Kakšen je učinek virusov na celico? Značilnosti, opis in struktura

Poliomielitis in črne koze, sindrom pridobljene imunske pomanjkljivosti

Rojstvo virologije

Leta 1892 je bil v laboratoriju Nikitskega botaničnega vrta na Akademiji znanosti Rusije, mladi znanstvenik Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) ugotavlja, da je mozaična bolezen tobaka posledica sredstva, ki prehaja skozi bakterijske filtre, ne raste kot bakterije na umetnih medijih in ne daje slike bolezni skozi filtrate.

To je datum, ki se šteje za rojstvo znanosti o virusih, čeprav jih njihov odkritelj še nikoli ni mogel videti v življenju. Videli smo jih le v 30-ih letih prejšnjega stoletja, ko so se pojavili elektronski mikroskopi.

Posebno kraljestvo

Virusi so tako neverjetni, da so ločeni v ločeno kraljestvo Vira (iz latinskega virusa, strupa). Kako so organizirani virusi, da so tako različni od vseh živih organizmov na našem planetu? Prvič, vsebujejo samo eno vrsto nukleinskih kislin - bodisi DNA ali RNA. Vsi drugi organizmi v njihovih celicah imajo obe vrsti.

Drugič, virusi nimajo celične strukture in sistemov za sintezo beljakovin. Tretjič, virusi so navidezni (povsod) in zelo majhni. In kar je najpomembnejše, so genetski (molekularni) ravni znotrajcelični paraziti.

Virion in virus

Razvrstitev in struktura virusov je raznolika v različnih virih. Danes je bilo preučenih in opisanih približno tisoč človeških virusov, vendar je to daleč od popolnega seznama. Konec koncev, začnemo študirati izključno v kontekstu bolezni. Ekstracelularna oblika obstoja teh parazitov je virion. Ko vstopi v celico, mehanizem penetracije virusa pretvori v popolnoma drugačno obliko. In takrat govorimo o virusni okužbi.

Velikost in oblika snovi

Dimenzije virionov merimo v nanometrih (10^-9 meter). Eden od najmanjših - poli virusov - ima virion velikost 17 nanometrov. Virusi influence so srednje velikosti, od 80 do 120 nanometrov. Ampak obstajajo velikani - virus velikih koz je približno 400 nanometrov.

Virusi so shematični kot kozmonavti. V "skrivnosti" - zaščitna proteinska lupina, včasih vsebujoča lipide in ogljikove hidrate ter se imenuje kapsid - dedni material nukleinske kisline (RNA ali DNA). In dedni material je predstavljen v obliki "minimalne potrošniške košarice" - encimov za dejansko (kopiranje) samega sebe in dejanski genom virusa.

Videz "vesoljca" je lahko paličasti, spiralni, sferični, v obliki krogel, v obliki opeke ali na splošno nepravilne oblike. Vzrok je beljakovin, ki so potrebni za virion za mehanizem penetracije virusa v celico. Virusi se spajajo z membrano gostiteljske celice, njene nukleinske kisline pa so ujete v citoplazem, ki so pripravljene za samo-montažo v mlajši generaciji virusov.

Ali živ ali ne?

Na to vprašanje ni nobenega jasnega odgovora niti med virologi. Če se šteje, da je živi sistem zmožen reprodukcije podobnih, potem so virusi živi organizmi. Če bi temu dodali vsaj nekaj življenjskih procesov - potem niso živi. Poleg tega je treba zapomniti, da se ne razmnožujejo zunaj gostiteljske celice.

Informacije o izvoru in delovanju virusov prav tako puščajo veliko vprašanj. Najbolj sprejemljiva hipoteza danes je njihov izvor iz "ubežnih" nukleinskih kislin, ki so pridobili sposobnost ponovitve v tujih celicah.

Učinek virusa na celico

Virusi komunicirajo s celicami v dveh vrstah scenarijev, katerih glavne razlike so v stopnji odvisnosti parazita na gostitelju. V celoti je odvisna od energije in beljakovinskega sintetiziranja v celici, vendar se obnaša neodvisno.

Kakšen je učinek virusov na celico? Pri replikaciji virusnih nukleinskih kislin glede na lasten urnik. Ta scenarij se imenuje produktivno, seveda z vidika parazita. Lahko se konča s smrtjo gostiteljske celice.

Drugi scenarij je pomirjevalen. V tem primeru je genom virusa vključen v genom gostitelja in se kovalentno replicira s celičnimi nukleinskimi kislinami. Razvoj, kaj se učinek virusov na celico manifestira sam, lahko nadaljuje na dva načina. Ali se virus počuti tiho, in samo pod določenimi pogoji začnejo delovati njegovi geni, iz mladih celic pa pridejo mladi virioni v iskanje novih žrtev. Geni virusa stalno delujejo in proizvajajo mlajšo generacijo, vendar celica ne umre.

V zunanjem okolju mladi virusi padejo bodisi kot posledica uničenja gostiteljske celice bodisi iz izgona fragmentov citoplazme ali eksocitoze majhnih skupin virionov.

Povsod in povsod

Kot smo že omenili, virusi najdemo povsod. Vendar pa obstajajo tudi odtenki. Tako virioni z repom parazitizirajo pretežno v bakterijskih celicah. V rastlinskih celicah pogosteje odkrivamo viruse v obliki niti ali spirale, ker imajo gosto celulozno membrano, ki jo z repom prebodijo virioni. Mimogrede, videz trakov na cvetju tulipanov je pogosto povezana z okužbo rastlin z virusi. Vendar nas prodajajo kot posebno sorto!

Paraziti z lipoproteinsko kapsulo prevladujejo v živalskih celicah. Nekateri virioni imajo zelo strogo dovoljenje za prebivanje. Torej lahko virus, ki povzroča poliomielitis, obstajal le v celicah primatov in človeka, pa tudi potem sploh ne. Drugi, kot so virusi črnih koz, imajo širok razpon možnih gostiteljev.

Kako priti v telo gostitelja?

Najpogostejša metoda je zračna pot okužbe. Milijonske kapljice tekočine se izločajo v okoliški prostor, ko kašelj, kihanje in samo dihanje. Z visoko virulenco (nalezljivost) patogena za preprečevanje širjenja okužbe je zelo težko.

Druga pot infekcije je nalezljiva, z neposrednim fizičnim stikom. To je majhna skupina virusnih bolezni, in sicer herpesa, aidsa in venske okužbe.

Precej nevaren način okužbe je skozi vektorje. Lahko postanejo kateri koli živi organizem, ki je dobil okužbo iz rezervoarja ali nosilca. V tem primeru nosilec postane vmesni gostitelj, v celicah, katerih patogeni povzročitelj lahko pomnoži ali celo preide na določene stopnje življenjskega cikla. Taki patogeni vključujejo, na primer, virus stekline.

Nekateri virusi lahko nosijo žuželke na pokrovčkih, virus virusov velikih koz pa dolgo časa ohranja virulenco, tudi v prahu.

Veliko bolezni

Glede na raznolikost virusov ni presenetljivo, da so na celični ravni številne virusne okužbe, čeprav znanstveniki niso ugotovili povezave med obliko virusa in naravo bolezni. Na primer, vnetje jeter pri ljudeh lahko povzroči virus hepatitisa A, C in E. Vsi so drugačni v genetski strukturi in zunanji obliki ter so uvrščeni v tri različne družine.

Družina pikornavirusa, katere vrste so podobne, kot so dvojčka, povzročajo takšne bolezni. kot FMD, diabetes, miokarditis, konjunktivitis in različni prehladi.

Sanje o mikrobiologu

Virusi in še posebej bakteriofagi so danes najljubši predmet raziskav molekularne biologije. Citotechnologies aktivno uporabljajo edinstveno zmožnost virusov, da svoje dedne informacije vključijo v genom gostiteljske celice. Virusi so imenovani vektorji prenosa genskega materiala.

Sodobna znanost predstavlja številne primere uspešnih transgenskih organizmov, na primer, vrsta krompirja v genomu, ki je uveden gen chitinase, encima, ki poruši chitin. Chitinase se nabira v stebelih in listih krompirja in je neprimerno za krmljenje z insekti in parazitskimi glivami.

Ne glede na učinek virusov na celico, njihovo obliko in vsebino, pa tudi strategije razmnoževanja, je zdravilo v boju proti njim kot povzročiteljem bolezni. Pri nalezljivih boleznih je približno 75% bolezni virusne narave. Etiologija 25% vseh okužb v prebavnem traktu je tudi posledica virusov.

Opredelitev je dodatno zapletena z možnostjo okužbe v latentnem obdobju. Zato je treba vsak patogen proučiti globoko, pri tem pa izkazovati svojo patogenost in iskati popolnoma posebne načine boja proti njim, kar ni vedno mogoče.