Вирусы. Наличие наследственности и изменчивости
 Скачать 0.76 Mb.
|
|
Вирусы Вирус (лат. virus - яд) - неклеточная форма жизни, мельчайшие болезнетворные микроорганизмы, не видимые в микроскоп. Они значительно меньше бактерий: легко проходят через бактериальные фильтры. Вирусы способны размножаться только внутри живых клеток, до проникновения в них вирусы не имеют признаков жизни: пассивно перемещаются во внешней среде, ожидая встречи с клеткой-мишенью.  В 1892 году Ивановский Д.И. в ходе изучения мозаичной болезни табака обнаружил, что болезнь вызывается мельчайшими субстанциями, которые проходят через бактериальный фильтр, то есть были меньше бактерий. Вирусы впервые увидели в электронный микроскоп в 1939 году (спустя 19 лет со смерти Ивановского), однако считается, что именно Ивановский положил начало вирусологии как науке.  Вирусы выделяют в отдельное, пятое царство. Несмотря на их кажущуюся безжизненность, от неживой материи их отличают следующие черты: Наличие наследственности и изменчивости Способность к репродукции (воспроизведению себе подобных) Тем не менее у вирусов есть черты, которые отличают их и от живых организмов: Неживое (инертное) состояние Вне клетки хозяина находятся в неживом состоянии, ожидая внедрения. Вирусы - облигатные внутриклеточные паразиты. Обмен веществ У вирусов отсутствует обмен веществ с внешней средой (метаболизм). Неклеточное строение Не имеют клеточной мембраны, ограничивающих их от внешней среды, и, соответственно, клеточного строения. Не делятся, не размножаются половым путем У вирусов отсутствует половое размножение и деление. Попав в живую клетку, вирус встраивает свою нуклеиновую кислоту (РНК/ДНК) в наследственный материал клетки-мишени. В результате клетка начинает синтезировать вирусные белки (новые вирусы): так увеличивается численность вирусов. Не растут Вирусы не растут, не увеличиваются в размерах. Стратегия их жизни - безудержное размножение. Если мы заглянем в клетку, инфицированную вирусом, то от вируса мы увидим только один элемент - его нуклеиновую кислоту (ДНК/РНК). Во внешней среде вирусы существуют в виде вирионов - полностью сформированных вирусных частиц, состоящих из белковой оболочки (капсида) и нуклеиновой кислоты внутри. Носителем наследственной информации у вирусов может быть ДНК, РНК. В связи с этим все вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие.  Взаимодействие вируса с клеткой Найдя клетку, на поверхности которой есть подходящий рецептор, вирус взаимодействует с ним и прикрепляется к мембране клетки. Путем эндоцитоза (образование вакуоли) вирус проникает внутрь клетки, выходит из вакуоли в цитоплазму. Наследственный материал (ДНК/РНК) вируса реализуется по схеме: ДНК ↔ РНК → белок. Проникнув внутрь клетки (инфицировав ее), вирус реализует собственный генетический материал (ДНК/РНК) путем синтеза вирусного белка на рибосомах клетки хозяина. Клетка даже и не подозревает, что вирус встроил в ее РНК/ДНК свой генетический код - она принимает его как свой собственный, а в результате синтезирует вирусные белки. Образовавшиеся белки объединяются в вирусные частицы, которые могут выходить из клетки разными путями. Вирионы вирусов гепатита C выходят из клетки путем почкования (экзоцитозом), при таком варианте клетка долгое время остается живой и служит для продукции новых вирионов.  Известен и другой механизм выхода вирионов из клетки: взрывной, при котором оболочка клетки разрывается, и тысячи вирионов отправляются инфицировать новые клетки. Такой способ характерен для аденовирусов, ротавирусов. Бактериофаги ("бактерия" + греч. phag(os) — пожирающий) Это уникальная группа вирусов, инфицирующая только бактерии. Бактериофаг имеет капсид, с содержащимся внутри наследственным материалом - ДНК (реже РНК), протеиновым хвостом. Бактериофаги открыты в 1915 году и с тех пор активно применяются в ходе генетических исследований. Ниже вы можете видеть типичное строение бактериофага. Бактериофаг напоминает шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает внутрь нее свою нуклеиновую кислоту.  Бактериофаги успешно применяются в медицине для лечения многих заболеваний. Это высокоэффективные, дорогостоящие препараты, которые помогают, например, нормализовать микрофлору кишечника при бактериальных инфекциях. Филовирусы Эта группа объединяет два вируса возбудителей тяжелых геморрагических лихорадок – Марбург и Эбола - одни из самых патогенных и смертоносных для человека. Каждый из белков филовирусов кодируется своей собственной матричной РНК. Предполагается, что это является одной из причин их необычно высокой патогенности. Первые неожиданные вспышки были в 1967 году болезни Марбург и в 1976 году болезни Эбола. До сих пор эти вирусы во многом являются загадкой природы: неизвестен их природный резервуар, неизвестны причины вспышек этих заболеваний, уникальны структура их вирионов (внутренний белок VP40 является одним из основных по содержанию в вирионе белков, одновременно он является наружным белком нуклеокапсида - "вирусного ядра") и картина вызываемых ими болезней. Наконец, весьма скромны успехи в разработке вакцин и методов лечения вызываемых ими болезней, несмотря на интенсивное более чем двадцатилетнее их изучение.  Коронавирусы Это семейство РНК-вирусов, которые поражают человека, других млекопитающих и птиц. Оно содержит 40 представителей, первый из которых был обнаружен сравнительно недавно — в 1965 году. Эти вирусы могут поражать дыхательную систему, ЖКТ и нервы. Наиболее распространенными и смертоносными считаются вирусы, поражающие дыхательные пути. Так, в 2013 году один из вирусов этого вида, получивший название «коронавирус ближневосточного респираторного синдрома» распространился по территории всей Азии, начиная с Саудовской Аравии и заканчивая Южной Кореей. Новый коронавирус 2019-nCov относится к тому же семейству и очень похож по вызываемым симптомам и своему строению на коронавирус ближневосточного респираторного синдрома и коронавирус атипичной пневмонии. Как и все вирусы, 2019-nCov состоит из вириона — внутренней части, которая, собственно и выполняет всю работу, — и капсида — оболочки вируса, которая позволяет ему прикрепляться к мембране клеток. Обычно вирусы этого семейства вызывают заболевания в легкой форме, но иногда у больного может развиться ТОРС — тяжелый острый респираторный синдром, который быстро приводит к смерти (не зря его еще прозвали «пурпурная смерть»). Наиболее подвержены воздействию вируса пожилые и другие люди с ослабленным иммунитетом. Такие вирусы передаются фекально-оральным, воздушно-капельным и контактным путями. Следовательно, профилактикой может служить регулярное мытье рук, защита слизистых и ограничение контактов с другими людьми. Поэтому сегодня так важно соблюдать самоизоляцию.  Вирусные инфекции Вирусы вызывают множество заболеваний человека и животных. Некоторые из них неизлечимы даже на современном этапе развития медицины, например бешенство. К вирусным инфекциям относятся грипп, корь, свинка, СПИД (вызванный ВИЧ), полиомиелит, желтая лихорадка, онковирусы. Такая группа, как онковирусы, потенцируют развитие опухолей в организме. К ВИЧ и онкогенным вирусам не существует специфических антител, что затрудняет процесс создания вакцины. В то же время против ряда вирусных инфекций: корь, ветряная оспа созданы вакцины, создающие стойкий пожизненный иммунитет. Клетки вырабатывают защитный белок - интерферон. Это вещество подавляет синтез новых вирусных частиц, приводит к повышению температуры тела (например, при гриппе).  Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) представляет для организма большую опасность. Он размножается в T-лимфоцитах - клетках крови, которые выполняют иммунную функцию. С гибелью T-лимфоцитов разрушается иммунная система, становится невозможным сопротивление организма бактериями, вирусам и грибам, что в отсутствии лечения приводит к вторичным инфекциям. Риск заражения ВИЧ присутствует при гемотрансфузии (переливании крови), половом акте. Инфекция также может быть передана от ВИЧ инфицированной матери к плоду.  |