Vírusok. A szerkezet jellemzői, eloszlása. Bakteriofágok, szerkezet, szaporodási jellemzők. A vírusok jellemző tulajdonságai

A vírusok a legkisebb fertőző ágensek. A latin vírus fordítása "méreg, mérgező kezdet". A 19. század végéig. a "vírus" kifejezést az orvostudományban minden olyan fertőző ágens megjelölésére használták, amely betegséget okoz. Modern jelentés ezt a szót 1892 után nyerte el, amikor D. I. Ivanovszkij orosz botanikus megállapította a dohánymozaik-betegség (dohánymozaik) kórokozójának „szűrhetőségét”. Kimutatta, hogy az ezzel a betegséggel fertőzött növényekből származó sejtnedv, amelyet speciális szűrőkön engednek át, amelyek megfogják a baktériumokat, megtartja azt a képességét, hogy ugyanazt a betegséget okozza az egészséges növényekben. Öt évvel később F. Loeffler német bakteriológus felfedezett egy másik szűrőanyagot - a szarvasmarhák ragadós száj- és körömfájásának kórokozóját. 1898-ban M. Beijerink holland botanikus megismételte ezeket a kísérleteket bővített változatban, és megerősítette Ivanovszkij következtetéseit. A dohánymozaikot okozó „szűrhető mérgező elvet” „szűrhető vírusnak” nevezte. Ezt a kifejezést évek óta használják, és fokozatosan egy szóra csökkentették - "vírus".

1901-ben W. Reed amerikai katonai sebész és munkatársai megállapították, hogy a sárgaláz kórokozója is szűrhető vírus. A sárgaláz volt az első vírusos betegségként azonosított emberi betegség, de további 26 évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy vírusos eredetét véglegesen igazolják.

Általánosan elfogadott, hogy a vírusok a sejt egyes genetikai elemeinek izolálása (autonomizálása) eredményeként keletkeztek, amelyek ráadásul megkapták azt a képességet is, hogy szervezetről szervezetre átterjedjenek. Egy normál sejtben többféle genetikai struktúra, például mátrix vagy információ, RNS (mRNS), transzpozonok, intronok, plazmidok mozgása zajlik. Az ilyen mobil elemek vírusok prekurzorai vagy elődjei lehettek.

A vírusok élő szervezetek? 1935-ben W. Stanley amerikai biokémikus kristályos formában izolálta a dohánymozaikvírust, ezzel bizonyítva molekuláris természetét. Az eredmények heves vitákat váltottak ki a vírusok természetéről: élő szervezetekről van szó, vagy csak aktivált molekulákról? Valójában a fertőzött sejten belül a vírusok bonyolultabb élő rendszerek szerves alkotóelemeiként nyilvánulnak meg, de a sejten kívül metabolikusan inert nukleoproteinek. A vírusok genetikai információt tartalmaznak, de nem tudják azt önállóan megvalósítani anélkül, hogy saját fehérjeszintézis mechanizmusuk lenne. Amikor tisztázták a vírusok felépítésének és szaporodásának jellemzőit, az a kérdés, hogy életben vannak-e, fokozatosan elvesztette jelentőségét.

A vírusok szerkezete

Felépítésében teljes és fertőző, i.e. fertőzést okozni képes, a sejten kívüli vírusrészecskét virionnak nevezik. A virion magja ("mag") egy molekulát, és néha két vagy több nukleinsavmolekulát tartalmaz. Fehérjehüvely, amely befedi a virion nukleinsavát és megvédi a káros hatásoktól környezet kapszidnak nevezik. A virion nukleinsavja a vírus genetikai anyaga (genomja), és dezoxiribonukleinsav (DNS) vagy ribonukleinsav (RNS) képviseli, de soha nem ez a két vegyület egyszerre. (A chlamydia, a rickettsia és az összes többi "valóban élő" mikroorganizmus tartalmaz DNS-t és RNS-t is.) A legkisebb vírusok nukleinsavai három-négy gént tartalmaznak, míg a legnagyobb vírusok akár száz gént is tartalmaznak.

Egyes vírusok a kapszidon kívül fehérjékből és lipidekből álló külső burokkal is rendelkeznek. Egy fertőzött sejt membránjából jön létre, amely beágyazott vírusfehérjéket tartalmaz. A "csupasz virionok" és a "burok nélküli virionok" felcserélhetően használatosak. A legkisebb és legegyszerűbb vírusok kapszidjai csak egy vagy néhány típusú fehérjemolekulából állhatnak. Ugyanazon vagy különböző fehérjék több molekulája kapszomereknek nevezett alegységekké egyesül. A kapszomerek pedig a víruskapszid szabályos geometriai struktúráit alkotják. Különböző vírusokban a kapszid alakja a virion jellegzetes vonása (vonása).

A spirális szimmetriájú virionok, mint a dohánymozaikvírusé, megnyúlt henger alakúak; az egyes alegységekből - kapszomerekből álló fehérjehüvely belsejében nukleinsav (RNS) tekercselt hélix található. Az ikozaéder típusú szimmetriájú virionok (a görög szóból: eikosi - húsz, hedra - felület), mint a poliovírusban, gömbölyűek, vagy inkább poliéder alakúak; kapszidjaik 20 szabályos háromszög alakú lapból (felületből) épülnek fel, és úgy néznek ki, mint egy geodéziai kupola.

Az egyes bakteriofágokban (baktériumok vírusai; fágok) vegyes típusú szimmetria. Az ún. A „farkú” fágok feje úgy néz ki, mint egy gömb alakú kapszid; egy hosszú csőszerű folyamat távozik belőle - a „farok”.

Vannak még bonyolultabb szerkezetű vírusok. A himlővírusok (poxvírusok) virionjai nem rendelkeznek szabályos, tipikus kapsziddal: a mag és a külső héj között tubuláris és membrános szerkezetűek.

Vírus replikációja

Az egyetlen génben kódolt genetikai információ általában egy specifikus fehérje sejtben történő előállítására vonatkozó utasításnak tekinthető. Az ilyen utasítást a sejt csak akkor érzékeli, ha mRNS formájában küldi el. Ezért azoknak a sejteknek, amelyek genetikai anyaga DNS, ezt az információt az mRNS komplementer másolatává kell „átírniuk” (átírniuk). A DNS-tartalmú vírusok replikációs módjukban különböznek az RNS-tartalmú vírusoktól.

A DNS általában kettős szálú szerkezetek formájában létezik: két polinukleotid láncot hidrogénkötések kötnek össze, és úgy csavarják össze, hogy kettős hélix képződik. Ezzel szemben az RNS általában egyszálú struktúrákként létezik. Egyes vírusok genomja azonban egyszálú DNS vagy kétszálú RNS. A virális nukleinsavak kettős vagy egyszeres szálai (láncai) lehetnek lineárisak vagy gyűrűbe zártak.

A vírus replikációjának első szakasza a vírus nukleinsavának a gazdaszervezet sejtjébe való behatolásával kapcsolatos. Ezt a folyamatot olyan speciális enzimek segítik elő, amelyek a virion kapszidjának vagy külső héjának részét képezik, és a héj a sejten kívül marad, vagy a sejtbe való behatolás után a virion azonnal elveszti azt. A vírus úgy találja meg a szaporodására alkalmas sejtet, hogy kapszidjának (vagy külső héjának) bizonyos szakaszait a sejtfelszínen lévő specifikus receptorokkal „kulcszáras” módon érintkezik. Ha nincsenek specifikus („felismerő”) receptorok a sejtfelszínen, akkor a sejt nem érzékeny a vírusfertőzésre: a vírus nem hatol be.

Genetikai információinak megvalósítása érdekében a sejtbe bejutott vírus DNS-t speciális enzimek írják át mRNS-sé. A keletkező mRNS a fehérjeszintézis sejtes "gyáraiba" - riboszómákba költözik, ahol a sejtes "üzeneteket" saját "utasításaival" helyettesíti, és lefordítja (olvassa), ami vírusfehérjék szintézisét eredményezi. Maga a vírus DNS többszörösen megduplázódik (megkettőződik) egy másik enzimcsoport részvételével, mind a virális, mind a sejthez tartozó enzimekkel.

A szintetizált fehérje, amelyet a kapszid felépítésére használnak, és a sok kópiában felszaporodott vírus DNS egyesül, és új, "leány" virionokat képez. A keletkezett vírus utód elhagyja a használt sejtet és újakat fertőz meg: a vírus szaporodási ciklusa megismétlődik. Egyes vírusok a sejtfelszínről való bimbózás során befogják a sejtmembrán egy részét, amelybe a vírusfehérjék „előzetesen” beépültek, és így burkot kapnak. Ami a gazdasejtet illeti, végül kiderül, hogy sérült vagy akár teljesen megsemmisült.

Egyes DNS-tartalmú vírusokban maga a sejtben a szaporodási ciklus nem kapcsolódik a vírus DNS azonnali replikációjához; ehelyett a vírus DNS beépül (integrálódik) a gazdasejt DNS-ébe. Ebben a szakaszban a vírus, mint egyetlen szerkezeti egység eltűnik: genomja a sejt genetikai apparátusának részévé válik, sőt a sejtosztódás során a sejt DNS részeként replikálódik. Később azonban, néha sok év elteltével, a vírus újra megjelenhet - beindul a vírusfehérjék szintézisének mechanizmusa, amelyek a vírus DNS-ével kombinálva új virionokat képeznek.

Egyes RNS-vírusokban a genom (RNS) közvetlenül mRNS-ként működhet. Ez a tulajdonság azonban csak a „+” RNS-szálú (azaz pozitív polaritású RNS-szel rendelkező) vírusokra jellemző. A „” RNS-szálat tartalmazó vírusok esetében az utóbbinak először „+” szálra kell „átírnia”; csak ezután kezdődik meg a vírusfehérjék szintézise, ​​és megtörténik a vírus replikációja.

Az úgynevezett retrovírusok genomként RNS-t tartalmaznak, és szokatlan módon írják át a genetikai anyagot: ahelyett, hogy a DNS-t RNS-vé írnák át, ahogy az a sejtben történik és a DNS-tartalmú vírusokra jellemző, az RNS-ük íródik át DNS-vé. A vírus kétszálú DNS-e ezután beépül a sejt kromoszómális DNS-ébe. Az ilyen vírus DNS mátrixán új vírus RNS szintetizálódik, amely másokhoz hasonlóan meghatározza a vírusfehérjék szintézisét.

A vírusok osztályozása

Ha a vírusok valóban mobil genetikai elemek, amelyek „autonómiát” (függetlenséget) nyertek gazdáik (különböző típusú sejtek) genetikai apparátusától, akkor a vírusok különböző csoportjainak (különböző genommal, szerkezettel és replikációval) mindegyiktől függetlenül kellett volna létrejönniük. Egyéb. Ezért lehetetlen egyetlen törzskönyvet felépíteni az összes vírusra, összekapcsolva őket evolúciós kapcsolatok alapján. Az állatrendszertanban használt „természetes” osztályozás elvei nem vonatkoznak a vírusokra.

