Міністерство освіти і науки України Державний біотехнологічний університет Факультет ветеринарної медицини Кафедра епізоотології та мікробіології РЕПРОДУКЦІЯ ВІРУСІВ ЛЕКЦІЯ №3 для студентів факультету ветеринарної медицини зі спеціальностей: 211 «Ветеринарна медицина», 212 «Ветеринарна гігієна, санітарія і експертиза» Лектор – к.в.н., старший викладач Баско Сабіна Олександрівна РЕПРОДУКЦІЯ ВІРУСІВ ПЛАН: 1. Основні етапи репродукції вірусів; 2. Особливості репродукції скадних та простих вірусів. 3. Репродукція РНК- геномних вірусів; 4. Репродукція ДНК- геномних вірусів. Віруси є автономними генетичними структурами, що не мають власних систем синтезу білків, тому вони здатні розмножуватися тільки в чутливих клітинах різних організмів (від бактерій до людини), куди вносять свою генетичну інформацію. Вірусам властивий унікальний спосіб розмноження (відтворення) — диз’юнктивна репродукція (диз’юнктивний спосіб репродукції). Диз’юнктивний спосіб репродукції – роз'єднаний. Під час створення нового потомства вірусів, синтез їх компонентів (створення нових білків, нуклеїнових кислот та інших компонентів) відбувається окремо (роз'єднано) та незалежно один від одного, а віріони формуються за принципом самоскладання, всі процеси репродукції вірусів відбуваються в клітині за рахунок її сировинних і енергетичних ресурсів і з використанням її білоксинтезуючих систем. ОКРЕМО синтезуються білки ОКРЕМО синтезуються нуклеїнові кислоти (РНК/ДНК) Клітина організму тварини Ядро Ендоплазматична сітка Цитоплазма Ядерце Клітинна мембрана Лізосоми Мітохондрія Клітинний центр Рибосоми Клітина організму тварини Всі перераховані структури в тій чи іншій мірі використовуються вірусом для репродукції. Репродукція вірусів відбувається у 3 періоди (8 стадій): 1. Адсорбція (прикріплення); Підготовчий 2. Пенетрація (проникнення); період 3. Депротеїнізація (роздягання); Латентний період 4. Транскрипція (переписування); 5. Трансляція (передача); 6. Реплікація (копіювання); Заключний період 7. Складання віріонів; 8. Вихід віріонів із клітини Характеристика окремих стадій репродукції I. Адсорбція (прикріплення); II. Пенетрація (проникнення); III. Депротеїнізація (роздягання); IV. Транскрипція (переписування); V. Трансляція (передача); VI. Реплікація (копіювання); VII. Складання віріонів; VIII.Вихід віріонів із клітини I. Адсорбція – це прикріплення вірусу до поверхні чутливої клітини. I. Адсорбція – це прикріплення вірусу до поверхні чутливої клітини. • Перший контакт вірусу з клітиною виникає в результаті випадкового зіткнення за типом броунівського руху, причому ранні етапи адсорбції мають неспецифічний характер, а для забеспечення типової адсорбції вірусу потрібна високоспецифічна взаємодія між вірусними прикріпними білками і рецепторами плазмолеми. • Процес адсорбції здійснюється за рахунок комплементарної взаємодії білків вірусу, що прикріплюються до клітинних рецепторів, тому процес адсорбції вірусу на клітині є специфічним. • Природа клітинних рецепторів може бути: глікопротеїдною, гліколіпідною, протеїновою, ліпідною. Для кожного вірусу необхідні певні клітинні рецептори. Процес адсорбції може бути: • зворотнім • незворотнім Спочатку виникає поодинокий зв’язок між віріоном і рецептором. Проте таке прикріплення неміцне, і віріон може легко відірватися від клітинної поверхні. Для того, щоб настала незворотна адсорбція, мають з’явитися множинні зв’язки між віріоном і численними молекулами рецепторів, кількість яких у ділянках адсорбції може досягати 3000. • • • • Тривалість адсорбції залежить від: кількісного співвідношення вірусу і клітин, рН, температури, концентрації йонів позаклітинного середовища. Наприклад, Вірус ящуру (Picornaviridae) адсорбується в культурі клітин нирки свині при +2…+4°С і +37°С - через 80–90хв настає незворотна адсорбція, однак за низької температури адсорбція є зворотною. • Кількість адсорбованого вірусу та інфікованих клітин залежить в основному від множинності зараження і тривалості адсорбції. • До однієї клітини може приєднатися від 20 до 15 000 віріонів. Більша частина адсорбованих віріонів елююється, при цьому вони можуть утратити здатність до повторної адсорбції іншими клітинами. Решта віріонів проникає в клітину і дезінтегрується. Незначна кількість адсорбованих віріонів залишається інтактною. Адсорбція вірусу Віспи (Poxviridae) на клітині Адсорбція бактеріофагу на поверхні E.coli II. Пенетрація – це проникнення вірусу, або його геному (ДНК/РНК) в середину клітини. II. Пенетрація – це проникнення вірусу, або його геному (ДНК/РНК) в середину клітини. Адсорбовані віріони проникають у клітину двома шляхами: 1. рецепторний ендоцитоз (піноцитоз, віропексис); 2. злиття вірусної оболонки з плазматичною мембраною. Схема проникнення віруса до клітини шляхом віропексису Віропексис дуже нагадує фагоцитоз і є варіантом рецепторного ендоцитозу. Вірусна частка адсорбується на клітинній мембрані і внаслідок взаємодії рецепторів змінюється стан мембрани, вона інвагінується, ніби обтікає вірусну частку. Утворюється вакуоля, відмежована клітинною мембраною, в центрі якої розміщується вірусна частка. Схема проникнення віруса до клітини шляхом злиття оболонок При проникненні вірусу до клітини шляхом злиття мембран відбувається взаємне злиття елементів оболонки вірусу і клітинної мембрани. В результаті «серцевина» віріона опиняється у цитоплазмі зараженої клітини. Цей процес відбувається досить швидко, тому його важко зареєструвати на електронограмах. Пенетрація вірусу Віспи (Poxviridae) до клітині III. Депротеїнізація – це звільнення вірусу від білкових оболонок («роздягання» віріонів). III. Депротеїнізація – це звільнення вірусу від білкових оболонок («роздягання» віріонів). • Результат роздягання – попадання геному (ДНК/РНК) врусу в цитоплазму чи ядро клітини. «Роздягання» відбувається: • • • • • • рецептосомах, лізосомах, комплексі Гольджі, навколоядерному просторі, порах ядерної мембрани, ядрі. Депротеїнізація різних вірусів має свою специфіку. У вірусів, які потрапляють у клітину шляхом злиття оболонки віріона з плазмолемою, проникнення і депротеїнізація — єдиний нероздільний процес. У рецептосомах відбувається злиття вірусної оболонки зі стінками вакуолі, внаслідок чого вірус роздягається і його внутрішній компонент опиняється в цитоплазмі. При злитті рецептосоми з ядерною оболонкою вірусна ДНК опиняється в ядрі, а вірусні білки залишаються в цитоплазмі. • Під час другого періоду (Латентний період) відбувається експресія вірусного геному, синтез вірусних компонентів і відтворення вірусного потомства. У час екліпс-фази1 після попадання в клітину материнські віріони зникають внаслідок їх дезінтеграції (руйнування), а в фазі дозрівання відбувається накопичення віріонів потомства в клітині. 1Екліпс-фаза (англ. Eclipse phase; грец. Ekleipsis відсутність, зникнення) рання стадія внутрішньоклітинної репродукції вірусів, під час якої материнський вірус вже не виявляється в клітині, а дочірні віріони ще не утворилися. IV. Транскрипція – це процес (зчитування) переписування генетичної інформації з вірусного геному на іРНК. • Стратегія вірусного геному спрямована на те, щоб ефективно реалізувати свою генетичну інформацію й переключити сировинні й енергетичні ресурси клітини та її білоксинтезувальний апарат на синтез вірусоспецифічних молекул. Транскрипція ДНК-вмісних вірусів клітинна або віріонна ДНК іРНК транскриптаза Рибосоми Білок Транскрипція ДНК-вмісних вірусів • Більшість ДНК-вмісних вірусів реплікується в ядрі, тому вони успішно використовують для синтезу іРНК клітинну транскриптазу. • Реплікація покс-, іридо- та асфарвірусів відбувається в цитоплазмі, де немає клітинної транскриптази. Тому ці віруси мають власні ферменти для синтезу іРНК, які входять до складу віріонів. У парво- і цирковірусів, що містять одноланцюгову мінус-нитчасту ДНК, транскрипція може відбуватися як на матриці віріонної ДНК, так і проміжної реплікативної форми — dsДНК, що утворюється в процесі реплікації (транскрибується лише мінус-нитка ДНК). Транскрипція +РНК-вмісних вірусів – ВІДСУТНЯ! Одразу починається Трансляція. РНК Рибосоми Білок • У РНК-вмісних вірусів із позитивним геномом, функцію іРНК виконує РНК, передавання генетичної інформації здійснюється просто. • Так реалізують свою генетичну інформацію пікорна-, тога-, флаві-, корона-, артері-, каліци-, астро- і нодавіруси. Транскрипція -РНК- та dsРНК-вмісних вірусів • У РНК-вмісних вірусів, геном яких не може виконувати функцію іРНК передавання генетичної інформації відбувається за такою схемою: РНК іРНК Рибосоми Білок • До них належать дві групи вірусів: з -ssРНК (параміксо-, ортоміксо-, рабдо-, філо-, борна-, аренаі буньявіруси) і з dsРНК (рео- і бірнавіруси). Транскрипція ssRT-РНК-вмісних вірусів – зворотна транскрипція. зворотня транскриптаза інтерграза ДНК Клітинний геном Рибосоми Білок РНК (ревертаза) клітинна транскриптаза іРНК • Цей процес транскрипцією. називається зворотною Транскрипція dsRT-ДНК-вмісних вірусів – зворотна транскрипція. • У вірусів з родини Hepadnoviridae спочатку на матриці вірусної ДНК клітинним ферментом ДНКзалежною РНК-полімеразою синтезується ss(+)РНК, на якій далі синтезуються вірусні білки і вірусна ДНК. • Синтез вірусної ДНК на матриці РНК здійснює фермент зворотна транскриптаза, інформація про синтез якого закодована у вірусній ДНК. Регуляція процесу транскрипції здійснюється шляхом послідовного перезапису інформації з «ранніх» і «пізніх» генів. У «ранніх» генах записана інформація про синтез ферментів, необхідних для транскрипції генів і подальшої їх реплікації, У «пізніх» – інформація оболонкових білків вірусу. для синтезу Новосинтезовані вірусні іРНК транспортуються до рибосом, де передається генетична інформація і здійснюється синтез вірусних білків – ТРАНСЛЯЦІЯ. V. Трансляція – це певедення (передача) генетичної інформації з іРНК у послідовність амінокислот і синтез вірусних білків. Процес трансляції складається з трьох стадій: 1. Ініціації, 2. Елонгації, 3. Термінації. 1. Ініціація трансляції — найвідповідальніший етап, який ґрунтується на впізнаванні рибосомою специфічної іРНК і зв’язуванні з певними її ділянками. Це впізнавання визначається особливими білками — ініціювальними факторами. Рибосома зв’язується з 5′-кінцем* іРНК, рухається вздовж молекули іРНК, доки не досягне ініціювального кодону** — триплету АУГ, що кодує метионін. Саме з цієї амінокислоти починається синтез усіх поліпептидних ланцюгів. У рибосомі здійснюється злиття потоку генетичної інформації з потоком амінокислот, що доставляються тРНК. Зв’язані з амінокислотами тРНК приєднуються до комплексу рибосома – іРНК відповідно до принципу комплементарності: антикодон*** аміноацил-тРНК**** взаємодіє з комплементарним кодоном іРНК. У результаті за рахунок утворення пептидних зв’язків між амінокислотами починає будуватися поліпептидний ланцюг. • * Кінці молекул нуклеїнових кислот мають певні хімічні групи: 5′-кінець — фосфатні (ррр), 3′-кінець — гідроксильну (ОН). Трансляція генетичної інформації завжди йде в напрямку від 5′- до 3′-кінця. • ** Кодон — це триплет нуклеотидів, що кодує одну амінокислоту. • *** Антикодон — це триплет нуклеотидів на кінці тРНК, комплементарний кодону іРНК. • **** Аміноацил-тРНК — це тРНК, з’єднана з амінокислотою. Даний процес каталізується ферментом аміноацил-синтетазою (або кодазою). 2. Елонгація трансляції — це процес нарощування поліпептидного ланцюга, що ґрунтується на приєднанні нових амінокислот за допомогою пептидного зв’язку. При цьому відбувається постійне проходження нитки іРНК через рибосому і реалізація (розшифрування) генетичної інформації. іРНК функціонує на кількох рибосомах, кожна з яких синтезує один і той самий поліпептидний ланцюг згідно з генетичним кодом. Група рибосом, зв’язаних з однією молекулою іРНК, називається полірибосомою, або полісомою. 3. Термінація трансляції • — це закінчення процесу в той момент, коли рибосома доходить до термінувального кодону іРНК (УАГ або УАА). Рибосома сходить із нитки іРНК, синтезований поліпептидний ланцюг звільняється. У процесі термінації трансляції полісома поступово розпадається на окремі рибосоми, які можуть увійти до складу нових полісом. Стратегія вірусного геному спрямована на те щоб переключити білок-синтезувальний апарат клітини на продукцію вірусних білків. Яким чином це здійснюється? Багато вірусів не пригнічують синтезу клітинних іРНК. Тим самим у зараженій клітині створюється парадоксальна ситуація: незважаючи на наявність функціонально активних клітинних іРНК і рибосом, здатних їх транслювати, синтез клітинних білків не відбувається, а транслюються вірусні іРНК, яких значно менше. Механізм дискримінації між клітинними та вірусними іРНК реалізується на рівні функціонування рибосом. Вірусний контроль над трансляцією здійснюється в процесі зв’язування іРНК із рибосомою та ініціації трансляції. Вірусоспецифічні ініціювальні фактори блокують зв’язування клітинних іРНК із рибосомами та стимулюють трансляцію вірусних іРНК. Такими ініціювальними факторами є певні вірусні білки, зокрема у вірусу поліомієліту цю функцію виконують деякі капсидні білки. • Після синтезу вірусних білків на рибосомах може відбуватися їх посттрансляційна модифікація, внаслідок якої вірусні білки «дозрівають» і стають функціонально активними. Клітинні ферменти можуть здійснювати: фосфорилювання, сульфування, метилювання, ацетилювання та інші біохімічні перетворення вірусних білків. • Суттєве значення має процес протеолітичного нарізання вірусних білків із високомолекулярних білків-попередників. Транскрипція ДНК-вмісних вірусів Трансляція ДНК-вмісних вірусів клітинна або віріонна ДНК іРНК транскриптаза Рибосоми Білок Трансляція +РНК-вмісних вірусів РНК Транскрипція +РНКвмісних вірусів Рибосоми ВІДСУТНЯ! Білок • У +РНК-вмісних вірусів функцію іРНК виконує РНК, передавання генетичної інформації здійснюється просто. Транскрипція -РНК- та dsРНК-вмісних вірусів РНК іРНК Трансляція -РНК- та dsРНК-вмісних вірусів Рибосоми Білок Транскрипція ssRT-РНК-вмісних вірусів – зворотна транскрипція зворотня транскриптаза РНК інтерграза ДНК Клітинний геном Рибосоми Білок (ревертаза) клітинна транскриптаза іРНК Трансляція ssRTРНК-вмісних вірусів VI. Реплікація (копіювання) –синтез вірусних нуклеїнових кислот (точних копій геному) або відтворення вірусної генетичної інформації. Синтез нуклеїнових кислот здійснюють ферменти полімерази (або транскриптази, реплікази): • ДНК-залежна ДНК-полімераза, • ДНК-залежна РНК-полімераза, • РНК-залежна РНК-полімераза, • унікальна РНК-залежна ДНК-полімераза - ревертаза). Полімерази можуть бути клітинного або вірусного походження. Після реплікації готові вірусні нуклеїнові кислоти можуть разом з білками капсида формувати нові віріони. VII. Складання віріонів – відбувається автоматично в ядрі або в цітоплазмі клітини та приводить до накопичення віріонів. Складання віріонів у просто організованих вірусів Кубічний тип симетрії нуклеокапсиду Спіральний тип симетрії нуклеокапсиду Складання віріонів у складно організованих вірусів Кубічний тип симетрії нуклеокапсиду Спіральний тип симетрії нуклеокапсиду • При складанні віріонів у клітині можуть формуватися тільця-включення та (або) елементарні тільця. Тільця-включення 52 Специфічні тільця-включення Бабеша-Негрі у цитоплазмі гангліозної клітини Помилки при упаковці вірусів • При взаємодії вірусу з клітиною можуть утворюватися не лише зрілі інфекційні частки, але і так звані дефектні віруси або вірусні частки з дефектним геномом. • Дефектний геном (дефектні інтерферуючі частинки ДІ) — це будь-який вірусний геном, в якому один або декілька генів втратили функцію, необхідну для автономної реплікації вірусу, у зв'язку з чим для реплікації потрібна допомога іншого вірусного генома або гена. VIII. Вихід віріонів із клітини – завершальна стадія репродукції вірусів, що тісно пов’язана з формуванням зрілих вірусних частинок. Вихід нових сформованих віріонів здійснюється двома шляхами: 1. Вибухом (лізис) - прості, безоблонкові віруси; 2. Брунькуванням (у деяких вірусів брунькування поєднується з екзоцитозом) – складні, оболонкові віруси. • Вибухоподібний механізм звільнення віріонів пов’язаний із деструкцією (лізисом) зараженої клітини, внаслідок чого вірусне потомство опиняється в позаклітинному просторі. Такий спосіб виходу властивий просто організованим вірусам, які дозрівають і набувають інфекційної активності всередині клітини. Пригнічення метаболізму макромолекул (зниження синтезу клітинних нуклеїнових кислот і білків) та наступна деструкція зараженої клітини здійснюється структурними білками цих вірусів. • Вихід із клітини брунькуванням через плазматичну мембрану властивий більшості складно організованих вірусів. • Даний механізм поєднує формування зрілих віріонів з одночасним звільненням їх із клітини. Це найефективніший спосіб виходу, оскільки не залежить від деструкції заражених клітин. При цьому клітина може тривалий час зберігати життєздатність і продукувати вірусне потомство, доки не відбудеться повне виснаження її ресурсів. Включення вірусних глікопротеїнів у плазмолему надає клітині нової антигенної специфічності, й заражена клітина стає об’єктом дії імунних механізмів організму. • Деякі віруси здатні виходити з клітини та уражати сусідні, обминаючи позаклітинний простір, що дає їм змогу уникати дії специфічних антитіл. • Наприклад, герпесвіруси можуть проникати з однієї клітини в іншу по цистернах ендоплазматичної сітки, які з’єднують ядерну мембрану з плазмолемою. Деякі віруси при брунькуванні спричинюють злиття сусідніх клітин з утворенням гігантських багатоядерних клітин — симпластів (синцитіїв). • Деякі віруси здатні виходити з клітини та уражати сусідні, обминаючи позаклітинний простір, що дає їм змогу уникати дії специфічних антитіл. • Наприклад, герпесвіруси можуть проникати з однієї клітини в іншу по цистернах ендоплазматичної сітки, які з’єднують ядерну мембрану з плазмолемою. Також при брунькуванні можливе злиття сусідніх клітин з утворенням гігантських багатоядерних клітин — симпластів (синцитіїв). Утворення багатоядерних клітин Сінцитій Здорові клітини Вірус Інфікована клітина ядро 63 Симпласти 64 БРУНЬКУВАННЯ ЛІЗИС Вихід віріонів • Тривалість циклу репродукції вірусів — від моменту адсорбції до виходу з клітини — різна. Так, у пікорнавірусів цей процес триває 5 – 10 год, у ортоміксовірусів — 6 – 8, у реовірусів — 8 – 10, у аденовірусів — 14 – 24 год, а в деяких їхніх представників — 32 – 36 год, у герпесвірусів — від 12 (вірус хвороби Ауєскі) до 70 год і більше (цитомегаловірус людини). Швидкість розмноження вірусів колосальна. Наприклад, кількість інфекційного потомства одного віріона вірусу грипу через 8 год досягає 103, а до кінця першої доби — 1027. Урожай вірусу, тобто загальна кількість віріонів на одну заражену клітину, коливається в широких межах. Зокрема, у пікорнавірусів цей показник становить 25 тис. – 100 тис., у аденовірусів — 10 тис. – 1 млн. Тривалість циклу репродукції вірусів (від моменту адсорбції до виходу з клітини) — різна. • • • • • Picornaviridae 5 – 10 годин, Orthomyxoviridae 6 – 8 годин, Reoviridae 8 – 10 годин, Adenoviridae 14 – 24 годин, Herpesvirdae від 12 до 70 год і більше. • Швидкість колосальна. розмноження Наприклад, вірусів кількість інфекційного потомства одного віріона вірусу грипу Orthomyxoviridae через 8 год досягає 103, а до кінця першої доби — 1027. • Урожай вірусу, тобто загальна кількість віріонів на одну заражену клітину, коливається в широких межах. Наприклад, • Picornaviridae 25 тис. – 100 тис., • Adenoviridae 10 тис. – 1 млн. РОЗМНОЖЕННЯ ЧИ РЕПРОДУКЦІЯ? РОЗМНОЖЕННЯ ЧИ РЕПРОДУКЦІЯ? РОЗМНОЖЕННЯ ЧИ РЕПРОДУКЦІЯ? Розмноження – це Розмноження — одна з обов'язкових властивостей будь-якого живого організму. Розмноження полягає у збільшенні кількості особин. © https://miyklas.com.ua РОЗМНОЖЕННЯ ЧИ РЕПРОДУКЦІЯ? Розмноження – це Розмно́ження (відтворення, репродукція) — біологічний процес, за допомогою якого утворюються нові організми, відтворення собі подібних. Розмноження — фундаментальна особливість всіх відомих життєвих форм, кожен індивідуальний організм існує в результаті розмноження. Відомі способи розмноження поділяються на два головні типи: статеве і безстатеве (нестатеве). ©https://uk.wikipedia.org/wiki РОЗМНОЖЕННЯ ЧИ РЕПРОДУКЦІЯ? Нестатеве — форма розмноження, при якій організм відтворює себе самостійно, без участі іншої особини. o 1 Розмноження поділом o 2 Розмноження спорами o 3 Вегетативне розмноження розмноження (агамогенез) Який з цих способів підходить вірусам? ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ ДО 2-Ї ЛЕКЦІЇ 1. У чому полягає диз’юнктивна репродукція вірусів? A. віруси не ростуть і не діляться; B. віруси паразитують у клітині на генетичному рівні; C. синтез вірусних компонентів відбувається за рахунок сировинних і енергетичних ресурсів клітини та її білок-синтезувального апарату; D. синтез вірусних компонентів у клітини роз’єднаний у часі та просторі, відбувається відносно незалежно один від одного, а віріони потомства формуються за принципом самоскладання. 2. Назвіть прослідовність стадій репродукції вірусів: A. B. C. D. E. F. G. H. Реплікація; Транскрипція; Трансляція; Адсорбція; Проникнення; Депротеїнізація; складання віріонів; Вихід їх із клітини. 3. Як називається період між зникненням батьківських віріонів унаслідок дезінтеграції та появою вірусного потомства? A. B. C. D. Стадія депротеїнізації; Стадія трансляції; Екліпс-фаза; Фаза дозрівання. 4. Як називається період, що супроводжується формуванням і нагромадженням віріонів потомства в клітині або поза нею? A. B. C. D. Стадія депротеїнізації; Стадія трансляції; Екліпс-фаза; Фаза дозрівання. 5. Як називається процес прикріплення віріона до поверхні клітини? A. B. C. D. адгезія; адсорбція; дезінтеграція; депротеїнізація. 6. Як називається процес розпаду оболонок віріона і звільнення його внутрішнього компонента? A. B. C. D. Адгезія; Адсорбція; Дезінтеграція; Депротеїнізація. 7. Який механізм забезпечує адсорбцію віріона на поверхні клітини? A. електростатична взаємодія між позитивно зарядженими амінними групами вірусного білка і негативно зарядженими кислими фосфатними, сульфатними і карбоксильними групами плазмолеми; B. взаємодія між вірусними прикріпними білками і специфічними рецепторами плазмолеми; C. взаємодія з ліпідами плазмолеми суперкапсидних білків злиття або капсидних білків просто організованих вірусів; D. Усі перелічені. 8. Що являє собою рецепторний ендоцитоз (піноцитоз, віропексис)? A. прикріплення віріона до специфічних рецепторів плазмолеми; B. злиття з плазмолемою оболонки віріона, зв’язаного з клітинними рецепторами; C. Інвагінація плазмолеми та утворення ендоцитарної вакуолі, яка містить зв’язаний із клітинними рецепторами віріон; D. усі перелічені. 9. Як називається процес переписування генетичної інформації з вірусного геному на іРНК? A. B. C. D. Реплікація; Трансформація; Трансляція; Транскрипція. 10. Як називається синтез вірусних нуклеїнових кислот — точних копій геному вірусу? A. B. C. D. Реплікація; Трансформація; Трансляція; Транскрипція. 1. Підпишіть періоди і стадії репродукції вірусів на схемі, вкажіть яких не вистачає: А. Б. В. Г. Д. А.__________ В.__________ Д.______ Б.__________ Г.__________ 2. Дайте визначення термінам: • • • • Симпласт Лізис Екліпс-фаза Диз’юнктивний спосіб репродукції Міністерство освіти і науки України Державний біотехнологічний університет Факультет ветеринарної медицини Кафедра епізоотології та мікробіології Дякую за увагу! Лекція закінчена! Запитання та завдання до 2-ї лекції 1. Які ви знаєте системи класифікації вірусів? 2. До якого царства належать віруси? 3. Використовуючи зовнішні джерела інформації (інтернет) запишіть які родини вірусів тварин відносяться до кожної групи за системою класифікації Балтимора. Класифікація вірусів за Балтімором: I. dsДНК-віруси – Herpesviridae, Adenoviridae, Asfarviridae, Iridoviridae, Poxviridae, Papillomaviridae, Polyomaviridae; II. ssДНК-віруси – Circoviridae, Parvoviridae; III. dsРНК-віруси – Birnaviridae, Reoviridae; IV. ss(+)РНК-віруси – Astroviridae, Caliciviridae, Flaviviridae, Picornaviridae, Togaviridae, Coronaviridae, Arteriviridae, V. ss(-)РНК-віруси – Arenaviridae, Bunjaviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Filoviridae, Rhabdoviridae, Bornaviridae; VI. ssRT-РНК-віруси – Retroviridae; VII. dsRT-ДНК-віруси – Hepadnaviridae; ДНК 1.Asfarviridae 2.Iridoviridae 3.Herpesviridae 4.Adenoviridae dsДНК 5.Papillomaviridae 6.Polyomaviridae 7.Hepadnaviridae 8.Poxviridae 1.Parvoviridae ssДНК 2.Circoviridae Прості (безоболонкові) Складні (оболонкові) Тип симетрії - кубічний окрім Poxviridae - складний Прості (безоболонкові) Тип симетрії - кубічний РНК dsРНК -ssРНК + ssРНК 1.Birnaviridae 2.Reoviridae Прості (безоболонкові) Тип симетрії - кубічний 1.Paramyxoviridae Складні (оболонкові) 2.Rhabdoviridae Тип симетрії - спіральний 3.Filoviridae 4.Bornaviridae 5.Orthomyxoviridae 6.Arenaviridae 7.Bunjaviridae 1.Coronaviridae 2.Arteriviridae 3.Togaviridae 4.Flaviviridae 5.Picornaviridae 6.Caliciviridae 7.Retroviridae 8.Astroviridae Прості (безоболонкові) Складні (оболонкові) Тип симетрії - кубічний окрім Coronaviridae - спіральний Використовують наступні позначення для молекули іРНК : • ss(+)РНК (тобто РНК, на якій відбувається синтез білка; кодуючий ланцюг РНК) • ss(-)РНК (РНК, яка є комплементарною ss(+)РНК; некодуючий ланцюг РНК) David Baltimore Видатний американський біолог, лауреат Нобелівської премії у 1971 році запропонував систему класифікації вірусів, згідно даної класифікації віруси поділяються на 7 груп. Схема класифікації вірусів за Балтімором За класифікацією Балтімора віруси поділяють на наступні групи: I. dsДНК-віруси, тобто віруси які містять дволанцюгову ДНК (наприклад, віруси герпесу, віспи, аденовіруси). Реплікація вірусів з даним геномом відбувається наступним чином: клітинний фермент ДНК-залежна РНКполімераза на матриці вірусної ДНК синтезує іРНК (ss(+)РНК), на основі якої здійснюється синтез вірусних білків. А копіювання вірусного ДНКгеному відбувається за допомогою клітинного ферменту ДНК-залежної ДНК-полімерази. Інфекційний цикл закінчується упаковкою вірусних геномів у щойно синтезовані білкові капсиди і виходом віріонів з клітини. II. ssДНК-віруси, тобто віруси, які містять одноланцюгову ДНК (наприклад, парвовіруси). При проникненні вірусів даної групи до клітини відбувається добудовування вірусного геному до дволанцюгової ДНК за допомогою клітинної ДНК-полімерази, а подальші процеси відбуваються за механізмом вірусів І групи. III. dsРНК-віруси, тобто віруси, які містять дволанцюгову РНК (наприклад, ротавіруси). Разом із вірусною РНК до клітини потрапляє РНК-залежна РНК-полімераза, яка забезпечує синтез ss(+)РНК. В свою чергу ss(+)РНК забезпечує синтез вірусних білків у інфікованій клітині і служить матрицею для синтезу нових ланцюгів ss(-)РНК вірусною РНК-полімеразою. Комплементарні ланцюги (+) і (–) РНК утворюють дволанцюгову РНК, яка упаковується у білкову оболонку, формуючи таким чином наступне покоління вірусів. IV. ss(+)РНК-віруси, тобто віруси, які містять одноланцюгову (+)РНК або іРНК (наприклад, вірус поліомієліту, кліщового енцефаліту, гепатиту А, вірус тютюнової мозаїки рослин). Після потрапляння вірусу до клітини на матриці вірусної ss(+)РНК одразу починається синтез вірусних білків, включаючи фермент РНК-залежну РНК-полімеразу, який синтезує молекули (-)РНК на матриці (+)РНК. Далі за допомогою вказаного ферменту у клітині на матриці (-)РНК починається синтез молекул вірусної (+)РНК, а із синтезованих вірусних білків і РНК збираються готові віріони. V. ss(-)РНК-віруси, тобто віруси, які містять одноланцюгову некодуючу (-) РНК (наприклад, вірус грипу, кору, сказу). У геномі вірусів даної групи крім ss(-)РНК міститься фермент РНКзалежна РНК-полімераза, яка необхідна для утворення ss(+)РНК на матриці вірусної ss(-)РНК у зараженій клітині на початкових стадіях інфекційного процесу. Далі утворюються вірусні білки, в тому числі і РНКзалежна РНК-полімераза, яка на матриці ss(+)РНК синтезує ss(-)РНК, після чого відбувається збірка вірусних часток. VI. ssRT-РНК-віруси або ретровіруси – віруси, які містять ss(+)РНК і мають у своєму життєвому циклі стадію синтезу ДНК на матриці РНК. До даної групи належать деякі онковіруси (віруси, які здатні викликати ріст злоякісних пухлин) і такі віруси, як ВІЛ (не дивлячись на те, що його геном представлений dsРНК, стадія синтезу ДНК є невід’ємною частиною його життєвого циклу). Віруси даної групи містять у своєму геномі фермент зворотну транскриптазу, який має властивості як РНКзалежної, так і ДНК-залежної ДНК-полімерази. Потрапляючи разом із вірусною РНК до клітини, зворотна транскриптаза забезпечує синтез ss(-)ДНК на матриці ss(+)РНК, а далі на матриці ss(-)ДНК синтезується комплементарний ланцюг, таким чином формуючи дволанцюгову ДНК. Після цього відбувається синтез вірусних ss(+)РНК, вірусних білків та формуються зрілі віріони. VII. dsRT-ДНК-віруси, тобто віруси які містять дволанцюгову ДНК і мають у своєму життєвому циклі стадію синтезу ДНК на матриці РНК (ретроїдні віруси, такі як вірус гепатиту В). Дволанцюгова ДНК, яка міститься у геномі вірусів даної групи копіюється відмінним від вірусів І групи шляхом (у яких вірусну ДНК синтезує клітинна ДНК-залежна ДНКполімераза). У вірусів даної групи спочатку на матриці вірусної ДНК клітинним ферментом ДНКзалежною РНК-полімеразою синтезується ss(+)РНК, на якій далі синтезуються вірусні білки і вірусна ДНК. Синтез вірусної ДНК на матриці РНК здійснює фермент зворотна транскриптаза, інформація про синтез якого закодована у вірусній ДНК. Знайдіть помилку! Схема класифікації вірусів за Балтімором