ОБЩАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ВИРУСОЛОГИЯ ВИРУСЫ автономные генетические

ОБЩАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ВИРУСОЛОГИЯ

ВИРУСЫ – автономные генетические ультрамикроскопических размеров микроорганизмы, обладающие одним типом нуклеиновых кислот, лишенные собственных систем синтеза белка и мобилизации энергии, способные размножаться внутри живых клеток ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА 1. 1796 г. первая вакцинация против оспы. 2. 1886 г. разработка вакцины против бешенства (Пастер). 3. 1892 г. открыт фильтрующий вирус мозаичной болезни табака (Ивановский). 4. 1898 г. открыт вирус ящура у животных (Лёффлер и Фрош). 5. 1917 г. открыт вирус бактерий - бактериофаг (Д Эррель).

Относительные размеры некоторых вирусов (электронная микрофотография с увеличением в 200000 раз). Слева направо – один из маленьких фагов ? X 174, вирус табачной мозаики, сложный бактериофаг Т 4 (из группы так называемых Т -четных фагов бактерии кишечной палочки).

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВИРУСОВ Они содержат в своем составе только один из типов нуклеиновых кислот: либо рибонуклеиновую кислоту (РНК), либо дезоксирибонуклеиновую (ДНК), - а все клеточные организмы, в том числе и самые примитивные бактерии, содержат и ДНК, и РНК одновременно. Не обладают собственным обменом веществ, имеют очень ограниченное число ферментов. Для размножения используют обмен веществ клетки - хозяина, ее ферменты и энергию. Могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не размножаются вне клеток тех организмов, в которых паразитируют.

ОБЩИЕ ПРИЗНАКИ ВИРУСОВ И НЕКОТОРЫХ БАКТЕРИЙ 1. Фильтрация через бактериальные фильтры. (Микоплазмы) 2. Отсутствие роста на искусственных средах. (Возбудитель лепры) 3. Внутриклеточные облигатные паразиты. (Риккетсии, хламидии)

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОТЛИЧИЯ ВИРУСОВ ОТ БАКТЕРИЙ БАКТЕРИИ ВИРУСЫ СТРУКТУРА Клеточное строение Репродукция путём бинарного деления Собственные обменные процессы РАЗМНОЖЕНИЕ ОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ Неклеточное строение Дезъюнктивная репродукция нуклеиновой кислоты Отсутствие собственных обменных процессов

ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ВИРУСОВ Сердцевина - генетический материал (ДНК или РНК), который несет информацию о нескольких типах белков, необходимых для образования нового вируса. Белковая оболочка, которую называют капсидом (от латинского слова капса - ящик). Она часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии. Дополнительная липопротеидная оболочка. Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).

ПРИ ИКОСАЭДРИЧЕСКОМ ТИПЕ СИММЕТРИИ, ПОКАЗАННОЙ НА СХЕМЕ СТРОЕНИЯ АДЕНОВИРУСА, КАПСОМЕРЫ, ИЛИ БЕЛКОВЫЕ СУБЪЕДИНИЦЫ ВИРУСА, ОБРАЗУЮТ ИЗОМЕТРИЧЕСКИЙ БЕЛКОВЫЙ ЧЕХОЛ, СОСТОЯЩИЙ ИЗ 20 ПРАВИЛЬНЫХ ТРЕУГОЛЬНИКОВ.

ПРИМЕРЫ СТРУКТУР ИКОСАЭДРИЧЕСКИХ ВИРИОНОВ А. Вирус, не имеющий липидной оболочки (например, пикорнавирус). B. Оболочечный вирус (например, герпесвирус). Цифрами обозначены: (1) капсид, (2) геномная нуклеиновая кислота, (3) капсомер, (4) нуклеокапсид, (5) вирион, (6) липидная оболочка, (7) мембранные белки оболочки.

В СЛУЧАЕ СПИРАЛЬНОЙ СИММЕТРИИ, ПОКАЗАННОЙ НА СХЕМЕ СТРОЕНИЯ ВИРУСА ТАБАЧНОЙ МОЗАИКИ, КАПСОМЕРЫ, ИЛИ СУБЪЕДИНИЦЫ ВИРУСА, ФОРМИРУЮТ СПИРАЛЬ ВОКРУГ ПОЛОЙ ТРУБЧАТОЙ СЕРДЦЕВИНЫ.

ПАЛОЧКОВИДНАЯ ЧАСТИЦА ВИРУСА ТАБАЧНОЙ МОЗАИКИ. ЦИФРАМИ ОБОЗНАЧЕНЫ: (1) РНК-ГЕНОМ ВИРУСА, (2) КАПСОМЕР, СОСТОЯЩИЙ ВСЕГО ИЗ ОДНОГО ПРОТОМЕРА, (3) ЗРЕЛЫЙ УЧАСТОК КАПСИДА.

КОМБИНИРОВАННАЯ или смешанная, симметрия у вирусов может быть представлена разными вариантами. Частица бактериофага, показанная на схеме, имеет «головку» правильной геометрической формы и «хвост» со спиральной симметрией.

Тип нуклеиново й кислоты Симметрия капсидов Наличие оболочки капсида Примеры РНК кубическая спиральная без оболочки с оболочкой -вирус полиомиелита, -некоторые бактериофаги -реовирусы, группа вирусов, инфицирующих позвоночных, насекомых и высшие растения вирусы, переносимые членистоногими (например, вирус клещевого энцефалита или желтой лихорадки) палочковидны вирусы е вирусы гриппа, кори, растений бешенства (например, вирус табачной мозаики)

Тип нуклеиновой кислоты Симметрия капсидов Наличие оболочки капсида Примеры ДНК кубическая без оболочки с оболочкой -аденовирусы, вирус вызывающие герпеса забол. ВДП -некоторые бактериофаги -некоторые опухолеродные вирусы животных -парвовирусы (встречающиеся у позвоночных, включая человека), содержат ДНК с 1 ой спиралью спиральная сложная без оболочки сложная оболочка некоторые бактериофаги вирус оспы двойная бактериофаг и Т-группы (хвостатые)

КЛАССИФИКАЦИЯ БАЛТИМОРА Нобелевский лауреат, биолог Дэвид Балтимор, предложил свою схему классификации вирусов, основываясь на различиях в механизме продукции м. РНК. Эта система включает в себя семь основных групп: (I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не имеющие РНК-стадии (например, герпесвирусы, поксвирусы, паповавирусы, мимивирус). (II) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы). (III) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу ДНК (например, парвовирусы). (IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной полярности (например, пикорнавирусы, флавивирусы). (V) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы). (VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ). (VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы (например, вирус гепатита B).

КЛАССИФИКАЦИЯ И МОРФОЛОГИЯ ВИРУСОВ

ПРОДУКТИВНАЯ ФОРМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИРУСА С КЛЕТКОЙ репродукции Стадии вирусов. 1 - адсорбция вириона на клетке; 2 - проникновение вириона в клетку путем виропексиса; 3 - вирус внутри вакуоли клетки; 4 - `раздевание вириона вируса; 5 - репликация вирусной нуклеиновой кислоты; 6 - синтез вирусных белков на рибосомах клетки; 7 - формирование вириона; 8 - выход вириона из клетки путем почкования.

ФОРМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИРУСОВ С КЛЕТКОЙ ХОЗЯИНА 1. ПРОДУКТИВНАЯ. 2. ИНТЕГРАТИВНАЯ (ВИРОГЕНИЯ). 3. АБОРТИВНАЯ - взаимодействие останавливается на любой стадии.

ИНТЕГРАТИВНАЯ ФОРМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИРУСА С КЛЕТКОЙ ХОЗЯИНА (ВИРОГЕНИЯ) ДНК-содержащий вирус Кольцевая форма РНК-содержащий вирус Транскрипция ДНК с вирусной РНК (РНКзависимой ДНК полимеразой-ревертазой) вирусной ДНК Репликация вирусной ДНК клетки РНК ДНК (вирусные) ДНК клетки Встраивание вирусной ДНК в ДНК клетки хозяина, разрезание эндонуклеазой Встраивание вирусной ДНК в ДНК Клетки хозяина, разрезание эндонуклеазой Сшивание ДНК вируса, встроившейся в ДНК клетки полинуклеотидлигазой Сшивание ДНК вируса, встроившейся в ДНК клетки полинуклеотидлегазой Синхронная репликация ДНК клетки и вирусной ДНК

Химический состав вирусов: 1. 2. 3. ДНК или РНК. Белки, липиды, углеводы. Ферменты КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ ВИРУСА Репликазы, транскриптазы, эндо-, экзонуклеазы, нейроминидазы Обеспечивают проникновение в клетку хозяина и выход из неё Вирионные По функциональному значению Обеспечивают репликацию и транскрипцию ФЕРМЕНТЫ По принадлежности Клеточномодификационные Активированные геномом вируса ферменты клетки хозяина Вирусиндуцированные Индуцированные геномом вируса на рибосоме клетки хозяина

. РЕКОМБИНАЦИЯ ДНК- (А) И РНК-СОДЕРЖАЩИХ (Б) ВИРУСОВ

ОБМЕН ФРАГМЕНТАМИ ГЕНОМА (А- Г) У РНК-СОДЕРЖАЩИХ ВИРУСОВ

ВИД АДЕНОВИРУСА ПРИ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ (УВЕЛИЧЕНИЕ 600000 РАЗ) И ЕГО МОДЕЛЬ

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ВИРУСОВ В КУРИНЫХ ЭМБРИОНАХ. Строение куриного эмбриона и способы его заражения: 1 - в амнион; 2 - в аллантоисную полость; 3 - в желточный мешок.

ВИРУСЫ БАКТЕРИЙ БАКТЕРИОФАГИ – вирусы бактерий. Бактериофагия - процесс взаимодействия фагов с бактериями, часто заканчивающийся повреждением последних. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА 1. 1898 г. открыт феномен бактериофагии – продукты аутолиза одних микробов вызывали лизис других микробов того же вида (B. anthracis) (Гамалея «бактериолизин» ). 2. 1915 г. открыт феномен – «остекления» колоний, которое можно было переносить на другие колонии того же вида микроорганизмов и фильтруемость этого фактора (Творт – «автолитический фермент» ). 3. 1917 г. открыт факт лизиса дизентерийных палочек в культуре с фильтратом испражнений дизентерийного больного (Д Эррель). 4. 1941 г. впервые описана морфология бактериофага (Руска).

ФОРМА И УЛЬТРАСТРУКТУРА ФАГОВ КЛАССИФИКАЦИЯ ФАГОВ ПО ФОРМЕ НИТЕВИДНЫЕ БЕЗ ОТРОСТКА С АНАЛОГОМ ОТРОСТКА С КОРОТКИМ ОТРОСТКОМ С ДЛИННЫМ ОТРОСТКОМ И СОКРАЩАЮЩЕМСЯ ЩЕХЛОМ

Электронограмма негативно контрастированных бактериофагов

Нуклеиновая кислота Головка бактериофага Полипептидные субъединицы (кубический тип) Полый стержень Отросток Полипептидные субъединицы (спиральный тип) Чехол (сокращающийся) Шестиугольная базальная пластинка Зубцы Нити

ЭТАПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БАКТЕРИОФАГА С БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКОЙ 1. АДСОРБЦИЯ. 2. ПРОНИКНОВЕНИЕ НУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ. 3. РЕПРОДУКЦИЯ (синтез нуклеиновой кислоты и белка). 4. СБОРКА. 5. ВЫХОД.

Взаимодействие бактериофага с оболочкой бактерии

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКОЙ ВИРУЛЕНТНЫХ (литический путь) И УМЕРЕННЫХ ФАГОВ (интегративный путь)

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ БАКТЕРИОФАГИИ Идентификация фаговида в культуре Фагопрофилактика в эпидочаге Фегодиагностика определение фаговида бактерий в кале ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ Разработка аттенуированных вакцин путём воздействия фагов на бактерии Фаготерапия некоторых инфекционных заболеваний, вызванных шигеллами, протеем, стафилококками Идентификация фаговариантов вида в культуре