Вирусы (биология): классификация, изучение. Вирусология - наука о вирусах

Кристаллизация вирусов

В 1932 году молодому американскому биохимику Вендиллу Стэнли предложили заняться вирусами. Стэнли начал с того, что отжал бутыль сока из тонны листьев табака, пораженных вирусом табачной мозаики. Он начал исследовать сок доступными ему химическими методами . Разные фракции сока он подвергал воздействию всевозможных реактивов, надеясь получить чистый вирусный белок (Стэнли был убеждён, что вирус - это белок). Однажды, Стэнли получил почти чистую фракцию белка, отличавшегося по своему составу от белков растительных клеток. Учёный понял, что перед ним то, чего он так упорно добивался. Стэнли выделил необыкновенный белок, растворил его в воде и поставил раствор в холодильник. Наутро в колбе вместо прозрачной жидкости лежали красивые шелковистые игольчатые кристаллы. Из тонны листьев Стэнли добыл столовую ложку таких кристаллов. Затем Стэнли отсыпал немного кристалликов, растворил их в воде, смочил этой водой марлю и ею натёр листья здоровых растений. Сок растений подвергся целому комплексу химических воздействий. После такой "массированной обработки" вирусы, скорее всего, должны были погибнуть.

Натёртые листья заболели. Итак, странные свойства вируса пополнились ещё одним – способностью кристаллизироваться.

Эффект кристаллизации был настолько ошеломляющим, что Стенли надолго отказался от мысли, что вирус - это существо. Так как все ферменты – белки, и количество многих ферментов также увеличивается по мере развития организма, и они могут кристаллизироваться, Стэнли заключил, что вирусы – чистые белки, скорее ферменты.

Вскоре учёные убедились, что кристаллизировать можно не только вирус табачной мозаики, но и ряд других вирусов.

Спустя пять лет английские биохимики Ф. Боуден и Н. Пири нашли ошибку в определении Стенли.94% содержимого вируса табачной мозаики состояло из белка, а 6% представляло собой нуклеиновую кислоту. Вирус был на самом деле не белком, а нуклеопротеином – соединением белка и нуклеиновой кислоты.

Как только биологам стали доступны электронные микроскопы, учёные установили, что кристаллы вирусов состоят из тесно прижатых друг к другу нескольких сотен миллиардов частиц. В одном кристалле вируса полиомиелита столько частиц, что ими можно заразить не по одному разу всех жителей Земли. Когда же удалось рассмотреть в электронном микроскопе отдельные вирусные частицы, то оказалось что они бывают разной формы но всегда наружная оболочка вирусов состоит из белка, которые отличаются у разных вирусов, что позволяет распознавать их с помощью иммунологических реакций, а внутреннее содержимое представлено нуклеиновой кислотой, которая является единицей наследственности.

Самые крупные вирусы (вирусы оспы) приближаются по размерам к небольшим бактериям, самые мелкие (возбудители энцефалита, полиомиелита, ящура) - к крупным белковым молекулам. Иными словами, среди вирусов есть свои великаны и карлики. (см. Рис. 1) Для измерения вирусов используют условную величину, называемую нанометром (нм). Один нм составляет миллионную долю миллиметра. Размеры разных вирусов варьируют от 20 до 300 нм.

Итак, вирусы состоят из нескольких компонентов:

сердцевина - генетический материал (ДНК или РНК). Генетический аппарат вируса несет информацию о нескольких типах белков, которые необходимы для образования нового вируса.

белковая оболочка, которую называют капсидом. Оболочка часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.

Дополнительная липопротеидная оболочка. Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина. Она встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес). Эта наружная оболочка является фрагментом ядерной или цитоплазматической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду. Иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы, например у возбудителей гриппа и герпеса.

1. Дополнительная оболочка
2. Капсомер (белковая оболочка)
3. Сердцевина (ДНК или РНК)

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 размножении.

Более сложные по структуре вирусы, кроме белков и нуклеиновых кислот, содержат углеводы, липиды. Для каждой группы вирусов характерен свой набор белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Некоторые вирусы содержат в своём составе ферменты.

В отличие от обычных живых клеток вирусы не употребляют пищи и не вырабатывают энергии. Они не способны размножаются без участия живой клетки. Вирус начинает размножаться лишь после того, как он проникнет в клетку определенного типа. Вирус полиомиелита, например, может жить только в нервных клетках человека или таких высокоорганизованных животных, как обезьяны. Немного другое строение у вирусов бактерий.

Вирусы вне клетки представляют собой кристаллы, но при попадании в клетку “оживают”. Их размножение происходит особым, ни с чем не сравнимым способом. Сначала вирионы проникают внутрь клетки, и освобождаются вирусные нуклеиновые кислоты. Затем "заготавливаются" детали будущих вирионов. Размножение заканчивается сборкой новых вирионов и выходом их в окружающую среду.

Встреча вирусов с клетками начинается с его адсорбции, то есть прикрепления к клеточной стенке. Затем начинается внедрение или проникновение вириона в клетку, которое осуществляет она сама. Однако, как правило, проникновению вируса в цитоплазму клетки предшествует связывание его с особым белком-рецептором, находящимся на клеточной поверхности. Связывание с рецептором осуществляется благодаря наличию специальных белков на поверхности вирусной частицы, которые "узнают" соответствующий рецептор на поверхности чувствительной клетки. На одной клетке могут адсорбироваться десятки, и даже сотни вирионов. Участок поверхности клетки, к которому присоединился вирус, погружается в цитоплазму и превращается в вакуоль. Вакуоль, стенка которой состоит из цитоплазматической мембраны, может сливаться с другими вакуолями или с ядром. Так вирус доставляется в любой участок клетки. Этот процесс называется виропексисом.

Инфекционный процесс начинается, когда проникшие в клетку вирусы начинают размножаться, т.е. происходит редупликация вирусного генома и самосборка капсида. Для осуществления редупликации нуклеиновая кислота должна освободиться от капсида. После синтеза новой молекулы нуклеиновой кислоты она одевается, синтезированными в цитоплазме клетки – вирусными белками – образуется капсид. Накопление вирусных частиц приводит к выходу их из клетки. Для некоторых вирусов это происходит путем "взрыва", в результате чего целостность клетки нарушается и она погибает. Другие вирусы выделяются способом, напоминающим почкование. В этом случае клетки организма могут долго сохранять свою жизнеспособность.

Иной путь проникновения в клетку у бактериофагов. Толстые клеточные стенки не позволяют белку-рецептору вместе с присоединившимся к нему вирусом погружаться в цитоплазму, как это происходит при инфицировании клеток животных. Поэтому бактериофаг вводит полый стержень в клетку и вталкивает через нее ДНК (или РНК), находящуюся в его головке. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а капсид остается снаружи. В цитоплазме бактериальной клетки начинается редупликация генома бактериофага, синтез его белков и формирование капсида. Через определенный промежуток времени бактериальная клетка гибнет, и зрелые фаговые частицы выходят в окружающую среду.

Поразительно, как вирусы, которые в десятки и даже сотни раз меньше клеток, умело, и уверенно распоряжаются клеточным хозяйством. Размножаясь, они истощают клеточные ресурсы и глубоко, часто необратимо, нарушают обмен веществ, что, в конечном счете, является причиной гибели клеток.

Форма вирусов растений в основном бывает палочковидной и округлой. Размеры вирусов палочковидной формы составляют 300-480 х 15 нм, а размеры тех, которые имеют округлую форму, равны 25-30 нм.[ ...]

Это - микроорганизмы, не имеющие клеточного строения. Размеры структурных единиц вирусов (вирионов) колеблются от 10 до 300 нм. В состав вирионов входят молекулы рибонуклеиновой (РНК) или дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот, окруженные белковой оболочкой. Вирусы имеют разнообразную форму: кубическую, сферическую, палочковидную и др. Размножение вирусов осуществляется простым делением или более сложным путем только внутри клеток живого организма. Вирусы обладают специфичностью действия, т. е. отдельные группы вирусов поражают определенные живые организмы.[ ...]

Вирусы, имеющие более мелкие размеры и менее сложную структуру, чем клетки, не могут жить независимо. Они всего лишь очень своеобразно упакованные частицы генетической информации, способные жить и размножаться только инфицировав какую-нибудь клетку. При этом в одной клетке могут образоваться тысячи вирусных частиц. Предполагают, что вирусы каким-то образом подчиняют себе механизм жизнедеятельности клетки и используют его в собственных целях. Происхождение вирусов в процессе эволюции не совсем ясно. Их можно рассматривать как сильно дсгенерированные клетки или их фрагменты. Гены вирусов подобны генам других форм и также могут подвергаться мутации.[ ...]

Этот вирус содержит около 20% РНК, и его частицы имеют форму многогранника. Диаметр частиц на электронных микрофотографиях, полученных методом негативного контрастирования, составляет от 26 до 30 нм, что зависит от особенностей приготовления препарата. Детальная структура этого вируса -не выяснена, но он представляет значительный интерес, поскольку некоторые изоляты содержат связанный с этим вирусом вирус-сатоллит, описанный ниже, а также в гл.[ ...]

Другая форма зависимости характерна для вируса-сателлита вируса некроза табака. Это самый мелкий из известных вирусов. В его РНК содержится количество информации, достаточное для кодирования собственного капсидного белка и, возможно, специфической РЙК-полиморазы. В отношении других существенных, но пока неизвестных функций оп зависит от присутствия неродственного ему вируса некроза табака.[ ...]

Вирион вируса нитевидной формы, размером 600-700 X 12 мкм, инактивируется при 60-67 °С, выдерживает промораживание. Переносчик неизвестен.[ ...]

Частицы вируса мозаики люцерны (ВМЛ) отличаются от других вирусов растений своей бацилловидной формой. Структуре этих вирусов присущи некоторые особенности, характерные как для палочкообразных, так и для изометрических вирусов. Из вирусного препарата ВМЛ было выделено 5 компонентов (Ь0, 1а, Ьь, М и В). По крайней мере четыре из них оказались необходимыми для возникновения инфекции (гл.[ ...]

Размеры и форма микробов. Размеры бактерий колеблются в пределах от десятых долей микрона до нескольких микрон. В среднем диаметр тела большинства бактерий находится в пределах 0,5-1 мк, а средняя длина составляет у палочковидных бактерий 1-5 мк. Разрешающая способность современных бактериологических микроскопов равна 0,2 мк. Поэтому чтобы увидеть ультрамикробы (вирусы, бактериофаги), нужно использовать электронный микроскоп, позволяющий увеличить объем в миллионы раз и имеющий разрешающую способность 0,4 ммк. .[ ...]

Одиночные вирусы тех или иных видов представляют собой образования различной формы (округлой, палочковидной или другой формы), внутри которых содержится нуклеиновая кислота (ДНК или РНК), заключенная в белковую оболочку (капсид).[ ...]

В общем виде вирусы представляют собой субмикроскопичес-кие образования, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты и организованные в форме вирусных частиц, часто называемых вирусными корпускулами, вирионами, вироспорами или нуклеокап-сидами.[ ...]

На некоторых электронных микрофотографиях они наблюдали дисковидные частицы почти такого же диаметра, что и интактньтй вирус. В этих частицах был виден центральный канал, диаметр которого варьировал, окруженный 10 радиально расположенными субъединицами.[ ...]

Фильтрующиеся формы бактерий отличаются от фильтрующихся вирусов тем, что они могут развиваться и на искусственных питательных средах.[ ...]

В состав бактерий входит 1-4% жиров, 8 - 14% белков и 80- 85% воды. В микроколичествах содержатся фосфор, калий, кальций, магний, железо и другие элементы. Вирусы не обладают клеточной структурой и имеют размер 10- 100 нм.[ ...]

Возбудитель болезни - вирус желтой мозаики фасоли Веап yellow mosaic virus (Phaseolus virus 2 Smith). Инактивируется вирус при температуре 70 °С. Поражает все бобовые растения, с семенами не передается.[ ...]

Возбудители - вирус мозаики резухи (ara-bis mosaic virus) и вирус кольцевой пятнистости малины (raspberry ringspol virus). Оба вируса относятся к одной группе, имеют изометрические частицы диаметром около:Ю им. Переносятся контактно-механическим путем, почвенными нематодами и прививкой. На листьях светло-зеленые или желтоватые пятна, разной величины и формы с нечеткими краями. Листья мелкие, деформированные, растения угнетены. При сильном поражении растения восприимчивых сортов погибают в течение года.[ ...]

