Вирусы

cover
4779
Ни живые, ни мертвые. Не зомби, не вампиры, а вирусы. Настоящие спящие серийные убийцы. В этой статье поговорим о вирусах. Разберем их формы, строение и способы размножения.
12 января 2024 г.
Содержание статьи

Введение

Мы не видим вирусы, но они существуют. Их даже в обычный световой микроскоп не разглядеть, только в электронный (но есть исключения). 

Кажется, что вирусы и бактерии примерно одинакового размера. Но всё совсем не так. Размер бактерий от 0,2 до 10 мкм, вирусов 20 до 300 нм. Микрометры, нанометры – всё такое маленькое. Такие единицы измерения от нас далеки.


Возьмем по представителю. Вот вирус гриппа, он имеет шарообразную форму и в диаметре 80−120 нанометров. 


А в компанию к нему стафилококк, бактерию округлой формы с размерами 0,6 до 1,2 мкм, в нанометрах это 600-1200. Сравниваем, выходит, что вирус гриппа примерно в 10 раз меньше стафилококка. Увеличиваем. Если бактерия будет 1 метр, то вирус всего 10 сантиметров. Разница ощутима? А ведь есть ещё мельче представители, например вирус полиомиелита 30 нм. 


Теперь сравним с человеческим волосом, он в среднем толщиной 80-110 мкм (80 000 – 110 000 нм). На срезе волоса наши увеличенные болезнетворные микроорганизмы спокойно смогут пробежать стометровку.  


Увы не всё так однозначно. Есть гигантские вирусы, и их видно в обычный микроскоп. Например. пандоравирус (Pandoravirus) с размерами 0,8-1,2 мкм (больше некоторых бактерий). Его открыли в 2013 году, и пока это самый крупный найденный вирус. Интересно, что он 50 тысяч лет пробыл в вечной мерзлоте и ничегошеньки ему от этого не было. Ученые уверяют, что к зомби-апокалипсису он не приведет, ведь предпочитает амёб. Ниже на рисунке видно соотношение вируса гриппа, пандоравируса и кишечной палочки (бактерия).

Общая характеристика вирусов

Вирус – это неклеточная форма жизни, которая является облигатным внутриклеточным паразитом, вызывающая инфекционные заболевания.


Устойчивое выражение «ни жив ни мертв» очень подходит для вируса. Всё дело в том, что они не проявляют всех свойств живого, пока не попадут в клетку хозяина. Просто циркулируют в пространстве в спящем режиме, не воспроизводят себе подобных, не обладают обменом веществ, не растут, не поддерживают постоянство внутренней среды, собственно говоря, потому что никакой среды и нет. 


По своей сути вирус — просто дискретная ( состоящая из нескольких частей) капсула с генетическим материалом, которая паразитирует в чужих клетках, и использует их, как конвейерный завод по созданию собственной армии. 


На данный момент описано примерно около пяти тысяч разных видов вирусов. Но считается, что их на самом деле миллионы. Вирусы паразитируют на клетках всех организмов. От археи и прокариот до многоклеточных эукариотов. Есть даже вирусы-сателлиты, их ещё называют вирофаги. Таким вирусам мало попасть в клетку-хозяина, чтобы продолжить свой род. Им ещё нужны для этого другие вирусы. То есть, это вирусы, которые паразитируют на других вирусах — сверхпаразиты. 


Вирусы, инфицирующие бактерий, называются бактериофаги, что в переводе означает «пожирающие палочки». 

Их строение и значение мы чуть позже рассмотрим более подробно.


Наука, изучающая вирусы это — вирусология.


Начало ей положил наш соотечественник ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский в 1892 году. Он исследовал мозаичную болезнь листьев табака, пытаясь обнаружить возбудителя методом фильтрации. Но у него ничего не получалась, ведь вирусы намного меньше бактерий и они спокойно проходили через любые поры. Тогда ученый решил, что болезнь вызывает какая-то фильтрующаяся бактерия или токсины. Название же в 1898 году придумал голландский микробиолог Мартин Бейеринк, но он считал, что это какая-то жидкость. Поэтому в переводе с латинского «virus» означает «яд». Только в 1939 году, когда изобрели электронный микроскоп, ученые смогли увидеть палочковидный РНК-содержащий вирус табачной мозаики. На рисунке ниже можно увидеть лист, пораженный вирусом, а рядом самого возбудителя.

Формы вирусов

Различают две формы вирусов:

  1. Внеклеточная форма или вирион (ранее еще называлась вироспора). В этой форме вирус находится в состоянии анабиоза (спячки) и может хорошо переносить неблагоприятные условия (высушивание, охлаждение). Именно поэтому пандоравирус смог перезимовать десятки тысяч лет.
  2. Внутриклеточная форма или активная. Когда вирус проникает в клетку, сбрасывая свои оболочки или впрыскивая нуклеиновую кислоту. После чего заставляет клетку-хозяина «работать на себя».

Строение вириона

Главный элемент вириона (вируса) – нуклеиновая кислота. Это его генетический аппарат где хранится вся генетическая информация.


По тому, какая нуклеиновая кислота есть в наличии, разделяют:

  1. РНК-содержащие вирусы (рибовирусы или ретровирусы). 
  2. ДНК-содержащие вирусы (дезоксирибовирусы).


Причем нуклеиновая кислота может быть как в виде одной цепочки, так и в виде двух. Но всегда только: или ДНК, или РНК. 


А вокруг генетического аппарата расположен капсид (футляр) – белковая оболочка, состоящая из капсомеров. Она защищает генетический материал, а также нужна для прикрепления к клеточной мембране «клетки-хозяина».


У некоторых вирусов поверх капсида есть ещё одна оболочка из липидов и белков. Она называется суперкапсид или пеплос (накидка). Шипообразные выступы на ней — это пепломеры.


В зависимости от того, есть у вируса суперкапсид или нет, выделяют:


  1. Простые вирусы. Состоят из нуклеиновой кислоты и одной белковой оболочки.
  2. Сложные вирусы. В составе нуклеиновая кислота, две или три оболочки. Чаще такие вирусы имеют сферическую форму.


Внешний вид капсидов отличается, посмотрим ниже на изображения разных вирусов.


У ротавируса, ВИЧ, вируса гепатита сферическая форма, а прикрепительные белки выступают в виде шипиков. Вирус Эбола имеет нитевидную форму и больше напоминает червяка. Аденовирус кубический. У вируса бешенства форма пулевидная. Бактериофаг имеет более сложное строение, некоторых сравнивают его со сперматозоидом, но, кажется, он больше похож на осьминога с длинной шеей.

Размножение вирусов

Размножение вирусов можно описать в трех словах: пришел, увидел, победил.


Выделяют несколько стадий. 

  1. Адсорбция. Вирус прикрепляется к поверхности клетки. Для этого у них есть специальные рецепторные белки. 
  2. Инъекция. Вирусы впрыскивают в клетку хозяина свою нуклеиновую кислоту или проникают внутрь, сбрасывая свою оболочку.
  3. Репликация. Увеличение количества вирусной нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК)
  4. Синтез структурных элементов вируса на рибосомах (белков и ферментов.)
  5. Сборка вирусных частиц (вирионов).
  6. Выход всех вирионов. Они варварски покидают клетку, разрушая ее, и спешат колонизировать следующие.

Бактериофаги

Их мы рассмотрим отдельно, так как есть некоторые отличия. 

У бактериофага есть головка, хвостовой отросток, базальная пластинка и ножки-фибриллы или хвостовые нити.

  1. Головка представляет из себя капсид, внутри которого находится генетический материал: ДНК или РНК.
  2. Хвостовой отросток состоит из полого внутреннего стержня, поверх которого расположен сократительный чехол. Они необходимы для «впрыскивания» нуклеиновой кислоты в клетку бактерии. 
  3. Базальная пластинка. Это своеобразная заслонка. Когда бактериофаг «состыковался» с бактерией. Эта структура приоткрывается и формируется канал, через который будет поступать нуклеиновая кислота.

Ножки-фибриллы нужны для прикрепления на клеточной стенке бактерии.

Значение вирусов в природе

  1. Вирусы используются в генной инженерии для создания генно-модифицированных организмов. На основе вирусов создают векторы для переноса необходимых генов (фрагменты ДНК).
  2. Вирусы способствуют появлению новых признаков у других организмов. Когда встраивают участки своих нуклеиновых кислот в гены хозяина. Такой способностью обладают ретровирусы (к этой группе относится вирус иммунодефицита человека).
  3. Препараты с бактериофагами используются для лечения бактериальных заболеваний.
  4. Вирусы регулируют численность организмов, вносят вклад в естественный отбор.
  5. Вирусы вызывают различные инфекционные заболевания. Причем вирусы растений не вызывают болезни у бактерий или животных. Обычно и вирусы животных не инфицируют человека. Но есть зооантропонозы — общие болезни для животного и человека, к таким относится вирус бешенства. Или вирусы животных могут мутировать и инфицировать человека. Например, как коронавирус Sars-cov-2, ученые считают, что он появился в результате мутации коронавируса летучих мышей или китайских змей, а может панголинов.


Есть несколько путей, через которое могут попасть вирусы:

  1. Укусы насекомых (вирус клещевого энцефалита).
  2. Воздушно-капельным путём, например, при чихании, кашле, разговоре (возбудители острой вирусной инфекции ОРВИ).
  3. При контакте с больным человеком: объятия, рукопожатия, слюна при поцелуях (есть даже поцелуйная болезнь или инфекционный мононуклеоз, вызывается одним из герпесвирусов).
  4. Через кровь: при переливании, при ранении зараженными предметами, если не соблюдаются меры предосторожности, не обрабатываются многоразовые инструменты. Например, инфицирование может произойти при лечении зубов, на операции, на маникюре, или, если просто кто-то рылся в мусорке и поранил себе палец использованным шприцом (такой способ передачи имеют вирусы гепатита B, C, вирус иммунодефицита человека — ВИЧ).
  5. Половым путем передаются вирус простого герпеса, вирус папилломы человека, и уже упомянутые вирусы гепатита В, С и ВИЧ.


Легче профилактировать встречу с вирусом, чем болеть. Кстати, антибиотиками вирусные инфекции не лечатся. Антибиотики — это препараты для лечения бактериальных заболеваний. Но бывает, например, при ОРВИ, что к вирусной инфекции спустя несколько дней присоединяется бактериальная, вот тогда врач может назначить такие препараты, но не раньше.


Заключение

Вирусы жили задолго до нас. Они постоянно изменяются, совершенствуются. Мы не знаем, откуда они появились или зачем. Есть теории, что вирусы — это сбежавшие участки нуклеиновых кислот, или клетки, которым надоело быть клетками и они деградировали. Но одно известно точно, вирусы — это важный элемент в процессе эволюции.

Проверь себя

Как называется белковая оболочка вириона?

  1. капсид
  2. генетический материал
  3. суперкапсид


Бактериофаги – это вирусы, которые

  1. паразитируют на вирусах
  2. паразитируют на бактериях


это даже не вирусы, а отдельный вид микроорганизмов

Кто был первооткрывателем вирусов?

  1. Д.И. Ивановский
  2. М. Бейеринк
  3. М. Иванов
Admin1