Будова та класифікація вірусів
Віруси – найдрібніші мікроби, що відносяться до царства Virae (від лат. Virus – отрута). Вони не мають клітинної будови і складаються з ДНК або РНК-геному, який оточений білками.
Будучи автономними генетичними структурами та облігатними внутрішньоклітинними паразитами, віруси розмножуються в цитоплазмі або ядрі клітини і не мають власної метаболічної системи. Для них характерний особливий роз’єднаний (диз’юнктивний) спосіб розмноження (репродукції): у різних частинах вірусінфіцірованних клітини синтезуються вірусні компоненти, а потім відбуваються їх збірка і формування вірусних частинок.
Зріла вірусна частка називається віріоном.
Структуру вірусів через їх малих розмірів вивчають за допомогою електронної мікроскопії як віріонів, так і їх ультратонких зрізів. Розміри вірусів (віріонів) визначають безпосередньо за допомогою електронної мікроскопії або побічно методом ультрафільтрації через фільтри з відомим діаметром пір, методом ультрацентрифугування.
Розмір вірусів коливається від 15 до 400 нм (1 нм дорівнює 1/1000 мкм): до маленьких вірусам, розмір яких схожий з розміром рибосом, відносять парвовіруси і вірус поліомієліту, а до найбільш великих – вірус натуральної віспи (350 нм). Віруси відрізняються за формою віріонів, які мають вигляд:
- Паличок (вірус тютюнової мозаїки); Кулі (вірус сказу); Сфери (віруси поліомієліту, ВІЛ); Нитки (філовірусів); Сперматозоїда (більшість бактеріофагів).
Віруси вражають уяву своєю різноманітністю структури і властивостей.
На відміну від клітинних геномів, які містять однорідну двониткової ДНК, вірусні геноми надзвичайно різноманітні. Розрізняють ДНК-і РНК-віруси, які гаплоидни, тобто мають один набір генів. Диплоїдний геном мають тільки ретровіруси. Геном вірусів містить від 6 до 200 генів і представлений різними видами нуклеїнових кислот: двунітевой, однониткових, лінійними, кільцевими, фрагментованими.
Серед однониткових РНК-вірусів розрізняють геномні:
- Плюс-нитка РНК; Мінус-нитка РНК (полярність РНК).
Плюс-нитка (позитивна нитка) РНК цих вірусів, крім геномної (спадкової) функції, виконує функцію інформаційної, або матричної РНК (іРНК, або мРНК); вона є матрицею для білкового синтезу на рибосомах інфікованої клітини. Плюс-нить РНК є інфекційною: при введенні в чутливі клітини вона здатна викликати інфекційний процес.
Мінус-нитка (негативна нитка) РНК-вірусів виконує тільки спадкову функцію; для синтезу білка на мінус-нитки РНК синтезується комплементарна їй нитка. У деяких вірусів РНК-геном є Амбіполярна (ambisense від грец. Амби – з обох сторін, подвійна компліментарність), тобто містить плюс-і мінус-сегменти РНК.
Геном вірусів може включатися в геном клітини у вигляді провируса, проявляючи себе генетичним паразитом клітини. Нуклеїнові кислоти деяких вірусів, наприклад вірусів герпесу, можуть перебувати в цитоплазмі інфікованих клітин, нагадуючи плазміди. Для вірусів характерна наявність структурних і неструктурних білків. Неструктурні білки беруть участь в репродукції вірусів, а структурні білки зумовлюють будову вірусів. Віруси мають як вірусспеціфіческой білки, так і клітинні білки, захоплені вірусом при репродукції в клітині господаря. Ліпіди і полісахариди мають у своєму складі головним чином складні віруси.
Розрізняють:
- Прості віруси (наприклад, вірус гепатиту А); Складні віруси (наприклад, віруси грипу, герпесу, коронавіруси).
Прості, або безоболочечние, віруси мають тільки нуклеїнову кислоту, пов’язану з білковою структурою, званої капсидом (від лат. Capsa – футляр). Протеїни, пов’язані з нуклеїнової кислотою, відомі як нуклеопротеїнами, а асоціація вірусних протеїнів капсида вірусу з вірусної нуклеїнової кислотою названа нуклеокапсидом. Деякі прості віруси можуть формувати кристали (наприклад, вірус ящура).
Капсид включає повторювані морфологічні субодиниці – капсомери, скомпоновані з декількох поліпептидів. Нуклеїнова кислота віріона, зв’язуючись з капсидом, утворює нуклеокапсид. Капсид захищає нуклеїнову кислоту від деградації. У простих вірусів капсид бере участь в прикріпленні (адсорбції) до клітки господаря.
Прості віруси виходять з клітини в результаті її руйнування (лізису).
Складні, або оболонкові, віруси, крім капсида, мають мембранну подвійну ліпопротеїнову оболонку (синонім: суперкапсид, або пеплос), яка набувається шляхом брунькування віріона через мембрану клітини, наприклад черезплазматичну мембрану, мембрану ядра або мембрану ЕПР. На оболонці вірусу розташовані глікопротеїнові шипи, або шипики, пепломери. Руйнування оболонки ефіром та іншими розчинниками інактивує складні віруси. Під оболонкою деяких вірусів знаходиться матриксний білок (М-білок).
Віріони мають спіральний, ікосаедріческой (кубічний) або складний тип симетрії капсида (нуклеокапсида). Спіральний тип симетрії обумовлений гвинтоподібної структурою нуклеокапсида (наприклад, у вірусів грипу, коронавірусів): капсомери укладені по спіралі разом з нуклеїнової кислотою. Ікосаедріческой тип симетрії обумовлений утворенням изометрически полого тіла з капсида, що містить вірусну нуклеїнову кислоту (наприклад, у вірусу герпесу).
Капсид і оболонка (суперкапсид) захищають віріони від впливу навколишнього середовища, зумовлюють виборче взаємодія (адсорбцію) своїми рецепторними білками з певними клітинами, а також антигенні і імуногенні властивості віріонів.
Внутрішні структури вірусів називають серцевиною.
У аденовірусів серцевина складається з гістоноподобних білків, пов’язаних з ДНК, у реовірусів – з білків внутрішнього капсида.
Лауреат Нобелівської премії Д. Балтімор запропонував систему Балтіморської класифікації, заснованої на механізмі синтезу мРНК. Ця класифікація розміщує віруси в 7 групах. Міжнародний комітет на таксономії вірусів (ICTV) прийняв універсальну систему класифікації, яка використовує такі таксономічні категорії, як:
- Сімейство (назва закінчується на viridae); Підродина (назва закінчується на virinae); Рід (назва закінчується на virus).
Вид вірусу не отримав біномної назви, як у бактерій.
Віруси класифікують за типом нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), її структуру та кількістю ниток. Вони мають:
- Двониткові або однониткові нуклеїнові кислоти; Позитивну (+), негативну (-) полярність нуклеїнової кислоти або змішану полярність нуклеїнової кислоти, амбіполярна (+, -); Лінійну або циркулярну нуклеїнову кислоту; Фрагментовану або нефрагментовані нуклеїнову кислоту.
Враховують також розмір і морфологію віріонів, кількість капсомерів і тип симетрії нуклеокапсида, наявність оболонки (суперкапсиду), чутливість до ефіру і дезоксихолат, місце розмноження в клітці, антигенні властивості та ін.
Віруси вражають тварин, бактерії, гриби і рослини.
Будучи основними збудниками інфекційних захворювань людини, віруси також беруть участь у процесах канцерогенезу, можуть передаватися різними шляхами, у тому числі через плаценту (вірус краснухи, цитомегаловірус та ін.), Вражаючи плід людини. Вони можуть призводити і до постінфекційний ускладнень – розвитку міокардитів, панкреатитів, імунодефіцитів та ін.
До неклітинним формам життя, крім вірусів, відносять:
- Пріони; Віроїди.
Віроїди – невеликі молекули кільцевої, суперспіралізованной РНК, що не містять білок і викликають захворювання рослин. Патологічні пріони – інфекційні білкові частинки, що викликають особливі конформаційні хвороби в результаті зміни структури нормального клітинного пріонового протеїну (PrPc), який є в організмі тварин і людини. PrPс виконує регуляторні функції. Його кодує нормальний пріоновий ген (PrP-ген), який розташований в короткому плечі 20-ї хромосоми людини.
Пріонні хвороби протікають по типу трансмісивних губкообразних енцефалопатій (хвороба Крейтцфельда-Якоба, куру та ін.). При цьому пріонних протеїн набуває іншу, інфекційну форму, що позначається як PrPsc (sc від scrapie – скрепі – пріонних інфекцій овець і кіз). Цей інфекційний пріонних протеїн має вигляд фібрил і відрізняється від нормального пріонів протеїну третинної або четвертинної структурою.
(2 votes, average: 3.50 out of 5)