Віруси, їх будова та життєві цикли

Віруси - найпростіша перехідна форма життя між неживою і живою природою на Землі. Це паразитичні неклітинні системи, які проявляють ознаки життєдіяльності тільки у живих клітинах.

Відкриття вірусів належить фізіологу рослин і мікробіологу основоположнику науки про віруси Д. Й. Івановському, який у 1982 році виявив збудника мозаїчної хвороби тютюну і його здатність проходити через фільтри, що не пропускають бактерій. Починаючи з 1931 року, після відкриття способу культивування вірусів у клітинах ембріонів пташенят, вірусну культуру отримують і вивчають у лабораторіях. Вивчення будови і життєдіяльності вірусів стало можливим з винайденням мікроскопа у 30-ті

роки нашого століття.

Рис. 4.1. Склад та будова вірусів.

Віруси відносяться до окремого царства живої природи Віра. Віруси відрізняються від представників царств (рослин, тварин, бактерій і грибів) своєю будовою. Віруси не мають клітинної будови, у них відсутні: цитоплазма і ядро, мітохондрії - основний акумулятор енергії, рибосоми - в яких синтезуються білки. У них відсутня основна властивість живого - обмін речовин та енергії, а здатність до розмноження проявляється тільки у живій клітині, тому їх відносять до облігатних внутрішньоклітинних паразитів. Вірус у перекладі означає «отрута». Віруси складаються з молекул ДНК або РНК, які зовні вкриті білковою оболонкою, а іноді ліпопротеїдною мембраною. Багато вірусів рослин і також вірус поліомієліту можуть утворювати кристали, які складаються з мільйонів вірусних частин. У такому стані вони не проявляють жодних ознак живого і можуть жити тривалий період. Вивчено і описано більше двох тисяч видів вірусів, які вражають представників усіх царств природи. Залежно від хімічного складу та структури оболонки вірусу поділяють на прості та складні.

Рис. 4.2. Класифікація вірусів.

Поза клітиною хазяїна віруси існують у формі віріону, розміри яких надто маленькі - від 20 до 400 нанометрів. Віріон - це нуклеїнова кислота, яка зовні вкрита білковою оболонкою - капсидом. Такий вірус відноситься до простих вірусів. Група складних вірусів мають ще одну оболонку - суперкапсид, яка формується із фрагмента мембрани клітини - хазяїна. У цю мембрану вбудовані білки та глюкопротеїди самого вірусу. Кількість білків у капсиді невелика і їй властива здатність до саморуйнування. Морфологічні форми капсидів мають форму палички, кульки, нитки та правильного багатогранника. (рис.4.2)

Невеликий розмір і проста будова вірусів пов’язана з невеликою кількістю генів у геномі. Деякі віруси кодують лише один білок (віруси - сателіти, які розмножуються з допомогою інших вірусів), багато вірусів кодують 5 - 10 білків, деякі можуть кодувати до 200 білків.

Життя вірусів можна поділити на дві фази. На одній вірус існує у вигляді віріона поза межами клітин живого організму, а на другій - усередині живих клітин. У формі віріона віруси не ростуть, не розмножуються, не підтримують гомеостаз. Головним завданням віріона є знайти потрібну клітину і проникнути до неї. Шляхи проникнення: механічний переніс (крапельний шлях передачі вірусу грипу), за допомогою посередників (перенесення вірусів рослин за допомогою попелиць), проникнення в цитоплазму, використовуючи специфічні рецептори мембрани клітини, шляхом ендоцитозу, механічним пошкодженням клітинної стінки, наприклад, бактеріофаги за допомогою спеціальних структур капсиду вприскують в цитоплазму клітини свою нуклеїнову кислоту.

Розмноження вірусів принципово відрізняється від розмноження інших живих організмів. Вірусна частина прикріплюється до клітини організму хазяїна і проникає в неї. Білкова оболонка вірусу руйнується і в клітині залишається вірусна нуклеїнова кислота. Проникаючи у клітину, вірус вбудовує свою ДНК у ДНК клітини, і починається синтез вірусних білків, реплікація вірусної ДНК, у той час як синтез білків і ДНК клітини - хазяїна, 53

що генетичним апаратом вірусу є РНК, то спочатку йде процес зворотної транскрипції за схемою РНК - ДНК - РНК - білок, тому РНК залежні віруси називаються ретровірусами. Вірусна нуклеїнова кислота включається в обмін речовин, спрямовуючи свою діяльність на синтез нуклеїнової кислоти і вірусних білків. А розмножені молекули вірусної нуклеїнової кислоти з’єднуються з синтезованим білком, унаслідок чого утворюються віруси, які виходять з клітини хазяїна. Таким чином паразитизм вірусів відбувається на генетичному рівні. Під час свого розмноження клітина відтворює ДНК вірусу, передаючи його своїм дочірнім клітинам. Такий стан клітини називається носійством. Якщо організм хазяїна через якісь причини починає слабшати і зменшує активність своєї захисної системи, то прихована вірусна ДНК може розпочати активну діяльність і викликати гостру фазу вірусної інфекції.

3.5.