Будова і походження віруса

Походження ендогенних вірусів

Віруси з’явилися на самих ранніх етапах еволюції. Вони не залишають ніяких фізичних слідів або скам’янілостей в осадових породах, але виявити їх слід можна інакше, вивчаючи характерні для вірусів послідовності нуклеотидів в нашій ДНК.

Віруси, які зникли колись, як мамонти і динозаври, до сих пір продовжують існувати в наших геномах і в геномах багатьох інших живих істот: тварин, рослин і грибів. Іноді вони представлені повноцінними вірусними геномами, і тоді вони навіть зберігають здатність викликати інфекцію: при експресії (перетворенні спадкової інформації, яку несе ген, в РНК або білок) такого «вірусного гена» утворюються нові вірусні частинки. Такі вбудовані віруси називаються провірусами. 

Але в більшості випадків ендогенні віруси представлені фрагментами вірусних геномів. Вони не можуть викликати інфекцію, але часто можуть експресувати РНК і білки.

Віруси лякають: ми їх не бачимо, але вони змушують нас хворіти. Ми сприймаємо віруси як загрозу, однак вони зіграли ключову роль в еволюції живого на Землі, і багато функцій організму ми отримали саме завдяки вірусним генам в нашій ДНК. Сучасні віруси тренують нашу імунну систему, а вчені використовують їх для лікування хвороб і створення енергоефективних матеріалів. 

ДОСКОНАЛІСТЬ ФОРМ

Настільки малі розміри вірусу накладають відбиток на його пристрій. Як правило, вірусна частка – віріон – складається всього з двох компонентів: генетичного матеріалу у вигляді молекули ДНК або РНК і білкової оболонки (капсида). Цікаво, що оболонка більшості вірусів мають або спіральну або ікосаедрічеськая симетрію.

У разі ікосаедріческой симетрії генетичний матеріал оточений двадцяти-гранной оболонкою. Ікосаедр – це правильний двадцатигранник, у нього 20 трикутних граней, 12 кутів і 30 ребер

При спіральної симетрії складові частини капсида (капсомери) формують циліндр з укладених по спіралі білкових ланок, всередині якого знаходиться генетичний матеріал вірусу

Віруси більш складної структури комбінують риси першого і другого типів

Живі чи не живі?

Віруси схожі на живі організми тим, що мають набір генів і еволюціонують шляхом природного відбору, а також здатністю до відтворення.

З іншого боку, віруси позбавлені ключових властивостей організму: вони не мають власного обміну речовин, нічого не споживають і нічого не виділяють, вони не підтримують сталість свого внутрішнього середовища (pH, осмотичний тиск) – тобто позбавлені клітинної будови, характерного для всіх організмів на планеті. Для відтворення вони використовують обмін речовин клітини-господаря, її ферменти і енергію. І це відтворення схоже скоріше на конвеєрне складання, ніж на зародження організму: окремо збирається ДНК (РНК), окремо – білкова оболонка, потім перше «упаковується» в друге.

А поза клітиною віруси не подають жодних ознак життя. Більш того, за певних умов здатні кристалізуватися! Тому немає єдиної думки, вважати віруси живими організмами чи ні.
Деякі вчені визнають в них форму життя, а інші вважають, що це лише комплекси органічних молекул.

Шкідливі або корисні

Всі віруси – паразити. Але у них сувора спеціалізація: є віруси тварин, рослин, грибів, бактерій, є навіть віруси вірусів. І всередині кожного типу вірус спеціалізується лише на певних видах, залишаючись нешкідливим для всіх інших.

Всі ми знаємо, що віруси здатні викликати хвороби, але не завжди їх роль негативна. Є віруси нешкідливі, а є і корисні. Так, наприклад, віруси-бактеріофаги ( «поїдають бактерій») вже давно використовуються в медицині при діагностиці та лікуванні хвороб, що викликаються бактеріями.

Інтерес до них трохи згас з початком ери антибіотиків. Однак сьогодні вона, здається, добігає кінця – зважаючи на зростаючу резистентності бактерій до медикаментів цієї групи. І, можливо, на зміну антибіотиків прийдуть нові ліки на основі вірусів-бактеріофагів. Крім того, віруси використовують для боротьби з комахами і тваринами-шкідниками. Наприклад, в середині XX століття за допомогою вірусу вдалося приборкати поголів’я диких кроликів в Австралії.

Вірус грипу: подробиці особистого життя

Електронна мікроскопія є єдиним методом прямої візуалізації вірусів – «наноорганізмов», розміри яких лежать в діапазоні від 20 до 250-300 нм. Очевидно, що настільки малі розміри жорстко обмежують набір структурних компонентів організму: віруси, по суті, являють собою спадковий матеріал (ДНК або РНК), упакований в білковий «чохол» різного ступеня складності. Така частка ( віріон ) в воді, повітрі або на поверхні предметів поводиться як неживе освіту, тому спір про те, чи є віруси «живими», до цих пір не вщухають.

Як тільки вирион зустрічається з відповідною кліткою, включається складна програма відтворення вірусу, програма паразитизму на генетичному рівні. Проникнувши в клітину, вірус «перемикає» роботу її макромолекулярних систем на синтез вірусних молекул. Вірус експлуатує всі без винятку клітинні структури, які забезпечують не тільки синтез вірусних білків і нуклеїнових кислот, але і формування вірусного потомства. Заражена клітина крім відтворення забезпечує паразита ще і надійний захист.

Схема будови віріона вірусу грипу. У центрі віріона – РНК-геном, що складається з восьми окремих частин. У мембрану вбудовані молекули глікопротеїнів гемаглютиніну і нейрамінідази, що відповідають за зв’язування вірусної частинки з рецепторами клітини-господаря. Варіації в їх будові визначають субтип вірусу грипу: H (1-16) N (1-9)

Єдиною можливістю зупинити розвиток інфекції в організмі є знищення заражених клітин, з чим може впоратися сам організм, і що є надзвичайно складним завданням для розробників противірусних препаратів. Вирішення цієї задачі неможливе без вивчення тонких деталей вірус-клітинної взаємодії. У процесі свого відтворення віруси використовують різні структури клітини і механізми різного ступеня складності. Так, аденовіруси формуються в ядрі клітини шляхом самосборки, в результаті якої утворюються гексагональних частки, а вірус кору «одягає» свою нуклеїнових кислот і білки плазматичної мембраною клітини.

Вірус грипу, як і багато інших вірусів, проникає в клітину різними способами, механізми яких до кінця не вивчені. І все ж за допомогою електронної мікроскопії ми можемо «на власні очі» побачити багато «інтимні» подробиці життя вірусу в зараженій клітині.

«Анфас і в профіль»

Зовні вірус грипу виглядає як бульбашка або витягнута паличка. Під мембранної оболонкою ховається незвичайний РНК-геном, що складається з восьми окремих частин. Поверхня щетиною шипиками, що представляють собою зовнішні частини вбудованих в мембрану білків – гемаглютиніну і нейрамінідази . Саме молекули цих двох глікопротеїнів відповідальні за зв’язування вірусної частинки з рецепторами клітини-господаря.

Відповідно до «класичними» уявленнями, верхня частина молекули вірусного гемаглютиніну зв’язується з глікопротеїнами і гліколіпідами плазматичної мембрани клітини, а саме – з залишками сіалових кислот, що знаходяться зазвичай на кінцях бічних ланцюгів цих молекул.

Електронно-мікроскопічні «портрети» частинок вірусу грипу (віріонів) в суспензії. Метод негативного контрастування дозволяє виявити тонкі деталі на поверхні вірусних часток. У вірусу грипу це, наприклад, шипики, що представляють собою молекули гемаглютиніну і нейрамінідази

Цікаво, що віруси грипу людини приєднуються до сіалові кислоти, що містить альфа-2,6-галактозної зв’язок, тоді як віруси грипу птахів – до кислотам з альфа-2,3-галактозної зв’язком (висока специфічність зв’язування обумовлена ​​наявністю в певному місці молекули вірусного гемаглютиніну амінокислот лейцину або глутаміну). У клітинах трахеї свині присутні сіалові кислоти обох типів, тому свині можуть бути інфіковані як вірусами грипу птахів, так і людини. Цей факт служить підставою вважати свиню свого роду «посудиною Пандори», де утворюються нові, небезпечні для людини різновиду вірусу грипу.

Чорна віспа

Чорна віспа – це інфекційне захворювання, яке передається від людини до людини. Воно проявляється, серед інших симптомів, у вигляді висипки – бульбашок чорного кольору, наповнених рідиною. Звідси і назва.У минулому, поки ще не було знайдено засіб, що виробляє імунітет проти чорної віспи, ця хвороба була поширена по всьому світу. Вона вважалася сезонним захворюванням, оскільки кількість хворих збільшувалася взимку і ранньою весною.Сьогодні чорна віспа не може проявитися природним чином, так як знищений сам вірус, її викликає. Перемога над чорною віспою була досягнута завдяки повсюдного застосування щеплень проти неї у всіх країнах світу. Загальна вакцинація населення проти чорної віспи почалася в 1967 році під егідою Міжнародної організації охорони здоров’я (ВООЗ). Останній хворий був зареєстрований в 1977 році в Сомалі (Африка).У зв’язку зі зникненням хвороби в 1980 році Міжнародна організація охорони здоров’я рекомендувала припинити щеплення проти неї.

структура ВІЛ

ВІЛ відноситься до сімейства ретровірусів. Вірусна частка є ядро, оточене оболонкою. Віруси є в найпростішому вигляді систему, що складається з двох біологічних полімерів – нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) і білка. При попаданні ВІЛ в клітку, РНК перетворюються в ДНК, яка вбудовується в ДНК клітини-господаря, продукуючи нові вірусні частинки – копії РНК вірусу, залишаючись в клітині довічно. Ядро, оточене оболонкою, в складі якої є білок, що обумовлює прикріплення вірусу до клітин організму людини, що має рецептор – білок СD4.

Розміри вірусу дуже малі – 100-120 нм. На лінії довжиною 1 см можуть розміститися до 100 тисяч вірусних частинок, а на площі з копійчану монету – кілька десятків мільйонів збудників.

Як і всі ретровіруси, ВІЛ характеризується високою мінливістю. В даний час відомі 2 типу вірусу імунодефіциту людини, що мають деякі антигенні відмінності – ВІЛ-1 і ВІЛ-2, також виявлені десятки субтипов (від А до Н). Вважають, що в організмі людини в міру прогресування інфекції від бессимптомной до клінічно проявляється відбувається еволюція вірусу від менш патогенного варіанту до більш.

ВІЛ нестійкий у зовнішньому середовищі. Він практично повністю втрачає активні речовини прогреванием при температурі 56 градусів протягом 30 хвилин. Вірус швидко гине при кип’ятінні від 1 до 3 хвилин, при різкій зміні реакції середовища, а також під впливом дезінфікуючих речовин (розчин перекису водню, розчин лізолу, етиловий спирт, ацетон і т.д.)

Сподобалася стаття? Поділитися з друзями:
Знай все!
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: