Virusai. Gyvas ar ne? Ar virusai yra gyvi organizmai?Kai kuriose gyvose sistemose virusai egzistuoja

Pasak Lvovo, „organizmas yra tam tikras nepriklausomas integruotų ir tarpusavyje susijusių struktūrų ir funkcijų vienetas“. Pirmuoniuose, tai yra vienaląsčiuose organizmuose, ląstelė yra nepriklausomas vienetas, kitaip tariant, organizmas. O ląsteliniai organizmai – mitochondrijos, chromosomos ir chloroplastai – nėra organizmai, nes nėra nepriklausomi. Pasirodo, jei vadovausimės Lvovo pateiktu apibrėžimu, virusai nėra organizmai, nes jie neturi savarankiškumo: genetinei medžiagai augti ir daugintis reikalinga gyva ląstelė.

Tuo pačiu metu daugialąsčių rūšių – gyvūnų ar augalų – atskiros ląstelių linijos negali vystytis nepriklausomai viena nuo kitos; todėl jų ląstelės nėra organizmai. Kad pokytis būtų evoliuciškai reikšmingas, jis turi būti perduotas naujai individų kartai. Remiantis šiuo samprotavimu, organizmas yra elementarus tam tikros ištisinės serijos vienetas, turintis savo individualią evoliucijos istoriją.

Ir tuo pat metu į šią problemą galime pažvelgti iš kito apibrėžimo taško: medžiaga yra gyva, jei būdama izoliuota ji išlaiko savo specifinę konfigūraciją, kad šią konfigūraciją būtų galima iš naujo integruoti, tai yra vėl įtraukti į ciklas, kuriame dalyvauja genetinė medžiaga: tai identifikuoja gyvybę su nepriklausomu, specifiniu, save replikuojančiu organizavimo būdu. Galima nukopijuoti tam tikro geno specifinę nukleorūgščių bazių seką; Genas yra tam tikra informacijos atsargų dalis, kurią turi gyvas organizmas. Aukščiau pateiktas apibrėžimas kaip gyvybės išbandymas siūlo daugintis skirtingose ląstelių linijose ir daugelyje organizmų kartų. Remiantis šiuo testu, virusas yra gyvas taip pat, kaip ir bet kuri kita genetinės medžiagos dalis, kad jį galima pašalinti iš ląstelės, vėl įnešti į gyvą ląstelę ir kad tai darant jis bus joje nukopijuotas ir taps bent jau kurį laiką yra jos paveldimo aparato dalis. Be to, viruso genomo perdavimas yra pagrindinė šių formų egzistavimo priežastis – jų specializacijos atrankos procese rezultatas. Todėl virusų, kaip nukleino rūgščių nešiotojų, specializacija leidžia laikyti virusus „gyvesniais“ už bet kokius genetinės medžiagos fragmentus ir „daugiau organizmų“ nei bet kokias ląstelių organoidus, įskaitant chromosomas ir genus.

Griežti Kocho postulatai

Kokie yra pagrindiniai Roberto Kocho (1843–1910) suformuluoti principai, kurių turi laikytis mikrobiologas, kai tik aptinkamas nežinomas patogenas? Kas gali būti įrodymas, kad tai yra šios infekcinės ligos priežastis? Tai yra trys kriterijai:

Pakartotinai gaunama grynoji patogeno kultūra, paimta iš paciento kūno.

Lygiai tokios pat ar panašios ligos (tiek eigos pobūdžiu, tiek jos sukeliamais patologiniais pokyčiais) atsiradimas, kai sveikas organizmas yra užkrėstas įtariamo sukėlėjo pasėliu.

Žmogaus ar gyvūno organizme atsiradimas po užsikrėtimo šiuo patogenu visada yra tos pačios specifinės apsauginės medžiagos. Kai imuninis serumas liečiasi su patogenu iš kultūros, pastarasis turėtų prarasti savo patogenines savybes.

Šiuolaikinei virusologijai būdinga sparti įvairių metodų – tiek biologinių (įskaitant genetinių), tiek fizikinių ir cheminių – plėtra ir plačiai taikomas, identifikuojant naujus, iki šiol nežinotus virusus, tiriant jau atrastų rūšių biologines savybes ir struktūrą.

Fundamentalūs teoriniai tyrimai dažniausiai suteikia svarbios informacijos, kuri naudojama medicinoje, diagnostikos srityje ar giluminėje virusinės infekcijos procesų analizėje. Naujų veiksmingų virusologijos metodų įdiegimas dažniausiai siejamas su išskirtiniais atradimais.

Pavyzdžiui, virusų auginimo besivystančiame vištienos embrione metodas, kurį 1931 metais pirmą kartą panaudojo A. M. Woodroffe ir E. J. Goodpasture, buvo itin sėkmingai panaudotas tiriant gripo virusą.

Dėl fizikinių ir cheminių metodų, ypač centrifugavimo, pažangos 1935 m. atsirado galimybė kristalizuotis tabako mozaikos virusui (TMV) iš sergančių augalų sulčių, o vėliau identifikuoti jį sudarančius baltymus. Tai davė pirmąjį postūmį tirti virusų sandarą ir biochemiją.

1939 metais A. V. Ardenas ir G. Ruska virusams tirti pirmą kartą panaudojo elektroninį mikroskopą. Šio prietaiso įdiegimas praktikoje reiškė istorinį lūžio tašką virusologiniuose tyrimuose, nes tapo įmanoma pamatyti – nors tais metais dar nebuvo pakankamai aišku – atskiras viruso daleles, virionus.

1941 metais G. Hirstas nustatė, kad gripo virusas tam tikromis sąlygomis sukelia raudonųjų kraujo kūnelių (eritrocitų) agliutinaciją (sulipimą ir nusodinimą). Tai padėjo pagrindą tirti ryšį tarp viruso paviršiaus struktūrų ir raudonųjų kraujo kūnelių, taip pat sukurti vieną iš efektyviausių diagnostikos metodų.

Lūžis virusologiniuose tyrimuose įvyko 1949 m., kai J. Endersui, T. Welleriui ir F. Robbinsui pavyko padauginti poliomielito virusą žmogaus embriono odos ir raumenų ląstelėse. Jie pasiekė audinių gabalėlių augimą dirbtinėje maistinėje terpėje. Ląstelių (audinių) kultūros buvo užkrėstos poliomielito virusu, kuris anksčiau buvo tiriamas tik su beždžionėmis ir tik labai retais atvejais su specialiu žiurkių tipu.

Virusas gerai dauginosi už motinos kūno ribų išaugusiose žmogaus ląstelėse ir sukėlė būdingus patologinius pokyčius. Ląstelių auginimo metodas (ilgalaikis iš žmogaus ir gyvūno kūno išskirtų ląstelių išsaugojimas ir kultivavimas dirbtinėse maistinėse terpėse) vėliau buvo daugelio mokslininkų patobulintas ir supaprastintas ir galiausiai tapo vienu svarbiausių ir veiksmingiausių virusams auginti. Dėl šio labiau prieinamo ir pigesnio metodo tapo įmanoma gauti palyginti grynos formos virusus, kurių nepavyko pasiekti suspensijose iš negyvų gyvūnų organų. Naujo metodo įdiegimas reiškė neabejotiną pažangą ne tik virusinių ligų diagnostikoje, bet ir skiepų vakcinų gamyboje. Tai taip pat davė gerų rezultatų atliekant biologinius ir biocheminius virusų tyrimus.

1956 m. pavyko įrodyti, kad viruso užkrečiamumo nešiotojas yra jame esanti nukleorūgštis. O 1957 metais A. Isaacs ir J. Lindeman atrado interferoną, kuris leido paaiškinti daugybę biologinių reiškinių, pastebėtų viruso ir ląstelės-šeimininkės ar organizmo šeimininko santykiuose.

S. Brenneris ir D. Hornas elektroninėje mikroskopijoje įdiegė neigiamo kontrasto dažymo metodą, kuris leido ištirti smulkiąją virusų struktūrą, ypač jų struktūrinius elementus (subvienetus).

1964 metais jau minėtas amerikiečių virusologas Gajduzekas ir jo kolegos įrodė daugelio lėtinių žmonių ir gyvūnų centrinės nervų sistemos ligų infekcinį pobūdį. Jis tyrinėjo neseniai atrastus savotiškus virusus, tik kai kuriais požymiais panašiais į anksčiau žinomus.

Tuo pačiu metu amerikiečių genetikas Baruchas Blumbergas (atlikęs genetinius kraujo baltymų tyrimus) atranda serumo hepatito antigeną (Australijos antigeną), medžiagą, identifikuotą serologiniais tyrimais. Šiam antigenui buvo lemta atlikti svarbų vaidmenį virusologiniuose hepatito tyrimuose.

Pastaraisiais metais vienu didžiausių virusologijos laimėjimų galima laikyti kai kurių molekulinių biologinių normalių ląstelių transformacijos į naviko ląsteles mechanizmų atradimą. Ne mažesnė sėkmė pasiekta ir virusų sandaros bei jų genetikos tyrimo srityje.

Infekcinis vienetas

Mažiausias viruso kiekis, galintis sukelti infekciją tam tikrame eksperimente, vadinamas infekciniu vienetu.

Jai nustatyti dažniausiai naudojami du metodai. Pirmasis yra pagrįstas 50% mirtinos dozės, kuri žymima LD 50, nustatymu (iš lot. Letatis – mirtina, dosis – dozė). Antrasis metodas nustato infekcinių vienetų skaičių pagal ląstelių kultūroje susidariusių plokštelių skaičių.

Kas tiksliai yra LD 50 vertė ir kaip ji nustatoma? Tiriama virusinė medžiaga skiedžiama pagal mažėjančius koncentracijos laipsnius, tarkime dešimties kartotinius: 1:10; 1:100; 1:1000 ir kt. Kiekvienas tirpalas, kuriame nurodyta viruso koncentracija, užkrečia gyvūnų grupę (dešimt individų) arba ląstelių kultūrą mėgintuvėliuose. Tada jie stebi gyvūnų mirtį arba pokyčius, įvykusius kultūroje veikiant virusui. Statistinis metodas naudojamas nustatyti koncentracijos laipsnį, galintį nužudyti 50 % žaliava užkrėstų gyvūnų. Naudojant ląstelių kultūrą, reikia rasti tokią viruso dozę, kuri sukeltų destruktyvų poveikį 50% juo užkrėstų kultūrų. Šiuo atveju naudojama santrumpa CPP 50 (citopatinė dozė). Kitaip tariant, mes kalbame apie viruso dozę, kuri padaro žalą arba mirtį pusei juo užkrėstų pasėlių.

Ir tuo pat metu į šią problemą galime pažvelgti iš kito apibrėžimo taško: medžiaga yra gyva, jei būdama izoliuota ji išlaiko savo specifinę konfigūraciją taip, kad šią konfigūraciją būtų galima reintegruoti, t. įtrauktas į ciklą, kuriame dalyvauja genetinė substancija: tai identifikuoja gyvybę su nepriklausomu, specifiniu, save replikuojančiu organizavimo būdu. Galima nukopijuoti tam tikro geno specifinę nukleorūgščių bazių seką; Genas yra tam tikra informacijos atsargų dalis, kurią turi gyvas organizmas. Aukščiau pateiktas apibrėžimas kaip gyvybės išbandymas siūlo daugintis skirtingose ląstelių linijose ir daugelyje organizmų kartų. Remiantis šiuo testu, virusas yra gyvas taip pat, kaip ir bet kuri kita genetinės medžiagos dalis, kad jį galima pašalinti iš ląstelės, vėl įterpti į gyvą ląstelę ir kad tai darant jis bus joje nukopijuotas ir taps bent jau kurį laiką yra jos paveldimo aparato dalis. Be to, viruso genomo perdavimas yra pagrindinė šių formų egzistavimo priežastis – jų specializacijos atrankos procese rezultatas. Todėl virusų, kaip nukleino rūgščių nešiotojų, specializacija leidžia laikyti virusus „gyvesniais“ už bet kokius genetinės medžiagos fragmentus ir „daugiau organizmų“ nei bet kokias ląstelių organoidus, įskaitant chromosomas ir genus.

Griežti Kocho postulatai

Pakartotinai gaunama grynoji patogeno kultūra, paimta iš paciento kūno.

Lygiai tokios pat ar panašios ligos (tiek eigos pobūdžiu, tiek jos sukeliamais patologiniais pokyčiais) atsiradimas, kai sveikas organizmas yra užkrėstas įtariamo sukėlėjo pasėliu.

Infekcinis vienetas

Mažiausias viruso kiekis, galintis sukelti infekciją tam tikrame eksperimente, vadinamas infekciniu vienetu.

Apnašų metodas negali gauti statistinių duomenų, tačiau galima nustatyti tikrąjį viruso vienetų skaičių medžiagoje, kuri gamina apnašas ląstelių kultūroje. Idealiu atveju toks vienetas atitinka vieną funkciškai užbaigtą dalelę.

Titravimas

Viruso sukeltas atsakas gali būti atsakas „viskas arba nieko“ (t. y. infekcijos buvimas ar nebuvimas) arba gali būti išreikštas kiekybiškai, pvz., laikas, per kurį infekcija pasireiškia, arba pažeidimų skaičius jautrių ląstelių sluoksnis. Kiekybinis viruso aktyvumo nustatymas vadinamas titravimu. Pradinės virusinės suspensijos titras išreiškiamas kaip infekcinių vienetų skaičius tūrio vienete. Infekcinės nukleorūgštys, neatsižvelgiant į tai, ar jos yra išskirtos iš fagų, ar iš gyvūnų ar augalų virusų, paprastai turi žymiai mažesnį infekcinį titrą nei pirminis virusas (tai yra preparate esančių nukleorūgščių molekulių skaičiaus santykis). infekcinių vienetų skaičius yra žymiai didesnis nei atitinkamos virionų, iš kurių buvo išskirtos šios nukleorūgštys, vertes). Tačiau tiek titruojant laisvąją nukleorūgštį, tiek titruojant virionus, tikimybė rasti vidutinį dalelių skaičių mėginyje išreiškiama viena formule. Iš to išplaukia, kad virusinę infekciją gali sukelti ir viena virusinės nukleino rūgšties molekulė. Paprastai tik nepažeista viruso DNR ir RNR yra užkrečiamos. Išimtis pastebima, kai ląstelės pakartotinai užkrėstos nukleorūgščių molekulėmis, turinčiomis neužbaigtą viruso genomą.

Apibendrinant tai, kas buvo pasakyta, galime daryti išvadą, kad viruso suspensijos titras, išreikštas infekcinių vienetų tūrio vienete, paprastai atitinka virionų skaičių (arba viruso nukleorūgščių skaičių). molekulės), galinčios sukelti infekciją tam tikro eksperimento sąlygomis.

Užkrečiamumo praradimas

Paprastai tam tikro viruso virionų jautrumą tam tikrų inaktyvuojančių medžiagų veikimui lemia specifinės jo baltymų savybės, todėl tam tikram virusui sukurti užkrečiamumo inaktyvavimo metodai yra veiksmingi tik prieš virusus. glaudžiai su juo susijęs. Išimtis – virusų jautrumas rentgeno spinduliams, kuris priklauso nuo virionų nukleino rūgšties tipo ir jos kiekio. Šis modelis pagrįstas tuo, kad veikiant rentgeno spinduliams plyšta nukleorūgščių molekulės, ir net vieno tokio plyšimo dažnai pakanka, kad infekcinis virusas būtų prarastas. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad mažus virusus rentgeno spinduliai inaktyvuoja daug efektyviau, nes jiems būdingas didesnis nukleorūgščių kiekio virione ir jame esančio baltymų kiekio santykis nei dideliems virionams, kuriuose yra daugiau baltymų.

Serologiniai metodai

Tam tikro viruso tipui nustatyti naudojami serologiniai metodai tiriant apsauginius procesus sergančio žmogaus ar užsikrėtusio gyvūno organizme. Serologija (iš lot. Serum – serumas, skystas kraujo komponentas) – imunologijos šaka, tirianti antigenines reakcijas su specifinėmis apsauginėmis medžiagomis, antikūnais, kurie randami kraujo serume. Antikūnai neutralizuoja viruso poveikį. Jie jungiasi su tam tikromis antigeninėmis medžiagomis, esančiomis viruso dalelių paviršiuje. Dėl antikūnų molekulių prisijungimo prie viruso paviršiaus struktūros pastarasis praranda savo patogenines savybes. Norint nustatyti antikūnų lygį (kiekį) serume arba nustatyti tam tikro viruso tipą, atliekama viruso neutralizavimo reakcija. Jis gali būti atliekamas tiek gyvūnams, tiek ląstelių kultūroje.

Minimali serumo, kuriame yra antikūnų, koncentracija, kurios pakanka virusui neutralizuoti ir neleisti jam pasireikšti citopatinio poveikio, vadinama virusą neutralizuojančio serumo titru. Šią koncentraciją galima nustatyti ir apnašų metodu.

Antikūnams aptikti naudojamas hemagliutinacijos (raudonųjų kraujo kūnelių klijavimo veikiant virusui) slopinimo metodas ir komplemento fiksavimo metodas. Iš virusologijoje įvairiems tyrimo tikslams taikomų metodų galima paminėti ir metodus, kuriais ruošiama virusologinė medžiaga fizikinėms ir cheminėms analizėms, kurios palengvina smulkiosios virusų struktūros ir sudėties tyrimą. Šiems tyrimams atlikti reikalingi dideli kiekiai visiškai gryno viruso. Viruso valymas – tai procesas, kurio metu iš suspensijos su virusu pašalinamos visos jį užteršiančios pašalinės dalelės. Tai daugiausia ląstelių-šeimininkų gabalai ir „fragmentai“. Kartu su gryninimu paprastai sutirštėja suspensija, todėl padidėja viruso koncentracija. Tai suteikia šaltinių daugeliui tyrimų.

Iš atskirų valymo būdų paminėsime tik efektyviausią – ultracentrifugavimo metodą, kurio metu gaunamos labai didelės virusų preparatų koncentracijos.

Trumpai apibūdinkime virusinės suspensijos gavimo ir gryninimo procedūrą. Šis procesas prasideda dirbtiniu viruso įvedimu į eksperimentinio gyvūno smegenis. Po kelių dienų virusas padaugės smegenų audinyje. Tokiu atveju bus atskleisti būdingi „savininko“ nervų sistemos sutrikimai, gyvūnas turės ligos požymių. Kai simptomai pasiekia didžiausią išsivystymą, gyvūnas nužudomas, o jo smegenys, kurių audiniuose yra daug viruso, steriliomis sąlygomis pašalinamos iš gyvūno kaukolės. Tada, tarkime, iš smegenų paruošiama 10% suspensija. Be virionų, jame taip pat yra daug nervinio audinio gabalėlių, kraujagyslių likučių, kraujo ląstelių ir kitų biologinių komponentų. Audinių gabaliukai ir kitos didelės dalelės pašalinamos pirmą kartą centrifuguojant 5000-10000 aps./min. greičiu. Tai trunka apie pusvalandį. Virš nuosėdų esantis skystis (superkataktas) atsargiai supilamas į specialius centrifugavimo vamzdelius, pagamintus iš plastiko arba nerūdijančio plieno, nes stiklas negali atlaikyti slėgio, atsirandančio centrifuguojant dideliu greičiu. O nuosėdos neutralizuojamos dezinfekuojančiomis priemonėmis. Tada nusausintas „supernatantas“ apdorojamas ultracentrifugoje.