Ennek ellenére a gyakorlati munkában szükség van egy vírusosztályozó rendszerre, amelynek létrehozására többször is történtek kísérletek. A legproduktívabb megközelítés a vírusok szerkezeti és funkcionális sajátosságain alapult: a különböző víruscsoportok egymástól való megkülönböztetése érdekében leírják nukleinsavuk típusát (DNS vagy RNS, amelyek mindegyike lehet egyszálú vagy kettős szálú). -szálú), mérete (a nukleotidok száma a nukleinsavláncban).savak), az egy virionban lévő nukleinsavmolekulák száma, a virion geometriája és a kapszid szerkezeti jellemzői és a virion külső héja, a gazdaszervezet típusa (növények, baktériumok, rovarok, emlősök stb.), a vírusok által okozott patológia jellemzői (a betegség tünetei és jellege), a vírusfehérjék antigén tulajdonságai és a reakció jellemzői immunrendszer szervezet a vírus bejuttatására.

A mikroszkopikus méretű kórokozók viroidoknak (azaz vírusszerű részecskéknek) nevezett csoportja nem egészen illeszkedik a vírusok osztályozási rendszerébe. A viroidok számos gyakori növényi betegséget okoznak. Ezek a legkisebb fertőző ágensek, még a legegyszerűbb fehérjehüvelytől sem (minden vírusban elérhető); csak gyűrűbe zárt egyszálú RNS-ből állnak.

Vírusos betegségek

Számos vírus, például a kanyaró, a herpesz és részben az influenza esetében az ember a fő természetes tározója. Ezek a vírusok levegőben lévő cseppekkel vagy érintkezés útján terjednek.

Egyes vírusos betegségek terjedése más fertőzésekhez hasonlóan tele van meglepetésekkel. Például az egészségtelen körülmények között élő embercsoportokban szinte minden gyerek bent van fiatalon elviselik a gyermekbénulást, amely általában enyhe, és immunissá válnak. Ha ezekben a csoportokban javulnak az életkörülmények, a gyerekek fiatalabb kor Az emberek általában nem kapnak el gyermekbénulást, de a betegség idősebb korban is előfordulhat, és akkor gyakran súlyos.

Sok vírus nem képes hosszú ideig életben maradni a természetben a gazdafaj alacsony populációsűrűsége mellett. A primitív vadászok és növénygyűjtők kis számú populációja jött létre kedvezőtlen körülmények egyes vírusok létezésére; ezért nagyon valószínű, hogy egyes emberi vírusok később, a városi és vidéki települések megjelenésével keletkeztek. Feltételezik, hogy a kanyaróvírus eredetileg kutyák között létezett (mint a láz kórokozója), és az emberi himlő a tehenek vagy egerek himlőjének evolúciója eredményeként jelenhetett meg. A szerzett immunhiányos szindróma (AIDS) a vírusok evolúciójának legújabb példáinak tulajdonítható. Bizonyíték van az emberi immunhiányos vírusok és az afrikai zöldmajmok közötti genetikai hasonlóságra.

Az „új” fertőzések általában súlyosak, gyakran végzetesek, de a kórokozó fejlődésével enyhébbek lehetnek. Jó példa erre a myxomatosis vírus története. 1950-ben ez a vírus endemikus a Dél Amerikaés meglehetősen ártalmatlan a helyi nyulakra, valamint ezen állatok európai fajtáira, Ausztráliába vitték. Az ausztrál nyulak betegsége, amely korábban nem fordult elő ezzel a vírussal, az esetek 99,5%-ában végzetes volt. Néhány évvel később a betegség miatti mortalitás jelentősen, egyes területeken akár 50%-kal is csökkent, ami nem csak a vírusgenom "gyengülő" (gyengülő) mutációival magyarázható, hanem a nyulak fokozott genetikai rezisztenciájával is. betegség, és mindkét esetben a hatékony természetes szelekció a természetes szelekció erőteljes nyomása alatt ment végbe.

A vírusok természetben való szaporodása támogatott különböző típusok organizmusok: baktériumok, gombák, protozoonok, növények, állatok. Például a rovarok gyakran szenvednek vírusoktól, amelyek nagy kristályok formájában halmozódnak fel sejtjeikben. A növényeket gyakran érintik kicsi és egyszerűen elrendezett RNS-tartalmú vírusok. Ezeknek a vírusoknak nincs is speciális mechanizmusuk a sejtbe való bejutásra. Rovarok (amelyek sejtnedvvel táplálkoznak), orsóférgek és érintkezés útján hordozzák őket, mechanikai sérülés esetén megfertőzve a növényt. A bakteriális vírusok (bakteriofágok) rendelkeznek a legösszetettebb mechanizmussal genetikai anyaguk érzékeny baktériumsejtbe való eljuttatására. Először is, a fág "farka", amely vékony csőnek tűnik, a baktérium falához kapcsolódik. Ezután a „farok” speciális enzimei feloldják a baktériumfal egy részét, és a fág genetikai anyagát (általában DNS-t) a „farkon” keresztül fecskendezik be a lyukba, mint egy fecskendőtűn.

