Общая вирусология, состав вирионов

Вирусы - особое царство ультрамикроскопических размеров организмов, обладающих только одним типом нуклеиновых кислот, лишенных собственных систем синтеза белка и являющихся поэтому абсолютными внутриклеточными паразитами (А.И.Коротяев)
МОРФОЛОГИЯ:
-изучают с помощью электронной микроскопии, так как их размеры очень малы (18-400 нм) и сравнимы с толщиной оболочки бактерии

Царство Vira в отличие от всех организмов характеризуются следующими признаками:
1. Они содержат лишь один тип нуклеиновой кислоты;
2.. Не имеют собственных белоксинтезирующих и энергетических систем;
3. Не имеют клеточной организации;
4. Обладают уникальным разобщенным способом репродукции (дезъюнктивное размножение)-синтез вируспецифичных белков и формирование генома в разных частях клетки.
5. Имеют ультрамикроскопические размеры
6. Абсолютные внутриклеточные паразиты

ФОРМЫ ВИРУСОВ
-палочковидные (вирус табачной мозаики)
-пулевидные (вирус бешенства)
-сферические (вирусы полиомиелита и ВИЧ)
-нитевидные (филовирусы)
-в виде сперматозоида (многие бактериофаги)

ФОРМЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ ВИРУСОВ:
ВИРИОН- внеклеточная форма
ВИРУС- внутриклеточная форма
Вирусы человека и животных.
Вироиды – вирусы растении
Бактериофаги – вирусы бактерии.
Прионы - общее определение возбудителей категории прионных инфекций

КЛАСССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ:
1.Царство VIRA
2.По типу нуклеиновой кислоты делятся на 2 подцарства:
-РНК-содержащие
-ДНК-содержащие
3.Семейство - определяется наличием нуклеиновой кислоты, ее структурой, а также наличием или отсутствием внешней оболочки, Аг, резистентностю к температуре, рН, детергентам и т.д.
4. Род
5. Вид – для вирусов нет четкого понятия

ПО ТИПУ НУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ:
ДНК-содержащие
Герпесвирусы
Вирус гепатита В
Аденовирусы
Парвовирусы
РНК-содержащие
-коронавирусы
-парамиксовирусы
-вирус гепатита А
-ортомиксовирусы
-ретровирусы
-рабдовирусы
-тогавирусы
-пикорнавирусы

ПО СТРОЕНИЮ :
ПРОСТЫЕ (без оболочки)- состоят из НК и белковой оболочки, наз. КАПСИДОМ (от лат. Capsa-футляр).
Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц –КАПСОМЕРОВ.
НК и капсид взаимодействуют друг с другом, образуя НУКЛЕОКАПСИД
СЛОЖНЫЕ (с оболочкой)- снаружи окружены ЛИПОПРОТЕИНОВОЙ ОБОЛОЧКОЙ (суперкапсидом) .
На оболочке вируса расположены
«ГЛИКОПРОТЕИНОВЫЕ ШИПЫ» , или «шипики».

КАПСИД или НУКЛЕОКАПСИД могут иметь спиральный и икосаэдрический (кубический) или сложный тип симметрии
ИКОСАЭДРИЧЕСКИЙ тип симметрии обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную НК (например, у вирусов гепатита А, полиомиелита, герпеса)
СПИРАЛЬНЫЙ тип симметрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вируса гриппа)

Химический состав вирусов:
НК (ДНК-4-40%,РНК-1-4%)-носитель генетической информации.
БЕЛОК (50-90%)-структурные, неструктурные
ЛИПИДЫ(4-42%)-укрепление структуры вирусов
УГЛЕВОДЫ(3-10%)-сохраняет форму, защищает от протеаз

ФЕРМЕНТЫ ВИРУСОВ:
-образование вирусной НК (реплаказы, транскриптазы)
-проникновение вирусной НК в клетку и выход готовых вирионов (нейраминидаза, лизоцим, АТФ-аза)
-вирусиндуцированные ферменты клетки (ДНК-зависимая ДНК-полимераза; РНК-зависимая РНК-полимераза)

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВИРУСА С КЛЕТКОЙ ХОЗЯИНА:
1.Адсорбция на клетке - взаимодействие со специфическими поверхностными рецепторами.
ДВЕ ФАЗЫ:
1-ионное притяжение –между вирусом и клеткой и носит неспецифический характер
2-физическое прикрепление- вирусной частицы к рецептору (специфический процесс).
На процесс адсорбции влияет тканевая специфичность.

2.Проникновение вируса в клетку и «раздевание» вириона
Процесс зависит от температуры и может протекать:
-слияние мембран вируса и клетки -внутренние структуры вируса оказываются в цитоплазме заражённых клеток , а вирусные оболочки – на поверхности клеток
-пиноцитоз (веропексис), с последующим образованием вакуоли (эндосома) вокруг вируса.
-фагоцитоз -вирус проникает в фагоциты (незавершенный фагоцитоз).

3.Синтез компонентов- образование вируспецифических белков в цитоплазме. Место сборки генома вируса может быть различным.
4.Полная сборка вириона – капсиды связываются с вирусной НК.
5. Выход вирусных частиц из клетки
– «голые» вирусы (простые)высвобождаются быстро, при этом клетка разрушается;
-«одетые» вирусы (сложные) высвобождаются медленнее (почкованием), клетки могут сохранять жизнеспособность

В результате взаимодействия развивается либо:
ПРОДУКТИВНАЯ ИНФЕКЦИЯ (размножение, репродукция вируса)
АБОРТИВНАЯ ИНФЕКЦИЯ (нарушение репродукции на одном из этапов)
ИНТЕГРАТИВНАЯ ФОРМА КЛЕТОЧНОЙ ИНФЕКЦИИ (интеграция вирусной НК в клеточный геном)-провирус.

Взаимодействие «клетка—вирус» имеет:
литический характер –гибель клетки (острая инфекия).
2. стабильное взаимодействие (не приводит к гибели и при этом НК встраивается в геном хозяина):
лизогения бактерий (латентная инф-ия). Герпес.
вирусная трансформация клеток (ретровирусы - могут индуцировать начало злокачественного роста.)
3. персистирующие инфекции (образование дочерних популяций возбудителя после завершения острой фазы болезни)-характеризуются постепенным выделением вирусных частиц без гибели клетки (вирус гепатита В- хр.гепатит и опухоли печени)

МЕТОДЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ВИРУСОВ:
В куриных эмбрионах
В культурах клеток и тканей
( неперевиваемые, перевиваемые, полуперививаемые)
Заражение восприимчивых животных

БАКТЕРИОФАГ
вирус бактерий (греч. «пожиратель бактерий), обладает способностью проникать в бактериальные клетки, репродуцироваться в них и вызывать растворение бактерий или фагоносительство без растворения бактериальной клетки.
Это явление открыто в 1920 г Д.Эрелем

ПО МОРФОЛОГИИ ФАГИ :
-нитевидные, без видимой головки
-фаг с аналогом отростка
-фаг без отростка
-фаг с коротким отростком
-фаг с несокращающимся чехлом у отростка
-фаг с сокращающимся чехлом у отростка

СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ:
-ГОЛОВКА ( в полости головки нах-ся ДНК, покрытая тонкой белковой оболочкой- капсидом ). Если на головке имеются выступы (волоски)- «волосистый фаг»
-СТЕРЖЕНЬ- хвостовой отросток (полая трубка, одетая сокращающимся «чехлом». Ч/з стержень в бак. кл. поступает ДНК (или РНК) фага. На конце фага имеется фермент ЛИЗОЦИМ.

ВОРОТНИЧОК
-БАЗАЛЬНАЯ ПЛАСТИНКА с шипами-ч/з отверстие в баз.пл. проходит стержень. Шипы- для прикрепления фага к рецепторам клетки. Сокращение отростка и впрыскивание НК стимулируется базальной мембраной
-ФИБРИЛЛЫ (5 длинных нитей) служат для «узнавания» участков на поверхности бактерий, к которым прикрепляется фаг.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ФАГОВ:
белок (50-60%)
ДНК (40-50%),
липиды, углеводы (небольшие количества)
лизоцим, гиалуронидаза (на конце стрежня)

ГЛАВНЫЕ СВОЙСТВА ФАГОВ:
СПЕЦИФИЧНОСТЬ- способность взаимодействовать с определенным видом микроорганизмов.
АДАПТАЦИЯ- способность при пассировании лизировать близко родственных микробов.
ЛИТИЧЕСКАЯ или лизогенная активность (вызывать растворение бактерий или фагоносительство).
РЕЗИСТЕНТНОСТЬ- устойчивость к действию радиации, хранению в лиофильно высушенном виде (но быстро гибнут от дезинфектантов, кипячения, кислот).

Условия взаимодействия фага с бактериальной клеткой
На успешное взаимодействие фага с бактериями влияют следующие условия:
1.Клетка должна быть живой, молодой. Мертвые клетки только адсорбируют фаг, но внутри клетки он не размножается
2.Оптимальное количество клеток –250 млн /мл; максимальное-500 млн /мл. При более высоких концентрациях бактерий полного растворения не произойдет

3.Оптимальной для размножения фага является слабощелочная среда (pH=7,6).
4.Оптимальная температура- температура роста соответствующих бактерий.
5.Питательная среда должна обеспечивать максимальное размножение бактерий, за счет которых будет размножаться фаг.
6.Фаг должен быть специфичен, а клетка чувствительна к фагу.
7.Наличие ионов Ca, Zn.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФАГА С БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКОЙ
1.АДСОРБЦИЯ - фаг фиксируется на внешней поверхности клетки. Участвуют рецепторы бактерий, которые находятся на ЛПС и липопротеиновом слое, рецепторы фага- на фибриллах (нити), «усики» воротничка. На 1 бактерию адсорбируется 300 частиц фага.
Адсорбция бывает:
-обратимая (фаг не теряет своей активности)
-необратимая
2.ПРОНИКНОВЕНИЕ
После адсорбции чехол сокращается, стержень проходит через клеточную стенку до ЦПМ, ДНК фага впрыскивается в клетку. Белки фага остаются снаружи.

3.РЕПРОДУКЦИЯ ФАГА-
1. синтез ранних белков (дезоксирибонуклеаза, ДНК-полимераза. Через 5 мин синтез ДНК новых фагов
2.синтез (поздних) структурных белков фага на рибосомах
4. СБОРКА (СОЗРЕВАНИЕ) ФАГА
Первой формируется базальная пластинка, затем стержень, чехол, они скрепляются. Головка фага прикрепляется к хвосту. За 1 мин появляется 7-8 частиц фага. Происходит накопление структурных элементов фага. Цикл размножения фага длится 30-40 мин, примерно образуется 200 новых фагов
5.ВЫХОД ИЗ КЛЕТКИ
Бактерии увеличиваются в размерах, образуются вздутия. Лизис бактерий изнутри ( действует лизоцим).

ВИДЫ ФАГОВ:
1.ВИРУЛЕНТНЫЕ-фаги, которые вызывают лизис клетки .
Типы лизиса:
- В виде взрыва (быстро-за 0,003- 0,005 сек)
- «Таяние»- замедленное просветление клеток
После лизиса- клеточная стенка как пустой мешок, цитоплазма- глыба в форме клетки
2.УМЕРЕННЫЕ- не лизирует, лизогенезирует клетку, т.е. бактерия становится носительницей фага, оставаясь жизнеспособной и называется лизогенной бактерией

-Умеренный фаг проникает в клетку, его ДНК соединяется с ДНК клетки. При делении клетки синхронно с ней делится фаг и передается потомству клеток. Такой умеренный фаг называется ПРОФАГОМ (предшественник фага)
-Внешне лизогенные бактерии не отличаются от нелизогенных.

В лизогенной микробной культуре отдельные клетки могут лизироваться, так как умеренный фаг может переходить в вирулентный.
Процесс перехода может быть
1. спонтанным
2. индуцированным

ПРИМЕНЕНИЕ ФАГОВ:
1.ДИАГНОСТИКА инфекционных заболеваний
2.ВЫЯВЛЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ окружающей среды (эпидемиологическое значение для поиска источника инфекции, путей передачи).
3.ЛЕЧЕНИЕ инфекционных больных
4.ПРОФИЛАКТИКА инфекционных заболеваний