Poliomyelit, rabies, smittkoppor, herpes, förvärvat humant immunbristsyndrom är kända för alla sjukdomar som orsakas av mycket specifika patogener. Organismer som står på gränsen mellan levande och icke-levande, obligatoriska (obligatoriska) cellulära parasiter - virus. Morfologi, fysiologi och själva deras existens på planeten väcker många frågor idag.
Virology: Getting Started
Scenen är laboratoriet i Nikitskijs botaniska trädgård vid Ryska vetenskapsakademin, där biologen Dmitrij Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) studerar den mystiska mosaiksjukdomen tobak. Orsaken till en sjukdom i en växt passerar genom de minsta bakteriefiltren, växer inte på näringsmedier och ger inga symtom när friska växter infekteras med filtrat från sjuka.
Det var då, 1892, som vetenskapsmannen drog slutsatsen att det inte var bakterier. Och han kallar patogenen virus (från det latinska viruset,- Jag). Dmitry Ivanovsky försökte hela sitt liv att se virus, men vi såg morfologin hos virus på 30-talet av XX-talet, när elektronmikroskop uppfanns.
Men just detta datum anses vara början på vetenskapen om virologi, och Dmitry Ivanovsky är dess grundare.
Amazing Kingdom
virusens morfologi och fysiologi är så fantastisk att dessa organismer är isolerade i ett oberoende rike av Vira. Denna enklaste form av liv har mikroskopiska dimensioner (från 25 till 250 nanometer) och är en nukleinsyra med en uppsättning gener inneslutna i ett skal. Dessa är parasiter som bara kan föröka sig i cellerna hos andra levande organismer - växter, svampar, djur, bakterier och till och med andra virus (satellitvirus).
Virusens utmärkande egenskaper är följande:
- Innehåller endast en typ av nukleinsyra (RNA eller DNA).
- Virusens morfologi saknar proteinsyntes- och energisystem.
- Har ingen cellulär struktur.
- Virusparasitism realiseras på genetisk nivå.
- Passar genom bakteriefilter och odlas inte på konstgjorda medier.
En del av planetens organiska värld
Virus, som obligatoriska parasiter, har ett tydligt genetiskt samband med representanter för både jordens flora och fauna. Dessutom, enligt nya studier, består 32% av det mänskliga genomet av element av ett virusliknandestrukturer.
Hittills har mer än 6 000 virus beskrivits, men det uppskattas att det finns mer än hundra miljoner. Detta är den mest talrika biologiska formen på planeten, och den finns representerad i alla ekosystem (alltså utbredning (alltså utbredd).
Deras utseende på planeten idag är oklart. En sak är känd - när de första cellulära livsformerna dök upp fanns det redan virus.
Alive and not alive
Dessa fantastiska organismer har två former av sin existens, som skiljer sig väsentligt från varandra.
Utanför cellen är formen för deras existens virion. När det kommer in i en cell löses dess skal och virusets nukleinsyror inkorporeras i värdens genetiska material. Det är då vi pratar om en virusinfektion. Virusgenomet integreras i de naturliga replikationsmekanismerna i värdcellsgenomet och startar en kedja av reaktioner som genomför sin parasitiska existens.
Virion är i grunden en livlös del av livet. Och genomet av ett virus i en cell är dess levande komponent, eftersom det är där som virus reproducerar.
Morfologi och ultrastruktur av virus
I detta sammanhang talar vi om en virion - en extracellulär form.
Storleken på virioner mäts i nanometer - 10-9 meter. Influensavirus är medelstora - 80-120 nanometer, och smittkoppsviruset är en jätte med dimensioner på 400 nanometer.
Virusens struktur och morfologi liknar astronauters. Inuti kapsiden (proteinhölje, iblandsom innehåller fetter och kolhydrater), som i en "rymddräkt", är den mest värdefulla delen - nukleinsyror, virusets genom. Dessutom presenteras denna "kosmonaut" också i en minimal mängd - endast direkt ärftligt material och ett minimum av enzymer för dess replikering (kopiering).
Utåt kan "dräkten" vara stavformad, sfärisk, kulformad, i form av en komplex ikosaeder, eller inte alls regelbunden i formen. Det beror på närvaron i kapsiden av specifika proteiner som är ansvariga för virusets penetration in i cellen.
Hur patogenen kommer in i värdkroppen
Det finns många sätt att penetrera, men det vanligaste är luftburet. Myriader av små partiklar kastas ut i rymden, inte bara när man hostar eller nyser, utan bara när man andas.
Ett annat sätt för virioner att komma in i kroppen är smittsamt (direkt fysisk kontakt). Denna metod är inneboende i en ganska liten grupp patogener, det är så herpes, könsinfektioner, AIDS överförs.
Smittan genom en vektor, som kan vara olika grupper av organismer, är ganska komplicerad. En vektor som har förvärvat en patogen från en infektionsreservoar blir en plats för virus att replikera eller utvecklas genom utvecklingsstadier. Rabiesviruset är precis en sådan patogen.
Vad händer i värdens kropp
Med hjälp av externa proteiner i kapsiden fäster viruset sig på cellmembranet och penetrerar genom endocytos. Dom ärkomma in i lysosomerna, där de under inverkan av enzymer blir av med "rymddräkten". Och nukleinsyrorna från patogenen kommer in i kärnan eller förblir i cytoplasman.
Nukleinsyror från patogenen byggs in i värdens nukleinsyrors kedjor, och reaktionen med replikering (kopiering) av ärftlig information startas. När ett tillräckligt antal viruspartiklar ackumuleras i cellen använder virionerna värdens energi och plastiska mekanismer och resurser.
Det sista steget är frigörandet av virioner från cellen. Vissa virus leder till fullständig förstörelse av celler och kommer in i det intercellulära utrymmet, andra kommer in i det genom exocytos eller knoppning.
Pathogenstrategier
Interaktion mellan ett virus och en värdcell kan utvecklas enligt flera scenarier. Den huvudsakliga egenskapen är graden av autonomi hos parasiten.
Struktur Virusens morfologi leder till att patogenen är fullständigt beroende av cellens energi och proteinsyntetiseringspotential, det enda villkoret är att den replikerar sina nukleinsyror enligt sitt eget schema. En sådan interaktion kallas produktiv (det är naturligt för ett virus, men inte för en cell). Efter att ha uttömt tillgången på cellen leder viruset till dess död.
En annan typ av interaktion sker med samförstånd. I detta fall replikerar virusgenomet, integrerat i värdgenomet, kovalent med cellens egna nukleinsyror. Och då kan utvecklingen av scenariot gå åt två håll. Viruset beter sig tyst och visar sig inte. Unga virioner lämnarcell endast under vissa förhållanden. Eller så arbetar patogengenerna ständigt och producerar ett stort antal unga generationer, men cellen dör inte, utan de lämnar den genom exocytos.
Svårigheter i taxonomi
Klassificering och morfologi för virus är olika i olika källor. Samtidigt används följande funktioner för att klassificera dem:
- Typ av nukleinsyra (RNA-innehållande och DNA-innehållande) och metoden för dess replikering. Den vanligaste klassificeringen av virus som föreslogs av den amerikanske virologen David B altimore 1971.
- Morfologi och struktur hos viruset (enkelsträngat, dubbelsträngat, linjärt, cirkulärt, fragmenterat, icke-fragmenterat).
- Dimensioner, typ av symmetri, antal kapsomerer.
- Närvaro av en superkapsid (yttre skal).
- Antigena egenskaper.
- Typ av genetisk interaktion.
- Cirkel av potentiella värdar.
- Lokalisering i värdcellen - i kärnan eller i cytoplasman.
Det är valet av huvudkriteriet och morfologin hos virus som avgör olika tillvägagångssätt för klassificeringen av virus inom mikrobiologi. Det är inte helt lätt. Svårigheten ligger i det faktum att vi börjar studera virusets morfologi och struktur först när de leder till patologiska processer.
Kräsen och inte så bra
Genom värdval är dessa patogener extremt olika i sina preferenser. Vissa attackerar bara en biologisk art - de har en mycket strikt "registrering". Ät till exempelinfluensavirus från katter, måsar, grisar, som är helt säkra för andra djur. Ibland är specialiseringen överraskande - bakteriofag P-17-viruset infekterar bara män av en sort av E. coli.
Andra virus beter sig helt annorlunda. Till exempel orsakar kulformade virus, vars morfologi liknar en kula, helt andra sjukdomar och samtidigt är deras utbud av värdar extremt brett. Sådana virus inkluderar rabiesviruset, som infekterar alla däggdjur, eller bovint vesikulär stomatitvirus (förresten överförs av insekter).
Det finns andra nyanser. Virus med en svans (virioner) angriper oftast bakterieceller, trådformiga eller spiralformade är parasiter på växter, och i djurceller är det mer sannolikt att virus med en komplex kapsid och en mångfacetterad virionform parasiterar.
