Вирусы

Вирус с латинского означает «яд», однако ядам он не является. Вирусы даже не имеют клеточного строения и могут воспроизводиться только внутри живых клеток. Вирусы обнаружены почти в каждой экосистеме на Земле, они являются самой многочисленной биологической формой. Если сосчитать всех живых существ на земле включая бактерий, то вирусов будет больше чем всех остальных вместе взятых.

Хотя далеко не все учёные считают вирусы живыми. Появление вирусов на эволюционном древе жизни неясно.

В отличие от бактерий вирусы обнаружили на два века позже. А все почему? Дело в том, что они очень маленькие. Например, бактерия примерно в 100 раз больше чем средний вирус.

И именно благодаря небольшим размерам, вирусы были обнаружены Дмитрием Иосифовичем Ивановским в 1892 году. Ивановский решил узнать, не вызывает ли пожелтение листьев табака какая-нибудь бактерия.

Он просмотрел под оптическим микроскопом больные листья табака. Но никаких признаков бактерий обнаружить не удалось. Поэтому он решил фильтровать жидкость, содержащую размельчённые листья. Решив, что бактериальные клетки не пройдут через фильтр.

А прошедшая фильтрацию жидкость должна была быть стерильной и не способной заразить. Однако она заражала растения. Ивановский задумался, значит болезнь вызывает не бактерии, а другие мельчайшие организмы, которые прошли сквозь фильтры.

Он знал, что они существуют, но увидеть их в то время не мог, так как оптические микроскопы не позволяли ему это сделать.

Увидеть особых организмов − вирусов мозаичной болезни табака − удалось только в 1939 году в электронный микроскоп. Электронный микроскоп позволял рассматривать гораздо более мелкие частицы, чем оптический.

При семикратном увеличении клетки невидимый враг стал видимым. Человек увидел новый микромир, в котором вирусы создавали удивительные геометрические фигуры. И могли триллионами помещаться в одной невидимой глазу точке.

На сегодняшний момент вирусы являются самыми маленькими формами жизни. Ведь их размеры составляют десятитысячную долю миллиметра.

Строение вирусов совершенно в такой степени что они выживают в самых невероятных условиях где умирает все живое.

Познакомимся со строением вируса.

Ви́рус иммунодефици́та челове́ка, вызывающий медленно прогрессирующее заболевание − ВИЧ-инфекцию.

Зрелая вирусная частица, известная как вирион, состоит из нуклеиновой кислоты (в данном случае РНК), покрытой защитной белковой оболочкой − нуклеокапсидом.

Нуклеиновая кислота несёт главную информацию вируса. И когда вирус попадает в организм именно она учит его, как производить новые клетки вируса в захваченном организме.

Генетический материал вируса защищает внешняя оболочка, которая состоит из белков. Ее называют капсидом. Капсид складывается из одинаковых белковых субъединиц, называемых капсомерами.

Вирус имеет наружную оболочку – белковый матрикс, который подстилает липидную мембрану.

На поверхности мембраны располагаются гликопротеиновые рецепторы, которые обеспечивают связывание вируса с клеткой-хозяином. Так же вирус содержит различные белки-ферменты, которые необходимы ему на ранних стадиях инфекции.

Генетический материал вирусов может быть представлен либо ДНК, либо РНК, соответственно, вирусы подразделяют на ДНК-содержащие (дезоксивирусы) и РНК-содержащие (рибовирусы). Подавляющее большинство вирусов являются РНК-содержащими.

Вирусы могут кристаллизоваться и пребывать в таком состоянии до тех пор, пока не встретятся с живой клеткой.

Вирусы не могут размножаться пока не попадут в клетку растения, животного или человека. Поскольку они сами по себе не имеют самостоятельной системы жизнеобеспеченья и размножения.

Поэтому они нацелены на то чтобы любой ценой попасть в подходящую им клетку и захватить её.

Жизненный цикл вируса

Условно его можно разбить на несколько этапов:

1-й этап. Прикрепление вируса

2-й этап. Лишение оболочки вируса (капсида)

3-й этап. Проникновение в клетку-хозяина

4-й этап. Репликация

5-й этап. Самосборка

6-й этап. Выход из клетки

Рассмотрим данные этапы подробнее.

1-й этап. Прикрепление вируса.

На первом этапе вирус тщательно разведывает подходит ли эта клетка что бы в неё проникнуть и комфортна ли чтобы размножаться. Это происходит благодаря особым рецепторам, с помощью которых происходит связывание вируса с клеточной мембраной.

Лишение оболочек представляет собой процесс потери капсида.

Это достигается при помощи вирусных ферментов или ферментов клетки-хозяина, а может быть и результатом простой диссоциации. В конечном счёте вирусная геномная нуклеиновая кислота освобождается.

