Вирусы

На этой странице Вы узнаете

• Жизнь в постоянном анабиозе: что позволяет вирусным частицам не выходить из “спячки”?
• Вирусы vs бактерии: кто кого заражает?
• Что общего имеют раковые заболевания с вирусными инфекциями?

Вирусы знакомы нам с самого детства: именно они виноваты в том, что приходится неделями лежать дома вместо того, чтобы гулять с друзьями. Но вирусы могут быть не только вредными. Некоторые представители группы даже используются в медицине для лечения других инфекций. О том, кто такие вирусы и как их победить, вы узнаете в этой статье.

Общая характеристика вирусов

Вирусы были открыты в 1892 году ученым Д. И. Ивановским, который стал основоположником вирусологии.

Вирусы – неклеточная форма жизни. 

Они являются внутриклеточными паразитами и могут проявлять свойства живого только внутри клетки-хозяина. В остальное время они будто спят: летают в воздухе в виде маленьких частиц и в буквальном смысле бездельничают.

Жизнь в постоянном анабиозе: что позволяет вирусным частицам не выходить из “спячки”? Вирусы: — не имеют клеточного строения; — являются облигатными внутриклеточными паразитами; — не имеют собственных систем метаболизма; — имеют особый способ размножения.

Рассмотрим все эти особенности подробнее.

Формы вирусов

Вирусы существуют в двух формах: внеклеточной (или покоящейся) и внутриклеточной. Внеклеточная форма представлена вирионом. Вирион – это частица, которая не проявляет никаких свойств живого. Поэтому говорят, что вирусы – неклеточная форма жизни.

Облигатные внутриклеточные паразиты

Это организмы, которые просто не могут нормально жить вне организма хозяина. Вирусы совсем не умеют жить самостоятельно. Запомнить термин можно, используя ассоциацию. “Облигатный” схож по звучанию со словом “облачиться”: вирусы “облачились” в клетку хозяина, как в предмет нижнего белья, – и без него “в свет” ни в коем случае не выходят.

Отсутствие метаболизма

Метаболизм – это обмен веществ. Вне клетки хозяина вирусы не могут получать вещества из внешней среды и выделять продукты обмена. Вирионы не размножаются, не питаются, не вырабатывают тепло и не двигаются. 

Просыпаются вирусы только тогда, когда попадают в благоприятные условия – в клетку хозяина. Вирус сразу заражает клетку и начинает в ней размножаться. Про размножение надо поговорить отдельно.

Размножение вирусов

Представим, что клетка – завод по производству необходимых для организма белков. Вирусы обманывают её и приносят “рабочим” – рибосомам – другую инструкцию. Так клетка перестает выполнять свои обычные функции и начинает производить вирусные белки. Получается, главная задача вируса – пройти через все этапы защиты клетки и принести неправильную инструкцию на место. 

Как это происходит? 

1. При проникновении вируса внутрь клетки, сначала происходит связывание белков вирусной частицы с белками оболочки клетки. 

2. Затем происходит слияние клеточной мембраны и вирусной оболочки. 

3. Вирус проникает в клетку. Здесь содержимое вируса (ДНК или РНК и различные ферменты) освобождается.

4. Если вирус содержит РНК, то репликация вирусного генома происходит с помощью фермента обратной транскриптазы. Благодаря ей идет процесс обратной транскрипции: образование вирусной ДНК по вирусной РНК. После этого достраивается вторая цепь ДНК, которая после будет внедряться в геном клетки-хозяина.

Если вирус содержит ДНК, то он сразу внедряет свой генетический материал в ДНК клетки-хозяина с помощью фермента интегразы. Запомним термин: интеграция – это внедрение. Фермент интеграза “разрезает” ДНК клетки-хозяина и “вклеивает” в нее ДНК вируса. 

Благодаря всем этим событиям, в клетке начинается процесс синтеза вирусных белков. Таким образом клетка, вместо того, чтобы синтезировать нормальные для ее жизнедеятельности вещества, начинает производить вирусные белки. После этого они будут собираться в новые вирусы и высвобождаться из клетки хозяина.

Строение вирусной частицы

В общем плане вирион (вирусная частица) состоит из:

• генетического материала — молекулы ДНК или РНК, 
• и капсида (оболочки). 

Однако есть более сложно устроенные вирусы, например, бактериофаги.

Вирусы vs бактерии: кто кого заражает? Бактериофаги (в переводе с греческого – «пожиратели бактерий») – вирусы, поражающие клетки бактерий. Это значит, что вирусы могут заразить и истребить целую колонию бактерий! Бактериофаги используют в медицине для лечения бактериальных инфекций.  Бактериофаги, или просто фаги – абсолютно естественные природные живые организмы. Благодаря тому, что они существуют практически в равном количестве с бактериями, численность последних строго сдерживается. Иначе, гипотетически, бактерии уже бы захватили весь мир. Бактериофаги, используемые в медицине, имеют минимум побочных эффектов. Они воздействуют исключительно на клетки патогенных (вредных, опасных) бактерий, не затрагивая клетки человеческого организма.

Разберем строение бактериофага подробнее.

1. Головка состоит из генетического материала и защитной оболочки – капсида. Эта часть примерно такая же, как классический вирион, изученный нами чуть раньше.

2. Нити (фибриллы), как шасси у лунохода, первыми контактируют с поверхностью посадки – живой клеткой. 

3. Происходит “стыковка” – базальная пластинка прислоняется к клетке, приоткрывается и между клеткой и бактериофагом образуется проход для генетического материала. ДНК непременно должна поступить в клетку для последующего размножения.

4. Стержневидный отросток покрыт сократительным чехлом. Эта часть нужна для того, чтобы ввести генетический материал в клетку хозяина. Стержневидный отросток – это своеобразный шприц, а сократительный чехол в ней действует как поршень, который своим движением проталкивает ДНК или РНК в клетку.

Разнообразие вирусов

Выделяют просто организованные вирусы и сложно организованные. Просто организованные вирусы, такие как бактериофаг, нам уже известны, а сложно организованные вирусы (например, вирус гриппа) имеют дополнительную защитную оболочку – суперкапсид. 

В зависимости от нуклеиновой кислоты, входящей в состав вируса, различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы. 

Большинство вирусов животных и человека (около 80%) являются РНК-содержащими. Хранить наследственную информацию в молекуле РНК – это их уникальная способность. Геном вирусов может быть представлен различными видами нуклеиновых кислот: одно- или двухцепочечными, линейными или кольцевыми.

Вирусные инфекции

Вирусы способны поражать различные живые организмы. Сегодня известно множество инфекционных заболеваний вирусной природы, поражающих животных и человека.

К вирусным заболеваниям относят: 

• натуральную оспу, 
• бешенство, 
• энцефалиты, 
• инфекционные гепатиты, 
• полиомиелит, 
• грипп, 
• герпес, 
• паротит (свинку), 
• корь, 
• краснуху и многие другие инфекции. 

Что общего имеют раковые заболевания с вирусными инфекциями? Было выяснено, что существует ряд вирусов, способных вызывать процессы, приводящие к новообразованиям, к которым и относится рак. Вирусы, или по-другому онковирусы, вызывают мутации в клетке, из-за которых нормальные гены превращаются в онкогены. Онкогены при определенных условиях и вызывают развитие злокачественных опухолей.

Против некоторых вирусов разработаны вакцины, позволяющие предохранять население от развития инфекционных заболеваний. Например, благодаря изобретению вакцины от натуральной оспы людям удалось полностью искоренить это заболевание. Летом 1978 года был зафиксирован последний известный случай оспы.

Применение вакцин основано на введении мертвого или ослабленного антигена в организм для выработки организмом антител и создания искусственного активного иммунитета. К сожалению, не ко всем вирусам вырабатываются антитела, что создает трудности для синтеза новых вакцин.

Механизм выработки иммунитета:

1. Встреча антигена (вредоносной частицы) с Т-лимфоцитами – клетками иммунной системы.
2. Обезвреживание антигена.
3. Передача информации Т-клеткам памяти.
4. Выработка антител – белков, убивающих антигены.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) представляет особую опасность. Он паразитирует преимущественно в Т-лимфоцитах организма человека, выполняющих иммунную функцию. Вирус вызывает гибель Т-лимфоцитов, и, как следствие, снижение иммунитета, что приводит к развитию других инфекций. 

ВИЧ можно заразиться при гемотрансфузиях (переливании крови) или незащищенном половом акте. Также инфекция может передаваться от матери к ребенку при родах, такой путь передачи инфекции называется трансплацентарным.

Для лечения вирусных заболеваний используют специальные противовирусные препараты.

Иногда к терапии противовирусными препаратами могут добавляться антибиотики. Это делается с целью профилактики бактериальных осложнений. Например, на фоне гриппозной инфекции часто может развиваться пневмония, вызванная шаровидной бактерией – пневмококком. 

В качестве профилактики антибиотики, как правило, назначают лицам, находящимся в группе риска (пожилым людям, людям с хроническими заболеваниями или пониженным иммунитетом).

Термины 

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, молекула, обеспечивающая хранение, реализацию и передачу из поколения в поколение генетической информации.

Паразиты – это тип взаимоотношения организмов, при котором один организм живет за счет другого организма и тем самым вредит ему.

РНК – рибонуклеиновая кислота, играет важную роль в хранении и передаче наследственной информации клетки.

Фактчек

• Вирусы были открыты в 1892 году ученым Д. И. Ивановским, ставшим основоположником вирусологии.
• Вирусы не имеют клеточного строения.
• Они являются облигатными внутриклеточными паразитами.
• Не имеют собственных систем метаболизма.
• Вирусы существуют в двух формах: внеклеточной (или покоящейся) и внутриклеточной.
• Вирусы способны истреблять колонии бактерий, эту их способность используют для борьбы с вирусными заболеваниями.

Проверь себя

Задание 1.
К вирусным инфекциям относится…

1. сальмонеллез
2. дизентерия
3. СПИД
4. сифилис 

Задание 2. 
Какое свойство живого характерно для вириона?

1. размножение
2. дыхание
3. метаболизм
4. дискретность

Задание 3. 
Почему вирусы считаются представителями отдельной империи?

1. они имеют ядро
2. в клетке находится РНК
3. в клетке отсутствуют мембранные органоиды
4. они имеют неклеточное строение

Задание 4.
Бактериофаг – это…

1. вирус бактерий
2. вирус бешенства
3. вирус гриппа
4. вирус кори

Задание 5. 
Из перечисленных ниже заболеваний выберите те, которые вызывают вирусы.

1. сальмонеллез
2. дифтерия
3. паротит
4. тонзиллит

Ответы: 1 – 3; 2 – 4; 3 – 4; 4 – 1; 5 – 3.