Jaký je účinek virů na buňku. Vlastnosti, popis a struktura

Poliomyelitida a neštovice, syndrom získané imunodeficience

Narození virologie

V roce 1892 v laboratoři Nikitské botanické zahrady v Akademii věd Ruska mladý vědec Dmitrij Iosifovič Ivanovský (1864-1920) zjistili, že onemocnění mozaiky tabáku způsobené patogenem, která prochází přes bakteriální filtr, neroste, jako jsou bakterie, na umělých médiích a neposkytuje obraz nemoci přes filtrátů.

Toto datum je považováno za narození vědy o virech, i když je jejich objevitel nikdy nebyl schopen je vidět po celý život. Viděli jsme je až v 30. letech minulého století, kdy se objevily elektronické mikroskopy.

Oddělené království

Víry jsou tak úžasné, že jsou rozděleny do samostatného říše Vira (z latinského viru, jedu). Jak se organizují viry, že jsou tak odlišné od všech živých organismů na naší planetě? Nejprve obsahují pouze jeden typ nukleových kyselin - DNA nebo RNA. Všechny ostatní buňky v buňkách mají oba typy.

Za druhé, viry postrádají buněčnou strukturu a systémy pro syntézu proteinů. Za třetí, viry jsou všudypřítomné (všudypřítomné) a velmi malé velikosti. A co je nejdůležitější, jsou intracelulární parazity na genetické (molekulární) úrovni.

Virion a virus

Klasifikace a struktura virů je různorodá v různých zdrojích. Dnes bylo studováno a popsáno zhruba tisíc lidských virů, ale toto je zdaleka ne úplný seznam těchto virů. Koneckonců, začneme studovat výhradně v souvislosti s onemocněním. Extracelulární forma existence těchto parazitů je virion. Když vstoupí do buňky, mechanizmus proniknutí viru ji změní v zcela jinou formu. A to je, když mluvíme o virové infekci.

Velikost a tvarová záležitost

Rozměry virionů jsou měřeny v nanometrech (10^-9. metr). Jeden z nejmenších virových virů - má virion velikosti 17 nanometrů. Chřipkové viry jsou středně velké, od 80 do 120 nanometrů. Ale tam jsou obři - virus viru neštovic má velikost asi 400 nanometrů.

Viry jsou schematizovány jako kosmonauté. V „obleku“ - ochranným proteinovým obalem a někdy s obsahem lipidů a sacharidů a nazývá kapsidu - je rodový materiálu nukleové kyseliny (DNA nebo RNA). A dědičný materiál je prezentován ve formě "minimálního spotřebního koše" - enzymů pro vlastní (kopírování) samotného a skutečného genomu viru.

Vzhled "skafandru" může být tyčovitý, spirálovitý, sférický, kuličkový, cihlovitý nebo obecně má nepravidelný tvar. Je způsobena bílkovinami, které jsou pro virion nezbytné pro mechanismus pronikání viru do buňky. Viry se spojí s hostitelskou buněčnou membránou a její nukleové kyseliny jsou zachyceny v cytoplazmě, které jsou připraveny pro sebe-sestavení v mladší generaci virů.

Žijící nebo ne?

Na tuto otázku neexistuje žádná definitivní odpověď ani mezi virology. Pokud je živý systém považován za schopný reprodukovat podobné, pak jsou viry živými organismy. Pokud k tomu přidáte alespoň některé životní procesy - pak nejsou naživu. Kromě toho je třeba si uvědomit, že se nereprodukují mimo hostitelskou buňku.

Informace o původu a působení virů také zanechávají spoustu otázek. Nejvíce přijatelnou hypotézou je jejich původ z "fugitivních" nukleových kyselin, které získaly schopnost replikovat se v cizích buňkách.

Vliv viru na buňku

Viry interagují s buňkami ve dvou typech scénářů, jejichž hlavními rozdíly jsou míra závislosti parazita na hostiteli. Totéž závisí na energetické a proteinově syntetizující ekonomice buňky, ale chová se nezávisle.

Jaký je účinek virů na buňku? Při replikaci virových nukleových kyselin podle vlastního plánu. Tento scénář se nazývá produktivní, samozřejmě z hlediska parazita. A může skončit smrtí hostitelské buňky.

Druhý scénář je smířlivý. V tomto případě je genom viru zahrnut v genomu hostitele a je kovalentně replikován s buněčnými nukleovými kyselinami. Vývoj toho, co se projevuje účinek virů na buňku, může jít dále dvěma způsoby. Buď se virus chová tiše a za jistých podmínek začíná pracovat s jeho genetickými buňkami. Buď geny viru neustále pracují a produkují mladší generaci, ale buňka nezemře.

V prostředí malé viry vstupuje buď v důsledku zničení hostitelské buňky, a to buď tlačí fragmenty cytoplazmě, exocytóza nebo malé skupiny virionů.

Všude a všude

Jak již bylo řečeno, viry se nacházejí všude. Ale existují i ​​nuance. Tak, virions s ocasem parazitují převážně v bakteriálních buňkách. Viriony ve formě vláken nebo spirály jsou běžnější v rostlinných buňkách, protože mají husté celulózové střeva, což je například injekční stříkačka pro propíchnutí ocas virionů. Mimochodem, vzhled pruhů na květinách tulipánů je často spojován s infekcí rostlin s viry. Ale prodávají nás jako zvláštní odrůdu!

Parazity s lipoproteinovou kapslí převládají v živočišných buňkách. Někteří virioni mají velmi přísné "povolení k pobytu". Takže virus, který způsobuje poliomyelitidu, může existovat pouze v buňkách primátů a lidí, a dokonce i ve všech. Jiní, jako například virus neštovic, mají širokou škálu možných hostitelů.

Jak se dostanou do těla hostitele?

Nejčastější metodou je přenos infekce vzduchem. Milióny nejmenších kapiček kapaliny jsou vyhozeny do okolního prostoru při kašli, kýchání a prostém dýchání. S vysokou virulencí (infekčnost) patogenu, aby se zabránilo šíření infekce, je velmi obtížné.

Další cesta infekce je nakažlivá, s přímým fyzickým kontaktem. Jedná se o malou skupinu virových onemocnění, konkrétně herpes, AIDS a pohlavních infekcí.

Poměrně nebezpečný způsob infekce je prostřednictvím vektorů. Mohou se stát jakýmkoli živým organismem, který dostal infekci ze zásobníku nebo nosiče. V tomto případě se nosič stává prostředníkem, v jehož buňkách se patogenní činidlo může množit nebo dokonce procházet určitými stadii životního cyklu. Takovéto patogeny zahrnují například virus vztekliny.

Některé viry jsou schopné přenášet hmyz na kryty a virus viru může udržet svou virulenci po dlouhou dobu i v prachu.

Mnoho nemocí

Vzhledem k rozmanitosti virů, není překvapující škála virových infekcí na buněčné úrovni, i když vědci nikdy nalezen vztah mezi tvarem viru a povaze onemocnění. Například zánět jater u lidí může způsobit viry hepatitidy A, C a E. Všechny se liší v genetické struktuře a vnější formě a dokonce se dělí do tří různých rodin.

Rodina pikornavirů, jejichž druhy vypadají podobně jako dvojčata, způsobují takové nemoci. jako je FMD, diabetes, myokarditida, konjunktivitida a různé nachlazení.

Sní o mikrobiologovi

Viry, a zejména bakteriofágy, jsou dnes oblíbeným objektem výzkumu molekulární biologie. Cytotechnologie aktivně využívají jedinečnou schopnost virů integrovat svou dědičnou informaci do genomu hostitelské buňky. Viry byly pojmenovány vektory přenosu genetického materiálu.

Moderní věda představuje mnoho příkladů úspěšných transgenních organismů, například různých brambor, do jejichž genomu se zavádí chitinázový gen, enzym, který rozkládá chitin. Chitináza se hromadí ve stoncích a listích bramboru a činí ho nevhodným pro krmení hmyzem a parazitickými houbami.

Bez ohledu na vliv virů na buňku, jejich tvar a obsah, stejně jako reprodukční strategie, je všelékem v boji proti nim jako kauzativní činidla onemocnění. U infekčních onemocnění je asi 75% onemocnění virové povahy. Etiologie 25% všech infekcí gastrointestinálního traktu je také způsobeno viry.

Definice je dále komplikována možností infekce v latentním období. Proto je nutné zkoumat každý patogen v hloubce a zároveň projevovat jeho patogenitu a hledat zcela zvláštní způsoby boje proti němu, což není vždy možné.