Virus. Caractéristiques de la structure, distribution. Bactériophages, structure, caractéristiques de la reproduction. Caractéristiques caractéristiques des virus

Les virus sont les plus petits agents infectieux. Traduit du latin virus signifie "poison, début toxique". Jusqu'à la fin du XIXe siècle. le terme « virus » a été utilisé en médecine pour désigner tout agent infectieux qui provoque une maladie. Sens moderne ce mot acquis après 1892, lorsque le botaniste russe D.I. Ivanovsky a établi la «filtrabilité» de l'agent causal de la maladie de la mosaïque du tabac (mosaïque du tabac). Il a montré que la sève cellulaire des plantes infectées par cette maladie, passée à travers des filtres spéciaux qui piègent les bactéries, conserve la capacité de provoquer la même maladie chez les plantes saines. Cinq ans plus tard, un autre agent filtrant - l'agent causal de la fièvre aphteuse chez les bovins - a été découvert par le bactériologiste allemand F. Loeffler. En 1898, le botaniste néerlandais M. Beijerink a répété ces expériences dans une version élargie et a confirmé les conclusions d'Ivanovsky. Il a appelé le "principe toxique filtrable" qui cause la mosaïque du tabac "virus filtrable". Ce terme est utilisé depuis de nombreuses années et a été progressivement réduit à un seul mot - "virus".

En 1901, le chirurgien militaire américain W. Reed et ses collègues ont découvert que l'agent causal de la fièvre jaune est également un virus filtrable. La fièvre jaune a été la première maladie humaine identifiée comme une maladie virale, mais il a fallu encore 26 ans pour que son origine virale soit enfin prouvée.

Il est généralement admis que les virus sont nés à la suite de l'isolement (autonomisation) d'éléments génétiques individuels de la cellule, qui, en outre, ont reçu la capacité de se transmettre d'un organisme à l'autre. Dans une cellule normale, il y a des mouvements de plusieurs types de structures génétiques, par exemple, matrice, ou information, ARN (ARNm), transposons, introns, plasmides. Ces éléments mobiles peuvent avoir été les précurseurs, ou progéniteurs, de virus.

Les virus sont-ils des organismes vivants ? En 1935, le biochimiste américain W. Stanley a isolé le virus de la mosaïque du tabac sous forme cristalline, prouvant ainsi sa nature moléculaire. Les résultats ont suscité de vives discussions sur la nature des virus : s'agit-il d'organismes vivants ou simplement de molécules activées ? En effet, à l'intérieur de la cellule infectée, les virus se manifestent comme des composants à part entière de systèmes vivants plus complexes, mais à l'extérieur de la cellule, ce sont des nucléoprotéines métaboliquement inertes. Les virus contiennent des informations génétiques, mais ne peuvent pas les réaliser indépendamment sans avoir leur propre mécanisme de synthèse protéique. Lorsque les caractéristiques de la structure et de la reproduction des virus ont été clarifiées, la question de savoir s'ils sont vivants a progressivement perdu de son importance.

La structure des virus

Structure complète et contagieuse, c'est-à-dire capable de provoquer une infection, la particule virale à l'extérieur de la cellule s'appelle un virion. Le noyau ("noyau") du virion contient une molécule, et parfois deux ou plusieurs molécules d'acide nucléique. Gaine protéique qui recouvre l'acide nucléique du virion et le protège des effets nocifs environnement s'appelle une capside. L'acide nucléique du virion est le matériel génétique du virus (son génome) et est représenté par l'acide désoxyribonucléique (ADN) ou l'acide ribonucléique (ARN), mais jamais par ces deux composés à la fois. (La chlamydia, la rickettsie et tous les autres micro-organismes "vraiment vivants" contiennent à la fois de l'ADN et de l'ARN.) Les acides nucléiques des plus petits virus contiennent trois ou quatre gènes, tandis que les plus gros virus ont jusqu'à une centaine de gènes.

Certains virus, en plus de la capside, ont également une enveloppe externe constituée de protéines et de lipides. Il est formé à partir des membranes d'une cellule infectée contenant des protéines virales intégrées. Les termes "virions nus" et "virions non enveloppés" sont utilisés de manière interchangeable. Les capsides des virus les plus petits et les plus simples peuvent être constituées d'un seul ou de quelques types de molécules protéiques. Plusieurs molécules de protéines identiques ou différentes sont combinées en sous-unités appelées capsomères. Les capsomères, à leur tour, forment les structures géométriques régulières de la capside virale. Dans différents virus, la forme de la capside est un trait caractéristique (caractéristique) du virion.

Les virions à symétrie hélicoïdale, comme ceux du virus de la mosaïque du tabac, ont la forme d'un cylindre allongé ; à l'intérieur de la gaine protéique, constituée de sous-unités individuelles - les capsomères, se trouve une hélice enroulée d'acide nucléique (ARN). Les virions à symétrie de type icosaédrique (du grec. eikosi - vingt, hedra - surface), comme dans le poliovirus, ont une forme sphérique, ou plutôt polyédrique; leurs capsides sont construites à partir de 20 facettes triangulaires régulières (surfaces) et ressemblent à un dôme géodésique.

Dans les bactériophages individuels (virus de bactéries ; phages) type mixte symétrie. Au soi-disant. les phages « à queue » ont une tête qui ressemble à une capside sphérique ; un long processus tubulaire en part - la «queue».

Il existe des virus avec une structure encore plus complexe. Les virions de poxvirus (poxvirus) n'ont pas de capside régulière et typique : ils ont des structures tubulaires et membranaires entre le noyau et l'enveloppe externe.

Réplication de virus

L'information génétique codée dans un seul gène peut généralement être considérée comme des instructions pour la production d'une protéine spécifique dans une cellule. Une telle instruction n'est perçue par la cellule que si elle est envoyée sous forme d'ARNm. Par conséquent, les cellules dont le matériel génétique est l'ADN doivent "réécrire" (transcrire) cette information en une copie complémentaire de l'ARNm. Les virus contenant de l'ADN diffèrent par leur mode de réplication des virus contenant de l'ARN.

L'ADN existe généralement sous la forme de structures double brin : deux chaînes polynucléotidiques sont reliées par des liaisons hydrogène et torsadées de manière à former une double hélice. L'ARN, en revanche, existe généralement sous forme de structures simple brin. Cependant, le génome de certains virus est de l'ADN simple brin ou de l'ARN double brin. Les brins (chaînes) d'acide nucléique viral, doubles ou simples, peuvent être linéaires ou fermés en anneau.

La première étape de la réplication virale est associée à la pénétration de l'acide nucléique viral dans la cellule de l'organisme hôte. Ce processus peut être facilité par des enzymes spéciales qui font partie de la capside ou de l'enveloppe externe du virion, et l'enveloppe reste à l'extérieur de la cellule ou le virion la perd immédiatement après avoir pénétré dans la cellule. Le virus trouve une cellule adaptée à sa reproduction en mettant en contact certaines sections de sa capside (ou enveloppe externe) avec des récepteurs spécifiques à la surface de la cellule d'une manière « verrouillée ». S'il n'y a pas de récepteurs spécifiques (« reconnaissants ») à la surface de la cellule, alors la cellule n'est pas sensible à une infection virale : le virus n'y pénètre pas.

Afin de réaliser son information génétique, l'ADN viral qui est entré dans la cellule est transcrit par des enzymes spéciales en ARNm. L'ARNm résultant se déplace vers les "usines" cellulaires de synthèse des protéines - les ribosomes, où il remplace les "messages" cellulaires par ses propres "instructions" et est traduit (lu), entraînant la synthèse de protéines virales. L'ADN viral lui-même est doublé (dupliqué) à plusieurs reprises avec la participation d'un autre ensemble d'enzymes, à la fois virales et celles appartenant à la cellule.

La protéine synthétisée, qui sert à construire la capside, et l'ADN viral multiplié en plusieurs copies se combinent pour former de nouveaux virions « filles ». La descendance virale générée quitte la cellule utilisée et en infecte de nouvelles : le cycle de reproduction du virus se répète. Certains virus, lors du bourgeonnement à partir de la surface cellulaire, capturent une partie de la membrane cellulaire dans laquelle les protéines virales se sont "préalablement" intégrées, et acquièrent ainsi une enveloppe. Quant à la cellule hôte, elle finit par être endommagée voire complètement détruite.

Dans certains virus contenant de l'ADN, le cycle de reproduction lui-même dans la cellule n'est pas associé à la réplication immédiate de l'ADN viral ; au lieu de cela, l'ADN viral s'insère (s'intègre) dans l'ADN de la cellule hôte. À ce stade, le virus en tant qu'entité structurelle unique disparaît : son génome devient une partie de l'appareil génétique de la cellule et se réplique même dans le cadre de l'ADN cellulaire lors de la division cellulaire. Cependant, plus tard, parfois après de nombreuses années, le virus peut réapparaître - le mécanisme de synthèse des protéines virales est lancé, qui, combiné à l'ADN viral, forme de nouveaux virions.

Dans certains virus à ARN, le génome (ARN) peut agir directement comme ARNm. Cependant, cette caractéristique n'est caractéristique que pour les virus avec un brin "+" d'ARN (c'est-à-dire avec un ARN ayant une polarité positive). Pour les virus avec un brin d'ARN "", ce dernier doit d'abord "réécrire" en un brin "+"; ce n'est qu'après que commence la synthèse des protéines virales et que la réplication du virus se produit.

Les soi-disant rétrovirus contiennent de l'ARN en tant que génome et ont une façon inhabituelle de transcrire le matériel génétique : au lieu de transcrire l'ADN en ARN, comme cela se produit dans la cellule et est typique des virus contenant de l'ADN, leur ARN est transcrit en ADN. L'ADN double brin du virus est ensuite intégré dans l'ADN chromosomique de la cellule. Sur la matrice d'un tel ADN viral, un nouvel ARN viral est synthétisé, qui, comme d'autres, détermine la synthèse des protéines virales.

Classement des virus

Si les virus sont effectivement des éléments génétiques mobiles qui ont acquis une « autonomie » (indépendance) par rapport à l'appareil génétique de leurs hôtes (différents types de cellules), alors différents groupes de virus (avec des génomes, des structures et des réplications différents) devraient avoir surgi indépendamment les uns des autres. autre. Par conséquent, il est impossible de construire un pedigree unique pour tous les virus, en les reliant sur la base de relations évolutives. Les principes de classification "naturelle" utilisés en taxonomie animale ne s'appliquent pas aux virus.

Néanmoins, un système de classification des virus est nécessaire dans les travaux pratiques, et des tentatives pour le créer ont été faites à plusieurs reprises. L'approche la plus productive s'est basée sur les caractéristiques structurelles et fonctionnelles des virus : afin de distinguer les différents groupes de virus les uns des autres, ils décrivent le type de leur acide nucléique (ADN ou ARN, chacun pouvant être simple brin ou double -brin), sa taille (le nombre de nucléotides dans la chaîne d'acides nucléiques), le nombre de molécules d'acide nucléique dans un virion, la géométrie du virion et les caractéristiques structurelles de la capside et de l'enveloppe externe du virion, le type d'hôte (plantes, bactéries, insectes, mammifères, etc.), les caractéristiques de la pathologie causée par les virus (symptômes et nature de la maladie), les propriétés antigéniques des protéines virales et les caractéristiques de la réaction système immunitaire organisme responsable de l'introduction du virus.

Le groupe d'agents pathogènes microscopiques appelés viroïdes (c'est-à-dire des particules pseudo-virales) ne rentre pas tout à fait dans le système de classification des virus. Les viroïdes causent de nombreuses maladies végétales courantes. Ce sont les plus petits agents infectieux, dépourvus même de la gaine protéique la plus simple (disponible dans tous les virus) ; ils ne sont constitués que d'ARN simple brin fermé en anneau.

Maladies virales

Pour de nombreux virus, tels que la rougeole, l'herpès et en partie la grippe, l'homme est le principal réservoir naturel. La transmission de ces virus se fait par des gouttelettes en suspension dans l'air ou par contact.

La propagation de certaines maladies virales, comme d'autres infections, est pleine de surprises. Par exemple, dans les groupes de personnes vivant dans des conditions insalubres, presque tous les enfants jeune âge tolérer la poliomyélite, qui est généralement bénigne, et devenir immunisé. Si les conditions de vie de ces groupes s'améliorent, les enfants jeune âge Les gens ne contractent généralement pas la poliomyélite, mais la maladie peut survenir à un âge plus avancé, et elle est alors souvent grave.

De nombreux virus ne peuvent pas survivre longtemps dans la nature à une faible densité de population de l'espèce hôte. Le petit nombre de populations de chasseurs et de cueilleurs de plantes primitifs créé conditions défavorables pour l'existence de certains virus ; il est donc très probable que certains virus humains soient apparus plus tard, avec l'avènement des établissements urbains et ruraux. On suppose que le virus de la rougeole existait à l'origine chez les chiens (en tant qu'agent causal de la fièvre) et que la variole humaine aurait pu apparaître à la suite de l'évolution de la variole des vaches ou des souris. Le syndrome d'immunodéficience acquise (SIDA) peut être attribué aux exemples les plus récents de l'évolution des virus. Il existe des preuves de similitude génétique entre les virus de l'immunodéficience humaine et les singes verts d'Afrique.

Les « nouvelles » infections sont généralement graves, souvent mortelles, mais à mesure que l'agent pathogène évolue, elles peuvent devenir plus bénignes. Un bon exemple est l'histoire du virus de la myxomatose. En 1950, ce virus, endémique à Amérique du Sud et plutôt inoffensif pour les lapins locaux, ainsi que les races européennes de ces animaux, il a été amené en Australie. La maladie des lapins australiens, jusqu'alors inexistante avec ce virus, était mortelle dans 99,5% des cas. Quelques années plus tard, la mortalité due à cette maladie a considérablement diminué, dans certaines régions jusqu'à 50 %, ce qui s'explique non seulement par des mutations « atténuantes » (affaiblissantes) du génome viral, mais aussi par l'augmentation de la résistance génétique des lapins à la maladie, et dans les deux cas, une sélection naturelle efficace s'est produite sous la puissante pression de la sélection naturelle.

La reproduction de virus dans la nature est prise en charge différents types organismes : bactéries, champignons, protozoaires, plantes, animaux. Par exemple, les insectes souffrent souvent de virus qui s'accumulent dans leurs cellules sous forme de gros cristaux. Les plantes sont souvent affectées par de petits virus contenant de l'ARN, disposés simplement. Ces virus n'ont même pas de mécanismes spéciaux pour pénétrer dans la cellule. Ils sont véhiculés par les insectes (qui se nourrissent de la sève des cellules), les vers ronds et par contact, infectant la plante lorsqu'elle est endommagée mécaniquement. Les virus bactériens (bactériophages) ont le mécanisme le plus complexe pour délivrer leur matériel génétique à une cellule bactérienne sensible. Tout d'abord, la "queue" du phage, qui ressemble à un tube fin, est attachée à la paroi de la bactérie. Ensuite, des enzymes spéciales de la «queue» dissolvent une section de la paroi bactérienne et le matériel génétique du phage (généralement de l'ADN) est injecté dans le trou à travers la «queue», comme à travers une aiguille de seringue.

Plus de dix grands groupes de virus sont pathogènes pour l'homme. Parmi les virus à ADN, il s'agit de la famille des poxvirus (provoquant la variole, la cowpox et d'autres infections de la variole), les virus du groupe de l'herpès (boutons de fièvre sur les lèvres, varicelle), les adénovirus (maladies respiratoires et oculaires), la famille des papovavirus (verrues et autres excroissances cutanées), les hépadnavirus (virus de l'hépatite B). Il existe beaucoup plus de virus contenant de l'ARN qui sont pathogènes pour l'homme. Les picornavirus (du latin pico - très petit, anglais ARN - ARN) sont les plus petits virus de mammifères, similaires à certains virus végétaux ; ils provoquent la poliomyélite, l'hépatite A, des rhumes aigus. Myxovirus et paramyxovirus - la cause différentes formes grippe, rougeole et oreillons (oreillons). Les arbovirus (de l'anglais arthropode borne - "porté par les arthropodes") - le plus grand groupe de virus (plus de 300) - sont véhiculés par les insectes et sont les agents responsables de l'encéphalite à tiques et japonaise, de la fièvre jaune, de la méningo-encéphalite équine, Colorado fièvre à tiques, encéphalite écossaise du mouton et autres maladies dangereuses. Les réovirus, agents pathogènes plutôt rares des maladies respiratoires et intestinales humaines, font l'objet d'un intérêt scientifique particulier en raison du fait que leur matériel génétique est représenté par un ARN fragmenté à double brin.

Les agents responsables de certaines maladies, y compris les plus graves, ne rentrent dans aucune des catégories ci-dessus. Jusqu'à récemment, un groupe spécial d'infections virales lentes comprenait, par exemple, la maladie de Creutzfeldt-Jakob et le kuru, des maladies cérébrales dégénératives avec une très longue période d'incubation. Cependant, il s'est avéré qu'ils ne sont pas causés par des virus, mais par les plus petits agents infectieux de nature protéique - les prions.

Traitement et prévention. La reproduction des virus est étroitement liée aux mécanismes de synthèse des protéines et des acides nucléiques de la cellule dans l'organisme infecté. Par conséquent, créer des médicaments qui suppriment sélectivement le virus, mais ne nuisent pas à l'organisme, est une tâche extrêmement difficile. Cependant, il s'est avéré que le plus gros virus L'ADN génomique de l'herpès et de la variole code pour un grand nombre d'enzymes dont les propriétés diffèrent des enzymes cellulaires similaires, ce qui a servi de base au développement de médicaments antiviraux. En effet, plusieurs médicaments ont été créés dont le mécanisme d'action repose sur la suppression de la synthèse de l'ADN viral. Certains composés trop toxiques pour un usage général (par voie intraveineuse ou par voie orale) conviennent à un usage topique, par exemple lorsque les yeux sont touchés par le virus de l'herpès.

On sait que des protéines spéciales sont produites dans le corps humain - les interférons. Ils suppriment la traduction des acides nucléiques viraux et inhibent ainsi la reproduction du virus. Grâce au génie génétique, les interférons produits par des bactéries sont devenus disponibles et sont testés dans la pratique médicale.

Les éléments les plus efficaces des défenses naturelles de l'organisme comprennent des anticorps spécifiques (protéines spéciales produites par le système immunitaire), qui interagissent avec le virus correspondant et empêchent ainsi efficacement le développement de la maladie ; cependant, ils ne peuvent pas neutraliser un virus qui a déjà pénétré dans la cellule. Un exemple est une infection herpétique : le virus de l'herpès persiste dans les cellules ganglionnaires (ganglions) où les anticorps ne peuvent pas l'atteindre. De temps en temps, le virus s'active et provoque des rechutes de la maladie.

En règle générale, des anticorps spécifiques se forment dans le corps à la suite de la pénétration d'un agent infectieux dans celui-ci. Le corps peut être aidé en augmentant artificiellement la production d'anticorps, notamment en créant une immunité à l'avance, grâce à la vaccination. C'est ainsi, grâce à la vaccination de masse, que la maladie de la variole a été pratiquement éliminée dans le monde entier.

Les méthodes modernes de vaccination et d'immunisation sont divisées en trois groupes principaux. Premièrement, c'est l'utilisation d'une souche affaiblie du virus, qui stimule la production d'anticorps dans l'organisme, efficaces contre une souche plus pathogène. Deuxièmement, l'introduction d'un virus tué (par exemple, inactivé au formol), qui induit également la formation d'anticorps. La troisième option est la soi-disant. immunisation "passive", c'est-à-dire. l'introduction d'anticorps "étrangers" prêts à l'emploi. Un animal, tel qu'un cheval, est immunisé, puis des anticorps sont isolés de son sang, purifiés et utilisés pour être administrés à un patient afin de créer une immunité immédiate mais de courte durée. Parfois, des anticorps sont utilisés à partir du sang d'une personne qui a eu la maladie (par exemple, la rougeole, l'encéphalite à tiques).

Accumulation de virus. Pour préparer des préparations vaccinales, il est nécessaire d'accumuler le virus. À cette fin, on utilise souvent des embryons de poulet en développement, qui sont infectés par ce virus. Après un certain temps d'incubation des embryons infectés, le virus qui s'y est accumulé du fait de la reproduction est collecté, purifié (par centrifugation ou autre) et, si nécessaire, inactivé. Il est très important d'éliminer toutes les impuretés de ballast des préparations virales, ce qui peut entraîner de graves complications lors de la vaccination. Bien entendu, il est tout aussi important de s'assurer qu'aucun virus pathogène non inactivé ne reste dans les préparations. À dernières années sont largement utilisés pour l'accumulation de virus différents types cultures cellulaires.

Méthodes d'étude des virus

Les virus bactériens ont été les premiers à faire l'objet d'études détaillées en tant que modèle le plus pratique qui présente un certain nombre d'avantages par rapport aux autres virus. Le cycle complet de réplication du phage, c'est-à-dire le temps qui s'écoule entre l'infection d'une cellule bactérienne et la libération de particules virales en multiplication se produit en une heure. D'autres virus s'accumulent généralement sur plusieurs jours, voire plus. Peu de temps avant la Seconde Guerre mondiale et peu de temps après, des méthodes ont été développées pour étudier les particules virales individuelles. Des plaques de gélose nutritive, sur lesquelles une monocouche (couche solide) de cellules bactériennes a été cultivée, sont infectées avec des particules de phage en utilisant ses dilutions en série. En se reproduisant, le virus tue la cellule qui l'a "abrité" et pénètre dans les cellules voisines, qui meurent également après l'accumulation de la descendance du phage. La zone de cellules mortes est visible à l'œil nu sous la forme d'un point lumineux. Ces taches sont appelées "colonies négatives", ou plaques. La méthode développée a permis d'étudier la descendance de particules virales individuelles, de détecter la recombinaison génétique des virus et de déterminer la structure génétique et les méthodes de réplication des phages avec des détails qui semblaient auparavant incroyables.

Les travaux sur les bactériophages ont contribué à l'élargissement de l'arsenal méthodologique dans l'étude des virus animaux. Auparavant, les études sur les virus vertébrés étaient réalisées principalement sur des animaux de laboratoire ; de telles expériences prenaient beaucoup de temps, étaient coûteuses et peu informatives. Par la suite, de nouvelles méthodes basées sur l'utilisation de cultures tissulaires sont apparues ; les cellules bactériennes utilisées dans les expériences sur les phages ont été remplacées par des cellules de vertébrés. Cependant, pour étudier les mécanismes de développement des maladies virales, les expérimentations sur des animaux de laboratoire sont très importantes et continuent d'être menées à l'heure actuelle.

Bibliographie

Virologie. Edité par Fields B., Knight D., vol. 1–3, M., 1989

Les virus ont été découverts pour la première fois par le botaniste russe Dmitry Iosifovich Ivanovsky en 1892. Il a étudié la maladie répandue du tabac (maladie de la mosaïque).

Les virus (leur taille est de 20 à 300 nm) ne pouvaient être vus au microscope électronique que dans les années 30 du XXe siècle.

Différences entre virus et matière inanimée :

La capacité de reproduire leur propre espèce;

Hérédité (ADN ou ARN);

Variabilité (capacité à muter dans le virus de la grippe) ;

Adaptation et capacité d'évolution.

Différences de virus de les organismes vivants:

Les virus n'ont pas structure cellulaire(il n'y a pas de membrane cytoplasmique et de cytoplasme avec des organites);

Les virus n'ont pas de métabolisme (métabolisme et énergie) ;

Les virus ne sont pas capables de reproduction indépendante de leur hérédité en dehors de la cellule hôte ;

Les virus ne se développent pas.

Formes de virus peut être différent : filiforme, sphérique, en forme de bâtonnet, polygonal, cubique. Particules virales individuelles - virions- sont des corps symétriques, à l'intérieur de chaque virion se trouve du matériel génétique sous forme d'ADN ou d'ARN.

Il existe des virus qui contiennent une molécule d'ADN double brin sous une forme circulaire ou linéaire ; les virus à ADN circulaire simple brin ; ARN simple brin ou double brin ; contenant deux ARN simple brin identiques.

Selon la présence d'un acide nucléique particulier, les virus sont appelés contenant de l'ADN et contenant de l'ARN.

Le matériel génétique du virus (ADN ou ARN) est entouré capside - une enveloppe protéique qui la protège de l'action des enzymes (nucléases) qui détruisent les acides nucléiques, et de l'exposition aux rayonnements ultraviolets. Gaine supplémentaire de lipoprotéines. Il est formé à partir de la membrane plasmique de la cellule hôte et ne se trouve que dans des virus relativement gros (grippe, herpès).

Les capsides et une coque supplémentaire ont des fonctions protectrices, comme si elles protégeaient l'acide nucléique. De plus, ils contribuent à la pénétration du virus dans la cellule. Un virus complètement formé est appelé un virion.

La capside assure également la fixation du virus à la surface de la membrane cellulaire. La capside est constituée de molécules de protéines, appelées capsomères, disposées d'une certaine manière. La capside contient des récepteurs complémentaires aux récepteurs de la membrane cellulaire, de sorte que les virus infectent une gamme strictement définie d'hôtes.

Il existe deux types de structure de capsides de virions, qui assurent la formation d'une structure avec un minimum d'énergie libre. Dans un cas, les capsomères s'associent au génome et forment une structure hélicoïdale et hélicoïdale. Ce type d'empilement est appelé un type de symétrie hélicoïdale, et la structure elle-même est appelée une nucléocapside.

Ce type de symétrie de nucléocapside est typique des virions de la mosaïque du tabac, des orthomyxovirus, des paramyxovirus, des rhabdovirus.

Dans un autre cas, les capsomères forment un corps isométrique creux, au centre duquel se trouve le génome. Cet arrangement est appelé le type de symétrie cubique. Ce dernier signifie que le corps est symétrique dans trois directions mutuellement perpendiculaires (axes de symétrie). Les particules virales isométriques de type symétrie cubique ont la forme figure géométrique icosaèdre

Les virus compliqués ont une enveloppe externe supplémentaire - la supercapside.

