрии капсидов:
Спиральный.
Кубический.
Смешанный.
Нуклеокапсиды многих вирусов человека и животных одеты внешней оболочкой (суперкапсид).
Многохромосомные РНК-вирусы делятся на ковирусы и моновирусы.
Вироиды, вызывающие опухоли растений, – без капсида (1 цепь РНК).
Репродукция вирусов
Условно делится на 2 фазы:
1) адсорбция; 2) проникновение вируса в клетку (виропексис и слияние вирусной и клеточных мембран); 3) раздевание вируса в клетке.
Экспрессия вирусного генома:
транскрипция; 2) трансляция; 3) репликация генома; 4) сборка вирусных компонентов; 5) выход вируса из клетки.
Транскрипция – это переписывание ДНК на РНК по законам генетического кода по принципу комплементарности с помощью фермента РНК-полимеразы. Продукт транскрипции – иРНК:
1) ДНК → иРНК → белок.
2) У РНК-вирусов: РНК → белок (ферменты транскриптазы).
3) РНК → иРНК → белок.
4) У семейства ретровирусов: РНК (фермент обратная транскриптаза) → ДНК →
иРНК → белок.
Синтезированная иРНК транспортируется к рибосомам.
Трансляция – перевод генетической информации с иРНК на последовательность АК, в котором участвуют тРНК, рибосомы. Ее фазы:
Инициация. С иРНК связывается малая рибосомальная субъединица. К этому комплексу присоединяется несколько молекул белкового фактора инициации. Инициаторный кодон на иРНК – АУГ или ГУГ, кодирующий метионин, с которого начинается синтез всех ППЦ. Происходит взаимодействие антикодона тРНК с кодоном иРНК. Образуется пептидная связь.
Элонгация – удлинение ППЦ, протягивание иРНК через рибосому.
Терминация – прекращение трансляции.
Полуконсервативная репликация – синтез молекул НК, гомологичных геному.
Сборка вирусных частиц. Вирусы, репликация которых происходит в ядрах, – ядерные; в цитоплазме – цитоплазматические.
Вирусные НК и белки могут при достаточной концентрации узнавать друг друга и самопроизвольно соединяться, т.е. способны к самосборке.
Выход вирусных частиц из клетки: 1) почкование; 2) «взрыв» клетки.
Экологическая ниша и происхождение вирусов – организмы – хозяева
Теории происхождения вирусов:
Вирусы – результат крайнего проявления регрессивной эволюции одноклеточных организмов.
Вирусы – потомки доклеточных форм жизни – протобионтов.
Гипотеза «взбесившихся генов».
Вирусы – дериваты генетических элементов клеток.