1. Место вирусологии в ряду классических наук. Содержание фундаментальных и прикладных разделов вирусологии, общей и частной вирусологии. Связь вирусологии с другими областями знаний

• Название: 1. Место вирусологии в ряду классических наук. Содержание фундаментальных и прикладных разделов вирусологии, общей и частной вирусологии. Связь вирусологии с другими областями знаний
• Анкор: virusy_-_kopia.docx
• Дата: 25.04.2017
• Размер: 345.58 Kb.
• Имя файла: virusy_-_kopia.docx
• Тип: Документы; #4886
• страница: 1 из 3

1.Место вирусологии в ряду классических наук. Содержание фундаментальных и прикладных разделов вирусологии, общей и частной вирусологии. Связь вирусологии с другими областями знаний.

Вирусология (virus – яд животного происхождения, logos - наука) – это биологическая наука, занимающаяся изучением мельчайших микроорганизмов - вирусов Она изучает природу, морфологию, химический состав, взаимоотношения с организмом и внешней средой, методы диагностики, профилактики и лечения вирусных болезней. Вирусология делится на: Общую: включает в себя общую характеристику и систематику вирусов; взаимодействие вирусов с клетками; культивирование, экологию и генетику вирусов; патогенез вирусных инфекций; особенности противовирусного иммунитета; принципы лабораторной диагностики, лечения и специфической профилактики вирусных болезней. Частную: изучает те же вопросы, но применительно к конкретному возбудителю. Связь вирусологии с другими науками и ее задачи. Вирусология – молодая наука. Она тесно связана с другими науками и прежде всего с микробиологией. Вирусологи широко используют бактериологические методы: фильтрация, стерилизация, микроскопия, серологические реакции. При изучении структуры вирусов, взаимодействия их с клетками используются методы цитологии. Очень тесно связана вирусология с биохимией, с генетикой. Вирусология дает необходимые знания при изучении эпизоотологии, болезней мелких животных  Одна из важнейших задач, стоящих перед вирусологией, - это изучение структуры, химического состава, биологии, генетики и селекции вирусов, взаимодействия вируса и клетки, устойчивости вирусов к разным факторам. Только успешное решение теоретических вопросов позволит разрабатывать эффективные методы диагностики и борьбы с вирусными инфекциями. Ивановский (1892) впервые установил существование мельчайших микроорганизмов, вызывающих мозаичную болезнь табака. В 1898 г. был обнаружен вирус ящура, в 1901 г. — вирус желтой лихорадки.

2.Природа вирусов, их отличие от известных живых организмов. Какая форма биотических связей (взаимоотношений) характерна для вирусов.

Царство Vira.Вирусы состоят из нескольких компонентов: сердцевина - генетический материал (ДНК или РНК). Генетический аппарат вируса несет информацию о нескольких типах белков, которые необходимы для образования нового вируса.Белковая оболочка-капсид.Оболочка часто построена из одинково повторяющихся субъединиц - капсомеров. Дополнительная липопротеидная оболочка. Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина. Она встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес). Каждый компонент вирионов имеет определённые функции: белковая оболочка защищает их от неблагоприятных воздействий, нуклеиновая кислота отвечает за наследственные и инфекционные свойства и играет ведущую роль в изменчивости вирусов, а ферменты участвуют в их размножении. Более сложные по структуре вирусы, кроме белков и нуклеиновых кислот, содержат углеводы, липиды. Для каждой группы вирусов характерен свой набор белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Некоторые вирусы содержат в своём составе ферменты.В отличие от обычных живых клеток вирусы не употребляют пищи и не вырабатывают энергии. Они не способны размножаются без участия живой клетки. Вирус начинает размножаться лишь после того, как он проникнет в клетку определенного типа. Качественное отличие вирусов от про- и эукариот. 1) наличие одного типа нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК); 2) отсутствие клеточного строения и белоксинтезирующих систем; 3) возможность интеграции в клеточный геном и синхронной с ним репликации.

Паразитизм(нахлебник, дармоед)–межвидовые взаимоотношения,при которых один вид (паразит) использует другой (хозяина) как среду жизни и как источник пищи.Паразитизм возник в процессе тесного контакта разных видов организмов на основе пищевых и пространственных связей и встречается на всех уровнях организации живого, начиная с вирусов и бактерий и кончая высшими растениями и многоклеточными животными. Паразитизм является одной из форм антагонистического симбиоза, совместного проживания разных видов организмов,например, вирус табачной мозаики, вирус кори. Саттелиты: Вирусы-сателлиты представляют собой крайнюю форму паразитизма. Они относятся к вирусам, паразитирующим на генных продуктах, образованных другими, часто неродственными им вирусами. Один из простейших примеров — сателлит вируса некроза табака (STNV). Он полностью зависит в своей репликации от одновременного заражения клеток табака его инфекционным вирусом-помощником, вирусом некроза табака.Признаки живого:размножение,изменчивость,передача инф.по наследству.Вирус-это большая макромолекула в окр.среде,которая может находиться длит.время.Не является организмом.

3.Архитектура вирионов. Типы симметрии. Номенклатура терминов, используемых для описания архитектуры вирионов.

Вирион—внеклеточная форма вируса, предназначенная для сохранения и переноса нуклеиновой кислоты. Под архитектурой вирионов понимают ультратонкую структурную организацию этих надмолекулярных образований, различающихся размерами, формой и сложностью строения. Номенклатура терминов: 

Белковая субъединица —полипептидная цепь, единая и уложенная определенным образом. 
Структурная единица (структурный элемент) — белковый ансамбль более высокого порядка, образованный несколькими химически связанными идентичными или неидентичными субъединицами. 
Морфологическая единица(капсомер) — группа выступов (кластер) на поверхности капсида, видимая в электронном микроскопе.
Капсид — внешний белковый чехол или футляр, образующий замкнутую сферу вокруг геномной нуклеиновой кислоты. 
Кор (core) — внутренняя белковая оболочка, непосредственно примыкающая к нуклеиновой кислоте. 
Нуклеокапсид — комплекс белка с нуклеиновой кислотой, представляющий собой упакованную форму генома. 
Суперкапсид или пеплос — оболочка вириона, образованная липидной мембраной клеточного происхождения и вирусными белками. 
Матрикс — белковый компонент, локализованный между суперкапсидом и капсидом. 
Пепломеры и шипы(гликопротеид) — поверхностные выступы суперкапсида.

Вирионам или их компонентам могут быть присущи два основных типа симметрии (свойство тел повторять свои части) — спиральный и икосаэдрический. В том случае, если компоненты вириона обладают разной симметрией, то говорят о комбинированном типе симметрии ВЧ. (схема 1). Спиральная укладка(вирус табачной мозаики (ВТМ). Нуклеокапсид этого палочковидного вируса размером 18x300 нм состоит из 2130 идентичных субъединиц. Икосаэдрическая симметрия — самая эффективная для конструирования замкнутого чехла из отдельных субъединиц. При рассмотрении элементов икосаэдрической симметрии следует различать понятия симметрия и форма. Симметрия в данном случае — это набор поворотов, которые переводят объект сам в себя, форма — это лишь общий вид кубической поверхности объекта (тетраэдр, октаэдр, додекаэдр и т. д.). Икосаэдр — это геометрическая фигура, имеющая 12 вершин, 20 граней, 20 ребер. 



Еще более сложноустроенные вирионы, на пример частицы бактериофагов T-чётной серии, обладают  комбинированным  типом симметрии. Так, головка бактериофага T4 имеет икосаэдрический тип симметрии, а сокращенный чехол хвостового отростка обладает спиральным типом симметрии.



4. Морфологические типы вирусов. Особенности этих типов (связь белка с НК, соотношение белок/НК, поверхность взаимодействия с внешней средой).

Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной (вириона) и внутриклеточной (вируса).По форме вирионы могут быть: округлыми, палочковидными, в виде правильных многоугольников, нитевидными и др. Внеклеточная форма — вирион — включает в себя все составные элементы (капсид, нуклеиновую кислоту, структурные белки, ферменты и др.). Внутриклеточная форма — вирус — может быть представлена лишь одной молекулой нуклеиновой кислоты, так как, попадая в клетку, вирион распадается на составные элементы. По морфологии выделяют вирусы палочковидные (например, возбудитель лихорадки Эбола), пулевидные (вирус бешенства), сферические (герпесвирусы), овальные (вирус оспы), а также бактериофаги, имеющие сложную форму.

Нуклеиновые кислоты вирусов.Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты, ДНК или РНК, но не оба типа одновременно. Например, вирусы оспы, простого герпеса, Эпстайна-Барр — ДНК-содержащие, а тогавирусы, пикорнавирусы — РНК-содержащие. Геном вирусной частицы гаплоидный. Нуклеиновые кислоты представлены однонитевыми молекулами РНК (исключая реовирусы, у которых геном образован двумя нитями РНК) или двухнитевыми молекулами ДНК (исключая парвовирусы, у которых геном образован одной нитью ДНК).В состав простых вирионов входит один тип нуклеиновой кислоты — РНК или ДНК — и белки. У сложных вирионов в составе внешней оболочки содержатся липиды и полисахариды, которые они получают из клеток хозяина.

Вирусные ДНК. Молекулярная масса ДНК разных вирусов примерно в 10—100 раз меньше молекулярной массы ДНК бактерий. В геноме вирусов содержится до нескольких сотен генов. По своей структуре вирусные ДНК характеризуются рядом особенностей, что дает возможность подразделить их на несколько типов. К ним относятся двунитевые и однонитевые ДНК, которые могут иметь линейную или кольцевую форму. Хотя в каждой нити ДНК нуклеотидные последовательности встречаются однократно, на ее концах имеются прямые или инвертированные (повернутые на 180°) повторы. ДНК может быть: 1) двухцепочечной; 2) одноцепочечной; 3) кольцевой; 4) двухцепочечной, но с одной более короткой цепью;5) двухцепочечной, но с одной непрерывной, а с другой фрагментированной цепями.

Вирусная РНК.Вирусные РНК по своему химическому составу не отличаются от РНК клеточного происхождения, но характеризуются разной структурой. Наряду с типичной для всех РНК однонитевой формой у ряда вирусов имеется двунитевая РНК. При этом она может быть линейной и кольцевой. В составе однонитевых РНК имеются спиральные участки типа двойной спирали ДНК, образующиеся вследствие спаривания комплементарных азотистых оснований. Однонитевые РНК в зависимости от выполняемых ими функций подразделяют на две группы. К первой относят РНК, обладающие способностью транслировать закодированную в ней информацию на рибосомы клетки хозяина, т. е. выполнять функцию «РНК. Ее называют плюс-нить и обозначают знаком «+» (позитивный геном). Ко второй группе относят вирусные одноцепочечные РНК, которые не могут функционировать как «РНК, а так же как ДНК служат лишь матрицей для ее образования. Такие РНК называют минус-нить, обозначают знаком «—» (негативный геном). РНК может быть: 1) однонитевой; 2) линейной двухнитевой; 3) линейной фрагментированной; 4) кольцевой; 5) содержащей две одинаковые однонитевые РНК.

Вирусные белки: структурные и функциональные. Первые входят главным образом в состав вирусного капсида, вторые представляют собой ферменты, участвующие в процессе репродукции вирусов. Структурные белки у простых вирионов, лишенных суперкапсида, представлены капсидными белками, которые образуют футляр, защищающий нуклеиновую кислоту. У многих сложных вирионов в составе капсидных белков содержатся ферменты, участвующие в репликации и транскрипции вирусных РНК или ДНК. Кроме того, в составе вирионов имеются так называемые «внутренние» гистоноподобные белки, связанные с вирусной нуклеиновой кислотой. Они образуют рибо- или дезоксирибо-нуклеопротеиды, которые обладают определенными антигенными свойствами.

5. Белки вирусов, их происхождение и функции.

Белки, связанные с жизненным циклом вируса, разделяют на белки, образованные геномом вируса и белки, имеющие клеточное происхождение.

1)Клеточные белки:

-белок цитоскелета — актин, и ядерные белки — гистоны. Белки клеточного происхождения,так же участвуют в процессе репликации вируса.Белки суперкапсида,ферменты.

По месту локализации белки, образованные вирусным геномом, разделяют на две группы:

1) структурные белки — это белки, входящие в состав ВЧ, их обозначают как VP; архитектурные (скперкапсидные, капсидные,матричные,коровые),ферменты,геномные

2) неструктурные белки — это предшественники структурных белков, регуляторные белки и ферменты, обслуживающие процесс внутриклеточной репродукции вируса и не входящие в состав ВЧ. Их обозначают как NS-белки .

6. Функции гликопротеидов и липопротеидов вирусов. Происхождение вирусных липидов.

Сложные белки представлены гликопротеидами и липопротеидами. Наличие гликопротеина определяет присутствие в вирионе углеводного компонента.Вирусные гликопротеиды, как правило, находятся на наружной поверхности ВЧ(образования суперкапсида-пепломеры,шипы) и выполняют три основные функции:1)обеспечивают связывание вириона с клеточным рецептором(функция прикрепительного белка)2)обеспечивают слияние мембран3) определяют антигенные свойства вирусов. В то же время, вирусные гликопротеиды могут быть и неструктурными белками и, оставаясь в интегральной форме в мембране шероховатого эндоплазматического ретикулюма, выполнять функции транслоказ, обеспечивая транспорт вирусных компонентов в его просвет.

Вирусные липопротеиды представлены белками, ацилированными, как правило, миристиновой кислотой. Остатки жирных кислот, соединенные с молекулой белка, выполняют функцию липофильного якоря.Липидные вирусы в основном клеточного происхождения. Липиды обнаружены у сложно организованных вирусов и в основном находятся в составе липопротеиднои оболочки (суперкапсида), формируя ее липидной бислой, в который вставлены суперкапсидные белки. Липидный компонент стабилизирует структуру вирусной частицы. Вирусы, содержащие липопротеидную мембрану, формируются путем почкования на плазматической мембране клеток.

7. Какие нуклеиновые кислоты входят в состав вирусов и какие функции они выполняют.

В отличие от клеток, вирионы содержат только один вид нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. И та и другая являются хранителями наследственной информации и выполняют функции генома. Однако следует учитывать, что наличие одного вида нуклеиновой кислоты является характеристикой вириона, но не вируса. В жизненном цикле вируса его геномная нуклеиновая кислота транскрибируется, то есть ДНК-содержащие вирусы образуют РНК. Ряд РНК-содержащих вирусов имеют в цикле репродукции стадию обратной транскрипции и синтезируют ДНК на матрице РНК. Примерно 20% всех вирусов имеют ДНК-геном, 80% — РНК-геном. Способность РНК хранить наследственную информацию — уникальное свойство вирусов. Размеры вирусных геномов (длина нуклеотидных последовательностей, выраженная в нуклеотидах) варьируют в широких пределах — от 1,7 тысяч нуклеотидов (т.н.) у цирковируса свиней до 300 т.н. у фикоднавирусов архибактерий. Кроме того, что геном вирусов может быть представлен или ДНК или РНК, он может находиться в разных видах — в виде двухнитевой (дн) или однонитевой (он) формы, в виде линейной или кольцевой, в виде непрерывной или сегментированной формы

Многообразие видов РНК геномов расширяется за счет существования последовательностей, отличающихся направлением связей сахаро-фосфатного остова.

8. Вид (форма) ДНК-геномов вирусов.

ДНК-содержащие вирусы – вирусы, геном которых представлен дезоксирибонуклеиновой кислотой и репликация идет посредством ДНК-зависимой ДНК-полимеразы, без использования промежуточного звена-посредника РНК. У многих ДНК-содержащих вирусов транскрипция происходит в три этапа, во время которых избирательно считываются сверхранние, ранние и поздние гены.

Вирусы классифицируются

1)на те, которые содержат ДНК (вирус простого герпеса ) и те, что содержат РНК ( вирус иммунодефицита человека ).

2)По структуре капсомеров. Изометрические (кубические), спиральные, смешанные.

3)По наличию или отсутствию дополнительной липопротеидной оболочки

4)За клетками-хозяевами

Геномная ДНК этих вирусов может быть двуцепочечной или одноцепочечной и иметь линейную или кольцевую Форму.



Геномы большинства ДНК-содержащих вирусов (за исключением поксвирусов) транскрибируются в ядре клетки-хозяина с помощью клеточной РНК-полимеразы II . Синтез и процессинг мРНК у этих вирусов практически полностью осуществляется за счет клеточных механизмов (несколько вирусных белков участвуют только в регуляции транскрипции).

У многих ДНК-содержащих вирусов транскрипция происходит в три этапа, во время которых избирательно считываются сверхранние, ранние и поздние гены.

Виды:линейная,с прямыми концевыми повторами(гипервирусы);линейная с инвертированными повторами и терминальными белками(аденовирус);лин.с липкими концами;с ковален.замкнутыми концами;с разрывами 1 цепи;частично кольцевой(гепаднавирус);кольцевой(папиломавирус);кольц.сегментир.(полидвирус);

9. Вид (форма) РНК-геномов вирусов.

Структура вирусных РНК чрезвычайно разнообразна. У вирусов обнаружены типы РНК:

1.Линейная односпиральная.

Вирусы, содержащие однонитчатые РНК, делятся на две группы. У вирусов первой группы вирусный геном обладает функциями информационной РНК, т. е. может непосредственно переносить закодированную в нем информацию на рибосомы (обозначены знаком «плюс» и в связи с этим вирусы, содержащие такие РНК (пикорнавирусы, тогавирусы, коронавирусы, ретровирусы), обозначены как «плюс-нитевые» вирусы, или вирусы с позитивным геномом.) Вторая группа РНК-содержащих вирусов содержит геном в виде однонитчатой РНК, которая сама не обладает функциями иРНК. В этом случае функцию иРНК выполняет РНК, комплементарная геному. Синтез этой РНК (транскрипция) осуществляется в зараженной клетке на матрице геномной РНК с помощью вирусспецифического фермента — транскриптазы (обозначаются как «минуса-РНК, а вирусы этой группы как «минус-нитевые» вирусы, или вирусы с негативным геномом.) К этим вирусам относятся ортомиксовирусы, парамиксовирусы, буньявирусы, рабдовирусы.

2.Линейная фрагментированная.

3.Кольцевая односпиральная.РНК-фрагменты буньявирусов обнаружены в виде кольцевой формы.

4.Линейная двуспиральная фрагментированная.Диплорнавирусы

5.Обоюдозначащая РНКСуществуют вирусы, содержащие как «плюс-нитевые», так и «минус-нитевые» РНК гены (амбисенс-вирусы). К ним относятся аренавирусы.