Морфология и структура вирусов.

Раздел 5. Вирусология.

Тема 5.1. Классификация и структура вирусов. Культивирование и репродукция вирусов. Методы изучения вирусов.

Содержание учебного материала

Особенности классификации вирусов,таксономия. Структура вирусов, просто и сложно устроенные вирусы. Формы вирионов. Изучение морфологии вирусов. Особенности физиологии вирусов как облигатных клеточных паразитов. Методы культивирования и идентификации вирусов. Устойчивость вирусов к факторам окружающей среды. Репродукция вируса: продуктивный тип репродукции и его стадии, понятие об абортивном и интегративном типах. Генетика вирусов и ее значение для современной медицины. Бактериофаги, их свойства и применение в диагностике, профилактике и лечении инфекционных болезней. Бактериофаги как санитарно-показательные микроорганизмы фекального загрязнения окружающей среды. Методы микробиологической диагностики вирусных инфекций: вирусологическое исследование, серологическое исследование (реакции связывания комплемента, непрямой гемагглюти-нации, торможения, гемагглютинации. радиального гемолиза, иммунофлюоресценции, иммуноферментный анализ), молекулярно-биологические методы (полимеразная цепная реакция, секвенирование ДНК, гибридизация нуклеиновых кислот), экспресс-диагностика (реакция иммунофлюоресценции, электронная микроскопия, молекулярно-биологические методы).

Вирусы

Вирусы относятся к царству Vira. Проникая в клетки, вирусы ведут себя как паразиты, потому что для своего размножения используют ферментные системы клеток, вызывая повреждение и гибель последних. В отличие от клеточных организмов, у вирусов отсутствует собственная система метаболизма. Они не имеют клеточного строения, белоксинтезирующих систем, содержат только один тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК). В свою очередь, группы подразделяют на семейства, а последние — на роды. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последние называют бактериофагами или фагами). Несмотря на некоторые общие закономерности строения и стратегии развития, вирусы не имеют общего происхождения. Это подтверждается тем, что геномы вирусов, инфицирующих далекие между собой группы организмов, структурно родственны, но при том имеют общую структуру генов и регулярных элементов, кодируют структурно близкие белки, имеют общие механизмы регуляции экспрессии генов. Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты). Также вирусы способны переносить гены или группы генов между организмами, перекрест которых в природе невозможен. Циркулируя в природе, вирусы постоянно претерпевают различные изменения и мутации, в результате которых появляются новые виды вирусов. Под давлением естественного отбора закрепляются только самые стойкие формы вирусов. Живой организм может быть заражен сразу несколькими вирусами. Поэтому возможно генетическое взаимодействие между вирусами и появление новой рекомбинантной формы вируса.

Классификация вирусов

1) по типу НК;

2) по цвету;

3) по форме;

4) по автору;

5) по вирулентности — вызывают продуктивную инфекцию, т.е. при внедрении вируса в клетку он адаптируется и берет управление генома клетки на себя, и образуется молодой вирус, специфические белки, и формируется сам вирус, после этого он убивает, мутирует клетку и вырывается наружу.

Умеренные фаги лизируют не все клетки в популяции. С час­тью из них фаги вступают в симбиоз: нуклеиновая кислота фага (его геном) встраивается в хромосому клетки и получает назва­ние профаг. Происходит образование единой хромосомы. Бак­териальная клетка при этом не погибает. Профаг, ставший час­тью генома клетки, при ее размножении может передаваться не­ограниченному числу потомков, т.е. новым клеткам.

Вирулентные фаги вызывают лизис зараженной клетки с вы­ходом в окружающую среду большого количества фаговых час­тиц, способных поражать новые клетки.

К ДНК-содержащим вирусам относят шесть семейств. Три из них передаются респираторным путем: поксвирусы вызывают у человека натуральную оспу, герпесвирусы — вирусы простого гер­песа, ветряной оспы и опоясывающего лишая, поражающие кож­ные покровы аденовирусы — выделены из аденоидов носоглот­ки. Два семейства — онкогенные вирусы: парвовирусы и паповавирусы. Шестое семейство называется гепаднавирусы (от гре­ческого слова hepar — печень). Вирусные ДН К бывают двунитевые и однонитевые, имеют линейную или кольцевую форму.

РНК-содержащие вирусы состоят из десяти семейств. Два — миксовирусы, ортомиксовирусы, включающие вирусы гриппа человека, и парамиксовирусы — вирусы парагриппа, паротита и кори. Пять семейств составляют группу ардовирусов. Они цир­кулируют в природе среди животных, передаются членистоно­гими и вызывают у человека клещевой и японский энцефалит, желтую и москитную лихорадки. Вирусы являются автономны­ми генетическими структурами и отличаются особым дизъюнк­тивным способом размножения: в клетке отдельно синтезиру­ются НК и белки вирусов, затем происходит их сборка в вирус­ные частицы.

Вирусы — облигатные внутриклеточные паразиты, размножа­ются в цитоплазме или ядре клетки. Сформированная вирусная частица называется вирион. Для вирусов характерны две формы существования: внеклеточная (покоящаяся) и внутриклеточная (вегетативная). Внеклеточный вирус имеет корпускулярную фор­му, которая называется элементарным тельцем, вирусной части­цей или вирионом. Вирионы имеют полигональную, сферичес­кую и нитевидную формы. Их размеры колеблются от 20—30 до 150—250 нм. Адсорбция вириона на клетке-хозяине сопровож­дается разрушением капсида клеточными ферментами. В цитоп­лазму клетки проникает только НК вируса или его геном, кото­рый вступает с генетическим аппаратом клетки в определенные отношения. Различают инфекционные вирусы и интеграционные вирусы. Первые вызывают лизис клеток, вторые — злокачествен­ную трансформацию тканей. По характеру взаимодействия с клет­кой эти вирусы являются генетическими паразитами из-за спо­собности вирусного генома объединяться с клеточными.

Морфология и структура вирусов.

Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью элект­ронной микроскопии. Форма вирионов может быть различной: палочковидной (табачной мозаики), пулевидной (бешенства), сферической (полиомиелит, ВИЧ), в виде сперматозоида (бак­териофаги).

Вирусы подразделяют на просто устроенные и сложно устро­енные. НК и капсид составляют нуклеокапсид. У сложно устро­енных вирусов капсид окружен дополнительной оболочкой или пеплосом. Таким образом, по химическому составу вирусы — нуклеопротеиды, а по структуре — нуклеокапсиды.

Вирионы (внеклеточные формы) имеют спиральный, кубичес­кий и сложный типы симметрии капсида. Внутренние структу­ры вирусов называются сердцевиной. Кроме обычных вирусов известны и так называемые неканонические вирусы — прионы. Лрионы — белковые инфекционные частицы. Прионы вызывают у человека энцефалопатии в условиях медленной вирусной ин­фекции.

Вироиды — небольшие молекулы кольцевой, суперспирали- зованной РНК, не содержащие белка и вызывающие заболева­ния растений.