Građa virusa je nestanična jer nemaju organele. Jednom riječju, ovo je prijelazni stupanj između mrtve i žive tvari. Viruse je otkrio ruski biolog D.I. Ivanovsky 1892. dok je razmatrao mozaičnu bolest duhana. Cijela struktura virusa je RNA ili DNA zatvorena u proteinsku ovojnicu koja se naziva kapsida. Virion je formirana zarazna čestica.

Virusi gripe ili herpesa imaju dodatnu lipoproteinsku ovojnicu, koja nastaje iz citoplazmatske membrane stanice domaćina. Virusi se dijele na one koji sadrže DNA i oni koji sadrže RNA, jer mogu imati samo 1 vrstu. Međutim, najveći broj virusa sadrži RNA. Njihovi genomi su jednolančani i dvolančani. Unutarnja struktura virusa omogućuje im reprodukciju samo u stanicama drugih organizama i ništa drugo. Oni uopće ne pokazuju nikakvu izvanstaničnu aktivnost. Veličine široko rasprostranjenih virusa kreću se od 20 do 300 nm u promjeru.

Građa virusa bakteriofaga

Virusi koji zaraze bakterije iznutra nazivaju se virusi.Sposobni su prodrijeti i uništiti.

Tijelo bakteriofaga E. coli ima glavu, iz koje izlazi šuplji štapić, omotan ovojnicom.Na kraju tog štapića nalazi se bazalna pločica na koju je pričvršćeno 6 niti. Unutar glave nalazi se molekula DNK. Uz pomoć posebnih procesa virus bakteriofaga se pričvrsti na tijelo bakterije E. coli. Uz pomoć posebnog enzima, fag se otapa i prodire. Zatim se molekula DNA ubrizgava iz kanala štapića zbog kontrakcija glave, a doslovno nakon 15 minuta bakteriofag potpuno mijenja metabolizam bakterijske stanice na način koji je potreban. Bakterija prestaje sintetizirati svoju DNA - sada sintetizira nukleinsku kiselinu virusa. Sve to završava pojavom oko 200-1000 jedinki faga, a bakterijska stanica je uništena. Svi bakteriofagi se dijele na virulentne i umjerene. Potonji se ne razmnožavaju u bakterijskoj stanici, dok virulentni stvaraju generaciju jedinki u već zaraženom području.

Virusne bolesti

Struktura i aktivnost virusa određena je činjenicom da oni mogu postojati samo u stanicama drugih organizama. Nakon što se nastanio u bilo kojoj stanici, virus može izazvati ozbiljne bolesti. Često su im napadnute poljoprivredne biljke i životinje. Ove bolesti oštro pogoršavaju plodnost usjeva i uzrokuju brojna uginuća životinja.

Postoje virusi koji mogu uzrokovati razne bolesti kod ljudi. Svatko poznaje takve bolesti kao što su boginje, herpes, gripa, dječja paraliza, zaušnjaci, ospice, žutica i AIDS. Svi oni nastaju zbog aktivnosti virusa. Struktura virusa malih boginja gotovo se ne razlikuje od strukture virusa herpesa, budući da pripadaju istoj skupini - Herpes virusu, koji uključuje i neke druge.U naše vrijeme aktivno se širi virus humane imunodeficijencije (HIV). Nitko još ne zna kako to prevladati.

Građa i klasifikacija virusa

Virusi uključuju u kraljevstvoVira . Ovaj

sićušni mikrobi ("agensi koji se mogu filtrirati"),

nemaju staničnu strukturu, sustav za sintezu proteina,

Oni su autonomne genetske strukture i odlikuju se posebnim, nepovezanim (disjunktivnim) načinom razmnožavanja (razmnožavanja): nukleinske kiseline virusa i njihovi proteini zasebno se sintetiziraju u stanici, zatim se sastavljaju u virusne čestice.

Formirana virusna čestica naziva se virion.

Proučava se morfologija i struktura virusa Spomoću elektronske mikroskopije, jer su njihove veličine male i usporedive s debljinom bakterijske ovojnice.

Oblik viriona može variratinoa (sl.):

štapićasti (virus mozaika duhana),

u obliku metka (virus bjesnoće),

sferični (virusi poliomijelitisa, HIV),

filamentozni (filovirusi),

u obliku sperme (mnogi bakteriofagi).

Veličina virusa određena je:

S pomoću elektroničkih mikroskopija,

metodom ultrafiltracije kroz filtere s poznatim promjerom pora,

metoda ultracentrifugiranje.

Najmanji virusi su parvovirusi (18 nm) i poliovirus (oko 20 nm), najveći je virus variole (oko 350 nm).

Postoje virusi koji sadrže DNA i RNAsy. Oni obično haploidan, tj. imaju jedan set gena. Iznimka su retrovirusi s diploidnim genomom. Genom virusa sadrži od šest do nekoliko stotina gena i predstavljen je različite vrstenukleinske kiseline:

dvolančani,

jednolančani,

linearno,

prsten,

fragmentirano.

Postoje i RNA virusi s negativnim (minus lanac RNA) genmama. Minus lanac RNA ovih virusa ima samo nasljednu funkciju.

Tamo su:

samo napravio viruse (na primjer, polio virusi, hepatitis A) i

složeni virusi (na primjer, ospice, gripa, herpes virusi, koronavirusi).

U jednostavno dizajnirani virusi(Sl.) nukleinska kiselina povezana je s proteinskom ljuskom tzv kapsida(od lat. kapsa- slučaj). Kapsida se sastoji od ponavljajućih morfoloških podjedinica - kapsomeri. Nukleinska kiselina i kapsida međusobno djeluju i zajednički se nazivaju nukleokapsida.

U složeni virusi(Sl.) kapsida je okružena lipoproteinom školjkeopa- superkapsid, ili peplos. Virusni omotač je izvedena struktura iz membrane stanice zaražene virusom. Na ljusci virusa nalaze se glikoprotedrugo"šiljci" ili "šiljci" (pepeomjeri, ili superkapsida bjelančevine). Ispod ljuske nekih virusa je M protein.

Tako,samo napravio viruse sastoji se od nukleinske kiseline i kapside.Složeni virusi sastoji se od nukleinske kiseline, kapside i lipoproteinske ljuske.

Virioni imaju:

spirala,

ikosaedarski(kubična) ili složena vrsta simetrije kapside (nukleokapsida).

Spiralni tip simetrija je posljedica spiralne strukture nukleokapsida (na primjer, kod virusa influence, koronavirusa). Ikosaedarski tip simetrija je posljedica stvaranja izometrično šupljeg tijela iz kapside koja sadrži virusnu nukleinsku kiselinu (na primjer, u virusu herpesa).

Kapsida i ljuska (superkapsid) štite virione od utjecaja okoline, određuju selektivnu interakciju (adsorpciju) s određenim stanicama, kao i antigenska i imunogena svojstva viriona.

Unutarnje strukture virusa nazivaju se siva dcevina. Kod adenovirusa jezgra se sastoji od proteina sličnih histonima povezanih s DNA, u reovirusi - iz proteina unutarnje kapside.

U virologiji se koriste sljedeći Dasonomskikategorije :

prezime završava sa viridae),

podfamilija (ime završava na virinae),

rod (ime završava na virus).

Međutim, nazivi rodova, a posebno podfamilija nisu navedeni za sve viruse. Vrsta virusa nije dobila binomno ime, poput bakterija.

Osnova za klasifikaciju polo virusasupruge sljedeće kategorije:

nukleino tipglasna kiselina (DNA ili RNA), njegovu strukturubroj niti (jedan ili dva), posebnobrzina reprodukcije virusnog genoma(tablica 2.3),

veličina i morfologija viriona,broj kapsomera i tip simetrijenukleokapsida, prisutnost ljuske (superkapsida).

osjetljivost na eter i deoksikolat,

mjesto razmnožavanja u ćeliji,

antigenska svojstva itd.

Virusi inficiraju kralježnjake i beskralježnjake, kao i bakterije i biljke. Kao glavni uzročnici zaraznih bolesti ljudi, sudjeluju i u procesima karcinogeneze te se mogu prenijeti na različite načine, uključujući i preko placente (virusi rubele, citomegalovirus). lia, itd.), koji utječu na ljudski fetus. Oni mogudovesti do postinfektivne komplikacije - razvoj miokarditisa, pankreatitisa, imunodeficijencije itd.

Osim običnih (kanonskih) virusa, poznate su zarazne molekule koje nisu virusi, a nazivaju se prioni. prioni- termin koji je predložio S. Prusiner je anagram engleskih riječi "infectious protein particle". Stanični oblik normalnog prionskog proteina (PgRS) prisutan je u tijelu sisavaca, uključujući i ljude, i obavlja niz regulatornih funkcija. Kodiran je genom PrP koji se nalazi na kratkom kraku ljudskog kromosoma 20. U prionskim bolestima u obliku transmisivne spongiformne encefalopatije (Creutzfeldt-Jakobova bolest, kuru itd.), prionski protein dobiva drugačiji, infektivni oblik, označen kao PgR & (Sc - od scrapie - scrapie, prionska infekcija ovaca i koza). Ovaj infektivni prionski protein ima izgled fibrila i razlikuje se od normalnog prionskog proteina po svojoj tercijarnoj ili kvaternarnoj strukturi.

Ostali neobični uzročnici usko povezani s virusima su viroidi- male molekule kružne, superzamotane RNA koje ne sadrže

3.3. Fiziologija virusa

Virusi- obvezni intracelularni paraziti, sposobni samo za unutarstaničnu reprodukciju. U stanici zaraženoj virusom virusi mogu ostati u različitim stanjima:

reprodukcija brojnih novih viriona;

prisutnost nukleinske kiseline virusa u integriranom stanju sa staničnim kromosomom (u obliku provirusa);

postojanje u citoplazmi stanice u obliku kružnih nukleinskih kiselina, koje podsjećaju na bakterijske plazmide.

Stoga je raspon poremećaja uzrokovanih virusom vrlo širok: od izražene produktivne infekcije koja završava smrću stanice, do produljene interakcije virusa sa stanicom u obliku latentne infekcije ili maligne transformacije stanice.

razlikovati tri tipa interakcije virusas kavezom: produktivni, abortivni i integrativni.

1. Produktivni tip - završava stvaranjem nove generacije viriona i smrću (lizom) inficiranih stanica (citolitički oblik). Neki virusi napuštaju stanice ne uništavajući ih (necitolitički oblik).

Abortivni tip - ne završava stvaranjem novih viriona, jer se infektivni proces u stanici prekida u jednoj od faza.

Integrativni tip, ili virogenija – karakterizirana ugradnjom (integracijom) virusne DNA u obliku provirusa u stanični kromosom i njihovom koegzistencijom (ko-replikacija).

Razmnožavanje virusa (produktivno)

Produktivni tip interakcije sa ćelijom, tj. reprodukcija virus (lat. ponovno - ponavljanje, proizvodno - proizvodnja), odvija se u 6 faza:

1) adsorpcija virioni na stanici;

2) prodiranje virus u stanicu;

3) "traka" i oslobađanje virusnog genoma (deproteinizacija virusa);

4) sintezavirusne komponente;

5) formiranje virioni;

6) prinos viriona iz ćelije.

Ove se faze razlikuju za različite viruse.

Adsorpcija virusa. Prva faza virusne reprodukcije je adsorpcija, tj. pričvršćivanje viriona na površinu stanice. Nastaje u dvije faze. Prva faza je nespecifična, uzrokovane ionskom privlačnošću između virusa i stanice, uključujući druge mehanizme. Druga faza adsorpcija - visoko specifičan cheskaya, zbog homologije i komplementarnosti receptora osjetljivih stanica i virusnih proteinskih liganada koji ih "prepoznaju". Proteini na površini virusa koji prepoznaju specifične stanične receptore i stupaju u interakciju s njima , se zovu priložiti telny proteini (uglavnom glikoproteini ines) kao dio lipoproteinske membrane.

Specifični receptori stanice imaju drugačiju prirodu, budući da su proteini, lipidi, ugljikohidratne komponente proteina, lipida itd. Dakle, receptori za virus influence su sijalična kiselina u sastavu glikoproteina i glikolipida (gangliozida) stanica respiratornog trakta. Virusi bjesnoće adsorbiraju se na acetilkolinske receptore živčanog tkiva, a virusi humane imunodeficijencije na CO4 receptore T-helpera, monocita i dendritičnih stanica. Jedna stanica sadrži od deset do sto tisuća specifičnih receptora, pa se na njoj mogu adsorbirati deseci i stotine viriona.

Prisutnost specifičnih receptora je temelj selektivnosti virusa da oštete određene stanice, tkiva i organe. Ovo je tzv tropizam (Grčki tropos - skretanje, smjer). Na primjer, virusi koji se prvenstveno razmnožavaju u stanicama jetre nazivaju se hepatotropni, u živčanim stanicama - neurotropni, u imunokompetentnim stanicama - imunotropni, itd.

Prodiranje virusa u stanice. Virusi ulaze u stanice receptorski ovisnom endocitozom (viropeksijom), odnosno fuzijom virusne ovojnice sa staničnom membranom, ili kao rezultat kombinacije ovih mehanizama.

1 . Endocitoza ovisna o receptorima nastaje kao rezultat hvatanja i apsorpcije viriona od strane stanice: stanična membrana s pričvršćenim virionom je invaginirana kako bi se formirala unutarstanična vakuola (endosom) koja sadrži virus. Zbog ATP-ovisne "protonske" pumpe, sadržaj endosoma se zakiseli, što dovodi do spajanja lipoproteinske ljuske kompleksnog virusa s membranom endosoma i otpuštanja virusnog nukleokapsida u citosol stanice. Endosomi se spajaju s lizosomima, koji uništavaju preostale virusne komponente. Proces otpuštanja virusa bez ovojnice (jednostavno organiziranih) iz endosoma u citosol ostaje nedovoljno shvaćen.

2. Fuzija ljuske viriona sa staničnom membranomrana svojstven samo nekim virusima s ovojnicom (paramiksovirusi, retrovirusi, herpesvirusi), koji sadrže fuzijski proteini. Dolazi do točkaste interakcije virusnog fuzijskog proteina s lipidima stanične membrane, uslijed čega se ovojnica virusnog lipoproteina integrira u staničnu membranu, a unutarnja komponenta virusa ulazi u citosol.

A) “Svlačenje” (deproteinizacija) virusa. Kao rezultat toga, njegova unutarnja komponenta se oslobađa, što može izazvati zarazni proces. Prve faze “svlačenja” virusa počinju tijekom njegovog prodiranja u stanicu spajanjem virusne i stanične membrane ili izlaskom virusa iz endosoma u citosol. Naknadne faze "svlačenja" virusa usko su povezane s njihovim unutarstaničnim transportom do mjesta deproteinizacije. Različiti virusi imaju svoja specijalizirana područja za "svlačenje" u stanici: za pikornaviruse, u citoplazmi uz sudjelovanje lizosoma i Golgijevog aparata; za herpes viruse - perinuklearni prostor ili pore nuklearne membrane; za adenoviruse - prvo citoplazmatske strukture, a zatim stanična jezgra. Krajnji produkt "svlačenja" može biti nukleinska kiselina, nukleoprotein (nukleokapsid) ili jezgra viriona. Dakle, konačni produkt skidanja pikarnovirusa je nukleinska kiselina kovalentno vezana za jedan od unutarnjih proteina. A za mnoge viruse s ovojnicom koji sadrže RNA, konačni proizvodi "svlačenja" mogu biti nukleokapsidi ili jezgre, koje ne samo da ne ometaju ekspresiju virusnog genoma, nego ga, štoviše, štite od staničnih proteaza i reguliraju naknadne biosintetske procese .

B) Sinteza virusnih komponenti. Sinteza proteina i nukleinskih kiselina virusa, koji je podijeljen u vremenu i prostoru. Sinteza se događa u različitim dijelovima stanice, pa se ova metoda reprodukcije virusa naziva disJunktiv(od lat. disjunktus - razjedinjeni).

S)Sinteza virusnih proteina . U zaraženoj stanici virusni genom kodira sintezu dviju skupina proteina:

1. nestrukturni proteini, služenje intracelularnoj reprodukciji virusa u njegovim različitim stadijima;

2. strukturni proteini, koji su dio viriona (genomski proteini povezani s genomom virusa, kapsidni i superkapsidni proteini).

DOnestrukturna bijela kamera uključuju: 1) enzime za sintezu RNA ili DNA (RNA ili DNA polimeraze), koji osiguravaju transkripciju i replikaciju virusnog genoma; 2) regulatorne bjelančevine; 3) prekursori virusnih proteina, karakterizirani njihovom nestabilnošću kao rezultat brzog rezanja u strukturne proteine; 4) enzimi koji modificiraju virusne proteine, na primjer, proteinaze i protein kinaze.

Sinteza proteina u ćeliji se provodi u skladu s dobro poznatim procesima transkripcije (od lat. transkriptio - ponovno pisanje) "prepisivanjem" genetskih informacija iz nukleinske kiseline u nukleotidnu sekvencu glasničke RNK (mRNA) i emitiranja(od lat. prijevod - prijenos) – čitanje mRNA na ribosomima radi stvaranja proteina. Prijenos nasljednih informacija u vezi sa sintezom mRNA razlikuje se među različitim skupinama virusa.

ja . Virusi koji sadrže DNK implementiraju genetske informacije na isti način kao poput staničnog genoma, prema shemi:

genomskiDNK virusa-» transkripcijamRNA-» emitiratiprotein virusa.

Štoviše, virusi koji sadrže DNA za taj proces koriste staničnu polimerazu (virusi čiji se genomi prepisuju u jezgri stanice - adenovirusi, papovavirusi, herpesvirusi) ili vlastitu RNA polimerazu (virusi čiji se genomi prepisuju u citoplazmi, npr. poksvirusi).

II . Plus-lančani RNA virusi (npr. pikornavirusi, flavivirusi, zatim gavirusi) imaju genom koji obavlja funkcija mRNA; prepoznaju ga i prevode ribosomi. Sinteza proteina u ovim virusima odvija se bez čina transkripcije prema sljedećoj shemi:

genomski RNA virus-> translacija virusnih proteina .

III. Minus-jednolančani RNA genom virusi (ortomiksovirusi, paramiksovirusi, rabdovirusi) i dvolančani (reovirusi) služi kao predložak s kojeg se mRNA prepisuje uz sudjelovanje RNA polimeraze povezane s nukleinskom kiselinom virusa. Njihova sinteza proteina odvija se prema sljedećoj shemi:

genomski RNA virus-» transkripcija i- RNA- emitirati protein virusa.

IV. Retrovirusi (virusi humane imunodeficijencije, onkogeni retrovirusi) imaju jedinstven način prijenosa genetske informacije. Genom retrovirusa sastoji se od dvije identične molekule RNK, tj. diploidan je. Retrovirusi sadrže poseban enzim specifičan za virus - reverznu transkriptazu ili revertazu, uz pomoć koje se odvija proces reverzne transkripcije, tj. na genomskoj RNA matrici sintetizira se komplementarna jednolančana DNA (cDNA). Komplementarni lanac DNA kopira se u obliku dvolančane komplementarne DNA, koja se integrira u stanični genom i transkribira u mRNA pomoću stanične DNA ovisne RNA polimeraze. Sinteza proteina za ove viruse provodi se prema sljedećoj shemi:

genomski RNA virus-> komplementarni DNK-» transkripcija mRNA

-»emitirati protein virusa.

Replikacija virusnih genoma, tj. sinteza virusnih nukleinskih kiselina dovodi do nakupljanja u stanici kopija originalnih virusnih genoma, koji se koriste u sastavljanju viriona. Način replikacije genoma ovisi o vrsti nukleinske kiseline virusa, prisutnosti virusno specifičnih ili staničnih polimeraza, kao io sposobnosti virusa da inducira stvaranje polimeraza u stanici.

Mehanizam replikacije je drugačiji za viruse koji imaju:

1) dvolančana DNK;

2) jednolančana DNA;

3) plus jednolančana RNA;

4) minus jednolančana RNA;

5) dvolančana RNA;

6) identične plus-lančane RNA (retrovirusi).

1. Dvolančani LNA virusi . Replikacija dvolančane virusne DNA odvija se uobičajenim polukonzervativnim mehanizmom: nakon što se DNA lanci odmotaju, novi im se lanci komplementarno dodaju. Svaka novosintetizirana molekula DNA sastoji se od jednog roditeljskog i jednog novosintetiziranog lanca. Ovi virusi uključuju veliku skupinu virusa koji sadrže dvolančanu DNA u linearnom obliku (na primjer, herpesvirusi, adenovirusi i poksvirusi) ili u kružnom obliku, poput papiloma virusa. Kod svih virusa osim poksvirusa, transkripcija virusnog genoma događa se u jezgri.

Jedinstveni mehanizam replikacije karakterističan je za hepadnaviruse (virus hepatitisa B). Genom hepadnavirusa predstavljen je dvolančanom kružnom DNA, od koje je jedan lanac kraći (nepotpuni plus lanac) od drugog lanca. U početku se dovršava (Sl. 3.7). Cjelokupna dvolančana DNA zatim se prepisuje staničnom DNA-ovisnom RNA polimerazom kako bi se proizvele male molekule mRNA i potpuna jednolančana plus RNA. Potonji se naziva pregenomska RNA; to je obrazac za replikaciju virusnog genoma. Sintetizirane mRNA uključene su u proces translacije proteina, uključujući virusnu RNA ovisnu DNA polimerazu (reverzna transkriptaza). Uz pomoć ovog enzima, pregenomska RNK koja migrira u citoplazmu se reverzno prepisuje u minus lanac DNK, koji zauzvrat služi kao predložak za sintezu plus lanca DNK. Ovaj proces završava stvaranjem dvolančane DNK koja sadrži nepotpuni plus lanac DNK.

Jednolančani DNA virusi . Jedini predstavnici jednolančanih DNA virusa su parvovirusi. Parvovirusi koriste stanične DNA polimeraze za stvaranje dvolančanog virusnog genoma, takozvanog replikativnog oblika potonjeg. U ovom slučaju, minus lanac DNA se komplementarno sintetizira na originalnoj virusnoj DNA (plus lanac), koja služi kao predložak za sintezu plus lanca DNA novog viriona. Paralelno se sintetizira mRNA i prevode virusni peptidi.

Plus jednolančani RNA virusi . Ovi virusi uključuju veliku skupinu virusa - pikornaviruse, flaviviruse, togaviruse (slika 3.8), kod kojih genomska plus-lančana RNA obavlja funkciju mRNA. Na primjer, RNA poliovirusa, nakon ulaska u stanicu, veže se na ribosome, radeći kao mRNA, a na njegovoj osnovi se sintetizira veliki polipeptid koji se dijeli na fragmente: RNA-ovisna RNA polimeraza, virusne proteaze i kapsidni proteini. Polimeraza na temelju genomske plus-lančane RNA sintetizira minus-lančane RNA; nastaje privremena dvostruka RNK, koja se naziva replikacijski intermedijer. Ovaj intermedijer replikacije sastoji se od potpunog plus lanca RNA i brojnih djelomično završenih minus lanaca. Nakon što se svi minus lanci formiraju, koriste se kao predlošci za sintezu novih plus lanaca RNK. Ovaj mehanizam se koristi i za razmnožavanje genomske RNA virusa i za sintezu velikog broja virusnih proteina.

Minus jednolančane RNA viruse. Minus jednolančanih RNA virusa (rabdovirusi, paramiksovirusi, ortomiksovirusi) sadrže RNA-ovisnu RNA polimerazu. Genomsku minus-lančanu RNA koja je ušla u stanicu transformira virusna RNA-ovisna RNA polimeraza u nepotpunu i potpunu plus-lančanu RNA. Nepotpune kopije djeluju kao mRNA za sintezu virusnih proteina. Potpune kopije su predložak (međufaza) za sintezu minus lanaca genomske RNA potomka.

Dvolančani RNA virusi. Mehanizam replikacije ovih virusa (reovirusa i rotavirusa) sličan je replikaciji minus-jednolančanih RNA virusa. Razlika je u tome što plus niti formirane tijekom transkripcije ne funkcioniraju samo kao mRNA, već također sudjeluju u replikaciji: one su uzorci za sintezu minus niti RNA. Potonji, u kombinaciji s plus-lančanom RNA, tvore genomske dvolančane RNA virione. Replikacija virusnih nukleinskih kiselina ovih virusa događa se u citoplazmi stanica.

6 . Retrovirusi (plus-strand diploid RNA virusi). Retrovirusna reverzna transkriptaza sintetizira (na uzorku RNA virusa) minus lanac DNA, iz kojeg se kopira plus lanac DNA da bi se formirao dvostruki lanac DNA zatvoren u prsten (slika 3.10). Zatim se dvostruki lanac DNK integrira sa staničnim kromosomom, tvoreći provirus. Brojne virionske RNA nastaju kao rezultat transkripcije jednog od integriranih DNA lanaca uz sudjelovanje stanične DNA ovisne RNA polimeraze.

Stvaranje virusa. Virioni nastaju samosastavljanjem: sastavni dijelovi viriona transportiraju se do mjesta sastavljanja virusa – područja jezgre ili citoplazme stanice. Veza komponenti viriona određena jeleno prisutnost hidrofobnih, ionskih, vodikovih veza i steričke sukladnosti.

Postoje sljedećegeneralni principi sklopovi virusa :

Stvaranje virusa je višefazni proces sa stvaranjem intermedijarnih oblika koji se razlikuju od zrelih viriona u sastavu polipeptida.

Sastavljanje jednostavnih virusa sastoji se u interakciji virusnih nukleinskih kiselina s kapsidnim proteinima i u stvaranju nukleokapsida.

U složenim virusima Najprije nastaju nukleokapsidi koji stupaju u interakciju s modificiranim staničnim membranama (budućom lipoproteinskom ovojnicom virusa).

Štoviše, okupljanje virusa koji se repliciraju u staničnoj jezgri događa se uz sudjelovanje nuklearne membrane, a okupljanje virusa čija se replikacija događa u citoplazmi provodi se uz sudjelovanje endoplazmatskog retikuluma ili plazma membrane, gdje se nalaze glikoproteini i drugi proteini. omotača virusa su ugrađeni.

U nizu složenih RNK virusi minus-lanca (ortomiksovirusi, paramiksovirusi) sklapanje uključuje takozvani matrični protein (M protein), koji se nalazi ispod modificirane stanične membrane. Posjedujući hidrofobna svojstva, djeluje kao posrednik između nukleokapsida i virusne lipoproteinske ovojnice.

□ Složeni virusi tijekom procesa formiranja uključuju neke komponente stanice domaćina, poput lipida i ugljikohidrata.

Izlazak virusa iz stanice. Puni ciklus razmnožavanja virusa završava se za 5-6 sati (virus gripe i dr.) ili nakon nekoliko dana (hepatovirusi, virus ospica i dr.). Proces razmnožavanja virusa završava njihovim izlaskom iz stanice, što se događa eksplozivno ili pupanjem ili egzocitozom.

Put miniranja: Veliki broj viriona se istovremeno oslobađa iz umiruće stanice. Jednostavni virusi koji nemaju lipoproteinsku ljusku izlaze iz stanice eksplozivnim putem.

Buding, exotshpt svojstvena virusima koji imaju lipoproteinsku ovojnicu, koja je derivat stanične membrane. Najprije se nastala nukleokapsida ili virionska jezgra transportira do staničnih membrana u koje su već ugrađeni proteini specifični za virus. Zatim, u području kontakta nukleokapsida ili jezgre viriona sa staničnom membranom, počinje izbočenje ovih područja. Formirani pupoljak odvaja se od stanice u obliku složenog virusa. U ovom slučaju, stanica je u stanju održati održivost dugo vremena i proizvesti virusno potomstvo.

Pupanje virusa formiranih u citoplazmi može se dogoditi ili kroz plazma membranu (na primjer, paramiksovirusi, togavirusi) ili kroz membrane endoplazmatskog retikuluma s njihovim naknadnim otpuštanjem na površinu stanice (na primjer, bunyavirusi).

Virusi koji nastaju u staničnoj jezgri (primjerice, herpesvirusi) pupaju u perinuklearni prostor kroz modificiranu jezgrinu membranu te tako dobivaju lipoproteinsku ovojnicu. Zatim se transportiraju kao dio citoplazmatskih vezikula na površinu stanice.

Virusi- ovo su najmanji živi organizmi, čije veličine variraju od 20 do 300 nm; u prosjeku su pedeset puta manji od bakterija. Ne mogu se vidjeti svjetlosnim mikroskopom i prolaze kroz filtere koji ne propuštaju bakterije.

Podrijetlo virusa

Istraživači se često pitaju da li virusi? Ako bilo koju strukturu koja ima genetski materijal (DNA ili RNA) i koja je sposobna za samoreprodukciju smatramo živom, tada odgovor mora biti potvrdan: da, virusi su živi. Ako se prisutnost stanične strukture smatra znakom živih bića, tada će odgovor biti negativan: virusi nisu živi. Treba dodati da izvan stanice domaćina virusi nisu sposobni za samorazmnožavanje.

Za potpuniji prikaz o virusima potrebno je znati njihov nastanak u procesu evolucije. Postoji, iako nedokazana, pretpostavka da su virusi genetski materijal koji je jednom “pobjegao” iz prokariotskih i eukariotskih stanica i zadržao sposobnost razmnožavanja pri povratku u staničnu okolinu.

Virusi izvan stanice su u potpuno inertnom stanju, ali imaju skup uputa (genetski kod) nužnih za ponovni ulazak u stanicu i, podređujući je svojim uputama, prisile je da proizvede mnogo sebi identičnih kopija (virus). Stoga je logično pretpostaviti da su se u procesu evolucije virusi pojavili kasnije od stanica.

Struktura virusa

Struktura virusa jako jednostavno. Sastoje se od sljedećih struktura:
1) jezgra - genetski materijal predstavljen ili DNK ili RNK; DNA ili RNA mogu biti jednolančane ili dvolančane;
2) kapeid - zaštitna proteinska ljuska koja okružuje jezgru;
3) nukleokapsida - složena struktura koju čine jezgra i kapsida;
4) ovojnice - neki virusi, poput HIV-a i gripe, imaju dodatni lipoproteinski sloj koji potječe iz plazma membrane stanice domaćina;
5) kapsomeri – identične ponavljajuće podjedinice od kojih su često građene kapside.

Opći oblik kapside karakterizira visok stupanj simetrije, uzrokujući sposobnost virusa do kristalizacije. To omogućuje njihovo proučavanje pomoću rendgenske kristalografije i elektronske mikroskopije. Jednom kada se virusne podjedinice formiraju u stanici domaćinu, mogu se odmah samostalno okupiti u potpunu virusnu česticu. Pojednostavljeni dijagram strukture virusa prikazan je na slici.

Za strukturu kapsida virusa Karakteristični su neki tipovi simetrije, osobito poliedarska i spiralna. Poliedar je poliedar. Najčešći poliedarski oblik kod virusa je ikosaedar, koji ima 20 trokutastih stranica, 12 uglova i 30 rubova. Na slici A vidimo pravilan ikozaedar, a na slici B virus herpesa u čijoj su čestici 162 kapsomera organizirana u ikozaedar.

Jasna ilustracija spiralne simetrije može se vidjeti na slici, RNA virus duhanski mozaik (TM). Kapsidu ovog virusa čini 2130 identičnih proteinskih kapsomera.

VTM je bio prvi virus, izoliran u svom čistom obliku. Kada su zaražene ovim virusom, na lišću bolesne biljke pojavljuju se žute mrlje - takozvani lisni mozaik (Sl. 2.18, B). Virusi se šire vrlo brzo ili mehanički kada bolesne biljke ili dijelovi biljke dođu u kontakt sa zdravim biljkama ili zrakom kroz dim cigareta napravljenih od zaraženog lišća.

Virusi fagi koji napadaju bakterije čine skupinu koja se zove bakteriofagi ili jednostavno fagi. Neki bakteriofagi imaju jasno izraženu ikozaedarsku glavu i rep sa spiralnom simetrijom). Slika prikazuje shemu slike nekih virusa, ilustrirajući njihove relativne veličine i opću strukturu.

Svi virusi se dijele u dvije skupine: jednostavni i složeni. Jednostavni virusi sadrže nukleinsku kiselinu i nekoliko polipeptida koje ona kodira. Složeni virusi sastoje se od nukleinske kiseline, lipida i ugljikohidrata, koji su staničnog podrijetla, odnosno kod većine virusa nisu kodirani virusnim genomom. U iznimnim slučajevima u virion su uključene stanične nukleinske kiseline ili polipeptidi.

Virusi sadrže nukleinske kiseline i proteine. Proteini i nukleinske kiseline neraskidivo su povezani. Sinteza proteina nije moguća bez nukleinskih kiselina, a sinteza kiselina nije moguća bez aktivnog sudjelovanja proteina i enzima. Poznato je da se nukleinske kiseline i proteini sastoje od C, O, H, N, P, S. Genom virusa predstavlja DNA ili RNA. Na temelju strukture genoma zrele virusne čestice dijele se u sljedeće skupine:

1. Virusi čiji je genom jednolančana RNA molekula s templatskom aktivnošću;

2. Virusi čiji je genom jednolančana RNA koja nema templatsku aktivnost;

3. Virusi s jednolančanom fragmentiranom RNA koja nema aktivnost predloška;

4. Virusi čiji se genom sastoji od nekoliko RNA molekula s templatskom aktivnošću;

5. Virusi s dvolančanom fragmentiranom RNA;

6. Virusi s linearnom jednolančanom DNA;

7. Virusi s dvolančanom kružnom DNA;

8. Virusi s dvolančanom linearnom infektivnom DNA;

9. Virusi s dvolančanom linearnom neinfektivnom DNA.

Što se tiče sastava nukleotida, DNA beskralježnjačkih životinjskih virusa je raznolikija od DNA kralješnjaka. Nukleinske kiseline viriona u većini slučajeva su virusnog, a ne staničnog podrijetla. Infektivnost virusa povezana je s nukleinskom kiselinom, a ne s proteinom koji je njihov sastavni dio. To su dokazali njemački znanstvenici G. Schramm i A. Gierer (1956). Nukleinske kiseline su čuvari svih genetskih informacija virusa. Njihov kemijski sastav i struktura bitno se ne razlikuju od nukleinskih kiselina više organiziranih bića (bakterija, protozoa, životinja). Većina virusnih čestica sastoji se od proteina koji sadrže iste aminokiseline kao proteini drugih organizama. Virusni protein predstavljen je uglavnom polipeptidima od jedne do tri vrste. Proteini na površini virusne čestice su antigeni odgovorni za stvaranje antitijela kod zaraženih životinja. Glavni dio proteina su proteini sintetizirani u osjetljivoj stanici prema informacijama iz genoma virusa. U rijetkim slučajevima moguće je da proteini zaražene stanice mogu biti uključeni u lipoproteinske ljuske i jezgru nekih virusa (virus mijeloblastoze ptica, ikozaedarski virusi).

Virusni proteini se dijele na kapsidne proteine, proteine ​​jezgre, proteine ​​ovojnice i enzimske proteine. Osim proteina, lipidi i ugljikohidrati nalaze se u lipoproteinskoj membrani. Ugljikohidrati su pretežno sadržani u glikoproteinskim peplomerima na površini virusne čestice.

U virusima su pronađeni minerali K, Na, Ca, Mg i Fe. Oni sudjeluju u stvaranju veza proteina s nukleinskom kiselinom.

Virusni proteini obavljaju zaštitne (štite od nepovoljnih utjecaja iz okoliša) i ciljanje (imaju receptore za određenu osjetljivu stanicu) funkcije. Osim toga, virusni proteini olakšavaju njihov prodor u osjetljivu stanicu.

Funkcije virusnih nukleinskih kiselina su sljedeće. Oni programiraju nasljednost virusa, sudjeluju u sintezi proteina i odgovorni su za zarazna svojstva virusnih čestica.

Pojedinačna virusna čestica naziva se virion. Proteinska ovojnica viriona naziva se kapsida. Kapside se sastoje od površinskih proteinskih podjedinica, koje pak tvore proteinske molekule. Postoje sljedeće razine složenosti strukture kapside. Prva razina su pojedinačni polipeptidi (kemijske jedinice), druga su kapsomeri (morfološke jedinice), koje se sastoje od jedne ili više proteinskih molekula, treća su peplomeri (molekule koje tvore izbočine na lipoproteinskoj ovojnici viriona).

Za viruse su karakteristične dvije vrste simetrije strukture kapsida: kubična i spiralna. Virusi s kubičnim tipom simetrije nazivaju se izometričnim. Svi poznati životinjski virusi koji sadrže DNA imaju izometrične kapside. Kristalografski podaci ukazuju na tri tipa figura s kubičnim tipom simetrije: tetraedar, oktaedar i ikosaedar. Ikosaedarska simetrija je poželjnija za viruse, jer je ova vrsta simetrije najekonomičnija.

Virusi sa spiralnim tipom simetrije u strukturi kapside karakteriziraju to što je njihova kapsida građena od identičnih, spiralno poredanih proteinskih podjedinica (kapsomera).

Bakteriofagi (bakterijski virusi) strukturno su kombinacija dvije vrste simetrije: kubične i spiralne. Glava im je kubične strukture, a nastavak je spiralnog oblika.

Priroda interakcije između nukleinske kiseline i kapsomera razlikuje se kod virusa s različitim vrstama simetrije strukture kapside. U virusima sa spiralnom strukturom kapside, proteinske podjedinice blisko sudjeluju s nukleinskom kiselinom. Kod ikozoedarskih virusa ne postoji najizraženija pravilna interakcija između svake proteinske podjedinice i nukleinske kiseline.

Video: Virus hepatitisa C u jetri

Virusi se odlikuju ujednačenošću oblika i veličine, također nisu pokretni za individualni rast i tijekom ontogeneze imaju istu veličinu.
Morfološki oblici virusa manji su od bakterijskih.
Glavne komponente viriona (virusa izvan stanice) su proteinska ljuska - kapsida - i u njoj zatvorena NK - nukleokapsida. Morfološke jedinice kapside – kapsomeri – građene su od jednog ili više proteina. Ovi kapsomeri povezani su vrstom simetrije i raspoređeni su jedinstvenim redoslijedom:
- spiralna simetrija - oblikuje cilindrične strukture;
- kubična simetrija – tvori strukture bliske sferoidima.
Virione prema vrsti formiranja njihove strukture dijelimo na:
- jednostavni virioni – građeni prema jednoj vrsti simetrije;
- složeni virioni - mješoviti tip simetrije (spiralni i kubični).

Građa jednostavnih viriona

Postoje dvije vrste jednostavnih viriona:
- spirala;
- sferni.
Spiralni virioni. Tamo su:
1. Tvrdi štapićasti virusi koji imaju oblik tvrdog, nesavitljivog, vrlo krhkog cilindra. To uključuje viruse koji variraju u duljini od 1300-3150 Ǻ s duljinom viriona od 180-250 Ǻ (virus mozaika duhana).
Struktura virusa mozaika duhana (TMV). U elektronskom mikroskopu TMV ima oblik štapića, debljine 150-180 Å, duljine 3000 Å (300 nm). Nalaze se i s kraćom duljinom, ali nisu zarazne. Kapsomeri viriona raspoređeni su u spiralnoj simetriji.

Kemijska, strukturna i morfološka jedinica je protein molekulske težine 17400 D. Štoviše, za svaka tri zavoja spirale dolazi 49 morfoloških jedinica. Unutar šupljeg cilindra nalazi se jednolančana RNA; veličina RNA premašuje veličinu viriona, ali RNA je kompaktno pakirana i također se nalazi duž spiralne linije između kapsomera. Postoji 49 nukleotida po zavoju spirale; svaka molekula proteina povezana je s tri nukleotidna ostatka.
2. Nitasti virusi imaju oblik elastičnih niti koje se lako savijaju i međusobno križaju.
Kuglasti virioni građeni su prema kubnoj simetriji. Ova struktura se temelji na strukturi dvadesetostrane strukture - ikosaedra. Najjednostavniji ikosaedar ima 12 vrhova i 20 stranica, a složeniji imaju 20T stranica, gdje je T triagulacijski broj.
T=P×f2,
P - veličina, klasa ikosaedra, uzima vrijednosti 1, 3, 7, 13, 19, 21, 37,
f - bilo koji cijeli broj,
f 2 - pokazuje koliko se jednakokračnih trokuta nalazi na jednoj strani ikosaedra.
Tako najjednostavniji ikosaedri klase 1 s f = 1 imaju 20 stranica, a s f = 2 - 80 stranica.
Virusi s kubičnim tipom simetrije imaju dvije vrste kapsomera: kapsomeri se nalaze na vrhovima, izgrađeni od 5 identičnih podjedinica (pentomera), a duž bočnih strana - od 6 podjedinica (heksomera).
Veličina virusa određena je brojem kapsomera, najmanji sferični virus klase 1 ima 12 pentomera i nema heskomera, a najveći virus sadrži 1472 kapsomera. RNA ili DNA je presavijena vrlo kompaktno, tvoreći invaginacije u kapsomere u spiralu.

Struktura složenih virusa

Složeni virusi uključuju viruse koji imaju složeni tip simetrije ili dodatne komponente lipida ili ugljikohidrata.
Dodatne ljuske su ili lipidne ili ugljikohidratne, ali struktura tih ljuski nije kodirana u NA. Te su membrane staničnog podrijetla i teško je odrediti njihov sadržaj, često su to fragmenti CPM-a koje virus zahvaća izlazeći iz stanice.
Funkcije ljuske:
zaštitni (neosjetljiv na neke kemikalije i otrovne tvari);
služe kao dio mehanizma koji olakšava prodor virusa u stanicu, jer se te membrane lako stapaju s CPM-om.
ljuske mogu imati cjevaste izbočine koje imaju antigensku aktivnost i služe kao receptori za pričvršćivanje virusa na površinu stanice.
Virusi koji imaju dodatne ljuske su polimorfni i nalikuju obliku metka ili naprstka.

Bakteriofagi su skupina virusa sa složenim tipom simetrije.
Godine 1917. De Herrel je otkrio lizu bakterijskih stanica na površini Petrijeve zdjelice i nazvao taj agens nepoznate prirode bakteriofagom - izjedačem bakterija.
Postoje i složeni i jednostavni virusi; imaju 5 morfoloških oblika:
- filamentozni fagi (spiralni tip simetrije, uglavnom sadrže DNA);
- fagi s kubičnim tipom simetrije (imaju rudimente repnog procesa, oni sadrže RNA ili jednolančanu DNA);
- fagi s kratkim procesom;
- fagi koji imaju dva tipa simetrije (glava - kubni tip simetrije i nekontraktilni omotač - rep - građeni po spiralnom tipu simetrije) s dvolančanom DNA;
- najsloženiji tip simetrije (s glavom i kontrakcijskim omotačem, koji sadrži DNA).
Model faga T2.
Ovo je bakteriofag koji sadrži glavu i dodatak.
Glava je građena prema kubnom tipu simetrije i unutar nje se nalazi dvostruki lanac. DNK koja je mnogo puta veća od veličine faga. DNA je kompaktno presavijena i uvelike je određena stabilizirajućom funkcijom proteina putriscina i spermicina, koji su povezani s dvovalentnim metalima, a njihova je funkcija blokiranje odbojnih sila i neutralizacija negativnog naboja čestice.
Proces ima složenu strukturu, sastoji se od ovratnika, koji je uz glavu, kontraktilne ovojnice građene po spiralnom tipu simetrije, unutar koje se nalazi šuplji cilindar, a na kraju procesa nalazi se nastavak. šesterokutna bazalna ploča, iz koje se proteže 6 niti. Bazalna ploča služi kao adsorpcijski faktor na površini stanice, a šuplji štapić osigurava transport fagne DNA u bakterijsku stanicu.

Viroidi. Viroidi su jednolančane molekule RNK kovalentno zatvorene u prsten i ne sadrže proteinski omotač. Viroidi su zarazni objekti. Neke biljne bolesti imaju viroidno podrijetlo, ali ljudski i životinjski patogeni nemaju. Viroidi imaju transmisibilnost – sposobnost da se prenose s predmeta na objekt, često s biljke na biljku mehaničkim putem (vjetrom, kukcima).

Uzgoj virusa

1. Korištenje laboratorijskih životinja, ali zbog ograničene specifičnosti uzgoja virusa potrebno je imati određene laboratorijske životinje, potrebno je i ljudsko tkivo, a to je nezgodno i predstavlja kršenje bioetike.
2. Uzgoj virusa na pilećim embrijima, ali to nije prikladno za sve viruse.
3. Korištenje kultura stanica ili tkiva laboratorijskih životinja ili ljudi koji su permisivni za virus – sposobnost reprodukcije virusa. Nedostatak: stanice stare tijekom uzgoja.
4. Uzgoj pomoću hibridnih stanica - hibrid normalne stanice permisivne za virus sa stanicom raka. Stanice raka pokazuju nekontroliranu mitozu, produžujući tako život permisivnih stanica.

Utjecaj okolišnih čimbenika
1. Grijanje. Većina virusa je stabilna na sobnoj temperaturi, ali do smanjenja infektivnosti dolazi na 50-60o C. Stopa reprodukcije virusa influence opada na 38-39o C, a virus mozaika duhana je stabilan na 65o C, ali umire na 70o. C.
2. Mehanički utjecaj
- većina virusa je otporna na osmotski tlak,
- ultrazvuk uništava štapićaste viruse u nekoliko minuta, a slabo djeluje na sferične viruse,
- sušenje - neki se virusi lako prenose, dok se drugi inaktiviraju na sobnoj temperaturi kada se smanji vlaga.
3. Zračenje: UV i ionizirajuće zračenje uzrokuju smrt i, u malim dozama, mutaciju.
4. Kemijski čimbenici:
- alkohol, jod, vodikov peroksid,
- antibiotici, ali nema učinkovitih za sustavno liječenje. Postoje profilaktički antibiotici i postoje oni koji se koriste za lokalno liječenje.
Sredstvo protiv virusa je sustav interferona koji proizvodi ljudsko tijelo.

Pohranjivanje virusa u laboratorijima
Virusi se čuvaju u liofiliziranom stanju u sustavu krioprotektora, sušeni na 60°C iz smrznutog stanja. U tom se slučaju virusna čestica stavlja u krioprotektore koji štite viruse od oštećenja česticama leda. Virusi se također mogu pohraniti u krvnom serumu u atmosferi CO2 na -70°C, a kao stabilizator se koristi glicerin.

Glavne skupine virusa

Virusi se, ovisno o predmetu djelovanja, dijele na: viruse bakterija, biljaka, insekata, životinja i čovjeka.
Postoji umjetna klasifikacija virusa koja glasi:
- vrsta NK (DNA ili RNA),
- jednolančana ili dvolančana struktura,
- prisutnost ili odsutnost vanjske ljuske,
- ako je jednolančana RNA, tada +RNA ili -RNA,
- prisutnost reverzne transkriptaze u strukturi.