Virüsler. Yapının özellikleri, dağılımı. Bakteriyofajlar, yapı, üreme özellikleri. Virüslerin karakteristik özellikleri

Virüsler en küçük bulaşıcı ajanlardır. Latince virüsünden tercüme edilen "zehir, zehirli başlangıç" anlamına gelir. 19. yüzyılın sonuna kadar. "Virüs" terimi, tıpta hastalığa neden olan herhangi bir enfeksiyöz ajana atıfta bulunmak için kullanılmıştır. modern anlam bu kelime, 1892'den sonra, Rus botanikçi D.I. Ivanovsky, tütün mozaik hastalığının (tütün mozaiği) nedensel ajanının “filtrelenebilirliğini” belirlediğinde edinildi. Bu hastalıkla enfekte olmuş bitkilerden elde edilen hücre özsularının, bakterileri tutan özel filtrelerden geçirilerek sağlıklı bitkilerde aynı hastalığa neden olma yeteneğini koruduğunu gösterdi. Beş yıl sonra, başka bir filtreleme ajanı - sığırlarda şap hastalığına neden olan ajan - Alman bakteriyolog F. Loeffler tarafından keşfedildi. 1898'de Hollandalı botanikçi M. Beijerink bu deneyleri genişletilmiş bir versiyonda tekrarladı ve Ivanovsky'nin sonuçlarını doğruladı. Tütün mozaiğine neden olan "filtrelenebilir zehir"e "filtrelenebilir virüs" adını verdi. Bu terim uzun yıllardır kullanılmaktadır ve yavaş yavaş tek kelimeye indirgenmiştir - "virüs".

1901'de Amerikalı askeri cerrah W. Reed ve meslektaşları, sarı hummaya neden olan ajanın da filtrelenebilir bir virüs olduğunu buldu. Sarı humma, viral bir hastalık olarak tanımlanan ilk insan hastalığıydı, ancak viral kökeninin nihayet kanıtlanması 26 yıl daha aldı.

Virüslerin, hücrenin bireysel genetik elemanlarının izolasyonu (otonomizasyonu) sonucu ortaya çıktığı ve ayrıca organizmadan organizmaya bulaşma yeteneği kazandığı genel olarak kabul edilir. Normal bir hücrede, örneğin matris veya bilgi, RNA (mRNA), transpozonlar, intronlar, plazmitler gibi çeşitli genetik yapıların hareketleri vardır. Bu tür mobil öğeler, virüslerin öncüleri veya ataları olabilir.

Virüsler canlı organizmalar mı? 1935'te Amerikalı biyokimyacı W. Stanley, tütün mozaik virüsünü kristal formda izole ederek moleküler yapısını kanıtladı. Sonuçlar, virüslerin doğası hakkında hararetli tartışmalara yol açtı: onlar canlı organizmalar mı yoksa sadece aktive edilmiş moleküller mi? Gerçekten de, enfekte olmuş hücrenin içinde virüsler kendilerini daha karmaşık canlı sistemlerin ayrılmaz bileşenleri olarak gösterirler, ancak hücrenin dışında metabolik olarak inert nükleoproteinlerdir. Virüsler genetik bilgi içerir, ancak kendi protein sentez mekanizmalarına sahip olmadan bunu bağımsız olarak gerçekleştiremezler. Virüslerin yapı ve üreme özellikleri aydınlatılınca canlı olup olmadıkları sorusu giderek önemini yitirdi.

Virüslerin yapısı

Yapısal olarak eksiksiz ve bulaşıcı, yani. enfeksiyona neden olabilen, hücrenin dışındaki viral partiküle virion denir. Virionun çekirdeği ("çekirdeği") bir molekül ve bazen iki veya daha fazla nükleik asit molekülü içerir. Virionun nükleik asidini kaplayan ve onu zararlı etkilerden koruyan protein kılıfı Çevre kapsid denir. Virionun nükleik asidi, virüsün (genomu) genetik materyalidir ve deoksiribonükleik asit (DNA) veya ribonükleik asit (RNA) ile temsil edilir, ancak asla bu iki bileşik tarafından aynı anda temsil edilmez. (Klamidya, riketsiya ve diğer tüm "gerçekten yaşayan" mikroorganizmalar hem DNA hem de RNA içerir.) En küçük virüslerin nükleik asitleri üç veya dört gen içerirken, en büyük virüslerin yüz kadar geni vardır.

Bazı virüsler, kapside ek olarak, protein ve lipidlerden oluşan bir dış kabuğa da sahiptir. Gömülü viral proteinler içeren enfekte bir hücrenin zarlarından oluşur. "Çıplak viryonlar" ve "zarfsız viryonlar" terimleri birbirinin yerine kullanılır. En küçük ve en basit virüslerin kapsidleri, yalnızca bir veya birkaç tür protein molekülünden oluşabilir. Aynı veya farklı proteinlerin birkaç molekülü, kapsomer adı verilen alt birimlerde birleştirilir. Kapsomerler sırayla viral kapsidin düzenli geometrik yapılarını oluşturur. Farklı virüslerde kapsidin şekli, virionun karakteristik bir özelliğidir (özelliği).

Tütün mozaik virüsü gibi sarmal simetri tipine sahip virionlar, uzun bir silindir şeklindedir; ayrı alt birimlerden oluşan protein kılıfının içinde - kapsomerler, sarmal bir nükleik asit (RNA) sarmalı vardır. İkosahedral tipte bir simetriye sahip virionlar (Yunancadan. eikosi - yirmi, hedra - yüzey), poliovirüste olduğu gibi, küresel veya daha doğrusu çokyüzlü bir şekle sahiptir; kapsidleri 20 düzenli üçgen fasetten (yüzeyler) inşa edilmiştir ve jeodezik bir kubbe gibi görünmektedir.

Bireysel bakteriyofajlarda (bakteri virüsleri; fajlar) karışık tip simetri. Sözde. "kuyruklu" fajlar, küresel bir kapside benzeyen bir kafaya sahiptir; uzun bir boru şeklindeki süreç ondan ayrılır - “kuyruk”.

Daha da karmaşık bir yapıya sahip virüsler var. Poxvirus virionları (poxviruses) düzenli, tipik bir kapside sahip değildir: çekirdek ile dış kabuk arasında boru şeklinde ve zar yapıları vardır.

Virüs çoğaltma

Tek bir gende kodlanan genetik bilgi, genel olarak bir hücrede spesifik bir proteinin üretimi için talimatlar olarak görülebilir. Böyle bir talimat hücre tarafından ancak mRNA şeklinde gönderildiğinde algılanır. Bu nedenle, genetik materyali DNA olan hücreler, bu bilgiyi mRNA'nın tamamlayıcı bir kopyasına "yeniden yazmalı" (kopyalamalı). DNA içeren virüsler, replikasyon modlarında RNA içeren virüslerden farklıdır.

DNA genellikle çift sarmallı yapılar şeklinde bulunur: iki polinükleotit zinciri, hidrojen bağlarıyla bağlanır ve bir çift sarmal oluşturacak şekilde bükülür. RNA, aksine, genellikle tek sarmallı yapılar olarak bulunur. Bununla birlikte, bazı virüslerin genomu, tek sarmallı DNA veya çift sarmallı RNA'dır. Viral nükleik asit zincirleri (zincirleri), çift veya tek, doğrusal veya bir halka içinde kapalı olabilir.

Viral replikasyonun ilk aşaması, viral nükleik asidin konakçı organizmanın hücresine penetrasyonu ile ilişkilidir. Bu işlem, kapsidin veya virionun dış kabuğunun bir parçası olan özel enzimler tarafından kolaylaştırılabilir ve kabuk hücrenin dışında kalır veya virion hücreye girdikten hemen sonra onu kaybeder. Virüs, kapsidinin (veya dış kabuğunun) belirli bölümlerini hücre yüzeyindeki spesifik reseptörlerle "anahtar kilidi" şeklinde temas ettirerek üremesine uygun hücreyi bulur. Hücre yüzeyinde spesifik (“tanıyan”) reseptör yoksa, hücre viral bir enfeksiyona duyarlı değildir: virüs içine nüfuz etmez.

Hücreye giren viral DNA, genetik bilgisini gerçekleştirmek için özel enzimler tarafından mRNA'ya kopyalanır. Ortaya çıkan mRNA, protein sentezinin hücresel "fabrikalarına" - hücresel "mesajları" kendi "talimatları" ile değiştirdiği ve çevrildiği (okunduğu) ribozomlara hareket ederek viral proteinlerin senteziyle sonuçlanır. Viral DNA'nın kendisi, hem viral hem de hücreye ait olan başka bir enzim grubunun katılımıyla tekrar tekrar ikiye katlanır (kopyalanır).

Kapsidi oluşturmak için kullanılan sentezlenmiş protein ve birçok kopyada çoğalan viral DNA birleşir ve yeni, "kız" viryonları oluşturur. Üretilen viral soy, kullanılmış hücreyi terk eder ve yenilerini enfekte eder: virüs üreme döngüsü tekrarlanır. Bazı virüsler, hücre yüzeyinden tomurcuklanma sırasında, viral proteinlerin “önceden” entegre olduğu hücre zarının bir bölümünü yakalar ve böylece bir zarf kazanır. Ev sahibi hücreye gelince, sonunda hasar gördüğü veya hatta tamamen yok olduğu ortaya çıkıyor.

Bazı DNA içeren virüslerde, hücredeki üreme döngüsünün kendisi, viral DNA'nın hemen replikasyonu ile ilişkili değildir; bunun yerine viral DNA, konak hücrenin DNA'sına eklenir (bütünleşir). Bu aşamada, virüs tek bir yapısal varlık olarak kaybolur: genomu hücrenin genetik aygıtının bir parçası haline gelir ve hatta hücre bölünmesi sırasında hücresel DNA'nın bir parçası olarak çoğalır. Bununla birlikte, daha sonra, bazen yıllar sonra virüs yeniden ortaya çıkabilir - viral DNA ile birleştirildiğinde yeni viryonlar oluşturan viral proteinlerin sentezi için mekanizma başlatılır.

Bazı RNA virüslerinde genom (RNA) doğrudan mRNA gibi davranabilir. Bununla birlikte, bu özellik yalnızca "+" RNA dizisine sahip virüsler için karakteristiktir (yani, RNA'nın pozitif bir polariteye sahip olduğu). Bir "-" RNA zincirine sahip virüsler için, ikincisi ilk önce bir "+" dizisine "yeniden yazmalıdır"; ancak bundan sonra viral proteinlerin sentezi başlar ve virüsün replikasyonu gerçekleşir.

Sözde retrovirüsler bir genom olarak RNA içerir ve genetik materyali kopyalamanın alışılmadık bir yoluna sahiptir: hücrede olduğu gibi ve DNA içeren virüsler için tipik olan DNA'yı RNA'ya kopyalamak yerine, RNA'ları DNA'ya kopyalanır. Virüsün çift sarmallı DNA'sı daha sonra hücrenin kromozomal DNA'sına entegre edilir. Bu tür viral DNA'nın matrisinde, diğerleri gibi viral proteinlerin sentezini belirleyen yeni bir viral RNA sentezlenir.

Virüs sınıflandırması

Eğer virüsler gerçekten de konaklarının (farklı hücre tipleri) genetik aygıtından “özerklik” (bağımsızlık) kazanmış hareketli genetik elementlerse, o zaman farklı virüs grupları (farklı genomlara, yapılara ve replikasyonlara sahip) her birinden bağımsız olarak ortaya çıkmış olmalıdır. diğer. Bu nedenle, tüm virüsler için onları evrimsel ilişkiler temelinde birbirine bağlayan tek bir soyağacı oluşturmak imkansızdır. Hayvan taksonomisinde kullanılan "doğal" sınıflandırma ilkeleri virüsler için geçerli değildir.

Bununla birlikte, pratik çalışmalarda bir virüs sınıflandırma sistemi gereklidir ve bunu oluşturmaya yönelik girişimler defalarca yapılmıştır. En üretken yaklaşım, virüslerin yapısal ve işlevsel özelliklerine dayanıyordu: farklı virüs gruplarını birbirinden ayırt etmek için, nükleik asitlerinin türünü (her biri tek sarmallı veya çift zincirli olabilen DNA veya RNA) tanımlarlar. -iplikli), boyutu (nükleik asit zincirindeki nükleotidlerin sayısı), asitler), bir viriondaki nükleik asit moleküllerinin sayısı, viryonun geometrisi ve kapsidin ve viryonun dış kabuğunun yapısal özellikleri, konak türü (bitkiler, bakteriler, böcekler, memeliler vb.), virüslerin neden olduğu patolojinin özellikleri (hastalığın belirtileri ve doğası), viral proteinlerin antijenik özellikleri ve reaksiyon özellikleri bağışıklık sistemi Virüsün tanıtılması için organizma.

Viroidler (yani virüs benzeri parçacıklar) adı verilen mikroskobik patojenler grubu, virüslerin sınıflandırma sistemine tam olarak uymaz. Viroidler birçok yaygın bitki hastalığına neden olur. Bunlar, en basit protein kılıfından bile yoksun en küçük bulaşıcı ajanlardır (tüm virüslerde bulunur); sadece bir halka içinde kapalı tek sarmallı RNA'dan oluşurlar.

viral hastalıklar

Kızamık, uçuk ve kısmen grip gibi birçok virüs için insanlar ana doğal rezervuardır. Bu virüslerin bulaşması havadaki damlacıklar veya temas yoluyla gerçekleşir.

Bazı viral hastalıkların yayılması, diğer enfeksiyonlar gibi sürprizlerle doludur. Örneğin, sağlıksız koşullarda yaşayan insan gruplarında, hemen hemen tüm çocuklar Erken yaş genellikle hafif olan çocuk felcini tolere eder ve bağışıklık kazanır. Bu gruplardaki yaşam koşulları iyileşirse, çocuklar genç yaşİnsanlarda genellikle çocuk felci olmaz, ancak hastalık ileri yaşlarda ortaya çıkabilir ve genellikle şiddetlidir.

Birçok virüs, konakçı türün düşük popülasyon yoğunluğunda doğada uzun süre yaşayamaz. İlkel avcıların ve bitki toplayıcıların oluşturduğu az sayıdaki popülasyon, olumsuz koşullar bazı virüslerin varlığı için; bu nedenle, kentsel ve kırsal yerleşimlerin ortaya çıkmasıyla bazı insan virüslerinin daha sonra ortaya çıkmış olması çok muhtemeldir. Kızamık virüsünün başlangıçta köpekler arasında (ateşin etken maddesi olarak) var olduğu ve insan çiçek hastalığının ineklerin veya farelerin çiçek hastalığının evriminin bir sonucu olarak ortaya çıkmış olabileceği varsayılmaktadır. Edinilmiş immün yetmezlik sendromu (AIDS), virüslerin evriminin en son örneklerine bağlanabilir. İnsan immün yetmezlik virüsleri ile Afrika yeşil maymunları arasında genetik benzerlik olduğuna dair kanıtlar var.

"Yeni" enfeksiyonlar genellikle şiddetlidir, genellikle ölümcüldür, ancak patojen geliştikçe daha hafif hale gelebilirler. İyi bir örnek, miksomatozis virüsünün tarihidir. 1950'de bu virüs, endemik Güney Amerika ve yerel tavşanlara oldukça zararsız, bu hayvanların Avrupa ırkları ile birlikte Avustralya'ya getirildi. Daha önce bu virüsle karşılaşılmayan Avustralya tavşanlarının hastalığı, vakaların %99,5'inde ölümcül olmuştur. Birkaç yıl sonra, bu hastalıktan ölüm oranı, bazı bölgelerde %50'ye kadar önemli ölçüde azaldı, bu da sadece viral genomdaki "zayıflayan" (zayıflayan) mutasyonlarla değil, aynı zamanda tavşanların virüse karşı artan genetik direnciyle de açıklanıyor. ve her iki durumda da etkili doğal seçilim, doğal seçilimin güçlü baskısı altında gerçekleşti.

Virüslerin doğada üremesi desteklenir farklı şekiller organizmalar: bakteri, mantar, protozoa, bitkiler, hayvanlar. Örneğin, böcekler genellikle hücrelerinde büyük kristaller şeklinde biriken virüslerden muzdariptir. Bitkiler genellikle küçük ve basit bir şekilde düzenlenmiş RNA içeren virüslerden etkilenir. Bu virüslerin hücreye girmek için özel mekanizmaları bile yoktur. Böcekler (hücre özsuyuyla beslenen), yuvarlak kurtlar ve temas yoluyla taşınırlar ve bitki mekanik olarak hasar gördüğünde bulaşırlar. Bakteriyel virüsler (bakteriyofajlar), genetik materyallerini hassas bir bakteri hücresine iletmek için en karmaşık mekanizmaya sahiptir. İlk olarak, ince bir tüp gibi görünen fajın "kuyruğu" bakterinin duvarına bağlanır. Daha sonra "kuyruğun" özel enzimleri, bakteri duvarının bir bölümünü çözer ve fajın genetik materyali (genellikle DNA), bir şırınga iğnesi gibi "kuyruk" yoluyla deliğe enjekte edilir.

Ondan fazla ana virüs grubu insanlar için patojeniktir. DNA içeren virüsler arasında, poxvirüs ailesi (çiçek hastalığı, aşı ve diğer çiçek hastalığı enfeksiyonlarına neden olur), herpes grubu virüsler (dudaklarda uçuk, su çiçeği), adenovirüsler (solunum ve göz hastalıkları), papovavirüs ailesi (siğiller) bulunur. ve diğer cilt büyümesi), hepadnavirüsler (hepatit B virüsü). İnsanlar için patojenik olan çok daha fazla RNA içeren virüs vardır. Picornavirüsler (Latince pico'dan - çok küçük, İngilizce RNA - RNA), bazı bitki virüslerine benzer şekilde en küçük memeli virüsleridir; çocuk felcine, hepatit A'ya, akut soğuk algınlığına neden olurlar. Miksovirüsler ve paramiksovirüsler - neden farklı formlar grip, kızamık ve kabakulak (kabakulak). Arbovirüsler (İngiliz eklembacaklılarından kaynaklı - “eklem bacaklılar tarafından taşınır”) - en büyük virüs grubu (300'den fazla) - böcekler tarafından taşınır ve kene kaynaklı ve Japon ensefaliti, sarı humma, at meningoensefaliti, Colorado'nun etken maddeleridir. kene nezlesi, İskoç koyun ensefaliti ve diğer tehlikeli hastalıklar. İnsan solunum ve bağırsak hastalıklarının oldukça nadir patojenleri olan reovirüsler, genetik materyallerinin çift sarmallı parçalanmış RNA ile temsil edilmesi gerçeğinden dolayı özel bilimsel ilgi konusu haline gelmiştir.

Çok ciddi olanlar da dahil olmak üzere bazı hastalıkların etken maddeleri yukarıdaki kategorilerin hiçbirine uymaz. Yakın zamana kadar, özel bir yavaş viral enfeksiyon grubu, örneğin Creutzfeldt-Jakob hastalığı ve çok uzun bir kuluçka dönemi olan kuru, dejeneratif beyin hastalıklarını içeriyordu. Bununla birlikte, bunların virüslerden değil, protein doğasının en küçük bulaşıcı ajanlarından - prionlardan kaynaklandığı ortaya çıktı.

Tedavi ve önleme. Virüslerin üremesi, enfekte organizmadaki hücrenin protein ve nükleik asit sentezi mekanizmaları ile yakından iç içedir. Bu nedenle, virüsü seçici olarak baskılayan ancak vücuda zarar vermeyen ilaçlar oluşturmak son derece zor bir iştir. Ancak ortaya çıktı ki en büyük virüsler Herpes ve çiçek hastalığı genomik DNA'sı, özellikleri benzer hücresel enzimlerden farklı olan çok sayıda enzimi kodlar ve bu, antiviral ilaçların geliştirilmesi için temel teşkil etmiştir. Gerçekten de, etki mekanizması viral DNA sentezinin baskılanmasına dayanan birkaç ilaç oluşturulmuştur. Genel kullanım için (damardan veya ağızdan) çok toksik olan bazı bileşikler, örneğin gözler herpes virüsünden etkilendiğinde topikal kullanım için uygundur.

İnsan vücudunda özel proteinlerin üretildiği bilinmektedir - interferonlar. Viral nükleik asitlerin translasyonunu baskılarlar ve böylece virüsün üremesini engellerler. Genetik mühendisliği sayesinde bakteriler tarafından üretilen interferonlar kullanılabilir hale geldi ve tıbbi uygulamada test ediliyor.

Vücudun doğal savunmasının en etkili unsurları, ilgili virüsle etkileşime giren ve böylece hastalığın gelişimini etkili bir şekilde önleyen spesifik antikorları (bağışıklık sistemi tarafından üretilen özel proteinler) içerir; ancak hücreye girmiş olan bir virüsü etkisiz hale getiremezler. Bir örnek herpes enfeksiyonudur: herpes virüsü, antikorların kendisine ulaşamadığı ganglion hücrelerinde (ganglia) kalır. Zaman zaman virüs aktive olur ve hastalığın tekrarlamasına neden olur.

Tipik olarak, enfeksiyöz bir ajanın vücuda girmesinin bir sonucu olarak vücutta spesifik antikorlar oluşur. Aşılama yoluyla önceden bağışıklık oluşturmak da dahil olmak üzere, antikor üretimini yapay olarak artırarak vücuda yardımcı olunabilir. Bu şekilde, toplu aşılama yoluyla, çiçek hastalığı tüm dünyada pratik olarak ortadan kaldırıldı.

Modern aşılama ve bağışıklama yöntemleri üç ana gruba ayrılır. İlk olarak, vücutta daha patojenik bir suşa karşı etkili olan antikorların üretimini uyaran, virüsün zayıflamış bir suşunun kullanılmasıdır. İkincisi, antikor oluşumunu da indükleyen öldürülmüş bir virüsün (örneğin, formalinle inaktive edilmiş) eklenmesi. Üçüncü seçenek sözde. "pasif" bağışıklama, yani. hazır "yabancı" antikorların tanıtılması. At gibi bir hayvan aşılanır, daha sonra kanından antikorlar izole edilir, saflaştırılır ve anında ancak kısa ömürlü bağışıklık oluşturmak için bir hastaya enjekte etmek için kullanılır. Bazen hastalığa yakalanmış bir kişinin kanından antikorlar kullanılır (örneğin kızamık, kene kaynaklı ensefalit).

Virüslerin birikmesi. Aşı hazırlıkları hazırlamak için virüsü biriktirmek gerekir. Bu amaçla, genellikle bu virüsle enfekte olmuş gelişmekte olan tavuk embriyoları kullanılır. Enfekte embriyolar belirli bir süre inkübe edildikten sonra üreme nedeniyle içlerinde biriken virüs toplanır, saflaştırılır (santrifüj veya başka şekilde) ve gerekirse inaktive edilir. Aşılama sırasında ciddi komplikasyonlara neden olabilecek tüm balast safsızlıklarını virüs preparatlarından çıkarmak çok önemlidir. Elbette, müstahzarlarda inaktive edilmemiş patojenik virüs kalmadığından emin olmak da aynı derecede önemlidir. İÇİNDE son yıllar virüslerin birikmesi için yaygın olarak kullanılır farklı şekiller hücre kültürleri.

Virüsleri inceleme yöntemleri

Bakteriyel virüsler, diğer virüslere göre bir takım avantajlara sahip en uygun model olarak ayrıntılı çalışmalara ilk kez konu olmuştur. Faj replikasyonunun tam döngüsü, yani. bir bakteri hücresinin enfeksiyonundan, ondan çoğalan viral parçacıkların salınmasına kadar geçen süre bir saat içinde gerçekleşir. Diğer virüsler genellikle birkaç gün veya daha uzun süre birikir. İkinci Dünya Savaşı'ndan kısa bir süre önce ve ondan kısa bir süre sonra, bireysel viral partikülleri incelemek için yöntemler geliştirildi. Üzerinde bakteri hücrelerinin tek tabakasının (katı tabaka) büyütüldüğü besin agar plakaları, seri dilüsyonları kullanılarak faj partikülleri ile enfekte edilir. Çoğalan virüs, kendisini "koruyan" hücreyi öldürür ve faj soyunun birikmesinden sonra ölen komşu hücrelere nüfuz eder. Ölü hücrelerin alanı çıplak gözle parlak bir nokta olarak görülebilir. Bu tür noktalara "negatif koloniler" veya plaklar denir. Geliştirilen yöntem, bireysel viral parçacıkların soyunu incelemeyi, virüslerin genetik rekombinasyonunu tespit etmeyi ve daha önce inanılmaz görünen ayrıntılarla faj replikasyonunun genetik yapısını ve yöntemlerini belirlemeyi mümkün kıldı.

Bakteriyofajlarla çalışmak, hayvan virüslerinin araştırılmasında metodolojik cephaneliğin genişlemesine katkıda bulundu. Bundan önce, omurgalı virüsleriyle ilgili çalışmalar esas olarak laboratuvar hayvanları üzerinde yapıldı; bu tür deneyler çok zaman alıcıydı, pahalıydı ve pek bilgilendirici değildi. Daha sonra doku kültürlerinin kullanımına dayalı yeni yöntemler ortaya çıktı; faj deneylerinde kullanılan bakteri hücreleri, omurgalı hücreleri ile değiştirildi. Bununla birlikte, viral hastalıkların gelişim mekanizmalarını incelemek için laboratuvar hayvanları üzerinde deneyler çok önemlidir ve şu anda yapılmaya devam etmektedir.

bibliyografya

Viroloji. Düzenleyen Fields B., Knight D., cilt. 1-3, M., 1989

Virüsler ilk olarak 1892'de Rus botanikçi Dmitry Iosifovich Ivanovsky tarafından keşfedildi. Tütünün yaygın hastalığı (mozaik hastalığı) üzerinde çalıştı.

Virüsler (boyutları 20-300 nm'dir) XX yüzyılın 30'lu yıllarında ancak bir elektron mikroskobu ile görülebildi.

Virüsler ve cansız maddeler arasındaki farklar:

Kendi türlerini çoğaltma yeteneği;

Kalıtım (DNA veya RNA);

Değişkenlik (grip virüsünde mutasyona uğrama yeteneği);

Adaptasyon ve gelişme yeteneği.

Virüs Farkları itibaren canlı organizmalar:

virüsler yok hücresel yapı(organelleri olan sitoplazmik zar ve sitoplazma yoktur);

Virüslerin bir metabolizması yoktur (metabolizma ve enerji);

Virüsler, konak hücre dışında kalıtımlarını bağımsız olarak çoğaltamazlar;

Virüsler büyümez.

Virüs Şekilleri farklı olabilir: ipliksi, küresel, çubuk şeklinde, çokgen, kübik. Bireysel viral parçacıklar - viryonlar- simetrik cisimlerdir, her viryonun içinde DNA veya RNA şeklinde genetik materyal vardır.

Dairesel veya doğrusal biçimde bir çift sarmallı DNA molekülü içeren virüsler vardır; tek sarmallı dairesel DNA'ya sahip virüsler; tek sarmallı veya çift sarmallı RNA; iki özdeş tek iplikli RNA içerir.

Belirli bir nükleik asidin varlığına göre virüsler, DNA içeren ve RNA içeren olarak adlandırılır.

Virüsün genetik materyali (DNA veya RNA) çevrilidir. kapsit - onu nükleik asitleri yok eden enzimlerin (nükleazların) etkisinden ve ultraviyole radyasyona maruz kalmaktan koruyan bir protein kabuğu. Ek lipoprotein kılıfı. Konakçı hücrenin plazma zarından oluşur ve sadece nispeten büyük virüslerde (grip, uçuk) bulunur.

Kapsitler ve ek bir kabuk, nükleik asidi koruyormuş gibi koruyucu işlevlere sahiptir. Ek olarak, virüsün hücreye nüfuz etmesine katkıda bulunurlar. Tamamen oluşmuş bir virüse virion denir.

Kapsid ayrıca virüsün hücre zarının yüzeyine tutunmasını da sağlar. Kapsid, belirli bir şekilde düzenlenmiş kapsomer adı verilen protein moleküllerinden oluşur. Kapsid, hücre zarı reseptörlerine tamamlayıcı olan reseptörler içerir, bu nedenle virüsler kesin olarak tanımlanmış bir dizi konakçıyı enfekte eder.

Minimum serbest enerjiye sahip bir yapının oluşmasını sağlayan virion kapsidlerin iki türü vardır. Bir durumda, kapsomerler genomla birleşir ve sarmal, sarmal bir yapı oluşturur. Bu tip istiflemeye sarmal tip simetri denir ve yapının kendisine nükleokapsid denir.

Bu tip nükleokapsid simetrisi, tütün mozaik viryonları, ortomiksovirüsler, paramiksovirüsler, rhabdovirüsler için tipiktir.

Başka bir durumda, kapsomerler, merkezinde genom olan içi boş bir izometrik gövde oluşturur. Bu düzenlemeye kübik simetri türü denir. İkincisi, vücudun birbirine dik üç yönde (simetri eksenleri) simetrik olduğu anlamına gelir. Kübik simetri tipine sahip izometrik virüs parçacıkları şu şekildedir: geometrik şekil ikosahedron

Karmaşık virüslerin ek bir dış kabuğu vardır - süper kapsid.

Tüm virüsler şartlı olarak ayrılır basit Ve karmaşık. Basit bir nükleik asit (DNA veya RNA) ve bir protein kabuğundan (kapsid) oluşur - tütün mozaik virüsü. Protein kapsülünün yüzeyinde karmaşıktırlar, ayrıca iki katmanlı bir lipoprotein membranı, karbonhidratlar ve proteinler (enzimler) - grip virüsü içeren bir dış kabuğa sahiptirler.

Şimdiye kadar 1000'den fazla farklı virüs türü tanımlanmıştır. Türler, cins ve familyalar olarak gruplandırılmıştır. Hep birlikte özel bir vahşi yaşam krallığına ayrılırlar - virüsler(hücresel olmayan yaşam formları). 500'den fazla virüs türü, çeşitli insan bulaşıcı hastalıklara neden olabilir. Yosun ve yosun virüsleri tarif edilmemiştir. Mantarlarda, eğrelti otlarında ve gymnospermlerde çeşitli virüs türleri bilinmektedir. Çiçekli bitkilerde birçok virüs bilinmektedir.

reseptör endositozu- virüsün konak hücreye ana giriş yolu. Virüsler, hücreler arası sıvı damlacıkları ile birlikte hücreye girerler.

Viryonun konak hücreye nüfuz etme süreci birkaç aşama içerir:

1) virüsün hücre reseptörlerine bağlanması;

2) vakuol oluşumu (endositoz);

3) virüsün vakuolden sitoplazmaya salınması.

Bulaşıcı süreç, virüsün hücreye girmesi ve çoğalmasıyla başlar. Viral genomun replikasyonu ve kapsidin kendi kendine toplanması, konakçı hücrede meydana gelir. İkilemenin gerçekleşmesi için nükleik asidin zarftan salınması gerekir. İkilemeye ek olarak, virüs genomu, konakçı hücrenin ribozomlarında kapsid proteinlerinin oluşumu için gerekli olan mRNA'nın sentezinde yer alır.

Viral partiküllerin birikmesi, hücreden çıkışlarına yol açar. Bazı virüsler hücreden bir "patlama" ile çıkar ve bunun sonucunda hücrenin bütünlüğü bozulur ve hücre ölür. Diğer virüsler tomurcuklanmaya benzer şekilde saçılır. Bu durumda vücuttaki hücreler canlılıklarını uzun süre koruyabilirler.

Virionlar 6000 atm'ye kadar basınca dayanır ve yüksek doz radyasyonu tolere eder, ancak yüksek sıcaklıklar, UV ışınlarına maruz kalmanın yanı sıra asitlere ve dezenfektanlara maruz kalma.

1916'da Kanadalı bakteriyolog Felix d "Herelle bakteriyel virüsleri tanımladı - bakteriyofajlar. Bakteriyofajlar veya fajlar, bakteri hücrelerine nüfuz edebilir ve onları yok edebilir.

Bakteriyel virüsler (bakteriyofajlar) moleküler biyolojideki en önemli çalışma konusudur.

Bakteriyofajların morfolojisi elektron mikroskobu kullanılarak incelenir. Fajlar, basitçe organize edilmiş insan virüsleri gibi, bir nükleik asitten (DNA veya RNA) ve bir protein kabuğundan - bir kapsitten oluşur. Bununla birlikte, kendi aralarında morfolojik olarak önemli farklılıklar gösterirler. Nükleik asidin şekline, yapısal organizasyonuna ve tipine bağlı olarak fajlar birkaç morfolojik tipe ayrılır.

En çok çalışılanlar, spermatozoon şeklinde ve işlemin büzülme kılıfına sahip büyük bakteriyofajlardır, örneğin kolifajlar T2, T4, T6

Bakteriyofajlar, gruba özgü ve türe özgü antijenler içerir, immünojenik özelliklere sahiptir ve vücutta spesifik antikorların sentezine neden olur. Bakteriyofajlarla etkileşime giren antikorlar, bakterilere karşı litik aktivitelerini nötralize edebilir. Tipe özgü antijenlere göre fajlar serotiplere ayrılır.

İnsan virüslerine kıyasla bakteriyofajlar çevresel faktörlere karşı daha dirençlidir. 65-70 ° C sıcaklık, yüksek doz UV radyasyonu, iyonlaştırıcı radyasyon, formalin ve asitlerin etkisi altında inaktive edilirler. Düşük sıcaklıkta ve kurutmada uzun süreli depolama.

Fajların bakteri hücreleriyle etkileşimi. Fajların bakterilerle etkileşimi, diğer virüslerde olduğu gibi üretken, abortif ve bütünleştirici tiplere göre ilerleyebilir.

saat üretken etkileşim türü, faj soyu oluşur, bakteriler parçalanır.

saat kürtaj tip, faj soyu oluşmaz ve bakteriler hayati aktivitelerini korur.

saat bütünleştirici tip, faj genomu bakteri kromozomuna entegre olur ve onunla birlikte bulunur. Etkileşim türüne bağlı olarak, virülent ve ılıman bakteriyofajlar ayırt edilir.

Fajların spesifik adsorpsiyonu, yalnızca virüslerin bağlanma proteinleri ve hücre duvarında bulunan lipopolisakkarit veya lipoprotein yapısının bakteri hücre reseptörleri karşılık geldiğinde meydana gelir. Hücre duvarı olmayan bakterilerde (protoplastlar, sferoplastlar) bakteriyofajlar adsorbe edilemez. Bir kuyruk işlemine sahip fajlar, işlemin serbest ucuyla (bazal lamina fibrilleri) bakteri hücresine bağlanır.

Bakteriyofajlar, bakterilerin intraspesifik olarak tanımlanması için enfeksiyonların laboratuvar teşhisinde kullanılır, yani. fagovar (fagotip) tanımı. Bunun için kullanılan yöntem faj yazarak, fajların etkisinin katı özgüllüğüne dayanarak: çeşitli teşhis tipine özgü fajların damlaları, yoğun bir besin ortamına sahip bir Petri kabına uygulanır, saf patojen kültürünün bir "çimi" ile tohumlanır. Bir bakterinin faj değişkeni, onun parçalanmasına neden olan faj tipine göre belirlenir (steril bir nokta, plak veya negatif koloni oluşumu). Faj tipleme yöntemi, enfeksiyon kaynağını tanımlamayı ve kaynaktan duyarlı organizmaya kadar patojenin yolunu izlemeyi (epidemiyolojik işaretleme) mümkün kılar.

Çevresel nesnelerdeki bakteriyofajların içeriğine göre, içlerinde karşılık gelen patojenik bakterilerin varlığına karar verilebilir. Benzer çalışmalar, suyun sıhhi mikrobiyolojik çalışmasında da yürütülmektedir. Örneğin, yüzey suyu kaynaklarından gelen sistemlerde, dağıtım şebekesine verilmeden önce kolifajların varlığı belirlenir. Kolifajlar, fekal su kirliliğini karakterize eden sıhhi gösterge mikroplardan biridir.

Fajlar ayrıca bir dizi bakteriyel, çoğunlukla bağırsak enfeksiyonlarını tedavi etmek ve önlemek için kullanılır. Tifo, dizanteri, Pseudomonas aeruginosa, stafilokok fajları ve kombine preparatlar (koliproteik, piyobakteriyofajlar, vb.) üretirler. Bakteriyofajlar, endikasyonlara göre sıvı, tablet formları, fitiller veya aerosoller şeklinde oral, parenteral veya topikal olarak reçete edilir. damga fajlar, yan etkilerin tamamen yokluğudur. Bununla birlikte, fajların terapötik ve profilaktik etkisi orta düzeydedir, bu nedenle diğer terapötik ve profilaktik önlemlerle birlikte kullanılmaları gerekir. Bakteriyofajlar, rekombinant DNA elde etmek için vektörler olarak genetik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Virüs sınıflandırması.

Tüm virüsler şartlı olarak iki gruba ayrılır:

1. basit 2. karmaşık.

Basit olanlar, tütün mozaik virüsü gibi bir nükleik asit (DNA veya RNA) ve bunları kaplayan bir protein kaplamadan (kapsid) oluşur. Kapsidin yüzeyindeki karmaşık virüslerin ayrıca bir dış kabuğu vardır - grip ve herpes virüsleri gibi lipidler, proteinler ve karbonhidratlar içeren bir zar.

Belirli bir nükleik asidin varlığı ile virüslere DNA içeren veya RNA içeren denir. DNA içeren - kalıtsal bilgileri depolayan bir zincir veya halka şeklinde bir DNA molekülü içerirler - bunlar insan çiçeği, koyun, domuz ve herpes virüsleridir. RNA içeren - genetik bilgiyi depolayan bir RNA zinciri içerirler. Bunlar kuduz, ensefalit, kızamıkçık, kızamık, AIDS, lösemi ve grip virüsleridir. Bazı virüslerin kabuğu olmayabilir.

Virüsler hücrelere nasıl girer ve diğer organizmaların hücrelerine girdiklerinde nasıl davranırlar?

Virüsler, hücreler arası sıvı damlacıkları ile birlikte hücreye girerler. Her virüs, yalnızca yüzeyinde özel alıcıları olan belirli hücrelere nüfuz edebilir. Daha sonra konak hücreye penetrasyon başlar. Hücre duvarına veya zarına verilen mekanik hasar, virüslerin hücreye girmesine yardımcı olur ve ayrıca bir pinositoz ve fagositoz yöntemi de mümkündür. Hücresel organizmaların aksine, virüslerin kendi protein sentezleme sistemleri yoktur. Hücreye giren virüsler genetik bilgilerini getirir. Hücreye nüfuz eden virüs, metabolizmasını değiştirerek tüm aktivitesini viral nükleik asit ve viral proteinlerin üretimine yönlendirir. Hücre içinde, oluşan nükleik asit moleküllerinden ve proteinlerden viral partiküllerin kendi kendine toplanması meydana gelir. Viral parçacıkların birikmesi, bir "patlama" yoluyla hücreden salınmalarına yol açar, bunun sonucunda hücrenin bütünlüğü bozulur ve ölür ve virüsler diğer hücrelere nüfuz etmeye başlar.

Virüsler tüm canlı organizmaları - bitkiler, hayvanlar ve insanlar - enfekte eder ve hastalığa neden olur.

Şimdiye kadar 1000'den fazla farklı virüs türü tanımlanmıştır. Virüsler, insan, hayvan ve bitki hastalıklarının patojenleri olarak eski çağlardan beri bilinmektedir.

1916'da Kanadalı bakteriyolog Felix d'Herelle bakteri virüslerini tanımladı - bakteriyofajlar. Moleküler biyolojide en önemli çalışma konusu haline geldiler. Bakteriyofajlar veya fajlar, bakteri hücrelerine girebilir ve onları yok edebilir. Bakteriyel virüslerin DNA içeren bir kafası ve kuyruk filamentleri olan bir kuyruğu vardır. Bakteriyofajlar yapılarında bir şırıngayı andırır. Faj, bakterinin hücre duvarını ve zarını kısmen çözer, içi boş çubuğu hücreye sokar ve DNA'sını bir kasılma reaksiyonu yoluyla hücreye enjekte eder. Bakteriyofaj genomu sitoplazmaya girerken, zar dışarıda kalır. Virüslerin DNA molekülü, konak hücrenin genomuna entegre edilebilir ve uzun süre var olabilir.