Mažiausių virusų nusodinimui reikia valandų ultracentrifugavimo, o susidariusios nuosėdos dažnai būna ne didesnės už smeigtuko galvutę. Tačiau net ir po tokio apdorojimo neturime visiškai grynos virusinės medžiagos, joje vis tiek yra pašalinių priemaišų. Norint atlikti smulkias analizes, šias nuosėdas reikia keletą kartų apdoroti įvairiais reagentais ir pakartoti ultracentrifugavimą. Tik tada galima gauti didelio grynumo koncentruotą viruso suspensiją, kuri reikalinga tikslioms ir patikimoms biocheminėms, kristalografinėms analizėms ar stebėjimams elektroniniuose optiniuose prietaisuose.

Apskritai virusologai turi daug įvairių techninių prietaisų, tokių kaip centrifugavimas pagal koncentracijos gradientus, kai virionai yra atskirti pagal koncentracijos laipsnius arba formą. Kitas prietaisas, kuris dabar yra standartinė įranga beveik kiekvienoje virusologijos tyrimų laboratorijoje, yra elektroninis mikroskopas. Tai brangus, didelis ir sudėtingas aparatas.

Yra daug skirtingų virusų vaizdų gavimo metodų ir visi jie išgyveno savo vystymosi etapus. Virionams ląstelėse aptikti šiuo metu taikomas itin plonų pjūvių metodas – fiksuota medžiaga, įterpta į epoksidinę dervą, supjaustoma geriausiu stiklo ar deimantiniu peiliu. Naudojant tikslius ultramikrotomus, vieną ląstelę galima supjaustyti į daugiau nei tūkstantį plonų dalių. Vėliau tokiu būdu gautos sekcijos apdorojamos specialiomis cheminėmis medžiagomis, kurios užtikrina geresnį matomumą.

Smulkiai atskirų virionų struktūrai stebėti taikomas neigiamo kontrasto (dažymo) metodas, kurį įdiegus gerokai padidėjo elektroninės mikroskopijos kokybės lygis. Viruso dalelės atsargiai sumaišomos su fosfovolframo rūgšties tirpalu, todėl susidaro nuosėdos, kurios neperduoda elektronų spindulių. Dėl to virionai pasirodo visiškai tikslių pirštų atspaudų pavidalu, iš kurių galima ištirti smulkiausias jų paviršių detales. Teigiamo dažymo (arba vaisto „metalizavimo“) metodu naudojamos medžiagos, kurios gali selektyviai prilipti prie virionų paviršiaus (pavyzdžiui, specifiniai antikūnai, pažymėti feritinu, kurio molekulėje yra geležies, todėl jis aiškiai matomas elektroniniu mikroskopu ).

Bendrieji virusų tyrimo metodai

Viruso buvimas organizme tiek spontaniškos ligos metu, tiek eksperimentinės šeimininko infekcijos metu vertinamas pagal tam tikrų patologinių simptomų atsiradimą. Kaskart, kai kyla įtarimas dėl viruso buvimo tiriamame objekte, būtina parinkti tam tikrą sąlygų rinkinį – tinkamą organizmą ir tinkamą užsikrėtimo būdą – kurioms esant virusas sukelia atpažįstamus užkrėsto organizmo pokyčius. Taigi virusologai turi įdėti daug pastangų kurdami eksperimentinių infekcijų gamybos metodus.

Kaip žinoma, norint įrodyti, kad tam tikrą ligą iš tikrųjų sukelia tam tikras mikroorganizmas, būtina įvykdyti vadinamuosius Kocho postulatus: 1) parodyti, kad duotas mikroorganizmas reguliariai randamas sergančiame organizme; 2) gauti šio mikroorganizmo kultūrą dirbtinėje maistinėje terpėje; 3) padauginti šią ligą, užkrėsdama eksperimentinį gyvūną izoliuota kultūra ir galiausiai; 4) pakartotinai izoliuoti šį mikroorganizmą, bet dabar iš dirbtinai užkrėsto šeimininko kūno. Tie patys postulatai mutatis mutandis taikomi ir virusinių ligų diagnostikai. Šiuo atveju, anot Riverso, postulatai formuojami taip: 1) viruso išskyrimas iš paciento organizmo, 2) viruso kultivavimas eksperimentinio gyvūno organizme arba ląstelėse, 3) filtruojamumo įrodymas. infekcijos sukėlėjo (išskyrus didesnius patogeninius sukėlėjus, pvz., bakterijas), 4) panašios ligos reprodukciją kitam tos pačios ar giminingos rūšies atstovui ir galiausiai 5) to paties viruso pakartotinį išskyrimą.

Virusų auginimas ir identifikavimas yra pagrindiniai virusologiniai metodai, naudojami praktinėje virusologijoje diagnozuojant virusines ligas. Medžiaga, kuri, kaip įtariama, turi viruso, pvz., bakterijų lizatas, audinio gabalėlis arba biologinis skystis, prireikus susmulkinama arba homogenizuojama, kad kontroliuojamomis sąlygomis būtų suspensija.

Dideli ląstelių fragmentai, taip pat galimi mikroorganizmai, užteršiantys medžiagą, pašalinami centrifuguojant ir filtruojant. Ši išgryninta suspensija duodama tinkamam šeimininkui, arba pridedama prie ląstelių suspensijos, arba ant atitinkamų ląstelių monosluoksnio. Dėl to jautrių ląstelių sluoksnyje gali atsirasti lokalūs pažeidimai, vadinami plokštelėmis, kurie būdingi tam tikram virusui, pavyzdžiui, bakterijų, augančių agaro plokštelėje arba gyvūnų ląstelių, augančių stiklinės paviršiuje. infekcijos, esančios tam tikroje ląstelių srityje, rezultatas, viruso dauginimasis jose ir visiškas ar dalinis jų lizės rezultatas. Jei viruso replikacija nesukelia vizualiai aptinkamų atskirų plokštelių susidarymo, virusą galima aptikti ir apibūdinti jo sukeliamais pokyčiais ląstelių kultūroje arba ląstelių sluoksnio pažeidimu ar kitais tyrimais.

Jei tiriamoji medžiaga užtepama ne ant kultivuotų ląstelių sluoksnio, o patenka į šeimininko organizmą, tada eksperimento tikslas – nustatyti bendras organizmo reakcijas, rodančias infekcijos vystymąsi: ligos simptomų atsiradimą. liga, gyvūno mirtis ar bet kokios kitos specifinės reakcijos, pavyzdžiui, antikūnų susidarymas.

Galiausiai, jei nei ląstelių kultūros užkrėtimas, nei medžiagos patekimas į šeimininko organizmą nesukelia virusinės infekcijos simptomų, virusologai griebiasi vadinamųjų „aklųjų pasažų“, t.y. į pakartotinį tiriamosios medžiagos perkėlimą, dėl kurio dažnai padidėja viruso virulentiškumas arba padidėja jo titras.

Bendra cheminė virusų sudėtis

Nepakeičiamas viruso dalelės komponentas yra viena iš dviejų nukleorūgščių, baltymų ir pelenų elementai. Šie trys komponentai yra bendri visiems virusams be išimties, o likę dvalipoidai ir angliavandeniai nėra įtraukti į visus virusus.

Virusiniai baltymai

Visų iki šiol tirtų virusų baltymai yra pagaminti iš įprastų aminorūgščių, priklausančių natūraliai L serijai. Viruso dalelėse D-amino rūgščių nerasta. Viruso baltymuose esančių aminorūgščių santykis yra gana artimas gyvūnų, bakterijų ir augalų baltymams.

Viruso baltymuose dažniausiai nėra daug bazinių aminorūgščių (arginino, mucino), t.y. nepriklauso baltymų grupei, tokiai kaip histonai ir protaminai, pasižymintys ryškiomis šarminėmis savybėmis. Neatsižvelgdami į neutralias aminorūgštis, galime teigti, kad viruso baltyme vyrauja rūgštinės dikarboksirūgštys. Tai galioja tiek virusams, kurių nukleorūgščių kiekis yra mažas, tiek virusams, turintiems didelį RNR ir DNR kiekį.

Virusinė DNR

Daugumos virusinių DNR molekulių, kaip ir kitų šaltinių DNR, pagrindinė struktūrinė ypatybė yra dviejų suporuotų antilygiagrečių gijų buvimas. Tačiau virusų DNR genomas yra mažas, todėl čia kyla klausimų dėl spiralės galų ir bendros DNR molekulės formos, o ne dėl monotoniškos, praktiškai nesibaigiančios „vidurinės“ spiralės dalies. Gauti atsakymai pasirodė gana nustebinti: virusinės DNR molekulės gali būti linijinės arba apskritos, dvigrandės arba viengrandės per visą ilgį arba viengrandės tik galuose. Be to, paaiškėjo, kad dauguma nukleotidų sekų viruso genome atsiranda tik vieną kartą, tačiau galuose gali būti pasikartojančių arba perteklinių sričių.

Iš visų iki šiol aprašytų viruso DNR herpeso viruso DNR yra sudėtingiausiai organizuota. Atrodo, kad genomas čia susideda iš dviejų didelių sujungtų segmentų, kurių kiekvienas turi pasikartojančias galines sekas. Yra keturi galimi būdai sujungti du tokius segmentus nuo galo iki galo, ir atrodo, kad visi jie pasitaiko kiekviename viriono preparate.

Didžiausias žinomas virusas, vakcinijos virusas, turi 15-10 8 daltonų genomą. Atrodo, kad DNR, išskirta iš naujo virionų preparato, yra susieta, nes ji nėra atskirta į dvi grandines. Vienas iš galimų tokios molekulės modelių yra milžiniška, nedenatūruojanti žiedo struktūra, susidaranti uždarius linijinės dvigubos spiralės galus.

Be labai įdomių molekulės formos ir virusinės DNR galinių sričių struktūros skirtumų, yra ir didelių genomo dydžio skirtumų. Tarp mažiausių „visų“ virusų (ty virusų, kurie gali daugintis ląstelėje-šeimininkėje) yra fagas Æ X174, parvovirusai, papovirusai, poliomos virusai ir SV40. Kita vertus, dideli bakteriofagai ir žmonių bei gyvūnų virusai (paprilis, pūslelinė ir vakcinos) turi daug didesnį genomą – nuo 1 iki 1,5. 10 8 daltonai, todėl galėtų koduoti daugiau nei 100 baltymų. Iš tiesų, dabar bakteriofage T4 nustatyta daugiau nei šimtas genų.

1953 metais Wyattas ir Cohenas padarė netikėtą atradimą, labai reikšmingą tolesniems eksperimentams: paaiškėjo, kad T-ven bakteriofagų DNR yra ne citozino, o 5-hidroksimetilcitozino. Šis skirtumas leido ištirti fago DNR nepriklausomai nuo šeimininko DNR. Buvo atrasti fago koduojami fermentai, kurie keičia infekuotos ląstelės metabolizmą, ji pradeda sintetinti virusui būtinus komponentus. Kitas biocheminis skirtumas tarp bakteriofago DNR yra tas, kad gliukozės likučiai yra prijungti prie jo hidroksimetilcitozino: pastarasis, matyt, neleidžia pertraukti fago DNR tam tikriems šeimininko fermentams.

Priešingai, gyvūnų virusuose DNR beveik nepakeičiama. Pavyzdžiui, nors ląstelių šeimininkų DNR yra daug metilintų bazių, virusai geriausiu atveju turi tik kelias metilo grupes viename genome. Dauguma virusinių deoksinukleotidų yra nemodifikuoti, todėl būtų labai įdomu rasti neabejotinų modifikacijų.

Virusinė RNR

Virusinės RNR tyrimai buvo vienas iš svarbiausių virusologijos indėlių į molekulinę biologiją. Faktas, kad augalų virusuose replikuojasi genetinė sistema susideda tik iš RNR, aiškiai parodė, kad RNR taip pat gali saugoti genetinę informaciją. Nustatytas tabako mozaikos viruso RNR užkrečiamumas ir paaiškėjo, kad infekcijai būtina visa jo molekulė; tai reiškė, kad nepažeista didelės molekulinės masės RNR struktūra yra būtina jos veiklai. Ne mažiau svarbus ankstyvųjų to paties viruso tyrimų rezultatas buvo didelės molekulinės masės RNR išskyrimo ir jos savybių tyrimo metodo sukūrimas. Šie metodai vėliau buvo pagrindas tiriant įvairius RNR tipus, randamus kituose virusuose.

RNR virusų virionų dydžiai labai skiriasi - nuo 7. 10 6 daltonai pikornavirusuose iki >2. 10 8 daltonai retrovirusams; tačiau RNR dydis, taigi ir joje esančios informacijos kiekis skiriasi daug mažiau.

Pikornavirusų RNR yra bene mažiausia žinoma, joje yra apie 7500 nukleotidų, o paramiksovirusų RNR yra bene didžiausia, beveik 15 000 nukleotidų. Atrodo, kad visiems nepriklausomai replikuojantiems RNR virusams reikia šiek tiek minimalios informacijos apie replikacijos sistemą ir kapsidų baltymą, tačiau jiems trūksta labai sudėtingos papildomos informacijos, kurią gali turėti dideli DNR virusai.

Virusiniai baltymai

Be kapsidų baltymų, sudarančių nukleorūgšties „dėklą“, apvalkalą turintys virusai turi ir kitų baltymų. Panašių pavyzdžių galima rasti tarp gyvūnų (įskaitant vabzdžius), augalų ir bakterijų virusų. Be baltymų, sudarančių nukleoproteino „šerdį“, virionuose taip pat gali būti virusų – specifinių baltymų, kurie buvo įterpti į užkrėstų ląstelių plazmos membranas ir uždengia viruso dalelę, kai ji palieka ląstelę arba „išsisuka“ iš ląstelės. jo paviršius. Be to, kai kurie virusai su apvalkalu tarp apvalkalo ir nukleokapsidės turi submembraninį matricos baltymą. Antroji didelė virusui būdingų baltymų grupė susideda iš ne kapsidinių virusų baltymų. Jie daugiausia susiję su virionų nukleorūgščių sinteze.

Virusinių baltymų aminorūgščių sudėtis

Visų iki šiol tirtų virusų baltymai yra pagaminti iš įprastų aminorūgščių, priklausančių natūraliai L serijai. Viruso dalelėse D-amino rūgščių nerasta. Aminorūgščių santykis viruso baltymuose yra gana artimas gyvūnų, bakterijų ir augalų baltymams. Viruso baltymuose dažniausiai nėra daug bazinių aminorūgščių (arginino, mucino), t.y. nepriklauso baltymų grupei, tokiai kaip histonai ir protaminai, pasižymintys ryškiomis šarminėmis savybėmis. Neatsižvelgdami į neutralias aminorūgštis, galime teigti, kad viruso baltyme vyrauja rūgštinės dikarboksirūgštys. Tai galioja tiek virusams, kurių nukleorūgščių kiekis yra mažas, tiek virusams, turintiems didelį RNR ir DNR kiekį.

Virusinių baltymų cheminiai subvienetai

Šiuo metu turima medžiaga apie viruso baltymo subvienetus yra apibendrinta; galime daryti išvadą, kad virusų baltyminis komponentas, kaip ir visi kiti baltymai, yra sudarytas iš peptidinių grandinių. Vienintelis viruso baltymo polipeptidinės grandinės unikalumas yra susijęs su abiejų arba bet kurios vienos C arba N-galinės aminorūgšties „maskavimu“, o tai, matyt, yra evoliucinė adaptacija, apsunkinanti viruso sunaikinimą. baltymai, veikiami proteazių šeimininko ląstelėse. Viruso dalelėse peptidinės grandinės tam tikru būdu sąveikauja viena su kita, įgydamos antrinę ir tretinę struktūrą. Būtent tokia forma peptidinės grandinės yra viruso baltymo struktūriniai subvienetai, dažniausiai stebimi elektroniniu mikroskopu.

Kai kurios bendrosios virusinių baltymų savybės

Viruso baltymo peptidinė grandinė, išskyrus C- arba N-galinių grupių „maskavimą“, pati neturi jokių unikalių savybių. Jis lengvai hidrolizuojamas proteazių ir pasižymi įprastu peptidams būdingu labilumu daugelio fizinių ir cheminių veiksnių atžvilgiu. Tuo pačiu metu visas virusų baltymų apvalkalas pasižymi daugybe unikalių savybių. Visų pirma, reikia pažymėti, kad kietosios dalelės yra atsparios proteolitiniams fermentams, kurie lengvai hidrolizuoja audinių baltymus. Tuo pačiu metu kai kurie tyrimai rodo, kad išgryninti viruso preparatai ir ekstraktai, kuriuose yra viruso, buvo iš dalies arba visiškai inaktyvuojami po inkubacijos su įvairių tipų proteolitiniais fermentais; įdomu, kad net glaudžiai susiję virusai gali skirtis jautrumu proteazėms. Taigi, po inkubacijos su tripsinu nei A ir C gripo virusų užkrečiamumas, nei hemagliutinuojantis aktyvumas nepasikeitė, tuo tarpu panašiomis sąlygomis B gripo viruso preparato užkrečiamumas sumažėjo 87 proc., o hemagliutinino titras nepakito. Vertinant tam tikro tipo viruso jautrumą proteolitiniams fermentams, taip pat reikia turėti omenyje, kad virusai pasižymi skirtingu jautrumu įvairioms proteazėms. Vakcinijos virusas, pavyzdžiui, atsparus tripsinui ir chimotrepsinui, yra gana greitai virškinamas papoino. Tačiau kad ir kaip vėliau būtų išspręstas proteazių poveikio kai kuriems virusams klausimas, vis tiek reikia atsiminti, kad atsparumas proteazėms yra plačiai paplitusi nepažeistų virusų baltyminio apvalkalo savybė. Todėl, išskiriant virusus, baltymų teršalams pašalinti dažnai naudojamas virusinių preparatų apdorojimas proteometriniais fermentais. Šis unikalus virusų atsparumas proteazėms nėra susijęs su paties viruso baltymo individualiomis savybėmis, nes su daliniu viruso korpuso pažeidimu ar nedideliu denatūravimu, taip pat su viruso baltymo išskyrimu gryna forma, pastarasis. lengvai virškinamas proteazėmis. Todėl viruso dalelių atsparumas proteolitinių fermentų veikimui negali būti paaiškintas jokiais aminorūgščių sudėties anomalijomis ar ypatingo tipo jungtimi. Šią virusų savybę lemia viso korpuso struktūriniai ypatumai, t.y. Tretinė ir ketvirtinė baltymo struktūra ir turi didelę biologinę reikšmę, nes virusai dauginasi ląstelėse, kuriose yra daug proteolitinių fermentų. Antrasis viruso baltymo bruožas yra, kaip taisyklė, didelis atsparumas daugeliui fizinių ir cheminių veiksnių, nors bendrų modelių šiuo atžvilgiu negalima pastebėti. Kai kurios virusų rūšys, kurios gali atlaikyti neįprastai atšiaurius apdorojimo režimus, gali inaktyvuotis veikiant tokiems nekaltiems veiksniams kaip sumažėjusi arba padidėjusi druskų koncentracija, liofilizacija ir kt. Lygiuose T faguose DNR atskyrimas nuo baltymų apvalkalų („šešėlių“) lengvai pasiekiamas greitai keičiantis osmosiniam slėgiui, vadinamajam „osmosiniam šokui“, o nelyginiai T fagai nereaguoja į greitą sumažėjimą. terpės druskos koncentracijoje.

Virusai taip pat labai skiriasi savo stabilumu druskos tirpaluose. Vienas stabiliausių šiuo atžvilgiu yra triušio papilomos virusas, kuris ištisus mėnesius nepraranda savo aktyvumo 2 % natrio chlorido tirpale ir pusiau prisotintame amonio sulfato tirpale, o 50 % glicerolio tirpale išlieka dešimtmečius. Remiantis aukščiau pateiktais faktais, tikrai galima daryti išvadą, kad yra labai stabilių ir labai labilių virusų tipų, tačiau dažniausiai virusams būdingas selektyvus jautrumas bet kokiam konkrečiam poveikio tipui, taip pat pakankamas nukleoproteininio ryšio stabilumas. dėl daugelio kitų aplinkos veiksnių. Tam tikro viruso stabilumas tam tikram poveikiui negali būti laikomas nepakitusia, kartą ir visiems laikams, tam tikros rūšies savybe. Jis, kartu su kitomis viruso dalelės savybėmis, gali patirti radikaliausius pokyčius dėl mutacijos. Vertinant viruso dalelių stabilumą, taip pat būtina turėti omenyje, kad fizinė ir biologinė virusų inaktyvacija ne visada yra vienoda. Dažniausiai šios sąvokos sutampa paprastų virusų, kurie neturi specializuotų struktūrų, atsakingų už ląstelių užkrėtimą, atveju, o viruso dalelių fizinei ir cheminei struktūrai būdingas didelis homogeniškumo laipsnis ir toks pat jautrumo lygis. įvairių tipų įtakos. Sudėtingesniuose virusuose biologinė inaktyvacija labai dažnai siejama su specializuotų struktūrų, lemiančių viruso dalelės adsorbciją arba nukleorūgšties patekimą į užkrėstą ląstelę, pažeidimu, nors visas viruso korpusas lieka nepažeistas. Apsvarsčius duomenis apie viruso dalelių stabilumą ir šios charakteristikos pokyčius mutacijos proceso metu, tampa akivaizdu, kad šiuo atžvilgiu negalima nustatyti universalaus modelio. Viruso stabilumą tam tikriems fiziniams ir cheminiams veiksniams lemia visas baltymo ir nukleino rūgšties pirminės, antrinės ir tretinės struktūros ypatybių rinkinys, taip pat jų sąveika.

Messenger RNR (mRNR) – tarpinis nešiklis

genetinė informacija

Mechanizmas, kuriuo DNR genetinė informacija „transkribuojama“ į pasiuntinio RNR ir vėliau paverčiama baltymu, buvo išaiškintas praėjus keleriems metams po to, kai molekuliniai biologai suprato, kad genų DNR nukleotidų sekos yra tiesiogiai atsakingos už baltymų aminorūgščių sekas. Tai, kad kai kuriuose augalų ir gyvūnų virusuose yra RNR kaip genetinės medžiagos ir kad pati virusinė RNR yra užkrečiama, jau rodo, kad RNR gali būti tarpinis vaidmuo perduodant genetinę informaciją. Kai Jokūbas ir Monodas numatė, kad egzistuoja trumpalaikis nestabilus tarpininkas tarp genų ir baltymų sintezės aparato, jau buvo pradėta ieškoti tokiomis savybėmis pasižyminčios RNR molekulės. Pirmieji požymiai, kad yra fago RNR, kuri buvo naujai susintetinta po fago infekcijos ir buvo susijusi su jau egzistuojančiomis bakterijų ribosomomis. Galutinis mRNR vaidmens polipeptidų sintezėje įrodymas buvo gautas eksperimentuose su baltymų sintezės sistema be ląstelių. Normalių E coli ląstelių ekstraktai gali būti užprogramuoti sintetinti specifinius fago F 2 baltymus, pridedant RNR iš šio fago.

Vėliau m RNR buvo nustatyta ir ištirta tiek bakterijų, tiek gyvūnų ląstelėse. Vėliau buvo įrodyta, kad daugelis mRNR molekulių, tiek virusinių, tiek nevirusinių, gali užprogramuoti specifinių baltymų sintezę įvairiuose ląstelių ekstraktuose. Tai patvirtino, kad baltymų sintezės specifiškumas įvairiose sistemose priklauso nuo mRNR, o ne nuo baltymą sintetinančios sistemos. Visose ląstelėse pirmasis genų ekspresijos etapas buvo DNR „transkripcija“, susidarant atitinkamai mRNR.

Angliavandeniai

Ketvirtasis komponentas, kartais randamas išgrynintuose viruso preparatuose, yra angliavandeniai (kiekis, viršijantis nukleino rūgšties cukraus kiekį). Gliukozė ir gentibiozė, randama T-even ir kai kuriuose kituose faguose, yra nukleino rūgšties komponentai ir yra aptariami skyriuje apie DNR ir RNR sudėtį. Be šių „papildomų“ angliavandenių, bakteriofagai gali turėti ir kitų polisacharidų. Vienintelė virusų grupė, kurioje angliavandenių buvimas buvo tiksliai įrodytas, yra gyvūnų virusai, nors įvairūs autoriai pateikia labai prieštaringus duomenis apie jų angliavandenių komponento kiekybinę ir kokybinę sudėtį. Elementariuose gripo viruso ir klasikinio paukščių maro organizmuose yra iki 17% angliavandenių.

Viruso fermentai

Problemos aspektai

Terminas „viruso fermentai“ gali būti vartojamas siaurąja ir plačiąja šio žodžio prasme. Pirmuoju atveju turime omenyje fermentinį aktyvumą, susijusį su ramybės būsenomis viruso dalelėmis, su ekstraląsteliniu virusu. Platus šio termino aiškinimas reiškia visą rinkinį fermentų sistemų, kurios dalyvauja viruso sintezėje užkrėstoje ląstelėje, t.y. besidauginančio tarpląstelinio viruso fermentai.

Įrodyta, kad vieno fermento buvimas viruso preparatuose yra gana retas reiškinys, kuris dabar visiškai patikimai nustatytas dėl bakteriofagų lizocimo ir fosfatozės bei miksovirusų neutraminidazės aktyvumo. Visais kitais atvejais nebuvo gauta įtikinamų įrodymų, kad nustatyta tikroji virusinė fermento kilmė, arba, atvirkščiai, buvo tvirtai įrodyta fermento aktyvumo kilmė iš ląstelių teršalų.

Virionų komponentai, išskyrus nukleino rūgštis ir baltymus

Svarbiausias iš šių komponentų, jau minėjome, yra dvigubas lipidų sluoksnis, kuris sudaro didžiąją dalį tų virusų, kurie jį turi, išorinio apvalkalo. Manoma, kad apvalkalo lipidai yra tiesiog pasiskolinti iš ląstelės-šeimininkės plazminės membranos ir todėl, griežtai tariant, negali būti laikomi „specifiniais virusui“. Iš tiesų, paramiksovirusai, kurie dauginasi skirtingose ląstelėse, gali turėti skirtingų lipidų. Todėl viruso apvalkalo specifiškumas priklauso nuo viruso glikoproteinų, esančių jo paviršiuje. Labai išgrynintuose viriono preparatuose yra nemažai mažos molekulinės masės komponentų, kurių funkcija kai kuriais atvejais yra aiški. Poliaminų rasta gyvūnų ir augalų bakteriofaguose bei virusuose. Gali būti, kad jų vienintelė fiziologinė funkcija yra neutralizuoti neigiamą nukleorūgšties krūvį. Pavyzdžiui, herpeso viruse yra pakankamai spermino, kad būtų galima neutralizuoti pusę viruso DNR, o viruso apvalkale taip pat yra spermidino.

Kai kuriuose augalų virusuose (ropių vytulys, pupelių marumas, tabako mozaika) yra bis(3-aminopropil)amino. Manoma, kad šis poliaminas, kaip ir fagų poliaminai, neutralizuoja viruso RNR krūvius; kadangi sveikuose lapuose jo neaptikta, gali būti, kad jis sintetinamas tik užkrėstose ląstelėse.

Virioninės organizacijos tipai

Pagrindinis viriono struktūrinis komponentas yra kapsidas, kuriame yra nukleorūgštis. Kapsidai yra sudaryti iš baltymų subvienetų, surinktų griežtai apibrėžtu būdu pagal gana paprastus geometrinius principus. Štai kodėl visiškai skirtingų virusų, pavyzdžiui, fagų, gyvūnų virusų ar augalų virusų, kapsidai gali būti pastatyti tiksliai pagal tą patį planą ir praktiškai nesiskiria morfologiškai.

Crickas ir Watsonas, remdamiesi tuo, kad viruso nukleino rūgštyje esančios genetinės informacijos nepakanka, kad virusas koduotų daugybę skirtingų baltymų, priėjo prie išvados, kad viruso kapsidai turi būti sudaryti iš daugelio identiškų subvienetų. Yra dviejų tipų organizavimas, kuriame identiški asimetriniai subvienetai, tokie kaip baltymų molekulės, gali susijungti ir sudaryti taisyklingą kapsidą: spiralinis surinkimas ir uždaro baltymo apvalkalo susidarymas. Atitinkamai, yra tik dviejų tipų kapsidės: spiralinės ir izometrinės (arba kvazirutulinės); Visi virusiniai kapsidai patenka į vieną iš šių dviejų kategorijų. Kiekvieną iš šių struktūrų tipų formuoja kapsidų baltymai per procesą, vadinamą savaiminiu surinkimu. Šis procesas vyksta tik tuo atveju, jei jis yra energetiškai palankus. Tai reiškia, kad iš visų galimų kapsido formų realizuojama ta, kuri atitinka minimalią tam tikro viruso specifinių baltymų laisvąją energiją. Taigi tikrąją kapsido formą ir dydį lemia specifinė baltymų molekulių, sudarančių kapsidą, forma ir ryšių, kuriuos šie subvienetai sudaro tarpusavyje, pobūdis. Galų gale atsirandančios struktūros stabilumas priklauso nuo silpnų ryšių, susidariusių tarp baltymų, sudarančių kapsidą, skaičiaus ir stiprumo. Kuo didesnė kapsidų surinkimo metu išsiskirianti laisva energija, tuo stipresnė yra surinkta kapsidė.

Sraigtiniai kapsidai. Daugelio augalų virusų ir fagų virionai turi „pliką“ spiralinę kapsidą, be išorinio apvalkalo. Labiausiai ištirtas šios grupės virusas yra TMV.

TMV kapsidai yra palyginti standžios struktūros strypai. Bent vieno kito fago kapsidai yra vienodai standžios struktūros. Kitų augalų virusų, tokių kaip cukrinių runkelių geltonumo virusas ir bulvių virusas X, kapsidai taip pat yra spiralės formos lazdelės, tačiau šios lazdelės yra lanksčios. Daugelio gyvūnų virusų spiralinės kapsidės su išoriniu apvalkalu taip pat yra lanksčios. Šių lazdelių formos kapsidų lankstumas rodo, kad subvienetai, iš kurių jie yra sukurti, sudaro silpnesnius ir lankstesnius ryšius vienas su kitu nei tie, kurie susidaro tarp strypų subvienetų, tokių kaip TMV virionai.

Izometrinės (kvazisferinės) kapsidės. Daugelio virusų kapsidės savo forma yra beveik identiškos sferai, tačiau elektroninė mikroskopija rodo, kad iš tikrųjų šios kapsidės yra ne sferos, o taisyklingi daugiakampiai. Tokios kapsidės vadinamos izometrinėmis, nes jų tiesiniai matmenys išilgai stačiakampių ašių yra identiški.

Sudėtingi kapsidai. Serologiniai ir morfologiniai kapsidų tyrimai parodė, kad jie yra sudėtingos struktūros. Atlikus išsamią elektronų mikroskopinę kapsidų struktūros analizę, galima aptikti jų paviršiuje iškilusius išsikišimus, kitaip vadinamus spygliais, kurie dažniausiai yra kiekvienoje iš 12 ikosaedro viršūnių. Šie stuburai atlieka svarbų vaidmenį inicijuojant infekciją. Literatūroje aprašomas „plaukuotasis“ fagas, kuriame daugybė fibrilių tęsiasi nuo viriono galvos paviršiaus.

Didžiausi fagai turi procesus, „uodegas“. Šie procesai yra organai, per kuriuos fagai prisitvirtina prie šeimininko bakterijos paviršiaus. Yra keletas biologinių objektų, labiau stebinančių nei T fagai.

Šių fagų virionai yra surinkti iš daugiau nei 50 rūšių skirtingų baltymų ir turi labai organizuotą, nuostabiai sudėtingą ir taisyklingą struktūrą. Šių fagų apykaklė ir bazinė plokštė turi šešiakampę simetriją. Jų galvos baltyminis apvalkalas yra deformuotas icosadeltahedras su papildoma eile subvienetų, dėl to jis viena kryptimi yra ilgesnis nei kitomis. Tokio fago šešiakampis tęsinys kažkaip pritvirtinamas prie galvos vainiko pagal penkiakampės simetrijos planą. Kai surenkamas fagas T4, virionai kartais gaminami naudojant du procesus, o ne vieną. Daugelis gyvūnų virusų, kai kurie augalų virusai ir bent viena bakteriofagų klasė turi išorinį apvalkalą, supantį jų kapsidus. Šių membranų, kaip ir visų kitų biologinių membranų, vientisa struktūra yra dvigubas fosfolipidų sluoksnis, į kurį panardinamos specifinių baltymų molekulės. Tais atvejais, kai fosfolipidų dvisluoksnis sluoksnis yra ant viriono paviršiaus ir todėl yra lengvai pasiekiamas eteriui ar kitiems lipidų tirpikliams, tokie tirpikliai lengvai sunaikina ir inaktyvuoja virionus. Virusų išorinių apvalkalų fosfolipidai yra identiški arba panašūs į šeimininko ląstelės lipidus, kas, pavyzdžiui, būdinga daugumai gyvūnų virusų apvalkalų, kitais atvejais pastebimi gana ryškūs skirtumai tarp fosfolipidų. Gyvūnų virusų apvalkalai susidaro kaip ląstelės plazmos arba branduolinės membranos dalis. Virusu užkrėstų ląstelių elektroninės mikrografijos rodo, kad virusiniai baltymai atsiranda nedideliuose ląstelės plazminės membranos plotuose, į kuriuos vėliau migruoja viruso kapsidai, galiausiai sukeliantys virionų susidarymą ir pumpurų atsiradimą. Tačiau reikia pabrėžti, kad ne visi gyvūnų virusai turi kvazi sferinės formos virionus. Pavyzdžiui, rabdoviruso virionai yra kulkos formos; jų apvalkalas, kaip ir kitų gyvūnų virusų, susidaro dėl pumpurų atsiradimo iš ląstelės plazminės membranos. Kitų virusų, tokių kaip raupų virusas, apvalkalai yra daug sudėtingesni ir susidaro tik ląstelės citoplazmoje. Tokie virionai yra nejautrūs eterio veikimui, nesukelia kryžminių imunologinių reakcijų su ląstelės-šeimininkės baltymais ir, matyt, susideda tik iš virusui būdingų komponentų.

Problemos ir metodika

Virusinė dalelė arba virionas yra inertiška, statiška viruso forma. Kai virionai yra už ląstelės ribų, jie nesidaugina ir juose nevyksta medžiagų apykaitos procesai. Visi dinamiški įvykiai – viruso komponentų biosintezė, šeimininko organizmo pažeidimas – prasideda tik virusui prasiskverbus į ląstelę. Net ir daugialąsteliuose šeimininkuose kritiniai įvykiai virusinės infekcijos metu vyksta ląstelių lygiu. Virusas plinta dėl pasikartojančių viruso sąveikos su ląstelėmis ciklų ir virionų sklaidos tarpląstelinėje aplinkoje. Viskas, ką jau žinojome apie įvairius virionų komponentus, rodo, kad šeimininko ląstelės viduje šių komponentų struktūra turėtų skirtis nuo laisvos viruso dalelės. Iš tiesų, ląstelėse, užkrėstose virusu, įvyksta gilus virusinės medžiagos, o dažnai ir ląstelės šeimininkės komponentų restruktūrizavimas. Atsiranda nauja sistema – virusų-ląstelių kompleksas, funkcinė organizacija, kurią lemia viruso ir ląstelių funkcijų sąveika. Šio komplekso aktyvūs mechanizmai labai skiriasi nuo neužkrėstos ląstelės mechanizmų.

Vystymosi fazės: elipsė, replikacija ir brendimas

Taikant įvairius metodus, buvo atrasta daug skirtingų situacijų, kurios vis dėlto turi kažką bendro, būtent, kad kiekvienam virusui sąveika su šeimininku yra tam tikra įvykių seka. Kiekvienas virusas yra organizmas, turintis savo ontogenezės ir morfogenezės procesus, taip pat savo filogenetinę praeitį. Tačiau skirtingų virusų vystymosi ciklai, žvelgiant plačiai, turi nemažai bendrų bruožų.

Kai virusas prisitvirtina prie ląstelės, įvyksta daugybė įvykių, dėl kurių ląstelėje išsiskiria virusinė genetinė medžiaga. Tokiu atveju užkrečiantys virionai nustoja egzistuoti kaip organizuotos struktūros. Kadangi laisvos virusinės nukleino rūgšties užkrečiamumas, kaip taisyklė, yra daug mažesnis nei viso viriono užkrečiamumas, viruso genomo išsiskyrimas ir jo patekimas į šeimininko ląstelę lydi užkrečiamumo sumažėjimą arba išnykimą. Šis reiškinys vadinamas užtemimu. Viruso nukleino rūgšties įsiskverbimas į ląstelę infekcijos proceso metu gali vykti įvairiais būdais. Pavyzdžiui, faguose, kurie orientuotai suleidžia savo DNR per bakterijos ląstelės apvalkalą, nukleorūgštis išsiskiria tiesiai ant ląstelės paviršiaus. Kai kurie fagai prisitvirtina prie bakterijų žvynelių ar gaurelių, po kurių per šias organeles įveda savo genetinę medžiagą arba naudoja jas priartėti prie ląstelės paviršiaus. Virusai, turintys išorinį apvalkalą, gali susilieti su ląstelės membrana, o visa vidinė viruso kapsidė prasiskverbia į ląstelės citoplazmą, po kurios išsiskiria viruso genomas. Kai viruso genome nėra baltymų, jis gali būti informacijos šaltinis tiek replikacijai, tiek transkripcijai, veikiantis kaip atitinkamų produktų biosintezės šablonas. Viruso genomų dauginimasis vyksta genetinės medžiagos replikacijos būdu, t.y. DNR arba RNR. DNR replikacija daugiausia vyksta per tuos pačius biocheminius mechanizmus kaip ir ląstelės genetinės medžiagos replikacija. Viruso DNR genomo replikacija šeimininko ląstelėje yra įmanoma, jei genomas yra replikonas, kurį atpažįsta ląstelinės arba virusinės kilmės replikacijos aparatas. Tiek ląstelių, tiek virusų fermentai gali kartu dalyvauti replikacijos procese. Kai kuriais atvejais replikacija prasideda tik atlikus keletą išankstinių veiksmų ir sukūrus specialias sąlygas. Virusinės infekcijos metu ląstelių fermentų rinkinys gali pasipildyti – kartais dėl viriono į ląstelę įneštų fermentų (vakcinijos, vezikulinio stomatito ir gripo virusai, retrovirusai), o kartais ir dėl fermentų, naujai susintetintų kaip viruso genų produktai. Pastarasis visų pirma buvo įrodytas kai kuriems fagams, kurių dauginimuisi reikalingi specialūs DNR komponentai. Šiuose faguose yra informacija, reikalinga atitinkamų fermentų sintezei. Virusai taip pat gali sukelti fermentų, kurie katalizuoja reakcijas, kurias anksčiau vykdė ląstelių fermentai, sintezę.

