Вирусы - строение, организация жизнедеятельность

Происхождение вирусов
Вирусы - это фрагменты клеток, которые сохранили только наследственный аппарат и капсулу защитного белка и адаптированы к паразитическому образу жизни.
Вирусные функции
Они очень маленькие (от 15 до 400 нм) и их можно различить только с помощью электронного микроскопа.
У них нет клеточной структуры.
Вирусы состоят из одного типа нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), одетых в защитный белок или белково-липидную мембрану.
Там нет собственного метаболизма; они потребляют энергию, полученную от метаболизма клеток хозяина.
Обязательные (обязательные) внутриклеточные паразиты.
За пределами клетки-хозяина они нейтральны, способны кристаллизоваться, сохраняя свои свойства.
Они могут размножаться только в клетках другого организма.
Существенная вирусная активность приводит к гибели клеток-хозяев. При попадании в живую клетку вирус начинает размножаться, подавляя и разрушая все структуры клетки-хозяина.
Строение вирусов
Вирусы состоят из различных компонентов:
а) генетический материал ядра (ДНК или РНК). Генетический аппарат вируса содержит информацию о различных типах белков, необходимых для образования нового вируса: гена, который кодирует обратную транскриптазу, и других.
б) белковая оболочка, которая называется капсид. Оболочка часто состоит из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.
в) дополнительная липопротеиновая мембрана. Возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина. Встречается только у относительно крупных вирусов (грипп, герпес).
Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом.
Схематическая структура вируса:
1 - сердце (одноцепочечная РНК);
2 - белковая оболочка (капсид);
3 - дополнительная липопротеиновая мембрана;
4 - капсомеры (структурные части капсида).
Вирусы, которые паразитируют в бактериальных клетках, называются бактериофагами. Бактериофаг состоит из головного, хвостового и хвостового отростков, с помощью которых он откладывается на оболочке бактерий. Голова содержит ДНК или РНК. Фаг частично растворяет бактериальную клеточную стенку и мембрану и, благодаря сократительной реакции хвоста, «вводит» свою нуклеиновую кислоту в свою клетку.
Вирусы нельзя увидеть под оптическим микроскопом, потому что их размер меньше длины волны света. Вы можете увидеть их только с помощью электронного микроскопа. Вирусы не имеют клеточной структуры. Каждая вирусная частица имеет очень простую структуру - она ​​состоит из генетической информации, расположенной в центре носителя и оболочки. Генетический материал представляет собой короткую молекулу нуклеиновой кислоты, которая образует ядро ​​вируса. Нуклеиновая кислота в различных вирусах может быть представлена ​​ДНК или РНК, и эти молекулы могут иметь необычную структуру: были обнаружены одноцепочечная ДНК и двухцепочечная РНК. Оболочка называется капсидом. Он состоит из субъединиц - капсомеров, каждая из которых состоит из одной или двух белковых молекул. Количество капсомеров для каждого вируса строго постоянное (например, в капсиде вируса полиомиелита их 60 - не больше и не меньше, а для вируса табачной мозаики - 2130, а не 2129 или 2131).
Иногда нуклеиновую кислоту вместе с капсидом называют нуклеокапсидом. Если вирусная частица, кроме капсида, больше не имеет оболочки, ее называют простым вирусом; если есть еще один - внешний, вирус называется комплексным. Внешняя оболочка также называется суперкапсидом, она генетически не принадлежит вирусу, а поступает из плазматической мембраны клетки-хозяина и образуется, когда собранная вирусная частица покидает инфицированную клетку. Следовательно, вирусная частица состоит только из двух классов биополимеров: нуклеиновых кислот и белков, в то время как полисахариды и липиды должны присутствовать в каждой клетке.
Для каждого вируса капсидные изомеры капсида расположены в точно определенном порядке, что создает определенный тип симметрии. При спиральной симметрии капсид принимает трубчатую (вирус табачной мозаики) или сферическую (РНК-содержащие вирусы животных) форму. С кубической симметрией капсид имеет форму икосаэдра (тетраэдра), изометрические вирусы имеют такую ​​симметрию. В случае комбинированной симметрии капсид имеет кубическую форму, а нуклеиновая кислота в нем имеет спиральную форму.
Правильная геометрия капсулы даже позволяет вирусным частицам вместе образовывать кристаллические структуры.
Поскольку генетические структуры являются основой всех живых существ, вирусы теперь классифицируются в соответствии с характеристиками их наследственного вещества: нуклеиновых кислот. Все вирусы делятся на две большие группы: вирусы, содержащие ДНК (деоксивирус) и вирусы, содержащие РНК (рибовирус). Затем каждую из этих групп разделяют на вирусы с двухцепочечными и одноцепочечными нуклеиновыми кислотами. Следующим критерием является тип симметрии вирионов (в зависимости от способа депонирования капсомеров), наличие или отсутствие внешних оболочек и клеток-хозяев в клетках

. В дополнение к этим классификациям есть много других. Например, по типу передачи инфекции от одного организма к другому.
Жизнедеятельность вирусов
У вирусов жизненные процессы происходят только тогда, когда они попадают в клетку-хозяина. Проникнув в клетку, вирус начинает синтез своих белков и репликацию вирусной ДНК, используя рибосомы, тРНК и ферменты из клетки-хозяина. Вирусные частицы размножаются и вызывают гибель клетки-хозяина (литический цикл). Если генетический аппарат вируса представлен РНК, сначала выполняется процесс обратной транскрипции (синтез ДНК в матрице РНК), а затем - как в случае вирусов, содержащих ДНК.
Вирусы способны жить и размножаться только в клетках других организмов. За пределами клеток организмов они не проявляют признаков жизни. В связи с этим вирусы являются либо формой внеклеточного покоя (вириона), либо внутриклеточно-вегетативной репликации. Вирионы демонстрируют отличную жизнеспособность. В частности, они выдерживают давление до 6000 атм и переносят большие дозы радиации, но умирают при высоких температурах, воздействии ультрафиолетовых лучей, а также воздействии кислот и дезинфицирующих средств.
Все вирусы являются паразитами по своей природе. Они способны воспроизводить себя, но только внутри живых клеток. Как правило, вирусы вызывают явные признаки заболевания. Оказавшись внутри клетки, они «включают» ее ДНК и, используя свою собственную ДНК или РНК, дают клетке команду синтезировать компоненты вируса. Компоненты вируса способны к самопроизвольному образованию вириона. Клетка, израсходовав все живительные соки для синтеза вирусов, погибает, перегруженная паразитами. Вирусы «разрывают» клеточную мембрану и передаются в другую клетку в виде инертных частиц. Вирусы вне клетки - это кристаллы, но когда они попадают в клетку, они оживают.
Когда вирус взаимодействует с клеткой, последовательно проходит несколько этапов:
1. Первым этапом является адсорбция вирионов на поверхности клетки-мишени, которая для этого должна иметь соответствующие поверхностные рецепторы. Именно с ними специфически взаимодействует вирусная частица, после чего возникает прочная связь, поэтому клетки не восприимчивы ко всем вирусам. Это объясняет строгую определенность вирусных путей. Например, рецепторы вируса гриппа обнаруживаются в клетках слизистой оболочки дыхательных путей, но не в клетках кожи. Поэтому грипп не может передаваться через кожу - вирусные частицы должны вдыхаться с воздухом, вирус гепатита А или В проникает и размножается только в клетках печени, а вирус эпидемического паротита (эпидемического паротита) - в клетках околоушных слюнных желез и др.
2. Вторая стадия включает проникновение всего вириона или его нуклеиновой кислоты в клетку-хозяина.
3. Третий этап называется депротеинизацией. В это время высвобождается генетический носитель информации вируса, его нуклеиновая кислота.
4. На четвертой стадии синтезируются вирусные нуклеиновые кислоты на основе вирусной нуклеиновой кислоты.
5. На пятой стадии синтезируются компоненты вирусной частицы - нуклеиновая кислота и капсидные белки, причем все компоненты синтезируются несколько раз.
6. На шестой стадии новые вирионы образуются из многочисленных ранее синтезированных копий нуклеиновой кислоты и белков путем самосборки.
7. Последний - седьмой этап - представляет собой высвобождение вновь собранных вирусных частиц из клетки-хозяина. Этот процесс не одинаков для разных вирусов. Для некоторых вирусов это связано с гибелью клеток из-за высвобождения литических литических ферментов - лизиса клеток. В других случаях вирионы выходят из живой клетки, но даже в этом случае клетка умирает.
Время, прошедшее с момента проникновения вируса в клетку до момента высвобождения новых вирионов, называется латентным или латентным периодом. Он может варьироваться в широких пределах: от нескольких часов (5–6 для вирусов оспы и гриппа) до нескольких дней (вирусы кори, аденовирусы и т. д.)
Еще один тип проникновения в клетку бактериальных вирусов - бактериофагов. Толстые клеточные стенки препятствуют проникновению рецепторного белка в цитоплазму вместе с присоединившимся к нему вирусом, как в случае заражения клеток животных. Следовательно, бактериофаг вставляет полый стержень в клетку и проталкивает через него ДНК (или РНК) в ее голове. Геном бактериофага входит в цитоплазму, а капсид остается снаружи. Редукция генома бактериофага, синтез его белков и образование капсида начинаются в цитоплазме бактериальной клетки. Через некоторое время бактериальная клетка умирает, и зрелые частицы фага попадают в окружающую среду.
Бактериофаги, которые образуют фаговые частицы нового поколения в инфицированных клетках, что приводит к лизису (разрушению) бактериальной клетки, называются вирулентными фагами.
Некоторые бактериофаги в клетке-хозяине не реплицируются