A vírusok több mint tíz fő csoportja patogén az emberre. A DNS-tartalmú vírusok közül ez a poxvírus család (himlőt, vaccinia és más himlőfertőzést okozó), a herpesz csoport vírusai (ajakherpesz, bárányhimlő), adenovírusok (légúti és szembetegségek), a papovavírus család (szemölcsök). és egyéb bőrkinövések), hepadnavírusok (hepatitis B vírus). Sokkal több az RNS-tartalmú vírus, amely patogén emberre. A pikornavírusok (latin pico - nagyon kicsi, angolul RNA - RNS) a legkisebb emlősvírusok, hasonlóak néhány növényi vírushoz; gyermekbénulást, hepatitis A-t, akut megfázást okoznak. Myxovírusok és paramixovírusok – az ok különböző formák influenza, kanyaró és mumpsz (mumpsz). Az arbovírusokat (az angol ízeltlábúak által hordozott - „arthropods által hordozott”) - a vírusok legnagyobb csoportja (több mint 300) - rovarok terjesztik, és a kullancsok által terjesztett és japán agyvelőgyulladás, a sárgaláz, a lovak agyvelőgyulladása, Colorado kórokozói. kullancsláz, skót juh-encephalitis és más veszélyes betegségek . A reovírusok, az emberi légúti és bélrendszeri betegségek meglehetősen ritka kórokozói, különös tudományos érdeklődés tárgyává váltak, mivel genetikai anyagukat kettős szálú fragmentált RNS képviseli.

Egyes betegségek kórokozói, beleértve a nagyon súlyosakat is, nem tartoznak a fenti kategóriák egyikébe sem. Egészen a közelmúltig a lassú vírusfertőzések speciális csoportjába tartozott például a Creutzfeldt-Jakob-kór és a kuru, a nagyon hosszú lappangási idővel járó degeneratív agyi betegségek. Kiderült azonban, hogy ezeket nem vírusok okozzák, hanem a fehérjetermészetű legkisebb fertőző ágensek - a prionok.

Kezelés és megelőzés. A vírusok szaporodása szorosan összefonódik a fertőzött szervezet sejtjében a fehérje- és nukleinsavszintézis mechanizmusaival. Ezért rendkívül nehéz feladat olyan gyógyszerek létrehozása, amelyek szelektíven elnyomják a vírust, de nem károsítják a szervezetet. Kiderült azonban, hogy a legtöbb nagy vírusok A herpesz és a himlő genomi DNS-e nagyszámú olyan enzimet kódol, amelyek tulajdonságaiban különböznek a hasonló sejtenzimektől, és ez szolgált alapul a vírusellenes gyógyszerek kifejlesztéséhez. Valójában számos olyan gyógyszert hoztak létre, amelyek hatásmechanizmusa a vírus DNS-szintézisének elnyomásán alapul. Egyes vegyületek, amelyek túlságosan mérgezőek az általános (intravénás vagy szájon át) használathoz, alkalmasak helyi használatra, például amikor a szemeket a herpeszvírus érinti.

Ismeretes, hogy az emberi szervezetben speciális fehérjéket termelnek - interferonokat. Elnyomják a vírus nukleinsavainak transzlációját, és így gátolják a vírus szaporodását. A géntechnológiának köszönhetően elérhetővé váltak a baktériumok által termelt interferonok, amelyeket az orvosi gyakorlatban tesztelnek.

A szervezet természetes védekezésének leghatékonyabb elemei közé tartoznak a specifikus antitestek (az immunrendszer által termelt speciális fehérjék), amelyek kölcsönhatásba lépnek a megfelelő vírussal, és ezáltal hatékonyan megakadályozzák a betegség kialakulását; a sejtbe már bejutott vírust azonban nem tudják semlegesíteni. Példa erre a herpeszfertőzés: a herpeszvírus a ganglionsejtekben (ganglionokban) megmarad, ahol az antitestek nem érik el. Időről időre a vírus aktiválódik, és a betegség visszaesését okozza.

Jellemzően specifikus antitestek képződnek a szervezetben egy fertőző ágens behatolása következtében. A szervezetet úgy lehet segíteni, ha mesterségesen fokozzuk az antitestek termelését, ideértve az immunitás előzetes kialakítását is, oltással. Ily módon, tömeges oltással gyakorlatilag megszűnt a himlő betegség az egész világon.

A modern vakcinázási és immunizálási módszereket három fő csoportra osztják. Először is, ez egy legyengített vírustörzs alkalmazása, amely serkenti a szervezetben olyan antitestek termelését, amelyek hatékonyak egy patogénebb törzs ellen. Másodszor, egy elölt vírus (például formalinnal inaktivált) bejuttatása, amely szintén antitestek képződését indukálja. A harmadik lehetőség az ún. „passzív” immunizálás, pl. kész "idegen" antitestek bevezetése. Egy állatot, például egy lovat immunizálnak, majd antitesteket izolálnak a véréből, megtisztítják és beadják a betegnek, hogy azonnali, de rövid életű immunitást hozzon létre. Néha antitesteket használnak a betegségben (pl. kanyaró, kullancsencephalitis) átesett személy véréből.

Vírusok felhalmozódása. A vakcinakészítmények elkészítéséhez fel kell halmozni a vírust. Erre a célra gyakran használnak fejlődő csirkeembriókat, amelyek fertőzöttek ezzel a vírussal. A fertőzött embriók meghatározott ideig történő inkubálása után a szaporodás miatt felhalmozódott vírust összegyűjtik, megtisztítják (centrifugálással vagy más módon), és szükség esetén inaktiválják. Nagyon fontos, hogy a víruskészítményekből eltávolítsunk minden ballasztszennyeződést, amely súlyos szövődményeket okozhat az oltás során. Természetesen ugyanilyen fontos ügyelni arra, hogy a készítményekben ne maradjon nem inaktivált kórokozó vírus. NÁL NÉL utóbbi évek széles körben használják a vírusok felhalmozására Különféle típusok sejttenyészetek.

Vírusok tanulmányozási módszerei

A bakteriális vírusok voltak az elsők, amelyek részletes vizsgálatok tárgyát képezték, mint a legkényelmesebb modellt, amely számos előnnyel rendelkezik más vírusokkal szemben. A fágreplikáció teljes ciklusa, i.e. a baktériumsejt fertőzésétől a szaporodó vírusrészecskék kiszabadulásáig eltelt idő egy órán belül telik el. Más vírusok rendszerint több nap vagy még tovább halmozódnak fel. Röviddel a második világháború előtt és nem sokkal utána módszereket dolgoztak ki az egyes vírusrészecskék vizsgálatára. A tápanyag-agar lemezeket, amelyeken baktériumsejtek egyrétegű (szilárd rétegét) növesztjük, fágrészecskékkel fertőzzük meg annak sorozathígításaival. A szaporodás során a vírus megöli az őt "menedéket adó" sejtet, és behatol a szomszédos sejtekbe, amelyek a fág utódok felhalmozódása után szintén elpusztulnak. Az elhalt sejtek területe szabad szemmel látható fényes foltként. Az ilyen foltokat "negatív kolóniáknak" vagy plakkoknak nevezik. A kidolgozott módszer lehetővé tette az egyes vírusrészecskék utódainak tanulmányozását, a vírusok genetikai rekombinációjának kimutatását, a fág replikációjának genetikai szerkezetének és módszereinek meghatározását korábban hihetetlennek tűnő részletekben.

A bakteriofágokkal végzett munka hozzájárult az állati vírusok vizsgálatának módszertani arzenáljának bővítéséhez. Ezt megelőzően gerincesek vírusainak vizsgálatát főként laboratóriumi állatokon végezték; az ilyen kísérletek nagyon időigényesek, drágák és nem túl informatívak voltak. Ezt követően új, szövetkultúrákon alapuló módszerek jelentek meg; a fágkísérletekben használt baktériumsejteket gerinces sejtekkel helyettesítették. A vírusos betegségek kialakulásának mechanizmusainak tanulmányozásához azonban nagyon fontosak a laboratóriumi állatokon végzett kísérletek, amelyeket jelenleg is folytatnak.

Bibliográfia

Virológia. Szerk.: Fields B., Knight D., vols. 1–3, M., 1989

A vírusokat először Dmitrij Iosifovich Ivanovsky orosz botanikus fedezte fel 1892-ben. Tanulmányozta a dohány elterjedt betegségét (mozaikbetegség).

A vírusokat (méretük 20-300 nm) csak a XX. század 30-as éveiben lehetett elektronmikroszkóppal látni.

A vírusok és az élettelen anyag közötti különbségek:

A saját fajtájuk szaporításának képessége;

Öröklődés (DNS vagy RNS);

Változékonyság (az influenzavírus mutációjának képessége);

Alkalmazkodás és fejlődési képesség.

A vírusok különbségei tól től élő organizmusok:

A vírusoknak nincs sejtszerkezet(nincs citoplazmatikus membrán és citoplazma organellákkal);

A vírusok nem rendelkeznek anyagcserével (anyagcsere és energia);

A vírusok nem képesek öröklődésük független szaporodására a gazdasejten kívül;

A vírusok nem szaporodnak.

Vírus alakzatok különböző lehet: fonalas, gömb alakú, rúd alakú, sokszögű, köbös. Egyedi vírusrészecskék - virionok- szimmetrikus testek, minden virion belsejében genetikai anyag található DNS vagy RNS formájában.

Vannak vírusok, amelyek egy molekula kettős szálú DNS-t tartalmaznak körkörös vagy lineáris formában; egyszálú cirkuláris DNS-sel rendelkező vírusok; egyszálú vagy kétszálú RNS; két azonos egyszálú RNS-t tartalmaz.

Egy adott nukleinsav jelenléte szerint a vírusokat DNS-tartalmú és RNS-tartalmú vírusoknak nevezzük.

A vírus genetikai anyaga (DNS vagy RNS) körül van véve kapszid - fehérjehéj, amely megvédi a nukleinsavakat elpusztító enzimek (nukleázok) hatásától és az ultraibolya sugárzástól. További lipoprotein tok. A gazdasejt plazmamembránjából képződik, és csak viszonylag nagy méretű vírusokban (influenza, herpesz) található.

A kapszidoknak és egy további héjnak védő funkciója van, mintha védené a nukleinsavat. Ezenkívül hozzájárulnak a vírus behatolásához a sejtbe. A teljesen kialakult vírust virionnak nevezik.

A kapszid biztosítja a vírusnak a sejtmembrán felületéhez való kötődését is. A kapszid fehérjemolekulákból, úgynevezett kapszomerekből áll, amelyek meghatározott módon vannak elrendezve. A kapszid olyan receptorokat tartalmaz, amelyek komplementerek a sejtmembrán receptorokkal, így a vírusok a gazdaszervezetek szigorúan meghatározott körét fertőzik meg.

A virion kapszidoknak kétféle szerkezete létezik, amelyek minimális szabad energiával biztosítják a szerkezet kialakítását. Az egyik esetben a kapszomerek asszociálódnak a genommal, és spirális, spirális szerkezetet alkotnak. Az ilyen típusú halmozást helikális típusú szimmetriának, magát a szerkezetet pedig nukleokapszidnak nevezik.

Ez a fajta nukleokapszid szimmetria jellemző a dohánymozaik virionokra, orthomyxovírusokra, paramixovírusokra, rhabdovírusokra.

Egy másik esetben a kapszomerek egy üreges izometrikus testet alkotnak, amelynek közepén a genom található. Ezt az elrendezést köbös szimmetriatípusnak nevezzük. Ez utóbbi azt jelenti, hogy a test három egymásra merőleges irányban (szimmetriatengelyen) szimmetrikus. A köbös szimmetriájú izometrikus vírusrészecskék alakja geometriai alakzat ikozaéder

A bonyolult vírusoknak van egy további külső héja - szuperkapszid.

Minden vírus feltételesen fel van osztva egyszerűés összetett. Az egyszerű egy nukleinsavból (DNS vagy RNS) és egy fehérjehéjból (kapszid) - dohánymozaikvírusból áll. A fehérjekapszula felületén bonyolult külső héj is van, amely kétrétegű lipoprotein membránt, szénhidrátokat és fehérjéket (enzimeket) tartalmaz - az influenza vírust.

Eddig több mint 1000 különböző típusú vírust írtak le. A fajokat nemzetségekbe és családokba sorolják. Összességében a vadon élő állatok különleges birodalmává válnak - Vírusok(nem sejtes életformák). Több mint 500 fajta vírus okozhat különféle emberi fertőző betegségeket. Moha- és algavírusokat nem írtak le. A gombákban, páfrányokban és gymnospermekben többféle vírus ismert. A virágzó növényekben számos vírus ismert.

Receptor endocitózis- a vírus gazdasejtbe való bejutásának fő útvonala. A vírusok az intercelluláris folyadék cseppjeivel együtt bejutnak a sejtbe.

A virion behatolása a gazdasejtbe több szakaszból áll:

1) a vírus kötődése a sejtreceptorokhoz;

2) vakuólum képződése (endocitózis);

3) a vírus felszabadulása a vakuólumból a citoplazmába.

A fertőző folyamat a vírusnak a sejtbe való behatolásával és szaporodásával kezdődik. A vírusgenom replikációja és a kapszid önszerveződése a gazdasejtben történik. A reduplikációhoz a nukleinsavat ki kell szabadítani a burokból. A vírusgenom a reduplikáción kívül részt vesz a gazdasejt riboszómáin lévő kapszidfehérjék képződéséhez szükséges mRNS szintézisében.

A vírusrészecskék felhalmozódása a sejtből való kilépéshez vezet. Egyes vírusok "robbanással" lépnek ki a sejtből, aminek következtében a sejt integritása megsérül és elpusztul. Más vírusok bimbózáshoz hasonló módon terjednek. Ebben az esetben a szervezet sejtjei hosszú ideig megőrizhetik életképességüket.

A virionok 6000 atm nyomásig ellenállnak, és nagy dózisú sugárzást is elviselnek, de elpusztulnak magas hőmérsékletek, UV sugárzásnak való kitettség, valamint savak és fertőtlenítőszerek.

1916-ban Felix d "Herelle kanadai bakteriológus leírta a bakteriális vírusokat - bakteriofágok. A bakteriofágok vagy fágok képesek behatolni a baktériumsejtekbe és elpusztítani azokat.

A bakteriális vírusok (bakteriofágok) a molekuláris biológia legfontosabb kutatási tárgyai.

A bakteriofágok morfológiáját elektronmikroszkóppal vizsgálják. A fágok, mint az egyszerűen szervezett emberi vírusok, egy nukleinsavból (DNS vagy RNS) és egy fehérjehéjból – egy kapszidból – állnak. Morfológiájukban azonban jelentősen eltérnek egymástól. A nukleinsav alakjától, szerkezeti felépítésétől és típusától függően a fágokat több morfológiai típusra osztják.

A legtöbbet tanulmányozott nagy bakteriofágok, amelyek spermium alakúak és a folyamat összehúzódó hüvelye, például a T2, T4, T6 kolifágok.

A bakteriofágok csoport- és típusspecifikus antigéneket tartalmaznak, immunogén tulajdonságokkal rendelkeznek, specifikus antitestek szintézisét okozzák a szervezetben. A bakteriofágokkal kölcsönhatásba lépő antitestek semlegesíthetik a baktériumokkal szembeni lítikus aktivitásukat. A típusspecifikus antigének szerint a fágokat szerotípusokra osztják.

Az emberi vírusokhoz képest a bakteriofágok jobban ellenállnak a környezeti tényezőknek. 65-70 ° C-os hőmérséklet, nagy dózisú UV-sugárzás, ionizáló sugárzás, formalin és savak hatására inaktiválódnak. Hosszú távú tárolás alacsony hőmérsékleten és szárítás.

Fágok kölcsönhatása bakteriális sejtekkel. A fágok és baktériumok kölcsönhatása más vírusokhoz hasonlóan produktív, abortív és integratív típusok szerint mehet végbe.

Nál nél termelő típusú kölcsönhatás, fág utódok képződnek, baktériumok lizálódnak.

Nál nél sikertelen típusú fág utódai nem képződnek, és a baktériumok megőrzik létfontosságú tevékenységüket.

Nál nél integráló típusnál a fággenom beépül a bakteriális kromoszómába, és együtt él vele. A kölcsönhatás típusától függően virulens és mérsékelt égövi bakteriofágokat különböztetnek meg.

A fágok specifikus adszorpciója csak akkor következik be, ha a vírusok kötőfehérjéi és a sejtfalában található lipopoliszacharid vagy lipoprotein természetű bakteriális sejtreceptorok megfelelnek. A sejtfal nélküli baktériumokon (protoplasztok, szferoplasztok) a bakteriofágok nem adszorbeálódhatnak. A faroknyúlványú fágok a folyamat szabad végével kapcsolódnak a baktériumsejthez (bazális lamina fibrillák).

A bakteriofágokat a fertőzések laboratóriumi diagnosztikájában használják baktériumok intraspecifikus azonosítására, pl. fagovár (fagotípus) meghatározása. Ehhez a módszert használják fág tipizálás, a fágok hatásának szigorú sajátossága alapján: különféle diagnosztikai típus-specifikus fágok cseppjeit egy sűrű tápközeggel ellátott Petri-csészére csepegtetik, amelybe a kórokozó tiszta kultúrájának "gyepét" ültetik be. A baktérium fágvar-értékét a lízist okozó fág típusa határozza meg (steril folt, plakk vagy negatív kolónia kialakulása). A fágtipizálási módszer lehetővé teszi a fertőzés forrásának azonosítását és a kórokozó útjának nyomon követését a forrástól a fogékony szervezetig (epidemiológiai jelölés).

A környezeti objektumokban lévő bakteriofágok mennyisége alapján meg lehet ítélni a megfelelő patogén baktériumok jelenlétét bennük. Hasonló vizsgálatokat végeznek a víz egészségügyi mikrobiológiai vizsgálata során. Például a felszíni vízforrásokból származó rendszerekben a colifágok jelenlétét az elosztóhálózatba való bejuttatás előtt határozzák meg. A kolifágok az egyik egészségügyi indikatív mikrobák, amelyek a fekális vízszennyezést jellemzik.

A fágokat számos bakteriális, leggyakrabban bélfertőzés kezelésére és megelőzésére is használják. Tífuszt, vérhasat, Pseudomonas aeruginosa-t, staphylococcus fágokat és kombinált készítményeket (koliproteit, piobakteriofágokat stb.) termelnek. A bakteriofágokat a javallatok szerint orálisan, parenterálisan vagy helyileg írják fel folyadék, tabletta, kúp vagy aeroszol formájában. fémjel fágok a mellékhatások teljes hiánya. A fágok terápiás és profilaktikus hatása azonban mérsékelt, ezért más terápiás és profilaktikus intézkedésekkel együtt kell alkalmazni őket. A bakteriofágokat széles körben használják a géntechnológiában, mint vektorokat rekombináns DNS előállítására.

A vírusok osztályozása.

Minden vírus feltételesen két csoportra osztható:

1. egyszerű 2. összetett.

Az egyszerűek egy nukleinsavból (DNS vagy RNS) és egy azokat fedő fehérjeburkolatból (kapszidból) állnak, mint például a dohánymozaikvírus. A kapszid felszínén lévő összetett vírusoknak külső héjuk is van - lipideket, fehérjéket és szénhidrátokat tartalmazó membrán, például influenza- és herpeszvírusok.

Egy adott nukleinsav jelenléte alapján a vírusokat DNS-tartalmúnak vagy RNS-tartalmúnak nevezik. DNS-tartalmú - lánc vagy gyűrű formájában DNS-molekulát tartalmaznak, amely örökletes információkat tárol - ezek az emberi himlő-, birka-, sertés- és herpeszvírusok. RNS-tartalmú - RNS-láncot tartalmaznak, amely genetikai információkat tárol. Ezek a veszettség, agyvelőgyulladás, rubeola, kanyaró, AIDS, leukémia és influenzavírusok. Egyes vírusoknak egyáltalán nincs héja.

Hogyan jutnak be a vírusok a sejtekbe, és hogyan viselkednek, amikor más organizmusok sejtjébe kerülnek?

A vírusok az intercelluláris folyadék cseppjeivel együtt bejutnak a sejtbe. Mindegyik vírus csak bizonyos sejtekig képes behatolni, amelyek felületén speciális receptorok találhatók. Ezután megkezdődik a behatolás a gazdasejtbe. A sejtfal vagy membrán mechanikai károsodása segíti a vírusok bejutását a sejtbe, és lehetséges a pinocitózis és fagocitózis módszere is. A sejtes organizmusokkal ellentétben a vírusok nem rendelkeznek saját fehérjeszintetizáló rendszerrel. A sejtbe belépő vírusok hozzák genetikai információikat. A sejtbe behatolva a vírus megváltoztatja az anyagcserét, és minden tevékenységet a vírus nukleinsavak és vírusfehérjék termelésére irányít. A sejten belül a kialakult nukleinsavmolekulákból és fehérjékből a vírusrészecskék önszerveződése megy végbe. A vírusrészecskék felhalmozódása "robbanás" útján a sejtből való felszabadulásukhoz vezet, aminek következtében a sejt integritása megsérül és elpusztul, a vírusok pedig elkezdenek behatolni más sejtekbe.

A vírusok minden élő szervezetet – növényeket, állatokat és embereket – megfertőznek, és betegségeket okoznak.

Eddig több mint 1000 különböző típusú vírust írtak le. A vírusok, mint emberi, állati és növényi betegségek kórokozói, ősidők óta ismertek.

Felix d'Herelle kanadai bakteriológus 1916-ban leírta a baktériumok vírusait. bakteriofágok. A molekuláris biológia legfontosabb kutatási tárgyává váltak. A bakteriofágok vagy fágok képesek bejutni a baktériumsejtekbe és elpusztítani azokat. A bakteriális vírusoknak DNS-t tartalmazó fejük és farokszálakkal ellátott farka van. A bakteriofágok szerkezetükben fecskendőhöz hasonlítanak. A fág részben feloldja a baktérium sejtfalát és membránját, behelyezi az üreges rudat a sejtbe, DNS-ét pedig kontraktilis reakcióval juttatja a sejtbe. A bakteriofág genom belép a citoplazmába, míg a membrán kívül marad. A vírusok DNS-molekulája beépülhet a gazdasejt genomjába, és hosszú ideig létezhet.

Az állatokban több mint 500 vírustípus létezik, amelyek olyan betegségeket okoznak, mint a ragadós száj- és körömfájás, sertés- és madárpestis, lovak fertőző vérszegénysége, madár- és sertésinfluenza és mások. Az FMD vírus láncreakcióként terjed, és képes az állattenyésztést nagyarányú tönkretenni egész ország. Hasonló katasztrófát figyeltek meg 2000 végén az Egyesült Királyságban, amikor a ragadós száj- és körömfájás vírusa szarvasmarhákat sújtott az országban. Jelenleg a világ számos országában hatalmas számú vadon élő és házi madár pusztul el a madárinfluenza vírus miatt.

Több mint 300 fajta vírusról ismert, hogy betegségeket okoz a növényekben, mint például a dohány, a paradicsom, az uborka mozaikbetegsége, a levélgöndörödés, a törpeség és mások.

Több mint 500 fajta vírus okozhat különféle emberi fertőző betegségeket, mint például influenza, mumpsz, gyermekbénulás, veszettség, kanyaró, AIDS és még sok más. Az elmúlt évszázadokban vírusos fertőzések pusztító járványok és világjárványok hatalmas területeket fedtek le. Moszkvában a 13. században a himlő a lakosság közel 80%-át elpusztította. A herpeszvírusok megfertőzik az emberi bőrt. Leggyakrabban az ajkakon lévő hideggel nyilvánul meg. Nyugalomban a herpeszvírus hosszú ideig a sejtekben maradhat, és a szárnyakban várhat. A vírusos jellegű betegségek manapság gyakoriak.

Az élő szervezetek sejtjeiben megtelepedve a vírusok számos veszélyes betegséget okoznak. A virológiában számos előrelépés történt bizonyos betegségek – a himlő, kullancsencephalitis, veszettség, sárgaláz és más betegségek – elleni küzdelemben. Az emberiség számos virológiai problémával szembesül, és ezek megoldásához a vírusok különféle tulajdonságainak és „szokásainak” ismerete szükséges.

A vírusos betegségek kétféleképpen terjednek: közvetlen érintkezéssel (fertőző) és levegőben lévő cseppekkel. Kevés betegség terjed át beteg emberekkel vagy állatokkal való közvetlen fizikai érintkezés útján. Az ilyenekre vírusos betegségek tartalmazza például trachoma- trópusi országokban nagyon gyakori szembetegség, közönséges szemölcsök és herpesz vulgaris.

A légúti megbetegedések terjedésének leggyakoribb módja a cseppfertőzés. Köhögéskor vagy tüsszentéskor milliónyi kis nyál- és nyálcsepp kerül a levegőbe. Ezeket a cseppeket a bennük lévő élő mikroorganizmusokkal együtt más emberek belélegezhetik, és megbetegedhetnek. Higiéniai követelmények cseppfertőzés elleni védekezés - zsebkendő és kötszer használata, valamint az egészségügyi tisztaság betartása.

Egyes mikroorganizmusok, például a himlővírus, nagyon ellenállnak a kiszáradásnak, és megmaradnak a porban, amely szárított cseppmaradványokat tartalmaz.

Néhány veszélyes vírusok az elmúlt években széles körben elterjedtek, mint például az AIDS, az influenza és különféle változatai.

AIDS

1981-ben egy új, a tudomány számára korábban ismeretlen betegség jelent meg, amit szerzett immunhiányos szindrómának, rövidítve AIDS-nek neveztek. Az AIDS kórokozója a humán immunhiány vírus - HIV. Gömb alakú, 100-150 nm átmérőjű. A vírus külső héja a gazdasejt sejtmembránjából kialakított membránból áll. A membránba olyan receptorképződmények vannak beágyazva, amelyek hasonlítanak kinézet gombát. A külső héj alatt található a vírus kapszidja, amelyet speciális fehérjék alkotnak, és amelyen belül két vírus RNS molekula található. Minden RNS-molekula 9 HIV-gént és egy vírus-RNS-molekulából DNS-t szintetizáló enzimet tartalmaz.

Először is, a HIV megfertőzi a T-vér limfocitákat (segítőket), amelyek felületén olyan receptorok találhatók, amelyek képesek kötődni a HIV-fehérjékhez. A vér T-limfocitái sejtes és humorális immunitást biztosítanak az embernek. A HIV bejut a központi sejtekbe idegrendszer, belek, sejtek neuronok. Ennek eredményeként az emberi szervezet elveszíti védő tulajdonságait, és nem tud ellenállni a különféle fertőzések kórokozóinak. Egy fertőzött személy átlagos várható élettartama 7-10 év.

Az AIDS fertőzés forrása egy személy - az immunhiányos vírus hordozója. Ez lehet a betegség különböző megnyilvánulásaiban szenvedő beteg vagy tünetmentes vírushordozó. Az AIDS csak emberről emberre terjed a következő módokon: 1. szexuális úton 2. vérrel és vírust tartalmazó szövetekkel 3. anyától a magzatig. A HIV bejuthat a szervezetbe szexuális érintkezés útján egy beteg személlyel, intravénás droghasználattal vagy fertőzött donor vérátömlesztésével. Ismertek olyan esetek, amikor a gyermekek szülés közben és egy beteg anya tején keresztül megfertőződtek.

Annak ellenére, hogy az AIDS vírusa megtalálható az emberi test titkaiban (nyálban, könnyben, tejben), nincs bizonyíték a háztartási érintkezés útján történő átvitelére.

Az elmúlt években Oroszországban nőtt a HIV-fertőzöttek száma. Többségük fiatal. Az AIDS elleni küzdelem továbbra is az egyik legfontosabb probléma a társadalom és a közegészségügy számára.