Dauguma RNR virusų dauginasi gamindami RNR kopijas nedalyvaujant tarpiniams DNR šablonams, todėl jų replikacija gali vykti ląstelėse, kurių DNR sintezė slopinama. Šie virusai koduoja savo RNR replikazę.

Ląstelės šeimininkės tokio fermento neturi. Kai kuriose RNR turinčių virusų grupėse RNR replikuojasi ant tarpinės komplementariosios DNR, susintetintos ant virusinės RNR, naudojant atvirkštinę transkriptazę. Šį fermentą į šeimininko ląstelę įveda virionas kartu su viruso RNR. Jau susintetinto viruso fermento patekimas į ląstelę nėra toks retas.

Biosintetinio aparato komponentų, kuriuos gali koduoti virusas, skaičių riboja viruso genomo dydis. Mažiausiuose virusuose yra apie 10 6 daltonų DNR arba RNR. Kadangi koduojančios nukleorūgšties ir koduojamo baltymo molekulinės masės santykis yra maždaug 9:1 RNR arba vienagrandei DNR ir 18:1 dvigrandei DNR, šie virusai gali susintetinti tik kelis baltymus ir dažniausiai šiuos. yra tik struktūriniai viriono baltymai. Akivaizdu, kad visi virusai daugiausia priklauso nuo šeimininko ląstelių fermentų aparato. Kai kuriems virusams netgi reikia kitų virusų pagalbos. Pavyzdžiui, tabako nekrozės palydovo viruso RNR susideda tik iš 1200 nukleotidų, o kapsido baltymo subvienetas, kurį koduoja ši RNR, susideda iš 400 aminorūgščių liekanų. Akivaizdu, kad jokiai kitai informacijai šio viruso genome neužtektų vietos. Todėl jis gali daugintis tik tose ląstelėse, kurios tuo pačiu metu yra užkrėstos tabako nekrozės virusu. Pastarasis yra būtinos kopijos šaltinis. Yra ir kitų pavyzdžių, kai virusai natūraliomis sąlygomis išgyvena tik dėl pagalbinių virusų, užkrečiančių tas pačias ląsteles.

Savo replikacijos metu viruso nukleorūgštis nėra susijusi su specifiniais baltymais, esančiais brandžiuose virionuose. Tam tikromis sąlygomis nukleorūgščių replikacija vyksta, kai chemiškai slopinama baltymų sintezė. Infekcijos metu, dėl kurios susidaro ir išsiskiria naujos viruso dalelės, viriono baltymų sintezė paprastai prasideda jau prasidėjus nukleorūgščių replikacijai. Dėl šių baltymų sintezės kaupiasi pirmtakų telkinys, kuris yra medžiagų, naudojamų kapsidams surinkti, šaltinis. Brandinimas yra sudėtingas ir negrįžtamas procesas: toje pačioje ląstelėje vėl neišsiskiria nei nukleino rūgštis, nei struktūriniai baltymai, esantys pilnoje kapsidėje ar jos dalyje. Taigi kapsidų surinkimo metu viruso genomas pašalinamas iš replikuojančių nukleorūgščių populiacijos, o kapsidų baltymai – iš baltymų pirmtakų telkinio. Jei virusai turi išorinį apvalkalą, tada jis prisitvirtina prie kapsido vėliau arba ląstelės citoplazmoje, arba sąveikaudamas su ląstelės membrana. Šis surinkimo procesas, įskaitant pirmtakų užpildymo etapus, leidžia paaiškinti fenotipinio maišymosi reiškinį, kai ląstelėje, užkrėstoje dviem skirtingais, bet suderinamais virusais, susidaro virionai su kapsidais, sudarytais iš skirtingų genomų užkoduotų subvienetų.

Naujai susidarę virionai patenka į išorinę aplinką (dažnai kartu su nesubrendusiomis formomis) dėl viruso fermentų sukeltos ląstelės-šeimininkės lizės, pavyzdžiui, bakterijų užkrėtimo fagais metu arba išstumiant citoplazmos dalis, arba galiausiai, išlaisvinant atskirus virionus arba mažas jų grupes. Kai kuriuos gyvūnų virusus sunku išskirti iš ląstelių in vitro kultūrose; Gyvame organizme tokių virusų išsiskyrimą iš ląstelių ir jų plitimą palengvina viruso pažeistų ląstelių paėmimas fagocitais ir jų virškinimas. Augalų virusai dažniausiai neišsiskiria ląstelių lizės būdu, bet pereina iš ląstelės į ląstelę per tarpląstelines jungtis.

Fago sąveika su bakterijomis. Pagrindinės problemos ir reiškiniai

Pritvirtinimas ir įsiskverbimas

Fago virionų prisijungimas prie bakterinės ląstelės yra pirmos eilės reakcija ir dažniausiai vyksta ląstelės paviršiuje. Pastaroji skiriasi savo struktūra skirtingų tipų bakterijose. Kai kurie fagai prisitvirtina prie specialių projekcijų, vadinamųjų F ir L-villi, kurios dalyvauja konjugacijos procese. X grupės fagų virionai grįžtamai prisitvirtina prie bakterijų žiuželių, o po to slenka jomis į ląstelės paviršių, o šį procesą, matyt, palengvina pačių žvynelių judėjimas (nes nejudrūs bakterijų mutantai nėra šių fagų šeimininkai). Bakterijų ląstelių paviršiuje yra specifinių receptorių fagams, tačiau duomenų apie jų prigimtį yra labai mažai. Tai, kad fagas negali adsorbuotis ant bakterinio mutanto, nebūtinai reiškia, kad mutantas prarado chemines grupes, kurios veikia kaip fago receptoriai; pastarąsias gali tiesiog paslėpti kiti ląstelės sienelės komponentai. Receptoriai ne visada būtini pačiai ląstelei; pavyzdžiui, kai bakterijos auga tam tikromis temperatūros sąlygomis, jos gali būti prarastos.

Iš fagui jautrių bakterijų apvalkalo galima išskirti specifinę medžiagą, kuri gali inaktyvuoti fagą. Galbūt ši medžiaga yra pats receptorius arba receptoriaus struktūros komponentas bakterijų paviršiuje. Atrodo, kad patys receptoriai skatina tik pirmąjį grįžtamąjį adsorbcijos žingsnį. Gali būti, kad jie dalyvauja ir kituose procesuose, ypač pernešant geležies jonus. Fagui prisitvirtinus, bakterija tam tikrą laiką (latentinis laikotarpis) nepatiria pastebimų morfologinių pokyčių, net jei infekcija galiausiai sukelia ląstelių lizę, nes lizė visada įvyksta staiga.

Fago genomo prasiskverbimas į ląstelę lydimas fizinio nukleino rūgšties atskyrimo nuo daugumos kapsidų baltymų, kurie lieka išorėje.

Be fago nukleino rūgšties, į bakterijų ląstelę taip pat suleidžiamas nedidelis kiekis baltymų ir kai kurių kitų medžiagų, įskaitant oligopeptidus ir poliaminus. Šių medžiagų vaidmuo fagų vystymosi procese nežinomas, kai kurios iš jų yra kapsidų baltymų proteolizės liekanos virionų surinkimo metu. Jei bakterijų ląstelės sugeba absorbuoti laisvą DNR iš aplinkos, tai fago genomas gali patekti į jas laisvų DNR molekulių pavidalu. Šis reiškinys vadinamas transfekcija. Bakterijų gebėjimas paimti DNR molekules gali atsirasti kaip normalus reiškinys kai kuriose augimo stadijose, kaip pastebėta, pavyzdžiui, B subtilis.

Kai kuriais atvejais ši būklė sukeliama dirbtinai, pavyzdžiui, E coli.

Fagų vystymosi procesas po transfekcijos iš esmės nesiskiria nuo vykstančio įprastos fagų infekcijos metu, išskyrus tai, kad šiais atvejais nėra atsparumo, kurį sukelia receptorių ar kitų ląstelės apvalkalo savybių nebuvimas.

Fago genomo patekimas į jautrią bakteriją sukelia lizogeninę arba lizinę infekciją, priklausomai nuo fago (o kartais ir bakterijos) pobūdžio ir aplinkos sąlygų, tokių kaip temperatūra. Esant lizogeniniam sąveikos tipui, fago genomą neinfekcine forma bakterijų ląstelės perduoda iš kartos į kartą, o atitinkami virionai kartkartėmis sintetinami tam tikrame ląstelių skaičiuje, šias ląsteles lizuojant ir paleidžiant į išorinę aplinką. Lizogeninės ląstelės, pakartotinai užkrėstos šiais virionais, nėra lizuojamos (nes yra imuninės šiam fagui), todėl lizogeninė kultūra ir toliau normaliai auga. Laisvųjų virionų buvimą galima aptikti veikiant ląsteles bet kokioms kitoms, nelizogeninėms bakterijų padermėms, kurias lizuoja šis fagas. Fagai, kurie gali lizogenizuoti jų užkrečiamas bakterijas, vadinami vidutinio klimato, o fagai, kuriems trūksta šio gebėjimo, vadinami virulentiniais. Tačiau reikia atsiminti, kad net ir vidutinio sunkumo fagai, pirmą kartą užkrėsdami jautrias bakterijas, sukelia produktyvią daugelio ar net visų ląstelių infekciją. Lizogenijos atsiradimas ir virionų brendimo bei ląstelių lizės prevencija reikalauja tam tikrų specifinių įvykių, kurie ne visada įvyksta su kiekviena užkrėsta bakterija. Lizogenijos arba produktyvios infekcijos atsiradimo tikimybė kiekvienam fagui skiriasi ir priklauso nuo auginimo sąlygų.

Ryšys tarp viriono struktūros ir infekcijos pradžios

Ilgi proceso siūlai (fibrilės) tarnauja tam, kad fagas atpažintų tam tikras sritis ląstelės šeimininkės paviršiuje, prie kurios jis prisitvirtina. Gijų baltymus koduojančių genų mutacijos lemia fago gebėjimo prisijungti prie šeimininko ląstelės pakitimus arba visišką jo praradimą. Kitas svarbaus procesų gijų vaidmens įrodymas – eksperimentai su antifaginiais antiserumais, kurie parodė, kad tik antikūnai prieš siūlų galų distalinių dalių baltymus neleidžia fagui prisijungti prie ląstelių.

Siūlai apvyniojami aplink procesą taip, kad jų vidurinė dalis būtų paremta „spygliukais“, pritvirtintais prie tos vietos, kur galva jungiasi prie proceso. Antenos baltymo sintezę tikriausiai užkoduoja wac genas. Gijų galams kontaktuojant su ląstelės receptoriumi jie gali išsiskleisti ir ištiesinti. Išskirtinė T4 fago savybė, kuri lengvai prarandama dėl mutacijos ir atrankos, yra ta, kad proceso gijų išsiskyrimas iš „antenų“ priklauso nuo L-triptofano kaip kofaktoriaus. Gijų tiesinimo ir vėlesnio fago prijungimo prie ląstelės priklausomybė nuo triptofano koncentracijos rodo, kad kai kurių gijų kontaktas su ląstele gali prisidėti prie kitų gijų išsiskyrimo. Kitas fago ir bakterijos sąveikos etapas reikalauja teisingos proceso bazinės plokštelės erdvinės padėties, kurią savo ruožtu tikriausiai užtikrina visų šešių gijų kontaktas su ląstelės receptoriais. Matyt, fago dalelės pritvirtinimas priedėlio siūlų pagalba leidžia atlikti tam tikrus slydimo judesius ląstelės paviršiumi, kol randama vieta, per kurią galima įvesti DNR. Šiuo atžvilgiu pastebėta, kad negrįžtamas fago prisirišimas prie ląstelės ir jos DNR prasiskverbimas į ją vyksta tik tam tikrose membranos vietose (iš viso apie 300), kur citoplazminė ir išorinė membranos sudaro tvirtus kontaktus, kurie atsparus lengvam osmosiniam šokui, pasirodė labai svarbus. Tai tikriausiai pasakytina apie kitus bakteriofagas. Labai svarbu būtų išsiaiškinti, koks šių sričių ryšys su membraninių komponentų ir fagų receptorių sintezės vietomis. Kitame fago ir ląstelės sąveikos etape proceso apvalkalas susitraukia, todėl lazdelė prasiskverbia į ląstelės membraną. Susitraukimą skatina bazinė plokštelė, kuri, veikiama proceso gijų, keičia savo konformaciją. Susitraukimo procese dalyvauja visi 144 apvalkalo subvienetai, kurių bendras judėjimas lemia, kad apvalkalo ilgis sumažėja perpus. Buvo pasiūlyta, kad energiją apvalkalo susitraukimui tiekia ATP molekulės, susijusios su fagu, tačiau tai dar nebuvo galutinai įrodyta. Distalinė lazdelės dalis priartinama prie vidinės citoplazminės membranos, bet nebūtinai pro ją prasiskverbia. DNR iš karbamidu apdorotų fagų, kurių apvalkalai susitraukę ir atviri stiebai, gali prasiskverbti į E coli sferoplastus, kurių išorinės membranos ir kietieji apvalkalai yra visiškai pašalinami arba iš esmės sunaikinami. Sferoplastų infekcija, atlikta hipertoninėje aplinkoje, sukelia normalių fagų palikuonių susidarymą. Visos arba suskaidytos fago DNR molekulės gali būti įvestos į sferoplastus, kurie vėliau replikuojasi ir dalyvauja rekombinacijoje.

Natūralu, kad paviršiaus receptoriai nedalyvauja sferoplastų infekcijos procese. Todėl karbamidu apdoroti T4 fagai gali užkrėsti atsparius E. Coli mutantus ar net atsparias tolimų rūšių bakterijas. Karbamidu apdorotų fagų dalelių prisijungimą prie sferoplastų blokuoja fosfatidilglicerolis, kuris tikriausiai yra membranų komponentas, skatinantis DNR patekimą į ląstelę.

Jei bakterija, jau užsikrėtusi T lyginiu fagu, po kelių minučių vėl užsikrečia tuo pačiu fagu, tai antrasis fago kontingentas nedalyvauja dauginimosi procese (vadinamasis išskyrimas superinfekcijos metu) ir neperduoda. jo DNR palikuonims. Įrodyta, kad pakartotinio užsikrėtimo metu į ląstelę patekusių fagų dalelių DNR sunaikinama (sunaikinimas superinfekcijos metu). Abu šiuos procesus kontroliuoja ląstelėje-šeimininkėje aktyvuoti fago genai, kurių funkciją gali sutrikdyti atitinkamos mutacijos.

Viriono surinkimas

Skirtingai nuo ankstyvųjų fagų vystymosi etapų, kapsidų ir pilnų virionų surinkimas nėra užprogramuotas nuoseklia fagų genų ekspresija. Matyt, visi viriono baltymai ir kiti vėlyvieji baltymai, tokie kaip fago lizocimas, sintetinami daugiau ar mažiau vienu metu ir, kaupdamiesi, sudaro „pirmtakų telkinį“. Iš čia jie išgaunami per tiesioginę specifinę sąveiką su kitomis baltymų molekulėmis, todėl susidaro substruktūros, kurios vėliau surenkamos į ištisus virionus. Bendra surinkimo eiga paaiškėjo iš in vivo eksperimentų su mutantiniais fagais ir lizatų tyrimo rezultatų; tačiau nuo to laiko, kai buvo atrastas gebėjimas surinkti iš anksto suformuotus fagų pirmtakus in vitro, naudojant šį efektyvų metodą buvo gauta daug naujų duomenų. Viriono surinkimas susideda iš keturių pagrindinių etapų, dėl kurių susidaro tarpinės struktūros, kurios sąveikauja viena su kita tik tam tikruose kritiniuose taškuose.

Bazinė fago proceso plokštelė yra sudaryta iš 15 baltymų, kurių sintezėje, be pagrindinių, dalyvauja ir kai kurie kiti genai. Labai įdomu, kad plokštelėje, matyt, yra kelios molekulės dviejų fagų koduojamų fermentų – dihidrofolato reduktazės ir timidilato sintetazės, taip pat tam tikras kiekis folio rūgšties.
Surinkta bazinė plokštelė, prie jos prijungus B4 geno baltymą, naudojama kaip sėkla proceso lazdelei, susidedančiai iš 144 geno 19 produkto molekulių, surinkti. Aplink lazdelę yra sumontuotas apvalkalas, kuris yra polimeras, sudarytas iš 144 geno 18 produkto molekulių. Kitų dviejų genų produktai stabilizuoja visą šią struktūrą. Neaišku, kaip surinkimo metu pasiekiamas pastovus strypo ilgis. Gali būti, kad yra kokių nors kitų linijinių baltymų, kurie matuoja reikiamą atstumą, arba kad kontaktas su bazine sluoksniu suteikia strypo subvienetams specifinę konformaciją, kuri turi minimalią laisvąją energiją tik esant tam tikram lazdelės dydžiui. Ši paskutinė hipotezė rodo, kad surinkimo procesas gali būti ne tik mechaninis.
Fago galvos apvalkalas, sudarytas iš daugiau nei 10 baltymų, susidaro dėl daugelio genų veiklos. Pagrindinis yra 23 geno produktas, kuris yra užbaigtos galvos dalis tik suskaidžius mol fragmentą. sveria 10 000. Proteolizę daugiausia vykdo geno 22 produktas, taip pat, galbūt, genas 21, kurio subrendusiame virione nėra. Tačiau geno 22 baltymas iš esmės yra vidinis baltymas, kuris savaiminio virškinimo būdu galiausiai paverčiamas mažais peptidais, kurių dalis lieka fago galvoje. Taip pat yra kitų vidinių baltymų, kuriuos iš dalies virškina geno 22 baltymas.
Užbaigus atskirą galvutės ir proceso surinkimą, jie spontaniškai susijungia tiek in vitro, tiek in vivo.
Proceso gijos susideda iš keturių genų produktų. Jų surinkimas vyksta savarankiškai, tačiau jie pritvirtinami prie bazinės plokštės tik tada, kai yra prijungta galvutė ir procesas. Šiai reakcijai reikalingas geno 63 baltymas, taip pat sąveika su „antenomis“, pritvirtintomis prie apykaklės, esančios tarp galvos ir proceso.

Fago galvutė turi specifinę formą, kurią lemia geno 23 baltymas ir kiti baltymai. Jo struktūra keičiasi dėl atitinkamų genų mutacijų. Įprasta fago 74 galvutė yra netaisyklingo ikosadeltaedro formos, išilgai jo ilgosios ašies yra papildoma subvienetų eilė, susidedanti iš 840 geno 23 baltymo kopijų.Geno 20 baltymo subvienetai išsidėstę viršūnėse. Ši galvos forma atspindi tam tikrus erdvinius apribojimus, kuriuos nustato baltymų ir baltymų sąveika. Nesant šių apribojimų, fago struktūra labai pasikeičia.

Bakteriofagas l

Bakteriofagas l yra vidutinio klimato fagas, t.y. jis gali pereiti iš ląstelės į ląstelę infekcijos metu arba būti perduodamas iš vienos kartos į kitą tam tikros bakterijų padermės dauginimosi metu. Pastaruoju atveju latentinis fago genomas vadinamas profagu, o ląstelės, turinčios tokį profagą, vadinamos lizogeninėmis. Fago genomo buvimas lizogeninėje kultūroje gali būti aptiktas spontaniškai išleidžiant fagą iš nedidelės ląstelių populiacijos dalies, kurioje įvyko spontaniškas fagų vystymasis.

Natūralus fago l šeimininkas yra E coli K 12 padermė, kurios genetika buvo gerai ištirta. Todėl fagas l buvo pasirinktas kaip intensyvių tyrimų, kurių tikslas buvo išsiaiškinti lizogenijos prigimtį, objektu. Originalus laukinis štamas K 12 yra lizogeniškas fagui, kuris nesudaro apnašų ant šios padermės, kuri, kaip ir dauguma lizogeninių bakterijų, turi imunitetą fagui, esančiam jame kaip profagui. Paprastai fagas l dauginasi K 12 padermės variantuose, „išskirtuose“ iš profago. Tokių ekstrahuotų variantų nedideliais kiekiais randama tarp ląstelių, kurios išgyvena intensyvų švitinimą. Kai susidaro stabili lizogeninė ląstelių linija, turi būti įvykdytos šios dvi sąlygos. Pirma, profagas ląstelėje turi būti tokios būsenos, kad ląstelės dalijimosi metu kiekviena dukterinė ląstelė gautų bent po vieną jos kopiją. Fago l atveju ši problema išspręsta jo DNR inkorporuojant į bakterijų chromosomą, ko pasekoje, naudojant ląstelės šeimininkės aparatą, profago DNR yra pasyviai replikuojama ir atskiriama. Antra, tie viruso genai, kurių produktai gali sutrikdyti ląstelių vientisumą, turi būti reguliuojami, kad ląstelės galėtų saugiai augti ir daugintis. Tai pasiekiama slopinant genų transkripciją. Ląstelėse, kurios yra lizogeniškos fagui l, nė vienas viruso genas, būtinas produktyviai infekcijai, nėra transkribuojamas. Lizogeninėse kultūrose aptinkamas tik labai mažas viruso mRNR kiekis.

Gyvūnų virusai

Adsorbcija ir įsiskverbimas į ląstelę

Pirmieji virusinės infekcijos etapai, nepaisant to, apie kurį virusą kalbame, tradiciškai vadinami adsorbcija, įsiskverbimu ir „nurengimu“ (viruso apvalkalo sunaikinimu). Adsorbcija paprastai suprantama kaip pirminis viruso kontaktas su ląstele. Dažnai šis kontaktas iš pradžių būna labai silpnas – grįžtamoji adsorbcija. Tada padidėja kontakto stiprumas – negrįžtama adsorbcija. Šie terminai taip pat tinka apibūdinti bet kokių virusų įsiskverbimo į ląsteles pradinį etapą. Sąvoka „siskverbimas“ yra klaidinga, nes ji reiškia aktyvų poveikį užpultai tam tikros viriono dalies ląstelei, kuri nebuvo įrodyta. Labiau tikėtina, kad daugeliu atvejų iš tikrųjų vyksta visiškai kitoks procesas – viruso prisijungimas prie ląstelės dėl fizikinio ir cheminio komplementarumo tarp viruso paviršiaus ir ląstelės paviršiuje esančių receptorių molekulių sukelia pokyčius ląstelėje. būtinas virusui prasiskverbti į jį.

Bendras gyvūnų virusų adsorbcijos vaizdas

Rezultatai, gauti tiriant įvairių gyvūnų virusų adsorbciją ląstelėse (tiek su apvalkalu, tiek be jo), sudaro tokį bendrą vaizdą apie viruso prisijungimo prie ląstelės procesą. Procesas prasideda atsitiktiniais daugelio virionų susidūrimais su ląstelės paviršiumi, tačiau tik vienas susidūrimas iš 10 ar 10 4 sukelia ryšį tarp fiziškai vienas kitą papildančių ląstelės paviršiaus sričių ir viriono. Gali būti, kad formuojant tokius ryšius dalyvauja ir jonai iš kultūrinės terpės. Šios jungtys gali būti tiesiogiai realizuojamos virionų paviršiuje esančiomis iškyšomis, susidedančiomis iš specialių virusinių baltymų, tokių kaip apvalkalą turinčių virusų „spygliai“, pavyzdžiui, mikrovirusai, togavirusai ir paramiksovirusai, arba baltymų gijos (fibrilės), besitęsiančios iš ikosaedro viršūnių. virionai (pavyzdžiui, kai kurie adenovirusai). Viriono, tiesiogiai sąveikaujančio su ląstelės receptoriumi, paviršiaus jungimosi vieta gali būti sudaryta iš atskiro struktūrinio viruso baltymo arba gali būti kelių kapsidų baltymų mozaika (matyt, taip yra su pikornavirusais). Visais atvejais receptorius yra baltymas arba glikoproteinas, esantis ląstelės paviršiuje. Ląstelės paviršiuje yra įvairių receptorių, kurių kiekvienas yra specifinis savo virusui. Šių receptorių specifiškumas nėra absoliutus, o tai leidžia suskirstyti virusus pagal šią savybę į unikalias „šeimas“. Virusai, susiję vienas su kitu šia savybe, gali būti susiję ir kitomis savybėmis, tačiau ši sąlyga nėra privaloma. Vienos ląstelės paviršiuje gali būti nuo 10 4 iki 10 5 kiekvieno tipo receptorių kopijų.

Reikia pabrėžti, kad vien viruso adsorbcijos ant ląstelės faktas jokiu būdu nereiškia virusinės infekcijos pradžios. Adsorbcijos metu susidarę ryšiai tarp viruso ir ląstelės gali būti „silpni“, o adsorbcija – „grįžtamoji“, t.y. virionas gali palikti ląstelės paviršių. Tačiau kai kurie ant ląstelės adsorbuoti virionai prie jos jungiasi stipresniais „negrįžtamaisiais“ ryšiais.

Gyvūnų virusų įsiskverbimas į ląstelę ir „nusirengimas“.

Kitas etapas po to, kai virionas tvirtai prisitvirtina prie jautrios ląstelės paviršiaus, yra viso viriono ar jo dalies įsiskverbimas į ląstelę ir virusui būdingo baltymo arba viruso m RNR sintezės pradžia. Pradinis įvairių virusų prisijungimas prie ląstelės gali būti pagrįstas iš esmės panašiais procesais. Priešingai, virionų prasiskverbimas į ląstelę ir viruso genomo aktyvavimas skirtingiems virusams gali vykti skirtingai. Akivaizdu, kad virusai su apvalkalu ir plikieji virusai turi patekti į ląstelę dėl skirtingų fizikinių ir cheminių procesų. Jau seniai buvo manoma, kad apvalkalo virusų prasiskverbimas į ląsteles tikriausiai yra pagrįstas procesu, šiek tiek panašiu į „membranos lydymosi“ arba „susiliejimo“ procesą. Kalbant apie tokias santykinai dideles baltymų struktūras kaip plika virionai, žinomas tik vienas jų patekimo į ląstelę mechanizmas - tai fagocitozė, ir ilgą laiką buvo manoma, kad tokie virusai patenka į ląsteles dėl fagocitozės varianto, vadinamo "viropeksija". “. Pastaraisiais metais tapo žinoma dar viena svarbi detalė, susijusi su virusų įsiskverbimu į ląsteles. Iš tiesų, kai kuriais atvejais vienintelis viriono komponentas, tiesiogiai atsakingas už naujų viruso komponentų sintezę, yra jo nukleorūgštis, o kitais atvejais tai taip pat yra RNR arba DNR polimerazė, kuri yra viriono dalis.

Gyvūnų virusų dauginimasis

Vienas ryškiausių skirtumų tarp bakterinių virusų ir gyvūnų virusų yra nevienoda jų vieno dauginimosi ciklo trukmė. Taigi vienas reprodukcijos ciklas net ir sparčiausiai besidauginančių gyvūnų virusų trunka 5-6 g, o nemažai kitų virusų – kelias dienas. Be to, daugelis virusų sukelia tik nuolatines infekcijas, kurių metu ląstelės-šeimininkės nemiršta, nors virusas juose ir jų palikuoniuose nuolat formuojasi. Šis ilgas gyvūnų virusų dauginimosi ciklas, palyginti su trumpesniu daugumos fagų dauginimosi ciklu, greičiausiai priklauso nuo atitinkamų šeimininkų ląstelių dydžio.

Daugelis gyvūnų virusų savybių yra susijusios su specifinėmis eukariotinių ląstelių architektūros ypatybėmis. Daugumos DNR virusų DNR sintetinama ląstelės branduolyje. Priešingai, citoplazmoje sintetinami visų be išimties virusų baltymai. Ląstelių užkrėtimas virusais iš esmės gali sukelti dvi pasekmes. Užkrėsta ląstelė gali mirti, gamindama didelį kiekį viruso (litinė virusų ir ląstelių sąveika), arba toliau gyventi ir dalytis, sintetindama nedidelį kiekį viruso. Dauginančių ląstelių, gaminančių virusą, kultūros vadinamos nuolat užkrėstomis. Beveik bet koks gyvūnų virusas tinkamomis sąlygomis gali sukelti nuolatinę infekciją. Be to, daugelis virusų ląsteles lizuoja labai retai, o užkrėstose ląstelėse dažniausiai nusistovi stabilios pusiausvyros būsena – susidaro nuolat infekuota ląstelių kultūra.

Nustatyta, kad sėkmingos lizinės infekcijos metu užkrėstose ląstelėse įvyksta penki aiškiai skirtingi įvykiai, realizuojami funkciškai aktyvių virusui būdingų baltymų. Vieno viruso dauginimosi ciklo metu šie įvykiai vyksta lygiagrečiai arba nuosekliai. Jų laiko seką lemia specifinės kiekvieno viruso savybės. Tai yra šie įvykiai: 1) viruso sukeliamas daugelio ląstelių funkcijų slopinimas; 2) viruso mRNR sintezė; 3) viruso genomo replikacija; 4) virionų morfogenezė; 5) virionų išsiskyrimas iš ląstelės.

Pagal Watson ir Crick bazių poravimo taisykles, kiekvienai duotai RNR molekulei galima parašyti jos komplementarią nukleotidų seką. Kad būtų patogiau klasifikuoti virusus, viruso m RNR paprastai vadinama „pliuso“ grandine, o jos komplementari seka – „minuso“ grandine. Remiantis struktūriniu ryšiu tarp viriono nukleorūgšties ir jo mRNR, visus gyvūnų virusus galima suskirstyti į šešias klases. Žinoma, ši klasifikacija taip pat gali būti taikoma bakteriofagams, vabzdžių ir augalų virusams, tačiau šiuo metu protingiausia ją taikyti tik gyvūnų virusams.

I klasei priklauso virusai, turintys dvigrandę DNR, pvz., vakcinijos virusas

Šių virusų mRNR sintetinama taip pat, kaip ir ląstelinė mRNR; viruso genomas – dvigrandė DNR – tarnauja kaip mRNR sintezės šablonas. II klasei priklauso viengrandžiai DNR virusai. Jų mRNR tikriausiai yra visiškai homologiška viriono DNR nukleotidų sudėtimi. Todėl m RNR turi būti transkribuota iš „minusinės“ DNR grandinės, kuri yra tarpinio replikacijos komplekso viruso dalis. Kitos klasės apima virusus, kurių genomas yra RNR. III klasei priklauso dvigrandžiai RNR virusai, tokie kaip reovirusai. Ši RNR tarnauja kaip substratas asimetrinei virusinių mRNR sintezei. Paaiškėjo, kad visi iki šiol atrasti III klasės virusai turi segmentuotą genomą, t.y. susideda iš daugybės chromosomų, kurių kiekviena koduoja po vieną polipeptidą. IV klasei priklausantys virusai turi „plius“ RNR grandines. Šių virusų genomo poliškumas yra toks pat kaip ir jų mRNR. Šios klasės virusai skirstomi į du poklasius. Iva poklasio virusuose, kurių tipiškas atstovas yra poliomielito virusas, visi baltymai sintetinami vienos RNR molekulės vertimo metu. Tada gautas poliproteinas suskaidomas proteolitinių fermentų, kad susidarytų funkciškai aktyvūs baltymai. Visos šių virusų mRNR yra tokio pat ilgio kaip ir RNR genomo. Ivb poklasio virusai taip pat vadinami togavirusais. Jie ląstelėje sintetina mažiausiai dviejų tipų virusinę mRNR: vieno tipo mRNR yra tokio pat ilgio kaip viriono RNR, o antrojo tipo mRNR yra viriono RNR fragmentas.

V klasės virusai dar vadinami „minuso“ – RNR virusais. Šių virusų m RNR nukleotidų seka yra komplementari virionų RNR. Vadinasi, virionas turi šabloną mRNR sintezei, bet ne baltymų sintezei. Yra du V klasės virusų poklasiai.Va poklasio virusų genomas yra viena RNR molekulė, su kuria transkribuojama visa eilė m RNR, ir visos iki šiol tirtos šių virusų m RNR yra monocistroninės. Vb poklasio virusai turi segmentuotą genomą. Kiekvienas genomo segmentas tarnauja kaip šablonas, iš kurio transkribuojama tik vieno tipo mRNR molekulė. Viena iš šių mRNR koduoja multicistrininius poliproteinus, o kitos – policistrono poliproteinus. VI klasei priklausantys virusai dar vadinami retrovirusais. Tai patys neįprastiausi iš visų žinomų RNR turinčių virusų, nes transkribuojant jų RNR, susintetinama ne RNR, kaip įprasta, o DNR, kuri savo ruožtu tarnauja kaip šablonas m RNR sintezei. Vadinasi, šių virusų m RNR ir jų virionų RNR poliškumu nesiskiria vienas nuo kito, o kai kurie jų yra vienodo ilgio. Iš nuostabių šių genetinių sistemų savybių kyla nemažai nuostabių pasekmių.

Pliusas – RNR virusai:

pikorkavirusai (IV a klasė)

Šio poklasio virusai, iš kurių poliomielito virusas buvo intensyviausiai tyrinėtas, bendrai vadinami pikorkavirusais. Tai taip pat apima mengo virusą, encefalomiokardito virusą (pelių pikorkavirusus), rinovirusus (virusus, sukeliančius vieną iš ūminių kvėpavimo takų ligų tipų žmonėms – vadinamąjį peršalimo_ ir snukio ir nagų ligos virusą).

Togavirusai (IVc klasė)

Togavirusams priskiriami visi plius – RNR virusai, kuriuose susidaro dviejų tipų m RNR, skirtingo dydžio. Pavadinimas „togavirusai“ atspindi jų virionų išorinio apvalkalo ypatybes. Šio apvalkalo sintezė aptariama kitame skyriuje, tačiau čia aptarsime tik šios klasės virusų naudojamus RNR ir baltymų sintezės mechanizmus. Prieš pereinant prie togavirusų molekulinės biologijos, įdomu prisiminti, kaip buvo atrasti šios grupės virusai. Epidemiologai nustatė, kad daugelį virusų, sukeliančių stuburinių gyvūnų ligas, nešioja erkės arba uodai.

Togavirusai, patogeniški žmonėms, dažniausiai yra endeminiai įvairioms gyvūnų rūšims ir perduodami žmonėms tik įkandus nariuotakojų pernešėjui. Šios grupės virusai buvo vadinami arbovirusais (tai reiškia „pernešami nariuotakojų“). Tačiau vėliau tapo aišku, kad šis pavadinimas apima virusus, kurie smarkiai skiriasi savo biocheminėmis savybėmis. Paprastai juos sieja gebėjimas daugintis tiek vabzdžių vektoriaus ląstelėse, tiek tam tikrų stuburinių gyvūnų ląstelėse. Pagrindinė arbovirusų dalis pagal savo biochemines savybes priklauso togavirusams. Serologiškai togavirusai skirstomi į dvi grupes (A ir B), kurios šiuo metu vadinamos atitinkamai alfa ir flavirusais. Togavirusai apima mažiausiai du virusus, kurie nėra arbovirusai: raudonukės virusas ir virusas, padidinantis laktatdehidrogenazės kiekį užsikrėtusio gyvūno kraujyje.

vezikulinio stomatito virusas

Trūkumas – RNR virusai skirstomi į tris pagrindines morfologines kategorijas: rabdovirusus, paramiksovirusus ir ortomiksovirusus. Kalbant apie biocheminę strategiją, rabdovirusai ir paramiksovirusai yra labai arti vienas kito ir sudaro daugumą gerai ištirtų Va klasės virusų. Šiame skyriuje pagrindinis dėmesys bus skiriamas tik vienam rabdovirusui – vezikulinio stomatito virusui (VSV), nes jis buvo ištirtas išsamiai. Nors VSV yra patogeniškas galvijams, jo sukeliamos ligos yra lengvos ir didelių ekonominių nuostolių nesukelia. Ląstelių kultūrose VSV dauginasi greitai ir jo išeiga pasiekia aukštus titrus. Ja užkrėstos ląstelės miršta. Kai jautrios ląstelės yra užkrėstos kitais rabdovirusais ar paramiksivirusais, dažniausiai išsivysto nuolatinė infekcija, kuri nesukelia ląstelių mirties. Todėl tokias virusų-ląstelių sistemas daug sunkiau ištirti. Ortomiksovirusai, iš kurių žinomiausi yra žmogaus gripo virusai, turi segmentuotą genomą, susidedantį iš kelių atskirų minusinės grandinės RNR.

VSV virionas, kaip ir visų kitų togavirusų virionai, yra padengtas išoriniu apvalkalu, tačiau skirtingai nuo jų, jam būdinga kulkos forma. Pavadinimas „rabdovirusai“ kilęs iš graikiškos šaknies, reiškiančios „lazdelė“, ir yra dėl šių dalelių asimetrijos. Kulkos formos viriono forma atspindi jo nukleokapsidės formą, kuri yra spiralė, susukta į cilindrą ir kurioje yra viena molekulinės masės RNR molekulė. Sveria 4. 10 6. Ši RNR neturi jokių būdingų eukariotinių virusų mRNR bruožų: jos 3 gale nėra poli (A) sekos, o 5 gale nėra „dangtelio“. Be to, jis nėra užkrečiamas. Jo funkcija yra ta, kad ji tarnauja kaip virusinės m RNR sintezės matrica ir todėl yra minusinė RNR grandinė. VSV nukleokapsidė yra labai stabili struktūra, o joje esanti RNR yra visiškai apsaugota nuo ribonukleazės poveikio. Šio viruso nukleokapsidė yra užkrečiama, tačiau jos specifinis užkrečiamumas yra labai mažas. VSV virione yra penki skirtingi baltymai, o užkrėstose ląstelėse kitų virusinių baltymų neaptikta. Baltymas, kuris sudaro didžiąją dalį nukleokapsidės ir viso viriono baltymų, vadinamas baltymu N. Nukleokapsidėje yra nedidelis kiekis dar dviejų baltymų, vadinamų L ir Nr. 9. Jie dalyvauja sintezėje virusinė RNR. Erdvė tarp nukleokapsidės ir lipoproteininio viriono apvalkalo užpildyta kito viruso baltymo, vadinamo M baltymu, molekulėmis. Galiausiai už dvigubo apvalkalo lipidų sluoksnio yra G baltymas, kuris sudaro tvarkingą spyglių sistemą, išsidėsčiusią ant viruso. viriono paviršius.

Skirtingai nuo rabdovirusų, paramiksovirusai yra ne kulkos formos, o netaisyklingos sferos, atspindinčios mažiau tvarkingą jų nukleokapsidių susilankstymą.

Virusų išoriniai apvalkalai

Bendra togavirusų, atėmus RNR virusus ir retrovirusus, savybė yra lipoproteininis išorinis apvalkalas, supantis ribonukleoproteino šerdį. Tokio apvalkalo susidarymo mechanizmas yra vienodas visiems virusams: ribonukleoproteinas jungiasi prie pakitusios ląstelės plazminės membranos dalies vidinio paviršiaus ir, išėjęs iš ląstelės, yra apsuptas šios pakitusios membranos. Šis procesas vadinamas pumpuravimu, o susidariusi viruso dalelė, kol ji vis dar yra susijusi su plazmine membrana, vadinama pumpuru. Itin plonų ląstelių pjūvių elektroninėse mikrografijose šie pumpurai labai aiškiai matomi, nes reprezentuoja būdingai pakitusias plazminės membranos membranas.

Viriono struktūra

Virionų su išoriniu apvalkalu sudėtis apima tris pagrindines struktūrinių baltymų klases: molio baltymus, matricos baltymus ir nukleokapsidės baltymus. Viriono makrostruktūrą lemia nukleokapsidę supančio lipidų dvisluoksnio paviršiaus savybės. Išorinis lipidinio dvigubo sluoksnio paviršius yra padengtas glikoproteinu, o vidinis paviršius liečiasi su matricos arba nukleokapsidės baltymais. Visi lipidai, esantys išoriniame viriono apvalkale, yra ląstelinės kilmės, nes virusui specifinio lipidų metabolizmo neaptikta. Viriono lipidų sudėtis yra labai panaši į šeimininko ląstelės plazmos membranos lipidus: jie apima cholesterolį, glikolipidus ir fosfolipidus. Skirtingų rūšių ląstelės labai skiriasi savo plazminių membranų lipidiniais komponentais. Todėl tam tikroje ląstelėje susidariusio viruso lipidų sudėtis tiksliai atitinka jo plazminės membranos lipidų sudėtį.

Glikoproteinai, esantys įvairių virusų apvalkaluose, turi ir specifinių savybių, ir savybių, būdingų visiems virusiniams glikoproteinams. Visi jie yra išoriniame viriono paviršiuje ir gali būti pašalinti veikiami proteazių. Kadangi proteazės skaldo tik glikoproteinus iš nepažeistų virionų, aišku, kad tik šios viruso baltymų molekulės išsikiša iš lipidų dvisluoksnio sluoksnio. Reikia pažymėti, kad proteazės pašalina tik dalį glikoproteino molekulės. Kita jo dalis, „kojelė“, sudaryta iš labai hidrofobinio polipeptidato, akivaizdžiai yra panardinta į lipidų dvigubą sluoksnį ir yra nepasiekiama proteazei.

Viriono surinkimas

Pirmajame viriono susidarymo etape vyksta atskirų jo baltymų sintezė. Kiekvienos iš trijų klasių baltymai sintetinami, matyt, nepriklausomai vienas nuo kito ir dažnai atskirose m RNR.

Glikoproteinai susidaro ant membranos surištos mRNR ir niekada nerandami laisvoje būsenoje ląstelėse. Baltymų molekulės „subręsta“, kai iš grubaus endoplazminio tinklo pereina į lygų endoplazminį tinklą, o paskui, galbūt, į Golgi aparatą ir galiausiai į ląstelės plazminę membraną. Angliavandeniai prisijungia prie baltymų, kai pastarieji juda išilgai tarpląstelinių membranų. Galiausiai jie iškyla į ląstelės paviršių, kur gali laisvai plūduriuoti skystame dvisluoksniame plazmos membranos lipidiniame sluoksnyje.

Šios klasės virusai buvo aptikti pelėsiuose, aukštesniuose augaluose, vabzdžiuose ir stuburiniuose gyvūnuose. Nė vienas iš šių virusų neturi lipidų. Jų kapsidai susideda iš dviejų sluoksnių – vidinio (šerdies) ir išorinio, kuris aplink šerdį sudaro apvalkalą. Šerdyje yra daug dvigrandinės RNR segmentų ir įvairus skaičius mažų oligonukleotidų, kurie, atrodo, neturi genetinės funkcijos. Nuodugniausiai ištirti yra žmogaus reovirusai, kurie, kaip taisyklė, nesukelia jokių akivaizdžių patologinių simptomų. Panašu, kad išimtis yra į reovirusą panašūs agentai, išskirti vaikų gastroenterito metu. Nepaisant to, šie virusai dažnai yra izoliuojami iš žmogaus organizmo ir gerai dauginasi laboratorinėmis sąlygomis. Kai kurie duomenys taip pat buvo gauti apie atskirus augalų ir vabzdžių virusus, turinčius dvigrandę RNR.

Gyvūnų virusų dauginimasis.

Kadangi normalios ląstelės neturi RNR virusams lygiaverčių genetinių sistemų, tokie virusai gali daugintis tik tuo atveju, jei sintezuoja fermentus, reikalingus jų genomo transkripcijai ir replikacijai. Virusų, kurių sudėtyje yra DNR, atveju, priešingai, jų m RNR sintezė vyksta taip pat, kaip ir normalių ląstelių m RNR. Jų genomo ir ląstelės genomo replikacija formaliai taip pat labai panaši. Be to, daugumos virusų DNR, taip pat ląstelių DNR, transkripcija ir replikacija vyksta branduolyje. Pagrindinių procesų ląstelėse ir DNR virusuose panašumas rodo, kad pastarųjų dauginimuisi nereikia indukuoti jokių specialių fermentų, kurių nėra neužkrėstoje ląstelėje. Iš to išplaukia, kad DNR virusui daugintis pakanka jo kapsidų baltymų, todėl tokio viruso genomą gali sudaryti tik jo kapsidą koduojantys genai. Tačiau reikia pabrėžti, kad nors tokie paprasti DNR virusai egzistuoja, daugumos DNR virusų gyvavimo ciklas yra daug sudėtingesnis. Skirtingi DNR virusai labai skiriasi vienas nuo kito tiek dydžiu, tiek savo struktūros sudėtingumu. Mažiausios iš jų DNR molekulinė masė yra tik 1,5x10 6 daltonų, o didžiausios - 100 kartų daugiau. Didėjant virusų genomams, jie tampa vis sudėtingesni. Bendras genų skaičius didėja, o DNR replikacijos mechanizmas tampa sudėtingesnis.

Kadangi maži DNR virusai gali intensyviai daugintis, pats didelių DNR virusų atsiradimo faktas atrodo stebinantis. Vienas iš privalumų, kurį virusas gali įgyti padidindamas savo genomą, yra jo priklausomybės nuo ląstelės mažinimas.

Parvovirusai

Šis apribojimas susijęs su šių virusų paveiktų ląstelių tipu. Parvovirusai sukelia embrionų vystymosi sutrikimus ir naujagimių augančių audinių defektus. Jie taip pat sukelia žarnyno disfunkciją, kuri tikriausiai yra jų dauginimosi greitai besidalijančiose kriptų ląstelėse pasekmė.

Defektuoti parvovirusai dauginasi tik ląstelėse, užkrėstose adenovirusu pagalbininku, ir nepriklauso nuo ląstelės ciklo fazės. Jų virusas pagalbininkas gali būti tik adenovirusai. Herpesvirusai taip pat gali atlikti kai kurias reikiamas pagalbinio viruso funkcijas, tačiau tokiu atveju nesusidaro pilnos infekcinės parvovirusų dalelės. Dėl šios priežasties defektiniai parvovirusai taip pat vadinami „adeno-associated“ virusais (AAV).

Vienas iš būdingų skirtumų tarp autonominių ir defektinių parvovirusų yra tas, kad pirmųjų genomą reprezentuoja unikali viena DNR grandinė, o defektinių parvovirusų genomą reprezentuoja ekvimoliniai viengrandžių DNR molekulių kiekiai, papildantys viena kitą. Hibridizacijos metu iš AAV virionų išskirtos vienos grandinės DNR molekulės lengvai paverčiamos dvigrandėmis DNR molekulėmis. Parvoviruso virionai savo dydžiu artimi ribosomoms – jų skersmuo yra 20 nm. Šių virusų kapsidai be lipidų yra sudaryti iš trijų įvairaus ilgio polipeptidų. Didžiausio iš jų molekulinė masė yra 90 000 daltonų. Sprendžiant iš peptidų žemėlapio, maži polipeptidai yra didelio polipeptido dalys; Todėl manoma, kad virusinė m RNR koduoja tik polipeptidą su mol. sveriantis 90 000.

Papovavirusai

Papovavirusai geriausiai žinomi dėl kruopščiai ištirtų šiai grupei priklausančių onkogeninių virusų – poliomos viruso ir SV40, kurie dauginasi tik labai siaurame žinduolių ląstelių diapazone. Paprastai, tiriant šių virusų onkogenines savybes, turima omenyje jų gebėjimas transformuoti ląsteles in vitro – jie užkrečia tų rūšių ląsteles, kurias transformuoja, bet kuriose nesidaugina, todėl nesukelia jų lizės.

Papovavirusų grupė, be poliomos virusų ir SV40, apima daugybę kitų virusų. Grupė gavo savo pavadinimą papovavirusai iš trijų virusų pavadinimų: triušio papilomos viruso, poliomos viruso (po) ir vakuoliacinės (VA) beždžionės viruso, 40 tipo (SV40). Šie virusai nesukelia žmonių ligų, nors SV40 kartais užkrečia žmogaus ląsteles. Trys kiti papovavirusai yra plačiai paplitę žmonėms – JC virusas, BK virusas ir karpų virusas. Įtariama, kad JC virusas yra progresuojančios degeneracinės žmogaus centrinės nervų sistemos ligos etiologinis veiksnys. BK virusas dažnai randamas asmenų, vartojančių imunosupresinius vaistus, šlapime, tačiau dar nebuvo siejamas su jokia žmonių patologija. Žmogaus karpų virusas, kaip ir gyvūnų papilomos virusai, sukelia tik gerybinį epidermio dauginimąsi.

Papolomos virusai prastai dauginasi ląstelių kultūrose, todėl iki šiol buvo tiriamos tik jų fizinės savybės. Nustatyta, kad jų DNR yra šiek tiek didesnė nei SV40 ir poliomos virusų DNR.

Adenovirusai

Nors adenoviruso virionuose yra 608 kartus daugiau DNR nei papovavirusuose, o adenoviruso genomas koduoja atitinkamai didesnį kiekį baltymų, šių virusų dauginimosi ciklai iš esmės yra panašūs. Taigi adenovirusai, kaip ir papovavirusai, turi mechanizmą, kuris kontroliuoja ankstyvųjų makromolekulių sintezės perjungimą į vėlyvųjų makromolekulių ir jų mRNR sintezę. Jie taip pat nuskaitomi iš abiejų virusinės DNR grandžių. Tačiau adenovirusų DNR yra linijinė molekulė, todėl jos replikacijos mechanizmas turi skirtis nuo papovavirusų DNR replikacijos mechanizmo. Priešingai nei papovavirusų DNR, adenoviruso DNR rekombinacijos dažnis yra gana didelis, todėl pastarąjį galima tirti formaliais genetikos metodais.

Adenovirusų įvairovė

Adenovirusai buvo išskirti iš įvairių gyvūnų rūšių. Be to, iš kiekvienos iš šių rūšių buvo išskirta daug skirtingų adenovirusų. Taigi tarp žmogaus adenovirusų buvo nustatytas 31 serologinis tipas. Tačiau molekuliniu biologiniu aspektu adenovirusai yra labai panašūs, todėl tolimesnėje diskusijoje jų neskirsime. Adenovirusai dažniausiai sukelia ūmias kvėpavimo takų ligas; Kai kurie žmogaus adenovirusų serotipai, skiriami žiurkėnams, sukelia jiems auglius. Beveik visos adenovirusų padermės gali sukelti žiurkių fibroblastų transformaciją kultūroje, tačiau nė vienas iš šių virusų nėra susijęs su piktybiniais žmonių navikais. Iš to, kas išdėstyta pirmiau, aišku, kad adenovirusai yra įdomūs ir kaip infekciniai sukėlėjai, sukeliantys žmonių kvėpavimo takų ligas, ir kaip virusai, galintys sukelti navikus, ir kaip molekulinių biologinių tyrimų objektai.

Adenoviruso virionai išsiskiria elegantiška struktūra. Viruso dalelių sintezėje dalyvauja 14 rūšių baltymų, o gal ir daugiau. Į šį skaičių įeina ir baltymai, iš kurių pastatyti viriono paviršiaus komponentai – heksonai, pentonai ir fibrilės.

Herpes virusai

Herpesivirusai, tokie skirtingi reprodukcijos pobūdžiu, bet labai panašūs morfologiškai ir DNR kiekiu, sudaro biochemiškai vienalytės grupės dalį. Išsamiausiai ištirti herpeso virusai, sukeliantys užkrėstų ląstelių lizę. Tai apima 1 ir 2 tipų herpes simplex virusus ir daugybę greitai besidauginančių gyvūnų herpes virusų. Iš šios grupės virusų, nesukeliančių lizės, labiausiai ištirtas Epstein-Barr virusas, sukeliantis infekcinę mononukleozę – šis virusas nuolat išskiriamas iš dviejų žmogaus navikų tipų – Burkitto limfomos ir nosiaryklės karcinomos – ląstelių. Skirtingai nuo 1 ir 2 tipo herpes simplex virusų, kurie dauginasi daugelio ląstelių kultūrose ir sukelia lizę, Epstein-Barr virusas užkrečia tik primatų B limfocitus ir dauginasi ne visuose.

Herpes virusų DNR koduoja mažiausiai 49 skirtingus baltymus, kurių sintezei panaudojama beveik visa viruso genomo kodavimo talpa. Tokios sudėtingos sistemos fiziologijos tyrimas toli gražu nėra lengva užduotis.

Raupų virusai

Visų aukščiau aptartų DNR turinčių virusų DNR sintetinama užkrėstos ląstelės branduolyje ir ten subręsta jų virionai. Visi raupų viruso dauginimosi etapai vyksta tik citoplazmoje. Vadinasi, raupų virusų dauginimasis vyksta visiškai kitokiomis sąlygomis nei „branduolinių“ DNR virusų. Yra žinoma daug įvairių raupų virusų. Svarbiausias iš jų žmonėms yra variola virusas. Tačiau vakcinos virusas ir su juo susiję triušių ir karvių raupų virusai buvo ištirti išsamiau. Visi raupų virusai turi bendrą antigeną.

Raupų viruso dauginimosi autonomija

Užkrėstų ląstelių elektroninė mikroskopija rodo, kad raupų virusų dauginimasis apsiriboja citoplazma. Įtikinamiausiai tai liudija faktas, kad beveik visas šios grupės virusų dauginimosi ciklas gali būti realizuotas ląstelėse, kurios dėl citochalasino B įtakos joms neturi branduolio. Tokių fragmentų užkrėtimas sukelia viruso DNR ir daugelio jose esančių virusinių baltymų sintezę, o branduolinėse ląstelėse virionai nesintetinami. Vadinasi, raupų virusai perkelia ląstelės funkcinio aktyvumo centrą iš branduolio į citoplazmą. Galima tikėtis, kad tam virusas turi turėti daug specifinės informacijos, o raupų virusai turi tokią informaciją, kuri išreiškiama jų koduojamų ir sintezuojamų baltymų skaičiumi. Atsižvelgiant į tai, tokių virusų DNR molekulinė masė yra didesnė nei bet kurio kito gyvūno viruso ir kad šio viruso dauginimasis yra susijęs su įvairių fermentų aktyvumo inicijavimu. Citoplazmoje besidauginantys raupų virusai daugeliu atžvilgių yra artimesni RNR virusams nei „branduoliniams“ DNR virusams. Iš tiesų, kaip ir kai kurių RNR virusų, raupų virusų kaip tokių dauginimasis prasideda nuo viriono DNR transkripcijos pačiame virione esančia RNR polimeraze; virione yra visi fermentai, reikalingi pirmtaką RNR paversti funkciškai aktyvia m RNR.

Retrovirusai

Retrovirusai turi ir RNR, ir DNR virusų savybių. Retrovirusų virionas turi RNR, tačiau ląstelės viduje jie egzistuoja DNR, integruotos su ląstelės-šeimininkės genomu, pavidalu. Iš esmės šių virusų RNR, patekusi į ląstelę, paverčiama jos genais, kurie gali būti perduodami palikuonims stabilių integruotų DNR molekulių pavidalu. DNR virusų, kurie būtų paveldimi tokiu būdu, nerasta, nes visi DNR virusai sukelia produktyvią infekciją ir naikina ląsteles, kuriose jie dauginasi. DNR turintys virusai gali būti įtraukti į ląstelės šeimininkės genomą tik „neproduktyvių“ virusinių infekcijų atvejais. Retrovirusai, atvirkščiai, dauginasi pumpuruodami, kaip ir daugelis kitų RNR virusų, ir palaiko produktyvią infekciją, nesukeldami ląstelės šeimininkės mirties. Iš to, kas pasakyta, aišku, kad pagrindinė problema, kurios neišsprendus neįmanoma suprasti šių virusų dauginimosi mechanizmo, yra tai, kaip jie iš RNR virusų virsta DNR genais; šis procesas buvo vadinamas atvirkštine transkripcija, nes čia pasikeičia biologinės informacijos srauto kryptis.

Buvo atrasta įvairiausių retrovirusų. Kai kurie iš jų gali sukelti piktybinius navikus. Rouso sarkomos virusas ir virusai, sukeliantys viščiukų ir pelių leukemiją, buvo ištirti geriau nei kiti. Iš visų žinomų RNR virusų tik retrovirusai gali sukelti piktybinius navikus. Štai kodėl jie paprastai vadinami bendru terminu „naviko RNR virusai“, nors daugelis retrovirusų nesukelia piktybinių ar kitų kliniškai reikšmingų ligų. Todėl jie sujungiami į vieną klasifikavimo grupę tik reprodukcijos būdu. Kaip ir kitos virusų grupės, skirtingų tipų retrovirusai taip pat skiriasi vienas nuo kito virionų dydžiu ir morfologinėmis savybėmis, baltymų skaičiumi, taip pat jautrių šeimininkų diapazonu.

Virusinės infekcijos poveikis ląstelių lygiu

Gyvūnų virusai ląstelėms daro trijų tipų poveikį. Lengviausiai aptinkamas yra destruktyvus arba citolitinis poveikis, kuriam būdingas didelis daugelio skirtingų ląstelių organelių pažeidimas. Tikriausiai virusui būdingos makromolekulės sukelia pirminę žalą, apimančią antrinių destruktyvių procesų grandinę, kurioje dalyvauja pačios ląstelės medžiagų apykaitos produktai. Kitame galimų pasekmių spektro gale yra transformacijos fenomenas, kai virusu užkrėsta ląstelė įgyja gebėjimą dalytis neribotą laiką. Matyt, tai yra stabilios viruso genomo ar jo dalies integracijos su ląstelės genomu rezultatas, kuris nesukelia jo mirties. Transformuota ląstelė dažnai išvengia ląstelių dalijimąsi reguliuojančių mechanizmų kontrolės. Kai kurių virusų, kurių genomas nėra įtrauktas į ląstelių chromosomas, veikimas užima tarpinę padėtį tarp ryškaus destruktyvaus ir transformuojančio poveikio. Tokiais atvejais užkrėstos ląstelės kurį laiką toliau funkcionuoja ir bent vienu atveju – užkrėstos paramiksovirusais – toliau auga ir dalijasi, kartu gamindamos virusą (“nuolatinė infekcija”). Galima ir kita ląstelių reakcijos kategorija, kurioje galime kalbėti apie indukcinį viruso poveikį. Daugelis virusų užkrėstoje ląstelėje gali paskatinti baltymų, užkoduotų ne viruso genomo, o ląstelės genomo, susidarymą, bet, matyt, sintezuojamų ląstelių, reaguodamos į virusinę infekciją. Tokio tipo reakcija nebūtinai yra susijusi su vienokiu ar kitokiu galutiniu viruso sąveikos su ląstele rezultatu.

