Віруси

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Будова і класифікація вірусів

2. Неклітинна форма життя

3. Взаємодія вірусу з клітинами

4. СНІД

Висновок

Використана література

Вступ

Розмаїття життя землі ніяк не описати. Вважають, що нині на планеті живе понад мільйон видів звірів, 0,5 млн. видів рослин, до 10 млн. мікроорганізмів, причому ці цифри занижені. Жодна людина ніколи не пізнає усі ці види. Тим паче виникає гостра потреба у системі живої природи, керуючись якою ми могли знайти у ній місце для організму, який нас зацікавив, чи це бактерія, що викликає нову хворобу, новий жук чи кліщ, птах чи риба. Цю необхідність люди усвідомили ще в минулому столітті. Саме тоді великий шведський натураліст Карл Лінней створив наукову систему живої природи, якою ми й досі користуємося . Звіт віку наукової систематики ведеться від 1758г., коли побачило світ 10-те виданя ліннеївської «Системи природи». Основні засади Ліннея - назви видів, зберігаються досі, хоча видів зараз відомо в тисячі разів більше. У світі є велика група живих істот, які не мають клітинної будови. Ці істоти носять назву - віруси (латів. ”вірус”- отрута) і представляють неклітинні форми життя. Вони виключно малі, тому можуть бути вивчені лише за допомогою електронного мікроскопу. Захворювання рослин, тварин і людини, вірусна природа яких у даний час установлена, протягом багатьох сторіч завдавали шкоду господарству і здоров'ю людини. Хоча багато з цих хвороб були описані, але спроби встановити їхню причину і виявити збудник залишались безуспішними. У результаті спостережень Д.І.Івановський і В.В.Половцев уперше висловили припущення, що хвороба тютюну, описана в 1886 році A. D. Mayer у Голландії під назву мозаїчної, являє собою не одне, а два цілком різноманітних захворювання однієї рослини: одне з них - рябуха, збудником якого є грибок, а інше невідомого походження. Досліджуючи мозаїчну хворобу тютюну в ботанічній лабораторії Академії наук, Івановський дійде висновку, що мозаїчна хвороба тютюну визивається бактеріями, що проходять через фільтри Шамберлана, що, проте, не спроможні рости на штучних субстратах. Збудник мозаїчної хвороби називає Івановський «фільтрівними» бактеріями, тому що сформулювати відразу існування особливого світу вірусів було дуже важко. Підкреслюючи, що збудник мозаїчної хвороби тютюну не міг бути виявлений у тканинах хворих рослин за допомогою мікроскопа і не культивувався на штучних живильних середовищах. Д.І.Івановский писав, що його припущення про живу й організовану природу збудника « сформованно в цілу теорію особливого роду інфекційних захворювань » , представником яких, крім тютюнової мозаіки, є ящур (використавши той самий метод фільтрації).

Д.І.Івановский відкрив віруси - нову форму існування життя. Своїми дослідженнями він заклав основи ряду наукових напрямків вірусології: вивчення природи вірусу, цитопаталогічних вірусних інфекцій, що фільтруються форм мікроорганізмів, хронічного і латентного вірусоносійства. Одним із найбільших відкриттів у вірусології є відкриття американських учених Д.Балтімора і Н.Темина, що знайшли в структурі ретровіруса ген, що кодує фермент - обернену транскриптазу. Призначення цього ферменту - каталізувати синтез молекул ДНК на матриці молекули РНК. За це відкриття вони одержали Нобелевську премію. У знак визнання видатних заслуг Д.І.Івановского перед вірусологічною наукою, Інституту вірусології АМН СРСР у 1950 році було привласнено його ім.я; в Академії медичних наук заснована премія імені Д.И.Ивановского, що присуджується один раз у три роки.

1. Будова і класифікація вірусів

Віруси не можна побачити у оптичний мікроскоп, тому що їх розміри менше довжини світлової хвилі. Розгледіти їх можна лише за допомогою електронного мікроскопа.

Віруси складаються з наступних основних компонентів:

1. Серцевина - генетичний матеріал (ДНК або РНК), який несе інформацію про декілька типів білків, необхідних для утворення нового вірусу.

2. Білкова оболонка, що називається капсидом (від латинського слова капсо - ящик). Вона часто побудована з ідентичних повторюваних субодиниць - капсомеров. Капсомер утворять структури з високим щаблем симетрії.

3. Додаткова липопротеїдна оболонка. Вона утворена з плазматичної мембрани клітини-хазяїна та зустрічається тільки в порівняно великих вірусів (грип,герпес).

Капсиди і додаткова оболонка несуть захисні функції, як би оберігаючи нуклеїнові кислоти. Крім того, вони сприяють проникненню вірусу в клітину. Повністю сформований вірус називається вірионом.

Кількість капсомер і спосіб їх укладання суворо постійні для кожного виду вірусу. Наприклад, вірус поліомієліту містить 32 капсомер, а аденовірус - 252.

Оскільки основу всього живого становлять генетичні структури, то і віруси класифікують зараз за характеристикою їх спадкової речовини - нуклеїнових кислот. Всі віруси поділяють на дві великі групи: ДНК-віруси (дезоксивіруси) і РНК-віруси (рібовіруси). Потім кожну з цих груп поділяють на віруси з двухнитчатою і однонитчатою нуклеїновими кислотами. Наступний критерій - тип симетрії віріонів (залежить від способу укладання капсомерів), наявність або відсутність зовнішніх оболонок, по клітинах - хазяїнах. Крім цих класифікацій є ще багато інших. Наприклад, за типом перенесення інфекції , від одного організму до іншого. Віруси - дрібні організми, їх розміри коливаються від 12 до 500 нанометрів . Дрібні віруси рівні великим молекулам білка. Віруси - різко виражені паразити клітин. Віруси не розмножуються на штучних поживних середовищах - вони надто перебірливі в їжі. Звичайний м'ясний бульйон, який влаштовує більшість бактерій, для вірусів не годиться. Їм потрібні живі клітини, і не будь-які, а строго визначені. Як і інші організми, віруси спроможні до розмноження та мають спадковість. Спадкові ознаки вірусів можна враховувати по спектру хазяїв і симптомам що викликають захворювання, а також по специфічності імунних реакцій природних хазяїв або штучно імунізованих експериментальних тварин. Сума цих ознак дозволяє чітко визначити спадкові властивості будь-якого вірусу, і навіть більше - його різновидів, що мають чіткі генетичні маркери, наприклад: нейротропністью деяких вірусів грипу і т.п. Мінливість є іншою стороною спадковості, і в цьому відношенні віруси подібні всім іншим організмам, що населяють нашу планету. При цьому у вірусів можна спостерігати як генетичну мінливість, пов'язану зі зміною спадкової речовини, так і фенотипічну мінливість, пов'язану з проявом того самого генотипу в різних умовах.

2. Неклітинна форма життя

Вірус має досить складну внутрішньої структурою. Його серцевина (ядро) містить одну (іноді більше) молекулу нуклеїнової кислоти (ДНК чи РНК).Нуклеїнові кислоти найменших вірусів містять 3-4 гена, а найбільші віруси мають до 100 генів. Зовні вірус покритий білковим «чохлом», захищаючи нуклеїнову кислоту від шкідливих впливів довкілля. Форма вірусів дуже різноманітна. За розмірами віруси поділяють на великі (300-400 нм в діаметрі), середні (80-125 нм) і малі (20-30 нм). Великі віруси можна побачити у звичайний мікроскоп, менші вивчають під електронним мікроскопом. Всі віруси по своїй природі - паразити. Вони спроможні відтворювати себе, але тільки усередині живих клітин. Звичайно віруси викликають явні ознаки захворювання. Попавши усередину клітини, вони «включають» її ДНК і, використовуючи свою власну ДНК або РНК, дають клітині команду синтезувати компоненты вірусу. Компоненты вірусу спроможні до спонтанного утворення віріона. Клітина, витративши усі життєво необхідні соки на синтез вірусів, гине, перевантажена паразитами. Віруси «розривають» оболонку клітини і передаються в іншу клітину у вигляді інертних часток. Віруси поза клітиною являють собою кристали, але при включенні в клітину «оживають».

Віруси як і інші організми, характеризуються пристосованістю до умов зовнішнього середовища. Потрібно тільки не забувати, що для них організм хазяїна є середовищем життєдіяльності, тому багато умов зовнішнього середовища впливають на вірус опосредкованно - через організм хазяїна. Проте багато чинників зовнішнього середовища можуть і безпосередньо впливати на віруси. Достатньо пригадати мутанти вірусів, що, наприклад, розмножуються при температурі 32-37 С и гинуть при температурі 38-40 С, хоча їхні хазяїнами залишаються цілком життєздатними при ціх температурних режимах. Найважливішими відмінностями вірусів є:

1. Вони містять у своєму складі лише один з типів нуклеїнових кислот: або рибонуклеїнової кислоти (РНК), або дезоксирибонуклеїнову (ДНК), - а всі клітинні організми, в тому числі і найпримітивніші бактерії, містять і ДНК, і РНКодночасно.

2. Не володіють власним обміном речовин , мають дуже обмежену кількість ферментів . Для розмноження використовують обмін речовин клітини - господаря, її ферменти і енергію.

3. Можуть існувати як внутрішньоклітинні паразити і не розмножуються поза клітинами тих організмів, в яких паразитують.

3. Взаємодія вірусу з клітинами

Віруси здатні жити і розмножуватися тільки в клітинах інших організмів. Поза клітинами організмів вони не виявляють жодних ознак життя. У зв'язку з цим віруси являють собою або позаклітинне покояться форму (варіон), або внутрішньоклітинну реплицируются - вегетативну. Варіони демонструють відмінну життєздатність. Зокрема, вони витримують тиск до 6000атм і переносять високі дози радіації, однак гинуть при високій температурі, опроміненні УФ - променями, а також вплив кислот і дезінфекційнихзасобів. Взаємодія вірусу з клітиною послідовно проходять кілька стадій:

1. Перша стадія являє собою адсорбцію варіонов на поверхні клітини-мішені, яка для цього має володіти відповідними поверхневими рецепторами. Саме з ними специфічно взаємодіє вірусна частка, після чого відбувається їх міцне зв'язування, з цієї причини клітини сприйнятливі не до всіх вірусів. Саме цим пояснюється сувора визначеність шляхів проникнення вірусів. Наприклад, рецептори до вірусу грипу є у клітин слизової оболонки дихальних шляхів, а у клітин шкіри їх немає. Тому через шкіру на грип захворіти не можна - вірусні частки для цього потрібно вдихнути з повітрям, вірус гепатиту А. або В. проникає і розмножується тільки в клітинах печінки, а вірус епідемічного паротиту (свинка) - у клітинах привушних слинних залоз і т.д.

2. Друга стадія полягає в проникненні цілого варіона або його нуклеїнової кислоти всередину клітини-господаря.

3. Третя стадія називається депротеїнізація. У ході її відбувається звільнення носія генетичної інформації вірусу - його нуклеїнової кислоти.

4. У ході четвертої стадії на основі вірусної нуклеїнової кислоти відбувається синтез необхідних для вірусу сполук.

5.В п'ятої стадії відбувається синтез компонентів вірусної частинки - нуклеїнової кислоти і білків капсиду, причому всі компоненти синтезуються багато разів.

6. У ході шостої стадії з синтезованих раніше численних копій нуклеїнової кислоти і білків формуються нові віріони шляхом самозбірки

7.Остання - сьома стадія - представляє собою вихід знову зібраних вірусних часток із клітини-господаря. У різних вірусів цей процес проходить не однаково. У деяких вірусів це супроводжується загибеллю клітини за рахунок звільнення літичних ферментів лізосом - лізис клітини. В інших варіони виходять з живої клітини шляхом відокремлення, однак і в цьому випадку клітина з часом гине. Час, що минув з моменту проникнення вірусу в клітину до виходу нових варіонов, називається прихованим або латентним періодом. Воно може широко варіювати: від декілька годин (5-6 у вірусів віспи та грипу) до декількох діб (віруси кору, аденовіруси та ін) Інший шлях проникнення в клітину у вірусів бактерій - бактеріофагів, які відкрив у 1917 р. французький вчений Ф. Д'ерелл. Під електронним мікроскопом вони мають форму коми або тенісної ракетки розміром близько 5 нм. Коли часточка фага прикріплюється своїм тонким відростком до бактеріальної клітини, його ДНК проникає в клітину і викликає синтез нових молекул ДНК і білка бактеріофага. Через 30-60 хв. бактеріальна клітина руйнується і з неї виходять сотні нових часточок фага, здатних спричинити зараження інших бактеріальних клітин. Спочатку вважали, що бактеріофаги можна використовувати для боротьби з хвороботворними бактеріями. Проте згодом виявилося, що фаги швидко руйнують бактерії в пробірці, але неефективні в живому організмі. У зв'язку з цим їх використовують в основному для діагностики захворювань, виявлення бактерій. Товсті клітинні стінки не дозволяють білку-рецептора разом з приєднаним до нього вірусом занурюватися в цитоплазму, як це відбувається при інфікуванні клітин тварин. Тому бактеріофаг вводить порожнистий стрижень в клітку і заштовхує через неї ДНК (або РНК), що знаходиться в його голівці. Геном бактеріофага потрапляє в цитоплазму, а капсид залишається зовні. У цитоплазму бактеріальної клітини починається редуплікація геному бактеріофага, синтез його білків і формування капсида. Через певний проміжок часу бактеріальна клітина гине, і зрілі фагові частки виходять у навколишнє середовище.

Бактеріофаги, що утворюють у заражених клітинах нове покоління фагових частинок, що призводить до лізису (руйнування) бактеріальної клітини, називаються вірулентними фагами.

Деякі бактеріофаги всередині клітини господаря не реплікуються. Замість цього їх нуклеїнова кислота включається в ДНК хазяїна, утворюючи з нею єдину молекулу, здатну до реплікації. Такі фаги отримали назви помірних фагів, або профагів. Профаги не роблять літичного впливу на клітину-господаря і при розподілі реплікується разом клітинною ДНК. Бактерії, що містять профаг, називаються лізогенним. Вони проявляють стійкість до фагу, який в них міститься і так само до близьких до нього іншим фагам. Зв'язок профага з бактерією дуже міцний, але вона може бути порушена під впливом індукуючих факторів (УФ - променями, іонізуюча радіація, хімічні мутагени). Слід зазначити, що лізігенні бактерії можуть змінювати властивості (наприклад, виділяти нові токсини). В людини переносниками вірусних хвороб можуть бути москіти (жовта лихоманка), комарі (японський енцефаліт) чи кліщі (тайговий енцефаліт). Раніше всіх вірусів, поширених з допомогою кровососів, об'єднували у групу арбовірусів. Якщо клітини з'єднані друг з одним, як клітини нервової системи, вірус може подорожувати за цими контактам, заражаючи одну клітину однією. Зазвичай це повільний процес (відбувається зараження, наприклад, при укусі скаженого тваринного). В багатьох вірусів розвиваються спеціальні пристосування в просуванні у клітину. Клітини, що вистилають дихальні шляхи, вкриті захисним шаром слизу. Але вірус грипу розріджує слиз і проникає до мембрани (саме тому перший симптом грипу - часто нежить).

4. СНІД

Боротьба з вірусними інфекціями пов'язана з численними труднощами, серед яких особливо слід відзначити несприйнятливість вірусів до антибіотиків. Віруси активно мутують, і регулярно з'являються все нові штами, проти яких ще не знайдено «зброя». Перш за все, це відноситься до РНК-вмісних вірусів, геном яких зазвичай більший і, отже, менш стабільний. До теперішнього часу боротьба з багатьма вірусними інфекціями складається на користь людини, в основному завдяки загальній вакцинації населення в профілактичних цілях. Такі заходи у результаті привели до того, що до теперішнього часу, на думку фахівців, в природі зник вірус натуральної віспи. У результаті поголовної вакцинації в нашій країні, в 1961р. епідемічний поліомієліт був ліквідований. Однак природа і зараз випробовує людину, час від часу, підносячи сюрпризи у вигляді нових вірусів, що викликають страшні захворювання. Самим яскравим прикладом є вірус імунодефіциту людини, боротьбу з яким людина поки програє. Його поширення вже відповідає пандемії.

Однак не слід перебільшувати шкідливий вплив вірусів на клітинні організми. Вони можуть бути і корисними. Перш за все, віруси, як і будь-які інші паразити, стимулюють діяльність захисних сил організмів, спрямовуючи, до певної міри, еволюційний процес. Багато вірусів, що вражають бактерії, надзвичайно важливі для медицини і ветеринарії, оскільки дозволяють природним шляхом і без хімічних реагентів перемагати багато бактеріальні інфекції. Важливо пам'ятати, що в природі немає «корисних» і «шкідливих», а головне немає «зайвих» ланок і кожен організм виконує свою, тільки йому властиву роль.

Висновок

Боротьба з вірусними інфекціями пов'язана з численними труднощами, серед яких особливо слід відзначити несприйнятливість вірусів до антибіотиків. Віруси активно мутують, і регулярно з'являються все нові штами, проти яких ще не знайдено «зброя». Перш за все, це відноситься до РНК-вмісних вірусів, геном яких зазвичай більший і, отже, менш стабільний. До теперішнього часу боротьба з багатьма вірусними інфекціями складається на користь людини, в основному завдяки загальній вакцинації населення в профілактичних цілях. Такі заходи у результаті привели до того, що до теперішнього часу, на думку фахівців, в природі зник вірус натуральної віспи. У результаті поголовної вакцинації в нашій країні, в 1961р. епідемічний поліомієліт був ліквідований. Однак природа і зараз випробовує людину, час від часу, підносячи сюрпризи у вигляді нових вірусів, що викликають страшні захворювання. Самим яскравим прикладом є вірус імунодефіциту людини, боротьбу з яким людина поки програє. Його поширення вже відповідає пандемії. Однак не слід перебільшувати шкідливий вплив вірусів на клітинні організми. Вони можуть бути і корисними. Перш за все, віруси, як і будь-які інші паразити, стимулюють діяльність захисних сил організмів, спрямовуючи, до певної міри, еволюційний процес. Багато вірусів, що вражають бактерії, надзвичайно важливі для медицини , оскільки дозволяють природним шляхом і без хімічних реагентів перемагати багато бактеріальних інфекції. Важливо пам'ятати, що в природі немає «корисних» і «шкідливих», а головне немає «зайвих» ланок і кожен організм виконує свою, тільки йому властиву роль.

Використана література

вірус клітина інфекція

1. Богданова Т. Л. Біологія: завдання й вправи. Посібник для вступників у вузи. - М.: Вищу школу, 1991.

2. Кнорре Д. Р.,Мизина З. Д. Біологічна хімія: Підручник для хім.,биол. і мед. спец. вузів. - М.: Вищу школу, 2000.

3.Лемеза М. А.,Камлюк Л. У. Біологія у питаннях і відповідях: Навчальний посібник / Худ. обл. М. У.Дранко. -Мн.: ТОВ «>Попурри», 1997.

4.Медников Б. М. Біологія: форми рівні життя. - М.: Просвітництво, 1994 р.

5. Полянський Ю. І. Загальна біологія:Учеб. для 10-11 кл. середовищ. шк. - М.: Просвітництво, 1993.

6.Тупикин Є. І. Загальна біологія з засадами екології і природоохоронної діяльності: Навчальний посібник для поч. проф. освіти. - М.:Образовательно-издательский центр «Академія», 2002.

Размещено на Allbest.ru