вирусология в вопросах и ответах. Вопросы к экзамену по ветеринарной вирусологии история вирусологии. Роль вирусов в инфекционной патологии животных человека
 Скачать 344.5 Kb.
|
|
Химический состав вирусов. Методы очистки и концентрации вирусов путем высаливания, адсорбции, ультрафильтрации, осаждения позволили изучить химический состав. В составе вирусов имеются белки и одна из нуклеиновых кислот. Вирусы крупных и средних размеров содержат еще и липиды, углеводы и некоторые другие, органические и неорганические соединения. Большая часть белка и связанных с ним липидов и углеводов – оболочка. Вещества, входящие в состав вирусов имеют особенности, как в химическом, так и биологическом отношении. Белки – основная часть (20 АК). Значение вирусных белков - защитная функция (формирование капсиды). В состав вируса входят ферменты, имеющие белковую природу (адсорбция, адресная функция), наделены иммунными свойствами (обуславливают антигенные свойства). Особенности вирусных белков: 1.Обладают свойством самосборки (по мере их накопления вирусные белки агрегируются). 2.Обладают избирательной чувствительностью по отношению физических и химических факторов. 3.Не подвергаются гидролизу под действием протеолитических ферментов. Белки от 50-75% массы вирионов составляют. Зараженные вирусным геном клетки кодируют синтез 2 групп белка: ===структурные===, ===несруктурные=== 1.Струкурные – количество в составе вириона, в зависимости от сложности организации вириона. Структурные белки 2 группы делятся: а. капсидные б. суперкапсидные (пепломеры). Сложноорганизованные вирусы содержат оба типа белков. У ряда таких вирусов в составе капсида имеются ферменты осуществляют транскрипцию, репликацию. Суперкапсидные белки формируют шипы (до7-10 нм). Основная функция гликопротеидов – взаимодействие со специфическими рецепторами клетки. Другая функция – участие в синтезе клеточной и вирусной мембран. «Адресная функция» - вырабатывают в процессе эволюция, это поиск чувствительной клетки. Реализуется путем наличия специальных белков, которые узнают специальные рецепторы на клетке. Неструктурные (временные) вирусные белки – предшественники вирусных белков, ферменты синтеза ДНК/РНК полимеразы, обеспечивают транскрипцию и репликацию вирусного генома, белки регуляторы, полимеразы. Липиды – в сложных вирусах находятся в составе суперкапсида (от 15 до 35 процентов). Липидный компонент стабилизирует структуру вирусной частицы. Углеводы – до 10-13%. Входят в состав гликопротеидов. Играют существенную роль в структуре и функции белка. Нуклеиновые кислоты – постоянная составная часть. Сложные полимерные соединения. Выделены Мишером в 1869 году из лейкоцитов. В отличие от бактерий содержат только 1 аминокислоту. В структурном плане нуклеиновые кислоты бывают различными. Типы ДНК 1.Линейная двуспиральная с открытыми концами. 2.Линейная двуспиральная с замкнутыми концами. 3.Линейная односпиральная. 4.Кольцевая односпиральная. Типы РНК 1.Линейная односпиральная. 2.Линейная фрагментированная. 3.Кольцевая односпиральная. 5.Линейная двуспиральная фрагментированная. ВОПРОС №5 «УСТОЙЧИВОСТЬ ВИРУСОВ К ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬОВАНИЕ ЭТИХ СВОЙСТВ». Разные группы вирусов обладают неодинаковой устойчивостью во внешней среде. Наименее устойчивы вирусы, имеющие липопротеидные оболочки, наиболее устойчивы изометрические вирусы. Так ортомиксовирусы и парамиксовирусы инактивируются на поверхностях за несколько часов, тогда как вирусы полиомиелита, адено-, реовирусы сохраняют инфекционную активность несколько дней. Однако из этого правила имеются и исключения. Так, вирус оспы устойчив к высыханию и сохраняется в экскретах многие недели и месяцы. Вирус гепатита В устойчив к действию неблагоприятных внешних факторов и сохраняет свою активность в сыворотке даже при кратковременном