Citolinis virusų veikimas: biocheminiai duomenys.

Žinodami, kad daugelis virusų sukelia dramatiškus destruktyvius pokyčius ląstelėse-šeimininkuose, biochemikai susidomėjo klausimu, ar nutrūksta visų ląstelių baltymų RNR ir DNR sintezė, o jei taip, tai kokia seka. Atsakymai susiveda į šiuos dalykus:

Tikėtina, kad skirtingi virusai, naudodami skirtingus mechanizmus, slopina ląstelių baltymų sintezę. Šio slopinimo laipsnis ir laikas taip pat skiriasi.
Dažnai virusas blokuoja ląstelių RNR kaupimąsi, sustabdydamas pre-r RNR apdorojimą, tačiau nepaveikdamas jos sintezės. Ląstelių tRNR gamyba dažnai nesumažėja. Daugeliu atvejų sutrinka ląstelių mRNR sintezė, tačiau šio sutrikimo mechanizmas yra visiškai neaiškus.
Ląstelinės DNR sintezės inicijavimas dažnai nuslopinamas, tačiau kai kurių virusinių infekcijų metu ląstelės, jau patekusios į S fazę, gali užbaigti DNR sintezės ciklą, o perėjusios S fazę ląstelės taip pat gali pereiti mitozę. Ląstelinės DNR sintezės slopinimas tikriausiai yra antrinė baltymų sintezės nutraukimo pasekmė, nes DNR sintezė vyksta tik tuo atveju, jei baltymų sintezė tęsiasi vienu metu.

Interferonas

Interferoną vertinant tik kaip baltymą, kurį ląstelė sintetina reaguodama į virusinę infekciją ir suteikiantį kitų ląstelių atsparumą infekcijai, tai reikštų ignoruoti interferono atradimo istoriją ir jo ryšį su seniai žinomu viruso trukdžių reiškiniu.

Jau seniai žinoma, kad gyvūnas dažnai įgyja apsaugą nuo virulentinio vieno viruso poveikio tuo pat metu arba anksčiau užsikrėtęs mažiau virulentišku to paties viruso ar kitu, nesusijusiu virusu. Pirmą kartą šio reiškinio kiekybinė analizė buvo atlikta tiriant neeurotropinių gripo viruso padermių slopinamąjį poveikį neurotropinės padermės reprodukcijai. Tokį poveikį daro ne tik gyvas virusas: infekcinio gripo viruso susidarymas viščiukų embrionuose, kai gripo virusas yra apšvitintas ultravioletiniais spinduliais.

Isaacsas ir Lindemanas išsiaiškino, kad viščiukų embrionų alantojo skystis, į kurį buvo įvestas apšvitintas virusas, taip pat turi trukdantį aktyvumą. Už šią veiklą atsakinga medžiaga buvo pavadinta interferonu. Jis blokuoja įvairių RNR ir DNR virusų dauginimąsi tiek viščiukų embrionuose, tiek ląstelių kultūrose. Interferonas taip pat gaminamas daugelio gyvūnų organizme. Jis taip pat in vitro sintezuoja daugybę ląstelių tipų, tiek normalių, tiek piktybinių, nors ir labai skirtingais kiekiais. Ypač geri interferono gamintojai gali būti pelių L ląstelės ir specialiai išvesta žmogaus fibroblastų linija. Didelius kiekius interferono gamina ir baltieji kraujo kūneliai, cirkuliuojantys kraujyje. Galiausiai, kai kuriuose audiniuose kaupiasi interferonas, nes į organizmą patekus įvairių nespecifinių toksinių medžiagų, tokių kaip bakterinis endotoksinas, greitai kraujo serume atsiranda daug medžiagos, stabdančios virusų dauginimąsi – greičiausiai interferonas. .

Vienu metu buvo manoma, kad interferonai yra griežtai specifiniai vandeniui, tačiau tai nebuvo tiesa. Pavyzdžiui, žmogaus ir beždžionės interferonai apsaugo ir žmogaus, ir beždžionių ląsteles nuo virusų; vėliau buvo nustatyta, kad tai galioja ir labiau vienas nuo kito nutolusių rūšių, pavyzdžiui, žmonių ir įvairių graužikų, interferonams. Tačiau heterologinių interferonų veiksmingumas labai skiriasi.

Apsaugos nuo konkretaus viruso laipsnį lemia ląstelės tipas, o ne interferonas. Žmogaus interferonas geriau apsaugo žmogaus ląsteles nuo vezikulinio stomatito viruso nei nuo Semliki Forest viruso, o toks pat santykis stebimas, kai žmogaus ląsteles apsaugo snukio interferonas. Priešingai, beždžionės ląstelės gauna didesnę apsaugą nuo antrojo iš šių virusų nei nuo pirmojo, nepaisant to, kuris iš dviejų interferonų yra pridėtas prie jų.

Interferonas yra labai aktyvus baltymas. Žmogaus interferonas, jau esant 10-11 M koncentracijai, neleidžia daugintis vezikulinio stomatito virusui žmogaus fibroblastuose. Palyginimui, prisiminkime, kad polipeptidiniai hormonai, tokie kaip insulinas, gliukagonas ir kiti, yra fiziologiškai aktyvūs, kai koncentracija yra nuo 5x10 -10 iki 1x10 -8 M.

Net ir visiškai neišvalius interferono, galima įrodyti jo heterogeniškumą. Interferonai, kuriuos gamina vienos rūšies ląstelės, pavyzdžiui, žmogaus, gali apsaugoti kitų, labai tolimų rūšių, pavyzdžiui, triušių, ląsteles nuo virusų. Stewartas ir Desmyteris nustatė žmogaus leukocitų interferono molekulinę masę, kuri apsaugojo ir žmogaus, ir triušio ląsteles nuo virusų. Neapdorotuose preparatuose jie rado dviejų tipų aktyvių molekulių su mol. Skalės yra atitinkamai apie 21 000 ir 15 000. Mažesnių molekulių aktyvumas prieš žmogaus ląsteles buvo 20 kartų didesnis nei prieš triušio ląsteles, o didesnės molekulės abiem atvejais buvo vienodai aktyvios. Be to, interferonas su prieplauka. Sveriantis 15 000, jis buvo visiškai inaktyvuotas veikiant B-merkaptoetanoliui, kuris ardo disulfidinius tiltus, ir interferono aktyvumą su mol. 21 000 svoris nepasikeitė. Taigi daugelis ląstelių (jei ne dauguma jų) gamina dviejų tipų polipeptidus, turinčius interferono aktyvumą. Interferono sintezės indukcija ir „antivirusinės“ ląstelės būsenos indukcija interferonu yra du glaudžiai susiję, bet tikriausiai skirtingi reiškiniai. Ląstelės, kurios tampa atsparios virusams, gali gaminti interferoną. Tačiau beveik neabejotinai už ląstelių atsparumą atsakingas ne pats interferonas, o koks nors kitas baltymas, nes nuo interferono pridėjimo momento, kol visiškai išsivysto atsparumas virusams, praeina daug valandų, o po to ląstelės gali nebegaminti aptinkamo. interferono kiekiai. Tačiau viruso pridėjimas prie interferono apsaugotų ląstelių gali sukelti papildomą interferono gamybą šiose ląstelėse.

Interferono ląstelių atsparumo virusams indukcija

Ląstelės in vitro kultūroje, kuriose interferono sintezę sukelia nužudytas virusas arba polinukleotidai, taip pat tampa atsparios virusams. Be to, daugelis ląstelių, veikiančių interferonu, gamina labai didelius papildomus šios medžiagos kiekius, kai užsikrečia virusu. Tačiau kai kurios beždžionių ląstelės, nors ir tampa atsparios virusams po poveikio beždžionių interferonui, nesugeba gaminti aptinkamo interferono kiekio ir neįgyja atsparumo virusams po poli(e)poli(c) ir kitų dvigrandžių RNR. Be to, šios linijos ląstelės, skirtingai nei dauguma kitų beždžionių inkstų ląstelių, po užsikrėtimo raudonukės virusu netampa atsparios daugeliui kitų virusų. Taip pat buvo įrodyta, kad tais atvejais, kai interferono indukcija naudojant poli(e)poli(c) yra derinama su anti-interferono antikūnų pridėjimu į kultūrą, ląstelės netampa atsparios virusinei infekcijai.

Visi šie duomenys rodo, kad norint sukurti atsparumą virusams, ląstelės paviršiuje turi būti nedidelis interferono kiekis. Gali būti, kad kai atsparumą sukelia poli(e)poli(c), pirmiausia susidaro interferonas, o vėliau šis interferonas sukelia atsparumo būseną. Tačiau po to, kai ši būsena visiškai susiformuoja, interferono susidarymo ląstelėse aptikti nepavyksta, o jei dar kartą nepridedama interferono, atsparumas išnyksta. Daugelio kitų eksperimentų rezultatai taip pat patvirtina hipotezę, kad interferonas, sąveikaudamas su ląstelės membrana, sukelia ląstelių atsparumą virusams.

Ląstelių atsparumo virusams molekulinis pagrindas.

Nors interferono sukeltas atsparumas apsaugo ląsteles nuo įvairių DNR RNR virusų, apsaugos laipsnis skirtingiems virusams skiriasi. Be to, norint pasiekti panašų tos pačios kultūros ląstelių apsaugos nuo skirtingų virusų laipsnį, reikia skirtingų interferono kiekių. Miksovirusai, togavirusai ir vakcinijos virusai, kurių apvalkalas yra lipidų, yra jautresni interferono veikimui nei adenovirusai ir enterovirusai. Tačiau daugelis apvalkalo virusų, įskaitant herpeso ir Niukaslio ligos virusus, yra atsparesni interferonui. Stabiliausi mažo RNR kiekio ikosaedriniai virusai. Interferonas blokuoja virusinę infekciją po viruso adsorbcijos ir įsiskverbimo į ląstelę. Kadangi interferonas gali slopinti tiek RNR, tiek DNR virusų replikaciją, logiška manyti, kad jis slopina viruso mRNR transliaciją ląstelių ribosomose, o tai būdinga visiems virusams. Toks poveikis gali būti įgyvendintas dalyvaujant antivirusiniam baltymui, galinčiam atskirti ląstelių mRNR nuo virusinių. Tačiau tiriant baltymų sintezę ląstelių, apdorotų interferonu, ekstraktuose, nebuvo gauta įtikinamų duomenų, kad tokios sistemos paprastai verčia ląstelių mRNR, bet neperkelia viruso mRNR. Taigi, nepaisant paprasčiausios hipotezės, paaiškinančios interferono poveikį selektyviu viruso mRNR transliacijos slopinimu, patrauklumo, reikia pripažinti, kad nė vienas paprastas mechanizmas neatitinka visų žinomų duomenų apie ląstelių atsparumą virusinei infekcijai.

Ląstelėse, paveiktose interferonu ir vėliau užkrėstose vakcinijos virusu, nuo viriono DNR priklausomos RNR polimerazės „ankstyvųjų“ m RNR sintezė neslopinama, tačiau šios m RNR nėra transliuojamos ir ankstyvųjų virusinių baltymų sintezė nevyksta. Kai ląstelės yra užkrėstos reovirusais, dideli interferono kiekiai taip pat tik labai nežymiai slopina viruso m RNR sintezę ir daug stipriau slopina jų transliaciją. Tačiau nė vienu atveju nebuvo įrodyta, kad viruso m RNR būtų tinkamai modifikuotos – kad metilinta RNR buvo prijungta prie 3 galų „dangtelio“ arba (vakcinijos viruso atveju) poli (A) grandinė buvo pridėta prie 3 galo. Todėl galimybė, kad sukeltas atsparumas virusams yra susijęs ne su vertimo aparato pasikeitimu, o su defektinių viruso mRNR susidarymu.

Virusų trukdžiai nedalyvaujant interferonui

Kai kurios virusinės infekcijos pašalina galimybę tose pačiose ląstelėse daugintis kitų nesusijusių, o kai kuriais atvejais ir susijusių virusų. Šis reiškinys buvo vadinamas trukdžiais. Skirtingai nuo interferono veikimo, jis nėra susijęs su ląstelės genomo reakcija į virusinę infekciją, o su tuo, kad pirmasis virusas ląstelėje suformuoja specifinius produktus, neleidžiančius toje pačioje ląstelėje daugintis kitam virusui. Buvo ištirta daug porinių skirtingų virusų derinių: tikėtina, kad daugeliu atvejų trukdžiai atsiranda dėl antrojo viruso mRNR transliacijos blokavimo. Tačiau kai kuriais atvejais pirmasis virusas blokuoja antrojo gebėjimą tinkamai prasiskverbti į ląstelės plazminę membraną.

Įvairūs patogenai ir jų sukeliamos ligos

Nė vienas iš bandymų sukurti paprastą patogeninių virusų klasifikavimo sistemą dar nebuvo sėkmingas. Nėra klinikinio sindromo, kurį gali sukelti tik vieno tipo virusai, ir nėra virusų grupės, kuri paveiktų tik vieną konkretų audinį. Pavyzdžiui, nesunkias viršutinių kvėpavimo takų ligas gali sukelti pikornavirusai (rinovirusai, sukeliantys vadinamuosius peršalimą), adenovirusai, miksovirusai (gripo virusas), paramiksovirusai (respiratorinis sincitinis virusas) ir tikriausiai kiti, pavyzdžiui, apvalkaliniai reovirusai – koronavirusai. Kepenis gali paveikti togavirusai (pvz., geltonosios karštinės virusas) ir hepatito virusas (kuriame tikriausiai yra DNR ir lipidų). Nervų sistemos ligas, sukeliančias paralyžių ir mirtį, gali sukelti togavirusai (šiai grupei priklauso dešimtys skirtingų encefalito sukėlėjų), rabdovirusai (pvz., pasiutligės virusas), pikornavirusai (poliomielito virusas) ir keletas kitų. Sisteminės virusinės ligos, kurias lydi gausūs odos bėrimai, yra raupai, bene pavojingiausia iš virusinių infekcijų, ir tokios dažnos ir lengvos ligos kaip tymai, vėjaraupiai, raudonukė. Raupų virusas, dar visai neseniai nusinešęs daug žmonių besivystančiose šalyse, yra tipiškas raupų virusų grupės atstovas.

Tymų virusas, greitai praeinančios ligos, kuriai kartais pažeidžiama centrinė nervų sistema, sukėlėjas yra paramiksovirusas, o raudonukės virusas, dažniausiai nesunki liga, pasireiškianti daugiausia bėrimu, yra togavirusas. Liga, vadinama „vėjaraupiais“, iš tikrųjų sukelia herpesvirusas, kuris visiškai nesusijęs su raupų virusu. Etolis yra labai užkrečiamas virusas, beveik visada sukeliantis kliniškai akivaizdžią ligą.

Nuolatinės infekcijos

Dauguma minėtų virusinių infekcijų sukelia atitinkamų simptomų atsiradimą per kelias dienas arba daugiausiai dvi ar tris savaites. Šios ligos yra ūmios, t.y. jie prasideda daugiau ar mažiau staiga ir trunka tam tikrą, gana trumpą laiką. Tačiau daugeliu kitų atvejų virusai sąveikauja su gyvūno ar žmogaus organizmu labai ilgai. Yra šios infekcijų formos:

latentinės infekcijos, kai organizme esantis virusas tik retkarčiais sukelia būdingus pažeidimus, kurie greitai išnyksta savaime. Virusą galima išskirti iš paveiktų vietų, tačiau tada jis tampa „latentinis“, t.y. jo izoliuoti nebeįmanoma.
Lėtinės infekcijos yra ilgalaikės ligos, kurių metu virusas yra nuolat. Simptomų gali visai nebūti arba juos gali sukelti viruso ir antikūnų kompleksai arba antivirusinių antikūnų sąveika su užkrėstomis ląstelėmis, greičiausiai su jų membranomis.
Lėtos infekcijos yra lėtai progresuojančios užkrečiamos ligos, kurių latentinis laikotarpis yra ypač ilgas.

Imuninės reakcijos

Specifiškiausia reakcija į virusinę infekciją, žinoma, yra antikūnų gamyba. Atrodo, kad cirkuliuojantys antikūnai atlieka svarbų vaidmenį užkertant kelią kai kurioms virusinėms infekcijoms. Pavyzdžiui, tiek po daugelio virusų sukeltų ligų, tiek po vakcinacijos stebimas ilgalaikis imunitetas, kraujo serume nustatomi specifiniai antikūnai. Cirkuliuojantys antikūnai daugelyje virusinių infekcijų gali būti kliūtis viruso plitimui visame kūne. Tai rodo faktas, kad sergant tymais ir kiaulytėmis ankstyvas globulino skyrimas blokuoja tolesnį ligos vystymąsi. Tikėtina, kad sergant natūraliomis ligomis, greitas antikūnų atsiradimas kraujyje gali užkirsti kelią viruso plitimui iš pirminio infekcijos šaltinio. Suleidus triušiams poliomielito viruso, per 24 valandas serume galima aptikti šio viruso antikūnus gana jautriu metodu. Todėl visiškai įmanoma, kad būtent šie ankstyvieji antikūnai yra atsakingi už tai, kad žmonėms šio viruso dauginimasis gerklėje ir žarnyne daugeliu atvejų nesukelia jo išplitimo visame kūne. Dėl tos pačios priežasties manoma, kad sergančio gyvūno įkandus nedelsiant paskiepijus jo centrinę nervų sistemą apsaugoma nuo pasiutligės viruso padarytos žalos.

Naviko virusai

Per daugelį metų nuo tada, kai pirmą kartą buvo nustatytas virusinių sarkomų atsiradimo viščiukams faktas, daugybė tyrėjų aptiko onkogeninius virusus, priklausančius dviem skirtingų rūšių stuburinių gyvūnų grupėms: DNR turintiems ir retrovirusams. Onkogeniniai DNR virusai apima pacovavirusus, adekovirusus ir herpesvirusus. Iš RNR virusų tik retrovirusai sukelia navikus.

Onkogeninių virusų sukeltų navikų spektras neįprastai platus. Nors poliomos virusas pirmiausia sukelia seilių liaukų navikus, pats jo pavadinimas rodo, kad jis gali sukelti daugybę kitų navikų. Retrovirusai dažniausiai sukelia leukemiją ir sarkomas, kurios dažnai sukelia krūties ir daugelio kitų organų navikus. Nors vėžys yra viso organizmo liga, iš esmės panašus reiškinys, vadinamas transformacija, stebimas ir ląstelių kultūrose. Tokios sistemos naudojamos kaip modeliai tiriant onkogeninius virusus. Gebėjimas transformuoti ląsteles in vitro yra daugelio onkogeninių virusų kiekybinio nustatymo metodų pagrindas. Tos pačios sistemos taip pat naudojamos lyginamiesiems normalių ir naviko ląstelių fiziologijos tyrimams.

Kas yra transformuota ląstelė?

Vienas iš būdų gauti transformuotų ląstelių populiaciją yra užkrėsti normalias ląsteles onkogeniniu virusu, pvz., Rous sarkomos virusu arba poliomos virusu, ir tada išskirti transformuotų ląstelių kolonijas. Pokyčiai gali būti susiję su ląstelių morfologija (pavyzdžiui, jų apvalinimu) ir augimo modeliu (ląstelių „šliaužimu“ viena ant kitos, priešingai nei normaliam augimui vienasluoksnėje kultūroje arba gebėjimo daugintis pusiau kietoje kultūroje įgijimu). terpė, kurioje normalios ląstelės nesidaugina).

