Вирусы. Фаги

Вирусы – это неклеточные формы жизни. Были открыты в 1892 году русским ученым Д.И. Ивановским при изучении болезни табака, которая носит название табачная мозаика. Вирусы имеют очень малые размеры (от 10 до 300 нм) и видны только в электронный микроскоп. Их форма может быть сферической, палочковидной, нитевидной. Вирусы могут иметь спиральный или кубический тип симметрии. Они состоят из нуклеиновой кислоты (только ДНК или только РНК) и белковой оболочки – капсида. Некоторые вирусы имеют дополнительную оболочку – суперкапсид, состоящий из фрагментов цитоплазматической мембраны (фосфолипидов и белков)клетки хозяина.

По содержанию нуклеиновой кислоты вирусы делят на ДНК-содержащие (вирусы оспы, герпеса, гепатита В) и РНК-содержащие (вирусы иммунодефицита человека, гриппа, кори, полиомиелита). ДНК и РНК, входящие в состав вирусов, могут быть как двухцепочечными, так и одноцепочечными.

Вирусы существуют в 2-х формах: покоящейся (внеклеточной) и продуцирующейся (внутриклеточной). Внеклеточная покоящаяся форма называется вирионом. Вирусы – это внутриклеточные паразиты, самостоятельно они жить не могут, а проявляют свойства живых организмов и размножаются только в клетках.

При заражении клетки ДНК-содержащими вирусами нуклеиновая кислота (ДНК) вируса встраивается в ДНК хромосом клетки хозяина. На этой матрице синтезируется иРНК, которая служит основой для образования вирусных белков рибосомами зараженной клетки. Одновременно происходит синтез вирусной нуклеиновой кислоты. Затем осуществляется процесс самосборки новых вирусов, путем соединения белков с нуклеиновой кислотой.

При заражении клетки вирусами, несущими РНК (вирус иммунодефицита человека и полиомиелита), на РНК вируса синтезируется одна цепь ДНК, на которой достраивается комплементарная цепь ДНК. Образовавшаяся двухцепочечная ДНК встраивается в геном клетки. Встроенные гены вируса обеспечивают воспроизводство вирусных частиц.

РНК вирусов гриппа, свинки, бешенства после проникновения в клетку может непосредственно быть матрицей для построения вирусных белков и нуклеиновой кислоты.

Вирусы бактерий носят название – бактериофаги. Они состоят из головки, от которой отходит хвостовой отросток. Отросток заканчивается базальной пластинкой с шестью «хвостовыми» нитями. Эти нити обеспечивают специфическое присоединение бактериофага к клетке хозяина. Головка состоит из белковой оболочки, в которой находится нуклеиновая кислота. В хвостовом отростке находится полый стержень, окруженный чехлом, содержащим сократительные белки.

По форме взаимодействия бактериофагов с бактериальной клеткой их делят следующим образом:

Вирулентные фаги. Заражение ими бактерий завершается лизисом клетки и выходом в среду нового поколения фагов.

Умеренные фаги. Ихнуклеиновая кислота встраивается в ДНК бактерии и вместе с ней реплицируется. Бактерии, несущие умеренные фаги, называют лизогенными, а форму бактериофага,присутствующую в такой бактерии, – профагом.При определенных условиях профаги могут активироваться и поражать клетку.

Жизненный цикл вирулентных фагов:

1. Присоединение фага к поверхности клетки бактерии.
2. Проникновение нуклеиновой кислоты фага внутрь клетки. Хвостовой чехол сокращается, в результате чего хвостовой стержень прокалывает клеточную стенку, и ДНК фага перетекает в клетку через канал в хвостовом стержне.
3. Образование компонентов фага (синтез нуклеиновой кислоты и белков фага).
4. Самосборка фаговых частиц путем соединения белков с нуклеиновой кислотой.
5. Лизис бактериальной клетки и выход новых фагов (от 200 до 1000) в окружающую среду.

С вирусами схожи вироиды, которые представляют собой короткую одноцепочечную кольцевую молекулу РНК, лишенную белковой оболочки (капсида). Вызывают болезни растений.

Вирусы вызывают многие опасные болезни растений (табачная мозаика) и животных (ящур, бешенство), которые приводят к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и гибели животных. Вирусы также являются возбудителями многих опасных заболеваний человека (оспа, герпес, СПИД, грипп, корь, полиомиелит и др.).

СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита) – заболевание, при котором поражается иммунная система человека. Поражение иммунной системы приводит к тому, что организм становится беззащитным к воздействию бактерий и вирусов. У больного развиваются различные инфекционные заболевания и злокачественные опухоли.

Вирус иммунодефицита человека – РНК – содержащий (плюс-нить РНК), относится к семейству ретровирусов, которые содержат фермент обратную транскриптазу. Этот фермент сначала синтезирует одну цепь ДНК (минус-нить ДНК), используя в качестве матрицы РНК вируса, а затем достраивает вторую, комплементарную цепь ДНК (плюс-нить ДНК). Образовавшаяся двухцепочечная ДНК встраивается в геном клеток иммунной системы человека.

Профилактика СПИДа зависит от способа заражения. Основные способы заражения:

1. Половой контакт. Профилактика заключается в избежании случайных половых связей и использовании презервативов.
2. Использование нестерильных медицинских инструментов. Профилактика будет заключаться в использовании одноразовых шприцов и систем для переливания крови, стерилизации многоразовых медицинских инструментов. Важную роль в профилактике СПИДа занимает борьба с наркоманией, поскольку наркоманы зачастую пользуются нестерильными шприцами.
3. Переливание крови инфицированных СПИДом здоровым людям. Профилактика заключается в обследовании всех доноров на СПИД.
4. Передача вируса от матери к плоду во время беременности. Профилактика будет заключаться в обследовании всех беременных женщин на СПИД.

Профилактика СПИДа включает:

– мероприятия, проводимые государством (научные исследования по проблеме СПИДа, борьба с наркоманией и проституцией, обследование доноров, стерилизация медицинских инструментов, использование одноразовых шприцов и систем для переливания крови, санитарно-просветительная работа);

– личную профилактику (здоровый образ жизни, недопустимость случайных половых контактов, использование презервативов).