Вирусы и бактерии. Проблемы СПИДа
Другие рефераты
1. Вирусы.
Вирусы (лат. - яд) - мельчайшие возбудители многочисленных инфекционных
заболеваний человека, животных, растений и бактерий. Являются
внутриклеточными паразитами, не способные к жизнедеятельности живых
клеток. Это неклеточная форма жизни.
Первооткрыватель вирусов Д.И. Ивановский выявил два их основных
свойства - они столь малы, что проходят через фильтры, задерживающие
бактерии, и их невозможно, в отличие от клеток, выращивать на ис
кусственных питательных средах. Лишь с помощью электронного микрос
копа удалось увидеть эти мельчайшие из живых существ и оценить мно
гообразие их форм.
Ни один из известных вирусов не способен к самостоятельному су
ществованию. Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной и
внутриклеточной. Вне клеток вирионы (вирусные частицы) не обнаружи
вают признаков жизни. Попав в организм, они проникают в чувствитель
ные к ним клетки и переходят из покоящейся формы в размножающуюся.
Начинается сложное и многообразное взаимодействие вирусов и клетки,
заканчивающееся образованием и выходом в окружающую среду дочерних
вирионов.
В зависимости от длительности пребывания вируса в клетке и харак
тера изменения её функционирования различают три типа вирусной ин
фекции.
Если образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, то она раз
рывается и гибнет. Вышедшие из неё вирусы поражают новые клетки. Так
развивается литическая
(разрушение, растворение) инфекция.
При вирусной инфекции другого типа, называемойперсистентной
( стойкой ), новые вирусы покидают клетку-хозяина постепенно. Клетка
продолжает жить и делится, производя новые вирусы, хотя её функцио-
нирование может измениться.
Третий тип инфекции называется латентным (скрытым). Генетический
материал вируса встраивается в хромосомы клетки и при её делении
воспроизводится и передаётся дочерними клетками. При определённых
условиях в некоторых из заражённых клеток латентный вирус активиру
ется, размножается, и его потомки покидают клетки. Инфекция развива-
ется по литическому или персистентному типу.
Болезни, которые вызываются вирусами, легко передаются от больных
здоровым и быстро распространяются. Долгое время полагали, что виру
сы вызывают острые массовые заболевания. К настоящему времени накоп
лено много доказательств того, что вирусы являются причиной и раз
личных хронических болезней длящихся годами и даже десятилетиями.
Разработка методов изучения вирусов, открытие вирусов (теперь их
известно около полутора тысяч), определение диапазона их болезнет-
ворных проявлений и попытки борьбы с ними были основным содержанием
вирусологии первый половины нашего столетия. Именно негативные
свойства вирусов, точнее способность вызывать болезни, послужили
вначале главным стимулом к их изучению. Но в процессе этой работы
были обнаружены многие положительные свойства вирусов ,благодаря ко
торым во второй половине 20 в. они стали замечательной моделью для
исследования фундаментальных проблем биологии. С их помощью были
сделаны такие выдающиеся открытия, как расшифровка генетического ко
да и строение генетических нуклеиновых кислот, установлены законо
мерности синтеза белков. Вирусы оказались основным инструментом ге-
нетической инженерии. Теперь мы знаем что по своему строению и
свойствам вирусы занимают промежуточное место между сложнейшими хи
мическими веществами (полимерами, макромолекулами) и простейшими ор
ганизмами (бактериями).
1.1 Строение и химический состав вирионов.
Самые крупные вирусы (вирусы оспы) приближаются по размерам к не
большим размерам бактерий, самые мелкие (возбудители энцефалита, по
лиомиелита, ящура) - к крупным белковым молекулам, направленных к
молекулам гемоглобина крови. Иными словами, среди вирусов есть свои
великаны и карлики. Для измерения вирусов используют условную вели-
чину, называемую нанометром ( нм ). Один нм составляет миллионную долю
миллиметра. Размеры разных вирусов варьируют от 20 до нескольких со
тен нм .
Простые вирусы состоят из белка и нуклеиновый кислоты. Наиболее
важная часть вирусной частицы - нуклеиновая кислота - является носи
телем генетической информации. Если клетки человека, животных, рас
тений и бактерий всегда содержат два типа нуклеиновых кислот дезок-
сирибонуклиновую кислоту - ДНК и рибонуклеиновую - РНК, то у разных
вирусов обнаружен лишь один тип - или ДНК, или РНК, что положено в
основу их классификации. Второй обязательный компонент вириона -
белки отличаются у разных вирусов, что позволяет распознавать их с
помощью иммунологических реакций.
Более сложные по структуре вирусы, кроме белков и нуклеиновых кис
лот, содержат углеводы, липиды. Для каждой группы вирусов характерен
свой набор белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Некоторые
вирусы содержат в своём составе ферменты.
Каждый компонент вирионов имеет определённые функции: белковая
оболочка защищает их от неблагоприятных воздействий, нуклеиновая
кислота отвечает за наследственные и инфекционные свойства и играет
ведущую роль в изменчивости вирусов, а ферменты участвуют в их разм
ножении. Обычно нуклеиновая кислота находится в центре вириона и ок
ружена белковой оболочкой (капсидом), как бы одета в неё (рис.1).
Капсид состоит из определённым образом уложенных однотипных белковых
молекул (капсомеров), которые образуют симметричные геометрические
формы в месте с нуклеиновой кислотой вирусы (нуклеокапсид ). В случае
кубической симметрии нуклеокапсида нить нуклеиновой кислоты свёрнута
в клубок, а капсомеры плотно уложены вокруг неё. Так устроены вирусы
полиомиелита, ящура и др.
При спиральной (палочковидной) симметрии нуклеокапсида нить вируса
закручена в виде спирали, каждый её виток покрыт капсомерами, темно
прилегающими друг к другу. Структуру капсомеров и внешний вид вирио
нов можно наблюдать с помощью электронной микроскопии.
Большая часть вирусов, вызывающих инфекции у человека и животных,
имеет кубический тип симметрии. Капсид почти всегда имеет форму ико
саэдра - правильного двадцатигранника с двенадцатью вершинами и с
гранями из равносторонних треугольников.
Многие вирусы помимо белкового капсида имеют внешнюю оболочку.
Кроме вирусных белков и гликопротеинов она содержит ещё и липиды,
позаимствованные у плазматической мембраны клетки-хозяина. Вирус
гриппа - пример спирального вириона в оболочке с кубическим тип
симметрии.
Современная классификация вирусов основана на виде и формы их нук
леиновой кислоты, типе симметрии и наличии или отсутствие внешней
оболочки.
1.2 Размножение вирусов.
Размножение вирусов происходит особым, ни с чем не сравнимым спо
собом. Сначала вирионы проникают внутрь клетки, и освобождаются ви
русные нуклеиновые кислоты. Затем «заготавливаются» детали будущих
вирионов. Размножение заканчивается сборкой новых вирионов и выходом
их окружающую среду.
Рассмотрим простейший способ размножения вирусов (рис. 2). Предс
тавим себе некий обобщённый вариант вирусной частицы, состоящей из
двух основных компонентов - нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), зак
лючённой в белковой чехол (оболочку). Встреча вирусов с клетками на
чинается с его адсорбций, то есть прикрепления к клеточной стенки,
плазматической мембране клетки. Причём каждый вирион способен прик
репляться лишь к определённым клеткам, имеющие специальные рецепто
ры. На одной клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вири
онов. Затем начинается внедрение или проникновение вириона в клетку,
которое осуществляет она сама. Этот процесс называется виропексисом.
Клетка как бы «втягивает» прикрепившихся вирионов внутрь.
Более просто устроены бактерии не способны сами захватывать вирионы
из окружающей среды. Этим,по-видимому, и можно объяснить наличие у
поражающих их вирусов сложного и совершенного аппарата, подобно
шприцу, впрыскивающего нуклеиновые кислоты.
В зараженной клетке бактериальные ферменты репликации синтезируют
комплементарную ей цепь, которая служит матрицей для образования фа
говых ДНК. Они соединяются с фаговыми белками, также синтезированные
бактериальными ферментами, и новые фаги покидают клетку-хозяина.
Разнообразие видов и форм вирусов нуклеиновых кислот определяет и
разнообразие способов их репликации. Бактериофаг (вирус, который по
селяется в клетках бактерий) Т4 имеет одну двухцепочечную линейную
молекулу, состоящую из 160 x 10^530 пар нуклеотидов. В ней закодировано
более 150 различных белков, в том числе более 30 белков, участвующих
в репликации фаговой ДНК. Обезьяний вирус SV40 имеет двухцепочечную
кольцевую ДНК. Репликация у вирусов с двухцепочечной ДНК принципи
ально не отличается от репликации бактериальной и или эукариотичес
кой ДНК.
Многие вирусы растений содержат одну линейную молекулу РНК, напри
мер первый из описанных вирус табачной мазаики (ВТМ). Молекула РНК
ВТМ заключена в белковый капсид, состоящий из 2130 идентичных поли
пептидных субъединиц.
Репликация РНК вируса табачной мозаики осуществляется ферментом,
Называемым 1 РНК-зависимой РНК-полимеразой 0, закодированной в геноме
вируса. Сначала этот фермент строит комплементарную РНК, а затем по
ней, как по матрице, синтезирует множество вирусных РНК.
Поразительно, как вирусы, которые в десятки и даже сотни раз мень
ше клеток, умело и уверенно распоряжаются клеточным хозяйством. Для
построения себе подобных они используют клеточные материалы и энер
гию. Размножаясь, они истощают клеточные ресурсы и глубоко, часто
необратимо, нарушают обмен веществ, что в конечном счёте является
причиной гибели клеток.
1.3 Болезнетворные свойства вирусов.
Диапазон патологических процессов, вызываемых вирусами, очень ши
рок (таб.). Здесь и так называемые генерализованные инфекции
(грипп, корь, бешенство, свинка, оспа и др.),
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