кипячении. Чувствительность вирусов к ультрафиолетовому и рентгеновскому облучению зависит преимущественно от размеров их генома. Чувствительность вирусов к формальдегиду и другим химическим веществам, инактивирующим генетический материал, зависит от многих условий, среди которых следует назвать плотность упаковки нуклеиновой кислоты в белковый футляр, размеры генома, наличие или отсутствие внешних оболочек. Вирусы, имеющие липопротеидные оболочки, чувствительны к эфиру, хлороформу и детергентам, в то время как просто устроенные изометрические и палочковидные вирусы устойчивы к их действию. Важной особенность вирусов является чувствительность к РН. Есть вирусы, устойчивые к кислым значениям РН (2,2-3,0), например вирусы, вызывающие кишечные инфекции и проникающие в организм алиментарным путем. Однако большинство вирусов инактивируется при кислых и щелочных значениях РН. ВОПРОС №6 «ВИРУСНЫЕ НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. ИХ РАЗНОВИДНОСТИ, СТРУКТУРЫ, ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА. Молекулы вирусных ДНК могут быть линейными или кольцевыми, двухцепочечными или одноцепочечными по всей своей длине или же одно цепочечными только на концах. Большинство нуклеотидных последовательностей в вирусном геноме встречается лишь по одному разу, однако на концах могут находиться повторяющиеся, или избыточные участки. Структуре концевых участков вирусных ДНК существуют также большие различия в величине генома. Вирусов животных ДНК почти не подвергается модификациям. Например, хотя ДНК клеток-хозяев и содержит много метилированных оснований, у вирусов имеется в лучшем случае лишь несколько метильных групп на геном. Размеры вирионов РНК - вирусов сильно варьируют - от 7.106 дальтон у пикорнавирусов до >2.108 дальтон у ретровирусов; однако размеры РНК и, следовательно, объем содержащейся в ней информации различаются в значительно меньшей степени. РНК пикорнавирусов - вероятно, наименьшая из известных - содержит около 7500 нуклеотидов, а РНК парамиксовирусов - едва ли не самая крупная - почти 15000 нуклеотидов. По-видимому, всем независимо реплицирующимся. Нуклеиновые кислоты – постоянная составная часть. Сложные полимерные соединения. Выделены Мишером в 1869 году из лейкоцитов. В отличие от бактерий содержат только 1 аминокислоту. В структурном плане нуклеиновые кислоты бывают различными. Типы РНК 1.Линейная односпиральная. 2.Линейная фрагментированная. 3.Кольцевая односпиральная. 5.Линейная двуспиральная фрагментированная. ВОПРОС №7 «БЕЛКИ ВИРУСОВ, ИХ ОСОБЕННОСТИ (ХАРАКТЕРИСТИКА СВОЙСТВ НЕЙРАМИНИДАЗ И АНТИГЕНОВ МИКСОВИРУСОВ)». Представляют собой чрезвычайно разнородный класс биологических макромолекул. Обязательными компонентами белков являются АК. Альфа-АК – это сравнительно простые органические молекулы. Молекулярная масса АК лежит в пределах 90-250Д. В состав полипептида может входить от 15 до 2000 АК. Наиболее часто встречаются полипептиды с массой от 20 до 700 кД, состоящие из 100-400 АК. Вирусные белки – белки, кодируемые геномом вируса, - синтезируются в зараженной клетке. Исходя из функции локализации, структуры и регуляции синтеза, вирусные белки делят на структурные и неструктурыные; ферменты, предшественники, гистоноподобные капсидные белки,; мембранные, трансмембранные. Структурные белки – все белки, входящие в состав зрелых внеклеточных вирионов. Они в вирионе выполняют ряд функций: 1) защита НК от внешних повреждающих воздействий; 2) взаимодействие с мембраной чувствительных клеток в ходе первого этапа их заражения; 3) взаимодействие с вирусной НК в ходе и после ее упаковки в капсид; 4) взаимодействие между собой в ходе самосборки капсида; 5) организация проникновения вируса в чувствительную клетку. Эти 5 функции присущи структурными белкам всех без исключения вирусов. Все функции могут реализоваться одним белком. 6) способность к разрушению в ходе освобождения НК; 7) организация выхода из зараженной клетки в ходе формирования вириона. 8) организация «плавления» и слияния клеточных мембран. Также белки могут обладать свойствами катализировать те или иные биохимические реакции: 9) РНК-зависимая РНК-полимеразная активность. Эту функцию выполняют структурные белки всех вирусов, в вирионах которых содержится РНК, не играющая роль мРНК; 10) РНК-зависимая ДНК-полимеразная активность – эту функцию выполняют специальные белки ретровирусов, именуемые ревертазами; 11) защита и стабилизация вирусной НК после ее выхода из капсида в зараженной клетке. В зависимости от расположения того или иного белка в вирионе выделяют группы белков: А) Капсидные белки – в вирионах сложно организованных вирусов эти белки могут выполнить только 2-3 функции – защита НК, способность к самосборке и разрушению в ходе освобождения НК. В вирионах простых вирусов их функции обычно более многообразны. Б) Белки вирусной суперкапсидной оболочки – их роль сводится в основном к организации почкования вирионов, способности к самосборке, взаимодействию с мембраной чувствительных клеток, организации проникновения в чувствительную клетку. В) Матриксные белки – белки промежуточного слоя вирионов, расположенного сразу под суперкапсидной оболочкой некоторых вирусов. Их основные функции: организация почкования, стабилизация структуры вириона за счет гидрофобных взаимодействий, посредничество в осуществлении связи суперкапсидных белков с капсидными. Г) Белки вирусных сердцевин – представлены в основном ферментами. Вирусы, имеющие многослойные капсиды, могут иметь и защитную роль. Д) Белки, ассоциированные с НК самого внутреннего слоя вирионов. Неструктурные белки – все белки, кодируемые вирусным геномом, но не входящие в вирион. Они изучены хуже, что связано с несравненно большими трудностями, которые возникают при их идентификации и выделении по сравнению со структурными белками. Неструктурные белки в зависимости от их функции делят на 5 групп: 1) Регуляторы экспрессии вирусного генома – непосредственно воздействуют на вирусную НК, препятствуя синтезу других вирусных белков, или, наоборот, запуская их синтез. 2) Предшественники вирусных белков – являются предшественниками других вирусных белков, которые образуются из них в результате сложных биохимических процессов. 3) Нефункциональные пептиды – образуются в зараженной клетке. 4) Ингибиторы клеточного биосинтеза и индукторы разрушения клеток – сюда относятся белки, которые разрушают клеточные ДНК и мРНК, модифицируют клеточные ферменты, придавая им вирусоспецифическую активность. 5) Вирусные ферменты – ферменты, кодируемые вирусным геномом, но не входящие в состав вирионов. ВОПРОС №8 «ПЕРИОДЫ И ЭТАПЫ РЕПРОДУКЦИИ ВИРУСОВ. ТИПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ». Взаимодействие вирусов с клетками хозяев и репродукция вирусов. Вирусы проходят в клетке сложный цикл развития. Морфогенез вирусов представляет собой основной этап этого развития и состоит из формообразовательных процессов приводящих к образованию вириона как заключению формы развития вируса. Онтогенез и репродукция развития вируса регулируется геномом. В 50-х годах установлено, что размножение вируса происходит путем репродукции, т.е. воспроизведение нуклеиновых и белков с последующей сборкой вириона. Эти процессы происходят в разных частях клетки, например в ядре и цитоплазме (дизъюнктивный способ репродукции). Вирусная репродукция представляет собой уникальную форму, выражения чужеродной инфекции в клетках человека, животных, насекомых и бактерий. Морфогенез регулируется с помощью морфогенетических генов. Существует прямопропорциональная зависимость между сложностью ультраструктуры вириона и его морфогенеза. Чем сложнее организация вириона, тем больший путь развития проходит вирус. Весь этот процесс осуществляется с помощью специальных ферментов. Т.к. вирусы не имеют собственного метаболизма то нуждается в ферментах. Однако у вирусов обнаружено свыше 10 ферментов, разных по происхождению и функциональному значению. По происхождению: вирионные, вирус-индуцированные, клеточные, модифицированные вирусами. Первые входят в состав многих ДНК и РНК содержащих вирусов. ДНК-зависимая РНК-полимераза, протеинкиназа, АТФ-аза, рибонуклеаза, РНК-зависимая РНК-полимераза, экзонуклеаза и другие. К вирионным формам относятся: гемоглютиннин и нейраминидаза, лизоцим. Вирус-индуцирующие – это ферменты, структура которых закодирована в геноме, а синтез происходит на рибосоме хозяина – ранние вирионные белки. Клеточные – включают ферменты клетки хозяина, не являются вирусоспецифическими, однако при взаимодействии с вирусами активность может модифицироваться. По функциональному значению ферменты делятся на 2 группы: --- Участвующие в репликации и транскрипции; --- Нейраминидаза, лизоцим и АТФ-аза, которые способствуют проникновению вируса в клетку и выходу зрелых вирионов из клетки. Репродукция вирионов характеризуется сменой стадий: Транскрипция - переписывание ДНК на РНК – осуществляется с помощью фермента РНК-полимеразы, продуктами является биосинтез и-РНК. ДНК-содержащие вирусы, репродукция которых происходит в ядре, используют для транскрипции клеточную полимеразу. РНК-содержащие вирусы ф-ю и-РНК выолняет сам геном. У некоторых РНК-содержащих вирусов передача генетической информации осуществляется по формуле РНК-РНК-белок. К этой группе вирусов относятся – пикорновирусы, корновирусы. У РНК-содержащих вирусов транскрипция осуществляется вирусоспецифическими ферментами транскриптазами, т.е. вирусами закодированными в геноме. Синтез белка происходит в результате трансляции в РНК. Трансляция – процесс перевода генетической информации, содержащейся в вирусе на специфическую последовательность АК. Синтез белка осуществляется на рибосомах клетки. Репликация – синтез молекул нуклеиновой кислоты, гомологичной геному. В клетке происходит репликация ДНК в результате которой образуется двунитчатая ДНК. Будучи внутриклеточными паразитами вирусы используют все энергетические ресурсы клетки для синтеза компонентов: АК, нуклеотидов, АТФ. При этом в значительной мере или полностью подавляется клеточный метаболизм. На ряду с этим вирус вызывает образование ферментов, отсутствующих в клетке и необходимых для репликации вирусных АК. Согласно современным данным различают 3 основных периода в цикле репродукции: 1.Начальный (подготовительный) 2.Средний (латентный) 3.Конечный (заключительный) Каждый из периодов включает ряд этапов: Первый этап 1.Адсорбция вируса на клетке. 2.Проникновение в клетку. 3.Депротеинизация (высвобождение нуклеиновой кислоты). Второй этап 1.Биосинтез ранних вирусных белков 2.Биосинтез вирусных компонентов Третий этап 1.Формирование зрелых вирионов 2.Выход зрелых вирионов из клетки. Этапы: 1.Адсорбция – физико-химический процесс, является следствием разности зарядов. Эта стадия обратима на ее исход оказывает влияние кислотность среды, температура и другие процессы. Основную роль в адсорбции вируса играет взаимодействие вируса с комплементарными рецепторами клетки. По химической природе они относятся к мукополипротейдам. На степень скорости адсорбции влияют гормоны действующие на рецепторы. Адсорбция вируса может и не наступить, что связано с различной чувствительностью клеток к вирусам. Чувствительность, в свою очередь определяется: - наличием в клеточной оболочке и цитоплазме ферментов, способных разрушить оболочку и освободить нуклеиновую кислоту. - наличием ферментов, материала, обеспечивающих синтез вирусных компонентов. 2.Проникновение вируса в клетку: Вирус проникает 3 путями – путем непосредственного впрыскивания (характерно для фагов); путем разрушения клеточной оболочки (путь сплавления – характерно для вирусов растений); путем пиноцитоза (характерен для вирусов позвоночных). 3.Репродукция ДНК-содержащих вирусов. Под воздействием ферментов у ДНК-содержащих вирусов осуществляется синтез и-РНК, и-РНК посылается на рибосомы чувствительной клетки. На рибосомах клетки начинается синтез ранних вирионных белков (наделены свойствами – ферментами, блокируют клеточный метаболизм). Ранние вирионные белки дают начало образованию ранних вирионных кислот. По мере накопления ранних вирионных белков они блокируют себя и процесс перестраивается на рибосомном аппарате. Идет сборка вирионов и вновь сформировавшиеся вирионы покидают клетку-мать. 4.Выход вириона из клетки: Пути: 1.Просачиваются через оболочку клетки и одеваются суперкапсидом, в состав в состав которого включаются компоненты клетки: липиды, полисахариды. В данном случае клетка сохраняет свою жизнедеятельность затем погибает. В некоторых случаях в процессе репродукции процессы могут происходить в течение нескольких лет, но жизнедеятельность сохраняется. При этом способе зрелые вирионы из клетки выходят постепенно и относительно длительно. Этот путь характерен для сложных вирусов, имеющих двойную оболочку. Аномальные вирусы. В процессе репродукции образуются различные аномальные вирусы. Усилиями академика Жданова в последние годы были открыты псевдовирусы, состоящие из РНК-вируса и белков клетки, образующих капсид. Они обладают инфекционными свойствами, но в силу особенности капсида не поддаются действию антител, образующих ответ на этот вирус. Явление образования таких вирусов объясняется длительным вирусоносительством при наличии в организме специфических АТ. Причинами формирования таких вирионов являются: 1.Высокая множественность, в результате чего клетка не в состоянии обеспечить все потомство энергетическим материалом. 2.Действие интерферона – он влияет на синтез ДНК и РНК вирусов. ВОПРОС №9 «ОСОБЕННОСТИ БИОСИНТЕЗА ДНК-СОДЕРЖАЩИХ ВИРУСОВ. ПОНЯТИЕ ТРАНСКРИПЦИИ И ТРАНСЛЯЦИИ». Транскрипция - переписывание ДНК на РНК – осуществляется с помощью фермента РНК-полимеразы, продуктами является биосинтез и-РНК. ДНК-содержащие вирусы, репродукция которых происходит в ядре, используют для транскрипции клеточную полимеразу. РНК-содержащие вирусы ф-ю и-РНК выолняет сам геном. У некоторых РНК-содержащих вирусов передача генетической информации осуществляется по формуле РНК-РНК-белок. К этой группе вирусов относятся – пикорновирусы, корновирусы. У РНК-содержащих вирусов транскрипция осуществляется вирусоспецифическими ферментами транскриптазами, т.е. вирусами закодированными в геноме. Синтез белка происходит в результате трансляции в РНК. Трансляция – процесс перевода генетической информации, содержащейся в вирусе на специфическую последовательность АК. Синтез белка осуществляется на рибосомах клетки. Репликация – синтез молекул нуклеиновой кислоты, гомологичной геному. В клетке происходит репликация ДНК в результате которой образуется двунитчатая ДНК. Будучи внутриклеточными паразитами вирусы используют все энергетические ресурсы клетки для синтеза компонентов: АК, нуклеотидов, АТФ. При этом в значительной мере или полностью подавляется клеточный метаболизм. На ряду с этим вирус вызывает образование ферментов, отсутствующих в клетке и необходимых для репликации вирусных АК. Под воздействием ферментов у ДНК-содержащих вирусов осуществляется синтез и-РНК, и-РНК посылается на рибосомы чувствительной клетки. На рибосомах клетки начинается синтез ранних вирионных белков (наделены свойствами – ферментами, блокируют клеточный метаболизм). Ранние вирионные белки дают начало образованию ранних вирионных кислот. По мере накопления ранних вирионных белков они блокируют себя и процесс перестраивается на рибосомном аппарате. Идет сборка вирионов и вновь сформировавшиеся вирионы покидают клетку-мать. |