Царство вирусы
Вирусы были обнаружены в 1892 г. русским ученым Д.И. Ивановским. В 1917 г. француз Ф.Д'Эрель открыл бактериофаг — вирус, поражающий бактерии. Вирусы представляют собой простейшую форму жизни на Земле, занимающую пограничное положение между неживой и живой материей. Они могут проявлять свойства живых организмов только попав в клетки прокариот и эукариот. Они являются внутриклеточными паразитами; способность к размножению и связанные с ней наследственность и изменчивость вирусы проявляют лишь в живой клетке хозяина.
Особенности вирусов заключаются в:
незначительных размерах (20 — 2000 нм),
отсутствии клеточного строения,
обмена веществ и энергии.
Но самым характерным критерием является наличие у вирусов только одной нуклеиновой кислоты — РНК
или ДНК (у остальных организмов всегда имеются и ДНК, и РНК). Вирусы самостоятельно не способны синтезировать белки. Способ размножения вирусов значительно отличается от размножения других организмов. Вирусы не растут.
Вирусы существуют в двух формах:
Покоящейся (внеклеточной), когда их свойства как живых систем не проявляются,
Внутриклеточной, где может осуществляться процесс размножения вирусов.
Простая вирусная частица (например, вирус табачной мозаики) состоит из образованной белками оболочки — капсида — и нуклеиновой кислоты. Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др.
Различают два вида вирусов:
РНК-содержащие
ДНК-содержащие.
Но независимо от того, какая из нуклеиновых кислот содержится в вирусе, она выполняет функции носителя наследственной информации. Объем генетической информации вируса может быть очень мал, например у самых малых вирусов он состоит из 3500 нуклеотидов. Такой объем нуклеиновой кислоты способен обеспечить синтез лишь нескольких белков, обычно белков капсида вируса. Геном вирусов бывает представлен многообразными линейными и кольцевидными формами нуклеиновых кислот; наряду с двухцепочечными ДНК (вирусы оспы, аденовирусы человека и др.) и одноцепочечными РНК (вирусы кори, краснухи, энцефалита, гриппа, бешенства и др.) встречаются одноцепочечные ДНК и двухцепочечные РНК, служащие матрицами у некоторых вирусов животных и растений.
Все активные процессы вирусов протекают в клетках-хозяевах. Проникновение вирусов в клетку начинается с их абсорбции на клеточной поверхности благодаря связыванию белков-рецепторов клеточной оболочки со специальными белками вирусной частицы, которые узнают соответствующий рецептор на поверхности чувствительной клетки. Полагают, что в животную клетку вирус может проникать при процессах пиноцитоза и фагоцитоза, в растительную клетку: — при различных повреждениях клеточной стенки.
Бактериофаги, как правило, не попадают внутрь клетки, так как толстые клеточные стенки бактерий препятствуют проникновению комплекса белок — рецептор с присоединившейся к нему вирусной частицей. Бактериофаг состоит из головки (белковая оболочка и заключенная в ней ДНК или РНК) и отростка. В отростке различают полный стержень, окруженный чехлом из сократительных белков. На конце стержня имеется пластинка с шипами и нитями, от которых зависит специфическая абсорбции бактериофага на клетке-хозяине. После присоединения к клеточной поверхности чехол отростка бактериофага сокращается, обнажая стержень, проникающий через клеточную стенку, и нуклеиновая кислота проникает в клетку.
Вирусный геном изменяет обмен веществ клетки, направляя всю её деятельность на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Новые молекулы вирусной нуклеиновой кислоты соединяются с вновь синтезированными белками (самосборка вирусных частиц), в результате чего образуются вирусы, которые затем выходят из клетки-хозяина.
Таким образом, паразитизм вирусов осуществляется на генетическом уровне. Вирусы являются автономными генетическими структурами, не способными, однако, развиваться вне клетки. В связи с этим полагают, что происхождение вирусов и ю бактериофагов связано с эволюцией каких-то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение.
Биологическое значение вирусов в первую очередь связывается с их патогенным действием, т.е. способностью вызывать различные заболевания у человека, животных и растений. Сегодня специалисты насчитывают не менее 500 различных болезней человека, в которых в той или иной мере повинен вирус. Среди них такие тяжелые заболевания, как бешенство, натуральная оспа, желтая лихорадка, энцефалиты, инфекционные гепатиты, многие злокачественные опухоли, СПИД, корь и т.д. Помимо того, вирусы способны оказывать влияние на генетический аппарат клетки, вызывая генные мутации.