Вирусы и бактериофаги

ВИРУСЫ И БАКТЕРИОФАГИ 1. Вирусы: характеристика и свойства 2. Строение вирусов и бактериофагов 1. Вирусы: характеристика и свойства Вирусы – группа ультрамикроскопических облигатных внутриклеточных паразитов, способных размножаться только в клетках живых организмов. От других микроорганизмов они отличаются рядом свойств: - малыми размерами (от десятков до сотен 35-125 нм); 1 нм = 10-9 м = 10-6 мм - проходят через бактериальные фильтры; - осаждаются только в ультрацентрифуге; - не видны в световой микроскоп; - содержат нуклеиновую кислоту (НК) одного типа (ДНК или РНК); - для их репродукции нужна только НК; - не способны к росту вне клетки хозяина, и к размножению делением; - не имеют клеточное строение; - не имеют собственных систем метаболизма - поражают только молодые растущие клетки. По форме вирусы разделяются на несколько групп: - сферические (большинство вирусов животных, человека, многих видов растений); - кубоидальные (вирус натуральной оспы и др.) - палочковидные (вирус мазаичной болезни табака, картофеля и др.); - нитевидные (вирус пожелтения сахарной свеклы, катрофеля и др.) - спермотозоидные (вирус бактерий, водорослей и др. фаги); - многогранные (с) Для вирусов свойственны специфичность и изменчивость. Различают вирусы растений, животных, человека, насекомых, бактерий. Вирусы, поражающие растения, называют фитопатогенными. Они проникают через внутрь растений через поврежденные участки или передаются насекомымипереносчиками. Иногда вирусы предварительно размножаются в пищеварительном тракте насекомого. Одним из признаков вирусного поражения растений является изменение окраски цветов (тюльпанов) и листьев (желтуха растений). Вирусы животных и человека проникают в организм путем фагоцитоза или пиноцитоза, через воздух, грязные руки с пищевыми продуктами, через комаров, москитов, клещей. Вирус может вызвать нарушение обмена веществ клетки или её гибель и образование иммунных тел в организме хозяина. У вирусов отсутствуют многие признаки живого (цитоплазма, обычные способы размножения, имеется только одна НК), но несмотря на это их относят к живым организмам. Вирусы микроорганизмов называются фагами (от греч. phagos – есть, пожирать). Вирусы делят на два подтипа: - в один входят вирусы, содержащие РНК: - в другой вирусы, содержащие ДНК. Все вирусы объединены в 18 классов. 2. Строение вирусов С т р о е н и е в и р у с о в. Вне клетки вирус существует в виде вирусной частицы (вириона), которая состоит из генетического материала (ДНК или РНК) и белковой обо1 лочки (капсида). Поэтому вирусную частицу называют нуклеокапсидом. Это покоящаяся форма вирусов, относительно устойчива к перенесению неблагоприятных условий внешней среды (низкие и высокие температуры, высушивание в вакууме и др.) вне клеткихозяина. Они осуществляют распространение вирусов от одного растения или животногохозяина к другому. Капсид состоит из субъединиц – капсомеров. Он чаще всего имеет спиральную или кубическую симметрию. Все вирусы условно делятся на: - простые – состоят из НК и белковой оболочки – капсида; - сложные – помимо белков капсида и НК могут содержать мембрану, углеводы и неструктурные белки – ферменты. ДНК и РНК может быть в вирусах как одоцепочечные, так и двухцепочечные. Вирусы не растут на искусственных питательных средах, они способны размножаться только внутри клеток организма. Вне организма живой клетки вирус представляет собой кристалл. Наиболее изученные вирусы – это бактериофаги, т.е. вирусы бактерий. Вирусы бактерий содержат генетический материал в виде ДНК (может быть одно- или двухцепочечной) или РНК – одноцепочечной. Нуклеиновая кислота заключена в полиэдрический капсид. По форме все фаги имеют вид барабанной палочки, в которой различаются головка и отросток (рис. 3); по строению фаги представляет собой головку, содержащую ДНК или РНК и незначительное количество белка, воротничок, хвостовой отросток, состоящий из наружного чехла и внутреннего стержня с полым каналом, через который внутрь бактериальной клетки передается ДНК с небольшим количеством белка. Подобно другим вирусам фаги неподвижны. Заражение клеток вирусами происходит в несколько стадий: 1 стадия адсорбции. В результате случайных столкновений вирусы абсорбируются на клетках. Органами адсорбции у фагов служат хвостовые отростки или хвостовые нити. 2 стадия адсорбировавшиеся фаги впрыскивают свою НК внутрь клетки (инъекция) за счет специальных механизмов. 3 стадия скрытая, т.к. внешних изменений в клетке не обнаруживается. На этой стадии инъецированная ДНК фага полностью перестраивает обмен веществ заражённой клетки хозяина. Прекращается синтез собственных НК и белков, синтезируются ферменты, необходимые для репликации вирусной НК, а также синтеза белковой оболочки вирусной головки. Затем происходит синтез основных частей вируса. При этом, если это ДНК-вирус, то от ДНК синтезируется матричная РНК, а замет белок ДНК  мРНК  белок; Если это РНК-вирус, то РНК белок Копия РНК  белок 4 стадия. После созревания (сборки фаговых частиц) клеточная стенка бактерий размягчается под действием фаговых ферментов и фаги освобождаются. Происходит внезапное разрушение клетки. Существуют вирулентные и умеренные фаги. Вирулентные фаги заражают клетку хозяина и разрушают её. Умеренные фаги заражают клетку хозяина, не могут репродуцироваться в ней автономно, вызывая лизис (не размножаются в клетке и не вызывают её лизиса). Их размножеДНК 2 ние происходит синхронно с размножением бактерий. Бактерии, содержащие такие фаги, называются лизогенными. Умеренные фаги используются в биотехнологии для передачи наследственных признаков от одной бактерии – другой (трансдункция). Существует особая группа вирусов – ретровирус. У них информация передается не обычным путем – ДНКРНК, а как бы «назад» РНКДНК. Они содержат РНК, сначала синтезируется ДНК, которая встраивается в клеточную хромосому. Только после этого синтезируется матричная РНК (для вируса), затем синтезируется белок. К этой группе относится вирус СПИДа. Вирусы обладают способностью менять вирулентность (силу болезнетворности). Например, вирус оспы человека, пройдя через организм КРС, терять свойство вызывать заболевание у человека. 3