Poliomielita, rabia, variola, herpesul, sindromul imunodeficienței umane dobândite sunt cunoscute de toată lumea boli care sunt cauzate de agenți patogeni foarte specifici. Organisme care stau la granița dintre vii și nevii, paraziți celulari obligați (obligatori) - viruși. Morfologia, fiziologia și însăși existența lor pe planetă ridică multe întrebări astăzi.
Virologie: Noțiuni introductive
Scena este laboratorul Grădinii Botanice Nikitsky de la Academia Rusă de Științe, unde biologul Dmitri Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) studiază misterioasa boală mozaic a tutunului. Agentul cauzal al unei boli la o plantă trece prin cele mai mici filtre bacteriene, nu crește pe medii nutritive și nu dă simptome atunci când plantele sănătoase sunt infectate cu filtrate de la cele bolnave.
Atunci, în 1892, omul de știință a ajuns la concluzia că nu era vorba de bacterii. Și el numește virușii patogeni (din latinescul virus,- I). Dmitri Ivanovsky a încercat toată viața să vadă viruși, dar am văzut morfologia virușilor în anii 30 ai secolului XX, când au fost inventate microscoapele electronice.
Dar chiar această dată este considerată începutul științei virologiei, iar Dmitri Ivanovsky este fondatorul acesteia.
Regatul uimitor
Morfologia și fiziologia virusurilor sunt atât de uimitoare încât aceste organisme sunt izolate într-un regat independent al Virei. Această formă de viață cea mai simplă are dimensiuni microscopice (de la 25 la 250 de nanometri) și este un acid nucleic cu un set de gene închise într-o înveliș. Aceștia sunt paraziți care se pot reproduce numai în celulele altor organisme vii - plante, ciuperci, animale, bacterii și chiar alți viruși (virusuri satelit).
Caracteristicile distinctive ale virușilor sunt următoarele:
- Conține un singur tip de acid nucleic (ARN sau ADN).
- Morfologia virușilor nu are sisteme de sinteză a proteinelor și energie.
- Nu au o structură celulară.
- Parazitismul viral se realizează la nivel genetic.
- Trece prin filtre bacteriene și nu sunt cultivate pe medii artificiale.
Parte din lumea organică a planetei
Virușii, ca paraziți obligați, au o legătură genetică clară cu reprezentanții atât ai florei, cât și ai faunei Pământului. Mai mult, conform unor studii recente, 32% din genomul uman este format din elemente de tip virus.structuri.
Până în prezent, au fost descriși peste 6.000 de viruși, dar se estimează că există peste o sută de milioane. Aceasta este cea mai numeroasă formă biologică de pe planetă și este reprezentată în toate ecosistemele (distribuție omniprezentă (omniprezentă)).
Apariția lor astăzi pe planetă nu este clară. Un lucru se știe - când au apărut primele forme de viață celulară, virușii existau deja.
Viu și nu în viață
Aceste organisme uimitoare au două forme ale existenței lor, care sunt semnificativ diferite unele de altele.
În afara celulei, forma existenței lor este virionul. Când intră într-o celulă, învelișul ei se dizolvă și acizii nucleici ai virusului sunt încorporați în materialul genetic al gazdei. Atunci vorbim despre o infecție virală. Genomul virusului se integrează în mecanismele naturale de replicare ale genomului celulei gazdă și începe un lanț de reacții, desfășurându-și existența parazitară.
Virion este în esență o parte neînsuflețită a vieții. Și genomul unui virus dintr-o celulă este componenta sa vie, deoarece acolo se reproduc virușii.
Morfologia și ultrastructura virușilor
În acest context, vorbim despre un virion - o formă extracelulară.
Dimensiunea virionilor este măsurată în nanometri - 10-9 metri. Virușii gripali au dimensiuni medii - 80-120 de nanometri, iar virusul variolei este un gigant cu dimensiuni de 400 de nanometri.
Structura și morfologia virușilor este similară cu astronauții. În interiorul capsidei (înveliș proteic, uneoricare conține grăsimi și carbohidrați), ca într-un „costum spațial”, este partea cea mai valoroasă - acizii nucleici, genomul virusului. Mai mult, acest „cosmonaut” este prezentat și într-o cantitate minimă - doar material direct ereditar și un minim de enzime pentru replicarea (copierea) sa.
În exterior, „costumul” poate fi în formă de tijă, sferică, în formă de glonț, sub forma unui icosaedru complex, sau deloc regulată în formă. Depinde de prezența în capside a unor proteine specifice care sunt responsabile de pătrunderea virusului în celulă.
Cum pătrunde agentul patogen în corpul gazdă
Există multe moduri de a pătrunde, dar cea mai comună este prin aer. Miriade de particule minuscule sunt aruncate în spațiu nu numai când tușiți sau strănutați, ci pur și simplu atunci când respirați.
O altă modalitate prin care virionii pot pătrunde în corp este contagioasă (contactul fizic direct). Această metodă este inerentă unui grup destul de mic de agenți patogeni, așa se transmite herpesul, infecțiile venerice, SIDA.
Metoda de infectare printr-un vector, care poate fi diferite grupuri de organisme, este destul de complicată. Un vector care a dobândit un agent patogen dintr-un rezervor de infecție devine un loc pentru ca virușii să se replice sau să progreseze prin etapele de dezvoltare. Virusul rabiei este un astfel de agent patogen.
Ce se întâmplă în corpul gazdei
Cu ajutorul proteinelor externe ale capsidei, virusul se ataseaza de membrana celulara si patrunde prin endocitoza. Suntintră în lizozomi, unde, sub acțiunea enzimelor, scapă de „costumul spațial”. Iar acizii nucleici ai agentului patogen intră în nucleu sau rămân în citoplasmă.
Acizii nucleici ai agentului patogen sunt încorporați în lanțurile de acizi nucleici ale gazdei și este lansată reacția de replicare (copiere) a informațiilor ereditare. Atunci când în celulă se acumulează un număr suficient de particule virale, virionii folosesc energia și mecanismele plastice și resursele gazdei.
Ultima etapă este eliberarea virionilor din celulă. Unii viruși duc la distrugerea completă a celulelor și intră în spațiul intercelular, alții intră în el prin exocitoză sau înmugurire.
Strategii pentru agenți patogeni
Interacțiunea dintre un virus și o celulă gazdă se poate dezvolta în funcție de mai multe scenarii. A cărei caracteristică principală este gradul de autonomie al parazitului.
Structură Morfologia virusurilor duce la dependența completă a agentului patogen de potențialul energetic și de sinteză proteică al celulei, singura condiție este ca aceasta să-și replice acizii nucleici după propriul program. O astfel de interacțiune se numește productivă (este firesc pentru un virus, dar nu pentru o celulă). După ce a epuizat aprovizionarea celulei, virusul duce la moartea sa.
Un alt tip de interacțiune este consensual. În acest caz, genomul virusului, integrat în genomul gazdei, se replic covalent cu acizii nucleici ai celulei. Și apoi dezvoltarea scenariului poate merge în două direcții. Virusul se comportă liniștit și nu se manifestă. Virionii tineri pleacăcelulă numai în anumite condiţii. Sau genele patogene lucrează constant, producând un număr mare de generații tinere, dar celula nu moare, ci o părăsește prin exocitoză.
Dificultăți în taxonomie
Clasificarea și morfologia virusurilor sunt diferite în diferite surse. În același timp, sunt folosite următoarele caracteristici pentru a le clasifica:
- Tipul de acid nucleic (conținând ARN și care conține ADN) și metoda de replicare a acestuia. Cea mai comună clasificare a virusurilor propusă de virologul american David B altimore în 1971.
- Morfologia și structura virusului (monocatenar, dublu catenar, liniar, circular, fragmentat, nefragmentat).
- Dimensiuni, tip de simetrie, număr de capsomere.
- Prezența unei supercapside (înveliș exterior).
- Proprietăți antigenice.
- Tip de interacțiune genetică.
- Cercul de gazde potențiale.
- Localizare în celula gazdă - în nucleu sau în citoplasmă.
Este alegerea criteriului principal și a morfologiei virusurilor care determină diverse abordări ale clasificării virusurilor în microbiologie. Nu este chiar ușor. Dificultatea constă în faptul că începem să studiem morfologia și structura virusului doar atunci când acestea duc la procese patologice.
Pretențios și nu atât de bun
După alegerea gazdei, acești agenți patogeni sunt extrem de diverși în preferințele lor. Unii atacă doar o singură specie biologică - au o „înregistrare” foarte strictă. De exemplu, mănâncăvirusurile gripale ale pisicilor, pescărușilor, porcilor, care sunt complet sigure pentru alte animale. Uneori, specializarea este surprinzătoare - virusul bacteriofag P-17 infectează doar bărbații dintr-o varietate de E. coli.
Alți viruși se comportă destul de diferit. De exemplu, virușii în formă de glonț, a căror morfologie este asemănătoare unui glonț, provoacă boli complet diferite și, în același timp, gama lor de gazde este extrem de largă. Astfel de virusuri includ virusul rabiei, care infectează toate mamiferele, sau virusul stomatitei veziculoase bovine (transmis de insecte, de altfel).
Există și alte nuanțe. Virușii cu coadă (virionii) atacă cel mai adesea celulele bacteriene, cele filamentoase sau spiralate sunt paraziți ai plantelor, iar în celulele animale, virușii cu o capsidă complexă și o formă de virion cu mai multe fațete au mai multe șanse de a parazita.