Различные вирусы для проникновения в клетку используют разные стратегии.

Используя уникальные растворяющие ферменты вирус проделывает в мембране клетки отверстие. И через него втискивает в клетку свой генетический код. (РНК или ДНК) в зависимости от типа вируса.

Самый главный этап жизненного цикла вируса. Репликация.

Специальный фермент вируса запускает процесс обратной транскрипции РНК.

Обратная транскрипция − это процесс образования двуцепочечной ДНК на основании информации в одноцепочечной РНК.

На этом ферменте одинарная спираль вирусной РНК транскрибируется в двойную спираль РНК-ДНК.

Затем специальный фермент разрушает эту цепочку, а другой фермент дополняет её в итоге получается новая двойная спираль ДНК.

Ещё один фермент переносит данную ДНК в ядро клетки и обеспечивает встраивание её в геном клетки-хозяина.

Теперь геном клетки хозяина содержит генетическую информацию вируса.

На данном этапе и происходить репликация вирусов.

Матричная РНК списывает уже новую информацию, и переносит её в цитоплазму. Где на рибосомах происходит синтез белков для строительства нового вируса.

Клетка начинает копировать и множить новую генетическую информацию, которую внедрил вирус. Это коварная ловушка вируса превращает клетку в фабрику по производству собственного врага.

После происходит самосборка вирусных частиц.

После синтеза вирусных белков и вирусного генома (то есть нуклеиновой кислоты). Некоторые новоиспечённые белки при помощи фермента структурируются и изменяют форму. Две вирусные нити РНК, ферменты собираются вместе, вокруг них упаковываются структурные белки. Из которых формируется капсид.

И наконец наступает 6й этап. Выход вирусов из клетки.

Незрелая вирусная частица покидает клетку. Приобретая новую оболочку из мембраны клетки хозяина и вирусных белков.

Вирусы запрограммированы на размножение и конечно же размножаясь наносят вред. Через какое-то время клетка переполняется вирусными белками и взрывается. Новоиспечённые вирусы разлетаются и внедряются в новые клетки, запуская свой генетический код.

Однако, активно размножающийся вирус не всегда убивает клетку-хозяина. Например, вирус ВИЧ, обычно отделяется от клетки путём отпочковывания. В ходе этого процесса вирус обзаводится своей оболочкой, которая представляет собой модифицированный фрагмент клеточной мембраны хозяина или другой внутренней мембраны. Таким образом, клетка может продолжать жить и продуцировать вирус.

Вирусы весьма избирательны. Они используют разные ткани нашего организма. Например, вирус бешенства нападает на клетки формирующие мозговую ткань.

Различные респираторные вирусы нападают на носовые и синусные ткани.

Паротит- воспаление околоушной железы, больше известный как свинка, инфицирует только слюнные железы ротовой полости.

Вирус гепатита размещается исключительно в клетках печени.

Вирус гриппа больше всего доставляет хлопот нашей иммунной системе. Поскольку он постоянно мутирует и каждый год новый вирус гриппа, становиться причиной эпидемии. Вот почему каждый год производиться новая вакцина от гриппа.

Вирус характеризуют как «организм на границе живого». Вирус – это неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток.

Вирусы похожи на живые организмы в том, что они имеют своего набора генов и эволюционируют путём естественного отбора, а также в том, что способны размножаться, создавая собственные копии путём самосборки.

Вирусы имеют генетический материал, однако лишены клеточного строения, а именно эту черту обычно рассматривают как фундаментальное свойство живой материи.

У вирусов нет собственного обмена веществ, и для синтеза собственных молекул им необходима клетка-хозяин. По этой причине они не способны размножаться вне клетки.

Существуют вирусы, которые поражают бактерии, их называют бактериофагами. Выглядят они не так как обычные вирусы. Внешне напоминают паучков.

Как правило, бактериофаг состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2-4 раза больше диаметра головки. Белковая оболочка (головка), защищает генетический материал РНК или ДНК), окружена белковой или липопротеиновой оболочкой − капсидом.

Хвост, или отросток, представляет собой белковую трубку (чехол) − продолжение белковой головки. Фибриллы хвоста и шипы, необходимы для прикрепления вируса к бактериальной клетке.

Бактериофаги, как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Они внедряют свой генетический материал в бактериальные клетки как шприц.

Бактериофаги представляют собой наиболее многочисленную, широко распространённую и, предположительно, наиболее эволюционно древнюю группу вирусов в биосфере. Они уравновешивают численность бактерий и не дают им размножаться бесконтрольно. Поэтому некоторых из них человек использует для борьбы с бактериальными заболеваниями.