Надо Знать

добавить знаний



Вирус


Ротавирусная инфекция

План:


Введение

Вирус ( Звук произношение ) (От лат. virus - Яд) - мелкие не клеточные частицы, состоящие из нуклеиновой кислоты ( ДНК или РНК) и белковой оболочки. Раздел биологии, изучающий вирусы называется вирусологию.

Вирусы - внутриклеточные паразиты, размножаясь только в живых клетках, они используют их ферментативный аппарат и переключают клетку на синтез зрелых вирусных частиц - вирионов. Распространены повсеместно. Вызывают болезни растений, животных и человека. Существует несколько механизмов антивирусной защиты организма. Один из них - синтез интерферона, протеина, участвующего в блокировании распространения вирусной инфекции между соседними клетками.

2002 года в университете Нью-Йорк был создан первый синтетический вирус - вирус полиомиелита.


1. Эволюционное происхождение

В процессе изучения природы вирусов, после открытия их Дмитрием Иосифовичем Ивановским ( 1892) формировались представления о вирусах как о мельчайших организмах. Эпитет "фильтрующийся" со временем был отброшен, так как стали известны фильтрующиеся формы или стадии обычных бактерий, а затем и фильтрующиеся виды бактерий. Наиболее правдоподобной является гипотеза о том, что вирусы произошли из "беглой" нуклеиновой кислоты, т.е. нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться независимо от той клетки, из которой возникла, хотя при этом предполагается, что такая ДНК реплицируется с использованием структур этой или другой клеток .

На основании опытов фильтрации через градуированные линейные фильтры были определены размеры вирусов. Оказалось, что размер мелких из них составлял 20-30 нанометров, а наибольших - 300-400 нанометров.

В процессе дальнейшей эволюции у вирусов менялась больше форма, чем химическое строение. Таким образом, вирусы, вероятно, произошли от клеточных организмов [1], и их следует рассматривать, как примитивных предшественников клеточных организмов.


2. Строение и свойства

Примеры структур икосаедричного вирионов.
А. Вирус, не имеющий липидной оболочки (например, пикорнавирусов).
B. Оболочечный вирус (например герпесвирус).
Цифрами обозначены: (1) капсид, (2) геномная нуклеиновая кислота, (3) капсомеры, (4) нуклеокапсид, (5) вирион, (6) липидная оболочка, (7) мембранные белки оболочки.

Размеры большинства вирусов колеблются от 10 до 300 нм. В среднем вирусы в 50 раз меньше бактерий. Их невозможно увидеть в оптический микроскоп, так как их размер меньше длины световой волны.

Вирусы состоят из различных компонентов:

  1. сердцевина - генетический материал (ДНК или РНК). Генетический аппарат вируса кодирует от нескольких (вирус табачной мозаики) до сотен генов (Вирус оспы, более 100 генов). Необходимый минимум - гены, кодирующие вирус-специфическую полимеразу и структурные белки.
  2. белковая оболочка, которую называют капсидом. Оболочка часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой симметрией.
  3. дополнительная липопротеидные оболочка. Липидная оболочка происходит из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается в сравнительно сложных вирусов (вирус гриппа, вирус герпеса). Полностью сформированная инфекционная вирусная частица называется вирионов.

3. Механизм инфицирования

Палочковидная частица вирусу табачной мозаики.
Цифрами обозначены: (1) РНК-геном вируса, (2) капсомеры, состоящий всего из одного протомеры, (3) зрелый участок капсида.
Структура вириона неикосаедрного оболочечного вируса на примере ВИЧ.
Цифрами обозначены: (1) РНК-геном вируса, (2) нуклеокапсид, (3) капсид, (4) белковый матрикс, подстилающий (5) липидную мембрану, (6) gp120 - гликопротеин, с чьей помощью происходит звьязання вируса с клеточной мембраной, (7) gp41 - трансмембранный гликопротеин.
Цифрами 8-11 обозначены белки, входящие в состав вириона и необходимые вирусу на ранних стадиях инфекции: (8) - интегразы, (9) - обратная транскриптаза, (10) - Vif, Vpr, Nef и p7, (11) - протеаза.

Условно процесс вирусного инфицирования в масштабах одной клетки можно разбить на несколько этапов, взаемоперекриваються:

  • Проникновение в клетку. На следующем этапе вирусу необходимо доставить внутрь клетки свою генетическую информацию. Некоторые вирусы вносят также собственные белки, необходимые для ее реализации (особенно это характерно для вирусов, содержащих негативные РНК). Различные вирусы для проникновения в клетку используют разные стратегии: например, пикорнавирусы впрыскивают свою РНК через плазматическую мембрану, а вирионы ортомиксовирусов захватываются клеткой в ходе пиноцитоза попадают в кислую среду лизосом, где происходит их окончательное созревание (депротеинизация вирусной частицы), после чего РНК в комплексе с вирусными белками преодолевает лизосомальную мембрану и попадает в цитоплазму. Вирусы также различаются по локализации их репликации, часть вирусов (например, те же пикорнавирусы) размножается в цитоплазме клетки, а часть (например ортомиксовирусы) в ее ядре.
  • Перепрограммирование клетки. При заражении вирусом в клетке активируются специальные механизмы противовирусной защиты. Зараженные клетки начинают синтезировать сигнальные молекулы - интерфероны, переводящие окружающие здоровые клетки в противовирусное состояние и активирующие системы иммунитета. Повреждения, вызываемые размножением вируса в клетке, могут быть обнаружены системами внутреннего клеточного контроля, и такая клетка должна будет ?покончить жизнь самоубийством" в ходе процесса, называемого апоптозом или программируемой клеточной смерти. От способности вируса преодолевать системы противовирусной защиты напрямую зависит его выживание. Поэтому неудивительно, что многие вирусы (например пикорнавирусы флавивирусов) в ходе эволюции приобрели способность подавлять синтез интерферонов, апоптозную программу и так далее. Кроме подавления противовирусной защиты, вирусы стремятся создать в клетке максимально благоприятные условия для развития своего потомства. Хрестоматийным примером перепрограммирования систем клетки-хозяина является трансляция РНК энтеровирусов (семейство пикорнавирусы). Вирусная протеаза расщепляет клеточный белок eIF4G, необходимый для инициации трансляции подавляющего большинства клеточных мРНК (транслирующихся по так называемым кэп - зависимым механизмом). При этом инициация трансляции РНК самого вируса происходит другим способом (IRES - зависимый механизм), для которого вполне достаточно отрезанного фрагмента eIF4G. Таким образом, вирусные РНК приобретают эксклюзивные "прав" и не конкурируют за рибосомы с клеточными.
  • Персистенция. Некоторые вирусы могут переходить в латентное состояние (так называемая персистенция для вирусов эукариот или лизогения для бактериофагов - вирусов бактерий), слабо вмешиваясь в процессы, происходящие в клетке, и активироваться лишь при определенных условиях. Так построена, например, стратегия размножения некоторых бактериофагов - до тех пор, пока зараженная клетка находится в благоприятной среде, фаг не убивает ее, наследуется дочерними клетками и нередко интегрируется в клеточный геном. Однако при попадании зараженной лизогенных фагом бактерии в неблагоприятную среду, возбудитель захватывает контроль над клеточными процессами так, что клетка начинает производить материалы, из которых строятся новые фаги (так называемая литическая стадия). Клетка превращается в фабрику, способную создавать тысячу фагов. Пожилые частицы, выходя из клетки, разрывают клеточную мембрану, тем самым убивая клетку. С персистенцией вирусов (например паповавирусов) связаны некоторые онкологические заболевания.
  • Создание новых вирусных компонентов. Размножение вирусов в самом общем случае предусматривает три процесса - 1) транскрипция вирусного генома - есть синтез вирусной мРНК, 2) ее трансляция, то есть синтез вирусных белков и 3) репликация вирусного генома (в некоторых случаях геном РНК одновременно играет роль мРНК, тогда первый процесс практически тем же, что и третий). У многих вирусов существуют системы контроля, обеспечивающие оптимальное расходование биоматериалов клетки-хозяина. Например, когда вирусной мРНК накоплено достаточно, транскрипция вирусного генома подавляется, а репликация напротив - активируется.
  • Созревание вирионов и выход из клетки. Конце концов, новосинтезированные геномы РНК или ДНК "одевают" соответствующие белки и выходят из клетки. Надо сказать, что вирус, который активно размножается, не всегда убивает клетку-хозяина. В некоторых случаях (например ортомиксовирусы) дочерние вирусы отпочковываются от плазматической мембраны, вызывая ее разрыва. Таким образом, клетка может жить дальше и продуцировать вирус.

4. Вирус как живой организм

То, можно вирусов считать живыми, зависит от принятого определения жизни. Обычно вирусы считаются живыми за "функциональным" определением жизни, однако не является - за "структурным".

Функциональное определение жизни состоит в формирования списка аксиом, не отталкиваются от его структуры, которые должен выполнять каждый организм, чтобы его можно было признать живым. Он должен (одна из возможных аксиоматизаций, хотя все они означают примерно то же):

  • способность к размножению;
  • высказывать наследственную изменчивость, которая влияет на возможности размножения, то есть быть способным к эволюции.

Таким кристаллы, прионы или компьютерные вирусы, хотя и способны размножаться, не обладают никакими существенными наследственными особенностями, поэтому не являются живыми. Биологические вирусы согласно этому определению, являются живыми.

Структурное определение жизни заключается в установлении список критериев, которые отталкиваются от структуры организма. Это, между прочим:

В отличие от функционального определения, здесь нет определенного набора условий, в большинстве таких наборов вирусы не удовлетворяют хотя бы одно из таких условий.


5. Классификация

В таксономии живой природы вирусы выделяются в отдельный таксона Vira, образующий в классификации Systema Naturae 2000 вместе с доменами Bacteria, Archaea и Eukaryota корневой таксон Biota. В течение XX века в систематике выдвигались предложения о создании выделенного таксона для неклеточных форм жизни (Aphanobionta Novak, 1930; Надцарство Acytota Jeffrey, 1971; Acellularia), однако такие предложения не кодифицировано.

  1. Вирусы классифицируются на те, которые содержат ДНК (вирус простого герпеса) и те, которые содержат РНК ( вирус иммунодефицита человека).
  2. По структуре капсомеров. Изометрические (кубические), спиральные, смешанные.
  3. По наличию или отсутствию дополнительной липопротеидной оболочки
  4. За клетками-хозяевами

Наиболее применяемая в настоящее время классификация вирусов предложенная лауреатом Нобелевской премии Дэвидом Балтимор. Она построена на типе нуклеиновой кислоты, который используется вирусом для переноса наследственного материала, и на том, каким путем происходит ее экспрессия и репликация. Стоит отметить, что такая классификация не отражает филогенетические связи между видами вирусов, так как вирусы, согласно общепринятым сейчас взглядом, имеют механизмы происхождения, отличные от всех других организмов.

В отличие от клеточных организмов, генетическая информация которых хранится в виде двухцепочечной ДНК, геном вируса может сохраняться как в виде двух-, так одноцепочечной нуклеиновой кислоты. При этом этой кислотой может быть как ДНК, так и РНК, матричная форма которой (м-РНК) используется в клетках как промежуточный продукт при трансляции генетической информации в процессе синтеза протеинов. РНК-геномные вирусы могут быть закодированы в двух противоположных направлениях: либо гены расположены в направлении от 5'-конца молекулы к 3'-концу (положительное направление, или + полярность), аналогично направлению расположения генов в м-РНК в клетках, или гены вирусного генома расположены в противоположном направлении (негативное направление, или-полярность).

Таксономия вирусов в основных чертах похожа на таксономию клеточных организмов. Таксономические категории, используемые в классификации вирусов, такие (в скобках приведены суффиксы для образования латинских названий):

Но в номенклатуре вирусов и некоторые особенности, отличающие ее от номенклатуры клеточных организмов. Во-первых, названия не только видов и родов, но также рядов и семей пишутся курсивом, во-вторых, в отличие от классической линнеевськои номенклатуры, названия вирусов не является биноминальные (т.е. образованными из названия рода и эпитета вида - подробнее см.. в статье "Биологическая классификация"). Обычно названия вирусов образуются в форме [Болезнь]-вирус.

Всего в настоящее время описано около 80 семей, в которые входят примерно 4000 отдельных видов вирусов.

Распределение семей в ряды начался недавно и происходит медленно, на настоящее время ( 2005 год) выделено и описано диагностические признаки только трех рядов, и большинство описанных семей является неклассифицированных.


5.1. Классификация по типу генома

В данной классификации названия типичных представителей таксонов переведены на украинский язык при наличии общепринятого научного термина, в других случаях приведены международно принятое английское название согласно постановлению Международного Комитета по таксономии вирусов (International Committee on Taxonomy of viruses).

Вирус табачной мозаики. Электронная микрофотография.
Вирус испанского гриппа, или испанки

ДНК-вирусы

Группа I - дволанцюгови ДНК-вирусы (dsDNA viruses)

  • Ряд Caudovirales (tailed bacteriophages).
    • Семья Myoviridae - типичный представитель: Ентеробактериальний фаг T4
    • Семья Podoviridae
    • Семья Siphoviridae - типичный представитель: Ентеробактериальний фаг О
  • Неклассифицированные
    • Семья Ascoviridae
    • Семья Adenoviridae
    • Семья Asfiviridae
    • Семья Baculoviridae
    • Семья Corticoviridae
    • Семья Fuselloviridae
    • Семья Guttaviridae
    • Семья Herpesviridae - типичный представитель: Вирус герпеса человека
    • Семья Iridoviridae
    • Семья Lipothrixviridae
    • Семья Nimaviridae
    • Семья Papillomaviridae
    • Семья Phycodnaviridae
    • Семья Plasmaviridae
    • Семья Polyomaviridae - типичный представитель: Вирус обезьян 40
    • Семья Poxviridae - типичные представители: Вирус коровье оспы, вирус оспы человека
    • Семья Rudiviridae
    • Семья Tectiviridae
      • Неклассифицированные роды
        • Мимивируса; типичный представитель: Acanthamoeba polyphaga mimivirus (вирус амебы Acanthamoeba polyphaga) - номинально самый крупный из известных вирусов.

Группа II - одноцепочечные ДНК-вирусы (ssDNA viruses)

  • Неклассифицированные бактериофаги
    • Семья Inoviridae
    • Семья Microviridae
  • Неклассифицированные вирусы
    • Семья Geminiviridae
    • Семья Circoviridae
    • Семья Nanoviridae
    • Семья Parvoviridae - типичный представитель: Парвовирус Б19 (для развития требует совместного инфектування с аденовирусами)
      • Неклассифицированные роды
        • Род Anellovirus; типичный представитель: Спиральный вирус Тено

РНК-вирусы

Группа III - дволанцюгови РНК-вирусы (dsRNA viruses)

    • Семья Birnaviridae
    • Семья Chrysoviridae
    • Семья Cystoviridae
    • Семья Hypoviridae
    • Семья Partitiviridae
    • Семья Reoviridae - типичный представитель: Ротавирус диареи человека
    • Семья Totiviridae
      • Неклассифицированные роды
        • Род Endornavirus; типичный представитель: Вирус бобовой гнили

Группа IV - положительно направлены одноцепочечные РНК-вирусы ((+) ssRNA viruses)

  • Ряд Nidovirales ("Гнездо" вирусы)
    • Семья Arteriviridae
    • Семья Coronaviridae - типичные представители: коронавирус пневмонии, вирус SARS.
    • Семья Roniviridae
  • Неклассифицированные
    • Семья Astroviridae
    • Семья Barnaviridae
    • Семья Bromoviridae
    • Семья Caliciviridae - типичные представители: Norwalk-вирусы табака и картофеля
    • Семья Closteroviridae
    • Семья Comoviridae
    • Семья Dicistroviridae
    • Семья Flaviviridae - типичные представители: Вирус Желтой лихорадки, вирус Нильской лихорадки, вирус Гепатита С
    • Семья Flexiviridae
    • Семья Hepeviridae - типичный представитель: Вирус Гепатита Е
    • Семья Leviviridae
    • Семья Luteoviridae
    • Семья Marnaviridae
    • Семья Narnaviridae - безоболочные РНК-вирусы
    • Семья Nodaviridae
    • Родина Picornaviridae - типові представники: вірус Поліомієліту, Вірус Гепатиту А
    • Родина Potyviridae
    • Родина Sequiviridae
    • Родина Tetraviridae
    • Родина Togaviridae - типовий представник: Вірус Краснухи
    • Родина Tombusviridae
    • Родина Tymoviridae
      • Некласифіковані роди
        • Рід Benyvirus; типовий представник: Вірус жовтосудинного некрозу буряків
        • Рід Cheravirus; типовий представник: Cherry rasp leaf virus
        • Рід Furovirus; типовий представник: Soil-borne wheat mosaic virus
        • Рід Hordeivirus; типовий представник: Barley stripe mosaic virus
        • Рід Idaeovirus; типовий представник: Raspberry bushy dwarf virus
        • Рід Machlomovirus; типовий представник: Maize chlorotic mottle virus
        • Рід Ourmiavirus; типовий представник: Ourmia melon virus
        • Рід Pecluvirus; типовий представник: Peanut clump virus
        • Рід Pomovirus; типовий представник: Potato mop-top virus
        • Рід Sadwavirus; типовий представник; Satsuma dwarf virus
        • Рід Sobemovirus; типовий представник: Вірус бобової мозаїки
        • Рід Tobamovirus; типовий представник: Вірус тютюнової мозаїки
        • Рід Tobravirus; типовий представник: Tobacco rattle virus
        • Рід Umbravirus; типовий представник: Вірус плямистості моркви

Група V - негативно спрямовані одноланцюгові РНК-віруси ((-)ssRNA viruses)

  • Ряд Mononegavirales (несегмнтовані негативно спрямовані РНК-віруси)
    • Родина Bornaviridae - типовий представник: Borna disease virus
    • Родина Filoviridae - типовий представник: Вірус Еболи
    • Родина Paramyxoviridae - типовий представник: Вірус Кору
    • Родина Rhabdoviridae - типовий представник: Вірус Сказу

Сегментовані негативно спрямовані РНК-віруси

    • Родина Arenaviridae
    • Родина Bunyaviridae - типовий представник: Hantavirus
    • Родина Orthomyxoviridae - типовий представник: Віруси Грипу
      • Некласифіковані роди:
        • Рід Deltavirus; типовий представник: Вірус Гепатиту D (Гепатиту Дельта)
        • Рід Ophiovirus; типовий представник: Citrus psorosis virus
        • Рід Tenuivirus; типовий представник: Вірус строкатості рису
        • Рід Varicosavirus; типовий представник: Вірус роздутості жилок салату

ДНК- та РНК-віруси, що здійснюють зворотню транскрипцію

Група VI - одноланцюгові зворотньо-транскрипційні РНК-віруси (ssRNA-RT viruses)

Група VII - дволанцюгові зворотньо-транскипційні ДНК-віруси (dsDNA-RT viruses)

    • Родина Hepadnaviridae - типовий представник: Вірус Гепатиту В
    • Родина Caulimoviridae - типовий представник: Вірус мозаїки кольорової капусти

6. Деякі поширені вірусні захворювання


См.. также

Примечания

  1. Біологи виявили найбільший з відомих вірусів - news.dt.ua/SCIENCE/biologi_viyavili_naybilshiy_z_vidomih_virusiv-89444.html

Литература

  • Вирусология. Под редакцией Филдса Б., Найта Д., тт. 1-3, М., 1989
  • Стэнли У., Вэленс Э., Вирусы и природа жизни, пер. с англ., М., 1963;
  • Рыжков В. Л., Вирусы, в сб.: Глазами ученого, М., 1963;
  • Рыжков В. Л., Краткий очерк истории изучения вирусов, "Тр. института истории естествознания и техники АН СССР", 1961, т. 36, в. 8;
  • Вирусология и иммунология, под ред. Л. А. Зильбера, М., 1964;
  • Молекулярные основы биологии вирусов, М., 1966;
  • Стент Г., Молекулярная биология вирусов бактерий, пер. с англ., М., 1965;
  • Эндрюс К., Естественная история вирусов, пер. с англ., М., 1969;
  • The viruses, ed. F. М. Burnet and W. М. Stanley, v. 1-3, NY - L., 1959;
  • Fenner FJ, The biology of animal viruses, v. 1, NY, 1968;
  • Gibbs A., Plant virus classification, "Advances in Virus Research", 1969, v. 14, p. 263-328.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам