Выход вирусов из клетки характеристика кратко

Обновлено: 07.07.2024

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.

Формирование и выход из клетки вирионов. Процесс упаковки и дозревания вирусов в клетке.

Процесс репродукции вируса завершается формированием и освобождением вирионов из клетки. Зрелые вирионы образуются из синтезированных в клетке вирусных компонентов: нуклеиновой кислоты и белков. Как только их концентрация достигнет определенного уровня, начинается процесс самосборки вирионов, в основе которого лежит специфическое узнавание-взаимодействие вирионных компонентов.

В инфицированных клетках вирусные нуклеиновые кислоты и вирусспецифические белки синтезируются в значительно большем количестве, чем включаются в вирусные частицы. Синтез вирусных нуклеиновых кислот и вирусспецифических белков происходит почти одновременно и не менее чем на 1 ч опережает начало созревания вирусных частиц.

Разнообразие структуры вирусов отражается на способе их формирования и выходе из клетки. У просто устроенных вирусов формируются провирионы, которые затем в результате модификаций белков превращаются в вирионы.

Все безоболочечные вирусы позвоночных имеют кубическую симметрию. Структурные белки просто устроенных вирусов связываются спонтанно, образуя капсомеры, которые благодаря самосборке образуют капсиды, в которые упаковывается вирусная нуклеиновая кислота.

В процессе морфогенеза пикорнавирусов образуются различные вирусные структуры с последовательно возрастающими коэффициентами седиментации. Комплектование вириона часто связано с протеолитическим расщеплением одного или более капсидных белков, что хорошо изучено на примере полиовируса и вируса ящура.

Перед образованием зрелых вирионов из трех структурных полипептидов VPO, VP1 и VP3 (по 60 копий каждого) формируется прокапсид. Затем белок VPO расщепляется на два структурных белка (VP2 и VP4), и образуются зрелые частицы пикорнавирусов.

Механизм укладки вирусной нуклеиновой кислоты в переформированный прокапсид был выяснен у аденовирусов. Особый белок, прикрепленный к нуклеотидной последовательности на одном конце вирусной ДНК-известный как упаковывающая последовательность, помогает ДНК входить в прокапсид, прикрепляясь к базовым белкам ядра, после чего некоторые капсидные белки расщепляются и вирион становится зрелым. Большинство безоболочечных вирусов накапливается в цитоплазме или ядре и их можно обнаружить, как внутриклеточные инфекционные вирионы перед освобождением путем цитолиза.

Вирионы могут освобождаться из клетки при ее разрушении в результате лизиса или медленного, контролируемого процесса. По первому типу выходят из клетки вирусы, лишенные оболочки. Второй тип выхода из клетки характерен для оболочечных вирусов.

У оболочечных вирусов сначала формируются нуклеокапсиды, или сердцевины, которые затем покрываются белками наружных оболочек. Вирусы, имеющие оболочку (кроме вирусов оспы и реовирусов), формируются на клеточных мембранах.

Все оболочечные вирусы млекопитающих со спиральным нуклеокапсидом, так же как некоторые вирусы с икосаэдрическим нуклеокапсидом (герпесвирусы, тогавирусы и ретровирусы), созревают при почковании через плазматическую мембрану, через внутреннюю цитоплазматическую мембрану или через мембрану ядра.

Выход этих вирусов из клетки является одновременно и завершающей стадией формирования зрелого вириона. Образование зрелых вирионов у оболочечных вирусов осуществляется при почковании их нуклеопротеинов через модифицированные участки цитоплазматических или ядерных (герпесвирусы) мембран, в которых клеточные белки заменены вирусспедифическими.

Внутриклеточные и внеклеточные (полные) вирионы вируса оспы различаются между собой в антигенном отношении. Вирус выходит из ядра только через те участки мембраны, которые образовались после заражения. Именно этим и объясняется наличие вирусспецифических белков в вирусной оболочке.

Включение вирусных гликопротеинов в липидную двуслойную оболочку зараженной клетки происходит в результате замещения клеточных белков. Вирусные гликопротеины, объединенные в олигомеры, образуют типичные палочкообразные или булавообразные пепломеры с гидрофильными участками, экспонируемые над наружной поверхностью мембраны, а гидрофобный трансмембранный якорный домен и короткий гидрофильный цитоплазматический домен проецируется слабо в цитоплазме. В случае с икосаэдрическими вирусами, каждая молекула белка нуклеокапсида соединена непосредственно с цитоплазматическим доменом олигомера мембранного гликопротеина, окружающего нуклеокапсид.

Вирусы со спиральными нуклеокапсидами в большинстве случаев имеют матриксный белок, который прикрепляется к цитоплазматическому участку гликопротеинового пепломера; а противоположным концом к матриксному белку и это инициирует почкование. Освобождение отдельного вириона и массы вирионов не сопровождается образованием бреши в плазматической мембране и ее заметным повреждением. Многие, но не все вирусы, которые почкуются через плазматическую мембрану, являются цитопатогенными и могут быть связаны с персистентной инфекцией.

Флавивирусы, коронавирусы, артеривирусы и буньявирусы созревают, почкуясь через мембрану комплекса Гольджи или гладкой эндоплазматической сети; везикулы, содержащие вирус, затем мигрируют к плазматической мембране, с которой они сливаются, освобождая вирионы экзоцитозом. Уникальным для герпесвирусов является то, что их оболочка формируется при почковании через внутренний слой ядерной мембраны. Такие вирионы выходят из клетки через каналы цитоплазматического ретикулума, соединяющие ядерную оболочку с наружной мембраной клетки.

Благодаря такому механизму выделения, эти вирусы могут передаваться от клетки к клетке, несмотря на наличие антител в экстрацеллюлярном пространстве. Таким образом, возможна передача вируса от клетки к клетке без выхода во внешнюю среду.

Особую проблему представляет механизм формирования зрелых вирусных частиц, содержащих несколько различных молекул РНК (ортомиксо-, рео-, бир-на- и аренавирусы). Трудно представить, каким образом из пула нуклеиновых кислот в данный вирион попадает строго определенный комплект молекул РНК. Вероятно, важную роль в отборе нужных молекул играет специфическое взаимодействие нуклеиновой кислоты с определенными структурными белками вирионов.

- Вернуться в оглавление раздела "Микробиология."

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Вирусовыделение, или высвобождение вируса из клетки-хозяина — выброс и высвобождение потомства вируса после успешного размножения в клетке-хозяине. После того, как репликация была завершена и клетка-хозяин исчерпала все ресурсы при создании вирусного потомства, вирусы могут начинать покидать клетку несколькими способами [1] .

Термин используется для обозначения выделения вируса из одной клетки, также, для обозначения выделения вируса из одной части тела в другую часть тела [2] , также, для обозначения выделения из организма в окружающую среду, где вирусы могут заразить другие тела [3] .

Некоторые вирусы используют молекулу под названием гепарансульфат, чтобы помочь им прикрепиться к клеткам. Согласно новому исследованию, молекула, обнаруженная во многих различных типах клеток (в том числе и в тканях животных), может препятствовать выходу вируса.

Генная терапия является относительно новым методом, который использует гены, а не лекарства или хирургическое вмешательство, для лечения расстройства. Это можно сделать несколькими способами: заменив ген, вызывающий заболевание, здоровой копией гена, удалив мутировавший ген, который не функционирует правильно, или введя совершенно новый ген, который поможет организму бороться с болезнью.

Вирусы, используемые для доставки генов, спроектированы таким образом, чтобы не вызывать заболевания у нового хозяина, но не известно, будут ли непредвиденные последствия того, что вирус никогда не покинет клетку.

Ретровирусы, такие как ВИЧ, вставляют копию своего генома в ДНК-клетки, в которые они вторгаются. Поскольку ретровирусы постоянно включены в генетический материал клетки-хозяина, они хорошо работают как носители для переноса генов.

Чтобы увидеть, могут ли они генерировать вирус, который усиливает вставку ДНК в клетки, на поверхности которых находится сульфат гепарана, команда Сандерса создала вирусный псевдотип: ретровирус, который снаружи выглядит как альфа-вирус. Затем они внесли изменения в альфа-вирусный белок, который, как предполагалось, заставит псевдотипированный вирус использовать гепарансульфат для проникновения.

Когда вирусы инкубируются с клетками в чашках Петри, они иногда приобретают способность использовать гепарансульфат. Это явление наблюдалось у нескольких типов вирусов, и, хотя они не использовали бы гепарансульфат в стандартном живом организме, что-то в культуре клеток делает их более вероятными для использования молекулы.

По словам Сандерса, поскольку вирусы все чаще разрабатываются как средства доставки, исследователи должны учитывать, что инструменты, которые они используют для облегчения проникновения, могут помешать выходу.

Читайте также: