12. Морфология вирусов. Классификация и таксономия вирусов

Вирусы – микроорганизмы, составляющие царство Vira.Отличительные признаки:1) содержат лишь один тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК);2) не имеют собственных белоксинтезирующих и энергетических систем;3) не имеют клеточной организации;4) обладают дизъюнктивным (разобщенным) способом репродукции (синтез белков и нуклеиновых кислот происходит в разных местах и в разное время);5) облигатный паразитизм вирусов реализуется на генетическом уровне;6) вирусы проходят через бактериальные фильтры.Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной (вириона) и внутриклеточной (вируса).По форме вирионы могут быть:1) округлыми;2) палочковидными;3) в виде правильных многоугольников;4) нитевидными и др.Размеры их колеблются от 15–18 до 300–400 нм.В центре вириона – вирусная нуклеиновая кислота, покрытая белковой оболочкой – капсидом, который имеет строго упорядоченную структуру. Капсидная оболочка построена из капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсидная оболочка составляют нуклеокапсид.Нуклеокапсид сложноорганизованных вирионов покрыт внешней оболочкой – суперкапсидом, которая может включать в себя множество функционально различных липидных, белковых, углеводных структур.Строение ДНК– и РНК-вирусов принципиально не отличается от НК других микроорганизмов. У некоторых вирусов в ДНК встречается урацил.ДНК может быть:1) двухцепочечной;2) одноцепочечной;3) кольцевой;4) двухцепочечной, но с одной более короткой цепью;5) двухцепочечной, но с одной непрерывной, а с другой фрагментированной цепями.РНК может быть:1) однонитевой;2) линейной двухнитевой;3) линейной фрагментированной;4) кольцевой;5) содержащей две одинаковые однонитевые РНК.Вирусные белки подразделяют на:1) геномные – нуклеопротеиды. Обеспечивают репликацию вирусных нуклеиновых кислот и процессы репродукции вируса. Это ферменты, за счет которых происходит увеличение количества копий материнской молекулы, или белки, с помощью которых на матрице нуклеиновой кислоты синтезируются молекулы, обеспечивающие реализацию генетической информации;2) белки капсидной оболочки – простые белки, обладающие способностью к самосборке. Они складываются в геометрически правильные структуры, в которых различают несколько типов симметрии: спиральный, кубический (образуют правильные многоугольники, число граней строго постоянно) или смешанный;

---

3) белки суперкапсидной оболочки – это сложные белки, разнообразные по функции. За счет них происходит взаимодействие вирусов с чувствительной клеткой. Выполняют защитную и рецепторную функции.Среди белков суперкапсидной оболочки выделяют:а) якорные белки (одним концом они располагаются на поверхности, а другим уходят в глубину; обеспечивают контакт вириона с клеткой);б) ферменты (могут разрушать мембраны);в) гемагглютинины (вызывают гемагглютинацию);г) элементы клетки хозяина.

1. 
   Вирусы классифицируются на те, которые содержат ДНК (вирус простого герпеса ) и те, что содержат РНК ( вирус иммунодефицита человека ).
   
2. 
   По структуре капсомеров. Изометрические (кубические), спиральные, смешанные.
   
3. 
   По наличию или отсутствию дополнительной липопротеидной оболочки
   
4. 
   За клетками-хозяевами
   

Наиболее применяемая в настоящее время классификация вирусов предложенная лауреатом Нобелевской премии Дэвидом Балтимор . Она построена на типе нуклеиновой кислоты, которая используется вирусом для переноса наследственного материала, и на том, каким путем происходит ее экспрессия и репликация. Стоит отметить, что такая классификация не отражает филогенетические связи между видами вирусов, так как вирусы, согласно общепринятым сейчас взглядом, имеют механизмы происхождения, отличные от всех других организмов.В отличие от клеточных организмов, генетическая информация которых хранится в виде двухцепочечной ДНК , геном вируса может сохраняться как в виде двух-, так одноцепочечныхнуклеиновых кислот . При этом этой кислотой может быть как ДНК , так и РНК , матричная форма которой (м-РНК) используется в клетках как промежуточный продукт при трансляции генетической информации в процессе синтеза протеинов . РНК-геномы вирусов могут быть закодированы в двух противоположных направлениях: или гены расположены в направлении от 5'-конца молекулы к 3'-концу (положительное направление, или + полярность), аналогично направлению расположения генов в м-РНК в клетках, или гены вирусного генома расположены в противоположном направлении (отрицательный направление, или-полярность).Таксономия вирусов в основных чертах похожа на таксономию клеточных организмов. Таксономические категории , используемые в классификации вирусов, такие (в скобках приведены суффиксы для образования латинских названий):

---

• 
  Ряд ( -virales )
  
• 
  Семья ( -viridae )
  
• 
  Подсемейство ( -virinae )
  
• 
  Род ( -virus )
  
• 
  Вид
  

Но в номенклатуре вирусов есть и некоторые особенности, отличающие ее от номенклатуры клеточных организмов. Во-первых, названия не только видов и родов, но также рядов и семей пишутся курсивом, во-вторых, в отличие от классической линнеевськои номенклатуры, названия вирусов не является биноминальной (т.е. образованными из названия рода и эпитета вида - подробнее см.. в статье «Научная классификация» ). Обычно названия вирусов образуются в форме [Болезнь] -вирус.В целом в настоящее время описано около 80 семей, в которые входят примерно 4000 отдельных видов вирусов.Распределение семей на ряды начался недавно и происходит медленно; в настоящее время ( 2005 год) выделено и описано диагностические признаки только трех рядов, и большинство описанных семей является неклассифицированных.Вирусология — раздел микробиологии, изучающий вирусы (от латинского слова virus — яд).Природа вирусовВирусы обладают уникальными свойствами, которые позволяют выделить их из общей массы микроорганизмов:Наличие только одного из двух видов нуклеиновых кислот.Отсутствие собственной белок-синтезируемых систем.Они представляют собой генетических паразитов.Вирусы не растут, а только репродуцируются (размножаются).Строение вирусовВирусы можно рассматривать двояко: как болезнетворные агенты и как агенты наследственности. Не все вирусы являются двойственными агентами; некоторые действуют только как болезнетворные, другие – только как агенты наследственности. Какую роль играет вирус, во многих случаях зависит от клетки хозяина и условий внешней среды.Вирусы – это биологические объекты, имеющие свои особенности:1. Содержат в своем составе только один из типов нуклеиновых кислот: РНК или ДНК.2. Не обладают собственным обменом веществ. Для размножения используют обмен веществ клетки-хозяина, ее ферменты и энергию.3. Могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не размножаются вне клеток тех организмов, в которых паразитируют (в отличие от бактерий вирус паразитирует на генетическом уровне).Вопрос о происхождении вирусов является дискуссионным. В настоящее время обсуждаются три гипотезы: 1) вирусы – примитивные доклеточные формы жизни; 2) вирусы возникли из патогенных бактерий в результате их крайней деградации (регрессивной эволюции), в связи с облигатным паразитизмом; 3) вирусы возникли из нормальных клеточных компонентов, вышедших из-под контроля клеточных регулирующих механизмов, и превратились в самостоятельные единицы.

---

Наиболее вероятна третья гипотеза. Можно предположить, что на участке ДНК хозяина произошла серия генетических изменений, превративших его в вирусную ДНК. Фрагмент клеточной ДНК перешел к самостоятельной репликации, стал функционировать как матрица для синтеза РНК и белков. Подтверждением гипотезы является тесная связь между клетками и вирусами, а также высокая приспособленность вирусов киспользованию клеточных систем.Объяснить происхождение РНК-вирусов труднее, так как в нормальной клетке не бывает саморепликации РНК. Вирусы существуют в двух основных формах: внеклеточной и внутриклеточной. Основными компонентами вирусной частицы являются нуклеиновая кислота и капсид. Некоторые вирусы имеют внешнюю оболочку, окружающую их капсиды. По структуре это типичная двухслойная биологическая мембрана. Капсид построен из капсомеров, которые, в свою очередь, состоят из одной (как у ВТМ) или нескольких белковых субъединиц. Для вирионов характерна строгая геометрическая упорядоченность строения. Вирион или его отдельные части обладают определенной симметрией – спиральной и изометрической. Спиральный тип симметрии характерен для многих вирусов растений и некоторых фагов. Спиральные вирусы подразделяют на палочковидные (ВТМ) и нитевидные (х-, у- и z-вирусы картофеля, вирус желтухи свеклы и др.).Изометрические капсиды по форме почти идентичны сфере, представляют собой правильные многогранники. Могут быть построены в виде тетраэдра, октаэдра или икосаэдра, причем последний тип является наиболее распространенным. Икосаэдр – это правильный многогранник, имеющий 20 граней, 12 вершин и 30 ребер. Капсид защищает центральную часть вириона (ядро), в которой расположена нуклеиновая кислота или нуклеиновая кислота с белком. По этому принципу построены некоторые вирусы растений (мозаики огурцов, некроза табака). К зоопатогенным вирусам с икосаэдрической структурой относятся вирусы группы герпеса, аденовирусы, возбудители полиомиелита и др.Сложные капсиды имеют большинство бактериофагов. Бактериофаги Escherichia coli Т-серии (Т-2, Т-4, Т-6) имеют головку и хорошо развитый отросток, состоящий из сократительного чехла и внутреннего полого белкового стержня. Один конец чехла закреплен на стержне, не соединяясь с головкой, а другой заканчивается базальной пластинкой с шипами и нитями. Чехол состоит из белковых субъединиц, уложенных по спирали. Сокращение чехла способствует проникновению ДНК в клетку хозяина

---

При электронно-микроскопическом анализе строения капсидов на их поверхности удается обнаружить выступы, шипы, которые обычно расположены на каждой из 12 вершин икосаэдра. Эти шипы играют важнуюроль в инициации инфекции. В литературе описан "волосатый" фаг, у которого от поверхности головки вириона отходят многочисленные фибриллы. Далеко не у всех вирусов животных вирионы имеют описанные формы. Вирионы рабдовирусов по форме напоминают пулю; их оболочка образуется в результате отпочкования от плазматической мембраны клетки. Вирионы группы оспы имеют форму параллелепипеда с неравными ребрами, полностью формируются в цитоплазме клетки. Размеры вирусных частиц могут достигать нескольких сотен нанометров.Химический состав вирусовВирусы имеют сравнительно простой химический состав. Непременным компонентом вирусной частицы является нуклеиновая кислота, белок и зольные элементы (К, Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Cu), соединенные с отрицательно заряженными группами нуклеиновой кислоты и белка. Эти три компонента являются общими для всех без исключения вирусов (простых или минимальных). Липиды и углеводы входят в состав сложныхвирусов.Различают две большие группы вирусов: ДНК-геномные и РНК- геномные. Большинство вирусов растений содержат РНК. Среди вирусов человека и животных широко представлены обе группы. Большинство бактериофагов являются ДНК-геномными вирусами.Вирусная ДНК. Молекулы вирусных ДНК могут быть двух цепочечными или одно цепочечными, линейными или кольцевыми. Для двуспиральной циклической ДНК характерна суперспирализация, при этом изменяются свойства молекулы, повышается устойчивость к экзонуклеазам. Большинство нуклеотидных последовательностей в вирусном геноме встречается лишь по одному разу.В составе ДНК фагов обнаружены аномальные азотистые основания: вместо цитозина – 5-оксиметилцитозин или 6-метилцитозин, а вместо тимина – 5-оксиметилурацил. Глюкозилирование ДНК некоторых фагов придает ей стабильность, делает нечувствительной к действию ДНКазы.Вирусная РНК. У вирусов РНК выполняет функции вещества наследственности. Может быть двух- или одноцепочечная.Геном одного вируса может быть фрагментированным. Эти фрагменты могут входить в состав одного вириона (моновирусы) или разных вирионов (ковирусы или мультивирусы). Распределение генома одного вируса по разным вирионам позволяет увеличить объем генетической информации без увеличения массы молекулы РНК и вириона в целом. У реовирусов геном состоит из 10 фрагментов, все фрагменты обнаруживаются в составе одного вириона.

---

Смотрите также файлы

• Метрические единицы длины Цель урока Формирование навыков и умений применять разные единицы длины в решении задач. Задачи.doc

• Урок россия страна возможностей.docx

• Реферат по физической культуре на тему " Сёрфинг" Сделал Шарапов К. М.docx

• Бумажный конденсатор.docx

• Письменное задание Правила употребления иностранных и русских антропонимов.docx