Tous les virus sont conditionnellement divisés en Facile et complexe. Simple composé d'un acide nucléique (ADN ou ARN) et d'une enveloppe protéique (capside) - virus de la mosaïque du tabac. Compliqués à la surface de la capsule protéique, ils ont également une enveloppe externe contenant une membrane lipoprotéique à deux couches, des glucides et des protéines (enzymes) - le virus de la grippe.

Plus de 1000 types de virus différents ont été décrits jusqu'à présent. Les espèces sont regroupées en genres et familles. Tous ensemble, ils se distinguent dans un royaume spécial de la faune - Virus(formes de vie non cellulaires). Plus de 500 types de virus peuvent causer diverses maladies infectieuses humaines. Les virus des mousses et des algues n'ont pas été décrits. Plusieurs types de virus sont connus chez les champignons, les fougères et les gymnospermes. De nombreux virus sont connus dans les plantes à fleurs.

Endocytose des récepteurs- la principale voie d'entrée du virus dans la cellule hôte. Les virus pénètrent dans la cellule avec des gouttelettes de liquide intercellulaire.

Le processus de pénétration du virion dans la cellule hôte comprend plusieurs étapes :

1) fixation du virus aux récepteurs cellulaires ;

2) formation d'une vacuole (endocytose);

3) libération du virus de la vacuole dans le cytoplasme.

Le processus infectieux commence par la pénétration du virus dans la cellule et sa reproduction. La réplication du génome viral et l'auto-assemblage de la capside se produisent dans la cellule hôte. Pour que la reduplication se produise, l'acide nucléique doit être libéré de l'enveloppe. Outre la reduplication, le génome du virus est impliqué dans la synthèse des ARNm nécessaires à la formation des protéines de capside sur les ribosomes de la cellule hôte.

L'accumulation de particules virales conduit à leur sortie de la cellule. Certains virus sortent de la cellule par une "explosion", à la suite de quoi l'intégrité de la cellule est violée et elle meurt. D'autres virus sont excrétés d'une manière qui ressemble à un bourgeonnement. Dans ce cas, les cellules du corps peuvent maintenir leur viabilité pendant longtemps.

Les virions résistent à une pression allant jusqu'à 6 000 atm et tolèrent de fortes doses de rayonnement, mais meurent lorsqu'ils hautes températures, l'exposition aux rayons UV, ainsi que l'exposition aux acides et aux désinfectants.

En 1916, le bactériologiste canadien Felix d'Herelle décrit des virus bactériens - bactériophages. Les bactériophages, ou phages, sont capables de pénétrer dans les cellules bactériennes et de les détruire.

Les virus bactériens (bactériophages) sont l'objet d'étude le plus important en biologie moléculaire.

La morphologie des bactériophages est étudiée par microscopie électronique. Les phages, comme les virus humains simplement organisés, sont constitués d'un acide nucléique (ADN ou ARN) et d'une enveloppe protéique - une capside. Cependant, ils diffèrent considérablement en morphologie entre eux. Selon la forme, l'organisation structurelle et le type d'acide nucléique, les phages sont divisés en plusieurs types morphologiques.

Les plus étudiés sont les gros bactériophages qui ont la forme d'un spermatozoïde et une gaine de contraction du processus, par exemple les coliphages T2, T4, T6

Les bactériophages contiennent des antigènes spécifiques de groupe et de type, ont des propriétés immunogènes, provoquant la synthèse d'anticorps spécifiques dans le corps. Les anticorps, en interaction avec les bactériophages, peuvent neutraliser leur activité lytique contre les bactéries. Selon les antigènes spécifiques de type, les phages sont divisés en sérotypes.

Comparés aux virus humains, les bactériophages sont plus résistants aux facteurs environnementaux. Ils sont inactivés sous l'influence d'une température de 65-70 ° C, de fortes doses de rayonnement UV, de rayonnement ionisant, de formol et d'acides. Stockage longue durée à basse température et séchage.

Interaction des phages avec les cellules bactériennes. L'interaction des phages avec les bactéries peut se dérouler, comme dans d'autres virus, selon les types productifs, abortifs et intégratifs.

À productif type d'interaction, la progéniture du phage se forme, les bactéries sont lysées.

À abortif type, la descendance du phage ne se forme pas et les bactéries conservent leur activité vitale.

À intégratif type, le génome du phage s'intègre dans le chromosome bactérien et coexiste avec lui. Selon le type d'interaction, on distingue les bactériophages virulents et tempérés.

L'adsorption spécifique des phages ne se produit que lorsque les protéines de fixation des virus et les récepteurs cellulaires bactériens de nature lipopolysaccharidique ou lipoprotéique situés dans sa paroi cellulaire correspondent. Sur les bactéries dépourvues de paroi cellulaire (protoplastes, sphéroplastes), les bactériophages ne peuvent pas être adsorbés. Les phages avec un processus de queue sont attachés à la cellule bactérienne par l'extrémité libre du processus (fibrilles de la lame basale).

Les bactériophages sont utilisés dans le diagnostic en laboratoire des infections pour l'identification intraspécifique des bactéries, c'est-à-dire définition d'un fagovar (phagotype). Pour cela, la méthode est utilisée lysotypage, basé sur la stricte spécificité de l'action des phages: des gouttes de divers phages spécifiques au type de diagnostic sont appliquées sur une boîte de Pétri avec un milieu nutritif dense, ensemencé avec une "pelouse" d'une culture pure de l'agent pathogène. Le phage var d'une bactérie est déterminé par le type de phage qui a provoqué sa lyse (formation d'une tache stérile, plaque ou colonie négative). La méthode de lysotypage permet d'identifier la source d'infection et de retracer le cheminement de l'agent pathogène depuis la source jusqu'à l'organisme sensible (marquage épidémiologique).

Selon la teneur en bactériophages des objets environnementaux, on peut juger de la présence des bactéries pathogènes correspondantes en eux. Des études similaires sont menées dans l'étude microbiologique sanitaire de l'eau. Par exemple, dans les systèmes à partir de sources d'eau de surface, la présence de coliphages est déterminée avant d'être fournie au réseau de distribution. Les coliphages font partie des microbes indicatifs sanitaires qui caractérisent la pollution fécale des eaux.

Les phages sont également utilisés pour traiter et prévenir un certain nombre d'infections bactériennes, le plus souvent intestinales. Ils produisent la typhoïde, la dysenterie, Pseudomonas aeruginosa, les phages staphylococciques et les préparations combinées (coliprotéiques, pyobactériophages, etc.). Les bactériophages sont prescrits selon les indications par voie orale, parentérale ou topique sous forme de liquide, de comprimés, de suppositoires ou d'aérosols. poinçonner phages est leur absence totale d'effets secondaires. Cependant, l'effet thérapeutique et prophylactique des phages est modéré, ils doivent donc être utilisés en association avec d'autres mesures thérapeutiques et prophylactiques. Les bactériophages sont largement utilisés en génie génétique comme vecteurs d'obtention d'ADN recombinant.

Classement des virus.

Tous les virus sont conditionnellement divisés en deux groupes :

1. simple 2. complexe.

Les plus simples sont constitués d'un acide nucléique (ADN ou ARN) et d'une enveloppe protéique (capside) qui les recouvre, comme le virus de la mosaïque du tabac. Les virus complexes à la surface de la capside ont également une enveloppe externe - une membrane contenant des lipides, des protéines et des glucides, tels que les virus de la grippe et de l'herpès.

Par la présence d'un acide nucléique particulier, les virus sont appelés contenant de l'ADN ou contenant de l'ARN. Contenant de l'ADN - ils contiennent une molécule d'ADN sous la forme d'une chaîne ou d'un anneau qui stocke des informations héréditaires - ce sont les virus de la variole humaine, du mouton, du porc et de l'herpès. Contenant de l'ARN - ils contiennent une chaîne d'ARN qui stocke l'information génétique. Il s'agit des virus de la rage, de l'encéphalite, de la rubéole, de la rougeole, du sida, de la leucémie et de la grippe. Certains virus peuvent ne pas avoir de coquille du tout.

Comment les virus pénètrent-ils dans les cellules et comment se comportent-ils lorsqu'ils pénètrent dans les cellules d'autres organismes ?

Les virus pénètrent dans la cellule avec des gouttelettes de liquide intercellulaire. Chaque virus ne peut pénétrer que dans certaines cellules dotées de récepteurs spéciaux à leur surface. Ensuite, la pénétration dans la cellule hôte commence. Les dommages mécaniques à la paroi ou à la membrane cellulaire aident les virus à pénétrer dans la cellule, et une méthode de pinocytose et de phagocytose est également possible. Contrairement aux organismes cellulaires, les virus ne possèdent pas leur propre système de synthèse des protéines. Les virus entrant dans la cellule apportent leur information génétique. En pénétrant dans la cellule, le virus modifie son métabolisme, dirigeant toute son activité vers la production d'acide nucléique viral et de protéines virales. À l'intérieur de la cellule, un auto-assemblage de particules virales à partir des molécules d'acide nucléique et des protéines formées se produit. L'accumulation de particules virales conduit à leur libération de la cellule au moyen d'une "explosion", à la suite de quoi l'intégrité de la cellule est violée et elle meurt, et les virus commencent à pénétrer dans d'autres cellules.

Les virus infectent tous les organismes vivants - plantes, animaux et humains et provoquent des maladies.

Plus de 1 000 types de virus différents ont été décrits à ce jour. Les virus en tant qu'agents pathogènes des maladies humaines, animales et végétales sont connus depuis l'Antiquité.

En 1916, le bactériologiste canadien Félix d'Hérelle décrit les virus de bactéries - bactériophages. Ils sont devenus l'objet d'étude le plus important en biologie moléculaire. Les bactériophages, ou phages, sont capables de pénétrer dans les cellules bactériennes et de les détruire. Les virus bactériens ont une tête contenant de l'ADN et une queue avec des filaments de queue. Les bactériophages ressemblent à une seringue dans leur structure. Le phage dissout partiellement la paroi cellulaire et la membrane de la bactérie, insère la tige creuse dans la cellule et injecte son ADN dans la cellule par une réaction contractile. Le génome du bactériophage pénètre dans le cytoplasme, tandis que la membrane reste à l'extérieur. La molécule d'ADN des virus peut être intégrée dans le génome de la cellule hôte et exister depuis longtemps.

Il existe plus de 500 types de virus chez les animaux qui provoquent des maladies telles que la fièvre aphteuse, la peste porcine et aviaire, l'anémie infectieuse chez les chevaux, la grippe aviaire et porcine, etc. Le virus de la fièvre aphteuse se propage comme une réaction en chaîne, capable de détruire l'élevage à grande échelle tout le pays. Une catastrophe similaire a été observée fin 2000 au Royaume-Uni, lorsque le virus de la fièvre aphteuse a frappé le bétail dans ce pays. Actuellement, un grand nombre d'oiseaux sauvages et domestiques meurent du virus de la grippe aviaire dans de nombreux pays du monde.

Plus de 300 types de virus sont connus pour provoquer des maladies chez les plantes, telles que la maladie de la mosaïque du tabac, des tomates, des concombres, l'enroulement des feuilles, le nanisme et autres.

Plus de 500 types de virus peuvent causer une variété de maladies infectieuses humaines telles que la grippe, les oreillons, la poliomyélite, la rage, la rougeole, le sida et bien d'autres. Au cours des siècles passés infections viralesétaient des épidémies et des pandémies dévastatrices couvrant de vastes territoires. À Moscou au XIIIe siècle, la variole a détruit près de 80 % de la population. Les virus de l'herpès infectent la peau humaine. Le plus souvent, il se manifeste par un rhume des lèvres. Au repos, le virus de l'herpès peut rester longtemps dans les cellules et attendre dans les coulisses. Les maladies de nature virale sont courantes à l'heure actuelle.

S'installant dans les cellules des organismes vivants, les virus provoquent de nombreuses maladies dangereuses. De nombreux progrès en virologie ont été réalisés dans la lutte contre des maladies spécifiques - variole, encéphalite à tiques, rage, fièvre jaune et autres maladies. L'humanité est confrontée à de nombreux problèmes virologiques et leur solution nécessite la connaissance des diverses propriétés et "habitudes" des virus.

Les maladies virales se transmettent de deux manières : par contact direct (contagieux) et par des gouttelettes en suspension dans l'air. Peu de maladies sont transmises par contact physique direct avec des personnes ou des animaux malades. De telle maladies virales comprennent, par exemple trachome- une maladie des yeux très fréquente dans les pays tropicaux, les verrues vulgaires et l'herpès vulgaire.

L'infection par gouttelettes est le mode de propagation le plus courant des maladies respiratoires. Lorsque vous toussez ou éternuez, des millions de petites gouttelettes de salive et de mucus sont projetées dans l'air. Ces gouttelettes, ainsi que les micro-organismes vivants qu'elles contiennent, peuvent être inhalées par d'autres personnes et tomber malades. Exigences d'hygiène pour se protéger contre l'infection par gouttelettes - l'utilisation d'un mouchoir et d'un bandage, ainsi que le respect de la propreté sanitaire.

Certains micro-organismes, comme le virus de la variole, sont très résistants à la dessiccation et persistent dans la poussière contenant des résidus de gouttelettes séchées.

Quelques virus dangereux se sont généralisés ces dernières années, comme le SIDA, la grippe et ses diverses variétés.

sida

En 1981, une nouvelle maladie, auparavant inconnue de la science, est apparue, appelée syndrome d'immunodéficience acquise, en abrégé SIDA. L'agent causal du SIDA est le virus de l'immunodéficience humaine - le VIH. Il a une forme sphérique, avec un diamètre de 100 à 150 nm. L'enveloppe externe du virus est constituée d'une membrane formée à partir de la membrane cellulaire de la cellule hôte. Incrustées dans la membrane se trouvent des formations réceptrices ressemblant à apparence champignons. Sous l'enveloppe externe se trouve la capside du virus, formée de protéines spéciales, à l'intérieur desquelles se trouvent deux molécules d'ARN viral. Chaque molécule d'ARN contient 9 gènes du VIH et une enzyme qui synthétise l'ADN à partir d'une molécule d'ARN viral.

Tout d'abord, le VIH infecte les lymphocytes T du sang (auxiliaires), à la surface desquels se trouvent des récepteurs pouvant se lier aux protéines du VIH. Les lymphocytes T sanguins confèrent à une personne une immunité cellulaire et humorale. Le VIH pénètre dans les cellules du système central système nerveux, intestins, cellules neurones. En conséquence, le corps humain perd ses propriétés protectrices et est incapable de résister aux agents pathogènes de diverses infections. L'espérance de vie moyenne d'une personne infectée est de 7 à 10 ans.

La source de l'infection par le SIDA est une personne - porteuse du virus de l'immunodéficience. Il peut s'agir d'un patient présentant diverses manifestations de la maladie ou d'un porteur asymptomatique du virus. Le SIDA se transmet uniquement d'une personne à l'autre de la manière suivante : 1. sexuellement 2. par le sang et les tissus contenant le virus 3. de la mère au fœtus. Le VIH peut pénétrer dans l'organisme par contact sexuel avec une personne malade, par l'usage de drogues par voie intraveineuse ou par la transfusion sanguine d'un donneur infecté. Il existe des cas connus d'infection d'enfants lors de l'accouchement et par le lait d'une mère malade.

Malgré le fait que le virus du SIDA se trouve dans les secrets du corps humain (dans la salive, les larmes, le lait), il n'y a cependant aucune preuve de sa transmission par contact familial.

Ces dernières années, le nombre de personnes infectées par le VIH en Russie a augmenté. La majorité d'entre eux sont des jeunes. Le problème de la lutte contre le sida reste l'un des plus importants pour la société, pour la santé publique.