Репродукция вирусов. Развитие вирулентного и умеренного фагов. Понятие о лизогенной культуре
Строение, размеры, формы, химический состав вирусов и фагов. Классификация вирусов
Отличительные признаки вирусов
Тема 5. ВИРУСЫ И ФАГИ
Вирусы были открыты русским ботаником Д.И. Ивановским в 1892 г. при изучении болезни табака – табачной мозаики. Было показано, что эта болезнь передается организмами, проходящими через биологические фильтры. Эти организмы получили название «фильтрующие вирусы», а затем просто «вирусы».
Вирусы обладают следующими характерными особенностями, отличающими их от других организмов:
1. Имеют малые размеры, не задерживаются биологическими фильтрами. Размеры вирусов измеряются в нм (1 нм = 10-9 м). В зависимости от вида вируса имеют размеры от 15 до 350 нм.
2. Не имеют клеточного строения.
3. Не могут расти на питательных средах и осуществлять бинарное деление.
4. Не имеют собственных метаболических систем.
5. Содержат только одну нуклеиновую кислоту:РНК или ДНК.
6. Репродукция (воспроизводство) вирусов осуществляется только в клетках хозяина.
Одним из основных свойств вирусов является их специфичность по отношению к клетке хозяина. Вне живой клетки вирусы ведут себя, как объекты неживой природы, например, способны кристаллизоваться.
Таким образом, вирусы – это такие биологические образования, у которых отсутствуют клеточное строение и собственный обмен веществ. Внутриклеточные паразиты. Они совмещают в себе признаки существа и вещества: неактивны (метаболически) вне живых клеток и в то же время проявляют признаки жизни (репродуцируются) внутри их, обладают наследственностью и изменчивостью, благодаря чему сохраняются в биосфере Земли.
формы, химический состав вирусов и фагов. Классификация вирусов
Вирусная частица (вирион) состоит из спирально закрученной нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК, покрытой снаружи белковой оболочкой (капсидом). Капсид состоит из отдельных субъединиц – капсомеров, которые идентичны друг другу.
Содержание нуклеиновой кислоты и белка у разных вирусов неодинаковое. Так, у вируса гриппа на долю нуклеиновой кислоты приходится 1 % (по массе), у вируса полиомиелита –25%, у бактериофагов – 50–60% белка.
При исследовании вирусов под электронным микроскопом обнаружены следующиеформы вирусов:
• палочковидная (вид прямого цилиндра). Такую форму имеет вирус табачной мозаики;
• нитевидная (изгибающиеся эластичные нити). Эту форму имеют вирусы некоторых растений;
• сферическая. Такую форму имеет вирус гриппа, герпеса;
• октаэндрическая (форма многогранника). Это вирус полиомиелита, вирус полиомы, аденовирусы;
• булавовидная (головастикообразная, сперматозоидная). Такую форму имеют вирусы бактерий – бактериофаги (рис. 5.1).
| ДНК Головка Отросток Полый стержень Базальная пластина Нити отростка |
Рис. 5.1 - Строение бактериофага
Классификация вирусов
Вирусы относятся к царству Viro (ацитов).
Исходя из общепринятого представления о природе вирусов как живых существ, возникает необходимость их систематики. Однако до настоящего времени эта задача не решена, хотя предложено много различных принципов классификации вирусов: по форме; по химическому составу (РНК- и ДНК-вирусы), в зависимости от того, на какие клетки вирусы действуют (вирусы растений, вирусы животных, вирусы человека, вирусы микроорганизмов). Однако все эти признаки не являются стойкими и надежными критериями для разработки классификации вирусов по принципу бинарной номенклатуры.
Взаимодействие вируса с клеткой хозяина рассмотрим на примере взаимодействия бактериофага с бактериальной клеткой (рис. 5.2).
Процесс взаимодействия состоит из нескольких стадий:
1. Адсорбция. На этой стадии происходит прикрепление вируса к поверхности клетки. Каждый вирус строго специфичен в отношении хозяина. На одной клетке может адсорбироваться несколько сотен вирусов.
2. Инъекция (проникновение вируса в клетку). Внутрь клетки проникает лишь нуклеиновая кислота. Белковая оболочка остается снаружи (вирус «раздевается»). У бактерий происходит механический ввод нуклеиновой кислоты после прокалывания фагом клеточной стенки.
3. Внутриклеточное развитие вируса. Инъецированная нуклеиновая кислота фага прежде всего вызывает полную перестройку метаболизма зараженной клетки. Прекращается синтез бактериальной ДНК, а также РНК и бактериальных белков. Начинается синтез нуклеиновой кислоты фага, а в рибосомах – синтез белковых оболочек фагов.
4.Сборка вирусных частиц.
5. Выход фагов из клетки. Клеточная стенка при этом растворяется, и из нее выходят зрелые или вирулентные фаги.
Рис. 5.2 - Развитие бактериофага: А – развитие вирулентного фага;
Б – лизогенный бактериальный цикл развития.
1 – бактериальная клетка; 2 – адсорбция фага; 3 – инъекция
ДНК-фага в клетку; 4 – образование вегетативных фагов; 5 – сборка вирусных частиц в клетке; 6 – лизис клетки, выход бактериофага;
7 – свободные фаги; 8 – превращение в профаг; 9 – одновременное деление фага и клетки; 10 – возможность образования вирулентного фага
Иногда клетка инфицируется недостаточно активным фагом, который в клетке не размножается и не вызывает лизиса. Клетка способна размножаться, причем «инфекционное начало» переходит в дочерние клетки. Такие бактериофаги называются умеренными, а бактериальные клетки – передатчики этих фагов – лизогенными культурами.
Цикл развития профага называется лизогенным циклом. Существенных различий в морфологии умеренных и вирулентных фагов не установлено. При определенных условиях (например, при облучении лизогенной культуры) умеренные фаги могут превратиться в вирулентные и вызвать лизис клетки.
1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 ... 26
|
