3. Определения вируса. Отличие вируса от клеточных организмов.

Вирусы – мельчайшие объекты жизни, имеющие неклеточное строение и не способные к проявлению каких-либо признаков живого вне живых клеток. Первым открытым вирусом был вирус мозаичной болезни табака, обнаруженный русским ученым Д.И.Ивановским в 1892 году.

Каждый вирус в своем онтогенезе проходит 2 стадии:

- внеклеточную, когда вирус находится в состоянии покоя, и получившую название вирион. В таком состоянии он находится в условиях окружающей среды;

- внутриклеточную, в течение которой происходит весь цикл репродукции в клетках хозяина.

Каждый вирион представлен двумя основными компонентами – нуклеиновой кислотой и белком, что позволяет называть вирусы неклеточными формами жизни. Отличия вирусов от клеточных организмов представлены в табл.4.

Отличие вирусов от клеточных организмов

Свойства	Вирусы	Прокариоты	Эукариоты
Клеточная организация	-	+	+
Тип нуклеиновой кислоты	ДНК или РНК	ДНК + РНК	ДНК + РНК
Автономный метаболизм	-	+ (кроме некото- рых риккетсий)	+
Рост на питательных средах	-	+ (кроме риккет- сий)	+
Бинарное деление	-	+	+

4. Особенности организации и репликации вирусов растений.

Уже было отмечено, что вирусная частица состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белка. Белковая оболочка, которая окружает нуклеиновую кислоту, называется капсидом. Капсид каждого вируса состоит из отдельных субъединиц – капсомеров. Капсиды некоторых вирионов окружены дополнительной мембраной. Если вирус имеет мембрану, то говорят, что он «в оболочке» или окружен суперкапсидом, при отсутствии мембраны вирус называют «раздетым» или «голым».

Капсид чаще всего имеет симметричное строение. Различают два типа симметрии – спиральную и кубическую.

При спиральной симметрии капсида вирусная нуклеиновая кислота образует спиральную (или винтообразную) фигуру, полую внутри, и субъединицы белка (капсомеры) укладываются вокруг нее тоже по спирали (трубчатый капсид) (рис. 26). Примером вируса со спиральной симметрией капсида является вирус табачной мозаики, который имеет палочковидную форму, а его длина составляет 300 нм с диаметром 15 нм. В состав вирусной частицы входит одна молекула РНК размером около 6000 нуклеотидов. Капсид состоит из 2000 идентичных субъединиц белка, уложенных по спирали.

При кубической симметрии вирусная нуклеиновая кислота уложена плотно (свернута в клубок), а белковые молекулы окружают ее, образуя многогранник (икосаэдр). Икосаэдр – многогранник с двадцатью треугольными гранями, имеющий кубическую симметрию и приблизительно сферическую форму. К икосаэдрическим вирусам относятся вирус простого герпеса, реовирусы и др.

В зависимости от типа симметрии вирусы подразделяют на: вирусы со спиральным типом симметрии, вирусы с кубическим типом симметрии и сложные вирусы, имеющие оба типа симметрии и состоящие из икосаэдрической головки и хвоста. Примером сложных вирусов являются колифаги Т2, Т4 (т.е. бактериофаги, инфицирующие клетки бактерий E.coli) и др. У некоторых сложных вирусов икосаэдрический капсид заключает в себе трубчатый нуклеокапсид.

В зависимости от того, какой тип нуклеиновой кислоты содержится в вирусной частице, их подразделяют на 2 группы:

- ДНК-содержащие, имеющие в качестве генетического материала либо одно-, либо двухцепочечную ДНК, которая может быть как линейной, так и кольцевой. Примером ДНК-содержащих вирусов являются колифаги Т2, Т4, λ; вирус простого герпеса; вирус оспы и др.

- РНК-содержащие вирусы, генетическая информация которых закодирована в РНК. РНК также может быть как одно-, так и двухцепочечной. Вирусы с одноцепочечной РНК можно разделить, в свою очередь, на 2 типа: с «плюс»-цепью РНК и с «минус»-цепью РНК. У вирусов первого типа цепь РНК может функционировать в клеткехозяине непосредственно как информационная РНК, тогда как у вирусов второго типа на «минус»-цепи должна сначала с помощью клеточных РНК-полимераз синтезироваться «плюс»-цепь РНК, которая и служит информационной РНК. Примером РНК-содержащих вирусов являются реовирусы, вирус гриппа, ретровирусы и др.

В зависимости от организма хозяина выделяют вирусы, поражающие животных и человека, растения и микроорганизмы.

Вирусы растений иначе называются фитопатогенными вирусами. Эти вирусы попадают внутрь растительных клеток через повреждения или с помощью переносчиков насекомых или нематод. Фитопатогенные вирусы вызывают у растений множество болезней. Особенно большой вред приносят вирусы, поражающие картофель.

У человека вирусы вызывают множество заболеваний, включая оспу, грипп, корь, свинку, инфекционный гепатит, желтую лихорадку, полимиелит, герпес, бешенство, СПИД, раковые заболевания и др. Многие вирусные заболевания у человека и животных можно предупредить путем иммунизации. Вирусные заболевания поддаются лечению с трудом, так как вирусы не чувствительны к большинству антибиотиков. Вирусы животных и человека передаются при контакте, либо с помощью насекомых-переносчиков, а также через объекты окружающей среды.

Вирусы бактерий называются бактериофагами. Вероятно, в природе не существуют бактерии, которые не поражались бы одним из типов бактериофагов. Бактериофаги могут наносить вред производству, основанному на жизнедеятельности бактерий.

Репликация ДНК-содержащих вирусов, или копирование их генома, представленного линейной двухцепочечной структурой, сходна с репликацией ДНК клеток и осуществляется их ДНК-полимеразами. Другими словами, синтез гомологичных нуклеи­новых кислот происходит на обеих расплетенных цепях, в ре­зультате чего каждый вновь образующийся вирион получает ДНК, состоящую из старой цепи и ее новой копии. Следует, правда, подчеркнуть, что раскручиванию кольцевых двухцепо-чечных ДНК предшествует разрезание одной из ее нитей, а реп­ликация однонитчатых ДНК-содержащих парвовирусов проис­ходит после синтеза второй цепи ДНК и образования промежу­точных двухцепочечных его форм.

Репликация вирусных РНК тоже происходит не на родитель­ских, а на промежуточных комплементарных нитях, т. е. образо­ванию новых геномных предшествует синтез их двойников. При этом синтез тех и других нитей РНК, так же как иРНК, осущест­вляют не клеточные, а вирусоспецифические РНК-полимеразы, или, правильнее, репликазы, являющиеся, скорее всего, моди­фицированными транскриптазами. Процесс репликации ком­плементарных нитей РНК у минус-нитевых вирусов хотя и очень схож с процессом синтеза иРНК при транскрипции, но они не аналогичны друг другу. В отличие от относительно ко­ротких иРНК, комплементарных отдельным участкам генома, комплементарно-репликативные РНК считываются с полного генома и по существу представляют собой антигеном. Следова­тельно, в инфицированных вирусами клетках существует меха­низм переключения частичного считывания генома (транскрип­ции) на сквозное (репликацию).

Вновь синтезированная при сквозном считывания антигено­ма геномная РНК может служить матрицей для синтеза новых ее копий или иРНК, т. е. войти в состав вириона или функциониро­вать как иРНК.

То или иное использование геномных молекул нуклеиновых кислот вирусов регулируется временными механизмами реаги­рования между вирусными компонентами, которые, как вытека­ет из вышеприведенного, синтезируются неодновременно и в разных местах клеток. Такой способ репродукции называется дисъюнктивным (разобщенным). Например, у вируса энцефало-миокардита мышей РНК синтезируется в ядре клеток, а струк­турный белок - в цитоплазме. У вируса гриппа РНК также обра­зуется в ядре, а S-антиген (sulutio - растворимый), связанный с нуклеопротеидом, и оболочечный V-антиген (viral - вирусный) -в цитоплазме. Более того, синтез вирусоспецифических молекул внутри ядра и цитоплазмы тоже может быть разобщен. У плюс-нитевых РНК-вирусов синтезы белка и геномной РНК не разделены во времени и следуют друг за другом без значительных интервалов. У ДНК-вирусов и минус-нитевых РНК-вирусов синтез белка по сравнению с синтезом геномных нуклеиновых кислот запаздывает на время, которое необходимо для образования иРНК.