Каковы особенности строения вирусов расскажите об этом на конкретных примерах кратко

Обновлено: 05.07.2024

Главная задача биологии — это развитие представлений у человека о живых организмах, о многообразии видов, обо всех закономерностях развития живых существ, а также об их взаимодействии с окружающей природой. Предмет основы безопасности жизнедеятельности (ОБЖ) позволяет получить знания и умения, которые помогут сохранить жизнь и здоровье в опасных ситуациях. Эти ситуации всегда возникают неожиданно, но, тем не менее, большинство из них предсказуемы и к ним можно подготовиться заранее. ОБЖ учит нас предвидеть возможные опасности и минимизировать потери от той или иной ситуации. Сегодня мы сталкиваемся с новым видом вирусной опасности COVID-19,о котором поговорим с точки зрения биологии и ОБЖ.

Что такое вирус?

Вирус — это неклеточный инфекционный агент. Сегодня нам известно около 6 тысяч различных вирусов, но их существует несколько миллионов. Вирусы не похожи друг на друга и могут иметь как форму сферы, спирали, так и форму сложного асимметричного сплетения. Размеры вирусов варьируются от 20 нм до 300 нм.

Как устроен вирус?

В центре агента находится генетический материал РНК или ДНК, вокруг которого располагается белковая структура — капсид.
Капсид служит для защиты вируса и помогает при захвате клетки. Некоторые вирусы дополнительно покрыты липидной оболочкой, т.е. жировой структурой, которая защищает их от изменений окружающей среды.

Вирусолог Дэвид Балтимор объединил все вирусы в 8 групп, из которых некоторые группы вирусов содержат 1-2 цепочки ДНК. Другие же содержат 1 цепочку РНК, которая может удваиваться или достраивать на своей матрице ДНК. При этом каждая группа вирусов производит себя в различных органеллах зараженной клетки.

Вирусы имеют определенный диапазон хозяев, т.е. он может быть опасен для одних видов и абсолютно безвреден для других. Например, оспой болеет только человек, а чумкой только некоторые виды плотоядных. Вирус не способен выжить сам по себе, поэтому активируется только в хозяйской клетке, используя ее ресурсы и питательные вещества. Цель вируса — создание множества копий себя, чтобы инфицировать другие клетки!

Как вирус попадает в организм?

через физические повреждения (например, порезы на коже)
путём направленного впрыскивания (к примеру, укус комара)
направленного поражения отдельной поверхности (например, при вдыхании вируса через трахею)

к эпителию слизистых оболочек (это например вирус гриппа)
к нервной ткани (вирус простого герпеса)
к иммунным клеткам (вирус иммунодефицита человека)

Геном вируса встраивается в одну из органелл или цитоплазму и превращает клетку в настоящий вирусный завод. Естественные процессы в клетке нарушаются, и она начинает заниматься производством и сбором белка вируса. Этот процесс называется репликацией. И его основная цель — это захват территории. Во время репликации генетический материал вируса смешивается с генами клетки хозяина — это приводит к активной мутации самого вируса, а также повышает его выживаемость. Когда процесс репликации налажен, вирусная частица отпочковывается и заражает уже новые клетки, в то время как инфицированная ранее клетка продолжает производство.

Выход вируса

Вирус создал множество собственных копий, клетка оказывается изнуренной из-за использования ее ресурсов. Больше вирусу клетка не нужна, поэтому клетка часто погибает и новорожденным вирусам приходится искать нового хозяина. Это и есть заключительная стадию жизненного цикла вируса.

Скорость распространения вирусной инфекции

Размножение вирусов протекает с исключительно высокой скоростью: при попадании в верхние дыхательные пути одной вирусной частицы уже через 8 часов количество инфекционного потомства достигает 10³, а концу первых суток − 10²³.

Вирусная латентность

Как вирус распространяется?

воздушно-капельный (кашель, чихание)
с кожи на кожу (при прикосновениях и рукопожатиях)
с кожи на продукты (при прикосновениях к пище грязными руками вирусы могут попасть в пищеварительную и дыхательную системы)
через жидкие среды организма (кровь, слюну и другие)

Почему с вирусами так тяжело бороться?

Сегодня людям уже удалось победить некоторые вирусы, а некоторые взять под жесткий контроль. Например, Оспа (она же черная оспа). Болезнь вызывается вирусом натуральной оспы, передается от человека к человеку воздушно-капельным путем. Больные покрываются сыпью, переходящей в язвы, как на коже, так и на слизистых внутренних органов. Смертность, в зависимости от штамма вируса, составляет от 10 до 40 (иногда даже 70%), На сегодняшний день вирус полностью истреблен человечеством.

Кроме того, взяты под контроль такие заболевания, как бешенство, корь и полиомиелит. Но помимо этих вирусов существует масса других, которые требуют разработок или открытия новых вакцин.

Коронавирус

Виновником эпидемии, распространяющейся сегодня по миру, стал коронавирус, вирусная частица в 0,1 микрона. Свое название он получил благодаря наростам на своей структуре, своеобразным шипам. Внутри вируса спрятан яд, с помощью которого он подчиняет себе зараженный организм. Этот вирус воздействует не только на человека, но и на птиц, свиней, собак и летучих мышей. В настоящий момент выделяют от 30 до 39 разновидностей коронавирусной инфекции. Но для человека патогенно всего 6. И как любой другой вирус COVID-19 мутирует.

К наиболее распространенным симптомам COVID-19 относятся повышение температуры тела, сухой кашель и утомляемость. К более редким симптомам относятся боли в суставах и мышцах, заложенность носа, головная боль, конъюнктивит, боль в горле, диарея, потеря вкусовых ощущений или обоняния, сыпь и изменение цвета кожи на пальцах рук и ног. Как правило, эти симптомы развиваются постепенно и носят слабо выраженный характер. У некоторых инфицированных лиц болезнь сопровождается очень легкими симптомами.

Сколько же может жить этот вирус вне организма? Все зависит от типа вируса и от той поверхности, на которую вирусы попали. В качестве примера было рассмотрено 3 вируса, по которым велись исследования. Изучали время, на которое может задерживаться вирус на различных поверхностях. Данные приведены в таблице.

Поскольку пока не изобретено вакцины от COVID-19, в целях защиты от инфекции самым важным для нас является соблюдение гигиены.

Гигиена — раздел медицины, изучающий влияние жизни и труда на здоровье человека и разрабатывающая меры (санитарные нормы и правила), направленные на предупреждение заболеваний, обеспечение оптимальных условий существования, укрепление здоровья и продление жизни.

Сегодня следует соблюдать определенные правила гигиены:

Соблюдение режима труда и отдыха, не допускающего развития утомления и переутомления.
Выполнение условий, обеспечивающих здоровый и полноценный сон (свежий воздух, отсутствие шума, удобная постель, оптимальная продолжительность).
Правильное здоровое питание в соответствии с потребностями организма.
Комфортный микроклимат в жилище (температура, влажность и подвижность воздуха, естественная и искусственная освещенность помещений).
Содержание в чистоте тела и тщательный уход за зубами.
Спокойное и корректное поведение в конфликтных ситуациях.

К паразитам, питающимся за счет готовых органических веществ живых организмов, относятся некоторые простейшие, паразитические черви, клещи, кровососущие насекомые, а также вирусы, фаги, болезнетворные бактерии, паразитические грибы, цветковые растения — паразиты (омела, повилика, заразиха).

Вопрос 2. Что представляют собой вирусы?

Вирусы представляют собой неклеточную форму жизни. Это автономные генетические структуры, неспособные, однако, развиваться вне клетки. Вирусы отличает простота организации. Каждая вирусная частица состоит из РНК или ДНК, заключенной в белковую оболочку, которую называют капсидом. В вирусах присутствует только один тип нуклеиновой кислоты, которая является носителем генетической информации. Это либо ДНК (одно — , так и двуцепочечные молекулы как ДНК), либо РНК. И если вирусная ДНК может иметь как линейную, так и кольцевую структуру, то молекулы РНК — вирусов, как правило, имеют только линейную форму.

Пространственная организация вирусов очень разнообразна. Они часто имеют правильную геометрическую форму — палочки, нити или шара.

Белки вирусов формируют оболочку, защищающую нуклеиновую кислоту. Они также отвечают за антигенные свойства вирусной частицы, а также могут выполнять функции ферментов.

Например, вирус табачной мозаики имеет палочковидную форму и представляет собой полый цилиндр. Стенка цилиндра образована молекулами белка, а в полости расположена спираль РНК. Белковая оболочка защищает нуклеиновую кислоту от неблагоприятных условий внешней среды, а также препятствует проникновению ферментов клеток к РНК и ее расщеплению.

Тело бактериофага кишечной палочки состоит из головки, от которой отходит полый стержень, окруженный чехлом из сократительного белка. Стержень заканчивается базальной пластинкой, на которой закреплены 6 нитей. Внутри головки находится ДНК.

Вопрос 3. Какие вирусы вам известны?

Вирус табачной мозаики, бактериофаг, аденовирусы, вирусы гриппа, герпеса, полиомиелита, оспы, бешенства, чумы, ВИЧ и др.

Вопрос 4. Почему вирусы можно считать внутриклеточными паразитами?

Они способны проникать в живые клетки и размножаться только внутри них, используя для этой цели биосинтетические и энергетические клеточные системы хозяина. Пока вирус не проник в клетку хозяина, он не проявляет свойств живого организма, т. е. в нём не протекает никаких биохимических реакций, он не может размножаться и т. д. Учитывая данные обстоятельства, можно утверждать, что вирусы являются внутриклеточными паразитами.

Вопрос 5. Почему вирусы считают неклеточной формой жизни?

Любая клетка состоит из ядра и цитоплазмы, в которой происходят все биохимические процессы. Вирусы в отличие от всех других организмов не имеют клеточного строения. Вирус же — это всего лишь часть ДНК или РНК и несколько оболочек (белковая и липопротеиновая). Также вирусы способны жить и размножаться исключительно в клетках других организмов и за их пределами жизнедеятельности не проявляют. Таким образом, вирусы можно рассматривать как неклеточную форму жизни.

Вопрос 6. Каковы особенности строения вирусов? Расскажите об этом на конкретных примерах.

Здесь подходит ответ на вопрос 2 из этого параграфа. Можно еще добавить строение вируса гриппа. Это РНК — содержащий вирус, капсид которого снаружи покрыт остатками клеточных мембран, содержащих белки — гликопротеины. Гены этих белков часто мутируют, что приводит к появлению новых штаммов (локальных разновидностей) вируса.

Вопрос 7. Каковы основные пути заражения вирусами? Приведите примеры.

Человек заражается вирусами разными путями, в принципе так же, как бактериями и другими прокариотами.

1.Алиментарный путь — пища, вода. В воду, как правило, вирусы попадают вместе со сточными водами, в пищу заносятся грязными руками.

2.Воздушно — капельный — вирусы острых респираторный заболеваний; другие — попадают непосредственно от одного человека другому на слизистые носа, глотки, то есть верхних дыхательных путей.

3.Половой — при половом контакте вирусы попадают на слизистую половых путей.

4.Трансмиссивный — при укусе кровососущих членистоногих (клещи, комары) вирусы попадают непосредственно в кровь. Вирус бешенства заносится в кровь при укусе зараженными животными.

5.Трансплантационный путь — при переливании зараженной крови, пересадке тканей от зараженных людей.

6.Инструментальный путь — при пользовании грязными шприцами, другими медицинскими инструментами во время различных медицинских манипуляций.

Вопрос 8. Каковы основные меры профилактики вирусных заболеваний?

Во — первых, имеет смысл стимулировать иммунную систему путём неспецифической активации иммунитета. Для этого применяют закаливание, проводят общее укрепление организма или принимают некоторые препараты (например, белок интерферон, который помогает клеткам справляться с вирусами).

Во — вторых, можно делать прививки, вводя человеку вирусные белки, фрагменты этих белков или вирусные частицы с разрушенными нуклеиновыми кислотами. Введение такого препарата (он называется вакцина) вызывает образование в организме человека специфических белков — антител, которые распознают белки — антигены данного вируса и запоминают их. Поэтому, когда в организм попадает настоящий вирус, иммунная система быстро с ним справляется, поскольку помнит, по каким белкам его можно распознать.

И, в — третьих, если по каким — то причинам невозможно провести вакцинацию, а вирус проник в организм, человеку вводят уже готовые антитела, выделенные из сыворотки крови животных (такой препарат называют иммунной сывороткой). Так поступают, например, после укуса человека бешеным животным для нейтрализации вируса бешенства.

Вопрос 9. Какие особенности отличают вирусы от других живых организмов? Представьте ответ на вопрос в форме таблицы.

Сначала можно рассказать об этих болезнях (самое главное). Потом можно отметить, что эти заболевания не сильно схожи, течение болезней больше разниться, чем схоже. Нужно подчеркнуть и то, что они часто могут быть в организме одновременно. Затем выделить и схожие черты. 1.Возбудитель этих заболеваний — вирус (но разный), т.е. это заболевания, вызванные вирусом. 2.Болезни развиваются постепенно, а сам инфекционный процесс начинается с момента попадания вируса в кровь. 3.Болезни можно поддерживать медикаментозно на некотором уровне, что человек чувствует себя нормально. 4.Также эти болезни имеют общие пути заражения: естественные (половой, вертикальный (когда ребёнка заражает инфицированная мать), бытовой) и искусственный (парентеральный). 5.Чтобы уберечься от этих болезней, нужно никогда не использовать чужие зубные щётки, бритвы и другие средства личной гигиены; следить за использованием только одноразовых шприцов при всех видах инъекций, безопасный секс, тщательный выбор дантиста и специалиста по маникюру, повышение защитных сил организма и т.д.

Вопрос 11. Какие распространённые заболевания, вызываемые вирусами, вы знаете? Предложите правила профилактики вирусных заболеваний.

Самыми известными и распространенными являются следующие вирусные заболевания.

Грипп и простуда. Их признаками являются: слабость, повышенная температура, боль в горле. Используются противовирусные препараты, при присоединении бактерий дополнительно назначают антибиотики.

Краснуха. Под удар попадают глаза, дыхательные пути, шейные лимфоузлы и кожа. Распространяется воздушно — капельным способом, сопровождается высокой температурой и кожными высыпаниями.

Свинка. Поражаются дыхательные пути, в редких случаях у мужчин поражаются семенники.

Желтая лихорадка. Вредит печени и кровеносным сосудам.

Корь. Опасна детям, затрагивает кишечник, дыхательные пути и кожу.

Ларингит. Нередко возникает на фоне других проблем.

Полиомиелит. Проникает в кровь через кишечник и дыхание, при поражении головного мозга наступает паралич.

Ангина. Существует несколько видов, характерны головная боль, высокая температура, сильная боль в горле и озноб.

Гепатит. Любая разновидность вызывает желтизну кожи, потемнение мочи и бесцветность кала, что говорит о нарушении нескольких функций организма.

Тиф. Редок в современном мире, поражает кровеносную систему, может привести к тромбозу.

Сифилис. После поражения половых органов возбудитель попадает в суставы и глаза, распространяется дальше. Долго не имеет симптомов, поэтому важны периодические обследования.

Энцефалит. Поражается головной мозг, гарантировать излечение нельзя, высок риск смерти.

К профилактике вирусных заболеваний относят: исключение контактов с больными людьми, исключение незащищенных случайных половых связей, закаливание, проводят общее укрепление организма или принимают некоторые препараты (например, белок интерферон, который помогает клеткам справляться с вирусами). Также можно делать прививки, а если по каким — то причинам невозможно провести вакцинацию, а вирус проник в организм, человеку вводят уже готовые антитела, выделенные из сыворотки крови животных (такой препарат называют иммунной сывороткой). Так поступают, например, после укуса человека бешеным животным для нейтрализации вируса бешенства.

Вопрос 12. Выполните задание в тетради.

1) Вирусы размножаются: а) самостоятельно вне клетки хозяина; б) только в клетке хозяина; в) только в воде; г) в присутствии солнечного света.

Правильный ответ: б) только в клетке хозяина.

2) Капсид — это: а) цитоплазма вируса; б) ДНК вируса; в) оболочка вируса; г) ферменты вируса.

Правильный ответ: в) оболочка вируса.

3) Вирусы относят к доклеточным организмам, потому что они: а) не содержат ядра; б) не способны к самостоятельному обмену веществ; в) являются паразитами; г) не способны размножаться.

Правильный ответ: б) не способны к самостоятельному обмену веществ;

Вопрос 13. На основании чего вирусы относят к живым организмам?

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

Вопрос 14. Используя доступные информационные источники, изучите и обсудите с учителем и одноклассниками проблему происхождения вирусов.

Происхождение вирусов — вопрос, который на протяжении многих лет составлял предмет дискуссий, поэтому происхождение вирусов в процессе эволюции пока неясно. Было выдвинуто три гипотезы происхождения вирусов:

1. Вирусы — потомки бактерий и других одноклеточных организмов, претерпевших дегенеративную (регрессивную) эволюцию.

2. Вирусы — потомки древних доклеточных форм жизни, перешедших к паразитическому способу существования.

3. Вирусы — дериваты (производные) клеточных генетических структур, ставших относительно автономными, но сохранивших зависимость от клеток.

Можно отметить, что зависимость вирусов от других организмов, в клетках которых они могут расти и размножаться, дает основание считать, что они не могли появиться раньше клеточных организмов. Предполагается, что вирусы представляют собой сильно дегенерировавшие клетки или их фрагменты, которые в процессе приспособления к паразитизму вторично утратили клеточное строение.

Некоторые ученые полагают, что вирусы и бактериофаги — обособившиеся генетические элементы клеток, которые эволюционировали вместе с клеточными формами жизни.

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Неклеточные формы жизни: вирусы

Вирус (лат. virus — яд) — неклеточные структуры с упорядоченной организацией, содержащие генетический материал (ДНК или РНК), упакованный в белковую оболочку, или капсид. Вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне. Они способны проникать в клетки живых организмов и в них размножаться. Для построения своих новых частиц они используют химические вещества и энергию клетки-хозяина. Форма вируса (палочковидная, сферическая, нитевидная) зависит от характера взаимодействия нуклеиновой кислоты с белковой оболочкой.

Вирусы в природе распространены повсеместно. Они паразитируют на всех группах организмов. С вирусной инфекцией связаны многие заболевания человека, в том числе крайне опасные (вирусный гепатит, СПИД, полимиелит, грипп и другие).

Вирусы существуют в двух формах: покоящейся (внеклеточной) и репродуцирующейся (внутриклеточной).

Вирусы условно делятся на простые и сложные.

Простые. В составе таких вирусов только нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) и белок.
Сложные. Нуклеотид этих вирусов состоит из белка и только РНК, также они могут содержать липопротеидную мембрану, углеводы и ферменты. К группе сложных вирусов относят так называемые ретровирусы . У них обнаружен такой фермент, как обратная транскриптаза.

Особенности вирусов

1. Тело вируса не имеет клеточного строения.

2. Вирусы могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не могут размножаться вне клеток организма хозяина.

3. В вирусах содержится один тип нуклеиновых кислот — либо РНК, либо ДНК (все клеточные организмы содержат и ДНК, и РНК одновременно). Отсутствуют рибосомы.

Генетический аппарат вирусов представлен различными формами нуклеиновых кислот, такого разнообразия нет ни у одной из других форм жизни. У всех живых организмов, кроме вирусов, генетический аппарат состоит из двунитевой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а рибонуклеиновая кислота (РНК), выполняющая в клетках роль переносчика информации, всегда однонитевая.

У вирусов же существуют все возможные варианты устройства генетического аппарата: одно- и двунитевая РНК, одно- и двунитевая ДНК.

При этом и вирусная РНК, и вирусная ДНК могут быть либо линейными, либо замкнутыми в кольцо.

4. Отсутствует обмен веществ. Вирусом используется энергия, получаемая за счет обмена веществ в клетках хозяина. Имеют очень ограниченное число собственных ферментов, используют обмен веществ хозяина, его ферменты, энергию, полученную при обмене веществ в клетках хозяина.

Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты, окруженной белками одного или нескольких типов; некоторые вирусы имеют также липидсодержащую внешнюю оболочку.

Белки вирусов выполняют тот же ряд важнейших функций, что и в клетке, в том числе структурную, транспортную, ферментативную, защитную.

Одной из основных особенностей строения вирусов является белковая оболочка (капсула), в которую заключен генетический материал вируса. При этом вирусы не имеют собственных белоксинтезирующих систем, а используют для этого системы клетки хозяина.

Вирусный белок выполняет защитную роль и весьма важную функцию — он отвечает за прикрепление вируса к поверхности клеток, после чего вирус проникает внутрь клетки и начинает размножаться в ней. Поэтому фрагмент белка, связывающийся с клеточной мембраной, остается неизменным.

Гемагглютинин — поверхностный белок вируса гриппа, обеспечивающий способность вируса присоединяться к клетке-хозяину.

Нейраминидаза — поверхностный белок вируса гриппа, отвечающий, во-первых, за способность вирусной частицы проникать в клетку, и, во-вторых, за способность вирусных частиц выходить из клетки после размножения.

Нуклеокапсид — генетический материал (РНК) вируса заключенный в белковую оболочку (капсулу).

Как результат присутствия в молекулах нескольких функциональных групп белки обладают высокой реактивной способностью и амфотерными свойствами.

Капсид (уклеокапсид)— это внешняя оболочка вируса, состоящая из белков.

Защита генетического материала (ДНК или РНК) вируса от механических и химических повреждений.
Определение потенциала к заражению клетки.
Прикрепление к клеточной мембране, разрыв мембраны и внедрение в клетку генетического материала вируса.

Капсиды большинства вирусов имеют спиральную или икосаэдрическую симметрию. В случае спиральной симметрии (например, у вируса табачной мозаики) составные части капсида формируют цилиндр из уложенных по спирали белковых глобул, внутри которого находится генетический материал вируса. В случае икосаэдрической симметрии (например, у многих бактериофагов) образуется квази-сферическая структура капсида.

Структурный анализ основных типов капсидов используется в классификации вирусов.

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

Схематичное строение вируса: 1 — сердцевина (однонитчатая РНК); 2 — белковая оболочка (капсид); 3 — дополнительная липопротеидная оболочка; 4 — капсомеры (структурные части капсида)

В отличие от других организмов вирусы не имеют рибосом и ферментов, катализирующих образование макроэргических фосфатов, метаболизм белков, углеводов и жиров.

Вирусы размножаются только внутри зараженных клеток и поэтому относятся к облигатным внутриклеточным паразитам.

Вирусные гены обычно кодируют белки, необходимые для репликации нуклеиновой кислоты и сборки вирусов.

Вироиды — субвирусные инфекционные агенты, возбудители некоторых заболеваний (в первую очередь у растений). Представляют собой высокоструктурированные кольцевые фрагменты РНК, реплицируемые клеточной РНК-полимеразой. Белков вироиды не кодируют. Вироиды были открыты и названы в 1971 году Теодором О. Динером.

Вирусоиды похожи на вироиды, но включены в структуру вируса — помощника и реплицируются только с его помощью.

Человек может заразиться прионами, содержащимися в пище, так как они не разрушаются ферментами пищеварительного тракта. Беспрепятственно проникая через стенку тонкого кишечника, они в конечном итоге попадают в центральную нервную систему. Так переносится новый вариант болезни Крейтцфельдта — Якоба, которой люди заражаются после употребления в пищу говядины, содержащей нервную ткань из голов скота, больных бычьей губчатой энцефалопатией (BSE, коровье бешенство).

Мозговое вещество, изъеденное прионом коровьего бешенства. Дырки и обширные пустые участки располагаются на месте бывших нервных клеток

Прионы могут проникать в тело и парентеральным (через внедрение патогенных микроорганизмов в организм человека или животного минуя пищевой тракт (через кровяное русло, кожу, конъюнктиву глаза, подкожно, внутримышечно, внутрибрюшинно) путем. Были описаны случаи заражения при внутримышечном введении препаратов, изготовленных из человеческих гипофизов (главным образом гормоны роста для лечения карликовости), а также заражение мозга инструментами при нейрохирургических операциях, поскольку прионы устойчивы к применяемым в настоящее время термическим и химическим методам стерилизации.

Ретровирусы — это вирусы с необычным способом репликации генетического материала. Для цикла репродукции этого большого семейства вирусов характерен обратный поток генетической информации: вместо обычной транскрипции (т. е. переписывания) дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в рибонуклеиновую кислоту (РНК), как это происходит в клетке при реализации генетической информации, их геномная РНК переписывается в ДНК (обратная транскрипция).

Ретровирусы (лат. retro — обратно, назад и virus — яд) — РНК — содержащие вирусы, цикл размножения которой проходит через стадию двухцепочечной ДНК. В каждой вирусной частице имеются две копии вируса. В составе генома помимо генов, кодирующих структуру белков капсида, имеется ген, кодирующий фермент обратную транскриптазу, который осуществляет синтез ДНК на РНК. Обратная транскриптаза вместе с РНК упаковывается в вирусную частицу.

В цитоплазме клетки-хозяина фермент превращает одноцепочечную РНК в двухцепочечную ДНК, которая встраивается в геном хозяина. Провирусная ДНК транскрибируется как матрица для синтеза вирусных белков и в качестве генома при упаковке вирусных частиц.

Члены семейства ретровирусов вызывают ряд тяжелых заболеваний животных и человека. К наиболее изученным вирусам относятся вирусы лейкемии птиц, мышей, кошек и приматов, а также вирусы иммунодефицита кошек, обезьян и человека. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) вызвал пандемию ВИЧ-инфекции и СПИДа (синдрома приобретенного иммунодефицита) во всем мире.

Первый Lentivirinae ( lente — медленно) — ленивый ретровирус был открыт в 1904 году, когда французы А. Балле и А. Карре обнаружили фильтрующийся агент — вирус инфекционной анемии лошадей. Затем были открыты другие лентивирусные инфекции сельскохозяйственных животных. Типичными лентивирусами являются давно изученые вирус висны у овец, кошачий вирус иммунодефицита, вирус артрита у коз. Кроме сходства по своему строению эти вирусы вызывают однотипные патологии. Например, заражение овец вирусом висны приводит к длительному хроническому заболеванию, которое тянется порой до 2 и более лет. Но затем, также как и при инфицировании ВИЧ, неизбежно наступает летальный исход.

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 — единственные патогенные для человека представители подсемейства Lentivirinae. Говоря о медленном течении лентивирусных инфекций, их обычно сравнивают с острыми вирусными инфекциями (например, с гриппом), но не с инфекциями, вызываемыми другими ретровирусами. В то же время клиническая картина острой лихорадочной фазы ВИЧ-инфекции напоминает проявления многих классических острых инфекций.

1. Дайте определения понятий.
Вирус – это частица нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенная в белковую оболочку, неклеточный агент, способный к воспроизведению только после внедрения в живую клетку.
Бактериофаг – это вирус, поражающий бактериальную клетку.

2. Что вам известно об истории открытия вирусов?
На рубеже XIX и XX веков было выяснено, что существует ряд болезней растений, животных и человека, возбудители которых имеют неклеточную природу: они слишком малы и проходят через мельчайшие фильтры, задерживающие клетки. Так были открыты вирусы.

3. Опишите особенности строения вирусов.
Вирус – это мельчайшая симметричная структура, построенная из повторяющихся элементов. Вирус представляет собой частицу нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенную в белковую оболочку – капсид.

4. Каковы особенности жизнедеятельности вирусов как живых организмов?
Вирус способен к воспроизведению только после внедрения в живую клетку, то есть проявляет свойства живого лишь в живых клетках, используя для своих нужд ее структуры и энергию.

5. Кратко охарактеризуйте механизм взаимодействия вируса с клеткой.
Вирус внедряется в клетку-хозяина. В ней он встраивает свою ДНК или РНК в генетический аппарат клетки. Через некоторое время клетка начинает продуцировать вирусные белки. Из клетки начинают выходить новые вирусные частицы, клетка при этом может погибнуть сразу или прожить долго, в зависимости от особенностей механизма репликации вируса.

6. Почему вирусы называют внутриклеточными паразитами?
Вирус – это внутриклеточный паразит, так как использует для своих нужд структуры и энергию живой клетки.

8. Как происходит размножение вирусов?
Вирус внедряется в клетку-хозяина. В ней вирусная ДНК или РНК взаимодействует с генетическим аппаратом клетки. Через некоторое время клетка начинает продуцировать специфические белки, закодированные в вирусной НК. Последняя тоже реплицируется, и в цитоплазме начинается сборка новых вирусных частиц. Из клетки начинают выходить новые вирусные частицы, клетка при этом может погибнуть сразу или прожить долго, в зависимости от особенностей механизма репликации вируса.

9. Какова роль вирусов в природе и в жизни человека?
Вирусы вызывают заболевания животных, растений и человека. Некоторые вирусы провоцируют онкологические заболевания. Бактериофаги используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями. Некоторые вирусы используются в генной инженерии, так как способны переносить гены от одних клеток к другим.

11. Что такое СПИД и каковы основные меры его профилактики?
СПИД – синдром приобретенного иммунодефицита. Вирус иммунодефицита (ВИЧ) поражает клетки-лимфоциты, и они теряют способность поддерживать иммунитет. Человек становится подверженным любому заболеванию, у него не заживают раны, и он может легко умереть. Рано или поздно человек, больной СПИДом, умирает от какого-либо осложнения (это может быть пневмония, рак, сепсис и др.). Чтобы не заразиться СПИДом, следует соблюдать следующие меры:
• Избегать случайных половых связей
• Использовать презерватив при случайных половых контактах
• Не использовать многоразовые шприцы, чужие ножницы, бритвы и другие острые режущие предметы
• Ни в коем случае не принимать наркотики.

Вирус (лат. virus — яд) — субклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток организма. По природе вирусы являются автономными генетическими элементами, имеющими внеклеточную стадию в цикле развития. Вирусы представляют собой микроскопические частицы, состоящие из молекул нуклеиновых кислот — (ДНК или РНК, некоторые, например, мимивирусы, имеют оба типа молекул) , заключённые в белковую оболочку, способные инфицировать живые организмы. Белковая оболочка, в которую упакован геном, называют капсидом. Наличие капсида отличает вирусы от вирусоподобных инфекционных нуклеиновых кислот — вироидов. Вирусы, за редким исключением, содержат только один тип геномной нуклеиновой кислоты, классифицируют ДНК-содержащие вирусы и РНК-содержащие вирусы, на чем основана классификация вирусов по Балтимору. Ранее к вирусам также ошибочно относили прионы, однако впоследствии оказалось, что эти возбудители представляют собой особые инфекционные белки и не содержат нуклеиновых кислот.
Вирусы являются облигатными паразитами, так как не способны размножаться вне клетки. Вне клетки вирусные частицы не проявляют признаки живого и ведут себя как частицы органических полимеров. От живых организмов-внутриклеточных паразитов отличаются полным отсутствием основного и энергетического обмена, и отсутствием сложнейшего элемента живых систем — аппарата трансляции (синтеза белка) , степень сложности которого превышает таковую самих вирусов.
В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами или фагами) . Несмотря на некоторые общие закономерности строения и стратегии развития (связанные с функциональной общностью) , вирусы не имеют общего происхождения. Это подтверждается тем, что геномы вирусов, инфицирующих далёкие между собой группы организмов, структурно родствены, но притом имеют общую структуру генов и регуляторных элементов, кодируют структурно близкие белки, имеют общие механизмы регуляции экспрессии генов. Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты)

Строение
Просто организованные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких белков, образующих вокруг неё оболочку — капсид. Примером таких вирусов является вирус табачной мозаики. Его капсид содержит один вид белка с небольшой молекулярной массой. Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку — белковую или липопротеиновую; иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы. Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа и герпеса. Их наружная оболочка — это фрагмент ядерной или цитоплазматической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду.

Читайте также: