Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные теоретические положения. Вирусы существуют в виде двух качественно различных форм: внеклеточной – вирион и внутриклеточной – вирус

Вирусы существуют в виде двух качественно различных форм: внеклеточной – вирион и внутриклеточной – вирус. Размеры вирионов различных вирусов варьируют в широких пределах: от 15–18 до 300–400 нм. Они могут иметь разнообразную форму: сферическую (вирусы гриппа), палочковидную (вирусы растений), кубовидную (вирусы оспы, аденовирусы), сперматозоидную (вирусы бактерий – фаги).

Вирион состоит из центрально расположенной нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), покрытой одной или двумя оболочками. Первая оболочка получила название капсид, который состоит из белковых субъединиц – капсомеров. Капсомеры располагаются в определенном порядке, по характеру которого вирусы делят на три группы, характеризующие­ся спиральным, кубическим и комбинированным типом симметрии.

Структура, содержащая нуклеиновую кислоту и капсид, получила название нуклеокапсид. Вирион может иметь один нуклеокапсид (простые вирусы) или нуклеокапсид, до­полнительно покрытый наружной липосодержащей оболочкой – суперкапсидом (сложные вирусы). В суперкапсид погружены вирусспецифические белки – гликопротеины, образующие на оболочке выступы – шипы.

Вирусы существенно отличаются от про- и эукариотических микроорганизмов не только своим строением, но и в функциональном отношении. Они не способны к росту и бинарному делению, не имеют собственных метаболических систем, воспроизводятся за счет одной нуклеиновой кислоты, используют рибосомы клетки хозяина для синтеза собственных белков.

В основу классификации вирусов положены следующие свойства вирионов: тип нуклеиновой кислоты, стратегия вирусного генома, форма вирионов, типы симметрии белков капсида, число капсомеров, отношение к хозяину. Согласно этой классификации все ви­русы включены в царство Vira, которое подразделяется на два подцарства по типу нуклеиновой кислоты – рибовирусы и дезоксирибовирусы. Подцарства делятся на семейства, роды и виды.

Взаимодействие вируса с клеткой хозяина сопровождается тремя формами инфекции: продуктивной, абортивной, интегративной. При продуктивной форме происходит размножение – репродукция вирусов, абортивной – ее нарушение на одном из этапов, интегративной – интеграция вирусной нуклеиновой кислоты в клеточный геном.

Репродукция вирусов происходит в разных частях клетки – ядре или цитоплазме. Этот процесс получил название дизъюнктивного, или разобщенного, размножения. При репродукции вирусов различают 6 стадий: адсорбция, проникновение вириона в клетку хозяина, депротеинизация (раздевание) вирионов, собственно репродукция (транскрипция, трансляция и репликация), сборка вириона, выход его из клетки хозяина.

Адсорбция состоит из двух этапов. Первый определяется неспецифическими силами, второй происходит как путем межмолекулярного эндоцитоза (виропексиса), так и в результате слияния мембран – ви­русной и плазматической или ядерной.

В результате раздевания вириона происходит освобождение нуклеиновой кислоты от суперкапсида и капсида, препятствующих транскрипции и репликации.

Собственно репродукция начинается с транскрипции. Механизм транскрипции зависит от стратегии вирусного генома. У ДНК-содержащих вирусов он такой же, как и у клеточного генома (ДНК— иРНК— белок). Различия связаны с местом транскрипции. Если она происходит в цитоплазме (вирус оспы) – используется собственная ДНК-зависимая РНК-полимераза, в ядре (вирусы герпеса) – клеточная.

У РНК-содержащих вирусов транскрипция их генома осуществляется несколькими путями:

– вирусы с минус-нитевой РНК имеют в своем составе РНК-полимеразу (транскриптазу), благодаря которой синтезируют информационную РНК (иРНК) на матрице геномной РНК (РНК^(-)— иРНК— белок);

– у вирусов с плюс-нитевой РНК функцию иРНК выполняет сам геном (РНК⁽⁺⁾ — белок);

– при наличии у РНК-содержащих вирусов фермента обратной транскриптазы, или ревертазы (ретровирусы), синтез иРНК идет через ДНК (РНК — ДНК — иРНК — белок). Этот процесс называется обратной транскрипцией.

Для увеличения количества вирусной информации используется своеобразный трансляционный механизм, функционирующий через иРНК. Трансляция осуществляется в рибосомах клетки хозяина, которые предварительно освобождаются от клеточных белков и собираются в вирусспецифические полисомы. В результате трансляции синтезируются вирусные белки.

Репликация заключается в синтезе вирусных геномов. У ДНК-содержащих (двунитевых) вирусов она происходит на обеих нитях при участии клеточной ДНК-полимеразы. У однонитевых образуется вторая нить (репликативная форма). Репликация РНК-содержащих вирусов происходит только при наличии вирусспецифического фермента (транскриптазы). У плюс-нитевых вирусов репликация РНК практически не отличается от их транскрипции. У минус-нитевых в результате репликации образуются более длинные дочерние молекулы РНК, полностью соответствующие вирусному геному.

У ретровирусов репликация так же, как и транскрипция ДНК, происходит в составе клеточного генома при участии клеточной ДНК-полимеразы.

Сборка вирионов зависит от строения вирусов. Простые вирусы в основном собираются на репликативных комплексах – мембранах эндоплазматического ретикулума. У сложных вирионов сборка нуклеокапсида начинается на репликативных комплексах, а затем продолжается на плазматической мембране, в результате чего образуется почка. Выход вирусных частиц из клетки происходит двумя путями. Простые вирусы, лишенные суперкапсида, вызывают деструкцию клетки и попадают во внеклеточное пространство. Сложные – выходят из клетки путем почкования, при этом жизнеспособность клетки мо­жет сохраняться в течение длительного времени.

Для культивирования вирусов применяются три основных метода:

– в организме восприимчивого животного;

– в курином эмбрионе;

– в культуре клеток.

В настоящее время в вирусологической практике широко используются культуры эпителиальной и соединительной тканей, клетки которых по числу жизнеспособных генера­ций можно подразделить на три типа: первичные, перевиваемые и полуперевиваемые.

Первичные культуры клеток способны переживать не более 5–10 пассажей. Получают­ся они в основном из эмбриональных тканей. Перевиваемые культуры получают преимущественно из опухолевых клеток одного типа, хорошо размножающихся in vitro в течение неопределенного срока.

К полуперевиваемым культурам относятся культуры диплоидных клеток. Получаются они из фибропластов человеческого эмбриона и способны выдерживать до 100 генера­ций, сохраняя исходный диплоидный набор хромосом.

Исследование вирусов, как правило, начинается с вирусоскопии, которая может осуществляться с помощью световой, люминесцентной и электронной микроскопии.

При световой микроскопии выявляются те характерные изменения в культуре клеток, которые произошли под действием вируса. Это могут быть различные включения, тельца, симпласты и т. д.

Люминесцентная микроскопия дает возможность специфически обнаруживать скоп­ления вирусов в ядре или цитоплазме клеток с помощью прямого и непрямого методов.

При электронной микроскопии можно выявлять не только отдельные вирусные части­цы, но и изучать строение вирионов.

Вирусологический метод исследования состоит из трех этапов:

– заражение исследуемым материалом восприимчивых животных, куриных эмбрионов или культуры клеток;

– индикация (обнаружение) вирусов;

– идентификация вирусов.

Индикация вирусов зависит от способа их культивирования. При заражении живот­ных учитываются особенности патогенеза, клинического течения вирусной инфекции, гибель животных. В случае использования для культивирования куриных эмбрионов о репродукции вирусов судят по образованию включений на хориноаллантоисной оболочке, по гибели эмбриона или на основании реакции гемагглютинации. Данная реакция основана на способности многих вирусов вызывать склеивание эритроцитов человека и жи­вотных. Обнаружение вирусов в культуре клеток осуществляют:

– по цитоплазматическому действию (ЦПД), которое проявляется в дегенеративных морфологических изменениях клеток и зависит от особенностей вирусной репродукции;

– клеточной пролиферации, которая в основном заканчивается деструкцией клеток;

– реакции гемадсорбации, которая применяется при индикации вирусов, почкующихся от клеток и способных адсорбировать вносимые в культуру клеток эритроциты. Идентификация вирусов связана с постановкой соответствующих серологических реакций (РСК, РТГА) с применением известных диагностических сывороток.

Серологическая диагностика вирусных инфекции осуществляется в более поздние сро­ки и направлена на выявление нарастания титра антител в сыворотке крови больных. Для серологической диагностики используются РСК, РТГА и реакция нейтрализации (РН).

В настоящее время для экспресс-диагностики вирусов широко применяют иммуноферментный анализ (ИФА).

Вопросы и тесты рейтингового контроля

1. Вирусы-паразиты:

а) внеклеточные;

б) мембранные;

в) внутриклеточные.

2. Вирусы-паразиты:

а) независимые;

б) энергозависимые;

в) генетически зависимые.

3. Устойчивость вирусов к детергентам (жирорастворителям):

а) простые вирусы;

б) сложные вирусы.

4. Репродукция РНК-содержащих вирусов в основном происходит:

а) в ядре;

б) цитоплазме;

в) лизосомах;

г) рибосомах.

5. Синтез вирусных белков осуществляется:

а) в ядре;

б) митохондриях;

в) рибосомах;

г) цитоплазме.

6. Выход сложных вирусов из клетки происходит путем:

а) гибели клетки;

б) отпочкования от клетки;

в) деления клетки.