Формы и строение вирионов. Размеры вирусов и способы их измерения

У простых вирусов внутри вириона НК, а наружная оболочка из белковых субъединиц.

Сложноорганизованные вирусы имеет имеют внешнюю оболочку – суперкапсид. У некоторых вирусов между капсидом и суперкапсидом находится матриксный белок.

По форме подразделяюся на:

• Сферические (вирус гриппа)

• Палочковидные (вирус табачной мозаики)

• Пулевидные (бешенство)

• Изометрические (вирус натуральной оспы)

• Булавидные (бактериофаги)

• Нитевидные (некоторые вирусы растений)

Типы симметрии каписдов:

• Икосаэдрический (кубический) – НК окружена капсомерами, образующими форму икосаэдра (многогранника с 12 вершинами, 20 гранями): герпесвирусы.

• Спиральный – капсомеры расположены вокруг НК по оси вращения (бешенство)

• Комбинированный – головка организованна по принципу кубической, а отросток по принципу спиральной симметрии (бактериофаги)

Формы существования: внеклеточная (вирион – НК, капсула, суперкапсид) и внутриклеточная (вирус – НК и капсула)

Вирусные частицы могут быть полные (НК и капсид), неполные (белковая оболочка) и псевдовирусы (НК и белки клеток).

Размеры вирусов измеряются в нанометрах (нм). По размерам вирусы подразделяются на:

• Мелкие (например, вирус полиомиелита) — размер вирусных частиц 10–25 нм.

• Средние (например, вирусы гриппа) — размер вирионов составляет 100–120 нм.

• Крупные (например, вирус натуральной оспы) — размер вирусных частиц около 300 нм.

Размеры вирусов определяют с помощью электронной микроскопии, центрифугированием в градиенте плотности и ультрафильтрацией через фильтры с известным диаметром пор.

Генетика и изменчивость вирусов. Виды изменчивости и их практическое значение

Геном вирусов содержит один тип нуклеиновой кислоты - ДНК или РНК. В разных по величине вирионах в геноме насчитывают от нескольких до многих десятков генов.  Геном вируса является гаплоидным, т. е. представлен одним набором генов. Частично диплоидны ДНК-содержащие вирусы, в ДНК которых встречаются повторяющиеся нуклеотидные последовательности. Полностью диплоидны ретровирусы, геном которых представлен двумя идентичными молекулами РНК.

 У вирусов с фрагментированным геномом (вирусы гриппа, реовирусы) каждый фрагмент представляет собой один ген. Особенность вирусного генома - его относительно малый размер, чаще всего в пределах 5-190 тыс. п.н.

Гены – транскрибируемые участки нуклеиновой кислоты, кодирующие функциональный белок.

Геном – совокупность генов, характерная для гаплоидного набора хромосом данного вида организмов.

Генофонд – совокупность всех генов, которые имеются у особей определенной популяции или вида в целом.

Фенотип – это совокупность всех внешних и внутренних признаков и функции данного вируса. Фенотип вируса не является его постоянным свойством, он может изменяться как в результате его мутаций, так и под влиянием внешних условий репродукции. Фенотипические свойства вируса могут быть установлены морфологическим и серологическими методами.

Генотип определяется только структурой наследственного материала-ДНК или РНК, т.е. последовательностью нуклеотидов в их молекулах. Генотип–постоянное свойство вируса, и меняется он в результате мутаций, происходящих в геноме.

Экзон – смысловые фрагменты нуклеиновой кислоты

Интрон – некодирующие фрагменты нуклеиновой кислоты

Сплайсинг (редактирование) – вырезание из предшественника иРНК интронов и ковалентное связывание экзонов с образованием зрелых молекул иРНК.

В основе наследственного изменения свойств вирусов, могут лежать:

• Модификации – не наследуемые (фенотипические) изменения у вирусов, обусловленные клеткой-хозяином. Эти изменения лежат в основе адаптации вируса к новому хозяину и преодоления зависимою от хозяина ограничения.

Модификации NK вирусов осуществляют клеточные ферменты, ответственные за ограничение (рестрикцию) репродукции вируса.

• Мутации, то есть внезапные наследуемые изменения последовательности нуклеотидов в определенном участке генома вируса. Мутации происходят у всех вирусов, независимо от того, является ли их генетическим аппаратом ДНК или РНК. В результате мутаций отдельные вирионы могут приобретать новые свойства.

• По своему механизму мутации могут быть тоже разными: спонтанные и индуцированные; по протяженности их делят на точечные и аберрационные.

• Индуцированные мутации получают из популяций дикого типа обработанных мутагенами (например, азотистой кислотой, гидроксиламином, алкилирующими агентами, ультрафиолетовым облучением).

• Спонтанные мутации могут быть получены при пассировании на моделях в отсутствии каких-либо мутагенов. Эти спонтанные мутации накапливаются в геномах вирусов и приводят к изменению фенотипа, которые принято называть фенотипическими (в основном являются абберационными).

Как спонтанные, так и индуцированные мутации делят на прямые и обратные (реверсии).

• Мутации при пассажах. Патогенность - это потенциальная способность вируса вызывать инфекционный процесс. Её можно усиливать при пассажировании на чувствительных моделях или ослаблять при пассажировании на слабо чувствительных моделях. Изменчивость вирусов возникающая в серии пассажей на лабораторных животных, КЭ, КК принципиально не отличается от мутаций, возникающих при воздействии физическими и химическими мутагенами, так как в обоих случаях изменения признаков у вируса связаны с изменениями в его генотипе. Такого типа многоступенчатые мутации являются отражением процесса перехода количественных изменений в качественные.

• Гибридизация

Заражение вирусами чувствительных клеток носит множественный характер, т.е. в клетку может проникать сразу несколько вирионов. При этом вирусные геномы в процессе репликации могут кооперироваться или интерферировать. В процессе такой смешанной инфекции могут иметь место различные формы взаимодействия как между вирусными геномами (генетические рекомбинации или гибридизация), так и между продуктами генов (негенетические взаимодействия или гибридизация).