Yra ir kitų transformuotų ląstelių atrankos kriterijų. Paprastai ląstelės, parinktos pagal vieną iš kriterijų, atitinka daugumą kitų. Dauguma onkogeninių DNR virusų ir sarkomą sukeliančių retrovirusų turi galimybę transformuoti ląsteles in vitro. Leukemiją sukeliantys retrovirusai, atvirkščiai, dauginasi ląstelėse nesukeldami jų transformacijos. Gavus ląstelių kultūrą, pripažintą transformuotomis pagal vieną iš minėtų kriterijų, jas reikėtų palyginti su normaliomis ląstelėmis pagal daugybę kitų parametrų. Daugelyje tokio pobūdžio knygų pateikiami ląstelių savybių pokyčiai, atsirandantys transformacijos proceso metu. Yra žinomos dvi didelės pokyčių grupės:

1) augimo ir gyvenimo trukmės reguliavimo pokyčiai ir

ląstelės paviršiaus (plazmos membranos) pokyčiai.

Ląstelių savybių pokyčiai, lemiantys augimą ir dauginimąsi.

Dauguma normalių ląstelių, besidaugindamos, prisitvirtina prie substrato (prie stiklinės ar plastikinės indo sienelės). Normalios ląstelės nustoja dalytis dar prieš tai, kai išsenka maistinė terpė. Jie lieka prisirišę prie substrato kaip gyvybingos, ramybės būsenos ląstelės. Jei tokios ląstelės bus pašalintos iš substrato ir patalpintos į sumažinto populiacijos tankio sąlygas, jos vėl pradės dalytis. Iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad normalios kultūros ląstelės, kurių augimas sustojo, yra išsidėsčiusios vienasluoksnio pavidalo. Tačiau iš tikrųjų tokiose kultūrose nesutampa tik labiausiai pastebimos ląstelių dalys – jų branduolys, o citoplazma, atvirkščiai, persidengia labai reikšmingame plote; nepaisant to, tokie augalai dažniausiai vadinami viensluoksniais.

Skirtingai nuo įprastų, dauguma transformuotų ląstelių nepatenka į ramybės stadiją, o toliau nuolat dalijasi. Atrodo, kad tai yra būdingiausias transformuotų ląstelių bruožas. Nuolat besidalijančios ląstelės nereaguoja į kontaktą su kaimyninėmis ląstelėmis: savo kelyje susidūrusios su kita ląstele, jos nenustoja dalytis: auga chaotiškai, ropšdamosi po kitomis ląstelėmis ar šliaužiodamos ant jų, ko pasekoje susidaro daugiasluoksnės beformės masės.

Virusus atrado D. I. Ivanovskis (1892 m., tabako mozaikos virusas).

Jei virusai išskiriami gryna forma, tai jie egzistuoja kristalų pavidalu (neturi savo medžiagų apykaitos, dauginimosi ir kitų gyvų būtybių savybių). Dėl šios priežasties daugelis mokslininkų mano, kad virusai yra tarpinė stadija tarp gyvų ir negyvų objektų.

Virusai yra neląstelinės gyvybės formos. Virusinės dalelės (virionai) nėra ląstelės:

virusai yra daug mažesni nei ląstelės;
virusai yra daug paprastesnės struktūros nei ląstelės – jie susideda tik iš nukleino rūgšties ir baltyminio apvalkalo, susidedančio iš daugybės vienodų baltymų molekulių.
virusai turi arba DNR, arba RNR.

Viruso komponentų sintezė:

Viruso nukleorūgštyje yra informacijos apie viruso baltymus. Šiuos baltymus ląstelė gamina pati savo ribosomose.
Ląstelė pati, naudodama jo fermentus, daugina viruso nukleino rūgštį.
Tada įvyksta viruso dalelių savaiminis surinkimas.

Viruso reikšmė:

sukelti infekcines ligas (gripas, herpesas, AIDS ir kt.)
Kai kurie virusai gali įterpti savo DNR į šeimininko ląstelės chromosomas, sukeldami mutacijas.

AIDS

AIDS virusas yra labai nestabilus ir lengvai sunaikinamas ore. Juo galima užsikrėsti tik per lytinius santykius be prezervatyvo ir perpylus užteršto kraujo.

Atsakymas

Nustatykite atitiktį tarp biologinio objekto savybių ir objekto, kuriam priklauso ši charakteristika: 1) bakteriofago, 2) E. coli. Parašykite skaičius 1 ir 2 teisinga tvarka.
A) susideda iš nukleino rūgšties ir kapsidės
B) ląstelės sienelė pagaminta iš mureino
C) už kūno ribų yra kristalų pavidalo
D) gali būti simbiozėje su žmonėmis
D) turi ribosomas
E) turi uodegos kanalą

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Mokslas tiria priešląstelines gyvybės formas
1) virusologija
2) mikologija
3) bakteriologija
4) histologija

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. AIDS virusas užkrečia žmogaus kraują
1) raudonieji kraujo kūneliai
2) trombocitai
3) limfocitai
4) kraujo trombocitai

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Kokių organizmų ląsteles veikia bakteriofagas?
1) kerpės
2) grybai
3) prokariotas
4) pirmuonys

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Pirmiausia paveikia imunodeficito virusas
1) raudonieji kraujo kūneliai
2) trombocitai
3) fagocitai
4) limfocitai

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Kokioje aplinkoje AIDS virusas dažniausiai miršta?
1) limfoje
2) motinos piene
3) seilėse
4) ore

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Virusai turi tokius gyvybės požymius kaip
1) maistas
2) augimas
3) medžiagų apykaita
4) paveldimumas

Atsakymas

1. Nustatyti teisingą DNR virusų dauginimosi etapų seką. Lentelėje užrašykite atitinkamą skaičių seką.
1) viruso išmetimas į aplinką
2) viruso baltymų sintezė ląstelėje
3) DNR įvedimas į ląstelę
4) viruso DNR sintezė ląstelėje
5) viruso prisirišimas prie ląstelės

Atsakymas

2. Nustatyti bakteriofago gyvavimo ciklo etapų seką. Užrašykite atitinkamą skaičių seką.
1) DNR ir bakteriofago baltymų biosintezė bakterijų ląstelėje
2) bakterijų membranos plyšimas, bakteriofagų išsiskyrimas ir naujų bakterijų ląstelių užkrėtimas
3) bakteriofago DNR įsiskverbimas į ląstelę ir jos integravimas į žiedinę bakterijos DNR
4) bakteriofago prijungimas prie bakterijos ląstelės membranos
5) naujų bakteriofagų surinkimas

Atsakymas

1) turi nesuformuotą šerdį
2) dauginasi tik kitose ląstelėse
3) neturi membraninių organelių
4) atlikti chemosintezę
5) galintis kristalizuotis
6) susidaro iš baltymo apvalkalo ir nukleino rūgšties

Atsakymas

Pasirinkite tris teisingus atsakymus iš šešių ir užrašykite skaičius, po kuriais jie pažymėti. Virusai, priešingai nei bakterijos
1) turi ląstelinę struktūrą
2) turėti nesuformuotą šerdį
3) susidaro iš baltymo apvalkalo ir nukleino rūgšties
4) priklauso laisvai gyvenančioms formoms
5) daugintis tik kitose ląstelėse
6) yra neląstelinė gyvybės forma

Atsakymas

1. Nustatyti atitikmenį tarp organizmo charakteristikos ir grupės, kuriai ji būdinga: 1) prokariotai, 2) virusai.
A) kūno ląstelių struktūra
B) savo metabolizmo buvimas
C) savos DNR integravimas į ląstelės šeimininkės DNR
D) susideda iš nukleino rūgšties ir baltymo apvalkalo
D) dauginimasis dalijant į dvi dalis
E) galimybė pakeisti transkripciją

Atsakymas

Pasirinkite du teisingus atsakymus iš penkių ir užrašykite skaičius, po kuriais jie pažymėti. Metabolizmas kaip gyvų būtybių savybė būdinga
1) augalų virusai
2) pirmuonys
3) dirvožemio bakterijos
4) gyvūnų virusai
5) bakteriofagai

Atsakymas

Argumentai už gyvenimą:

Molekulinė organizacija yra tokia pati kaip gyvo organizmo ląstelės: NK, baltymai, membranos. Molekuliniu požiūriu = tai normalus gyvenimo būdas. Nukleotidų sekos, panašios į virusų nukleotidų sekas, randamos gyvų objektų viduje.
Virusai turi beveik visas gyvų būtybių savybes, išskyrus vystymąsi.

Argumentai už tai, kad jie nėra gyvi:

Jie neturi ląstelinės struktūros
Jei įdėsite virusą po mikroskopu ir jį stebėsite, nieko neatsitiks. Kad jis „pradėtų gyventi“, jis turi būti įvestas į ląstelę. BET! Ląstelė yra viruso aplinka. Jei patalpinsite gyvą organizmą į vakuumą, jis mirs. Virusas yra lygiai toks pat, jam oro aplinka yra vakuumas. Sausa augalo sėkla gali gulėti tūkstančius metų, neparodydama gyvo daikto savybių, kol įkris į vandenį, lede sušalusi varlė, kokone išdžiovintas žvynuotas augalas, visus juos galima atgaivinti įdėjus į tinkama aplinka, kaip virusas.

Gyvybės ženklas – aukštas savitvarkos laipsnis. Matricos sintezė yra aukščiausias tvarkos laipsnis, todėl virusai yra gyvi. Tačiau paprasčiausios struktūros virusai yra DNR molekulės; jei virusai gyvi, vadinasi, DNR yra gyva.

Pagrindinė gyvenimo prasmė yra gyvenimo tęsinys! Gyvenimo tęsinys yra genetinės informacijos atkūrimas. Ši schema puikiai dera su faktu, kad DNR yra gyva. Kai kurie transpozonai geba daugintis pagal DNR replikacijos (DNR – transkripcijos) principą. Transpozono egzistavimo prasmė apskritai yra atskirų genetinės informacijos dalių atkūrimas, kiekviena atskira dalis. Visa tai paskatino Savanaudiškos DNR – savanaudiškos DNR – atsiradimą. DNR gali intensyviai daugintis; DNR evoliucijos eigoje sukūrė tokią aplinką, kad egzistuotų - LĄSTELĖ.

Rezultatas: jei pripažįstame, kad virusai yra gyvi, tada ląstelių teorija apie gyvas būtybes atmetama; jei virusai gyvi, tai DNR gyva; vis sudėtingesnės struktūros (išskyrus DNR) turi tik vieną tikslą – palengvinti DNR dauginimąsi. Evoliucijos metu sukuriama ląstelė ir DNR „suvokia“, kad tai yra gerai. Tada būtų malonu jį padalinti į skyrius – atsirado eukariotai. Būtų malonu rekombinuoti – lytinis dauginimasis. Tada daugialąsčiai padarai. DNR buveinės prisitaikė prie aplinkos, nes santykis su aplinka yra labai sudėtingas, tada atsirado intelektas. Vadinasi, žmogus gyvena tik tam, kad atgamintų savo genetinę informaciją.

Nominuotas 60-aisiais. Kai kurie virusai gali užkrėsti ląstelę plika DNR pavidalu, todėl gyvybės pagrindas yra DNR, todėl DNR yra gyva. Šios koncepcijos argumentai:

Virusų buvimas
Įvairių gyvų organizmų ląstelėse yra nukleotidų sekos, kurios nėra skirtos niekam kitam, išskyrus jų dauginimąsi - transpozonus, juose yra genetinės informacijos, kuri yra atsakinga už transpozono judėjimą. Yra 2 transpozonų tipai:

1 klasės transpozonai, retrotranspozonai. Retrotranspozonai – mobilieji genetiniai elementai. Jie gali lengvai pakeisti genetinės informacijos seką. Jie juda visame genome atvirkštinės transkripcijos būdu iš savo RNR. Jie perkeliami, originali kopija lieka vietoje, o kita integruojama kitur. Vidinė sritis yra labai panaši į retrovirusų genetinę medžiagą, tačiau be kapsidės baltymą koduojančios srities. Retrovirusai – naudojant atvirkštinės transkripcijos metodą (DNR iš RNR). Pirmiausia buvo retrovirusai. Jie buvo ląstelėse ir galiausiai prarado kapsidą, tapdami transpozonais. Kitas požiūris yra tas, kad pirmiausia buvo transpozonai. Tačiau laikui bėgant dėl tam tikrų priežasčių atsirado kapsidas, leidžiantis transpozonams išeiti iš ląstelės retrovirusų pavidalu.

DNR transpozonai, supjaustyti baltymų ir perkelti į kitą vietą, atlieka tik savaiminio dauginimosi funkciją.

DNR yra gyvas objektas, kuris aplink save sukuria tinkamą aplinką – ląstelę. DNR seka DNR dauginimosi procesus organizmui nesidauginant, pavyzdžiui, sterilioms skruzdėlėms.
Svarbu, kaip efektyviai atkuriama DNR; organizmo likimas nėra svarbus.
Weismano koncepcija: aukštesnio gyvūno kūne galima išskirti dviejų tipų struktūras:

Vertingesnis yra lytinis traktas – nuo embrioninių ląstelių iki reprodukcinių ląstelių
Soma – visos kitos ląstelės, su genetine informacija galite daryti bet ką

Apvaliojoje kirmėlėje somos ląstelė išskiria daug DNR fragmentų – DNR mažėjimas.

Informacija yra erdvės heterogeniškumas, sukurtas specialiai. Virusai turi genetinę informaciją, kurios struktūra yra tokia pati kaip ir kitų gyvų būtybių.

Virusuose

Valgyk

Vystymosi biologija

Deterministinis gniuždymas – gniuždymas, kuris pradeda matytis labai anksti. Ryškiausias pavyzdys: nematodai. Jie gali suskaičiuoti iki ląstelių, kiek jų yra kiekviename segmente (branduoliai suskaičiuojami).

Caenorhabditis ebgans (nematodas). Suaugusio žmogaus somatinių branduolių skaičius yra 959. Jei jų yra vienu mažiau ar daugiau, tai yra vystymosi mutantas. Kiekviena ląstelė turi nulemtą likimą. Kai kurios ląstelės, susidariusios iš pirmųjų, turi žūti. Šis reiškinys vadinamas apoptozė. Žmonėms apoptozė pasireiškia kaip plaštakos (ankstyvosiose stadijose kaukolės) padalijimas į pirštus. Kai kurios ląstelės miršta, todėl susidaro pirštai.

Žinduolių ryžtas daug silpnesnis, yra kamieninių ląstelių, bet, gavę specializaciją, nebegali grįžti atgal, tai vadinama terminalo diferenciacija.

Ekologija

Ekologija tiria gyvų organizmų ryšį su aplinka. Bet koks trofinis ryšys susideda iš elementarių dalių. Centrinė bet kokių ekologinių santykių grandis yra biologinių reakcijų įvairovė – tai adekvačių organizmo reakcijų į tam tikrą išorinį ar vidinį signalą sistema.

Biologija – gyvenimo mokslas. Kas pirmą kartą įvedė šį terminą į mokslą, nežinoma. Manoma, kad šią sąvoką nepriklausomai vienas nuo kito įvedė du mokslininkai (vienas iš jų buvo Lamarkas). Šią sąvoką prieš Lamarką vartojo, pavyzdžiui, Linnaeus, bet greičiausiai su kita prasme.

Kiekvienas mokslas gali būti suskirstytas į mažesnius (labai specializuotus). Eilučių ir stulpelių sankirtoje gauname realų mokslą.

Yra mokslų, kurie netelpa į šį klasifikavimo metodą. Mokslai, atsiradę ant gamtos mokslų ribos.

Tam tikru mastu šie mokslai yra sintetiniai.

Mokslai, tiriantys visą įvairovę vienu metu, taikant visų mokslų metodus: molekulinę biologiją, evoliucijos mokslą, sistematiką – esamos ir esamos rūšių įvairovės aprašymas ir jų pasiskirstymas sistemoje priklausomai nuo jų filogenezės. Evoliucijos doktrina, sistematika, yra sintetinis mokslas.

Beveik viskas, kas čia buvo pasakyta, nėra tiesiogiai susiję su šiuo klausimu.
Virusas nėra organizmas ir tikrai ne gyvas.
Gyvas organizmas yra sudėtinga biologinė sistema, galinti savarankiškai daugintis ir palaikyti savo gyvybines funkcijas (kvėpuoti, vartoti maistines medžiagas ir kt.). Ji gali būti vienaląstė (pvz., bakterijos) arba daugialąstė. Virusas yra DNR arba RNR molekulių ir baltymų rinkinys, kuris yra tik genetinio kodo dalis, neturinti pagrindinių gyvybės požymių.
Jei pateiksime analogiją iš mechanizmų pasaulio, tai ląstelę galima įsivaizduoti kaip, pavyzdžiui, kopijavimo aparatą (o tai yra mechanizmas), o virusas yra popieriaus lapas su tekstu (tai nebėra mechanizmas) . Taigi, į kopijavimo aparatą patekus popieriaus lapui, kopijuoklis pradeda daryti šio teksto lapo kopijas ir tai daro, kol šis lapas bus ištrauktas iš kopijavimo aparato arba kol kopijuoklis bus pilnas.
Maždaug tokie patys santykiai atsiranda tarp ląstelės (gyvos sistemos) ir viruso (negyvo objekto).

3 metai atgal iš Romano Saprygos

Jei išreiškiate savo sutikimą ar nesutikimą su savo analogija su robotu, tada palyginimas yra gana tinkamas. Šiek tiek teorijos: virusas iš lat. „virusas“ – nuodai

Didžioji dauguma šiandien gyvenančių organizmų Žemėje susideda iš ląstelių, o tik virusai neturi ląstelinės struktūros.

Pagal šį svarbiausią požymį mokslininkai šiuo metu visus gyvus dalykus skirsto į dvi imperijas:
- priešląsteliniai (virusai ir fagai),
- ląstelinis (visi kiti organizmai: bakterijos ir susijusios grupės, grybai, žalieji augalai, gyvūnai ir žmonės).

Virionas (arba viruso dalelė) susideda iš vienos ar daugiau DNR arba RNR molekulių, uždarytų baltymo apvalkale (kapsidė), kartais taip pat turinčių lipidų ir angliavandenių komponentų.

Viruso dalelių (dar vadinamų virionais) skersmuo yra 20-300 nm. Tai yra, jie yra daug mažesni nei mažiausios prokariotinės ląstelės. Kadangi baltymų ir kai kurių aminorūgščių dydžiai yra 2–50 nm diapazone, viruso dalelę galima laikyti tiesiog makromolekulių kompleksu. Dėl mažo dydžio ir nesugebėjimo daugintis virusai dažnai priskiriami „negyviesiems“.

Jie sako: „Virusas yra tarpinė gyvybės arba negyvybės forma“, nes už ląstelės šeimininkės ribų jis virsta kristalu.

Yra nuomonė, kad virusas yra perėjimas nuo chemijos prie gyvų dalykų.

Svarbiausios skiriamosios virusų savybės yra šios:

2. Jie neturi savo metabolizmo ir turi labai ribotą fermentų skaičių. Dauginimuisi jie naudoja šeimininko ląstelės metabolizmą, fermentus ir energiją.

3 metai atgal iš Aleksandras Žmurko

Gali būti naudinga perskaityti: