Вирусы открыты русским ботаником Д.И. Ивановским (1864 – 1920 гг.) в 1892 году при исследовании мозаичной болезни листьев табака. Термин «вирус» был впервые предложен в 1898 г. голландским ученым М. Бейеринком (1851 – 1931 гг.).

В настоящее время известно около 3000 различных видов вирусов.

Размеры вирусов колеблются от 15 до 350 нм (длина некоторых нитевидных достигает 3 000 нм; 1 нм = 1·10 –9 м), т.е. большинство из них не видны в световой микроскоп (субмикроскопические) и их изучение стало возможным только после изобрете­ния электронного микроскопа.

В отличие от всех остальных организмов вирусы не имеют клеточного строения!

Зрелая вирусная частица (т.е. внеклеточная, покоящаяся – вирион ) устроена очень просто: она состоит из одной или нескольких молекул нуклеиновых кислот, составляющих сердцевину вируса, и белковой оболочки (капсид) – это так называемые простые вирусы .

Сложные вирусы (например, гер­­песа или гриппа ) кроме, белков кап­сида и нуклеиновой кислоты содержат до­полнительную липо­проте­идную мем­бра­ну (оболочку, суперкапсид образуемый из плазматической мембраны клетки хозяина), раз­­­личные углеводы и фер­менты (рис.3.1).

Ферменты способствуют проникно­ве­нию вирусной НК в клетку и выходу обра­зо­вавшихся вирионов в среду (нейраминидаза миксовирусов, АТФ-аза и лизоцим некоторых фагов и др.), а также участвуют в процессах транскрипции и репликации вирусной НК (различные транскриптазы и репликазы ).

Белковая оболочка защищает нуклеиновую кислоту от различных физических и химических воздействий, а также препятствует проникновению к ней клеточных ферментов, предотвращая тем самым ее расщепление (защитная функция). Также, в составе капсида имеется рецептор, комплементарный рецептору заражаемой клетки – вирусы поражают строго определенный круг хозяев (определительная функция).

Вирионы многих вирусов растений и ряда фагов имеют спиральный капсид, в котором белковые субъединицы (капсомеры) уло­жены по спирали вокруг оси. Например, ВТМ (вирус табачной мозаики ) имеет форму палочек диаметром 15 – 17 нм и длиной до 300 нм (рис. 3.2.). Внутри его капсида имеется полый канал диаметром 4 нм. Гене­ти­ческим материалом ВТМ явл
яется одноцепочечная РНК, плотно уло­жен­ная в желобке спирального капсида. Длявирионов со спиральным капси­дом характерно высокое содержание белка (90 – 98%) по отношению к

Рис. 3.2. Строение вируса табачной мозаики.

нуклеиновой кислоте.

Капсиды вирионов многих вирусов (например, аденовирус , вирус герпеса , вирус желтой мозаики турнепса – ВЖМТ) имеют форму симметричного мно­гогранника, чаще всего икосаэдра (многогранник с 12 вершинами, 20 треугольными гранями и 30 ребрами). Такие капсиды называют изометрическими (рис. 3.3.). В таких вирионах содержание белка составляет около 50% по отношению к НК.

В вирусе присутствует всегда один тип нуклеиновой кислоты (либо ДНК, либо РНК), поэтому все вирусы делят на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Молекулы нуклеиновой кислоты в вирионе могут быть линейными (РНК, ДНК) или иметь форму кольца (ДНК). Причем эти нуклеиновые кислоты могут состоять из одной цепочки или из двух. Вирусная НК имеет от 3 до 200 генов.

Нуклеиновая кислота вируса совмещает в себе функции обеих кислот (ДНК и РНК) – это хранение и передача наследственной информации, а также управление синтезом белков.

В отличие от вирусов все клеточные организмы содержат оба типа нуклеиновых кислот.

Более сложное строение име­ют вирусы бактерий – бак­те­рио­фаги (рис. 3.4.). Они со­стоят из головки и хвоста (стер­жня и чех­ла, базальной плас­тинки и нитей отростка). Длин­ная молекула НК (РНК или ДНК) сложена в виде спирали внутри головки бактерио­фага (бел­ковой оболочки).

К вирусам относятся также и вироиды – ин­фек­ционные агенты, представляющие собой низко­мо­ле­ку­лярные (короткие) одноцепо­чечные кольцевые РНК, не ко­дирующие собственные белки (ли­шены кап­сида). Являются возбу­дителями ряда заболеваний.

К

ак уже было сказано выше, вне живой клеткивирусы раз­­мно­жаться не могут. Вирус по­падает в клетку, либо впрыскивая в нее свою нуклеиновую кислоту остав­ляя при этом белковую оболочку снаружи клетки (как это делают бактериофаги ), либо при фагоци­тозе (пиноцитозе) вместе с белковой оболочкой (вирусы жи­­вотных), либо через нарушен­ную клеточную оболочку (вирусы растений).

В

Рис. 3.4. Строение бактериофага.

Нити отростка

ирусы растений распространя­ются, как правило, с помощью насекомых и нематод (круглые черви). Сосущие насекомые (например, цикады) переносят вирусы вместе с соком, который они высасывают из клеток флоэмы или эпидермиса. Также вирусы могут передаваться потомству через семена и споры.

Ученые считают, что вирусы возникли около 3 млрд. лет назад из нуклеино­вых кислот организмов (прокариотов) в результате выделения из генома свободных фрагментов, которые приобрели способность синтезировать белковую обо­лочку и делится (удваиваться, реплицироваться) внутри клеток. Высказывается мнение, что новые типы вирусов и сейчас образуются из генома бактерий и эукариот (ядра, пластид, митохондрий).

В природе вирусы имеют большое значение, так как они распространены повсеместно и поражают все группы живых организмов, часто вызывая различные заболе­вания.

Известно более 1000 заболеваний растений , вызванных вирусами (РНК-со­дер­жащие). Наиболее распространены различные некрозы (участки мертвой ткани), мозаики (пятна, крапинки, полосы на органах растений), при которых повреждаются ткани паренхимы, уменьшается количество хлоропластов, разрушается флоэма и т.д.; наблюдается морщинистость или карликовость листьев. Вирусы вызывают задержку роста растений, что приводит к снижению урожаев.

ВЖМТ – вирус желтой мозаики турнепса , ВТМ – вирус табачной мозаики , ВККТ –вирус карликовой кустистости томатов.

Появление полосок на цветках некоторых сортов тюльпанов (пестрые) также обусловлено вирусом, а ведь цветоводы продают эти тюльпаны, выдавая их за особый сорт.

У животных вирусы (ДНК- и РНК-содержащие) вызывают такие заболевания, как: ящур (у крупного рогатого скота), бешенство (у собак, лисиц, волков), миксоматоз (у крыс), саркома, лейкоз и чума (у кур) и т.д. Очень часто за­ражаются этими болезнями и люди (при контактах с зараженными животными).

У человека вирусы вызывают такие заболевания, как: оспа (вирус натуральной оспы), свинка (парамиксовирус), грипп (миксовирус), респираторные заболевания (ОРЗ; риновирусы РНК-), инфекционный гепатит , полиомиелит (детский паралич; пикорнавирус), бешенство , герпес , СПИД (вирус иммунодефицита человека – ВИЧ).

Грипп – единственное инфекционное заболевание, которое проявляется в виде периодических глобальных эпидемий, опасных для жизни человека. Инфекционные свойства вируса гриппа (поражает слизистые оболочки дыхательных путей), как и других вирусов, зависят от специфических белков вирусной оболочки, которые постоянно изменяются в результате рекомбинаций или мутаций. Поэтому новые штаммы вируса гриппа вызывают новые эпидемии, так как у человека не выработался пока к ним иммунитет.

Так, зимой 1968/69 г. в США было зарегистрировано 50 млн. случаев гонконгского гриппа, при этом 70 000 человек погибло. Эпидемия 1918/19 г. охватила весь земной шар, проходила в виде трех волн и унесла 20 млн. человеческих жизней.

Вирусные заболевания с трудом поддаются лечению, поскольку вирусы не чувствительны к антибиотикам. К счастью, во многих случаях иммунная система ограничивает дальнейшее распространение инфекции.

Многочисленные вирусные заболевания человека и животных возможно предупредить путем иммунизации – проведения профилактических прививок, которые позволяют вырабатывать иммунитет против вирусов.

Человеком вирусы широко используются в микробиологических исследова­ниях (биотехнология, генная инженерия). Возможно использование вирусов для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

В США с хлопковой совкой эффективно борются с помощью вируса. Данный метод борь­бы практически безвреден – вирус, как правило, видоспецифичен (т.е. поражает только опреде­ленный вид организма).

Также установлено, что, например, вирус некротической мозаики риса подавляет рост ри­са. А вот другие растения, например, джут (источник грубых волокон для мешков и канатов), лучше растут, когда поражены этим вирусом, чем в здоровом состоянии. Этот феномен ученые пока объяснить не могут.

Бактериофаги поражают бактерии (проникают внутрь и активно их разрушают), в том числе и болезнетворные. Поэтому возможно их использование для предупреждения и лечения многих инфекционных заболеваний, для борьбы с болезнетворными бактериями: чумой, брюшным тифом, холе­рой и др.

Является его способность к размножению — воспроизведению потомства, сходного с родительской формой. Другим важным свойством является обладание наследственностью. Наследственным материалом служит имеющаяся у вируса нуклеиновая кислота — РНК или ДНК.

Рис. 21. Семейства вирусов

Впервые вирусы (вирус мозаики табака) были открыты отечественным учёным-ботаником Дмитрием Иосифовичем Ивановским в 1892 г. С тех пор выявлено более 1 000 различных видов. Виды объединяют в роды и семейства. Все вместе их выде-ляют в особое царство живой природы — Вирусы как неклеточную форму жизни. Более 500 разных видов вирусов могут вызывать разнообразные инфекционные заболевания человека. Семейства этих вирусов показаны на рис. 21.

Таким образом, вирусы являются уникальной формой жизни. С одной стороны, вирусы — дискретные (автономные) генетические структуры, кото-рым присущи основные свойства живых организмов: размножение, изменчи-вость, адаптация и способность к эволюции. С другой стороны, вирусы не име-ют таких важнейших свойств живого организма, как метаболизм (обмен ве-ществ и энергии), и не способны к самостоятельной репродукции своей наслед-ственности вне клетки хозяина. Весь цикл репродукции вирусов и их размно-жение происходят в клетке-хозяине и за счёт её метаболических систем.

Микробиология №4.3.

Что такое вирион, капсид, нуклеокапсид, тип симметрии, суперкапсид?

Вирион – это зрелая вирусная частица; конечная стадия развития вируса; форма внеклеточного существования вируса.

Капсид – это белковая оболочка, которая окружает геномную нуклеиновую кислоту (НК) вируса. Состоит из капсомеров.

Нуклеокапсид = капсид + нуклеиновая кислота

Тип симметрии – это способ пространственной упаковки капсомеров относительно НК и друг друга.

Суперкапсид – это наружная оболочка сложно организованных вирусов, состоящая из цитоплазматической мембраны хозяйской клетки, захваченной вирусом при сборке, со встроенными в нее вирусоспецифическими белками и гликопротеидами.

Критерии классификации вирусов.

Типы вирусных геномов.

РНК-геномы

1. Одноцепочечная нефрагментированная РНК, обладающая матричной активностью (позитивная, или +РНК). Вирус полиомиелита и другие пикорнавирусы.

2. Одноцепочечная нефрагментированная РНК, не обладающая матричной активностью (негативная, или -РНК). Вирион имеет в своем составе фермент НК-зависимую РНК-полимеразу, называемую транскриптазой. Она синтезирует на вирионной РНК матричную РНК, необходимую для трансляции вирусспецифи-ческих белков. Парамиксовирусы, рабдовирусы и др.

3. Одноцепочечная фрагментированная РНК, не обладающая матричной активностью (негативная РНК); вирион имеет транскриптазу. Ортомиксовирусы (РНК вириона состоит из 8 фрагментов).

4. Двухцепочечная фрагментированная РНК; вирион имеет транскриптазу. Рео-вирусы (10 фрагментов).

5. Вирусы, геном которых представлен двумя идентичными нитями позитивной РНК (диплоидный геном). Вирионы имеют ферментобратную транскриптазу. Ретровирусы.

6. Одноцепочечная кольцевая РНК. Такой геном имеет только один вирус - вирус дельта-гепатита. Это дефектный вирус, для размножения его необходим вирус-помощник (вирус гепатита В).

ДНК-геномы

1. Одноцепочечная линейная ДНК. Парвовирусы: «+» и «-» нити находятся в разных вирионах, но транскрибируется только «-» нить.

2. Одноцепочечная кольцевая ДНК. Фаги М13, 0X174.

3. Двухцепочечная линейная ДНК. Вирусы герпеса и др.; ранняя мРНК синтезируется в ядре клеточным ферментом.

4. Двухцепочечная кольцевая ДНК. Паповавирусы, вирус гепатита В и др.; ранняя мРНК синтезируется в ядре клеточным ферментом.

5. Двухцепочечная ДНК с ковалентно связанным терминальным гидрофобным белком. Аденовирусы; ранняя мРНК синтезируется клеточным ферментом в ядре.

6. Двухцепочечная ДНК, замкнутая на каждом конце ковалентной связью. Вирус оспы; размножение происходит в цитоплазме, ранняя мРНК синтезируется вирусным ферментом.

Методы культивирования вирусов.

1) Заражение лабораторных животных;
2) Заражение куриных эмбрионов;
3) Заражение культур тканей (клеток);

Типы клеток:
I. Суспензии клеток
II. Однослойные культуры клеток:

1.Первично-трипсинизированная культура тканей – взвесь клеток, полученная путём обработки тканей протеолитическими ферментами (трипсин, папаин и др.). Трипсинизацией достигается разделение клеток за счет переваривания межклеточного вещества. Такие клетки, помещенные в питательную среду, растут в виде монослоя и дают однослойную культуру ткани. Первично-трипсинизированная культура ткани выдерживает несколько пересевов, а затем погибает.

2. Перевиваемые (переживающие) клетки – культура клеток, сохраняющая способность к размножении вне организма неопределенно длительное время.

III. Штамм диплоидных клеток (для вакцин)

Использую эмбриональные ткани и ткани злокачественных новообразований.

Методы обнаружения вируса в культуре клеток.

1. Цитопатический эффект.
2. Реакция гемадсорбции.
3. Метод цветных проб.
4. Метод бляшек.
5. Иммунофлуоресцентный метод.
6. Реакция связывания комплемента.
7. Реакция гемагглютинации.
8. Заражение животных, восприимчивых к данному вирусу.
9. Реакция преципитации в агаре.

Методы типирования вирусов.

Определение типа вирусов в вируссодержащем материале основа­но на реакции нейтрализации биологического действия вируса (РНБД) типоспецифическими сыворотками. Конечный результат реакции может быть установлен на основании следующих признаков:

1) нейтрализация ЦПД;

2) нейтрализация реакции гемадсорбции;

3) цветная проба;

4) задержка (торможение) гемагглютинации;

5) свечение клеток, содержащих вирус, под влиянием типоспецифических флуоресци-рующих сывороток;

6) нейтрализация в опыте на животных.

Сущность метода бляшек.

Метод бляшек предложен Р. Дюльбекко для получения изолированных колоний вируса. В основе метода лежит появление в монослое зараженных вирусом клеток обесцвеченных участков, состоящих из дегенерированных клеток. Эти участки, получившие название бляшек, представляют собой колонии вируса, образующегося из одной вирусной частицы.

Метод заключается в следующем. В специальном флаконе на стенке выращивают монослой клеток, затем удаляют питательную среду. Клетки заражают вирусом и заливают агаром, содержащим индикатор нейтральный красный. Там, где происходит рост клеток, среда изменится в кислую сторону, и индикатор окрасится в розовый цвет. На тех участках, где клетки погибли под действием вируса, рН среды и, следовательно, цвет индикатора не изменяется. Такие островки неокрашенной среды имеют вид беловатых бляшек разной формы и величины, что зависит от вида вируса.

Типы вирусных инфекций.

Взаимодействие вирусов с клеткой может протекать по-разному и приводить к различным клиническим проявлениям. В зависимости от продолжительности пребывания вируса в организме различают 2 группы вирусных инфекций:

1) вирусные инфекции, связанные с непродолжительным пребыванием вируса в организме. В данном случае заболевание протекает в форме острой инфекции, либо в виде бессимптомной (инаппарантной). Острая инфекция, как правило заканчивается выздоровлением, формированием приобретённого иммунитета и освобождением организма от возбудителя. Бессимптомная инфекция протекает без каких- либо проявлений и заканчивается также формированием приобретённого иммунитета и освобождением организма от возбудителя.

2) Вирусные инфекции, обусловленные длительным пребыванием (персистенцией) возбудителя в организме. Они подразделяются на латентные, хронические и медленные. Латентные инфекции протекают бессимптомно и могут сопровождаться либо нормальной репродукцией вируса во внешне здоровом организме и выделением его во внешнюю среду, либо сопровождаться вирусоносительством, при котором нарушен нормальный цикл вируснойрепродукции и вирус длительно персистирует в организме.

Хронические инфекции характеризуются периодическими состояниями выздоровления (ремиссии) и рецидивов (обострений).

Медленные инфекции характеризуют вирусные заболевания с продолжительным течением (иногда в течение многих лет) инкубационного периода, длительным прогрессирующим течением и заканчивающиеся тяжелыми расстройствами или чаще смертью. Типичным примером медленной инфекции является СПИД. В основе развития медленной инфекции лежат нарушения генетических, иммунологических и физиологических механизмов. Медленные инфекции могут вызывать и такие вирусы, которые обычно вызывают острые инфекции (например вирусы кори, бешенства и другие). Так вирус кори оказался возбудителем такой тяжёлой медленной инфекции, как подострый склерозирующий панэнцефалит. Известны несколько механизмов, которые обуславливают длительное нахождение вируса в организме:

1) вирус находится в дефектном состоянии, он неспособен размножаться и индуцировать эффективный иммунный ответ;

2) вирус находится в клетке в виде свободной геномной нуклеиновой кислоты, недоступной действию антител.

3) геном вируса интегрирован в хромосому клетки- мишени.

Что такое вирогения?

Вирогения – внедрение вирусного генома в геном животной клетки.

Основные классы плазмид.

Что такое фаготипирование?

Фаготипирование –определение принадлежности выделенного бактериального штамма к тому или иному фаготипу. Микробы можно типировать путем изучения свойств их умеренных фагов и по чувствительности к набору специфических бактериофагов.

Применяется, как правило, в интересах эпидемиологического анализа и диагностики инфекционных заболеваний

Микробиология №4.3.

Чем вирусы отличаются от всех остальных живых организмов?

2. Воспроизведение вирусов осуществляется из одной их нуклеиновой кислоты, в то время как прочие организмы репродуцируются из совокупности своих составных частей.

3.Вирусы неспособны к росту и бинарному делению.

4. У вирусов отсутствуют собственные энергообразующие системы.

6.Ультрамикроскопические размеры.

1. Какими свойствами обладают живые организмы?

1. Живые организмы имеют сходный химический состав и единый принцип строения.

2. Все живые организмы представляют собой открытые биологические системы, т. е. системы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды.

3. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой: из неё они получают вещества, необходимые для жизни, а в неё выделяют продукты жизнедеятельности.

4. Живые организмы реагируют на изменение факторов окружающей их среды.

5. Живые организмы развиваются.

6. Всё живое размножается.

7. Все живые организмы обладают наследственностью и изменчивостью.

8. Живые организмы приспособлены к определённой среде обитания.

2. Какие нуклеиновые кислоты вы знаете?

Различают два типа нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеиновые (сокращённо ДНК) и рибонуклеиновые (сокращённо РНК).

3. Какие функции выполняют нуклеиновые кислоты?

Нуклеиновые кислоты являются хранителями наследственной информации, переносят наследственную информацию из ядра к рибосоме, служат матрицей для сборки полипептидной цепи.

Вопросы

1. Какое строение имеют вирусы?

Устроены вирусы очень просто. Каждая вирусная частица состоит из РНК или ДНК, заключённой в белковую оболочку, которую называют капсидом.

2. На основании чего вирусы относят к живым организмам?

От неживой материи вирусы отличаются двумя свойствами: способностью воспроизводить себе подобные формы (размножаться) и обладанием наследственностью и изменчивостью.

3. Какие особенности отличают вирусы от других живых организмов?

Вирусы вне клетки не проявляют никаких свойств живого. Они не потребляют пищи и не вырабатывают энергии, не растут, у них нет обмена веществ.

Задания

На обобщающем уровне обсудите значение молекулярной биологии в современном мире.

К сфере молекулярной биологии относится исследование всех связанных с жизнью процессов, таких, как питание и выделение, дыхание, секреция, рост, репродукция, старение и смерть. Важнейшее достижение молекулярной биологии – расшифровка генетического кода и выяснение механизма использования клеткой информации, необходимой, например, для синтеза ферментов. Молекулярнобиологические исследования способствуют и более полному пониманию других процессов жизнедеятельности – фотосинтеза, клеточного дыхания и мышечной активности.

С помощью соответствующих ферментов можно определить нуклеотидную последовательность генов, а по ней – аминокислотную последовательность синтезируемых белков. Если у животных разных видов близки нуклеотидные последовательности генов, кодирующих общие для них белки, например гемоглобин, можно заключить, что в прошлом эти животные имели общего предка. Если же различия в их генах велики, то ясно, что расхождение видов от общего предка произошло намного раньше. Такие молекулярно-биологические исследования открыли новый подход к изучению эволюции организмов.

Важный вклад в медицину должна внести идентификация вирусов по их составу. С ее помощью можно, например, установить, что вирус, вызывающий ту или иную болезнь у человека, гнездится естественным образом в каком-нибудь диком животном, от которого и передается человеку болезнь. Если у животных, которые служат в природе резервуаром данного вируса, симптомы болезни не обнаруживаются, то, видимо, здесь действует какой-то механизм иммунитета, и тогда возникает новая задача – изучить этот механизм, чтобы попытаться включить его в иммунную систему человека.

Областью молекулярной биологии, вызывающей большие споры и часто неприятие, является генная инженерия, или технология рекомбинантных ДНК, суть которой в том, что в организм растения или животного встраивают чужие гены, чтобы придать ему новые свойства или же компенсировать какие-нибудь наследственные дефекты.

Имеющие геном, окружённый белковой оболочкой. Расположены на границе жизни. Отличительные признаки : обязательный паразитизм на генетическом аппарате живых клеток и наличие в геноме – нуклеиновой к-ты только 1 типа. Вирусы способны вносить новую информацию в генетический аппарат клетки-хозяина.

Вирусы – это своеобразная форма жизни, кот-й присущи все её атрибуты:

1) способность к самовоспроизведению;

2) наследственность – способность передавать потомкам основные св-ва;

3) генетическая изменчивость;

4) адаптация к определённому хозяину;

5) способность вызывать инфекцию, размножаться в клетке хозяина;

6) вирусный геном функционирует по общим законам генетического кода.

Вирусы относятся к живым , но их нельзя назвать орг-мами. Отличия от живых систем:

1) малые размеры;

2) очень простое строение вириона – геном (ДНК или РНК) и капсид (белковая оболочка);

3) нет клеточного строения – нет цитоплазмы, мембран, рибосом (нет с-м мобилизации энергии и белоксинтезирующей);

4) у вириона есть только 1 вид нуклеиновой к-ты – ДНК или РНК;

5) не способны к росту и бинарному делению;

7) способны объединять собственный геном с геномом клетки-хозяина;

8) не могут существовать без клетки-хозяина;

9) могут иметь фрагментированный геном.

10) Размножаются путем воспроизведения себя из собственной геномной нуклеиновой к-ты.

Вироиды – состоят только из небольших молекул РНК ( 300-400 нуклеотидов).

Прионы – инфекционные белковые частицы, приводящие к развитию летальных неврологических заболеваний.

Вирион- полноценная вирусная частица, состоящая из нуклеиновой кислоты и капсида, находится вне живой клетки.

Нуклеокапсид состоит из нук к-ты и белковой оболочки, т.е. капсида.

Тип симметрии – способ пространственной упаковки капсомеров относительно НК и др.(спиральный, кубический, смешанной).

1) Спиральный- нитевидные вирусы – белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними НК. Лучше защищают НК, но требуется большее количество белка, чем при кубической.

2) Кубическая – в основе различные комбинации равносторонних треугольников, образующихся из сочетания шаровидных белковых субъединиц. Сочетаясь могут формировать замкнутую сферическую поверхность. Икосаэдеры имеют 20 граней, 12 вершин – встречаются чаще всего, т.к. самая эффективная и экономичная симметрия.

Суперкапсид – наружная оболочка сложно организованных вирусов, состоящих из двух слоев липидов (ЦМ клетки хозяина) и заключенных в них гликозилированных суперкапсидных вирусных белков, которые выступают над поверхностью вириона в виде своеобразных шипов. Шипы выполняют ф-ции: распознают клеточные рецепторы и связываются с ними, обеспечивают слияние вирусной мембраны с мембраной клетки и ее лизосом , способствуют распространению вируса в организме за счет слияния клеток, обладают св-ми протективных антигенов.
3. Критерии классификации вирусов.

1) НК: тип, число нитей, процентное содержание, молекулярный вес, содержание гуанина и цитозина.

2) Морфология: тип симметрии, число капсомеров, наличие внеш липопротеидной оболочки, форма, размеры вирионов.

3) Биофизические св-ва: константа седиментации, плавучая плотность.

4) Белки: количество структурных белков и их локализация, ак состав.

5) Липиды

6) Размножение в тканевых культурах: особенности репликации.

7) Круг поражаемых хозяев: особенности патогенеза инфекционного процесса; онкогенные св-ва.

8) Устойчивость к физическим и химическим факторам (гамма-лучи, термоинактивация при 37 и 5 о С, действие жирорастворителей и отдельых катионов).

9) Антигенные св-ва.
4. Типы вирусных геномов.

РНК-геномы

1) Одноцепочечная единая РНК, обладающая матричной активностью (позитивная РНК) – вирус полиомиелита

2) Одноцепочечная единая РНК, не обладающая матричной активностью (негативная РНК). Вирион имеет транскриптазу – парамиксовирусы, рабдовирусы.

3) Одноцепочечная фрагментированная РНК, не обладающая матричной активностью (негативная РНК). Вирион имеет транскриптазу – ортомиксовирусы.

4) Двухцепочечная фрагментированная РНК. Вирион имеет транскриптазу – реовирусы.

5) Вирусы, геном которых представлен двумя идентичными нитями позитивной РНК (диплоидный геном).вирионы имеют транскриптазу – ретровирусы.

ДНК-геномы

1) Одноцепочечная линейная ДНК – парвовирусы.

2) Одноцепочечная кольцевая ДНК – фаги

3) Двухцепочечная линейная ДНК – вирус герпеса.

4) Двухцепочечная кольцевая ДНК – паповавирусы, вирусгепетита В.

5) Двухцепочечная ДНК с ковалентно связанным терминальным гидрофобным белком – аденовирусы.

6) Двухцепочечная ДНК, замкнутая на каждом конце ковалентной связью – вирус оспы.
5. Методы культивирования вирусов.

Вирусы не растут на питательных средах, а размножаются только внутриклеточно.

Используют: заражение лабораторных животных, куриных эмбрионов, культур тканей.
6. Методы зарожения животных. Правила, способы.

Внутрибрюшинный, внутривенный, внутримышечный, интраназальный, заражение в мозг и др.

Заражение в мозг. При работе с нейротропными вирусами. Чаще всего заражают белых мышей. Туберкулиновым шприцом прокалывают лобную кость.
7. Заражение куриных эмбрионов. Правила, способы.

· На хориональную оболочку

· В аллонтоисную полость

· В амниотическую полость

· В желточный мешок

Используют эмбрионы 5-11-дневного возраста. Перед заражением проверяют жизнеспособность и определение воздушной камеры, и места расположения эмбриона. Место на столе, где производят манипуляции, накрывают салфеткой смоченной в растворе хлорамина.

8. Культуры клеток (тканей). Определение, классификация, получение.

Культура ткани- это клетки ткани, выращенные вне организма на специальной питательной среде. Широко применяют эмбриональные ткани (фибробласты куриных эмбрионов, кл амниона человека, опухолевые клетки, т.к. быстро растут.
9. Признаки размножения вируса в культуре клеток.

О наличии и размножении вируса в клетке можно судить по цитопатическому эффекту – дегенерация клеток. Выражается в морфологических изменениях клеток, образование многоядерных клеток (симпластов), пикноз ядра и полная деструкция клеток. Макроскопически – слущщивание клеток со стенок пробирки.

О росте вируса в клетках можно судить с помощью индикатора, добавляемого к питательной среде. Если метаболизм осуществляется рН среды сдвигается в кислую сторону, и среда окрашивается в желтый цвет. Если вирус размножается клетки погибают , рН мало меняется и сохраняет малиновый цвет.

Некоторые можно определить с помощью р-ций геммаглютинаций или геммаадсорбции. Вирусы обладают особыми рецепторами (геммаглютионинами), с помощью которых они адсорбируются на эритроцитах и вызывают их склеивание (геммаглютинацию).
10. Методы обнаружения вируса в культуре клеток.

Цитопатический эффект

Гемадсорбция

Цветная р-ция

Метод бляшек

Метод флуоресцирующих антител

Р-ция геммаглютинации

Заражение животных, восприимчивых к данному вирусу

Р-ция преципитации в агаре
11. Цитопатический эффект, определение, классификация.

Цитопатический эффект – дегенерация клеток, возникающая под действием размножающегося в культуре ткани вируса. Выражается в морфологических изменениях клеток, образование многоядерных клеток (симпластов), пикноз ядра и полная деструкция клеток. Макроскопически – слущщивание клеток со стенок пробирки.

Классификация:

1) Равномерная мелкозернистая деструкция клеток

2) Очаговая мелкозернистая дегенерация

3) Гроздевидная дегенерация

4) Крупнозернистая равномерная деструкция

5) Симпластообразовани.
12. Методы типирования вирусов.

Определение типа вирусов в вирусосодержащем материале основано на нейтрализации вируса типоспецифическими сыворотками. Конечный результат реакции может быть установлен на основании следующих признаков:

1) Нейтрализация цитопатического действия

2) Нейтрализация р-ции гемадсорбции

3) Цветная проба

4) Задержка геммаглютинации

5) Свечение клеток, содержащих вирусы. Под влиянием типоспецифических флуоресцирующих сывороток

6) Нейтрализация в опытах на животных.

13. Сущность р-ции гемадсорбии.

Гемадсорбция – адсорбция эритроцитов на поверхности пораженных вирусом клеток. В пробирку с вирусом добавляют взвесь эритроцитов. Пробирку встряхивают. При вирусной гемадсорбции эритроциты прочно фиксированы на клетках и сохраняются на них после 1-2 кратного отмывания. Адсорбируясь эритроциты образуют характерные скопления.
14. Сущность метода цветных проб.

В основе, то что клетки в процессе размножения и роста клеток в пит среде скапливаются кислые продукты обмена в-в, понижающие рН среды. В зараженных тканях метаболизм подавляется изменения рН не наблюдается. Для выявления добавляют финоловый красный. При щелочной среде – красный, при кислой – желтый.
15. Сущность метода бляшек.

Для получения изолированных колоний вируса. В основе появление обесцвеченных участков из дегенерирующих клеток в моносое зараженных вирусом клеток. Эти участки – бляшки- образованы одной частицей вируса. Выращивают монослой клеток, пит среду удаляют, заливаю агаром с нейтральным красным. Где рост кл, среда кислая – розовый, где кл погибли среда не изменится.
16. Сущность р-ции гемагглютинации для обнаружения вируса.

Аллантоисную жидкость проверяют на содержание вируса путем агглютинации куриных эритроцитов на стекле. В каплю вируссодержащего материала добавляют взвесь эритроцитов. Р-ция проходит в теч 5 минут.
17. Методы микробиологической диагностики вирусных инфекций.

1)вирусоскопический – обнаружение с помощью электронной микроскопии вирионов или внутриклеточных включений.(18 )

2) обнаружение с помощью иммуноэлектронной микроскопии.

3)вирусологический – выделение чистх ультур с помощью культур клеток или куриных эмбрионов.(19 )

4) серологические – обнаружение противовирусныхх антител в сыворотке больного.

5) биологические – зражение лаб животных.
20. типы вирусных инфекций.

1) вирусные инфекции, с непродолжительным пребыванием вируса в организме.

· Острая инфекция – заканчивается выздоровлением, формированием приобретенного иммунитета и освобождением от вируса.

· Бессимптомная инфекция – протекает без проявлеий и заканчивается формированием иммунитета и освобождением от вируса.

2)вирусные инфекции, с длительным пребыванием возбудителя в организме:

· Латентные – протекают бессимптомно либо с нормальной репродукцией вируса и выделение его во внешнюю среду, либо нарушен нормальный цикл вирусной репродукции, и вирус длительно персистирут в организме

· Хронические – периодические состояния выздоровления и рецидов(обострений)

· Медленные – продолжительный инкубационный период, длительное прогрессирующее течение заканчивающееся тжелым расстройством или смертью. Типичный пример СПИД.
21. Особенности и механизмы противовирусного иммунитета.

1) интерфероны и Т-киллеры клеток.

2) вирусы оказывают слабое антигенное воздействие на В-лимфоциты

Рольмакрофагов заключается не столько в фагоцитозе, сколько в процессировании и представлении антигена.

3) Антиген не может связаться с белком-лоцманом вируса и блокировать его.вируснейтрализующая активность антитела снижается.

4) Интерфероны- подавляют внутриклеточное размножение вирусов

5) Альфа- ингибитор – термостабильный субстрат, входит в состав альфа-глобулинов, препятствует адсорбции вирусов на клетке , разрушается нейраминидазой орто- и парамиксовирусов.

6) Бета-ингибитор – термолабильный мукопептид, входит в состав бета-глобулинов, подавляет размножение орто- и парамиксовирусов.

7) Т-киллеры – обнаруживают и уничтожают любые клетки, инфицированных чужеродными антигенами.

8) С-ма В и Т-лимфоцитов – синтез антител. Т-хелперы синтез и секретируют факторы активации, пролиферации и дифференцировки Влимфоцитов. Из В-лимфоцитов образуются антителообразующихся клеток и клеток памяти.

9) Защитная роль антитела в том, что они взаимодействуют с вирусными рецепторами, искл возможность адсорбции вирусов на мембране клеток и таким образом нейтрализуют их активность, делают невозможным проникновение вируса в клетку.

Основные мех-мы защиты направлены на ограничение и подавление вирусной репродукции в клетках (при антибактериальном иммунитете – разрушение возбудителя).

Орг-м человека невосприимчив к возбудителям заболеваний животных.

Неспецифические факторы противовирусного иммунитета:

1) клеточная ареактивность – отсутствие клеток, способных поддерживать репродукцию вирусов;

2) термолабильные вируснейтрализующие β- ингибиторы – липопротеиды сыворотки крови, способные связывать вирус. Комплекс непрочный, распадается через 2 часа под д-ем трипсина, но это сопровождается необратимой инактивацией вируса;

3) t° тела – при t° - задержка и подавление репродукции вируса;

4) фагоцитирование - вирусы слабо фагоцитируются и не разрушаются ферментами. Но макрофаги фагоцитируют клетки , поражённые вирусом;

5) интерференция вирусов – один вирус подавляет репродукцию другого в клетке-хозяине. Но это не всегда!

6) интерферон – ингибитор репродукции вирусов. Это гликопротеин: α, β, γ, I типа и II типа. Интерферон нарушает трансляцию вирусной РНК рибосомами клетки-хозяина и прекращает синтез белка.

Специфические факторы : АТ – представлены иммуноглобулинами.
22. Механизмы персистирования вирусов в организме.

Различают следующие виды персистенции:

1) латентная – длительное носительство вируса, кот-й не покидает орг-м и не выделяется в окружающую среду. В одних случаях – это дефектность вируса, когда он не может дать полноценного потомства. В других – вирогения, когда вирусная нуклеиновая к-та встраивается в клеточный геном, кот-й её угнетает (герпес);

2) хроническая – периоды улучшения и обострения в течение лет. Вирус периодически выделяется в окружающую среду;

3) медленная - очень длинный инкубационный период (годы). Характерна вирогения – вирус не выделяется. Медленно нарастают симптомы заболевания, кот-е приводят к смерти.

В лекции:

1) вирус находится в дефектном состоянии, он не способен размножаться и индуцировать эффективный иммунитет

2) вирус находится в клетке в виде свободной НК, не доступной действию антител

3) геном вируса интегрирова в хромосому клетки- мишени (вирогения).
23. Механизмы проникновения вируса в клетку.

1).слияние суперкапсида вируса с мембраной клетки. Происходит высвобождение нуклеокапсида в цитоплазму с последующей реализацией св-в вирусного генома.

2) рецепторопосредованный энтоцитоз (пиноцитоз). Вирус связывается со специфич рецепторами в области ямки. Она впячивается внутрь клетки и превращается в окаймленный пузырек. Пузырек сливается с промежуточным пузырьком (эндосомой), сливается с лизосомой. Нуклеокапсид оказывается в цитозоле клетки, происходит высвобождение НК.

24.Где в хозяйской клетке размножаются ДНК и РНК – содержащие вирусы?

25. Стадии взаимодействия вируса с клеткой.

1) Адсорбция – пусковой механизм, связанный со взаимодействием специфических рецепторов вируса и хозяина (у вируса гриппа – гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека – гликопротеин gp 120- рецепторов СД4 с клетками Т-хелперами, моноцитами, макрофагами)

2) проникновение – путем рецептор- опосредованного эндоцитоза (пиноцитоза) или путем слияния суперкапсида с мембраной клетки.

3) освобождение НК - «раздевание» нуклеокапсида и активация НК

4) синтез НК и вирусных белков, т.е. подчинение с-м клетки хозяина и их работа на воспроизводство вируса.

5)сборка вирионов – ассоциация реплицированных копий вирусной НК с капсидным белком.

6) выход вирусных частиц из клетки, приобретения суперкапсида оболочечными вирусами.
26 . Что такое вирогения?

ВИРОГЕНИЯ- форма сосуществования вируса с клеткой, при к-рой геном вируса включается в хромосому клетки. При В. не происходит автономной репродукции вируса, а его нуклеиновая к-та реплицируется совместно с ДНК клетки-хозяина. Вирусы, обусловливающие В., наз. умеренными. К ним относятся бактериофаги. вызывающие лизогению, а также онкогенные вирусы, под действием к-рых в заражённых клетках наблюдаются наследств, изменения (трансформация), проявляющиеся в их неограниченном росте и делении. В трансформированных клетках геном вируса содержится в виде вирусной ДНК - про-вируса. Частный случай провируса - профаг.
27.Мех-м противовирусного д-я интерферона.

Интерферон индуцирует «антивирусное состояние» клетки - резистентность к проникновению или блокада репродукции вирусов. Блокада репродуктивных процессов при проникновении вируса в клетку обусловлена угнетением трансляции вирусной м-РНК. При этом противовирусный эффект интерферона не направлен против конкретных вирусов, то есть интерфероны не обладают вирусспецифичностью. Это объясняет их универсально широкий спектр антивирусной активности. Интерфероны препятствуют репродукции вирусов за счёт активации клеточных ферментов – протеинкиназ.

Интерферон-I – подавляет синтез вирусных белков, при этом не влияет на адсорбцию, пенетрацию и «раздевание» вирусов.

Интерферон-II – ингибирует размножение вирусов, активирует Т-клетки, моноциты, макрофаги, блокирует «раздевание» вирусов, нарушает метилирование вирусной РНК.
28. что такое протоонкоген и онкоген?

Рак вызывают онкогенные вирусы, они интегрируются в клетку и создают раковый фенотип. Онкогенный вирус имеет ген злокачественности – онкоген и его предшественник имющийся в клетке человека, млекопитающих, животных, и птиц – протоонкген.

Протоонкогены – сем-во генов, выполняющих в норм норм клетке жизненно важные ф-ции. Необходимы для регуляции ее роста и размножения. Продуктами протогенов являются различные протеинкиназы, которые осуществляют фосфорилирование кл сигнальными факторами транскрипции.

Существует 2 типа онковирусов: 1) содержащие онкоген, 2)не содержащие онкоген.

Онкоген будучи привнесенным в клетку, наделяет ее новым качеством, которое позволяет ей размножаться в организме бесконтрольно, образуя клон раковых клеток.

Мутация гена в одной из 2-х клеточных копий называется онкоген , а его нормальный аллель – протоонкоген . Мутации протоонкогена в онкоген или его чрезмерная активация могут дать начало опухолевому росту.
29. Формы обмена генетическим материалом у бактерий.

30. Что такое конъюгация, ее механизм.

Конъюгация – обмен хромосомными и плазмидными генами путем установления контакта между донорной и реципиентной клетками с помощью донорных ворсинок. Механизм конъюгации контролируется конъюгативными (донорными) плазмидами.

Сущность опыта заключается в том, что от донорных клеток путем конъюгации передаются гены, контролирующие способность синтезировать треонин и лейцин, клетками-реципиентам, ауксотрофаным по этим аминокислотам.
31. Что такое трансдукция, ее механизмы?

Трансдукция – перенос генов от донорной клетки в реципиентную с помощью фагов.бывает:

1) общая – мех-м – процесс внутриклеточного размножения фага в его головку может быть случайно включен вместо фаговой ДНК фрагмент бактериальной ДНК, равный по длине фаговой. В процессе репродукции фага возникают дефектные вирионы, у которых в головках вместо собственной геномной ДНК содержится фрагмент ДНК бактерии. Фаги сохраняют инфекционные св-ва.

2) Спефические – отличаются от неспецифических тем, что в этом случае трансдукцирующие фаги всегда переносят только определенные гены, а именно, те из них, которые расположены в хромосоме лизогенной клетки слева от attL или справа от attR. Связана с интеграцией умеренного фага в хромосому клетки-хозяина.

При неспецифической трансдукции фаг является только переносчиком генетического материала, при специфической фаг включает этот материал в свой геном и передает его, лизогенируя бактерии, реципиенту.
32, 33. Плазмиды.

Плазмиды – наипростейшиеживые существа, лишенные белковой оболочки и представленные только совокупностью организованных генов, определяющих их специфические св-ва, наследственность, а также дополнительные признаки, которыми они наделяют клетку – носителя.

Плазмиды подразделяются н а конъюгативные, т.е. способные к самопереносу, и неконъбгативные, перенос которых осуществляется конъюгативными плазмидами. Передача плазмид среди бактерий происходит как по вертикали, так и по горизонтали, обеспечивая их эпидемическое распространение.

Это внехромосомные генетические элементы (фрагменты ДНК), в кот-х содержится генетический материал. Находятся в цитоплазме. Обладают св-вами репликона.

Не являются обязательными генетическими структурами. Однако могут передавать довольно важные св-ва клеток:

1) способность к передаче генет. материала донора при конъюгации – F-плазмида;

2) устойчивость к лекарственным препаратам – R-плазмида;

3) синтез бактериоцинов (вызывают гибель бактерий того же или близких видов) – Col-плазмида;

4) синтез токсинов – Ent-плазмида;

5) синтез гемолизинов – Hly-плазмида.

Есть плазмиды, не проявляющиеся фенотипически, - это скрытые (криптические) плазмиды.

Все плазмиды делят на:

1) конъюгативные – переносят собственную ДНК из клетки-донора в клетку-реципиент при конъюгации;

2) неконъюгативные – не переносят.

При делении клетки плазмиды равномерно распределяются между дочерними клетками. Плазмиды – это факторы, увеличивающие жизнеспособность бактерий в орг-ме хозяина и окружающей среде.

34. Бактериофаги. Их химический состав и морфология.

Бактериофаги- вирусы бактерий. Бактериофагия – процесс взаимодействия фагов с бактериями, заканчивающийся очень часто их разрушением.

Фагам присущи все биологические особенности, которые свойственны вирусам. Геном представлен либо ДНК, либо РНК и заключен в белковую оболочку (капсид), структурные субъединицы которой уложены по типу либо спиральной, либо кубической симметрии.крупные имеют хвостик.

Они устойчивы в пределах рН от 5 до 8, не инактивируются холодными водными растворами глицерина и этилового спирта , на них не действуют такие ферментные яды, как цианид, фторид, хлороформ и т.д. хорошо сохраняются в запаянных ампулах, но легко разрушаются при кипячении, действии кислот, хим дезинфектантов.
35. Типы инфекций вызываемые фагами. Их особенности.

Б. в зависимости от типа вызываемой у бактерии инфекции делят на вирулентные и умеренные. Вирулентные Б. дают литическую продуктивную инфекцию, в результате чего образуется новая генерация фагов. Литический цикл состоит из фаз адсорбции фаговой частицы на рецепторах клеточной стенки, инфицирования клетки геномом или цельным фагом, репликации генома и синтеза белков головки и отростка, сборки фаговых частиц и выхода фага с лизисом бактерии-хозяина. На жидких средах лизис проявляется просветлением бактер. суспензии, на плотных средах - формированием участков отсутствия роста, к-рые называют «стерильными» пятнами, бляшками или негативными колониями. Размеры и форма этих образований имеют дифференциально-диагностическое значение. При длительном культивировании бактерий в присутствии вирулентного фага в популяции возникают резистентные к фагу варианты, дающие в процессе селекции вторичный рост, проявляющийся помутнением ранее прозрачной среды в пробирке или появлением на «стерильных» пятнах бактер. колоний. Умеренные Б. вызывают, как правило, абортивную лизогенную инфекцию, к-рая состоит в интеграции геномов бактерии и лизогенного фага (см. Лизогения). Продуктивная инфекция наблюдается лишь у единичных особей бактер. популяции. При индукции УФЛ или др индукторами число особей с продуктивной инфекцией резко увеличивается. Б. характеризуются специфичностью действия. Литический спектр их может охватывать все особи того или иного вида. Такие фаги называют универсальными прямыми поливалентными; их применяют при идентификации соответствующих бактерий, а также в целях фаготерапии и фагопрофилактики Типовые фаги способны лизировать лишь группу особей того или иного вида (фаговар), на чем основано типирование бактерий (см. фаготипирование). Кроме того, Б. используют как модель для изучения различных вопросов биологии и генетики. Они могут наносить ущерб производствам, базирующимся на культивировании микроорганизмов.
36. Какая разница между вирулентным и умеренным фагом?

Вирулентный – вызывает лизис инфицированных им бактерий может существовать только как вегетативный или зрелый б. вызывая репродуктивную форму инфекции.

Умеренный – геном которого интегрирован и реплицируется с геномом бактерии хозяина, способен существовать в ней в форме профага.
37. Что такое лизогения? Лизогенная конверсия?

Лизогения – способность различных штаммов бактерий, содержащих бактериофаги, лизировать другие штаммы бактерий, не разрушаясь при этом.

Геном бактерии и умеренного фага сосуществуют в виде единой хромосомы, в кот-й ДНК фага включена в ДНК хромосомы бактерии. Передаётся по наследству дочерним клеткам, фаговый геном освобождается с последующим лизисом бактерии.

Лизогенная конверсия – ассоциация фаговой ДНК с геномом бактерии вызывает изменение морфологии и антигенных св-в бактерии.

38. Стадии воздействия Т-четного фага с бактериальной клеткой?

С помощью своего хвостика фаг распознает специфический для него рецептор на поверхности клеточной стенки бактерий и прикрепляется к нему. Пластинка со своими шипами прикрепляется к стенке , вызывая лизис в месте прикрепления. Одновременно ионы Са 2+ активируют содержащуюся в белках чехла АТФазу, и чехол сокращается. В результате стержень прокалывает клеточную стенку в участке, разрушенном лизоцимом, и цитоплазматическую мембрану.
39. для чего используют фаги в медицинской практике?

Для:

· диагностики, заключающейся в выделении фага из организма больного

· фаготипирования

· фагоидентификации бактериальных культур с целью установления их видовой принадлежности

· фаготерапии – лечении некоторых инфекционных заболеваний

· фагопрофилактики – предупреждения некоторых заболеваний
40. что такое фаготипирование?

способ определения принадлежности выделенной и идентифицированной до вида к-ры к тому или иному фаговару (см.). Используют 2 подхода. Сущность первого состоит в установлении св-в, полученных из лизогенной к-ры фагов (литического спектра, антигенной специфичности и др.). Сущность второго, более распространенного, подхода базируется на выявлении спектра чувствительности выделенной к-ры к набору стандартных типовых фагов. Если фаговар к-ры соответствует типовому фагу, наступает лизис к-ры, проявляющийся в отсутствии роста, в то время как на месте нанесения др. фагов наблюдается сплошной рост микробов.