НОЛОГИЯ извлечения бактерий, вирусов и химических загрязнителей из воды», состоящая в том, чю микроорганизмы, проходящие через целлюлозный сорбент, «влипают» в структуру сорбента за счет электростатического взаимодействия». В результате «вода становится обеззараженной от вирусов на 100%, почти от всех бактерий - на 100%, и от бактерий кишечной палочки - на 95-100%. Примеси извлекаются из воды сложным путем: это происходит за счет механического удержания частиц в пористой структуре фильтровального материала, за счет молекулярной сорбции, электростатического взаимодействия и ионного обмена». Лично я ничего ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВОГО в этой технологии не усматриваю, но есть в «Живоносном источнике» один оригинальный момент. Цитирую: «Форма верхней части фильтра в виде купола церкви оказывает благотворное энергетическое и психологическое воздействие на людей, пьющих очищенную воду». Затем следует таблица сравнения «Живоносного» со всякими «аквафорами» и «ин-стапурами» (так в оригинале), которым он, разумеется, утирает нос.[ ...]

Бактериофаги и фильтрующиеся вирусы не обладают обычной клеточной структурой, следовательно, организованная клетка не является последней единицей жизни. Это подтверждается фактами перехода видимых форм бактерий в «невидимые», неклеточные формы, получившие название фильтрующихся форм видимых бактерий.[ ...]

Мозаика люцерны. Возбудитель - вирус мозаики люцерны (ВМЛ, alfalfa mosaic virus, Medicago virus 2 Smith). Передается контактно-механическим путем, тлями, семенами. Симптомы: сначала появляются мелкие округлые желтоватые пятна па листьях, затем продолговатые или неправильной формы пятна между боковыми жилками, светло-желтый или белесоватый рисуиок вдоль жилок. Листья мелкие н деформированные. Летом симптомы часто маскируются. Нередко встречается латентная инфекция. Вирус имеет широкий круг растеппй-хозяев: поражает дикие и культивируемые растения многих семейств: Мотыльковые, Пасленовые, Астровые, Тыквенные и др.[ ...]

Кроме организмов, имеющих клеточное строение, имеются и неклеточные формы жизни-вирусы и бактериофаги. Кстати, вирусы были открыты в 1892 г. русским биологом Д.И. Ивановым, а их название в переводе означает «яд», что в общем-то в привычном обиходе для многих людей отражает их воздействие на состояние здоровья.[ ...]

Четкой границы между живыми и неживыми субстанциями нет, что подтверждается существованием вирусов. Последние обладают признаками как живого, так и неживого. Общепринятого определения для них пока не сформулировано. Обычно полагают, что вирусы - это наименее организованные формы жизни, не обладающие собственным обменом веществ и способные существовать только внутри клеток других организмов. Вне клеток они не размножаются. Вместе с тем способность вирусов воспроизводиться, хотя бы и в контакте с другими клетками, является признаком живого.[ ...]

В почве содержатся различные микроорганизмы: бактерии, актиномицеты или лучистые грибки, грибы, вирусы и пр. Большинство из них перерабатывает лесную подстилку (гумусовый слой), улучшает структуру почвы, переводит органические соединения в усвояемые формы. С повышением кислотности почвы и образованием растворимых форм токсичных металлов активность микроорганизмов, особенно в переработке лесной подстилки, снижается.[ ...]

На инактивирующее действие продуктов электролиза и хлора большое влияние оказывают количество и форма остаточного хлора (свободный или связанный). Изучение динамики инактивации продуктами электролиза и хлором модельного вируса полиомиелита, кишечной палочки и фага кишечной палочки показало, что при наличии остаточного хлора лишь в связанном состоянии к 30 мин контакта кишечная палочка погибала полностью, а фаги вирус - лишь на 80 и 60% соответственно. При следах свободного остаточного хлора к 20 мин контакта кишечная палочка и фаг инактивировались более чем на 99%, а вирус - лишь на 90%. При содержании в воде свободного остаточного хлора 0,1-0,3 мг/л к 10 мин контакта наблюдалось полное обеззараживание ее в отношении кишечной палочки и фага, а к 30 мин обнаруживалось лишь ничтожное количество активных вирусов. Разность между степенью инактивации исследуемых микроорганизмов была во всех случаях статистически достоверной. При испытанных условиях обеззараживания продуктами электролиза и хлором воды, содержащей микроорганизмы в равных концентрациях, кишечная палочка оказывалась менее устойчива, чем фаг, а фаг менее устойчив, чем вирус. Следовательно, кишечная палочка и фаг могут служить надежными санитарными показателями эффективного обеззараживания воды продуктами электролиза и хлором в отношении энтеровирусов. В основном это относится к тем случаям, когда в силу неблагоприятных эпидемических санитарных условий концентрация энтеровирусов в воде водоемов может значительно увеличиться и достигнуть уровня содержания кишечной палочки (Е. Л. Ловцевич, Л. А. Сергунина, 1968).[ ...]

Так, после изобретения антибиотиков главным врагом человека стали не простейшие грибки и одноклеточные, а вирусы. Есть первые симптомы того, что на смену вирусам грядут ретровирусы - довирусные, более древние формы жизни, строящие свою организацию не на основе молекулы ДНК, а на основе РНК. Одним из наиболее известных представителей этой формы жизни является ретровирус СПИДа.[ ...]

Микроорганизмы, невидимые под микроскопом, называются ультрамикробами. Из этой группы ультра-микроскопических форм наиболее важное значение в практической деятельности человека имеют бактериофаги - фильтрующиеся вирусы и невидимые формы бактерий. Наблюдать ультрамикробы удалось только в электронный микроскоп, дающий увеличение до 45 000 раз. Вирусы (рис. 85) представляют собой частицы, состоящие из белковых веществ и нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). Они не обладают обычной клеточной структурой. К неклеточной форме жизни относятся также бактериофаги (рис. 86), представляющие собой удлиненные образования с утолщенным концом.[ ...]

Тнфекционный процесс - это комплекс реакций в макроорганизме, возникающих в ответ на внедрение и размножение в нем микробов, вирусов и др. Он не всегда сопровождается наличием признаков болезни. Например, при микробоносительстве или бессимптомном течении инфекции клинические признаки отсутствуют, хотя ее возбудитель присутствует в организме и воздействует на его различные системы, вызывая иммунологическую перестройку последнего. Если инфекционный процесс сопровождается проявлением клинических признаков , то такую форму инфекции называют инфекционной болезнью. Следовательно, инфекционная болезнь является так называемой манифестной формой инфекции.[ ...]

Эти вирусы характеризуются сходством по морфологическим признакам, реакциям электромагнитное облучение, репродукции и др. Их основные Ические составляющие: С, Н, N, Р, О, углеводы и липиды. Известно, что прак-Приес и все онковирусы термически нестабильны и разрушаются Температурах от 50 до 70 °С в зависимости от вида онковируса.[ ...]

В эту группу входят коллоидные (минеральные и органоминеральные) частицы почв и грунтов, а также недиссоциированные и нерастворимые формы гумусовых веществ, придающие воде окраску. Последние вымываются в природные водоемы из лесных, болотистых и торфяных почв, а также образуются в самих водоемах в результате жизнедеятельности водных растений и водорослей. К этой группе могут быть отнесены также вирусы и другие организмы, приближающиеся по размерам к коллоидным частицам. Так как среди них находятся болезнетворные (патогенные) организмы, то удаление их из воды является весьма ответственным мероприятием.[ ...]

Вторая группа примесей объединяет гидрофильные и гидрофобные минеральные и органо-минеральные коллоидные частицы почв и грунтов, недиссо-циированные и нерастворимые формы высокомолекулярных гумусовых веществ и детергенты. Кинетическая устойчивость гидрофобных примесей характеризуется соотношением сил гравитационного поля и броуновского движения; агрегативная устойчивость их обусловлена электростатическим состоянием межфазной поверхности и образованием при этом диффузных слоев или созданием на поверхности частиц стабилизирующих слоев. К этой группе относятся также вирусы и другие микроорганизмы, близкие по размерам к коллоидным частицам.[ ...]

Метод центрифугирования в градиенте плотности, разработанный Брак-ке, можно использовать как для выделения, так и для получения количественных характеристик вирусов растений. Как оказалось, этот метод таит в себе многие возможности и в настоящее время широко используется в области вирусологии и молекулярной биологии. При проведении исследований методом центрифугирования в градиенте плотности центрифужную пробирку частично наполняют раствором, плотность которого уменьшается в направлении от дна к мениску. Для создания градиента при фракционировании вирусов растений наиболее часто используют сахарозу. Перед началом центрифугирования частицы вируса могут быть либо распределены во всем объеме раствора, либо нанесены на вершину градиента. Бракке предложил три различных приема центрифугирования в градиенте плотности. При изопикпическом (равновесном) центрифугировании процесс продолжается до тех пор, пока все частицы в градиенте не достигнут уровня, где плотность среды равна их собственной плотности. Таким образом, фракционирование частиц нроисходит в этом случае в соответствии с различиями в их плотности. Растворы сахарозы не обладают достаточной плотностью для изопикнического разделения многих вирусов. При скоростном зональном центрифугировании вирус сначала наносят па предварительно созданный градиент. Частицы каждого типа седиментируют при, этом через градиент в виде зоны, или полосы, со скоростью, зависящей от их размера, формы и плотности. Центрифугирование при этом заканчивают, когда частицы еще продолжают седиментировать. Равновесное зональное центрифугирование сходно со скоростным зональным центрифугированием, по в этом случае центрифугирование продолжается до достижения изопикнического состояния. Роль градиента плотности при скоростном центрифугировании заключается в том, чтобы препятствовать конвекции я фиксировать различные виды молекул в определенных зонах . Теория центрифугирования в градиенте плотности сложна и не совсем понятна. На практике же это простой и изящный метод, который широко применяется при работе с вирусами растений.[ ...]

Основной особенностью локализованного в матрице ЩГК ЦЭЧ (как и онковирусов в клетке) является наличие границы раздела двух сред с различной проводимостью. На рис. 2.11 приведены данные электронной микроскопии, показывающие аденовирус, вирус Эпштейна-Барр (ЭБВ) и ЦЭЧ в ЩГК. Из рис. 2.11 видно, что все образования одного масштаба, имеют форму близкую к сферической, состоящую из ядра и оболочки, в химическом составе каждой оболочки содержатся электрически активные ионы, четко обозначены выраженные границы у вирусов и ЦЭЧ со своими матрицами.[ ...]

Проявляется на листьях ранней весной в виде желтой крапчатости. К середине лета этот признак исчезает, но пораженные листья иногда становятся морщинистыми. Плоды формируются мелкие, часто неправильной формы и с бугорками вдоль шва. Созревание их задерживается. Возбудитель болезни - Peach mosaic virus передается при прививке и окулировке. Полагают, что переносчиком вируса является сливовая тля.[ ...]

Несмотря на многие открытия, в картине биогенеза остается еще немало белых пятен. Можно считать бесспорными лишь основные вехи. Так, не вызывает теперь сомнений, что возникновение биосферы было исключительным, единичным событием. Ничтожно малый вирус и гигантское чудовище моря, одноклеточная водоросль и древовидный папоротник, исчезнувший миллионы лет назад, - все они только ветви и листья на одном филогенетическом древе. Формы жизни всегда и повсюду обнаруживают, так сказать, «кровное родство», и все ее дети генетически связаны между собой. С того дня, когда на Земле появилось первое существо, жизнь происходит только от жизни.[ ...]

Клетка - основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система. Она может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие, некоторые водоросли и грибы), так и в составе тканей многоклеточных организмов. Лишь вирусы представляют собой неклеточные формы жизни.[ ...]

Согласно предложенной схеме на первой стадии процесса происходит образование фермент-субстратного комплекса EI эндонуклеазы рестрикции EcoR I и двухцепочечной плазмидной ДНК. Ключевым моментом схемы является образование комплекса E-II эндонуклеазы рестрикции EcoR I с кольцевой формой ДНК, содержащей однонитевый разрыв, полученной в результате гидролиза фосфодиэфирной связи в одной из цепей ДНК- В дальнейшем в зависимости от условий (природы субстрата, температуры и т. д.) может происходить или расщепление второй цепи ДНК в составе того же комплекса Е - II с образованием комплекса Е-III-фермента с линейной формой ДНК или диссоциация комплекса Е-П с образованием свободного фермента и кольцевой ДНК, содержащей однонитевый разрыв, что и приводит к накоплению формы II в растворе. Эта схема позволила объяснить различия в механизмах гидролиза ДНК вируса SV 40 с одной стороны и ДНК ColE I и бактериофага G4 с другой. В случае ДНК вируса SV 40 происходит диссоциация фермент-субстратного комплекса Е -11, приводящая к накоплению кольцевой формы ДНК в растворе. Было высказано предположение, что различия в механизме гидролиза этих ДНК молекул (вируса SV 40; ДНК ColE I и бактериофага G4) являются результатом взаимодействия рестриктазы EcoR I с различными нуклеотидными последовательностями, фланкирующими участок узнавания рестриктазы EcoR I. Однако, такое предположение не позволяет объяснить различия в механизме гидролиза кольцевой ДНК ColE I в зависимости от температуры (см. выше).[ ...]

Заболевание известно во многих странах мира. В СССР обнаружено на Украине, в Молдавии, Эстонии и Грузии и является объектом внутреннего карантина. Поражаются слива, алыча, мирабель, абрикос и персик. Возбудитель болезни - Plum pox (= Prunus virus 7 Smith). Форма вируса - нитевидная, размер 760X20 им.[ ...]

Дальнейшее развитие исследования по изучению механизма гидролиза плазмидной ДНК эндонуклеазами рестрикции получили в работах Халфорда с сотр. . Таким образом механизм реакции является аналогичным таковому, предложенному для гидролиза ДНК вируса ЭУ 40 рестриктазой ЕсоИ I .[ ...]

Кроме вышеуказанных «общеорганизменных» функций наличие гомеостаза организма существует еще одна очень важная особенность: живое вещество как бы создает еще одну среду обитания, а именно возможность заселения организма другими живыми существами для постоянного или временного обитания. Это созданная жизнью новая биотическая среда обитания. К существам, которые заселяют эту среду, многие специалисты относят вирусы. Так, И.А. Шилов (2000) считает, что исключительная простота их устройства является вторичным явлением, даже скорее это вновь возникшая форма живых существ, полностью осврившая внутриклеточную среду в организмах других уровней. Вторым подтверждением этого тезиса является то, что вирусы обладают высокой степенью сложности и разнообразия генетической системы. Упрощение строения, ставшее возможным благодаря обязательным безусловным связям вирусов с хозяином-организмом, обеспечивающим стабильные условия жизни, затронуло даже фундаментальные свойства, присущие подавляющему большинству форм жизни: вирусы не обладают раздражимостью и лишены собственного аппарата синтеза белка. Вирусы не способны к самостоятельному существованию, и их связь с клеткой -это не только пространственная, но и жесткая функциональная связь, с которой клетка и вирус представляют некое единство.[ ...]

Кратковременная щелочная обработка ВЖМТ при 30 °С и высокой ионной силе in situ вызывает разрывы, приводя к образованию фрагментов РНК, довольно однородных по величине, у которых s2 [ ...]

Количество людей, пораженных малярией, гепатитом, ВИЧ и многими другими болезнями, исчисляется огромными цифрами. Многие медики считают, что следует говорить не о «победе», а лишь о временном успехе в борьбе с этими болезнями. История борьбы с инфекционными болезнями очень коротка, а непредсказуемость изменений в окружающей среде (особенно, в городской) может свести на нет эти успехи. По этой причине «возврат» инфекционных агентов фиксируется среди вирусов. Многие вирусы «отрываются» от природной основы и переходят в новую стадию, способную жить в среде обитания человека, - становятся возбудителями гриппа, вирусной формы рака и других болезней. Возможно, такой формой является ВИЧ.[ ...]

Об изменении средневесовой молекулярной массы и радиуса вращения судили на основании данных светорассеяния. Для РНК ВЖМТ, применяя оба метода деградации, они нашли, что радиус вращения увеличивался перед началом интенсивной деградации молекулы, в то время как радиус вращения и средневесовая молекулярная масса РНК ВТМ уменьшались с самого начала этого процесса. Страциелли и др. объяснили эти данные, предположив, что РНК ВЖМТ существует в форме замкнутой петли. Однако эти результаты можно интерпретировать и но-иному. Например, Хазелькорн показал, что РНК ВТМ и РНК ВЖМТ седиментировали совместно в условиях pH и ионной силы, сходных с теми, которые были использованы Страциелли и др. . В противоположность этому кольцевая и лихгейная форма ДНК фага срХ174 легко различимы по своим седиментациондьш свойствам 1,515]. Кейпер на основании данных о седиментации при различных условиях высказал предположение, что изолированная РНК вируса огуречной мозаики (штамм У) может существовать в двух формах: незамкнутой цепи и кольцевой структуры. Однако эти данные, так же как и в описанном выше случае, можно объяснить по-разному.[ ...]

Бактериальные ДНК - это высокополимерные соединения, состоящие из большого числа нуклеотидов - полинуклеотиды с молекулярным весом около 4 млн. Молекула ДНК представляет собой цепь нуклеотидов, где расположение их имеет определенную последовательность. В последовательности расположения азотистых оснований закодирована генетическая информация каждого вида. Нарушение этой последовательности возможно при естественных мутациях или же под влиянием мутагенных факторов. При этом микроорганизм приобретает или утрачивает какое-либо свойство. У него наследственно изменяются признаки, т. е. появляется новая форма микроорганизма. У всех микроорганизмов - прокариотов и эукариотов - носителями генетической информации являются нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК. Лишь некоторые вирусы представляют собой исключение: у них ДНК отсутствует, а наследственная информация записана или отражена только в РНК.

ВИРУСЫ, мельчайшие возбудители инфекционных болезней. В переводе с латинского virus означает «яд, ядовитое начало». До конца 19 в. термин «вирус» использовался в медицине для обозначения любого инфекционного агента, вызывающего заболевание . Современное значение это слово приобрело после 1892, когда русский ботаник Д.И.Ивановский установил «фильтруемость» возбудителя мозаичной болезни табака (табачной мозаики). Он показал, что клеточный сок из зараженных этой болезнью растений, пропущенный через специальные фильтры, задерживающие бактерии, сохраняет способность вызывать то же заболевание у здоровых растений. Пять лет спустя другой фильтрующийся агент – возбудитель ящура крупного рогатого скота – был обнаружен немецким бактериологом Ф.Лёффлером. В 1898 голландский ботаник М.Бейеринк повторил в расширенном варианте эти опыты и подтвердил выводы Ивановского. Он назвал «фильтрующееся ядовитое начало», вызывающее табачную мозаику, «фильтрующимся вирусом». Этот термин использовался на протяжении многих лет и постепенно сократился до одного слова – «вирус».

В 1901 американский военный хирург У.Рид и его коллеги установили, что возбудитель желтой лихорадки также является фильтрующимся вирусом. Желтая лихорадка была первым заболеванием человека, опознанным как вирусное, однако потребовалось еще 26 лет, чтобы ее вирусное происхождение было окончательно доказано.

Принято считать, что вирусы произошли в результате обособления (автономизации) отдельных генетических элементов клетки, получивших, кроме того, способность передаваться от организма к организму. В нормальной клетке происходят перемещения нескольких типов генетических структур, например матричной, или информационной, РНК (мРНК), транспозонов, интронов, плазмид. Такие мобильные элементы, возможно, были предшественниками, или прародителями, вирусов.

Являются ли вирусы живыми организмами? В 1935 американский биохимик У.Стэнли выделил в кристаллической форме вирус табачной мозаики, доказав тем самым его молекулярную природу. Полученные результаты вызвали бурные дискуссии о природе вирусов: являются ли они живыми организмами или просто активированными молекулами? Действительно, внутри зараженной клетки вирусы проявляют себя как интегральные компоненты более сложных живых систем, но вне клетки представляют собой метаболически инертные нуклеопротеины. Вирусы содержат генетическую информацию, но не могут самостоятельно реализовать ее, не обладая собственным механизмом синтеза белка. Когда особенности строения и репродукции вирусов оказались выясненными, вопрос о том, являются ли они живыми, постепенно утратил свое значение.

СТРОЕНИЕ ВИРУСОВ

Полноценная по строению и инфекционная, т.е. способная вызвать заражение, вирусная частица вне клетки называется вирионом. Сердцевина («ядро») вириона содержит одну молекулу, а иногда две или несколько молекул нуклеиновой кислоты. Белковый чехол, покрывающий нуклеиновую кислоту вириона и защищающий ее от вредных воздействий окружающей среды, называется капсидом. Нуклеиновая кислота вириона является генетическим материалом вируса (его геномом) и представлена дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) или рибонуклеиновой кислотой (РНК), но никогда двумя этими соединениями сразу. (Хламидии, риккетсии и все другие «истинно живые» микроорганизмы содержат одновременно ДНК и РНК.) Нуклеиновые кислоты самых мелких вирусов содержат три или четыре гена, тогда как самые крупные вирусы имеют до ста генов.

У некоторых вирусов в дополнение к капсиду имеется еще и внешняя оболочка, состоящая из белков и липидов. Она образуется из мембран зараженной клетки, содержащих встроенные вирусные белки. Термины «голые вирионы» и «лишенные оболочки вирионы» используются как синонимы. Капсиды самых мелких и просто устроенных вирусов могут состоять лишь из одного или нескольких видов белковых молекул. Несколько молекул одного или разных белков объединяются в субъединицы, называемые капсомерами. Капсомеры, в свою очередь, образуют правильные геометрические структуры вирусного капсида. У разных вирусов форма капсида является характерной особенностью (признаком) вириона.

Вирионы со спиральным типом симметрии, как у вируса табачной мозаики, имеют форму удлиненного цилиндра; внутри белкового чехла, состоящего из отдельных субъединиц – капсомеров, находится свернутая спираль нуклеиновой кислоты (РНК). Вирионы с икосаэдрическим типом симметрии (от греч. eikosi – двадцать, hedra – поверхность), как у полиовируса, имеют сферическую, а точнее, многогранную форму; их капсиды построены из 20 правильных треугольных фасеток (поверхностей) и похожи на геодезический купол.

У отдельных бактериофагов (вирусов бактерий; фагов) смешанный тип симметрии. У т.н. «хвостатых» фагов головка имеет вид сферического капсида; от нее отходит длинный трубчатый отросток – «хвост».

Встречаются вирусы с еще более сложным строением. Вирионы поксвирусов (вирусы группы оспы) не имеют правильного, типичного капсида: между сердцевиной и наружной оболочкой у них располагаются трубчатые и мембранные структуры.

Генетическую информацию, закодированную в отдельном гене, в общем можно рассматривать как инструкцию по производству определенного белка в клетке. Такая инструкция воспринимается клеткой только в том случае, если она послана в виде мРНК. Поэтому клетки, у которых генетический материал представлен ДНК, должны «переписать» (транскрибировать) эту информацию в комплементарную копию мРНКвирусных белков (см. также НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ). ДНК-содержащие вирусы по способу репликации отличаются от РНК-содержащих вирусов.

ДНК обычно существует в виде двухцепочечных структур: две полинуклеотидные цепочки соединены водородными связями и закручены таким образом, что образуется двойная спираль. РНК, напротив, обычно существует в виде одноцепочечных структур. Однако геном отдельных вирусов представляет собой одноцепочечную ДНК или двухцепочечную РНК. Нити (цепочки) вирусной нуклеиновой кислоты, двойные или одинарные, могут иметь линейную форму или замыкаться в кольцо.

Первый этап репликации вирусов связан с проникновением вирусной нуклеиновой кислоты в клетку организма-хозяина. Этому процессу могут способствовать специальные ферменты, входящие в состав капсида или внешней оболочки вириона, причем оболочка остается снаружи клетки или вирион теряет ее сразу после проникновения внутрь клетки. Вирус находит подходящую для его размножения клетку, контактируя отдельными участками своего капсида (или внешней оболочки) со специфическими рецепторами на поверхности клетки по типу «ключ – замок». Если специфические («узнающие») рецепторы на поверхности клетки отсутствуют, то клетка не чувствительна к вирусной инфекции: вирус в нее не проникает.

Для того чтобы реализовать свою генетическую информацию, проникшая в клетку вирусная ДНК транскрибируется специальными ферментами в мРНК. Образовавшаяся мРНК перемещается к клеточным «фабрикам» синтеза белка – рибосомам, где она заменяет клеточные «послания» собственными «инструкциями» и транслируется (прочитывается), в результате чего синтезируются вирусные белки. Сама же вирусная ДНК многократно удваивается (дуплицируется) при участии другого набора ферментов, как вирусных, так и принадлежащих клетке.

Синтезированный белок, который используется для строительства капсида, и размноженная во многих копиях вирусная ДНК объединяются и формируют новые, «дочерние» вирионы. Сформированное вирусное потомство покидает использованную клетку и заражает новые: цикл репродукции вируса повторяется. Некоторые вирусы во время отпочковывания от поверхности клетки захватывают часть клеточной мембраны, в которую «заблаговременно» встроились вирусные белки, и таким образом приобретают оболочку. Что касается клетки-хозяина, то она в итоге оказывается поврежденной или даже полностью разрушенной.

У некоторых ДНК-содержащих вирусов сам цикл репродукции в клетке не связан с немедленной репликацией вирусной ДНК; вместо этого вирусная ДНК встраивается (интегрируется) в ДНК клетки-хозяина. На этой стадии вирус как единое структурное образование исчезает: его геном становится частью генетического аппарата клетки и даже реплицируется в составе клеточной ДНК во время деления клетки. Однако впоследствии, иногда через много лет, вирус может появиться вновь – запускается механизм синтеза вирусных белков, которые, объединяясь с вирусной ДНК, формируют новые вирионы.

У некоторых РНК-содержащих вирусов геном (РНК) может непосредственно выполнять роль мРНК. Однако эта особенность характерна только для вирусов с «+» нитью РНК (т.е. с РНК, имеющей положительную полярность). У вирусов с «-» нитью РНК последняя должна сначала «переписаться» в «+» нить; только после этого начинается синтез вирусных белков и происходит репликация вируса.

Так называемые ретровирусы содержат в качестве генома РНК и имеют необычный способ транскрипции генетического материала: вместо транскрипции ДНК в РНК, как это происходит в клетке и характерно для ДНК-содержащих вирусов, их РНК транскрибируется в ДНК. Двухцепочечная ДНК вируса затем встраивается в хромосомную ДНК клетки. На матрице такой вирусной ДНК синтезируется новая вирусная РНК, которая, как и другие, определяет синтез вирусных белков. См. также РЕТРОВИРУСЫ.

Если вирусы действительно являются мобильными генетическими элементами, получившими «автономию» (независимость) от генетического аппарата их хозяев (разных типов клеток), то разные группы вирусов (с разным геномом, строением и репликацией) должны были возникнуть независимо друг от друга. Поэтому построить для всех вирусов единую родословную, связывающую их на основе эволюционных взаимоотношений, невозможно. Принципы «естественной» классификации, используемые в систематике животных, не подходят для вирусов.

Тем не менее система классификации вирусов необходима в практической работе , и попытки ее создания предпринимались неоднократно. Наиболее продуктивным оказался подход, основанный на структурно-функциональной характеристике вирусов: чтобы отличить разные группы вирусов друг от друга, описывают тип их нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК, каждая из которых может быть одноцепочечной или двухцепочечной), ее размеры (число нуклеотидов в цепочке нуклеиновой кислоты), число молекул нуклеиновой кислоты в одном вирионе, геометрию вириона и особенности строения капсида и наружной оболочки вириона, тип хозяина (растения, бактерии, насекомые, млекопитающие и т.д.), особенности вызываемой вирусами патологии (симптомы и характер заболевания), антигенные свойства вирусных белков и особенности реакции иммунной системы организма на внедрение вируса.

В систему классификации вирусов не вполне укладывается группа микроскопических возбудителей болезней, называемая вироидами (т.е. вирусоподобными частицами). Вироиды вызывают многие распространенные среди растений болезни. Это мельчайшие инфекционные агенты, лишенные даже простейшего белкового чехла (имеющегося у всех вирусов); они состоят только из замкнутой в кольцо одноцепочечной РНК.

ВИРУСНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Для многих вирусов, например кори, герпеса и отчасти гриппа, основным природным резервуаром является человек. Передача этих вирусов происходит воздушно-капельным или контактным путем.

Распространение некоторых вирусных заболеваний , как и других инфекций, полно неожиданностей. Например, в группах людей, проживающих в антисанитарных условиях, практически все дети в раннем возрасте переносят полиомиелит, обычно протекающий в легкой форме , и приобретают иммунитет. Если же условия жизни в этих группах улучшаются, дети младшего возраста обычно полиомиелитом не болеют, но заболевание может возникнуть в более старшем возрасте, и тогда оно часто протекает в тяжелой форме.

Многие вирусы не могут долго сохраняться в природе при низкой плотности расселения вида-хозяина. Малочисленность популяций первобытных охотников и сборщиков растений создавала неблагоприятные условия для существования некоторых вирусов; поэтому весьма вероятно, что какие-то вирусы человека возникли позже, с появлением городских и сельских поселений. Предполагается, что вирус кори первоначально существовал среди собак (как возбудитель лихорадки), а натуральная оспа человека могла появиться в результате эволюции оспы коров или мышей. К наиболее «свежим» примерам эволюции вирусов можно отнести синдром приобретенного иммунодефицита человека (СПИД). Существуют данные о генетическом сходстве вирусов иммунодефицита человека и африканских зеленых мартышек.

«Новые» инфекции обычно протекают в тяжелой форме, нередко со смертельным исходом, но в процессе эволюции возбудителя они могут стать более легкими. Хороший пример – история вируса миксоматоза. В 1950 этот вирус, эндемичный для Южной Америки и довольно безобидный для местных кроликов, вместе с европейскими породами этих животных был завезен в Австралию. Заболевание австралийских кроликов, ранее не встречавшихся с данным вирусом, было смертельным в 99,5% случаев. Несколько лет спустя смертность от этого заболевания значительно снизилась, в некоторых районах до 50%, что объясняется не только «аттенуирующими» (ослабляющими) мутациями в вирусном геноме, но и возросшей генетической устойчивостью кроликов к заболеванию, причем в обоих случаях эффективная природная селекция произошла под мощным давлением естественного отбора.

Репродукция вирусов в природе поддерживается разными типами организмов: бактериями, грибами, простейшими, растениями, животными. Например, насекомые часто страдают от вирусов, которые накапливаются в их клетках в виде крупных кристаллов. Растения нередко поражаются мелкими и просто устроенными РНК-содержащими вирусами. Эти вирусы даже не имеют специальных механизмов для проникновения в клетку. Они переносятся насекомыми (которые питаются клеточным соком), круглыми червями и контактным способом, заражая растение при его механическом повреждении. Вирусы бактерий (бактериофаги) имеют наиболее сложный механизм доставки своего генетического материала в чувствительную бактериальную клетку. Сначала «хвост» фага, имеющий вид тонкой трубочки, прикрепляется к стенке бактерии. Затем специальные ферменты «хвоста» растворяют участок бактериальной стенки и в образовавшееся отверстие через «хвост», как через иглу шприца, впрыскивается генетический материал фага (обычно ДНК).

Более десяти основных групп вирусов патогенны для человека. Среди ДНК-содержащих вирусов это семейство поксвирусов (вызывающих натуральную оспу, коровью оспу и другие оспенные инфекции), вирусы группы герпеса (герпетические высыпания на губах, ветряная оспа), аденовирусы (заболевания дыхательных путей и глаз), семейство паповавирусов (бородавки и другие разрастания кожи), гепаднавирусы (вирус гепатита B). РНК-содержащих вирусов, болезнетворных для человека, значительно больше. Пикорнавирусы (от лат. pico – очень мелкий, англ. RNA – РНК) – самые мелкие вирусы млекопитающих, похожие на некоторые вирусы растений; они вызывают полиомиелит, гепатит А, острые простудные заболевания . Миксовирусы и парамиксовирусы – причина разных форм гриппа, кори и эпидемического паротита (свинки). Арбовирусы (от англ. arthropod borne – «переносимые членистоногими») – самая большая группа вирусов (более 300) – переносятся насекомыми и являются возбудителями клещевого и японского энцефалитов, желтой лихорадки, менингоэнцефалитов лошадей, колорадской клещевой лихорадки, шотландского энцефалита овец и других опасных болезней. Реовирусы – довольно редкие возбудители респираторных и кишечных заболеваний человека – стали предметом особого научного интереса в силу того, что их генетический материал представлен двухцепочечной фрагментированной РНК. См. также ВЕНЕРИЧЕСКИЕ БОЛЕЗНИ; ВЕТРЯНАЯ ОСПА; ГЕПАТИТ; ГРИПП; ДЕНГЕ ЛИХОРАДКА; МОНОНУКЛЕОЗ ИНФЕКЦИОННЫЙ; КОРЬ; КРАСНУХА; МЕНИНГИТ; ОСПА НАТУРАЛЬНАЯ; ПОЛИОМИЕЛИТ; РЕСПИРАТОРНЫЕ ВИРУСНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ; СВИНКА; СИНДРОМ ПРИОБРЕТЕННОГО ИММУНОДЕФИЦИТА (СПИД); ЭНЦЕФАЛИТ.

Возбудители некоторых болезней, в том числе очень тяжелых, не укладываются ни в одну из вышеперечисленных категорий. К особой группе медленных вирусных инфекций еще недавно относили, например, болезнь Крейтцфельда – Якоба и куру – дегенеративные заболевания головного мозга, имеющие очень продолжительный инкубационный период . Однако оказалось, что они вызываются не вирусами, а мельчайшими инфекционными агентами белковой природы – прионами (см. ПРИОН).

Лечение и профилактика. Репродукция вирусов тесно переплетается с механизмами синтеза белка и нуклеиновых кислот клетки в зараженном организме. Поэтому создать лекарства, избирательно подавляющие вирус, но не наносящие вреда организму, – задача чрезвычайно трудная. Все же оказалось, что у наиболее крупных вирусов герпеса и оспы геномные ДНК кодируют большое число ферментов, отличающихся по свойствам от сходных клеточных ферментов, и это послужило основой для разработки противовирусных препаратов . Действительно, создано несколько препаратов, механизм действия которых основан на подавлении синтеза вирусных ДНК. Некоторые соединения, слишком токсичные для общего применения (внутривенно или через рот), годятся для местного использования, например при поражении глаз вирусом герпеса.

Известно, что в организме человека вырабатываются особые белки – интерфероны. Они подавляют трансляцию вирусных нуклеиновых кислот и таким образом угнетают размножение вируса. Благодаря генной инженерии стали доступны и проходят проверку в медицинской практике интерфероны, производимые бактериями (см. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ).

К самым действенным элементам естественной защиты организма относятся специфические антитела (специальные белки, вырабатываемые иммунной системой), которые взаимодействуют с соответствующим вирусом и тем самым эффективно препятствуют развитию болезни; однако они не могут нейтрализовать вирус, уже проникший в клетку. Примером может служить герпетическая инфекция : вирус герпеса сохраняется в клетках нервных узлов (ганглиев), где антитела не могут его достичь. Время от времени вирус активируется и вызывает рецидивы заболевания.

Обычно специфические антитела образуются в организме в результате проникновения в него возбудителя инфекции. Организму можно помочь, усиливая выработку антител искусственно, в том числе создавая иммунитет заранее, с помощью вакцинации. Именно таким способом, путем массовой вакцинации, заболевание натуральной оспой было практически ликвидировано во всем мире. См. также ВАКЦИНАЦИЯ И ИММУНИЗАЦИЯ.

Современные методы вакцинации и иммунизации разделяются на три основных группы. Во-первых, это использование ослабленного штамма вируса, который стимулирует в организме продуцирование антител, эффективно действующих против более патогенного штамма. Во-вторых, введение убитого вируса (например, инактивированного формалином), который тоже индуцирует образование антител. Третий вариант – т.н. «пассивная» иммунизация, т.е. введение уже готовых «чужих» антител. Животное, например лошадь, иммунизируют, затем из ее крови выделяют антитела, очищают их и используют для введения пациенту, чтобы создать немедленный, но непродолжительный иммунитет. Иногда используют антитела из крови человека, перенесшего данное заболевание (например, корь, клещевой энцефалит).

Накопление вирусов. Для приготовления вакцинных препаратов необходимо накопить вирус. С этой целью часто используют развивающиеся куриные эмбрионы, которых заражают данным вирусом. После инкубирования зараженных эмбрионов в течение определенного времени накопившийся в них вследствие размножения вирус собирают, очищают (центрифугированием или другим способом) и, если нужно, инактивируют. Очень важно удалить из препаратов вируса все балластные примеси, которые могут вызывать серьезные осложнения при вакцинации. Конечно, не менее важно убедиться, что в препаратах не осталось неинактивированного патогенного вируса. В последние годы для накопления вирусов широко используют различные типы клеточных культур.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ВИРУСОВ

Вирусы бактерий первыми стали объектом детальных исследований как наиболее удобная модель, обладающая рядом преимуществ по сравнению с другими вирусами. Полный цикл репликации фагов, т.е. время от заражения бактериальной клетки до выхода из нее размножившихся вирусных частиц, происходит в течение одного часа. Другие вирусы обычно накапливаются в течение нескольких суток или даже более продолжительного времени. Незадолго до Второй мировой войны и вскоре после ее окончания были разработаны методы изучения отдельных вирусных частиц. Чашки с питательным агаром, на котором выращен монослой (сплошной слой) бактериальных клеток, заражают частицами фага, используя для этого его последовательные разведения. Размножаясь, вирус убивает «приютившую» его клетку и проникает в соседние, которые тоже гибнут после накопления фагового потомства. Участок погибших клеток виден невооруженным глазом как светлое пятно. Такие пятна называют «негативными колониями», или бляшками. Разработанный метод позволил изучать потомство отдельных вирусных частиц, обнаружить генетическую рекомбинацию вирусов и определить генетическую структуру и способы репликации фагов в деталях, казавшихся ранее невероятными.

Работы с бактериофагами способствовали расширению методического арсенала в изучении вирусов животных. До этого исследования вирусов позвоночных выполнялись в основном на лабораторных животных; такие опыты были очень трудоемки, дороги и не очень информативны. Впоследствие появились новые методы, основанные на применении тканевых культур; бактериальные клетки, использовавшиеся в экспериментах с фагами, были заменены на клетки позвоночных. Однако для изучения механизмов развития вирусных заболеваний эксперименты на лабораторных животных очень важны и продолжают проводиться в настоящее время.

ПРИ ИКОСАЭДРИЧЕСКОМ ТИПЕ СИММЕТРИИ, показанной на схеме строения аденовируса, капсомеры, или белковые субъединицы вируса, образуют изометрический белковый чехол, состоящий из 20 правильных треугольников.

В СЛУЧАЕ СПИРАЛЬНОЙ СИММЕТРИИ, показанной на схеме строения вируса табачной мозаики, капсомеры, или субъединицы вируса, формируют спираль вокруг полой трубчатой сердцевины.

КОМБИНИРОВАННАЯ, или смешанная, симметрия у вирусов может быть представлена разными вариантами. Частица бактериофага, показанная на схеме, имеет «головку» правильной геометрической формы и «хвост» со спиральной симметрией.

Вирусы – это особая форма жизни, объединяющая организмы с неклеточным строением.

Вирусы способны существовать в двух формах: вне клеток (свободные вирусы, или вирионы) и внутри клеток.

Вирионы состоят из нуклеиновых кислот, заключенных в белковую оболочку – капсид. Вирионы не проявляют свойств биологических систем: у них отсутствует обмен веществ, и они неспособны к самовоспроизведению.

В состав капсида входит строго определенное количество повторяющихся белковых субъединиц – капсомеров. Например, у вируса полиомиелита в состав капсида входит 60 капсомеров, у аденовируса – 252, у вируса табачной мозаики – 2000.

Размеры вирусов колеблются от 20 до 350 нм. По морфологии различают следующие формы вирусов: сферическую, палочковидную, кубоидальную, сперматозоидную. По характеру симметрии капсида различают вирусы со спиральным, кубическим (икосаэдрическим) и комбинированным типом симметрии.

Степень сложности вириона может быть различной. У простых вирусов в состав вириона входит только нуклеиновая кислота и белки, которые связаны в единую нуклеопротеиновую структуру – нуклеокапсид. У сложных вирусов имеется дополнительная липопротеиновая оболочка – суперкапсид. В состав сложных вирионов могут входить углеводы и некоторые ферменты. Однако вирусы никогда не содержат метаболических систем, обеспечивающих обмен веществ.

Для собственного воспроизведения вирусы должны проникнуть в клетку. Сначала происходит адсорбция (фиксация) вирионов на поверхности клетки, а затем внутрь клетки проникает или весь вирион или только вирусная нуклеиновая кислота. В большинстве случаев вирусы проникают в клетку путем виропексиса (этот механизм проникновения вирусов в клетку сходен с фагоцитозом).

В ряде случаев нуклеиновые кислоты вирусов встраиваются (интегрируются) в состав хромосом хозяина. В интегрированном состоянии вирус называется провирусом. Провирусы неотличимы от генетического материала хозяина и воспроизводится вместе с ним.

В интегрированном (вирогенном) состоянии вирусы могут находиться долгое время. Но в ряде случаев (при изменении физиологического состояния клетки, например, при облучении) начинается репродукция вируса. С помощью ферментов и пластических веществ клетки идет репликация вирусных нуклеиновых кислот и вирусных белков. Путем самосборки из этих молекул формируется множество вирионов, которые покидают клетку. При этом клетка может погибнуть или сохраниться.

Значение вирусов.

Вирусы – возбудители многих инфекционных заболеваний растений, животных и человека. В то же время, вирусы – возбудители заболеваний у нежелательных для человека организмов («враги наших врагов»). Вирусы широко используются как объекты молекулярно-генетических исследований. В генной инженерии вирусы применяются для переноса генетического материала.

Происхождение вирусов.

Существует ряд теорий происхождения вирусов. Согласно одной из теорий, вирусы – крайне упрощенные прокариотические организмы, утратившие цитоплазму. Противоположные теории рассматривают вирусы как часть генетического материала клетки, вынесенного за ее пределы.

Значение вирусов в первую очередь связывается с их патогенностью – способностью вызывать заболевания. Различают острые вирусные заболевания (например, грипп), хронические и латентные (скрытые). Борьба с вирусными заболеваниями человека и животных ведется с использованием неспецифических препаратов (например, интерферона), специфических сывороток и препаратов, подавляющих репродукцию вирусов. Для профилактики вирусных заболеваний применяют различные вакцины. Антибактериальные препараты (сульфаниламиды, антибиотики) на вирусы не действуют.

Геномика вирусов

Геном вирусов может быть представлен различными типами ДНК или РНК. На этом основании различают: ДНК-содержащие вирусы, геном которых представлен различными типами ДНК, и РНК-содержащие вирусы, геном которых представлен различными типами РНК. Нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК) представляют собой вирусные хромосомы

1 тип: геном представлен кольцевой двухцепочечной ДНК длиной около 5 тпн. Представители:

– обезьяний вирус SV 40 – мелкий эукариотический вирус (кодирует 5 белков), используется в генной инженерии как вектор переноса генов.

– вирусы бородавок человека.

2 тип: геном представлен кольцевой одноцепочечной ДНК длиной около 5 тпн, которая может быть как кодирующей (+), так и антикодирующей (–). Представители:

– мелкие бактериофаги типа М13; не разрушают клетку; плюс-цепь кодирует 8 белков

– вирус золотистой мозаики фасоли.

3 тип: геном представлен линейной двухцепочечной ДНК длиной 30–150 тпн. Представители:

– крупные бактериофаги (типа Т4, в капсиде 130 белков) ;

– бактериофаги средних размеров (типа «лямбда», в капсиде 38 белков);

– аденовирусы млекопитающих и человека; средних размеров;

– вирусы оспы, герпеса и им подобные; вирионы крупные, есть липопротеиновая оболочка.

4 тип: геном представлен линейной одноцепочечной ДНК длиной около 5 тпн, которая может быть как кодирующей (+), так и антикодирующей (–). Представители:

– спутники аденовирусов человека

5 тип: геном представлен двухцепочечной ДНК длиной 3–8 тпн, которая замкнута в кольцо из перекрывающихся сегментов. Представители:

– вирус гепатита В; кодирует 5 белков; имеется суперкапсид, включающий вирусные и клеточные белки;

– вирус мозаики цветной капусты.

1 тип: геном представлен линейной двухцепочечной РНК длиной около 10 тн, которая может быть сплошной или фрагментированной. Представители:

– мелкие бактериофаги;

– вирусы полиэдроза насекомых;

– реовирусы птиц, млекопитающих и человека (РНК фрагментированная)

2 тип: геном представлен одноцепочечной плюс-РНК, которая может быть сразу использована для трансляции белков. Представители:

– вирус табачной мозаики;

– арбовирусы (вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки) ;

– вирус бешенства;

– некоторые бактериофаги

3 тип: геном представлен одноцепочечной минус-РНК, которая используется для синтеза плюс-цепи РНК. Представители:

– вирусы гриппа (А, В, С);

– вирус кори;

– вирус чумы;

– вирус паротита (свинки);

– вирус чумы плотоядных животных (чумки)

4 тип: ретровирусы – геном представлен одноцепочечной плюс-РНК, которая используется для синтеза ДНК и её интеграции в хромосомы хозяина. Представитель:

– вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)

Жизненные (вегетативно-репродуктивные) циклы и особенности рекомбинации у некоторых бактериофагов

Вегетативно-репродуктивный цикл и особенности рекомбинации у вирулентных фагов (на примере фага Т4)

Фаги фиксируются на поверхности бактериальных клеток и впрыскивают свою ДНК в цитоплазму. Происходит репликация фаговой ДНК и синтез фаговых белков. После достижения определенной концентрации компонентов фагов происходит самосборка новых фагов. После окончания сборки фаговых частиц происходит лизис клетки, поэтому такой жизненный цикл называется литическим.

Клетка может быть заражена одновременно двумя и более штаммами вируса, различающимися по некоторым признакам, например, по устойчивости к повышенной или пониженной температуре. Тогда в зараженной клетке синтезируется два типа вирусной ДНК. Эти два типа вирусной ДНК способны к рекомбинации с образованием новых типов ДНК: AB + ab → Ab + aB.

При самосборке вирионов из общего пула ДНК образуется четыре типа фагов:

исходные:

– чувствительные к повышенной температуре

– чувствительные к пониженной температуре

и рекомбинантные

– чувствительные к любым изменениям температуры

– устойчивые к любым изменениям температуры.

В результате рекомбинации происходит изменение наследственно обусловленных свойств фагов.

Вегетативно-репродуктивный цикл и особенности рекомбинации у умеренных фагов (на примере фага «лямбда»)

Умеренные фаги имеют два цикла развития:

– литический (как у вирулентных фагов) и

– лизогенный, при котором ДНК фага интегрируется в прокариотический геном

Лизогенный цикл умеренных фагов включает:

– фиксацию вирионов на поверхности бактериальной клетки; введение вирусной ДНК в клетку бактерии;

– встраивание (интеграцию) вирусной ДНК в прокариотический геном;

– размножение вирусной ДНК в составе прокариотического генома;

– при определенных условиях фаг активируется: синтезируется свободная вирусная ДНК и происходит синтез вирусных белков, а затем самосборка вирионов;

– вирионы выходят во внешнюю среду и заражают новые бактериальные клетки.

При вырезании фаговой ДНК из прокариотического генома фаг ведет себя подобно плазмиде. В некоторых случаях происходит рекомбинация фаговой и прокариотической ДНК: обмен генами фага и бактерии. Тогда фаг будет содержать часть генов прокариотической клетки.

Умеренные фаги, несущие прокариотическую ДНК, способны осуществлять трансдукцию – перенос генетической информации от одного прокариотического штамма к другому.

Тема: Вирусы. Понятие об вирусах, происхождение и строение, образ жизни.

Презентация предназначена для учителей биологии среднего и старшего звена, как дополнительный материал для самостоятельного изучения темы школьниками.

Цель урока: рассмотреть особенности представителей вирусов, их значение, строение и происхождение.

Оборудование: мультимедийная презентация «Вирусы»

План урока:

Понятие о вирусах

История изучения вирусов

Происхождение вирусов

Размеры вирусов

Строение вируса

Свойства вирусов

Размножение вирусов

Время изучения 1 час. Материал пригодится также для подготовки к итоговой аттестации по теме.

Ви́ рус ( от латинского virus - яд ) - микроскопическая частица , способная инфицировать клетки живых организмов . Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты : либо Д НК, либо РНК.

Достоверно неизвестно откуда произошли вирусы. Есть несколько версий:

1.Версия о том, что вирусы произошли от более простых организмов (пробионтов)

2. Вирусы - это составные части клеток всех живых существ, своеобразные «одичавшие гены» постоянно образующиеся в живых клетках.

Вирусы состоят из следующих основных компонентов:

1. Сердцевина - генетический материал (ДНК либо РНК), который несет информацию о нескольких типах белков, необходимых для образования нового вируса.

2. Белковая оболочка, которую называют капсидом (от латинского капса - ящик). Она часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.

3. Дополнительная липопротеидная оболочка. Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).

Капсид и дополнительная оболочка несут защитные функции, как бы оберегая нуклеиновую кислоту. Кроме того, они способствуют проникновению вируса в клетку. Полностью сформированный вирус называется вирионом

Размножение:

Вирусы вне клетки не проявляют признаков жизни, но как только попадают в нее, начинается процесс, остановить который почти невозможно – деление вирусов (размножение), которое приводят к заболеванию заразившегося организма. Вирусам для размножения нужен строительный материал, и они берут его из чужеродной клетки. После этого вирусных клеток становится больше, и больше, и организм начинает слабеть (заболевает). Человеку, в организме которого находится вирус, становится плохо; поднимается температура, головная боль, и.т.д. Это всё происходит из-за того, что имунная защита организма борется с вирусами, таким образом выводя их из организма.

Но есть и такие вирусы которые блокируют нашу с вами иммунную систему, такие вирусы называют ВИЧ (вирусы иммунодефицита человека). Эти вирусы устроены немного по-другому они как «шапочки», прикрепляются к нашим защитным клеткам и клетки не видят опасности когда в организм попадают посторонние элементы и соответственно не борются с ними. С этой болезнью сложно, а даже почти невозможно сражаться. Пример – СПИД.

Человеческий организм подвержен всякого рода заболеваниям и инфекциям, также довольно часто болеют животные и растения. Ученые прошлого века пытались выявить причину многих заболеваний, но, даже определив симптоматику и течение болезни, они не могли уверенно сказать о ее причине. И лишь в конце девятнадцатого века появился такой термин, как "вирусы". Биология, а точнее один из ее разделов - микробиология, стала изучать новые микроорганизмы, которые, как оказалось, уже давно соседствуют с человеком и вносят свою лепту в ухудшение его здоровья. Для того чтобы эффективнее бороться с вирусами, выделилась новая наука - вирусология. Именно она может рассказать о древних микроорганизмах очень много интересного.

Вирусы (биология): что это такое?

Только в девятнадцатом веке ученые выяснили, что возбудителями кори, гриппа, ящура и других инфекционных заболеваний не только у людей, но и у животных и растений являются микроорганизмы, невидимые человеческому глазу.

После того как были открыты вирусы, биология не сразу смогла дать ответы на поставленные вопросы об их строении, возникновении и классификации. У человечества появилась потребность в новой науке - вирусологии. В настоящий момент вирусологи работают над изучением уже знакомых вирусов, наблюдают за их мутациями и изобретают вакцины, позволяющие уберечь живые организмы от заражения. Довольно часто с целью эксперимента создается новый штамм вируса, который хранится в "спящем" состоянии. На его основе разрабатываются препараты и проводятся наблюдения по их воздействию на организмы.

В современном обществе вирусология является одной из самых важных наук, а самый востребованный научный сотрудник - это вирусолог. Профессия вирусолога, по прогнозам социологов, с каждым годом становится все более популярной, что хорошо отражает тенденции современности. Ведь, как считают многие ученые, скоро с помощью микроорганизмов будут вестись войны и устанавливаться правящие режимы. В таких условиях государство, имеющее высококвалифицированных вирусологов, может оказаться самым стойким, а его население наиболее жизнеспособным.

Появление вирусов на Земле

Ученые относят возникновение вирусов к самым древним временам на планете. Хотя с точностью сказать, каким образом они появились и какую форму имели в то время, невозможно. Ведь вирусы имеют способность проникать в абсолютно любые живые организмы, им доступны простейшие формы жизни, растения, грибы, животные и, конечно же, человек. Но вирусы не оставляют после себя никаких видимых остатков в виде окаменелостей, например. Все эти особенности жизни микроорганизмов существенно затрудняют их изучение.

• они были частью ДНК и со временем отделились;
• они были встроены в геном изначально и при определенных обстоятельствах "проснулись", начали размножаться.

Ученые предполагают, что в геноме современных людей находится огромное количество вирусов, которыми были заражены наши предки, и теперь они естественным образом встроились в ДНК.

Вирусы: когда были обнаружены

Изучение вирусов - это достаточно новый раздел в науке, ведь считается, что он появился только в конце девятнадцатого века. На самом деле можно сказать, что неосознанно открыл сами вирусы и вакцины от них английский врач в конце девятнадцатого века. Он работал над созданием лекарства от оспы, косившей в те времена сотни тысяч людей во время эпидемии. Он сумел создать экспериментальную вакцину прямо из болячки одной из девушек, болевшей оспой. Эта прививка оказалась весьма эффективной и спасла не одну жизнь.

Но официальным "отцом" вирусов считается Д. И. Ивановский. Этот русский ученый долгое время изучал болезни растений табака и сделал предположение о мелких микроорганизмах, которые проходят через все известные фильтры и не могут существовать самостоятельно.

Спустя несколько лет француз Луи Пастер в процессе борьбы с бешенством выявил его возбудителей и ввел термин "вирусы". Интересен тот факт, что микроскопы конца девятнадцатого века не могли показать ученым вирусы, поэтому все предположения делались относительно невидимых микроорганизмов.

Развитие вирусологии

Середина прошлого века дала мощный толчок в развитии вирусологии. К примеру, изобретенный электронный микроскоп позволил, наконец, увидеть вирусы и провести их классификацию.

В пятидесятые годы двадцатого века была изобретена вакцина от полиомиелита, ставшая спасением от этого страшного заболевания для миллионов детей по всему миру. К тому же ученые научились выращивать человеческие клетки в специальной среде, что привело к появлению возможности изучать вирусы человека в лабораторных условиях. В настоящий момент описано уже около полутора тысяч вирусов, хотя еще пятьдесят лет назад известными были всего лишь двести подобных микроорганизмов.

Свойства вирусов

Вирусы имеют ряд свойств, которые отличают их от других микроорганизмов:

• Очень маленькие размеры, измеряющиеся в нанометрах. Крупные вирусы человека, например оспы, имеют размер триста нанометров (это всего лишь 0,3 миллиметра).
• Каждый живой организм на планете содержит два вида нуклеиновых кислот, а вирусы имеют только одну.
• Микроорганизмы не могут расти.
• Размножение вирусов происходит только в живой клетке хозяина.
• Существование происходит только внутри клетки, вне ее микроорганизм не может проявлять признаков жизнедеятельности.

Формы вирусов

К настоящему моменту ученые могут с уверенностью заявлять о двух формах данного микроорганизма:

• внеклеточная - вирион;
• внутриклеточная - вирус.

Вне клетки вирион находится в "спящем" состоянии, он не поддет никаких признаков жизни. Попав в организм человека, он находит подходящую клетку и, только проникнув в нее, начинает активно размножаться, превращаясь в вирус.

Строение вируса

Практически все вирусы, несмотря на то что они довольно разнообразны, имеют однотипное строение:

• нуклеиновые кислоты, образующие геном;
• белковая оболочка (капсид);
• некоторые микроорганизмы поверх оболочки имеют еще и мембранное покрытие.

Ученые считают, что подобная простота строения позволяет вирусам выживать и приспосабливаться в изменяющихся условиях.

В настоящий момент вирусологи выделяют семь классов микроорганизмов:

• 1 - состоят из двуцепочечной ДНК;
• 2 - содержат одноцепочечную ДНК;
• 3 - вирусы, копирующие свою РНК;
• 4 и 5 - содержат одноцепочечную РНК;
• 6 - трансформируют РНК в ДНК;
• 7 - трансформируют двуцепочечную ДНК через РНК.

Несмотря на то что классификация вирусов и их изучение шагнули далеко вперед, ученые допускают возможность появления новых видов микроорганизмов, отличающихся от всех уже перечисленных выше.

Типы вирусной инфекции

Взаимодействие вирусов с живой клеткой и способ выхода из нее определяет тип инфекции :

• Литическая

В процессе инфицирования все вирусы одновременно выходят из клетки, и в результате она погибает. В дальнейшем вирусы "селятся" в новых клетках и продолжают их разрушать.

• Персистентная

Вирусы выходят из клетки хозяина постепенно, они начинают поражать новые клетки. Но прежняя продолжает свою жизнедеятельность и "рождает" все новые вирусы.

• Латентная

Вирус встраивается в саму клетку, в процессе ее деления он передается другим клеткам и распространяется по всему организму. В подобном состоянии вирусы могут находиться достаточно долгое время. При необходимом стечении обстоятельств они начинают активно размножаться и инфекция протекает по уже перечисленным выше типам.

Россия: где изучают вирусы?

В нашей стране вирусы изучают уже достаточно давно, и именно российские специалисты лидируют в этой области. В Москве расположен НИИ вирусологии имени Д. И. Ивановского, специалисты которого вносят существенный вклад в развитии науки. На базе НИИ работаю научно-исследовательские лаборатории, содержится консультативный центр и кафедра вирусологии.

Параллельно российские вирусологи работают с ВОЗ и пополняют свою коллекцию штаммов вирусов. Специалисты НИИ работают по всем разделам вирусологии:

• общей:
• частной;
• молекулярной.

Стоит отметить, что в последние годы наметилась тенденция к объединению усилий вирусологов всего мира. Такая совместная работа является более эффективной и позволяет серьезно продвинуться в изучении вопроса.

Вирусы (биология как наука это подтвердила) - это микроорганизмы, сопровождающие все живое на планете на протяжении всего их существования. Поэтому их изучение является столь важным для выживания многих видов на планете, в том числе и человека, который уже не раз в истории становился жертвой различных эпидемий, вызванных вирусами.

Вирусы растений имеют такие размеры, которые делают очень удобным их анализ с помощью аналитического ультрацентрифугирования. Этот метод особенно полезен для контроля этапов очистки вируса, а также для изучения влияния различных обработок на физическое состояние вирусных частиц и определения количества вируса в неочищенном экстракте ткани. При использовании шлирен-оптики обычно можно обнаружить вирус в концентрации около 100 мкг на 1 мл. Иногда удается работать с вирусом даже при концентрации 50 мкг на 1 мл. Верхний предел концентрации отчасти зависит от вируса, а также от скорости центрифугирования. При концентрации вируса, составляющей 3-4 мг/мл, возможно зашкаливание, так что появляется черная линия, пересекающая пик. Оптимальными являются условия, при которых концентрация каждого компонента находится в пределах 0,5-2 мг/мл.[ ...]

Размеры и форма микробов. Размеры бактерий колеблются в пределах от десятых долей микрона до нескольких микрон. В среднем диаметр тела большинства бактерий находится в пределах 0,5-1 мк, а средняя длина составляет у палочковидных бактерий 1-5 мк. Разрешающая способность современных бактериологических микроскопов равна 0,2 мк. Поэтому чтобы увидеть ультрамикробы (вирусы, бактериофаги), нужно использовать электронный микроскоп, позволяющий увеличить объем в миллионы раз и имеющий разрешающую способность 0,4 ммк. .[ ...]

ВИРУСЫ - мельчайшие неклеточные частицы - вироспоры, представляющие собой наборы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключенные в белковую оболочку. Размер В. от 20 до 3000 нм1 и более. Размножаются только в клетках растений или животных, часто вызывая опасные заболевания (оспа, ящур, грипп, паротит, полиомиелит и т. д.) животных и человека, а также бактерий.[ ...]

Размеры вирусных частиц составляют от 15-18 до 300-350 нм. Их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Исключение составляют лишь вирус оспы и некоторые другие крупные вирусы, которые можно увидеть в высокопрецизионном световом микроскопе.[ ...]

Вирус бронзовости томатов благодаря крупным размерам и наличию липидной мембраны легко идентифицируется на тонких срезах. Практически все частицы вируса, видимые в цитоплазме, заключены внутри небольших пузырьков, окруженных мембраной (фото 19). Весьма вероятно, что сборка этого вируса происходит в цитоплазме; высказывалось предположение, что вирусные частицы созревают, т. е. приобретают свою липидную мембрану, в результате отпочковывания в пузырьки .[ ...]

Это - микроорганизмы, не имеющие клеточного строения. Размеры структурных единиц вирусов (вирионов) колеблются от 10 до 300 нм. В состав вирионов входят молекулы рибонуклеиновой (РНК) или дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот, окруженные белковой оболочкой. Вирусы имеют разнообразную форму: кубическую, сферическую, палочковидную и др. Размножение вирусов осуществляется простым делением или более сложным путем только внутри клеток живого организма. Вирусы обладают специфичностью действия, т. е. отдельные группы вирусов поражают определенные живые организмы.[ ...]

Вирусы - это микроорганизмы, значение которых очень велико, так как они вызывают болезни растений, животных и человека. Они представляют собой неклеточные организмы гораздо меньшего размера, чем клетки бактерий и простейших. Вирусные частицы нуждаются для размножения в живом орга-низме-хозяине, причем различные штаммы специфичны к определенному хозяину. Когда зараженный материал подвергается компостированию, количество патогенных вирусов в нем резко-снижается преимущественно благодаря температурно-временным воздействиям.[ ...]

Вирусы, имеющие более мелкие размеры и менее сложную структуру, чем клетки, не могут жить независимо. Они всего лишь очень своеобразно упакованные частицы генетической информации, способные жить и размножаться только инфицировав какую-нибудь клетку. При этом в одной клетке могут образоваться тысячи вирусных частиц. Предполагают, что вирусы каким-то образом подчиняют себе механизм жизнедеятельности клетки и используют его в собственных целях. Происхождение вирусов в процессе эволюции не совсем ясно. Их можно рассматривать как сильно дсгенерированные клетки или их фрагменты. Гены вирусов подобны генам других форм и также могут подвергаться мутации.[ ...]

Размеры молекул РНК малых частиц достаточно велики, для того чтобы обеспечить кодирование по крайней мере одного или двух белков помимо Структурного белка. Оффорд , в частности, рассчитал, что длинные частицы Голландского штамма вируса погремковости табака содержат около 7100 нуклеотидов, тогда как короткие частицы содержат около 2400 нуклеотидов. Белок этого вируса состоит из 218 аминокислот , для синтеза которых требуется всего 654 нуклеотида. Вероятно, РНК крупных частиц кодирует РНК-полимеразу, поскольку известно, что эти частицы сами по себе способны инициировать синтез вирусной РНК. Значит, у отой. группы вирусов короткие частицы зависят от крупных, так как только последние кодируют РНК-полимеразу. Вполне возможно, что РНК длинных частиц ■ответственна за несколько функций и при этом дублирования функций не происходит, так что синтез частиц одного класса полностью зависит от информации, которая содержится в РНК частиц другого класса.[ ...]

Диаметр частиц этого вируса при использовании для их изучения метода негативного контрастирования составлял 30 нм (диаметр ВККБ 26 нм). Таким образом, по структуре поверхности вирус огуречной мозаики можно рассматривать как увеличенный вариант ВККБ.[ ...]

Мелкие вирусы растений, как, например, ВТМ и вирус-сателлит вируса некроза табака, представляются очень удобной моделью для такого рода исследований. Преимущества ВТМ в этом плане связаны с доступностью больших количеств вируса, а также с тем, что здесь известна аминокислотная последовательность структурного белка большинства мутантов; удобство использования вируса-сателлита обусловлено небольшими размерами его РНК. Верхний компонент вируса мозаики люцерны (гл.[ ...]

Другие вирусы растений содержат РНК, кодирующие несколько вирусоспецифичных белков. По-видимому, можно не сомневаться в том, что зависимость вируса-сателлита от ВНТ обусловлена малыми размерами первого. Эти авторы обнаружили, что РНК ВС непригодна в качестве матрицы для двух выделенных ими РНК-полимераз. Таким образом, на основании имеющихся данных можно заключить, что, вероятнее всего, ВС кодирует как собственную РИК-полимеразу, так и собственный структурный белок.[ ...]

Мелкие вирусы растений, описанные до сих лор, содержат одпоцопочеч-ную или двухцепочечную нуклеиновую кислоту, заключенную в белковую оболочку. Структурный белок состоит из целого ряда правильно упакованных идентичных субъединиц небольшого размера (молекулярная масса обычно « 20 ООО). Некоторые мутанты вирусов, изолированные в лаборатории, по синтезируют функциональный структурный белок. Сообщалось также о двух встречающихся в естественных условиях вирусах, которые содержат только «голую» РНК (.45(3, 1540, 1001]. В состав некоторых вирусов растений входят такие вещества, как полиамины и липиды. В этой главе мы рассмотрим вопросы, касающиеся выделения и некоторых свойств различных компонентов, входящих в состав вирусов.[ ...]

Частицы вируса желтой карликовости картофеля (ВШКК) имеют бацилловидную форму с округленными концами и средние размеры 380 -75 нм. Вирусная оболочка состоит из трех слоев толщиной около 3,5 нм, расположенных на расстоянии 5 нм друг от друга [ИЗО] (фото 20). Отдельные слои образованы, вероятно, из соединенных своей боковой поверхностью субъединиц диаметром около 3,5 нм. При изучении электронных микрофотографий можно предположить, что внутренний компонент вируса расположен в виде спирали.[ ...]

Штаммы Х-вируса картофеля вызывают образование аморфных включений в зараженной клетке . Размер и число этих включений значительно варьируют в зависимости от штамма вируса и исследуемого вида растения-хозяина. Например, у растений табака включения по своим размерам не больше клеточного ядра, тогда как у картофеля они занимают около половины всего объема клетки. С помощью электронного микроскопа Кику-мото и Матсуи обнаружили в клетках Datura stramonium, инфицированных Х-вирусом картофеля, большие нитевидные массы, иногда окруженные мембранами, а также упаковки нитевидных частиц. Предполагают, что-эти большие нитевидные массы соответствуют аморфным вирусным включениям, которые можно наблюдать под световым микроскопом, однако это предположение нуждается в проверке.[ ...]

Колонии бактерий и вирусов (биоколлоиды) состоят из сотен и тысяч клеток и отличаются периодичностью строения. Толщина водных прослоек между клетками 1-3 мкм, т. е. соизмерима с размерами бактериальных клеток .[ ...]

Возбудитель болезни - вирус хлоротической пятнистости листьев яблони. Форма вируса нитевидная, размер 60 X 12 нм. В тканях растений образует веретеновидные включения. Болезнь весьма вредоносна, особенно в питомниках. При поражении подавляется рост молодых деревьев, уменьшаются листовая поверхность, длина побегов и окружность ствола.[ ...]

В очищенных препаратах вируса мозаики люцерны (ВМЛ) содержатся частицы различных размеров. Исходя из размеров, их делят на несколько классов, которые можно выявить путем седиментациопного или электронно-микроскопического исследования 1619]. Эти компоненты названы нижним (В), средним (М), верхним «Ь» (Ть) и верхним «а» (Та). Компонент верхний «а» (Та) в свою очередь состоит из двух компонентов «а» и «о», которые удается разделить лишь с большим трудом. Размеры и состав этих частиц были определены Келли и Кесбергом , а также Раусом и др. . Результаты более поздних исследований структуры этих частиц обсуждаются в гл.[ ...]

Концентрацию, или выход, вируса обычно выражают величиной массы на единицу сырой массы или величиной массы на 1 мл экстракта. Однако разные ткани и разные листья даже в пределах одного и того же растения и при одних и тех же условиях значительно различаются по содержанию в них воды, что может быть следствием, например, разного размера вакуолей или количества волокнистого материала.[ ...]

К третьей группе примесей, размер частиц которых составляет КГ6 - 10“7 см, отнесены молекулярно растворенные вещества, вирусы и бактериофаги, а также растворенные в воде газы - кислород, диоксид углерода и т. д.[ ...]

Процессы, регулирующие инактивацию вирусов в пресной воде, отличаются от таковых в морской воде только отсутствием химического инактивирующего агента. Исследования с пресной водой показали, что скорость инактивации вирусов и в этом случае пропорциональна размеру нативной микробной популяции (рис. 52). Природа микробного инактивирующего агента, действующего как в пресной, так и в морской воде, остается пока неизвестной.[ ...]

К этой же группе могут быть отнесены вирусы и другие микроорганизмы, в том числе и болезнетворные (патогенные) бактерии, которые по своим размерам приближаются к коллоидным частицам. Удаление их из воды является чрезвычайно ответственным мероприятием.[ ...]

Эта группа объединяет клещей средних размеров (0,8 мм), питающихся на растениях и обычно имеющих широкий круг хозяев. Известен только один представитель Те1;га:пусЫ(1ае, обыкновенный паутинный клещ ТеЬгапускт 1е1а,г1ш Ь., который, как можно полагать, служит переносчиком вируса (он передает У-вирус картофеля) . Оптимальный период для инфицирования насекомого и для заражения растений составляет около 5 мин, однако следует отметить, что число растений, использованных в опыте, было недостаточным для точного установления этих сроков. Передача клещом У-вируса картофеля сходна с передачей вирусов (в том числе того же У-вируса картофеля) тлями с помощью стилета.[ ...]

В тканях растений кукурузы, зараженных вирусом мозаики кукурузы, были найдены бацилловидные вирусоподобные частицы . Эти частицы, длина которых оказалась равной около 240 им и диаметр 48 нм (измерения проводили на ультратонких срезах), имели две отграничивающие их мембраны и плотную палочковидную сердцевину диаметром около 10 нм. Частицы подобного же размера наблюдались в слюнных железах и в клетках эпителия стенки кишечника инфицированных особей насокомого-переносчика Feregrinus maidis (Ashm.) . Частицы, обнаруженные в препаратах, приготовленных методом распыления капель, имели значительно больший диаметр - около 90 нм . Разница, вероятно, была обусловлена сморщиванием частиц, изучавшихся на срезах, и уплощением частиц при распылении их на пленке-подложке. Вирус до сих пор не выделен, и вывод о том, что эти частицы представляют собой вирус мозаики кукурузы, основан только на отсутствии подобных частиц в тканях здоровых растений кукурузы или здоровых насекомых-переносчиков. Частицы сходного строения, но несколько отличающиеся по размерам наблюдали в растениях ячменя, зараженных вирусом риса (tungro),H в тканях цикадки-переносчика Laodelphax siri-atellus Fallen .[ ...]

Эффективность больных растений как источника вируса может меняться в зависимости от времени после инокуляции, если меняется концентрация вируса в растении (см., например, ). Это может сказываться на эффективности инфицирования тлей. Так, Брэдли показал, что у растений табака, зараженных У-вирусом картофеля, эпидермис различных листьев средних размеров неодинаково пригоден для передачи вируса тлями и что это тесно связано с количеством вируса в экстрактах (количество вируса определялось серологически). Восприимчивость данного вида или сорта растений к тому или иному вирусу может быть различной в зависимости от того, какой вид тлей использовался в качестве переносчика . Это явление иллюстрируется данными, приведенными в табл. 21.[ ...]

Следует принять во внимание, что в нейтральной среде вирусы и бактерии являются носителями отрицательного электрического заряда: размеры этих микроорганизмов от 10 6 см и более. Такие признаки позволяют считать данные болезнетворные микроорганизмы гидрофильными биоколлоидами . Естественно, что с позиций классификации по Кульскому состояние, в котором они пребывают в воде, приближает их к примесям первой либо второй группы, следовательно, и удаление их из воды должно осуществляться рекомендуемыми для этих групп методами.[ ...]

Большинство работ по получению искусственных мутантов вирусов растений проводилось с ВТМ. С целыо выделения мутантов были использованы растения-хозяева, реагирующие на инокуляцию всоми штаммами появлением местных некрозов, как, например, N. glutinosa и N. tabacum, сорт Ксанти. Были использованы также другие виды растений рода Nico-tiana, у которых обычно возникают системные мозаичные заболевания, а при заражении некоторыми штаммами - местные некрозы. Один из обычных методов выделения мутантов состоит в том, чтобы инокулировать растения, реагирующие местными некрозами, при таких условиях, при которых большинство некрозов возникает в результате заражения одной вирусной частицей. Иногда мутанты вызывают местные некрозы, легко отличимые от вызываемых обычным штаммом. Часто поражения, вызываемые новым штаммом, бывают меньше по размеру . Для выявления других различий в характере симптомов болезни, вызываемых известным и мутантным штаммами, экстрактами ткани, полученной из местных поражений, вызываемых мутантным штаммом, ииокулировали растения, реагирующие системным заболеванием. При этом мутантные штаммы можно идентифицировать по характеру симптомов развивающегося заболевания.[ ...]

Исследование вирусной суспензии. Ни один из обнаруженных вирусов не может быть использован как имитатор всех типов вирусов . Однако бактериофаг E. coli Т объединяет многие типы вирусов, найденные в бытовых сточных водах, и его довольно легко определить (Т - является двадцатигранным фагом размером приблизительно 500-100 нм). Поэтому с ним и проводили эксперименты. Связь вирусов с кишечной палочкой зависит от типа и концентрации катионов в растворе.[ ...]

Г. Адсорбция на мембранных фильтрах. Метод основан на адсорбции вирусов на мембранных фильтрах типа «МППроге» или «Сле1тап», хотя диаметр пор на фильтре в 10-20 раз больше, чем размер вирусов. Добавление М С 2 к вирусной суспензии повышает адсорбцию. Этот метод, однако, не был эффективен при исследовании водопроводной воды.[ ...]

Внутриядерные включения обнаружены также в случае заражения другим вирусом из группы У-вируса картофеля - вирусом желтой мозаики фасоли. Мюллер и Кёниг использовали размер включений в качестве индикатора инфекции определенным вирусом в тесте перекрестной инокуляции со штаммами вируса желтой мозаики. Один из этих штаммов продуцировал небольшое число очень крупных кристаллов в инфицированных клетках, другие - агрегаты мелких кристаллов. В опытах по перекрестной инокуляции растения, инфицированные штаммами, вызывающими образование’ мелких кристаллов, инокулировали штаммом, продуцирующим крупные кристаллы; о результатах теста судили по тому, присутствуют ли крупные кристаллы в ядрах клеток листа или нет. Вайнтрауб и Рагетли нашли, что кристаллические включения, индуцируемые вирусом желтой мозаики-фасоли, часто обнаруживаются в ядрышках зараженных клеток Vicia faba.[ ...]

В подземных загрязненных водах могут находиться ультрамикроорганизмы - вирусы, размеры которых в тысячи раз меньше размеров обычных бактерий (они проходят через мембранные фильтры). Так, размер вируса полимиелита составляет всего 8-17 нм (10 9 м). На холоде вирусы сохраняют свою активность на протяжении многих лет, они являются стойкими и к повышенным температурам. При инфильтрации и фильтрации воды в породах вирусы не задерживаются в ней и могут мигрировать с водой на большие расстояния, вызывая вирусные инфекции.[ ...]

В своих классических исследованиях по изучению действия панкреатической рибонуклеазы на РНК вирусов растений Маркхэм и Смит использовали хроматографию на бумаге и методы электрофореза для разделения фрагментов длиной до трех нуклеотидов. Современные методы хроматографии на колонках оказались более эффективными для разделения длинных олигонуклеотидов. При фракционировании олигонуклеотидов на колонках с ДЭАЭ-целлюлозой в 7 М мочевине смеси разделяют вплоть до фрагментов, содержащих 8 нуклеотидов . Таким образом, оказалось возможным получить данные об относительной частоте определенных последовательностей длиной до пяти нуклеотидов и сравнить их с частотой, вычисленной в предположении беспорядочного распределения нуклеотидов. Такой анализ можно провести для РНК различных штаммов одного вируса (гл. Однако это слишком длинный путь для получения информации о полной последовательности оснований в какой-то вирусной РНК. Необходимой промежуточной стадией при выяснении полной последовательности оснований будет выделение фрагментов РНК, достаточно больших, чтобы в них содержались уникальные последовательности оснований и идентифицируемые участки перекрывания с другими последовательностями, но в то же время достаточно коротких для того, чтобы было осуществимо определение последовательности оснований. Эти требования ограничивают средний размер таких фрагментов РНК длиной приблизительно 20-50 нуклеотидов.[ ...]

Бактерии в нейтральной среде являются отрицательно заряженными частицами, их изоэлектрическая точка находится в пределах между pH 3 и 4 . Вирусы также оказались отрицательно заряженными частицами, что было установлено рядом исследователей . Отмеченные данные, а также ряд других физико-химических особенностей, в частности, размеры частиц 10 6 см и больше, неспособность к диализу и пр. позволяют рассматривать болезнетворные микроорганизмы как гидрофильные биоколлоиды. Однако не следует упускать из виду, что стабильность микробных дисперсий может определяться и физиологическими особенностями входящих в ее состав клеток.[ ...]

Микроорганизмы, невидимые под микроскопом, называются ультрамикробами. Из этой группы ультра-микроскопических форм наиболее важное значение в практической деятельности человека имеют бактериофаги - фильтрующиеся вирусы и невидимые формы бактерий. Наблюдать ультрамикробы удалось только в электронный микроскоп, дающий увеличение до 45 000 раз. Вирусы (рис. 85) представляют собой частицы, состоящие из белковых веществ и нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). Они не обладают обычной клеточной структурой. К неклеточной форме жизни относятся также бактериофаги (рис. 86), представляющие собой удлиненные образования с утолщенным концом.[ ...]

Чувствительность реакции преципитации определяется минимальным количеством антигена, способного образовать видимый преципитат. Чем меньше молекула антигена, тем большее его количество требуется для проявления реакции. Било разработано несколько различных методов, в которых вирус перед реакцией с аптисывороткой адсорбируется па значительно больших по размеру частицах или эритроцитах. Чувствительность подобного рода методов выше, чем обычной реакции преципитации, однако пи один из них не получил до сих пор широкого распространения. Например, Сайт о и Мвата 11472] использовали метод адсорбции очищенного вируса штрихова-той мозаики ячменя па эритроцитах овцы, обработанных Таллином. С помощью этого метода можно было тестировать даже такое незначительное количество вируса, как 0,01 мкг.[ ...]

Менее организованные, но более способные к мутации виды часто и вытесняют более организованные виды, занимая их экологические ниши. При этом новые виды часто оказываются, во-первых, весьма агрессивными и трудно уничтожимыми за счет своей высокой изменчивости (как это произошло с вирусом СПИДа, который пришел на смену вирусам кори, скарлатины и др.), а во-вторых, более мелкими по размеру особями. Так, исчезающих в степях копытных животных, функциями которых являлись поедание и частичная переработка растительности (что облегчало ее дальнейшее разложение редуцентами), могут заменить грызуны и растительноядные насекомые. При этом следует учесть, что мелким организмам труднее противостоять нарастающей энтропии, поэтому в перспективе возможна гибель всей экосистемы.[ ...]

Заболевание известно во многих странах мира. В СССР обнаружено на Украине, в Молдавии, Эстонии и Грузии и является объектом внутреннего карантина. Поражаются слива, алыча, мирабель, абрикос и персик. Возбудитель болезни - Plum pox (= Prunus virus 7 Smith). Форма вируса - нитевидная, размер 760X20 им.[ ...]

В состав бактерий входит 1-4% жиров, 8 - 14% белков и 80- 85% воды. В микроколичествах содержатся фосфор, калий, кальций, магний, железо и другие элементы . Вирусы не обладают клеточной структурой и имеют размер 10- 100 нм .[ ...]

В большинстве ранних работ, в которых изучалось явление перекрестной защити, растения обычно заражали сначала слабым штаммом, а затем сильным, вызывающим образование дискретных некротических или хлороти-ческих местных поражений. Интерференцию между родственными штаммами можно продемонстрировать и путем инокуляции растений смешанным иноку-лумом, содержащим вирусы или штаммы, один из которых или оба вызывают образование местных некрозов. На фото 73 показана интерференция типичного штамма ВТМ со штаммом, вызывающим хлоротические местные поражения. Результатом интерференции является уменьшение числа местных некрозов. Это показано для штамма UI ВТМ в присутствии возрастающих концентраций штамма VM и в присутствии вируса некроза табака. Поражения, вызываемые штаммом VM, легко отличить от поражений, вызываемых штаммом Ut на листьях растений N. glutinosa, по их малым размерам (фиг. 51).[ ...]

В эту группу входят коллоидные (минеральные и органоминеральные) частицы почв и грунтов, а также недиссоциированные и нерастворимые формы гумусовых веществ, придающие воде окраску. Последние вымываются в природные водоемы из лесных, болотистых и торфяных почв, а также образуются в самих водоемах в результате жизнедеятельности водных растений и водорослей. К этой группе могут быть отнесены также вирусы и другие организмы, приближающиеся по размерам к коллоидным частицам. Так как среди них находятся болезнетворные (патогенные) организмы, то удаление их из воды является весьма ответственным мероприятием.[ ...]

В некоторых случаях вирусная инфекция моя ет приводить к более или менее равномерной задержке роста всех органов растений, включая листья, цветки и плоды, а такя-te к укорачиванию черешков и междоузлий. В ряде других случаев рост одних органов может замедляться в значительно большей степени, чем других. Например, при мелкоплодности вишни плоды ее остаются мелкими в результате уменьшения числа клеточных делений, листья же продолжают расти достаточно хорошо. Снижение урожая плодов является обычным симптомом вирусных болезней и имеет важное экономическое значение. Это снижение урожая обусловлено, вероятно, уменьшением как размеров, так и количества образующихся плодов. При некоторых заболеваниях, например при заболевании, носящем название карликовости сливы, количество образующихся плодов сильно уменьшается, тогда как размер их больше, чем в норме. Описан один интересный пример, когда урожай плодов с деревьев, которые были здоровыми в момент цветения, оказался меньше обычного. Такой урожай плодов наблюдался на вишне, которая была опылена пыльцой с деревьев, зарая енных вирусом желтухи вишни .[ ...]

В большинстве вирусных препаратов, несомненно, имеются иеинфекцион-ные частицы и их доля в некоторых случаях может быть высока. Тем не менее можно почти с полной уверенностью утверждать, что основным фактором, вызывающим необходимость использования огромного количества вирусных частиц для осуществления каждого успешного заражения, является низкая эффективность процесса механической инокуляции. Существует, вероятно, несколько причин, которыми можно объяснить недостаточную эффективность этого процесса: 1) весьма вероятно, что лишь небольшая часть из примерно 10е эпидермальных клеток имеет потенциально восприимчивые к инфекции поврежденные участки, возникшие в результате поранения расположенной над ними листовой поверхности; 2) продолжительность существования этих восприимчивых к инфекции участков коротка, и многие из вирусных частиц, находящихся в инокулуме над каким-либо повреждением, никогда не вступают в контакт с такими участками; 3) распределение вирусных частиц, нанесенных на ¡поверхность листа, вероятно, очень неравномерно с точки зрения участков поверхности, соответствующих размерам отдельных клеток; 4) значительная часть вирусных частиц, возможно, адсорбируется на неактивных участках листовой поверхности и не принимает, таким образом, участия в процессе инфекции; 5) некоторые вирусные частицы могут проникнуть в потенциально восприимчивые к инфекции клетки, но не способны в них репродуцироваться, не будучи тем или иным способом активированы. Существование таких центров было продемонстрировано для некоторых систем вирус - растение. Например, штамм U2 ВТМ не вызывает видимых поражений у фасоли сорта Пинто при благоприятных для этого условиях, и инфекционный вирус в инокулированных растениях не обнаруживается. Однако, если эти растения прогреть в течение 1 мин при 50 °С в любое время по прошествии 6-24 ч после инокуляции, образуются многочисленные местные поражения .