Вирион это в биологии кратко

Обновлено: 10.05.2024

Размер вирионов колеблется от 20 (пикорнавирусы) до 500 (мимивирусы) нанометров. Размеры самых мелких вирионов близки к размерам крупных белковых молекул, самых крупных – к размерам самых мелких бактерий (хламидий и риккетсий). Вирионы имеют единую схему организации.

Внутри вириона располагается нуклеиновая кислота – ДНК или РНК. ДНК может быть односпиральной (кольцевой или линейной), или двуспиральной (кольцевой или линейной), а РНК – односпиральной (кольцевой или линейной) или двуспиральной. У некоторых вирусов генетическая информация распределена по нескольким молекулам нуклеиновой кислоты, причем эти несколько молекул могут быть упакованы в один вирион, или распределены по разным вирионам. Длина нуклеиновой кислоты может составлять от 2,3 тысяч оснований (РНК нарнавирусов) до 1182 тысяч пар оснований (ДНК мимивируса)

Рис.1. Модель безоболочечного вириона со спиральной симметрией

Рис.2. Модель безоболочечного вириона с икосаэдрической симметрией

Вирионы бывают различной формы. Вирионы без липидной оболочки могут быть палочковидными, нитевидными, изометрическими (квазисферическими). Вирионы некоторых бактериофагов имеют сложную форму и состоят из головки с икосаэдрической симметрией, палочковидного хвоста со спиральной симметрией и белковых фибрилл (рис. 4). Вирионы оболочечных вирусов имеют, как правило, округлую форму, некоторые – пулевидную. Есть оболочечные вирусы со сложным строением вирионов, например, вирус оспы (рис. 5).

Рис. 4 Строение вириона со сложной симметрией (бактериофаг Т-4)

Рис. 5. Строение вириона вируса оспы

Вирионы некоторых вирусов могут содержать ферменты. Они обеспечивают проникновение вирусных нуклеиновых кислот в клетку и выход дочерних популяций; участвуют в процессах репликации и транскрипции вирусного генома. На внутренней поверхности липидной мембраны у ряда вирионов локализованы негликозилированные матриксные белки, способствующие взаимодействию его с белками нуклеокапсида, что важно на заключительных этапах сборки вирионов. Внутри вирионов могут находиться некоторые клеточные компоненты, не нужные вирусу, механически упакованные в вирион в процессе сборки (например, рибосомы у аренавирусов).

Электронные микрофотографии различных вирионов представлены на рис. 6.

Рис. 6. Электронные микрофотографии очищенных препаратов различных вирусов: а - аденовирус, b - ротавирус, c – вирус гриппа, d – вирус везикулярного стоматита, e – вирус табачной мозаики, f – вирус мозаики альфальфы, g – бактериофаг Т-4, h – бактериофаг М-13

Вирусы. Вирион. Морфология вирусов. Размеры вирусов. Нуклеиновые кислоты вирусов.

Вирусы [от лат. virus, яд] — наименьшие по размерам агенты, имеющие геном, окружённый белковой оболочкой. Вирусы не воспроизводятся самостоятельно, они — облигатные внутриклеточные паразиты, репродуцирующиеся только в живых клетках. Все вирусы существуют в двух формах. В настоящее время известны вирусы бактерий (бактериофаги), грибов, растений и животных.

Внеклеточная форма — вирион — включает в себя все составные элементы (капсид, нуклеиновую кислоту, структурные белки, ферменты и др.). Внутриклеточная форма — вирус — может быть представлена лишь одной молекулой нуклеиновой кислоты, так как, попадая в клетку, вирион распадается на составные элементы.

Морфология вирусов. Размеры вирусов.

Несмотря на внутриклеточный паразитизм, среди вирусов имеются крупные виды, соизмеримые по размерам с микоплазмами и хламидиями. Например, вирус натуральной оспы достигает 400 нм и вполне сравним с риккетсиями (300-500 нм) и хламидиями (300-400 нм). По морфологии выделяют вирусы палочковидные (например, возбудитель лихорадки Эбола), пуле-видные (вирус бешенства), сферические (герпесвирусы), овальные (вирус оспы), а также бактериофаги, имеющие сложную форму (рис. 2-1). При всём разнообразии конфигураций, размеров и функциональных характеристик вирусам присущи некоторые общие признаки. В общем виде зрелая вирусная частица (вирион) состоит из нуклеиновой кислоты, белков и липидов, либо в его состав входят только нуклеиновые кислоты и белки.

Нуклеиновые кислоты вирусов

Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты, ДИК или РНК, но не оба типа одновременно. Например, вирусы оспы, простого герпеса, Эпстайна-Барр — ДНК-содержащие, а тогавирусы, пикорнавирусы — РНК-содержащие. Геном вирусной частицы гаплоидный. Наиболее простой вирусный геном кодирует 3-4 белка, наиболее сложный — более 50 полипептидов. Нуклеиновые кислоты представлены однонитевыми молекулами РНК (исключая реовиру-сы, у которых геном образован двумя нитями РНК) или двухнитевыми молекулами ДНК (исключая парвовирусы, у которых геном образован одной нитью ДНК). У вируса гепатита В нити двухнитевой молекулы ДНК неодинаковы по длине.

Вирусные ДНК образуют циркулярные, ковалентно-сцёпленные суперспирализованные (например, у паповавирусов) или линейные двухнитевые структуры (например, у герпес- и аденовирусов). Их молекулярная масса в 10-100 раз меньше массы бактериальных ДНК. Транскрипция вирусной ДНК (синтез мРНК) осуществляется в ядре заражённой вирусом клетки. В вирусной ДНК на концах молекулы имеются прямые или инвертированные (развёрнутые на 180") повторяющиеся нуклеотидные последовательности. Их наличие обеспечивает способность молекулы ДНК замыкаться в кольцо. Эти последовательности, присутствующие в одно- и двух-нитевых молекулах ДНК, — своеобразные маркёры вирусной ДНК.

Рис. 2-1. Размеры и морфология основных возбудителей вирусных инфекций человека.

Вирусные РНК представлены одно- или двухнитевыми молекулами. Однонитевые молекулы могут быть сегментированными — от 2 сегментов у ареновирусов до 11 — у ротавирусов. Наличие сегментов ведёт к увеличению кодирующей ёмкости генома. Вирусные РНК подразделяют на следующие группы: плюс-нити РНК (+РНК), минус-нити РНК (-РНК). У различных вирусов геном могут образовывать нити +РНК либо -РНК, а также двойные нити, одна из которых -РНК, другая (комплементарная ей) — +РНК.

Инфекционность нуклеиновых кислот вирусов

Многие вирусные нуклеиновые кислоты инфекционны сами по себе, так как содержат всю генетическую информацию, необходимую для синтеза новых вирусных частиц. Эта информация реализуется после проникновения вириона в чувствительную клетку. Инфекционные свойства проявляют нуклеиновые кислоты большинства +РНК- и ДНК-содержащих вирусов. Двухнитевые РНК и большинство -РНК не проявляют инфекционных свойств.

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

Вирус (лат. virus - яд) - неклеточная форма жизни, мельчайшие болезнетворные микроорганизмы, не видимые в микроскоп. Они значительно меньше бактерий: легко проходят через бактериальные фильтры.

Вирусы способны размножаться только внутри живых клеток, до проникновения в них вирусы не имеют признаков жизни: пассивно перемещаются во внешней среде, ожидая встречи с клеткой-мишенью.

В 1892 году Ивановский Д.И. в ходе изучения мозаичной болезни табака обнаружил, что болезнь вызывается мельчайшими субстанциями, которые проходят через бактериальный фильтр, то есть были меньше бактерий. Вирусы впервые увидели в электронный микроскоп в 1939 году (спустя 19 лет со смерти Ивановского), однако считается, что именно Ивановский положил начало вирусологии как науке.

Наличие наследственности и изменчивости
Способность к репродукции (воспроизведению себе подобных)

Вне клетки хозяина находятся в неживом состоянии, ожидая внедрения. Вирусы - облигатные внутриклеточные паразиты.

У вирусов отсутствует обмен веществ с внешней средой (метаболизм).

