Вирусы как живые микроорганизмы

Вирусы - это уникальные микроорганизмы, составляющие третье царство живой природы - царство Vira. В отличие от всех организмов представители этого царства характеризуются следующими признаками:

· они содержат лишь один тип нуклеиновой кислоты;

· не имеют собственных белоксинтезирующих и энергетических систем;

· не имеют клеточной организации;

· обладают уникальным разобщенным способом репродукции.

Уникальность этого способа состоит в том, что синтез основных структурных компонентов вирусов (белков и нуклеиновых кислот) происходит в разное время и в разных местах пораженной клетки, т.е. разобщен во времени и пространстве;

облигатный паразитизм вирусов реализуется на генетическом уровне, так как вирусы репрессируют (подавляют) функцию клеточного генома и используют ее метаболические системы для синтеза собственных структурных компонентов. Более того, генетический аппарат вирусов может полностью или частично встраиваться в клеточный геном и в дальнейшем функционировать и воспроизводиться как его часть. Этим паразитизм вирусов отличается от облигатного внутриклеточного паразитизма, свойственного гонококкам, риккетсиям, хламидиям, малярийному плазмодию;

фильтруемость - прохождение вирусов через бактериальные фильтры, что связано с малыми размерами вирусов (их размеры выражаются в нанометрах, т. е. они в тысячи раз меньше клеток).

 

Формы существования вирусов

Несмотря на то, что само существование вирусов очень тесно связано с клеткой хозяина, они могут существовать в двух формах - внутриклеточной и внеклеточной (вирион). В связи с отсутствием собственных синтезирующих белок и энергетических систем вирусы не растут на искусственных питательных средах, да и само понятие рост, как увеличение биомассы, к ним неприменимо.

Близки к вирусам вириоиды и прионы.

Вириоиды - инфекционные молекулы кольцевой РНК, весьма близкие внехромосомным генетическим элементам бактерий (плазмидам).

Прион - общее определение возбудителей категории прионных инфекций (наиболее известная - болезнь Крейцфельдта-Якоба). Прионом называется инфекционная белковая частица очень маленького размера и молекулярной массы (около 30 кД), устойчивая к инактивации факторами, влияющими на нуклеиновые кислоты (температура, формальдегид). Белок приона кодируется генами организма-хозяина, которые содержатся в репрессированном состоянии в каждой клетке, накапливаться прионы в клетках могут только после депрессии генов изоформами приона, попавшего в организм извне.

Прионные инфекции - категория трансмиссивных нейродегенеративных болезней животных и человека, из группы медленных вирусных инфекций, выделенных на основе общности прионной этиологии и основных патогномоничных признаков:

необычно длительного инкубационного периода,

медленно прогрессирующего течения,

патологических изменений опустошительного характера исключительно в нервной ткани,

отсутствия признаков инфекционного воспаления и иммунного ответа,

неизбежного летального исхода.

Эта группа включает 12 нозологических единиц, называемых трансмиссивными спонгиозными (губкообразными) энцефалопатиями из-за характерных клинических проявлений, связанных с поражением клеток центральной нервной системы (разрастание глиальных клеток, накопление мозгового амилоида, губкообразное перерождение клеток).

 

Вирион

Внеклеточная форма существования вирусов называется вирионом. Вирионы имеют различную форму - круглую, нитевидную, палочковидную, многогранника - и величину. Самые мелкие вирусы близки к размерам крупных белковых молекул. Самые крупные - мельчайшим бактериям. Вирионы имеют единую схему организации. В центре вириона располагается нуклеиновая кислота вируса (какая-либо одна - или ДНК, или РНК). По своему составу вирусные нуклеиновые кислоты не отличаются от нуклеиновых кислот прокариотов и эукариотов, а вот их строение может быть различным. Это могут быть одно- или двунитевые, линейные или кольцевые, цельные или фрагментированные молекулы или ДНК, или РНК. Тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и ее строение - важнейший таксономический признак вирионов.

Вирусная нуклеиновая кислота покрыта белковой оболочкой, которуюназывают капсидной. Капсидная оболочка состоит из отдельных субъединиц - капсомеров, их количество может быть различным. Белки капсидной оболочки обычно простые и способны к самосборке. Пространственная организация белков капсидной оболочки, их взаиморасположение определяют тип симметрии нуклеокапсида:

· спиральный,

· кубический,

· смешанный (сложный).

Тип симметрии нуклеокапсида - еще один важный таксономический критерий, позволяющий дифференцировать вирусы.

Простейшие вирусы представляют собой нуклеокапсид. Вирионы многих вирусов поверх капсидной покрыты суперкапсидной оболочкой. Суперкапсид - это сложноорганизованная структура, включающая белковый, углеводный и липидный компоненты, наличие липидов делает вирусы, имеющие суперкапсидную оболочку, чувствительными к эфиру. Белки суперкапсидной оболочки - это сложные белки. В состав суперкапсидной оболочки могут входить элементы клетки хозяина. Наличие или отсутствие в строении вириона суперкапсидной оболочки - еще один из важнейших таксономических признаков вирусов.

 

Вопрос 37. Нуклеиновые кислоты и белки вирусов

Функции вирусных нуклеиновых кислот

Функция вирусных нуклеиновых кис лот независимо от их типа состоит в хранении и передаче генетической информации. Вирусные ДНК могут быть линейными (как у эукариотов) или кольцевыми (как у прокариотов), однако в отличие от ДНК тех и других она может быть представлена однонитевой молекулой. Вирусные РНК имеют разную организацию (линейные, кольцевые, фрагментированные, однонитевые и двунитевые), они могут быть представлены плюс- или минус-нитями.

Плюс-нити функционально тождественны и-РНК, т. е. способны транслировать закодированную в них генетическую информацию на рибосомы клетки хозяина.

Минус-нити не могут функционировать как и-РНК, и для трансляции содержащейся в них генетической информации необходим синтез комплементарной плюс-нити.

РНК плюс-нитевых вирусов в отличие от РНК минус-нитевых имеют специфические образования, необходимые для узнавания рибосомами. У двунитевых как ДНК-, так и РНК-содержащих вирусов, информация обычно записана только в одной цепи, чем достигается экономия генетического материала.

 

Вирусные белки

Вирусные белки по локализации в вирионе делятся на:

· капсидные,

· белки суперкапсидной оболочки,

· геномные.

Белки капсидной оболочки у нуклеокапсидных вирусов выполняют защитную функцию - защищают вирусную нуклеиновую кислоту от неблагоприятных воздействий, - и рецепторную (якорную) функцию, обеспечивая адсорбцию вирусов на клетках хозяина и проникновение в них.

Белки суперкапсидной оболочки, как и белки капсидной оболочки, выполняют защитную и рецепторную функции. Это сложные белки - липо- и гликопротеиды. Некоторые из этих белков могут формировать морфологические субъединицы в виде шипованных отростков и обладают свойствами гемагглютининов (вызывают агглютинацию эритроцитов) или нейраминидазы (разрушают нейраминовую кислоту, входящую в состав клеточных стенок).

Отдельную группу составляют геномные белки, они ковалентно связаны с геномом и образуют с вирусной нуклеиновой кислотой рибо- или дезоксирибонуклеопротеиды. Основная функция геномных белков - участие в репликации нуклеиновой кислоты и реализации содержащейся в ней генетической информации, к ним относятся РНК-зависимая РНК-полимераза и обратная транскриптаза.

В отличие от белков капсидной и суперкапсидной оболочки, это не структурные, а функциональные белки.

Все вирусные белки выполняют и функцию антигенов, поскольку являются продуктами вирусного генома и, соответственно, чужеродными для организма хозяина.

Представители царства Vira по типу нуклеиновой кислоты делятся на 2 подцарства - рибовирусные и дезоксирибовирусные. В подцарствах выделяют семейства, рода и виды. Принадлежность вирусов к тому или иному семейству (всего их 19) определяется:

· строением и структурой нуклеиновой кислоты,

· типом симметрии нуклеокапсида,

· наличием суперкапсидной оболочки.

Принадлежность к тому или иному роду и виду связана с другими биологическими свойствами вирусов:

· размер вирионов (от 18 нм до 300 нм),

· способность размножаться в культурах ткани и курином эмбрионе,

· характер изменений, происходящих в клетках под воздействием вирусов,

· антигенные свойства,

· пути передачи,

· круг восприимчивых хозяев.

Вирусы - возбудители болезней человека относятся к 6 ДНК-содержащим семействам(поксвирусы, герпесвирусы, гепаднавирусы, аденовирусы, паповавирусы, парвовирусы) и 13 семействам РНК-содержащих вирусов (реовирусы, тогавирусы, флавирусы, коронавирусы, парамиксовирусы, ортомиксовирусы, рабдовирусы, бунъявирусы, аренавирусы, ретровирусы, пикорнавирусы, калицивирусы, филовирусы).