Черняховская С. Т. &quot

Урок 5. Вирусы. §58, §§6-9, подготовка к зачету.
1. Характеристика вирусов.
Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым-ботаником Д.И.Ивановским при изучении мозаичной болезни табака (пятнистости листьев). Вирусы представляют собой неклеточные формы жизни. Они занимают
промежуточное положение между живой и неживой материей, так как совмещают в себе признаки живых организмов и тел неживой природы.
Вирусы проявляют признаки жизни только в клетке и считаются внутриклеточными паразитами. Причем в
отличие от других паразитов, они являются ультрапаразитами, так как паразитируют на генетическом уровне.
Наиболее вероятно, что вирусы возникли в результате деградации клеточных организмов. Вероятно, вирусы
можно рассматривать как группу генов, вышедших из-под контроля генома клетки.
Вирусы представляют собой нуклеопротеины, т.е. состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков, образующих оболочку вокруг нуклеиновой кислоты. У некоторых вирусов можно обнаружить липиды и
углеводы.
Размеры вирусов колеблются от 10 до 300 нм. Форма вирусов разнообразна: шаровидная, палочковидная,
нитевидная, цилиндрическая и др. Вирусы могут существовать в дву формах: в форме нуклеиновой кислоты,
когда находятся в клетке-хозяине, в свободной форме, когда находятся вне клетки-хозяина. Эту форму существования называют вирионом.
Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты — либо ДНК, либо РНК. При чем обе нуклеиновые кислоты могут быть как одноцепочечными, так и двуцепочечными, как линейными, так и кольцевыми.
Капсид представляет собой оболочку вируса, образованную белковыми субъединицами, уложенными
строго определенным образом. Капсид выполняет, прежде всего, защитную функцию. Он защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий, прежде всего от действия многочисленных нуклеаз. Кроме того,
капсид обеспечивает осаждение вируса на поверхности клеточных мембран, так как содержит рецепторы, комплементарные рецепторам мембран клеток. Рецепторный механизм проникновения вируса в клетку обеспечивает специфичность вирусов: они поражают строго определенный круг хозяев.
Суперкапсид характерен для сложноорганизованных вирусов (вирусы ВИЧ, гриппа, герпеса). Возникает во
время выхода вируса из клетки-хозяина. Он представляет собой модифицированный участок ядерной или
наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.
Только внедряясь в клетку-хозяина вирус может воспроизводить себе подобных, он подавляет процессы
транскрипции и трансляции веществ, необходимых самой клетке, и "заставляет" ее ферментные системы осуществлять репликацию своей нуклеиновой кислоты и биосинтез белков вирусных оболочек. После сборки вирусных частиц клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных
частиц.
Цикл репродукции вируса складывается из нескольких стадий. Осаждение вируса на поверхность мембраны клетки. Возможно в том случае, если рецепторы клеточных мембран и капсида вируса комплементарны.
Проникновение вируса в клетку. Многие вирусы проникают в клетку путем эндоцитоза. Образуется впячивание
наружной цитоплазматической мембраны, и вирус оказывается в цитоплазме клетки. Ферменты лизосом разрушают капсид вируса, и его нуклеиновая кислота освобождается. Некоторые вирусы проникают в клетку путем слияния мембран клеток и вирусов. Проникновение фагов происходит за счет частичного разрушения оболочки клетки фаговым лизоцимом. ДНК вируса проникает в клетку после сократительной реакции отростка
фага.
Синтез компонентов вируса осуществляется в несколько этапов. Подготовительный. На этом этапе происходит подавление функционирования генетического аппарата клетки, прекращается синтез белков и нуклеиновых кислот клетки, белок-синтезирующий аппарат клетки переводится под контроль генома вируса.
Репликация нуклеиновой кислоты вируса. Поскольку генетический аппарат вирусов разнообразен, механизмы репликации различны. У двуцепочечных ДНК-геномных вирусов репликация происходит так же, как у
всех живых организмов. У одноцепочечных ДНК-геномных вирусов сначала синтезируется вторая комплементарная цепь ДНК, а затем репликация идет, как у двуцепочечных ДНК-геномных вирусов.
У одноцепочечных РНК-геномных вирусов обнаружен фермент РНК-зависимая-ДНК-полимераза, с помощью которой осуществляется обратная транскрипция, то есть на матрице РНК синтезируется молекула ДНК.
Затем происходит репликация синтезированной одноцепочечной ДНК (образуется двуцепочечная ДНК), и на
матрице этой ДНК-копии реплицируются молекулы РНК вируса. У двуцепочечных РНК-геномных вирусов
после образования РНК полимеразы репликация двуцепочечной РНК происходит обычным способом.
Синтез белков капсида. Биосинтез белков капсида вируса начинается позже репликации, причем используется белоксинтезирующий аппарат клетки-хозяина. Затем происходит самосборка вирусных частиц и выход
вирусов из клетки. Чаще всего происходит в результате разрушения клетки вирусным лизоцимом. Сложноорганизованные вирусы выходят из клетки путем почкования, при этом они приобретают суперкапсид.
Некоторые вирусы (бактериофаги) являются паразитами бактерий. Они способны проникать в бактериальную клетку и разрушать ее. Бактериофаг состоит из головки, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых он осаждается на оболочке бактерий. В головке содержится ДНК. Фаг частично растворяет клеточную
стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции хвостика впрыскивает свою ДНК в ее клетку.
Вирусы способны поражать большинство существующих живых организмов, вызывая различные заболевания. К числу вирусных заболеваний человека относятся, например, СПИД, оспа, бешенство. Вирус иммунодефицита человека внедряется в чувствительные клетки. Основные клетки-мишени — CD4-лимфоциты (хел-
перы), так как на их поверхности есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. Кроме
того, ВИЧ проникает в ЦНС, поражая нервные клетки и клетки нейроглии, в клетки кишечника. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 710 лет.
Возбудитель СПИДа — вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — относится к ретровирусам. Вирион
имеет сферическую форму, диаметром 100-150 нм. Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина, закрепленной на каркасе из белковых молекул. В мембрану
встроены рецепторные образования, по виду напоминающие грибы. Под наружной оболочкой располагается
сердцевина вируса, которая имеет форму усеченного конуса и образована особыми белками. Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК, связанные с низкомолекулярными белками основного характера. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ и фермент обратную транскриптазу, осуществляющую синтез
вирусной ДНК с молекулы вирусной РНК. Гены содержат информацию, необходимую для продукции белков,
которые управляют способностью вируса инфицировать клетку, реплицироваться и вызывать заболевание. Источником заражения служит человек — носитель вируса иммунодефицита. Это может быть больной с различными проявлениями болезни, или человек, не имеющий признаков заболевания (бессимптомный вирусоноситель). СПИД передается только от человека к человеку: половым путем, через кровь и ткани, содержащие вирус
иммунодефицита, от матери к плоду.
Вопросы к зачету: Зачет проводится в письменной форме (10 вопросов, ответы на каждой вопрос нужно дать одним полным предложением) или компьютерное тестирование
(15 тестов).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
Когда и кем были созданы первые два положения клеточной теории?
Кто доказал, что новые клетки образуются путем деления материнской клетки?
Заслуги Р.Вирхова в создании клеточной теории?
Чем образована плазмалемма?
Из каких слоев состоит оболочка животной клетки? Растительной клетки?
Перечислите функции клеточной оболочки?
Виды пассивного транспорта через клеточную мембрану?
Виды активного транспорта через клеточную мембрану?
Что такое электрохимический градиент?
В каком участке клетки образуются рибосомы? Каковы функции рибосом?
Каков коэффициент осаждения прокариотических рибосом? Эукариотических?
Какие виды эндоплазматической сети вам известны? Их функции?
Какие функции выполняет комплекс Гольджи?
Какие функции выполняют лизосомы?
Каковы функции митохондрий?
Как происходят взаимопревращения пластид?
Как называется внутренняя среда митохондрий? Пластид?
Чем образованы центриоли клеточного центра?
Функции клеточного центра?
Перечислите одномембранные органоиды клетки.
Перечислите двумембранные органоиды клетки.
Перечислите немембранные органоиды клетки.
В каких клеточных органоидах имеется ДНК?
Каковы функции ядра?
Какие органоиды отсутствуют в растительной клетке?
Какое вещество характерно для стенок растительных клеток?
Какие органоиды считаются симбионтами эукариотической клетки?
Классификация эукариот.
Какие одномембранные органоиды отсутствуют у прокариот?
Чем представлен генетический материал у прокариот?