0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Клетка и вирус

Клеточное строение вирусов. Особенности строения вирусов

Они везде: в воздухе, воде, почве и на поверхностях предметов. Они настолько малы, что не все их типы возможно рассмотреть в обычный микроскоп. Это вирусы, удивительные природные образования, не до конца изученные и обладающие поразительной выживаемостью.

Знакомьтесь: ядовитый и опасный

Вирус абсолютно оправдывает свое название, если перевести его с латыни: яд. Ранее это слово употреблялось по отношению ко всем возбудителям болезни без разбора. Но в конце 19 столетия ситуация переменилась.

Ни живой, ни мертвый

Этот вопрос по сей день является предметом научных споров. Дело в том, что с тех пор, как было изучено строение вирусов (прежде всего, вызывающего табачную мозаику), их поведенческие схемы, то выяснились важные подробности, которые заставили задуматься: он скорее жив, чем мертв, или наоборот?

  • молекулярная структура;
  • содержат геном;
  • внутри клетки ведут себя довольно активно.
  • вне клеточной полости абсолютно инертны;
  • самостоятельно не синтезируют белок, поэтому не способны делиться генным материалом без наличия клетки-хозяина.

Некоторые ученые убеждены, что вирус – живой организм, существующий по иным законам, отличным от привычных нам. Другие придерживаются иного мнения, называя их облигатными паразитами. Поэтому дилемма: вирус – это организм или активированная при определенных условиях молекула, остается нерешенной.

Структурные особенности

Строение вирусов, вызывающих многие болезни, разнится в деталях, но имеет много общих черт. Прежде всего, внеклеточная форма вируса именуется вирионом. Он состоит из таких элементов:

  • ядра, которое вмещает в себя от 1 до 3 молекул нуклеиновой кислоты;
  • капсида – чехла из белка, защищающего кислоту от воздействий;
  • оболочки, состоящей из белково-липидных соединений (не всегда есть в наличии).

Дополнительную оболочку вирионы позаимствовали у оккупированного организма, внеся изменения в строение клетки. Вируса, который имеет такое дополнение, интересует цитоплазматическая или ядерная мембрана, чтобы из ее фрагментов сформировать вторичный защитный слой. Причем такая оболочка свойственна только сравнительно крупным экземплярам, таким как герпес или вирус гриппа.

Компоненты вирионов выполняют не только функции защиты, хранения информации, но и отвечают за вирусное размножение и необходимые мутации.

Форменный вирус

Особенности строения вирусов таковы, что от формы капсида зависит их классификация.

Но есть вирионы, покрытые капсомерами – это объединение нескольких молекул, образующее определенную геометрическую форму. Строение вирусов, а также их капсомеров играет важную роль в идентификации агрессивного агента. Форма значительно варьируется: головка с хвостиком, прямоугольник (оспа), шар (грипп), палочка (табачная мозаика), нить (болезни картофельных клубней), многогранник (полиомиелит), пулевидный (бешенство).

Наноразмеры

Вирусы настолько малы, что большинство из них можно детально рассмотреть только в электронный микроскоп. Каковы бы ни были форма и строение вируса, бактерии всегда будут отличаться более крупными размерами (примерно в 50 раз). Величина вирионов варьируется в диапазоне от мелких (20-30 нм), до крупных (400 нм).

Большие экземпляры даже можно увидеть в объективе обычного микроскопа, остальные из-за того, что они меньше протяженности волны света, наблюдаются только с помощью электроники. Хотя существуют исключения: огромный вирус коровьей оспы идентичен по величине с мелкими бактериями по типу риккетсий, которые, кстати, также имеют признаки облигатных паразитов. Соответственно, от других микроорганизмов вирион отличают не паразитарные особенности или величина, а строение вируса.

Клеточная оккупация

Вирусное вторжение в клетку не поддается никакому сравнению – в природе подобный механизм не встречается больше нигде. Вне клетки вирион находится в спящем, кристаллизованном состоянии. Но стоит ему попасть в желаемую полость, как начинаются активные действия.

  1. Адсорбция. Другими словами, это прикрепление вирионов (иногда сотен) к стенкам избранной клетки.
  2. Виропексис. Процесс непосредственного погружения в клетку, происходящий через участок прикрепления вируса. Интересный момент: клетка никак не препятствует вторжению, потому что частица вируса, вернее, его белок, идентифицируется клеткой, как «свой».
  3. Редупликация. Инфекционная инвазия начинается тогда, когда вирусы размножаются в клетке. Они синтезируют новые, подобные себе молекулы, образуя многочисленные капсиды.
  4. Выход. В момент перенасыщения нарушается клеточное строение, вирусов уже ничего не сдерживает, и они вырываются поражать новые клетки. При этом произойти такой процесс может несколькими способами.

Удивительно, но микроорганизмы в сотни раз меньше клетки уверенно и быстро разрушают ее работу, деструктивно воздействуя на обменные процессы и часто уничтожая жертву.

Типы вирусных вторжений

Подобная классификация зависит от характера клеточной деструкции, а также от длительности пребывания агрессивного агента. В связи с этим различают три типа инфицирования:

  • разрушительный: этот тип инфекции называют литическим, при нем вирусы массово вырываются из клеточного пространства, и, разрушая все на своем пути, стремятся к завоеванию новых клеток;
  • стойкий, или персистентный: характеризуется постепенным истеканием вирусных масс наружу, не нарушая работы клетки;
  • скрытый: латентный тип отличается встраиванием вирусного генома в клеточные хромосомы и позже, при делении, клетка передает вирус дочерним структурам.
Читать еще:  Какие симптомы при гриппе 2020

Инфекционное разнообразие

В заключение стоит отметить поражающее разнообразие этих микроскопических субстанций, чем и обусловлена разность наблюдаемых симптомов. Существуют вирусы с наличием ДНК – герпес, оспа, а также содержащие РНК — ящур, несколько бактериофагов. Кроме прочего, данные вирионы содержат липиды.

Другие варианты: безлипидные вирусы, такие как аденовирусы и подавляющее большинство бактериофагов.

Обнадеживает то обстоятельство, что рано или поздно ученый мир научится подчинять эти формы жизни и обращать их на пользу человечеству.

Вирусы

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.

Вирусы выделяют в отдельное, пятое царство. Несмотря на их кажущуюся безжизненность, от неживой материи их отличают следующие черты:

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

Рекомендую обратить особое внимание на черты, которые отличают вирусы от живых организмов:

    Неживое (инертное) состояние

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.

Не делятся, не размножаются половым путем

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.

Читать еще:  Лекарство от вирусной инфекции
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.

©Беллевич Юрий Сергеевич

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.

Вирусы. Воспроизведение вирусов клетками. Зачем клетки это делают?

Публикация 013. В последнее время обсуждается относить ли вирусы к живым организмам. Они не имеют клеточного строения. Всегда являются паразитами и воспроизводятся только внутри живых клеток. Всегда являются инфекцией. Вирусы поражают всех, начиная с одноклеточных бактерий, растений, и заканчивая животными и людьми. Есть даже вирусы, живущие в вирусах. Предполагается, что их на земле более 100 миллионов видов. По численности они превосходят все организмы вместе взятые. Размеры их ничтожно малы и видны не во всякий электронный микроскоп. И далеко не все вирусы.

По сути, вирус – это такой кристалл биополимера, который без клеточной среды существует самостоятельно, не проявляет жизни, и представляет собой часть ДНК или РНК, белковую оболочку, которая защищает и в общем-то все. Передаются вирусы через переносчиков этих вирусов. Вирусы растений через насекомых-паразитов, например тлями. Вирусы животных через кровососущих насекомых. ОРВИ и грипп при кашле и чихании воздушно-капельным путем. Каждый вирус имеет свою специфичность, которая определяется, на каких видах клеток он может паразитировать, поэтому животные не заражаются вирусами растений, а человек в основном не заражается вирусами растений, грибов и многих других животных. А вирус оспы поражает только людей. Организмы животных при внедрении вируса дают так называемый иммунный ответ, при котором обычно вирус гибнет. Это, например высокая температура. Но, бывает, что некоторым вирусам, таким как гепатит, удается уйти от иммунного ответа и болезнь становится хронической.

Как атакует вирус? Вирус не размножается делением, как клеточные организмы. Он не питается, не вырабатывает энергию. Он вообще ничего не делает, кроме как тиражируется. Вирус использует клетки того организма в какой попал, при условии, что он специфичен к этим клеткам. Сначала он подплывает к клетке, потом прикрепляется к ней за счет связи между белковыми рецепторами на поверхности клетки-хозяина и белковой оболочкой вируса. Здесь, как раз, если вирус не специфичен к клетке, то связывание не произойдет. Потом вирус внедряется в клетку, через впрыскивание своего генома через плазматическую мембрану или путем поглощения клеткой в процессе эндоцитоза (обмена веществ клеток – так происходит их питание). Когда геномная нуклеиновая кислота вируса освободилась, то начинается репликация вирусов через синтез белков. Т.е. вирус начинает повторяться многократно. Клетка воспроизводит его геном многократно. Параллельно клетка воспроизводит белок для оболочки будущих вирусов. Потом, когда геномы «оделись» в белок происходит выход растиражированных вирусов в межклеточное пространство , а клетка чаще всего гибнет из-за разрыва мембраны (оболочки клетки). Но некоторые вирусы не убивают клетку, а отпочковываются от нее, забирая часть ее оболочки, а клетка остается продуцировать дальше вирусы. Поэтому пока что противовирусные препараты только замедляют синтез белков, чтобы не дать вирусам прикрепиться и захватить много клеток.

Читать еще:  Какая вакцина от гриппа лучше инфлювак или гриппол

Почему клетки так усердно берутся воспроизводить вирус? Так устроен один из принципов эволюции. В клетке есть ДНК и РНК. РНК выступает в роли сканера. Если РНК попадет фрагмент какой-то ДНК, то он ее попытается встроить в свой геном. Ведь, если он выживет, то может стать более совершенным. Например, улучшится иммунитет, или клетка сможет перерабатывать какой-нибудь химический элемент, который до сих пор не усваивала, вырабатывать фермент и так далее. Поэтому клетки всегда стараются захватить попавший им кусок ДНК, чтобы потомкам передалось более совершенное ДНК . Хотя в нашем ДНК собственно человеческого не так много, а больше неиспользуемых, непонятно зачем приобретенных кодов. Так наши клетки – эукариоты поглощали за счет синтеза клетки бактерий, чтобы стать более совершенными. И вирусы встраивают свое ДНК в ДНК клеток-хозяев. И клетка может приобрести какие-то новые качества. Или не приобрести, а погибнуть. В нашем ДНК очень много таких кусочков вирусов, которые давным-давно приобрели наши предки. И, к примеру, в нашем ДНК, есть кусочек от генома какого-то вируса, который позволяет женскому организму носить плод. Т.е. будущего ребенка. Без этого генома организм отторгал бы эмбрион, не давая ему развиваться. Для организма женщины эмбрион, как это ни жестоко звучит – чужеродное. Ведь он только наполовину ее. Но организм принимает это за свое и начинает выращивать. И, в конце концов, происходит рождение нового человека.

Благодарю Вас, что не стесняетесь ставить лайк (большой палец вверх), когда статья показалась интересной. Вам нетрудно, а мне понятно, что это интересно не только мне. Скоро теория в основном закончится и будет на канале больше практического. Делайте переход В ЛЕНТУ , чтобы посмотреть, что еще есть интересного для Вас.

Клетка и вирус

Ключевые слова конспекта: неклеточные формы жизни, царство вирусы, фаги (бактериофаги)

Вирусы являются неклеточной формой жизни и занимают пограничное положение между неживой и живой матерней. Вирусы — внутриклеточные паразиты и могут проявлять свойства живых opганизмов, только попав внутрь клетки.

Отличия вирусов от неживой природы:

  1. способность к размножению;
  2. наследственность и изменчивость

Отличия вирусов от клеточных организмов:

  1. не имеют клеточного строения;
  2. не проявляют обмена веществ и энергии (метаболизма);
  3. могут существовать только как внутриклеточные паразиты;
  4. не увеличиваются в размерах (не растут);
  5. имеют особый способ размножения;
  6. имеют только одну нуклеиновую кислоту — либо ДНК, либо РНК.

Вирусы существуют в двух формах:

  • покоящейся (внеклеточной), когда их свойства как живых систем не проявляются,
  • внутриклеточной, когда осуществляется размножение вирусов.

Простые вирусы (например, вирус табачной мозаики) состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки капсида. Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др.

В зависимости от присутствующей в вирусе нуклеиновой кислоты различают РНК-содержащие и ДНК-содержащие вирусы. Нуклеиновая кислота содержит генетическую информацию, обычно о строении белков капсида. Она может быть линейная или кольцевидная, в виде одно- или двуцепочечной ДНК, одно- или двуцепочечной РНК.

Проникновение в клетку

При проникновении вируса внутрь клетки специальные белки вирусной частицы связываются с белками-рецепторами клеточной оболочки. В животную клетку вирус может проникать при процессах пино- и фагоцитоза, в растительную клетку — при различных повреждениях клеточной стенки.

Вирус подавляет существующие в клетке процессы транскрипции и трансляции. Он использует их для синтеза собственных нуклеиновой кислоты и белка, из которых собираются новые вирусы. После этого клеточные оболочки разрушаются и новообразованные вирусы покидают клетку, которая при этом погибает.

Бактериофаги (вирусы, паразитирующие на бактериях), как правило, не попадают внутрь клетки, так как этому препятствуют толстые клеточные стенки бактерий. Внутрь клетки проникает только нуклеиновая кислота вируса.

Полагают, что происхождение вирусов связано с эволюцией каких-то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение.

Вирусы — возбудители заболеваний

Вирусы способны поражать различные живые организмы. Первым открытым вирусом был вирус табачной мозаики, поражающий растения. Вирусную природу имеют такие заболевания животных и человека, как натуральная оспа, бешенство, энцефалиты, лихорадки, инфекционные гепатиты, грипп, корь, бородавки, многие злокачественные опухоли, СПИД и др. Кроме того, вирусы способны вызывать генные мутации.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector