Лекция 7. 2 сем

Лекция 7. Вирусы

Тема 2. Систематика и практическое значение микроорганизмов

7.1.Отличительные признаки вирусов. История открытия.

7.2.Строение вирусов

7.3.Классификация вирусов

7.4.Механизм инфицирования эукариотической клетки

7.5.Морфология бактериофагов и механизм проникновения в клетку бактерий

7.6.Развитие умеренных фагов: лизогения

7.7. Основные методы культивирования вирусов

7.8.Иммунный ответ на вирусную инфекцию

7.9.Короновирусы. Эпидемиология

7.1.Отличительные признаки вирусов. История открытия.

Классификация Вирусы – группа ультрамикроскопических (размер 15-400 нм)

внутриклеточных паразитов, способных размножаться только в клетках живых организмов. Среди вирусов есть возбудители заболеваний человека,

животных растений, насекомых и микроорганизмов. Вирусы бактерий называются бактериофагами.

Размеры вирусных частиц менее 0,2 мкм, они проходят через бактериальные фильтры, поэтому иногда их называют фильтрующимися вирусами.

Вирусы обладают следующими характерными особенностями,

отличающими их от других организмов:

не имеют клеточного строения;

не способны к самостоятельному росту и бинарному делению;

не имеют собственных систем метаболизма;

содержат нуклеиновые кислоты только одного типа: ДНК или РНК;

используют рибосомы и ферментативный аппарат клетки-хозяина для

образования собственных белков;

не растут на искусственных питательных средах и могут размножаться

только в организме восприимчивого к ним хозяина.

Вирусология - раздел микробиологии, изучающий вирусы (от

латинского слова virus — яд) – комплексы, состоящие из нуклеиновых кислот и белка, обладающих способностью реплицироваться в клетках

животных, растений и бактерий.

Вирус - субклеточный инфекционный агент, который может

воспроизводиться только внутри живых клеток организма, вирусы являются автономными генетическими элементами, имеющими внеклеточную стадию в цикле развития.

Вирусы представляют собой микроскопические частицы, состоящие из

молекул нуклеиновых кислот — ДНК или РНК (некоторые,

например мимивирусы, имеют оба типа молекул), заключённые в белковую оболочку, способные инфицировать живые организмы.

Вирусы – группа ультрамикроскопических (размер 15-400 нм)

внутриклеточных паразитов, способных размножаться только в клетках живых организмов.

История вирусологии.

Первые упоминания о вирусных болезнях людей и животных встречаются в дошедших до нас письменных источниках древних народов. В

них, в частности, содержатся сведения об эпизоотиях бешенства у волков,

шакалов и собак и полиомиелите в Древнем Египте (II-III тыс. лет до н. э.).

О натуральной оспе было известно в Китае за тысячу лет до нашей эры.

Давнюю историю имеет также желтая лихорадка, на протяжении столетий косившая белых первопроходцев в тропической Африке и моряков.

Рисунок 1. Фараон Рамзес V умер в 1196 до н.э. от заражения вирусом

оспы

Первые описания вирусных болезней у растений относятся к живописной пестролепестности тюльпанов, которые уже около 500 лет выращивают голландские цветоводы.

История борьбы с оспой вступила в новую эру, когда английский врач Эдвард Дженнер (1796 г.) проверил сделанное крестьянами наблюдение, что человек, переболевший коровьей оспой, не заражается натуральной.

В 1798 году он опубликовал свой первый научный труд «Изучение причин и действия оспенной вакцины».

История борьбы с оспой вступила в новую эру, когда английский врач Эдвард Дженнер (1796 г.) проверил сделанное крестьянами наблюдение, что человек, переболевший коровьей оспой, не заражается натуральной.

В 1798 году он опубликовал свой первый научный труд «Изучение причин и действия оспенной вакцины».

Вакцинация – vacca (лат) - корова14 мая 1796 года Edward Jenner

провел первую вакцинацию против оспы.

В начале 80-х годов XIX века Пастер открыл возможность ослабления вирулентности различных возбудителей (сибирская язва,

бешенство и др.) и их использования для защиты от соответствующих болезней.

В честь открытия Дженнера Пастер предложил именовать все прививки общим термином «вакцинация» (от латинского слова vacca - корова).

С тех пор под вакцинацией понимают введение различных биологических препаратов с целью создания специфического активного иммунитета.

Рисунок 2. Эдвард Дженнер проводит вакцинацию

С тех пор под вакцинацией понимают введение различных биологических препаратов с целью создания специфического активного иммунитета.

В 1880-х Robert Koch (1843-1910) и Louis Pasteur (1822-1895)

сформулирована «Теория микробного происхождения болезней».

Постулаты Коха

-микроорганизм должен регулярно выявляться при определенном заболевании;

-этот микроорганизм должен быть выделен в чистую культуру;

-инокуляция чистой культуры микроорганизма в организм хозяина должна вызывать ту же самую болезнь;

-этот микроорганизм снова должен быть обнаружен в организме

-микроорганизм должен регулярно выявляться при определенном заболевании;

Вирусология как новая область инфекционной патологии возникла в конце XIX-го века, когда стало ясно, что многие распространенные заразные болезни человека, животных и растений вызываются иными возбудителями,

чем бактерии и простейшие.

Пастер был первым, кто начал (1881 г.) систематически использовать лабораторных животных в работах по изучению вируса бешенства.

Его исследования положили начало введению вирусных агентов в восприимчивый организм, а также в наиболее чувствительные к заболеванию органы или ткани.

В 1884 г. ученик Пастера Шамберлан изобрел керамические фильтры,

позволившие освобождать от бактерий проходящие через них жидкости.

Воткрытии вирусов особую роль сыграла мозаичная болезнь табака.

В1886 г. Майер обнаружил, что ее можно вызвать путем механического переноса сока больных растений здоровым растениям.

В 1884 г. ученик Пастера Шамберлан изобрел керамические фильтры,

позволившие освобождать от бактерий проходящие через них жидкости.

В открытии вирусов особую роль сыграла мозаичная болезнь табака. В

1886 г. Майер обнаружил, что ее можно вызвать путем механического

переноса сока больных растений здоровым растениям.

Вирусы были открыты русским ботаником Д.И. Ивановским в 1892 г.

при изучении болезни табака – табачной мозаики. Было показано, что эта болезнь передается организмами, проходящими через биологические фильтры. Эти организмы получили название «фильтрующие вирусы», а затем

просто «вирусы».

Вирусы обладают следующими характерными особенностями,

отличающими их от других организмов.

В 1892 г. Дмитрий Иосифович Ивановский сообщил о возможности переноса мозаики табака соком больных растений, пропущенных через

которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах».

На основании этих данных были определены критерии, по которым возбудителей заболеваний относили к этой новой группе:

фильтруемость через «бактериальные» фильтры,

неспособность расти на искусственных средах,

воспроизведения картины заболевания фильтратом, освобождённым от бактерий и грибов.

Возбудитель мозаичной болезни называется Д. И. Ивановским по-

разному, термин «вирус» ещё не был введён, иносказательно их называли то

«фильтрующимися бактериями», то просто «микроорганизмами».

Рисунок 3. Дмитрий Иосифович Ивановский

табачной мозаики. ВТМ – макромолекулярный комплекс, состоящий из белка и нуклеиновой кислоты.

В 1898 при изучении заболеваний крупного рогатого скота, а

комарами. Это открытие было сделано американским военным хирургом У.

Ридом и его коллегами.

Landsteiner & Popper (1909) показали, что полиомиелит вызывается

«фильтрующимися агентами».

Peyton Rous (1911) обнаружил «фильтрующийся агент», вызывающий опухоли у кур – вирус саркомы Рауса.

Frederick Twort (1915) & Felix d'Herelle ( 1917) независимо один от другого открыли возможность заражения бактерий «фильтрующимися агентами» (бактериофаги).

Рисунок 4. Вирус табачной мозаики

Alfred Day Hershey & Martha Chase (1952) показали, что в клетки бактерий проникает только нуклеиновая кислота бактериофага Т2, и,

следовательно, информация необходимая для инфекции и воспроизводства фаговых частиц, закодирована в нуклеиновой кислоте вируса – фаговой ДНК.

Heinz Ludwig Fraenkel-Conrat (1956) получил очищенный препарат РНК ВТМ и показал его инфекционность для растений в отсутствие вирусного белка.

Таким образом, окончательно установлена роль нуклеиновой кислоты в инфекционности вирусных частиц.

Вирусы являются возбудителями многих заболеваний человека (оспа,

желтая лихорадка, полиомиелит, корь, свинка, простуда и др.).

Установлена химическая природа вирусов как нуклеопротеидов определенной структуры, характерной для каждого вида вирусов.

Доказано, что свойства вирусов определяются их нуклеиновой кислотой.

С развитием представлений о фильтрующихся возбудителях их стали называть «ультравирусами», позже - «фильтрующимися вирусами» и,

наконец, с начала 40-х годов прошлого столетия, просто вирусами.

В 40-х годах удалось обнаружить вирусы насекомых, а еще позже -

вирусы грибов, синезеленых водорослей, свободноживущих микоплазм и простейших.

Круг хозяев вируса в ряде случаев не ограничивается лишь каким-либо одним видом организма. Один и тот же вирус может встречаться у представителей разных видов, родов и даже типов. Более того, известны вирусы, способные передаваться от растений насекомым и размножаться в клетках тех и других.

Гипотезы происхождение вирусов

Регрессивная эволюция. Вирусы - дегенеративная форма жизни,

потерявшая в ходе эволюции многие функции, оставив лишь генетическую информацию, необходимую для паразитической формы существования.

Клеточное происхождение. Вирусы - субклеточный комплекс макромолекул, который смог стать автономным в определенной степени от клетки и покинул её.

Независимый путь эволюции. Вирусы развивались параллельным курсом с клеточными организмами из самореплицирующихся молекул

(древний РНК-мир).

Возможно, разные группы вирусов имеют разное происхождение.

Определений вирусов существует много, в зависимости от того с какой точки зрения вирус рассматривают.

7.2. Строение вирусов

Вирусы были открыты русским ботаником Д.И. Ивановским в 1892 г.

при изучении болезни табака – табачной мозаики. Было показано, что эта болезнь передается организмами, проходящими через биологические фильтры. Эти организмы получили название «фильтрующие вирусы», а

затем просто «вирусы».

Одним из основных свойств вирусов является их специфичность по отношению к клетке хозяина. Вне живой клетки вирусы ведут себя, как объекты неживой природы, например, способны кристаллизоваться.

Таким образом, вирусы – это такие биологические образования, у

которых отсутствуют клеточное строение и собственный обмен веществ.

Внутриклеточные паразиты. Они совмещают в себе признаки существа и вещества: неактивны (метаболически) вне живых клеток и в то же время проявляют признаки жизни (репродуцируются) внутри их, обладают наследственностью и изменчивостью, благодаря чему сохраняются в биосфере Земли.

Вирусы обладают особенностями, отличающими их от других

клеточных организмов:

1.Имеют малые размеры, не задерживаются бактериальными фильтрами. Размеры вирусов измеряются в нм (1 нм = 10-9 м),

зависимости от вида вируса имеют размеры от 15 до 350 нм.

2.Не имеют клеточной организации

3.Не могут расти на питательных средах и осуществлять бинарное деление.

4.Не имеют собственных метаболических систем. Используют рибосомы клетки-хозяина для образования собственных белков

5.Как правило, содержат только одну нуклеиновую кислоту: РНК или ДНК.

6.Репродукция (воспроизводство) вирусов осуществляется только в