Акариоты
 Скачать 2.11 Mb.
|
АКАРИОТЫВОПРОСЫ: ПРИОНЫ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРУСОВ. РЕПРОДУКЦИЯ ВИРУСОВ. К акариотам относятся прионы и вирусы. ПРИОНЫ Рrion — proteinacious infectious particle — белковая инфекционная частица. Термин «прион» предложил американский вирусолог Стенли Прузинер в 1982 г. Прионы классифицированы в пределах царства Vira в виде неопределенного таксона Prione. Прионы устойчивы к кипячению, к действию паров этанола, формальдегида и нуклеаз. Чувствительны к ионизирующей радиации в присутствии кислорода. Прионный белок был назван PrP (Prion Protein). Ген, кодирующий первичную структуры белка PrP назван Prnp. PrP является мембранным белком, который в основном экспрессируется в клетках центральной нервной системы и лимфоретикулярной ткани. Нормальная форма белка PrP обозначается PrPC. Патологическая форма этого белка - PrPSc (scrapie - скрэйпи овец). PrPSc неотличим от PrPC по аминокислотной последовательности, но имеет другую конформацию. PrPC содержит 42 % α-спиралей и 3 % β-структур, PrPSc - 30 % α-спиралей и 43 % β-структур. Приобретение инфекционных свойств белком PrP связано с конформационным переходом, при котором происходит образование β−складчатого слоя. Нормальный прионный белок PrPC обнаружен у многих видов позвоночных, беспозвоночных животных и микроорганизмов. PrPC участвует в процессе клеточного распознавания, передачи нервного импульса, регулирует циклы активности и покоя в клетках и др. PrP синтезируется в шероховатом эндоплазмэтическом ретикулюме, затем транспортируется на поверхность клетки. Его концентрация в норме - 1 мкг/г ткани мозга. Аномальный прионный белок PrPSc (гидрофобен) накапливается в клетках и образует амилоидные бляшки - белковые агрегаты фибриллярной структуры. Концентрация PrPSc более 10 мкг/г ткани мозга. Образование на поверхности нейрона агрегатов фибрилл и бляшек приводит к слиянию и гибели клеток, позже — к дегенеративному перерождению серого вещества мозга. В головном мозге образуются полости, мозг становится похожим на губку (губчатая энцефалопатия). Это приводит к дисфункции ЦНС. Репликация прионов Инфекционный белок PrPSc может реплицировать себя в отсутствие нуклеиновой кислоты. Превращение белка из нормальной формы (PrPC) в инфекционную (PrPSc) происходит путем конформационного перехода. Конформационный переход PrPC в PrPSc может происходить: спонтанно из-за мутаций в гене Prnp вследствие поступления в организм патологической формы PrPSc извне PrPC действует в качестве матрицы для рефолдинга (изменения конформационной структуры) PrPC в PrPSc. В ходе превращения нормального клеточного прионового белка в PrPSc, часть его α-спиральных и неупорядоченных участков переходит в форму β-структуры. Различают две формы прионовых болезней: Наследственная (результат точковых мутаций в гене PrP) – встречается редко. Инфекционная – распространена. Это болезни: куру, скрепи, губчатый энцефалит КРС, болезнь Крейцфельдта-Якоба. Возникает вследствие попадания в организм измененной формы прионового белка. Обе формы могут передаваться инфекционным путем. Прионные инфекции – медленные инфекции. Пути заражения прионами Алиментарный (в процессе питания). При попадании в организм ксеногенных тканей (мозговых тканей). Парентеральный путь - в результате использования недостаточно стерилизованного инструментария. 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРУСОВ (морфология, химический состав) Первооткрыватель вирусов - Ивановский Д. И. В 1892 г. сообщил о возможности переноса табачной мозаики соком больных растений, пропущенным через бактериальный фильтр. Вирусы были увидены только в электронный микроскоп (первый эл. микроскоп сконструировал Руска в 1931-1933 гг.). Вирусы имеют следующие особенности: 1. Содержат только РНК или ДНК. Не обладают собственным обменом веществ. Облигатные внутриклеточные паразиты. Размножаются только в живых клетках хозяина или в культуре тканей, некоторые – в куриных эмбрионах. Существуют в двух различных формах: вирион – внеклеточная, инертная форма. вирус – внутриклеточная форма. Вирусы паразитируют у животных, растений, микроорганизмов. Происхождениие вирусов Три гипотезы: 1) вирусы – примитивные доклеточные формы жизни; 2) вирусы возникли из патогенных бактерий в результате их деградации (регрессивной эволюции); 3) вирусы возникли из нормальных клеточных компонентов, вышедших из-под контроля клеточных регулирующих механизмов, и превратились в самостоятельные единицы. Наиболее вероятна третья гипотеза. ДНК-содержащие бактериофаги и некоторые ДНК-содержащие вирусы эукариот, возможно, происходят от мобильных элементов (транспозонов) и плазмид. Вироиды (кольцевые фрагменты РНК, вызывают опухоли растений) - «сбежавшие интроны» — вырезанные в ходе сплайсинга, незначащие участки мРНК, которые случайно приобрели способность к репликации. МОРФОЛОГИЯ ВИРУСОВ Размер вирусов – от 20 (парвовирусы) до 300 (вирус оспы) нм. Мимивирус – диаметр 500 нм (открыт в 1992 г.), мегавирус – 440 нм (открыт в 2010 г.), Pandoravirus – самый крупный вирус – около 1 мкм в длину и 0,5 мкм в ширину (открыт в 2013 г.). Поражают акантамёб. Мимивирус Мегавирус Pandoravirus Основным структурным компонентом вирионов является нуклеокапсид, т. е. комплекс капсида и вирусного генома (ДНК или РНК). Геном вирусов В зависимости от типа НК выделяют: ДНК-содержащие вирусы, РНК-содержащие вирусы. ДНК или РНК могут быть одно- или двухнитевыми молекулами и иметь линейную или кольцевую форму. У некоторых РНК-вирусов одна и та же вирионная молекула РНК может выполнять функции матрицы для собственной репликации и функции мРНК, ее обозначают как (+) цепь РНК (позитивный геном). Молекулы РНК, которые служат матрицей для собственной репликации и не могут транслироваться, обозначают как (-) цепь (негативный геном). Капсид Капсид – это белковый чехол, в котором заключен вирусный геном. Капсид состоит из субъединиц - капсомеров, собранных из вирусных полипептидов. Капсомеры, соединяясь друг с другом, образуют капсиды двух видов симметрии: икосаэдральной (кубической) или спиральной. Функция капсида – защита генома от внешних воздействий и обеспечение адсорбции и проникновения вируса в клетку. Спиральная симметрия Нуклеокапсиды большинства патогенных для человека вирусов имеют спиральную симметрию, например, вирус бешенства. К этой группе относится вирус табачной мозаики. Организация по типу спиральной симметрии придает вирусам палочковидную форму. Рабдовирусы Вирус табачной мозаики Икосаэдральная симметрия У вирусов с икосаэдральной симметрией нуклеиновая кислота составляет сердцевину, окруженную капсомерами в виде многогранника с 12 вершинами, 20 треугольными гранями и 30 углами. К вирусам с подобной симметрией относят вирусы герпеса, аденовирусы, возбудители полиомиелита и др. Вирусы с икосаэдральной симметрией имеют сферическую форму. Вирус герпеса Вирус полиомиелита Сложные капсиды имеют большинство бактериофагов. Бактериофаги Escherichia coli имеют головку и хорошо развитый отросток, состоящий из сократительного чехла и внутреннего полого белкового стержня. Один конец чехла закреплен на стержне, не соединяясь с головкой, а другой заканчивается базальной пластинкой с шипами и нитями. Чехол состоит из белковых субъединиц, уложенных по спирали. Сокращение чехла способствует проникновению ДНК в клетку хозяина. Сложные капсиды имеют большинство бактериофагов.Бактериофаги Escherichia coli имеют головку (содержит ДНК или РНК), покрытую белковой оболочкой, и хорошо развитый отросток, состоящий из сократительного чехла и внутреннего полого белкового стержня.Один конец чехла закреплен на стержне, не соединяясь с головкой, а другой заканчивается базальной пластинкой с шипами и нитями.Чехол состоит из белковых субъединиц, уложенных по спирали.Бактериофаг Escherichia coli Т-4 Оболочка вирусов Нуклеокапсид у большинства вирусов окружен суперкапсидной оболочкой (одетые вирусы). У некоторых отсутствует (голые вирусы). В состав суперкапсидной оболочки (пеплос) входят белки (кодируются вирусом), липиды и углеводы (имеют клеточное происхождение). На поверхности пеплоса - пепломеры (в виде шипов), состоят из гликопротеинов. Химический состав вирусов Кроме ДНК или РНК вирусы содержат белки (57—90 %). Структурные белки: белки капсида и оболочки. Ферменты: Ферменты, участвующие в репликации и транскрипции. Ферменты, обеспечивающие проникновение вирусных НК в клетку и выход дочерних популяций. Углеводы Обнаружены у вирусов животных. Например, в составе вируса гриппа до 17 % углеводов, входят в составе гликолипидов и гликопротеидов. Липиды Входят в состав оболочки по составу близки к липидам клетки хозяина. 3. РЕПРОДУКЦИЯ ВИРУСОВ Репликативный цикл вирусов (при литическом взаимодействии вируса с клеткой) включает несколько стадий: Первая стадия - адсорбция вируса на клетке (взаимодействие вирусов со специфическим рецепторами на поверхности тропных клеток хозяина). Проникновение вируса в клетку и «раздевание». Проникновение вируса: В клетки животных - путем впячивания ЦПМ клетки в месте адсорбции вируса (виропексис). Затем наблюдается разрушение белковой оболочки под действием протеаз – эклипс. В растительную клетку - через ее поврежденные оболочки. В бактериальную клетку - путем инъекции. 3. Синтез вирусных частиц. Включает образование посредством трансляции НК вирусспецифичных белков, которые синтезируются в цитоплазме. Первыми синтезируются ферменты и регуляторные белки, регулирующие репродукцию (ранние белки). Происходит синтез НК. Затем синтезируются белки, обеспечивающие сборку дочерних популяций (поздние белки). 4. Сборка внутриклеточного вируса. Капсид связывается с вирусной НК. У оболочечных вирусов – нуклеокапсид связывается с суперкапсидной оболочкой. 5. Высвобождение дочерних популяций вирионов. У ДНК-вирусов – через аппарат Гольджи. РНК-вирусы – путем отпочковывания. Типы взаимодействия вируса и клетки Абортивная инфекция – возникают при инфицировании клеток дефектными вирусами, при инфицировании генетически резистентных клеток; вирус выбрасывается из клетки. Продуктивная инфекция: Литический тип взаимодействия - зараженная клетка погибает, образовав при этом большое количество вируса. Персистентная инфекция - клетка продолжает жить и делиться, синтезируя небольшие количества вируса. Интегративная инфекция - ДНК вируса после проникновения в клетку соединяется с геномом хозяина и реплицируется вместе с ним - лизогенный тип взаимодействия. Бактериофаги бывают вирулентными и умеренными. Вирулентные фаги – реплицируются в бактериальной клетке, затем вызывают ее лизис. Умеренные фаги - в бактериальной клетке находятся в форме профага, т. е. они интегрируются в геном бактерии, реже, существуют в плазмидоподобном состоянии. Профаг передается дочерним клеткам при делении. Культура, содержащая профаг, называется лизогенной. А явление называется лизогения. При лизогенизации нуклеиновая кислота бактериофага может придавать клетке новые свойства – подвижность, образование токсинов, антибиотиков и др. Лизогенные бактерии иммунны к заражению теми фагами, которые присутствуют в них в виде профага. Профаг может активироваться под влиянием разных факторов: нагревание, УФ-облучение и др. и тогда развивается литический путь – клетка погибает. |