Не имеют клеточной мембраны, ограничивающих их от внешней среды, и, соответственно, клеточного строения.

У вирусов отсутствует половое размножение и деление. Попав в живую клетку, вирус встраивает свою нуклеиновую кислоту (РНК/ДНК) в наследственный материал клетки-мишени. В результате клетка начинает синтезировать вирусные белки (новые вирусы): так увеличивается численность вирусов.

Вирусы не растут, не увеличиваются в размерах. Стратегия их жизни - безудержное размножение.

Если мы заглянем в клетку, инфицированную вирусом, то от вируса мы увидим только один элемент - его нуклеиновую кислоту (ДНК/РНК). Во внешней среде вирусы существуют в виде вирионов - полностью сформированных вирусных частиц, состоящих из белковой оболочки (капсида) и нуклеиновой кислоты внутри.

Носителем наследственной информации у вирусов может быть ДНК, РНК. В связи с этим все вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие.

Взаимодействие вируса с клеткой

Найдя клетку, на поверхности которой есть подходящий рецептор, вирус взаимодействует с ним и прикрепляется к мембране клетки. Путем эндоцитоза (образование вакуоли) вирус проникает внутрь клетки, выходит из вакуоли в цитоплазму. Наследственный материал (ДНК/РНК) вируса реализуется по схеме: ДНК ↔ РНК → белок.

Проникнув внутрь клетки (инфицировав ее), вирус реализует собственный генетический материал (ДНК/РНК) путем синтеза вирусного белка на рибосомах клетки хозяина. Клетка даже и не подозревает, что вирус встроил в ее РНК/ДНК свой генетический код - она принимает его как свой собственный, а в результате синтезирует вирусные белки.

Образовавшиеся белки объединяются в вирусные частицы, которые могут выходить из клетки разными путями. Вирионы вирусов гепатита C выходят из клетки путем почкования (экзоцитозом), при таком варианте клетка долгое время остается живой и служит для продукции новых вирионов.

Известен и другой механизм выхода вирионов из клетки: взрывной, при котором оболочка клетки разрывается, и тысячи вирионов отправляются инфицировать новые клетки. Такой способ характерен для аденовирусов, ротавирусов.

Бактериофаги ("бактерия" + греч. phag(os) — пожирающий)

Это уникальная группа вирусов, инфицирующая только бактерии. Бактериофаг имеет капсид, с содержащимся внутри наследственным материалом - ДНК (реже РНК), протеиновым хвостом. Бактериофаги открыты в 1915 году и с тех пор активно применяются в ходе генетических исследований.

Ниже вы можете видеть типичное строение бактериофага. Бактериофаг напоминает шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает внутрь нее свою нуклеиновую кислоту.

Бактериофаги успешно применяются в медицине для лечения многих заболеваний. Это высокоэффективные, дорогостоящие препараты, которые помогают, например, нормализовать микрофлору кишечника при бактериальных инфекциях.

Вирусные инфекции

Вирусы вызывают множество заболеваний человека и животных. Некоторые из них неизлечимы даже на современном этапе развития медицины, например бешенство. К вирусным инфекциям относятся грипп, корь, свинка, СПИД (вызванный ВИЧ), полиомиелит, желтая лихорадка, онковирусы.

Такая группа, как онковирусы, потенцируют развитие опухолей в организме. К ВИЧ и онкогенным вирусам не существует специфических антител, что затрудняет процесс создания вакцины. В то же время против ряда вирусных инфекций: корь, ветряная оспа созданы вакцины, создающие стойкий пожизненный иммунитет.

Клетки вырабатывают защитный белок - интерферон. Это вещество подавляет синтез новых вирусных частиц, приводит к повышению температуры тела (например, при гриппе).

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) представляет для организма большую опасность. Он размножается в T-лимфоцитах - клетках крови, которые выполняют иммунную функцию. С гибелью T-лимфоцитов разрушается иммунная система, становится невозможным сопротивление организма бактериями, вирусам и грибам, что в отсутствии лечения приводит к вторичным инфекциям.

Риск заражения ВИЧ присутствует при гемотрансфузии (переливании крови), половом акте. Инфекция также может быть передана от ВИЧ инфицированной матери к плоду.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Вирион – элементарная инфекционная единица вируса, форма в которой вирусы существуют вне живой клетки [1] .

Строение, размеры и химический состав вирионов были установлены только с появлением и развитием электронной микроскопии, физико-химических и рентгеноструктурных методов анализа [1] .

Вирус пятнистого увядания томата (Tomato spotted wilt virus)

Поражение клеток садового помидора (Solanum lycopersicum) [4]

Морфология вириона

Вирион (вирусная частица) состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки [3] .

В зависимости от разновидности нуклеиновой кислоты в вирусной частице, вирусы подразделяются на:

ДНК-содержащие – в качестве генетического материала имеют одно- или двухцепочечную ДНК, линейной или кольцевой конфигурации (вирус простого герпеса, вирусоспы);
РНК-содержащие – в качестве генетического материала содержат одно- или двухцепочечную РНК (вирус гриппа) [3] .

Вирусы с одноцепочечной РНК подразделяются на два типа:

Белковая оболочка, окружающая нуклеиновую кислоту называется капсидом. Капсид состоит из отдельных субъединиц – капсомеров [3] .

Капсиды отдельных вирионов может окружать дополнительная мембрана – суперкапсид [3] .

Капсид обычно имеет симметричное строение. Различают несколько типов симметрии:

спиральную – характерна для вирусов с палочковидной и нитевидной формой строения.
кубическую (икосаэндрическую) – характерна для изомерических вирусов;
комбинированный (сложный) тип симметрии – характерен для для бацилловидных и пулевидных вирионов [2] .

В частности, размеры вирионов различных фитовирусов колеблются в значительных пределах. Каждому вирусу соответствуют частицы определенного размера одного или нескольких видов. Вирионы изометрических вирусов по величине диаметра варьируют от 17 нм до 75 нм. Палочковидные, нитевидные и бациловидные вирионы могут достигать в длину от нескольких десятков до 2000 нм. Диаметр у нитевидных и палочковидных – 3–10 нм, у бацилловидных – 18–75 нм [2] .

Химический состав вириона

В химический состав вирионов входят нуклеиновые кислоты, белки и другие компоненты [2] .

Содержание нуклеиновых кислот у вирусов различно:

вирионы с изометрической (сферической) формой капсида содержат 5–15% нуклеиновой кислоты. Некоторые из них способны формировать частицы совсем лишенные нуклеиновой кислоты;
вирионы с палочковидной и нитевидной формы со спиральной симметрией – содержание нуклеиновой кислоты составляет 5%;
бациловидные, липидосодержащие вирусы – около 1% нуклеиновой кислоты [2] .

Нуклеиновая кислота каждого вируса имеет характерную последовательность и нуклеотидный состав, который определяет последовательность аминокислот и свойства и поведение вирус-специфических белков. Молекулярная масса нуклеиновой кислоты в инфекционных частицах (вирионах) варьирует от 0,4х10 6 у вируса некроза табака до 15,5х10 6 у вируса раневых опухолей клевера. У большинства фитовирусов молекулярная масса нуклеиновой кислоты составляет в среднем 2х10 6 [2] .

Большая часть вириона – это белок. Молекулярная масса белковых субъединиц у различных вирусов может варьировать от 10 до 80 тыс. Размер белковых молекул фитовирусов расположен в диапазоне от 150 до 600 и более аминокислотных остатков. Вирусы со сложной структурой содержат липиды, содержание которых достигает 20% [2] .

В состав вириона входит вода. Она может составлять около 50% веса вирусных кристаллов и 10–50% веса вирусных частиц в суспензии. Отмечается, что при описании состава вирионов содержание воды в них не учитывают и указывают содержание нуклеиновой кислоты, белка и прочих компонентов в пересчете на сухой вес частицы [2] .

Одновременно вирусы могут содержать различное количество ионов металлов, полиамины (около 1% веса). Ряд вирусов содержат фрагменты типа РНК-транскриптазы [2] .

Читайте также: