Віруси. Розфарбуй вірусні частинки

1. Чи відрізняються віруси від бактерій розмірами?
2. Як віруси влаштовані?
3. Як віруси розмножуються?
4. Чи всі віруси - лиходії?

«Ну ось знову підчепив вірус!» Так, пильно вдивляючись в шкалу гарячого градусника, батьки повідомляють нам про існування цих загадкових дрібних капосників. Крім досади, в голосі дорослих читаються тривожні нотки. Напевно, не всякий батько знає, що слово «вірус» з латини перекладається як «отрута», але все одно чули про великих епідеміях минулого і смертельних загроз, що таяться в сучасних мегаполісах, - про грип, гепатиті, СНІД ... Так що ж це за істоти або речовини такі - віруси? І чи всі вони такі страшні?

Взагалі, віруси прекрасні. Вони прекрасно виглядають і чудово пристосовані до використання в своїх цілях будь-яких живих організмів: тварин, рослин, грибів, найпростіших, бактерій і архей. І навіть неклітинних створінь, братів-вірусів.

Віруси - це паразити, які не можуть розмножуватися поза живих клітин. Навколишнє середовище по відношенню до них недружелюбно, і в ній вони у вигляді нічого не роблять частинок коротають час до зустрічі з відповідною кліткою-хазяїном. Вірусні частинки, або віріони, не відносять до живих організмів, тому що вони не мають клітинної будови, не можуть забезпечувати себе енергією і виробляти білки для побудови своїх часток. А ось бактерії, які теж часто на когось паразитують, все це вміють і тому з повним правом вважаються живими істотами.

Чи відрізняються віруси від бактерій розмірами?

Вперше пристрій вірусної частинки вивчили в середині 20 століття на прикладі простого паличкоподібними вірусу рослин - вірусу тютюнової мозаїки . Але те, що в плямистості тютюну повинен якийсь небактерійний агент, запідозрили ще в кінці 19 століття: «інфекційне початок» вільно проходило через найдрібніші на той момент сита - бактеріальні фільтри. Якщо середню бактерію можна легко розглянути за допомогою світлового мікроскопа, то середній вірус - тільки за допомогою електронного, тому що віруси мало не в 100 разів дрібніше бактерій. А ми і бактерій-то неозброєним оком не можемо побачити! Але є і гігантські віруси, наздогнав-таки бактерій за розміром: у вірусів амеб розмір може досягати декількох сотень нанометрів ( мега- і мімівіруса ) І навіть півтора мікрометрів ( пітовіруси ). На таких віруси можуть паразитувати віруси подрібніше.

Вірус тютюнової мозаїки і аденовірус.

Бактеріофаг Т2.

Як віруси влаштовані?

У найпростішому випадку вірус складається з генома (одно- або двухцепочечной молекули нуклеїнової кислоти) і білкової оболонки. Якщо оболонки немає, то об'єкт не дотягує до звання вірусу і задовольняється ім'ям віроїди . Нуклеїнова кислота - ДНК або РНК - кодує необхідні для розмноження вірусу білки. У одних вірусів геном містить інструкції для побудови всього парочки білків, у інших - дві тисячі і більше. Білкова оболонка, або капсид , Захищає нуклеїнових кислот від пошкоджень і складається з декількох повторюваних деталей - капсомеров, які, в свою чергу, побудовані з молекул одного або декількох типів білка. Капсид може мати форму ікосаедра (Двадцятигранниками, але не завжди правильного), нитки або палички, а може поєднувати різні форми: наприклад, у більшості вірусів бактерій - бактеріофагів - ікосаедрічеськая «головка» насаджена, як ескімо, на палочковидний порожнистий відросток [1] .

Але далеко не всі віруси влаштовані так просто: деякі покриваються зверху додаткової, поцупив у господаря і злегка зміненою ліпідної мембраною, нашпигований господарськими та вірусними білками - вони дуже корисні для інфікування нових клітин. Так роблять, наприклад, віруси грипу і імунодефіциту людини ( ВІЛ ). Зовсім складні віруси, наприклад, вірус осповакціни або мімівіруса, можуть похвалитися багатошаровою «одягом». Вони здатні перетягувати в своїх частинках багато корисних молекул - ферментів і факторів, необхідних для побудови нових віріонів. Більшість же вірусів змушене покладатися тільки на хазяйську систему синтезу білка.

Вірус осповакціни і вірус Pf1.

Фаг ФХ174 і вірус грипу.

Як віруси розмножуються?

Якщо жива клітина розмножується поділом, то вірус багаторазово копіює свої «запчастини» в ураженій клітині. Будь-яка клітина будь-якого організму йому не підходить - потрібна особлива, яку вірус дізнається за спеціальними молекулам на клітинної поверхні, рецепторам . Тому людині не страшні багато вірусів інших ссавців, а ВІЛ може почати свою підривну діяльність тільки після контакту з конкретними клітинами імунної системи. Коли довгоочікувана зустріч відбувається, вірус проникає в клітину через пошкодження (так люблять робити віруси рослин) або шляхом злиття своєї зовнішньої оболонки з клітинною мембраною, а може вводити, як шприцом, свій геном через клітинну стінку (так поступають більшість бактеріофагів) або заковтувати самόй кліткою , що не помітила підступу.

Схема життєвого циклу вірусу.

У клітці вірус повністю або частково «роздягається». Якщо геном вірусу представлений ДНК, то процес його копіювання, або реплікації , Відбувається в клітинному ядрі. Більшість вірусів вже з цього етапу починає експлуатувати чужі, хазяйські ферменти. Щоб напрацювати інші компоненти віріона, необхідно переписати інформацію, що міститься в ДНК, трохи іншою мовою. починається транскрипція : За копіями ДНК синтезуються нитки РНК - посередники, які будуть передавати ( транслювати ) Зберігаються в ДНК інструкції клітинним машинам, що виробляють білок. Тільки на основі таких посередників можуть будуватися білки. Відбувається це вже в цитоплазмі і, звичайно, на хазяйському обладнанні - рибосомах . Тобто вірус змушує клітину працювати тільки на нього і жертвувати своїми потребами. Клітка страждає від дефіциту власних і напрацювання чужих речовин і навіть може накласти на себе руки. Але і без того доля її незавидна. Нові компоненти вірусного капсида зв'язуються з новими молекулами нуклеїнової кислоти - відбувається самосборка віріонів, які можуть по-партизанськи відмежовуватися від клітини, загорнувшись її мембраною, а можуть вискочити в єдиному лихом пориві, і покалічена клітина лопне (лизируется).

хитріше надходять ретровіруси : Вони можуть існувати в клітці у формі провируса, вбудованого в хазяйський геном. Провірус копіюється як частина хазяйської ДНК і передається нащадкам зараженої клітини. Геном ретровірусів, включаючи ВІЛ, представлений РНК. У відповідних клітинах ВІЛ насамперед синтезує по вихідній РНК ДНК, тому що інакше ніяк не можна вбудуватися в ДНКовий геном господаря. Мало хто, крім ретровірусів, здатний на такий подвиг: звичайний шлях передачі інформації - від ДНК до РНК [2] . Тому процес переписування інформації «навпаки» називають зворотною транскрипцією . За провірусної ДНК рано чи пізно починає синтезуватися РНК, запускається фабрика з виробництва нових частинок, які відокремлюються від материнської клітини в пошуках нових жертв, і ВІЛ-інфекція без лікування поступово прогресує до стадії СНІДу [3] .

Найзавбачливіші віруси затаюються «наглухо», поки не відчують, що настав підходящий момент для активного розмноження. Такі, наприклад, герпесвіруси і деякі бактеріофаги. Деякі з них так і не встигають прокинутися.

А віруси вірусів взагалі рідко шкодять своїм «господарям». Та й господарями-то віруси назвати складно. Просто їх фабриками по виробництву віріонів починають без попиту користуватися віруси-нахлібника. Правда, окремі види - вірофагі - можуть сприяти виживанню клітин, які страждають від цих самих «господарів» [4] .

Чи всі віруси - лиходії?

Люди бояться і не люблять віруси за те, що ті викликають важкі, іноді смертельні хвороби, від яких практично немає ліків: складно, не пошкодивши клітку, вбити засів в ній паразита, яка не робить майже нічого сам, а користується звичайними клітинними системами. Багато віруси вміють майстерно йти від імунного нагляду, перетворюючись в повільних вбивць. Вони викликають хронічні інфекції, іноді приховані, які десятиліттями ніяк не проявляються, але поволі готують грунт, наприклад, для розвитку раку. І все ж людина, накопичивши потрібну кількість знань, навчився боротися з деякими з найбільш небезпечних вірусів - за допомогою щеплень [5] . На жаль, зробити щеплення від усіх важких вірусних хвороб поки не можна, тому що багато вірусів дуже мінливі.

Від вірусів страждає не тільки людина, але і тварини, і рослини. Однак такі складні живі організми стикалися з вірусами вже з моменту свого виникнення і тому пристосувалися до спільного співіснування з більшістю з них. Та й вірусу, як правило, немає чого вбивати господарів - тоді ж доведеться весь час шукати нових, і якщо в скупчених бактеріальних спільнотах це не так вже й складно, то ось в людських ...

З більшістю вірусів прекрасно справляються захисні системи нашого організму, тому для лікування неважких кишкових розладів і «застуд», що викликаються різноманітними агентами, нічого особливого навіть і винаходити не стали. Поки шукаєш справжнього винуватця, людина вже одужує. Більш того, віруси можуть бути і нашими союзниками: на прикладі вірусів біологи вивчають різні молекулярні процеси, їх же використовують для генної інженерії; в той же час бактеріофаги вміють чинити розправу над хвороботворними бактеріями [6] , А деякі «сплячі» герпесвіруси, можливо, здатні захищати від зараження ... чумою.

Але якщо відволіктися від добрих і злих, з точки зору людини, справ вірусів, то потрібно визнати, що на цих невидимках багато в чому тримається наш світ: вони переносять свої і чужі гени від організму до організму, збільшуючи генетичну різноманітність, регулюють чисельність співтовариств живих істот і просто необхідні для кругообігу біогенних елементів , Адже віруси - найчисленніші біооб'єкти на нашій планеті.

Повноформатну розмальовку можна завантажити за цим засланні .

1. Віруси-платформи: отрута на благо ;
2. Мода на ретро. Де зустрічається зворотна транскрипція, і як вона еволюціонувала ;
3. СНІД: як ВІЛ руйнує нашу імунну систему ;
4. Паразит паразита ворог ;
5. Вакцини в питаннях і відповідях ;
6. Пожирачі бактерій: вбивці в ролі рятівників .