munca creativă

Metoda de propagare a virusului

Un virus (din latină virus - otravă) este o particulă microscopică care poate infecta celulele organismelor vii.

Virologie (de la virus și logos - cuvânt, doctrină), știința virușilor. Virologia generală studiază natura virusurilor, structura, reproducerea, biochimia și genetica acestora.

Metoda de reproducere a virusurilor diferă și de procesul de divizare, înmugurire, sporulare sau sexuală care are loc la organismele unicelulare, în celulele organismelor pluricelulare și la acestea din urmă în general. Reproducerea sau replicarea este termenul comun pentru reproducerea virusurilor. Formarea virionilor are loc fie prin auto-asamblare (ambalarea acidului nucleic viral în capside proteice și formarea unei nucleocapside), fie cu participarea celulei sau ambele (viruși înveliți). Desigur, opoziția dintre diviziunea și replicarea celulelor mitotice nu este absolută, deoarece metodele de replicare a materialului genetic în virusurile care conțin ADN nu sunt fundamental diferite și dacă luăm în considerare faptul că sinteza materialului genetic în virusurile care conțin ADN. se efectuează și în funcție de tipul șablonului, atunci opoziția este mitoza relativă și replicarea tuturor virusurilor. Și, cu toate acestea, diferențele dintre metodele de reproducere a celulelor și virușilor sunt atât de semnificative încât întreaga lume vie poate fi împărțită în viruși și non-virusuri.

Boli virale ale organismelor vii

Cele mai mari virusuri (virusurile variolei) sunt apropiate ca dimensiune de bacteriile mici, cele mai mici (agenți cauzatori de encefalită, poliomielita, febră aftoasă) - de molecule mari de proteine. Cu alte cuvinte, virușii au uriașii și piticii lor. (cm...

Virușii și caracteristicile lor

Prima mențiune despre cea mai formidabilă infecție virală din trecut, variola, a fost găsită în papirusurile egiptene antice. Epidemia de variolă din Egipt din secolele 12 î.Hr. a fost descrisă de oamenii de știință arabi antici. Pe pielea mumiei faraonului Ramses al V-lea (1085 i.Hr....

În secolele XVI-XV1I. cunoștințele filozofice ale naturii și în mare măsură școlare ale naturii s-au transformat în științe naturale moderne, în cunoștințe științifice sistematice bazate pe experimente și prezentare matematică...

Științe ale naturii și culturi umaniste

Știința naturii XVIII s-a dezvoltat pe baza mecanicii clasice a lui Galileo-Newton, care a determinat viziunea mecanicistă asupra naturii. Printre principalele cele mai semnificative realizări ale științelor naturale în secolul al XVIII-lea...

Importanța fructelor și fructelor de pădure ca hrană

Anul acesta a fost extrem de dificil pentru grădinarii din teritoriul Altai. Culturile de fructe - măr, pere, prune, cireșe - nu au putut rezista înghețurilor severe de Crăciun. Multe soiuri au înghețat complet sau, în cel mai bun caz, a rămas doar un ciot din copac...

Codarea și implementarea informațiilor biologice într-o celulă, codul genetic și proprietățile acesteia

Comunicarea la păsări

Comunicarea la păsări a fost mai bine studiată decât la orice alt animal. Păsările comunică cu membrii propriei specii, precum și cu alte specii, inclusiv cu mamiferele și chiar cu oamenii. Pentru a face acest lucru, ei folosesc sunet (nu doar voce)...

Comunicarea la păsări

Cert este că, alături de cântec, repertoriul acustic al tuturor tipurilor de păsări cântătoare, inclusiv a tuturor celor despre care am vorbit, include așa-numitele „strigări” sau „strigări”, aceasta este o clasă complet diferită de sunete. Ele diferă de cântec, poate...

Virușii sunt agenții cauzali ai multor boli periculoase la oameni, animale și plante. În același timp, virușii sunt agenți patogeni care provoacă boli în organismele nedorite pentru oameni („dușmanii dușmanilor noștri”)...

Semnificația medicală și veterinară a virusurilor

Virușii sunt cultivați pe modele biologice: în corpul animalelor de laborator, în dezvoltarea embrionilor de pui și a culturilor de celule (țesuturi). Animale de laborator (șoareci albi adulți și nou-născuți, hamsteri, iepuri, maimuțe etc...

Mecanisme de mișcare a cromozomilor în timpul diviziunii celulare

Pe baza mecanismului elucidat al diviziunii celulare, poate fi propusă o modalitate mai blândă de a perturba mitoza prin distrugerea conexiunii dintre cromozom și microtubul. Deoarece microtubulii și kinetocorii sunt conectați prin fibrile...

Mutația este variabilitatea asociată cu modificări ale genelor în sine. Poate avea un caracter intermitent, spasmodic și poate duce la modificări persistente ale proprietăților ereditare ale virusurilor...

Mutația virusurilor, caracteristicile mutagenilor

Matrite

Reproducerea are loc prin diviziune în direcție transversală. Când se împarte, o bacterie se împarte în două părți egale sau inegale. Cele două celule rezultate sunt considerate mamă și fiică...

Beneficiile mierii

Extracția mierii este un meșteșug străvechi slav. Se numea apicultură, iar oamenii implicați în ea se numeau apicultori. Apicultorii s-au ocupat de copacii bătrâni groși care aveau goluri și ei înșiși au scobit găuri - albină...

Virionii sunt forme inerte care nu se reproduc singure, ci există doar pentru transmiterea de la un organism la altul și pentru trecerea de la o celulă gazdă la alta și conservarea în mediul extern. În acest din urmă caz, ele par să semene cu rolul formelor de spori ale microorganismelor.

Reproducerea virusurilor este rezultatul replicării genomului lor și al reproducerii altor componente structurale ale virionului. Aceste procese au loc în interiorul celulei infectate. Pentru ca un virus să se reproducă, trebuie mai întâi să infecteze o celulă; Pentru a infecta o celulă, virusul trebuie să intre în contact cu suprafața celulei, să pătrundă în celulă și să se „dezbrace” într-o asemenea măsură încât genomul său devine capabil să-și realizeze funcțiile genetice, ducând la apariția unui nou descendent al virusului. Spectrul gazdă al diferiților virusuri variază semnificativ, este determinat atât de speciile de animale, cât și de tipurile de celule în care se poate reproduce un anumit virus.

Singur virusuri au o gamă largă de gazde, altele infectează doar celulele unui tip de anumite specii de animale. Capacitatea celulelor și a corpului de a se infecta cu un virus se numește sensibilitate și, respectiv, susceptibilitate. Când un organism susceptibil intră în contact cu virusul, inițial sunt infectate doar celulele sensibile la punctul de intrare al infecției (de exemplu, amigdalele). Cu toate acestea, acest lucru poate să nu fie suficient pentru manifestarea clinică a infecției, deoarece boala apare din cauza infecției celulelor țintă (de exemplu, neuroni, hepatocite) după ce virusul s-a înmulțit la locul de intrare în organism. În unele cazuri, celulele țintă sunt situate la porțile de intrare ale infecției (de exemplu, infecții intestinale, respiratorii).

Evenimentele care apar într-o celulă infectată pot varia semnificativ, iar rezultatul lor final poate fi, de asemenea, diferit - de la replicarea virusului(infecție productivă) cu distrugerea sau/fără distrugerea celulelor până la transformarea celulelor care dobândesc capacitatea de diviziune nelimitată.

Mulți virusuri citopatogene au capacitatea de a stabili o infecție persistentă în celulele sensibile. Mecanismele moleculare ale persistenței virale în culturile celulare nu au fost pe deplin elucidate.

Replicarea virusului ocupă un loc central în biologia moleculară. Principiile de bază ale replicării virale au fost studiate inițial în experimente cu bacteriofagi, iar odată cu apariția culturilor de celule de mamifere, aceste metode au fost adaptate virusurilor animale.

La începutul infecțiilor, celula intră genomului viral(ARN K sau ADN), adesea împreună cu proteinele virion necesare. În ciuda diferențelor semnificative în strategiile de reproducere ale diferitelor familii de virusuri ADN și ARN, în special în ceea ce privește transcripția și replicarea genomilor acestora, acest proces are caracteristici comune care sunt caracteristice tuturor virusurilor. Principala este că capacitatea virusurilor de a se reproduce și soarta celulelor infectate depind de sinteza și funcția produselor genetice virale - proteine, care asigură: a) replicarea genomului viral și sinteza proteinelor virale, b) ambalarea genomul în particule virale (virioni) și c) modificări ale structurii și/sau funcției celulelor infectate.

Strategia aplicată virusuri pentru a oferi aceste funcții variază. Uneori, proteinele virale (papilom și poliomavirusuri) ajută pur și simplu enzimele celulei gazdă să reproducă genomul viral. În cele mai multe cazuri, proteinele virale în sine asigură replicarea genomului viral, dar chiar și cei mai independenți viruși, de regulă, folosesc cel puțin mai multe proteine ​​gazdă.

Mecanisme de penetrare a virusului în celula gazdă

Mecanisme de penetrare a virusului în celula gazdă

Pentru a reproduce propriul tip, virusul folosește sistemul de sinteză a proteinelor din celula gazdă, adică trebuie să pătrundă adânc în celulă. În primul rând, virusul interacționează cu o suprafață pe care există site-uri speciale de receptor. Pe învelișul său există proteine ​​de atașament corespunzătoare care reacționează cu aceste zone. Prin urmare, virusurile sunt foarte specifice și infectează doar un anumit tip de celulă dintr-un anumit tip de organism. Prezența unor astfel de situsuri receptor determină sensibilitatea lor la un anumit tip de virus.

Virusul se poate atașa și în alte locuri de pe suprafața celulei, atunci este posibil să nu apară infecția.

În virușii simpli, proteinele de atașare sunt conținute în învelișul proteic. În virușii complexi, aceștia se află pe suprafața unei membrane suplimentare și au formă de vârfuri, ace etc.

Căi prin care virușii pătrund în celule

Există mai multe moduri prin care virușii pot intra într-o celulă:

1. Plicurile virale pot fuziona cu membrana celulară (de exemplu, virusul gripal).
2. Virusul intră în celulă prin pinocitoză. În acest caz, enzimele celulei gazdă își descompun membrana și eliberează acid nucleic (de exemplu, virusul poliomielitei animal).
3. Prin zonele deteriorate ale peretelui celular al celulelor vegetale. Apoi trec de la o celulă la alta de-a lungul punților citoplasmatice.

Bacteriofagii au un mecanism complex de pătrundere a virusurilor în celulele bacteriene. Cu ajutorul filamentelor de coadă, acestea se conectează la locurile receptorilor celulelor bacteriene. După atașare, de exemplu, bacteriofagul T4, datorită contracției tecii, injectează o moleculă de acid nucleic adânc în celulă printr-o tijă goală. Învelișul gol al bacteriofagului rămâne afară.

Reproducerea virusurilor și a variantelor de rezidență a virusului într-o celulă

Virușii care intră într-o celulă pot deveni imediat sau mai târziu activi, adică rămân latenți pentru un anumit timp. Sunt posibile următoarele opțiuni pentru prezența virușilor într-o celulă:

1. Infecție litică(din greaca liza– distrugere, dizolvare) – virusurile formate părăsesc simultan celula, rupând-o. Celula moare.
2. Persistent(persistent) – noi viruși apar treptat. Celula trăiește și se divide, deși funcționarea sa se poate schimba.
3. Latent(ascuns) - materialul genetic al virusului este integrat în ADN-ul cromozomilor, iar în timpul diviziunii celulare este transmis celulelor fiice. Procesul de inserare a acidului nucleic în ADN-ul cromozomului celulei gazdă se numește integrare. Acidul nucleic integrat al unui virus în genomul celulei gazdă, format din ARN datorită enzimelor, se numește provirus. Diferiți factori (de natură fizică, biologică și chimică) pot activa provirusul. Apoi se dezvoltă o infecție litică sau persistentă.

Replicarea virală implică trei procese principale: replicarea acidului nucleic viral, sinteza proteinelor virale și asamblarea virionului. În celula gazdă, acidul nucleic al virusului transmite informații ereditare despre proteinele virale către aparatul de sinteză a proteinelor celulei.

La virusurile care conțin ARNm, acesta se leagă imediat de ribozomii gazdei și determină sinteza proteinelor virale. În alte virusuri, ARNm este sintetizat din ARN-ul sau ADN-ul virusului.

Unii virusuri ARN (de exemplu, HIV, virusul imunodeficienței umane) pot provoca sinteza ADN în nucleul celulei. ARNm viral este sintetizat dintr-o moleculă de ADN. Se numește fenomen replicare inversă.

Unii virusuri (de exemplu, unii bacteriofagi și viruși care provoacă anumite tipuri de cancer) integrează ADN-ul viral în ADN-ul celulelor gazdă. Dacă are loc sinteza, aceasta este în combinație cu proteinele celulare. Proteinele virale modifică proprietățile celulelor și nu le ucid. Astfel, celulele canceroase se divid frecvent. Numărul lor crește nelimitat.

Cu ajutorul propriilor produse metabolice, virusurile suprimă sinteza proteinelor celulei gazdă. Traducerea informațiilor din ADN în ARNm al celulei se oprește și sinteza proteinelor proprii ale virusului este stimulată. În acest caz, se utilizează aparatul de sinteză a proteinelor celulei gazdă și resursele sale energetice. Moleculele de acid nucleic viral se dublează. Acidul nucleic viral este găzduit într-o înveliș de proteine ​​virale sintetizate de celulă.

Opțiuni pentru eliberarea virușilor din celulele gazdă

Există mai multe opțiuni cunoscute pentru eliberarea virușilor din celulele gazdă:

1. În cea mai mare parte, virușii distrug membrana celulei gazdă, ies și pătrund în alte celule (de exemplu, bacteriofagii).
2. Virușii complexi înfloresc în exterior din celulă.
3. Noile generații de viruși rămân mult timp în celula gazdă, care rămâne în viață până când energia și resursele biochimice ale acesteia sunt epuizate.

„Ei bine, am prins din nou virusul!” Așadar, privind îndeaproape la scara termometrului fierbinte, părinții ne informează despre existența acestor mici trucuri murdare misterioase. Pe lângă supărare, în vocile adulților apar note alarmante. Probabil că nu toți părinții știu că cuvântul „virus” este tradus din latină ca „otrăvire”, dar toată lumea a auzit cu siguranță despre marile epidemii din trecut și despre amenințările mortale care pândesc în mega-orase moderne - despre gripă, hepatită, SIDA... Deci, ce fel de creaturi sau substanțe sunt acestea - viruși? Și sunt toți atât de înfricoșători?

În general, virușii sunt minunați. Arată grozav și sunt perfect adaptate pentru a folosi orice organisme vii în scopurile lor: animale, plante, ciuperci, protozoare, bacterii și arhee. Și chiar și creaturi non-celulare, frați viruși.

Cum funcționează virușii?

În cel mai simplu caz, un virus este format din genomului(moleculă de acid nucleic simplu sau dublu) și înveliș proteic. Dacă nu există un shell, atunci obiectul nu ajunge la titlul de virus și se mulțumește cu numele viroid. Acid nucleic - ADN sau ARN- codifică proteinele necesare pentru reproducerea virusului. În unele viruși, genomul conține instrucțiuni pentru a construi doar câteva proteine, în alții - două mii sau mai mult. înveliș proteic, sau capside, protejează acidul nucleic de deteriorare și constă din mai multe părți care se repetă - capsomere, care, la rândul lor, sunt construite din molecule de unul sau mai multe tipuri de proteine. Capsida poate avea forma unui icosaedru (douăzeci de edri, dar nu întotdeauna obișnuit), a unui fir sau a unui băț sau poate combina diferite forme: de exemplu, în majoritatea virusurilor bacteriene - bacteriofagi- „capul” icosaedric este montat, ca un popsicle, pe un proces gol în formă de tijă.

Dar nu toți virușii sunt proiectați atât de simplu: unii sunt acoperiți deasupra cu suplimentar, furați de la gazdă și ușor modificați membrana lipidica, încărcate cu proteine ​​gazdă și virale - sunt foarte utile pentru infectarea celulelor noi. Acest lucru este realizat, de exemplu, de gripa și virusurile imunodeficienței umane (HIV). Virușii foarte complexi, de exemplu, virusul vaccinia sau mimivirusul, se pot lăuda cu „îmbrăcăminte” cu mai multe straturi. Ei sunt capabili să transporte în particulele lor multe molecule utile - enzime și factori necesari pentru construirea de noi virioni. Majoritatea virusurilor sunt forțate să se bazeze doar pe sistemul de sinteză a proteinelor gazdă.

Cum se reproduc virusurile?

Dacă o celulă vie se reproduce prin diviziune, virusul își copiază în mod repetat „părțile de schimb” în celula afectată. Orice celulă a oricărui organism nu este potrivită pentru ea - are nevoie de una specială, pe care virusul o recunoaște prin molecule speciale de pe suprafața celulei, receptori. Prin urmare, oamenii nu se tem de mulți viruși ai altor mamifere, iar HIV își poate începe activitatea subversivă numai după contactul cu anumite celule ale sistemului imunitar. Când are loc întâlnirea mult așteptată, virusul intră în celulă prin deteriorare (cum le place virusurilor vegetale) sau prin îmbinarea învelișului său exterior cu membrana celulară sau își poate injecta genomul ca o seringă prin peretele celular (majoritatea bacteriofagelor fac asta) sau să fie înghițit de celula însăși, care nu a observat captura.

În celulă, virusul „se dezbracă complet sau parțial”. Dacă genomul virusului este reprezentat de ADN, atunci procesul de copiere a acestuia sau replicare, apare în nucleul celular. Majoritatea virusurilor încep să exploateze enzime străine, gazdă din această etapă. Pentru a produce alte componente ale virionului, este necesar să rescrieți informațiile conținute în ADN într-o limbă ușor diferită. Începe transcriere: Copiile ADN sunt folosite pentru a sintetiza catenele de ARN - intermediari care vor transmite ( difuzat) instrucțiuni stocate în ADN pentru mașinile de producere a proteinelor celulare. Numai pe baza unor astfel de intermediari pot fi construite proteine. Acest lucru se întâmplă deja în citoplasmă și, desigur, pe echipamentul gazdă - ribozomi. Adică, virusul obligă celula să lucreze doar pentru ea și să-și sacrifice nevoile. Celula suferă de o deficiență proprie și de producție de substanțe străine și poate chiar să se sinucidă. Dar chiar și fără asta, soarta ei este de neinvidiat. Noile componente ale capsidei virale se leagă de noi molecule de acid nucleic - are loc auto-asamblarea virionilor, care se pot desprinde din celulă ca o gherilă, înfășurați în membrana ei sau pot sări dintr-un singur impuls fulgerător, iar celula infirmă. va izbucni ( lize).

Cei mai prudenți viruși se ascund „strâns” până când simt că a venit momentul potrivit pentru reproducerea activă. Acestea sunt, de exemplu, virusurile herpetice și unii bacteriofagi. Unii dintre ei nu au niciodată timp să se trezească.

Și virușii virușilor, în general, rar dăunează „gazdelor”. Și este dificil să numiți viruși gazde. Doar că fabricile lor pentru producția de virioni sunt folosite de virușii gazdă fără să întrebe. Adevărat, anumite tipuri - virofage- poate promova supraviețuirea celulelor care suferă chiar de aceste „gazde”.

Toți virușii sunt răufăcători?

Nu numai oamenii, ci și animalele și plantele suferă de viruși. Cu toate acestea, astfel de organisme vii complexe au întâlnit viruși încă de la începuturile lor și, prin urmare, s-au adaptat pentru a coexista cu majoritatea acestora. Și, de regulă, virusul nu are nevoie să-și omoare gazdele - atunci va trebui să caute altele noi tot timpul, iar dacă în comunitățile bacteriene aglomerate acest lucru nu este atât de dificil, atunci la om...

Sistemele de apărare ale corpului nostru se descurcă bine cu majoritatea virușilor, așa că nici măcar nu s-a inventat nimic special pentru tratarea tulburărilor intestinale ușoare și a „răcelilor” cauzate de diverși agenți. În timp ce cauți adevăratul vinovat, persoana deja își revine. Mai mult, virusurile pot fi și aliații noștri: folosind viruși ca exemplu, biologii studiază diferite procese moleculare și sunt folosiți și pentru inginerie genetică; în același timp, bacteriofagii sunt capabili să facă față bacteriilor patogene, iar unele virusuri herpetice „latente” pot fi capabile să protejeze împotriva infecției... cu ciuma.

Dar dacă ignorăm binele și răul, din punct de vedere uman, al virușilor, trebuie să admitem că lumea noastră se bazează în mare măsură pe aceste creaturi invizibile: ele își transferă genele proprii și ale altor oameni de la organism la organism, crescând diversitatea genetică și reglează numărul de comunități de ființe vii și sunt pur și simplu necesare pentru circulația nutrienților, deoarece virușii sunt cele mai numeroase obiecte biologice de pe planeta noastră.