Hayvanlarda şap hastalığı, domuz ve kuş vebası, atlarda bulaşıcı anemi, kuş ve domuz gribi ve diğerleri gibi hastalıklara neden olan 500'den fazla virüs türü vardır. Şap virüsü zincirleme bir reaksiyon gibi yayılıyor ve hayvancılığı bir ölçekte yok edebiliyor tüm ülke. Benzer bir felaket 2000 yılının sonlarında İngiltere'de şap hastalığı virüsünün o ülkedeki sığırları vurduğu zaman gözlendi. Şu anda, dünyanın birçok ülkesinde çok sayıda yabani ve evcil kuş kuş gribi virüsünden ölmektedir.

300'den fazla virüs türünün bitkilerde, tütün, domates, salatalık, yaprak kıvrılması, cücelik ve diğerlerinin mozaik hastalığı gibi hastalıklara neden olduğu bilinmektedir.

500'den fazla virüs türü, grip, kabakulak, çocuk felci, kuduz, kızamık, AIDS ve diğerleri gibi çeşitli insan bulaşıcı hastalıklara neden olabilir. geçmiş yüzyıllarda viral enfeksiyonlar geniş bölgeleri kapsayan yıkıcı salgınlar ve pandemilerdi. 13. yüzyılda Moskova'da çiçek hastalığı nüfusun neredeyse %80'ini yok etti. Herpes virüsleri insan derisini enfekte eder. Çoğu zaman, dudaklarda soğuk algınlığı ile kendini gösterir. Dinlenme durumunda uçuk virüsü hücrelerde uzun süre kalabilir ve kanatlarda bekleyebilir. Viral nitelikteki hastalıklar şu anda yaygındır.

Canlı organizmaların hücrelerine yerleşen virüsler, birçok tehlikeli hastalığa neden olur. Çiçek hastalığı, kene kaynaklı ensefalit, kuduz, sarı humma ve diğer hastalıklar gibi belirli hastalıklara karşı mücadelede virolojide birçok ilerleme kaydedilmiştir. İnsanlık birçok virolojik sorunla karşı karşıyadır ve bunların çözümü, virüslerin çeşitli özellikleri ve "alışkanlıkları" hakkında bilgi gerektirir.

Viral hastalıklar iki şekilde bulaşır: doğrudan temas (bulaşıcı) ve havadaki damlacıklar. Birkaç hastalık, hasta insanlarla veya hayvanlarla doğrudan fiziksel temas yoluyla bulaşır. böyle viral hastalıklarörneğin dahil trahom- Tropik ülkelerde çok yaygın görülen bir göz hastalığı, yaygın siğiller ve herpes vulgaris.

Damlacık enfeksiyonu, solunum yolu hastalıklarının yayılmasının en yaygın yoludur. Öksürdüğünüzde veya hapşırdığınızda, havaya milyonlarca küçük tükürük ve mukus damlası atılır. Bu damlacıklar içerdikleri canlı mikroorganizmalar ile birlikte başkaları tarafından solunabilir ve hastalanabilirler. Hijyen gereksinimleri damlacık enfeksiyonuna karşı korunmak için - bir mendil ve bandaj kullanımı ve ayrıca sıhhi temizliğin gözetilmesi.

Çiçek hastalığı virüsü gibi bazı mikroorganizmalar kurumaya karşı çok dirençlidir ve kurumuş damlacık kalıntıları içeren tozlarda varlığını sürdürür.

Biraz tehlikeli virüsler AIDS, grip ve çeşitli çeşitleri gibi son yıllarda yaygınlaşmıştır.

AIDS

1981'de, daha önce bilim tarafından bilinmeyen, AIDS olarak kısaltılan Edinilmiş İmmün Yetmezlik Sendromu adı verilen yeni bir hastalık ortaya çıktı. AIDS'in etken maddesi, insan immün yetmezlik virüsüdür - HIV. 100 - 150 nm çapında küresel bir şekle sahiptir. Virüsün dış kabuğu, konakçı hücrenin hücre zarından oluşan bir zardan oluşur. Membran içine gömülü olan reseptör oluşumları, görünüm mantarlar. Dış kabuğun altında, içinde iki viral RNA molekülü bulunan özel proteinler tarafından oluşturulan virüsün kapsidi bulunur. Her RNA molekülü 9 HIV geni ve bir viral RNA molekülünden DNA sentezleyen bir enzim içerir.

Her şeyden önce, HIV, yüzeyinde HIV proteinlerine bağlanabilen reseptörler bulunan T - kan lenfositlerini (yardımcıları) enfekte eder. Kan T-lenfositleri, bir kişiye hücresel ve hümoral bağışıklık sağlar. HIV merkezi hücrelere girer gergin sistem, bağırsaklar, hücreler nöronlar. Sonuç olarak, insan vücudu koruyucu özelliklerini kaybeder ve çeşitli enfeksiyonların patojenlerine direnemez. Enfekte bir kişinin ortalama yaşam beklentisi 7 ila 10 yıldır.

AIDS enfeksiyonunun kaynağı bir kişidir - immün yetmezlik virüsünün taşıyıcısı. Bu, hastalığın çeşitli belirtileri olan bir hasta veya asemptomatik bir virüs taşıyıcısı olabilir. AIDS sadece insandan insana şu yollarla bulaşır: 1. Cinsel yolla 2. Virüsü içeren kan ve dokular yoluyla 3. Anneden fetüse. HIV, hasta bir kişiyle cinsel temas yoluyla, damardan uyuşturucu kullanımı yoluyla veya enfekte bir donörden kan nakli yoluyla vücuda girebilir. Çocukların doğum sırasında ve hasta bir annenin sütü yoluyla enfeksiyon kaptığı bilinen vakalar vardır.

AIDS virüsünün insan vücudunun sırlarında (tükürükte, gözyaşında, sütte) bulunmasına rağmen, ev teması yoluyla bulaştığına dair bir kanıt yoktur.

Son yıllarda, Rusya'da HIV bulaşmış insan sayısında bir artış oldu. Bunların çoğunluğu genç insanlar. AIDS ile mücadele sorunu toplum ve halk sağlığı için en önemli sorunlardan biri olmaya devam etmektedir.