Какъв е ефектът от вирусите върху клетката. Характеристики, описание и структура

Полиомиелит и едра шарка, синдром на придобита имунна недостатъчност

Раждането на вирусологията

През 1892 г. в лабораторията на Ботаническата градина на Никитски в Академията на науките в Русия един млад учен Дмитрий Йосифович Ивановски (1864-1920) установено, че тютюневата мозайка заболявания, причинени от патогени, които преминават през бактериален филтър, не расте, като например бактерии, по изкуствени носители и не се получи картина на болестта чрез филтратите.

Тази дата се смята за раждането на науката за вирусите, въпреки че откривателят им никога не е успял да ги види през целия си живот. Видяхме ги едва през 30-те години на миналия век, когато се появиха електронни микроскопи.

Отделно царство

Вирусите са толкова невероятни, че са разделени на отделно царство Вира (от латински вирус, отрова). Как се организират вирусите, че те са толкова различни от всички живи организми на нашата планета? Първо, те съдържат само един вид нуклеинови киселини - или ДНК или РНК. Всички други организми в клетките си имат и двата типа.

Второ, вирусите нямат клетъчна структура и системи за синтезиране на протеини. Трето, вирусите са повсеместни (повсеместни) и много малки. И най-важното е, че те са вътреклетъчни паразити на генетично (молекулярно) ниво.

Virion и вирус

Класификацията и структурата на вирусите са разнообразни в различни източници. Днес около хиляда човешки вируса са били проучени и описани, но това далеч не е от пълен списък с тях. В края на краищата ние започваме своето проучване изключително в контекста на болестта. Извънклетъчната форма на съществуване на тези паразити е вирионът. Когато влезе в клетка, механизмът на проникване на вируса го превръща в напълно различна форма. И това е, когато говорим за вирусна инфекция.

Размер и форма материя

Размерите на вирионите се измерват в нанометри (10^-9 м). Един от най-малките вируси на полиомиелит - има вирион с размер 17 нанометра. Грипните вируси са със среден размер от 80 до 120 нанометра. Но има гиганти - вирусът на едра шарка е с размер от около 400 нанометра.

Вирусите са схеми като космонавти. В "космическия костюм" - защитна обвивка на белтъчини, понякога съдържаща липиди и въглехидрати и наречена капсид - се намира наследственият материал от нуклеинова киселина (РНК или ДНК). И наследственият материал се представя под формата на "минимална потребителска кошница" - ензими за самата действителност (копиране) и действителния геном на вируса.

Появата на "космическия костюм" може да бъде пръчковидна, спирална, сферична, с форма на куршум, тухла или като цяло с неправилна форма. То се причинява от протеини, които са необходими на вириона за механизма на проникване на вируса в клетката. Вирусите се сливат с мембраната на гостоприемната клетка и нейните нуклеинови киселини са захванати в цитоплазмата, които са готови за самостоятелно сглобяване в по-младото поколение вируси.

Жив ли е или не?

По този въпрос не съществува категоричен отговор дори между вирусолозите. Ако една жива система се смята за способна да възпроизвежда подобни, тогава вирусите са живи организми. Ако да добавите към това поне някои процеси на живот - тогава те не са живи. В допълнение, трябва да се помни, че те не се възпроизвеждат извън клетката-гостоприемник.

Информацията за произхода и действието на вирусите също оставя много въпроси. Най-приемливата хипотеза днес е произхода им от "беглежните" нуклеинови киселини, които са придобили способността да се реплицират в чужди клетки.

Ефектът на вируса върху клетката

Вирусите взаимодействат с клетките в два вида сценарии, чиито основни разлики са в степента на зависимост на паразита от гостоприемника. Тя напълно зависи от енергийната и синтезиращата протеини икономика на клетката, но се държи самостоятелно.

Какъв е ефектът от вирусите върху клетката? При репликацията на вирусни нуклеинови киселини, съгласно техния собствен график. Този сценарий се нарича продуктивен, разбира се, от гледна точка на паразита. И може да завърши със смъртта на клетката-домакин.

Вторият сценарий е помирителен. В този случай, вирусният геном се включва в генома на гостоприемника и се ковалентно се реплицира с клетъчни нуклеинови киселини. Развитието на действието на вирусите върху клетката се проявява по два начина. Или вирусът се държи тихо и само при определени условия гените му започват да работят, а от умиращите клетки младите вириони излизат в търсене на нови жертви. Или гените на вируса постоянно работят и произвеждат по-младо поколение, но клетката не умира.

Във външната среда младите вируси попадат или в резултат на унищожаване на клетката гостоприемник, или чрез експулсиране на фрагменти от цитоплазмата, или чрез екзоцитоза на малки групи вириони.

Навсякъде и навсякъде

Както вече споменахме, вирусите се срещат навсякъде. Но има и нюанси. Така, вирионите с опашка паразитизират предимно в бактериални клетки. Вирионите под формата на конец или спирала се намират по-често в растителните клетки, тъй като имат плътни целулозни мембрани, които са пробити с вируси от опашка с опашка. Между другото, появата на ленти върху цветята на лалетата често се свързва с инфекцията на растенията с вируси. Но те ни продават като специален сорт!

Паразитите с липопротеинова капсула преобладават в животинските клетки. Някои вириони имат много строго "разрешение за пребиваване". Така че вирусът, който причинява полиомиелит, може да съществува само в клетките на примати и хора и дори тогава не във всички. Други, като вируса на едрата шарка, имат широк кръг от възможни гостоприемници.

Как влизат в тялото на домакина?

Най-често срещаният метод е въздушният път на инфекцията. Милиарди от най-малките капчици течност се изхвърлят в околното пространство, когато кашлят, кихат и просто дишат. С висока вирулентност (инфекциозност) на патогена, за да се предотврати разпространението на инфекцията е много трудно.

Друг път на заразяване е заразен, с директен физически контакт. Това е малка група вирусни заболявания, а именно херпес, СПИН и венерически инфекции.

По-скоро опасният начин на инфекция е чрез вектори. Те могат да станат всеки жив организъм, който е получил инфекция от резервоар или носител. В този случай носителят става междинен гостоприемник, в клетките, чийто патогенен агент може да се размножава или дори да премине през определени етапи от жизнения цикъл. Такива патогени включват, например, вируса на бяс.

Някои вируси са способни да носят насекоми на корицата, а вирусът на едра шарка може да запази своята вирулентност за дълго време дори в прах.

Много заболявания

Предвид разнообразието от вируси, не е изненадващо, че има множество вирусни инфекции на клетъчно ниво, въпреки че учените не са установили връзка между вида на вируса и естеството на болестта. Например, възпалението на черния дроб при хората може да причини вируси на хепатит А, С и Е. Всички те са различни по генетична структура и външна форма и дори са класифицирани в три различни семейства.

Семейство от пикорнавируси, чиито видове изглеждат подобни, като близнаци, причиняват такива заболявания. като СПИН, диабет, миокардит, конюнктивит и различни настинки.

Мечтата на микробиолог

Вирусите, и по-специално бактериофагите, днес са любим обект на изследванията на молекулярната биология. Цитотехнологиите активно използват уникалната способност на вирусите да интегрират наследствената си информация в генома на клетката гостоприемник. Вирусите са били наречени вектори за трансфер на генетичен материал.

Съвременната наука представя много примери за успешни трансгенни организми, например разнообразие от картофи, в чийто геном се въвежда генът на хитиназа, ензим, който разгражда хитина. Хитиназата се натрупва в стъблата и листата на картофа и го прави неподходящ за хранене от насекоми и паразитни гъбички.

Независимо от ефекта на вирусите върху клетката, формата и съдържанието им, както и репродуктивните стратегии, панацея в борбата им като причинители на болестта. При инфекциозни заболявания около 75% от заболяванията са с вирусен характер. Етиология 25% от всички инфекции на стомашно-чревния тракт също се дължат на вируси.

Дефиницията допълнително се усложнява от възможността за инфекция в латентния период. Ето защо е необходимо да изследваме всеки патоген в дълбочина, като проявяваме неговата патогенност и да търсим абсолютно специални начини за борба с тях, което не винаги е възможно.