Репродукция ( размножение ) вируса внутри клетки-хозяина

- освобождение НК вируса от капсида внутри клетки

- инактивация генома (ДНК) клетки и прекращение экспрессии генов (синтеза клеточных белков)

- изменение обмена веществ клетки под действием генома вируса (происходит переключение работы клеточных биохимических конвейеров на производство вирусного генома и белков)

- синтез ферментов (РНК-зависимой РНК полимеразы или ДНК-зависимой РНК-полимеразы) репликации вирусов на основе НК вируса и многократная репликация вирусного генома (до 200 в одной клетке)

- синтез и-РНК на НК вируса, необходимой для синтеза белков капсида

- синтез белков капсида на рибосомах клетки с использованием всех её ресурсов

- самосборка новых вирионов – от 30 до200 в одной клетке (при достижении необходимого количе –

чества обоих компонентов)

- весь процесс репродукции длится около 25 – 40 минут

- вновь образовавшиеся вирионы способны проникать в новые клетки (в виде инертых частиц)

3. Выход вирионов из клетки-хозяина (определяет тип вирусной инфекции) – возможен тремя способами:

q Литический выход ( литическая инфекция) от лат. lysis – разрушение, растворение

- вновь образующиеся вирионы все одновременно покидают клетку, растворяя клеточную мембрану

лизоцимом и вызывая её гибель

q Персистентный выход (персистентная, стойкая инфекция)

- новые вирионы покидают клетку-хозяина постепенно; клетка функционально изменяется, процес-

сы биосинтеза подавлены частично, клетка продолжает жить и делиться, производя новые вирусы

q Латентная инфекция

- геном (НК) вируса в клетке-хозяине не инактивирует клеточную ДНК, а встраивается (интегрируется) в клеточную ДНК, не проявляя никакой активности в течение многих месяцев и лет, переходя от родителей к потомкам через сперматозоид или яйцеклетку (при делении клетки реплицируется в составе клеточной ДНК, передаваясь и наследуясь дочерними клетками); если это фаги, тот их называют умеренными фагами, профагами или провирусами, а бактерии, содержащие профаг – лизогенными бактериями

- лизогенные бактерии обладают профагом бесконечно долгое время, приэтом не лизируясь (не разрушаясь; лизис с освобождением новых фагов происходит после воздействия на лизогенные бактерии какого –либо фактора, например УФ-излучения)

- при определённых условиях (например, концерогенные т. е. приводящие к раку, факторы – асбестовая пыль, табачный дам, бензол, рентгеновские лучи и др.) в некоторых из зараженных клеток латентный вирус активизируется, репродуцируется по обычной схеме и новые вирионы покидают клетку путём литической или персистентной инфекции (вирусы СПИДа, полиомиелита, бешенства, онкологические или опухолеродные вирусы)

· Стратегия жизни вируса – безудержное размножение

 

v У рибовирусов (РНК–содержащих) синтез белка в клетке-хозяине может протекать двумя способами:

 

транскрипция трансляция

· РНК вируса ------------------®РНК (минус цепь) ® и-РНК (плюс-цепь) -----------® вирусные белки

Фермент РНК-зависимая ® самосборка вирионов

РНК-полимераза ---------------транскрипция------------------------ -® РНК вируса

 

- Фермент РНК-зависимая РНК-полимераза закодирована в геноме вируса

- Сначала этот фермент строит комплементарную цепь РНК, т. н. минус-цепь (она не кодирует белки в отличие вирусной РНК, кодирующей белки и поэтому называемой плюс-цепью); затем по ней, как по матрице, в клетке синтезируется множество вирусных РНК

- У ретровирусов (онковирусы, вирус СПИДа):

Фермент ревертаза

Обратная транскрипция Фермент ДНК-зависимая РНК-полимераза Трансляция

· РНК вируса ---------------------------- ДНК --------------------------------------------------- и-РНК----------- вирусные белки

--------------------------- Транскрипция

Транскрипция

- обратная транскриптаза (ревертаза) представляет собой ДНК- полимеразу, которая сначала синтезирует одноцепочесчную нить ДНК, использукя в качестве матрицы одну из идентичных молекул вирусной РНК, а затем вторую, комплементарную цепь, образуя двухцепочечную ДНК

- Двухцепочечная ДНК может встраиваться в хромосому клетки-хозяина (этот процесс называется интеграцией); вирусный геном, в форме интегрированной ДНК называется провирусом (становиться частью генетического материала клетки и реплицируется вместе с клеточной ДНК, передаваясь дочерним клеткам

- В скрырой (латентной) форме провирус может пребывать бесконечно долгое время, переходя от родителей к потомкам через гаметы

- Концерогенные факторы могут активировать провирус в отдельных клетках, что приводит к злокачественной трансформации (раку) или СПИДу

q Раковые клетки отличаются от нормальных тремя главными особенностями:

1. они быстрее деляться, затрачивая очень большое количество Энергиии АТФ

2. они частично делифференцируются (утрачивают часть признаков) и становяться похожими на зародышевые клетки

3. Теряют способность к сцеплению с соседними клетками, поэтому могут отделяться от них, перемещаться в другие части тела и давать начало новым опухолям, т. е. метастазироваться

 

Происхождение вирусов

· Точного ответа на вопрос о происхождении вирусов нет (на сей счёт существуют несколько гипотез)

· Поскольку вирусы не содержат рибосом, ни АТФ и не могут существовать вне клеток, считают, что они возникли позднее клеток

· Наиболее правдоподобной является гипотеза о том, что вирусы и фаги произошли из «беглой» нуклеиновой кислоты (обособившиеся генетические элементы), которая приобрела способность реплицироваться, независимо от той клетки, из которой она возникла с использованием (паразитическим) других клеток, т. е. их происхождение связано с эволюцией каких-то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение (вирусы не следует рассматривать как примитивных предшественников клеточных организмов)

· Вирусы быстро эволюционируют (мутации НК и перестройка белкового слоя, возможность обмена фрагментами НК), что приводит к возникновению новых форм (иммунитет, сформировавшийся к одному вирусу оказывается не эффективным к изменённому)

 

 

 

Строение бактериофага

 

Значение вирусов

· Патогенное действие, т. е. способность вызывать различные заболевания человека, животных и растений

q у человека к вирусным заболеваниям относятся: оспа, бешенство, жёлтая лихорадка, энцефалиты, инфекционные гепатиты, корь, краснуха, грипп, простуда, герпес, бородавки, свинка (паротит), полиомиелит, сонная болезнь, злокачественные опухоли, (рак), СПИД (насчитывается не менее 500 различных болезней, возбуждаемых вирусами); вирусы, способные вызывать опухоли, называются опухолеродными или онкогенными (таким свойством обладают и ДНК-содержащие, и РНК-содержащие вирусы)

q у животных: ящур и оспа крупного рогатого скота, рожистое воспаление свиней, чума птиц, миксоматоз кроликов, чумка собак

q у растений: мозаика и скручивание листьев (табака, турнепса), карликовая кустистость, бронзовость томатов, пёстролистность некоторых сортов тюльпанов (болезни, вызываемые фитовирусами уносят до половины урожая, растения при этом не гибнут, но плодовитость их резко снижается)

v самый эффективный метод борьбы с фитовирусами – получение безвирусных растений (верхушки молодых побегов свободны от вирусов, они заражаются уже потом; у растения срезают верхушку побега и выращивают её в пробирке в стерильной питательной среде, а когда сформируются корни и листья, пересаживают в грунт; такое растение становиться родоначальником безвирусного сорта

· Вирусы – биологические мутагены, т. е. факторы изменения генетической информации других организмов, вызывающие разрывы хромосом, порядок расположения генов, изменения их структуры

· Способны переносить генетическую информацию (гены) от одних организмов к другим горизонтально (между клетками организмов разных видов или классов), когда половая гибридизация исключена, оказывая влияние на эволюцию организмов, в которых они паразитируют

· Вирусы, вызывающие болезни насекомых и животных, используют для борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства и грызунами (кролики в Австралии)

· Экспериментальная модель в генетике, молекулярной биологии, биохимии, проблем иммунитета

· Бактериофаги используются для распознавания бактерий и ранней диагностики бактериальных болезней

· Бактериофаги используются для профилактики и уничтожения определённых микроорганизмов, возбудителей инфекционных болезней человека и животных –холеры, дизентерии, брюшного тифа и др.

· Вред, приносимый вирусами во много раз превышает их пользу