paneļi
Vīrusu morfoloģiskā uzbūve. Vīrusu morfoloģija

Vīrusu morfoloģiskā uzbūve. Vīrusu morfoloģija

Vīrusu morfoloģija un struktūra tiek pētīta, izmantojot elektronu mikroskopu, jo to izmērs ir mazs un salīdzināms ar baktēriju apvalka biezumu. Virionu forma var būt dažāda: stieņa formas (tabakas mozaīkas vīruss), lodes formas (trakumsērgas vīruss), sfēriska (poliomielīta vīrusi, HIV), spermatozoīdu formā (daudzi bakteriofāgi).

Vīrusu izmēru nosaka, izmantojot elektronu mikroskopiju, ultrafiltrāciju caur filtriem ar zināmu poru diametru, ultracentrifugēšanu. Viens no mazākajiem vīrusiem ir poliomielīta vīruss (apmēram 20 nm), lielākais ir bakas (apmēram 350 nm).

Ir vienkārši sakārtoti (piemēram, poliomielīta vīruss) un sarežģīti sakārtoti (piemēram, gripas vīrusi, masalas) vīrusi. Vienkārši sakārtotos vīrusos nukleīnskābe ir saistīta ar proteīna apvalku, ko sauc par kapsīdu (no latīņu capsa — gadījums). Kapsīds sastāv no atkārtotām morfoloģiskām apakšvienībām - kapsomēriem. Nukleīnskābe un kapsīds, savstarpēji mijiedarbojoties, veido nukleokapsīdu. Sarežģītos vīrusos kapsīdu ieskauj papildu lipoproteīnu apvalks - superkapsīds (saimnieka šūnas membrānas struktūru atvasinājums), kam ir "smailes". Virioniem ir raksturīga spirālveida, kubiska un sarežģīta kapsīdu simetrijas veids. Spirālveida simetrijas veids ir saistīts ar nukleokapsīda spirālveida struktūru, kubiskais simetrijas veids ir saistīts ar izometriska doba ķermeņa veidošanos no kapsīda, kas satur vīrusa nukleīnskābi.

Kapsīds un superkapsīds aizsargā virionus no apkārtējās vides ietekmes, nosaka selektīvo mijiedarbību (adsorbciju) ar šūnām un nosaka virionu antigēnās un imunogēnās īpašības. Vīrusu iekšējās struktūras sauc par kodolu.Virusoloģijā tiek izmantotas šādas taksonomiskās kategorijas: dzimta (nosaukums beidzas ar viridae), apakšdzimta (nosaukums beidzas ar virinae), ģints (nosaukums beidzas ar vīrusu).

Tomēr ģinšu un jo īpaši apakšdzimtu nosaukumi nav formulēti visiem vīrusiem. Vīrusa veids nav saņēmis binomiālu nosaukumu, piemēram, baktērijas.

Vīrusu klasifikācija ir balstīta uz šādām kategorijām:

§ nukleīnskābes veids (DNS vai RNS), tā struktūra, virkņu skaits (viena vai divas),

§ vīrusa genoma reprodukcijas pazīmes;

§ virionu lielums un morfoloģija, kapsomēru skaits un simetrijas veids;

§ superkapsīda klātbūtne;

§ jutība pret ēteri un deoksiholātu;

§ vairošanās vieta šūnā;

§ antigēnas īpašības utt.

Vīrusi inficē mugurkaulniekus un bezmugurkaulniekus, kā arī augus un baktērijas. Vīrusi, būdami galvenie cilvēku infekcijas slimību izraisītāji, piedalās arī kanceroģenēzes procesos, var tikt pārnesti dažādos veidos, arī caur placentu (masaliņu vīruss, citomegalovīruss u.c.), ietekmējot cilvēka augli. Tās var izraisīt pēcinfekcijas komplikācijas – miokardīta, pankreatīta, imūndeficīta u.c.

Papildus parastajiem vīrusiem ir arī tā sauktie nekanoniskie vīrusi - prioni - proteīnu infekciozās daļiņas, kas ir proteīna rakstura aģenti, kam ir fibrilu forma ar izmēru 10,20x100,200 nm. Prioni, acīmredzot, ir gan autonoma cilvēka vai dzīvnieka gēna induktori, gan produkti un izraisa tajos encefalopātiju lēnas vīrusu infekcijas apstākļos (Kreicfelda.Jakoba slimība, kuru u.c.). Citi neparasti aģenti, kas ir tuvu vīrusiem, ir viroīdi, mazas, bez olbaltumvielām cirkulāras, superspirētas RNS molekulas, kas izraisa slimības augos.

3. nodaļa

MIKROORGANISMU FIZIOLOĢIJA

Mikroorganismu fizioloģija pēta mikrobu šūnu dzīvībai svarīgo aktivitāti, to uztura procesus, elpošanu, augšanu, vairošanos, mijiedarbības ar vidi modeļus.

Studiju priekšmets medicīniskā mikrobioloģija ir patogēno un oportūnistisko mikroorganismu fizioloģija, kas spēj izraisīt cilvēku slimības. Šo mikroorganismu fizioloģijas noskaidrošana ir svarīga mikrobioloģiskās diagnozes noteikšanā, patoģenēzes izpratnē, infekcijas slimību ārstēšanā un profilaksē, cilvēka un vides attiecību regulēšanā u.c.

Baktēriju ķīmiskais sastāvs

Mikroorganismu sastāvā ietilpst ūdens, olbaltumvielas, nukleīnskābes, ogļhidrāti, lipīdi, minerālvielas.

Ūdens ir galvenā baktēriju šūnas sastāvdaļa, kas veido apmēram 80% no tās masas. Tas ir brīvā vai saistītā stāvoklī ar šūnas strukturālajiem elementiem. Sporās ūdens daudzums samazinās līdz 18,20%. Ūdens ir daudzu vielu šķīdinātājs, un tam ir arī mehāniska loma turgora nodrošināšanā. Plazmolīzes laikā - ūdens zudums šūnai hipertoniskā šķīdumā - notiek protoplazmas atslāņošanās no šūnas membrānas. Ūdens izvadīšana no šūnas, žāvēšana aptur vielmaiņas procesus. Lielākā daļa mikroorganismu labi panes žāvēšanu. Ar ūdens trūkumu mikroorganismi nevairojas. Žāvēšana vakuumā no sasaldētā stāvokļa (liofilizācija) aptur vairošanos un veicina mikrobu sugu ilgtermiņa saglabāšanos.

Olbaltumvielas (40,80% sausnas) nosaka svarīgākās baktēriju bioloģiskās īpašības un parasti sastāv no 20 aminoskābju kombinācijām. Baktērijas satur diaminopimelskābi (DAP), kuras cilvēka un dzīvnieku šūnās nav. Baktērijas satur vairāk nekā 2000 dažādu proteīnu, kas ir strukturālās sastāvdaļas un ir iesaistīti vielmaiņas procesos. Lielākajai daļai olbaltumvielu ir fermentatīva aktivitāte. Baktēriju šūnas olbaltumvielas nosaka baktēriju antigenitāti un imunogenitāti, virulenci un baktēriju sugas.

Baktēriju nukleīnskābes veic funkcijas, kas līdzīgas eikariotu šūnu nukleīnskābēm: DNS molekula hromosomas formā ir atbildīga par iedzimtību, ribonukleīnskābes(informācijas jeb matricas, transporta un ribosomu) ir iesaistīti proteīnu biosintēzē.

Baktērijas var raksturot (taksonomiski) ar guanīna un citozīna (GC) summas saturu molprocentos (M%) no kopējā DNS bāzu skaita. Precīzāks mikroorganismu raksturojums ir to DNS hibridizācija. Hibridizācijas metodes pamats

DNS - denaturētās (vienpavedienu) DNS spēja renaturēties, t.i. apvienot ar komplementāru DNS virkni, veidojot divpavedienu DNS molekulu.

Ir pārstāvēti baktēriju ogļhidrāti vienkāršas vielas(mono- un disaharīdi) un kompleksie savienojumi. Polisaharīdi bieži atrodami kapsulās. Daži intracelulārie polisaharīdi (ciete, glikogēns utt.) ir rezerves barības vielas.

Lipīdi galvenokārt ir daļa no citoplazmas membrānas un tās atvasinājumiem, kā arī baktēriju šūnu sieniņas, piemēram, ārējās membrānas, kur papildus lipīdu biomolekulārajam slānim atrodas LPS. Lipīdi var darboties kā rezerves barības vielas citoplazmā. Baktēriju lipīdus pārstāv fosfolipīdi, taukskābes un glicerīdi. Nai liels daudzums lipīdi (līdz 40%) satur Mycobacterium tuberculosis.

Baktēriju minerāli ir atrodami pelnos pēc šūnu sadedzināšanas. Lielos daudzumos tiek konstatēts fosfors, kālijs, nātrijs, sērs, dzelzs, kalcijs, magnijs, kā arī mikroelementi (cinks, varš, kobalts, bārijs, mangāns u.c.), kas piedalās osmotiskā spiediena, pH regulēšanā. , redokspotenciāls , aktivizē fermentus, ir daļa no fermentiem, vitamīniem un mikrobu šūnu strukturālajām sastāvdaļām.

Baktēriju uzturs

Baktēriju šūnas uztura iezīmes ir barības vielu substrātu uzņemšana iekšā pa visu tās virsmu, kā arī augsts vielmaiņas procesu ātrums un pielāgošanās mainīgajiem vides apstākļiem.

Pārtikas veidi. Plašo baktēriju izplatību veicina dažādi uztura veidi. Mikroorganismiem ir nepieciešami ogļhidrāti, slāpeklis, sērs, fosfors, kālijs un citi elementi. Atkarībā no uztura oglekļa avotiem baktērijas tiek sadalītas autotrofos (no grieķu autos - pati, trophe - pārtika), kas izmanto oglekļa dioksīdu CO 2 un citus neorganiskus savienojumus, lai izveidotu savas šūnas, un heterotrofos (no grieķu heteros - vēl viens , trofe - pārtika), barojoties ar gataviem organiskiem savienojumiem. Autotrofās baktērijas ir nitrificējošas baktērijas, kas atrodamas augsnē; sēra baktērijas, kas dzīvo ūdenī ar sērūdeņradi; dzelzs baktērijas, kas dzīvo ūdenī ar melno dzelzi u.c.

Atkarībā no oksidējamā substrāta, ko sauc par elektronu vai ūdeņraža donoru, mikroorganismus iedala divās grupās. Mikroorganismus, kas izmanto neorganiskos savienojumus kā ūdeņraža donorus, sauc par litotrofiem (no grieķu litoss — akmens), bet mikroorganismus, kas izmanto organiskos savienojumus kā ūdeņraža donorus, sauc par organotrofiem.

Ņemot vērā enerģijas avotu, starp baktērijām izšķir fototrofus, t.i. fotosintēzes (piemēram, zilaļģes, kas izmanto gaismas enerģiju), un ķīmijtrofi, kuriem nepieciešami ķīmiski enerģijas avoti.

augšanas faktori. Mikroorganismiem augšanai uz barotnes ir nepieciešami noteikti papildu komponenti, kurus sauc par augšanas faktoriem. Augšanas faktori ir mikroorganismiem nepieciešami savienojumi, kurus tie paši nevar sintezēt, tāpēc tie jāpievieno barotnēm. Starp augšanas faktoriem ir: aminoskābes, kas nepieciešamas olbaltumvielu veidošanai; purīni un pirimidīni, kas nepieciešami nukleīnskābju veidošanai; vitamīni, kas ir daļa no dažiem fermentiem. Lai apzīmētu mikroorganismu saistību ar augšanas faktoriem, tiek lietoti termini "auksotrofi" un "prototrofi". Auksotrofiem ir nepieciešams viens vai vairāki augšanas faktori; prototrofi paši var sintezēt augšanai nepieciešamos savienojumus. Viņi spēj sintezēt komponentus no glikozes un amonija sāļiem.

Spēka mehānismi. Uzņemšana dažādas vielas iekļūšana baktēriju šūnā ir atkarīga no to molekulu lieluma un šķīdības lipīdos vai ūdenī, barotnes pH, vielu koncentrācijas, dažādiem membrānas caurlaidības faktoriem utt. Šūnas siena ļauj iziet cauri mazām molekulām un joniem, saglabājot makromolekulas, kuru svars pārsniedz 600 D. Galvenais vielu iekļūšanas šūnā regulators ir citoplazmas membrāna. Nosacīti ir iespējams izšķirt četrus mehānismus barības vielu iekļūšanai baktēriju šūnā: tie ir vienkārša difūzija, atvieglota difūzija, aktīvā transportēšana un grupu translokācija. Vienkāršākais mehānisms vielu iekļūšanai šūnā ir vienkārša difūzija, kurā vielu kustība notiek to koncentrācijas atšķirības dēļ abās citoplazmatiskās membrānas pusēs. Vielas iziet caur citoplazmatiskās membrānas lipīdu daļu (organiskās molekulas, zāles) un retāk pa ūdens piepildītiem kanāliem citoplazmas membrānā. Pasīvā difūzija tiek veikta bez enerģijas patēriņa.

Atvieglota difūzija notiek arī vielu koncentrācijas atšķirību rezultātā abās citoplazmatiskās membrānas pusēs. Tomēr šis process tiek veikts ar nesējmolekulu palīdzību, kas lokalizētas citoplazmas membrānā un kurām ir specifiskums. Katrs nesējs transportē atbilstošo vielu cauri membrānai vai pārnes uz citu citoplazmas membrānas sastāvdaļu – pašu nesēju.

Nesējproteīni var būt permeāzes, kuru sintēzes vieta ir citoplazmas membrāna. Atvieglināta difūzija notiek bez enerģijas patēriņa, vielas pārvietojas no augstākas koncentrācijas uz zemāku.

Aktīvā transportēšana notiek ar permeāžu palīdzību un ir vērsta uz vielu pārnešanu no zemākas koncentrācijas uz augstāku, t.i. it kā pret strāvu, tāpēc šo procesu pavada vielmaiņas enerģijas (ATP) iztērēšana, kas veidojas redoksreakciju rezultātā šūnā.

Grupu pārnešana (translokācija) ir līdzīga aktīvajam transportam, kas atšķiras ar to, ka pārnestā molekula tiek modificēta pārneses procesā, piemēram, tiek fosforilēta. Vielu izvadīšana no šūnas tiek veikta difūzijas dēļ un ar baktēriju transporta sistēmu-enzīmu līdzdalību. Fermenti atpazīst savus attiecīgos metabolītus (substrātus), mijiedarbojas ar tiem un paātrina ķīmiskās reakcijas. Fermenti ir olbaltumvielas, kas iesaistītas anabolisma (sintēzes) un katabolisma (sabrukšanas) procesos, t.i. vielmaiņa. Daudzi fermenti ir savstarpēji saistīti ar mikrobu šūnas struktūrām. Piemēram, citoplazmas membrānā ir redoks-enzīmi, kas iesaistīti elpošanā un šūnu dalīšanā; enzīmi, kas nodrošina šūnu barošanu uc Citoplazmatiskās membrānas redoksenzīmi un tās atvasinājumi nodrošina enerģiju intensīviem dažādu struktūru, tai skaitā šūnu sienas, biosintēzes procesiem. Ar šūnu dalīšanos un autolīzi saistītie enzīmi ir atrodami šūnu sieniņās. Tā sauktie endoenzīmi katalizē vielmaiņu, kas notiek šūnas iekšienē.

Šūna izdala eksoenzīmus vidi, sadalot barības vielu substrātu makromolekulas uz vienkārši savienojumi uzsūcas šūnā kā enerģijas, oglekļa uc avotus. Daži eksoenzīmi (penicilināze uc) inaktivē antibiotikas, veicot aizsargfunkciju.

Ir konstitutīvi un inducējami enzīmi. Konstitutīvie enzīmi ietver fermentus, kurus šūna sintezē nepārtraukti neatkarīgi no substrātu klātbūtnes uzturvielu vidē. Inducējamos (adaptīvos) enzīmus baktēriju šūna sintezē tikai tad, ja barotnē ir substrāts šim fermentam. Piemēram, p-galaktozidāzi Escherichia coli praktiski neveido uz barotnes ar glikozi, bet tās sintēze strauji palielinās, audzējot barotnē ar laktozi vai citu p-galaktozidozi.

Daži enzīmi (tā sauktie agresijas enzīmi) iznīcina audus un šūnas, izraisot plašu mikroorganismu un to toksīnu izplatīšanos inficētajos audos. Šie enzīmi ietver hialuronidāzi, kolagenāzi, dezoksiribonukleāzi, neiraminidāzi, lecitovitelāzi utt. Tādējādi streptokoku hialuronidāze, sadalīšana hialuronskābe saistaudi, veicina streptokoku un to toksīnu izplatīšanos.

Ir zināmi vairāk nekā 2000 fermentu. Tie ir apvienoti sešās klasēs: oksidoreduktāzes - redoks-enzīmi (tie ietver dehidrogenāzes, oksidāzes utt.); transferāzes, kas pārnes atsevišķus radikāļus un atomus no viena savienojuma uz citu; hidrolāzes, kas paātrina hidrolīzes reakcijas, t.i. vielu sadalīšana vienkāršākos, pievienojot ūdens molekulas (esterāzes, fosfatāze, glikozidāze utt.); liāzes, kas nehidrolītiskā veidā atdala ķīmiskās grupas no substrātiem (karboksilāzes utt.); izomerāzes, kas pārvērš organiskos savienojumus to izomēros (fosfoheksoizomerāze utt.); ligāzes jeb sintetāzes, paātrinot sarežģītu savienojumu sintēzi no vienkāršākiem (asparagīna sintetāze, glutamīna sintetāze u.c.).

Mikroorganismu identificēšanai tiek izmantotas fermentatīvā sastāva atšķirības, jo tās nosaka to dažādās bioķīmiskās īpašības: saharolītiskās (cukuru sadalīšanās), proteolītiskās (olbaltumvielu sadalīšanās) un citas, ko identificē pēc galīgajiem sadalīšanās produktiem (sārmu, skābju, sērūdeņraža veidošanās). , amonjaks utt.).

Mikroorganismu enzīmi tiek izmantoti gēnu inženierijā (restrikcijas fermenti, ligāzes u.c.), lai iegūtu bioloģiski. aktīvie savienojumi, etiķskābes, pienskābes, citronskābes un citas skābes, pienskābes produkti, vīna darīšanā un citās nozarēs. Fermenti tiek izmantoti kā biopiedevas veļas pulveros (Oka u.c.), lai iznīcinātu olbaltumvielu piesārņojumu.

Elpošanas baktērijas

Elpošana jeb bioloģiskā oksidācija balstās uz redoksreakcijām, kas notiek, veidojoties ATP, universālam ķīmiskās enerģijas akumulatoram. Enerģija ir nepieciešama mikrobu šūnai tās dzīvībai svarīgai darbībai. Elpojot notiek oksidēšanās un reducēšanās procesi: oksidēšanās - ūdeņraža vai elektronu atgriešanās ar donoru (molekulu vai atomu) palīdzību; reducēšana - ūdeņraža vai elektronu pievienošana akceptoram. Ūdeņraža vai elektronu akceptors var būt molekulārais skābeklis (šādu elpošanu sauc par aerobo) vai nitrātu, sulfātu, fumarātu (šādu elpošanu sauc par anaerobu – nitrātu, sulfātu, fumarātu). Anaerobioze (no grieķu aeg — gaiss + bios — dzīvība) — dzīvībai svarīga darbība, kas notiek, ja nav brīva skābekļa. Ja ūdeņraža donori un akceptori ir organiskie savienojumi, tad šo procesu sauc par fermentāciju. Fermentācijas laikā anaerobos apstākļos notiek organisko savienojumu, galvenokārt ogļhidrātu, fermentatīvā sadalīšanās. Ņemot vērā ogļhidrātu sadalīšanās galaproduktu, izšķir spirtu, pienskābi, etiķskābi un citus fermentācijas veidus.

Saistībā ar molekulāro skābekli baktērijas var iedalīt trīs galvenajās grupās: obligātās, t.i. obligātie, aerobi, obligātie anaerobi un fakultatīvie anaerobi.

Obligātie aerobi var augt tikai skābekļa klātbūtnē. Obligātie anaerobi (botulisma klostrīdijas, gāzes gangrēna, stingumkrampji, bakteroīdi u.c.) aug tikai vidē bez skābekļa, kas tiem ir toksisks. Skābekļa klātbūtnē baktērijas veido skābekļa peroksīda radikāļus, tostarp ūdeņraža peroksīdu un superoksīda skābekļa anjonu, kas ir toksiski obligātajām anaboliskajām baktērijām, jo neveido atbilstošos inaktivējošos enzīmus. Aerobās baktērijas inaktivē ūdeņraža peroksīdu un superoksīda anjonu ar atbilstošajiem enzīmiem (katalāzi, peroksidāzi un superoksīda dismutāzi). Fakultatīvie anaerobi var augt gan skābekļa klātbūtnē, gan bez tā, jo tie spēj pārslēgties no elpošanas molekulārā skābekļa klātbūtnē uz fermentāciju, ja tā nav. Fakultatīvie anaerobi spēj veikt anaerobo elpošanu, ko sauc par nitrātu: nitrāts, kas ir ūdeņraža akceptors, tiek reducēts līdz molekulārajam slāpeklim un amonjakam.No obligātajiem anaerobiem izšķir aerotolerantās baktērijas, kas saglabājas molekulārā skābekļa klātbūtnē, bet ne. lieto to.

Anaerobu audzēšanai bakterioloģiskajās laboratorijās tiek izmantoti anaerostati - speciāli konteineri, kuros gaiss tiek aizstāts ar gāzu maisījumu, kas nesatur skābekli. Gaisu no barības vielu barotnēm var izvadīt vārot, izmantojot ķīmiskos skābekļa adsorbentus, kas ievietoti anaerobos balonos vai citos konteineros ar labību.

Baktēriju augšana un vairošanās

Baktēriju dzīvībai svarīgo aktivitāti raksturo augšana - šūnas strukturālo un funkcionālo komponentu veidošanās un pašas baktērijas šūnas palielināšanās, kā arī vairošanās - pašreprodukcija, kā rezultātā palielinās baktēriju šūnu skaits. populācija.

Baktērijas vairojas binārā dalīšanās ceļā uz pusēm, retāk ar pumpuru veidošanos.

Aktinomicīti, tāpat kā sēnītes, var vairoties ar sporām. Aktinomicīti, kas ir zarojošas baktērijas, vairojas, sadrumstalojot pavedienveida šūnas. Grampozitīvās baktērijas sadalās, ieaugot šūnā sintezētās dalīšanas starpsienas, un gramnegatīvās baktērijas sadalās sašaurinoties, veidojot hanteles formas figūras, no kurām veidojas divas identiskas šūnas.

Pirms šūnu dalīšanās notiek baktēriju hromosomas replikācija atbilstoši daļēji konservatīvam tipam (atveras divpavedienu DNS ķēde un katru virkni pabeidz komplementāra virkne), kas noved pie baktēriju kodola DNS molekulu dubultošanās. nukleoīds. Hromosomu DNS replikācija tiek veikta no sākuma punkta ori (no angļu valodas, oriģināls - sākums).

Baktēriju šūnas hromosoma ir savienota ori rajonā ar citoplazmas membrānu. DNS replikāciju katalizē DNS polimerāzes. Pirmkārt, notiek DNS dubultspirāles attīšana (despiralizācija), kā rezultātā veidojas replikācijas dakša (sazarotas ķēdes); viena no ķēdēm, tiek pabeigta, saista nukleotīdus no 5 "- līdz 3" galam, otra tiek pabeigta segmentā pa segmentam.

DNS replikācija notiek trīs posmos: iniciācija, pagarināšana vai ķēdes augšana un izbeigšana. Abas replikācijas rezultātā izveidojušās hromosomas atšķiras, ko veicina augošās šūnas izmēra palielināšanās: pie citoplazmas membrānas vai tās atvasinājumiem (piemēram, mezosomām) piesaistītās hromosomas attālinās viena no otras, palielinoties šūnu tilpumam. palielinās. Viņu galīgā izolācija beidzas ar sašaurinājuma vai sadalīšanas starpsienas veidošanos. Šūnas ar dalīšanās starpsienu atšķiras autolītisko enzīmu darbības rezultātā, kas iznīcina dalīšanās starpsienas kodolu. Šajā gadījumā autolīze var noritēt nevienmērīgi: sadalošās šūnas vienā zonā paliek savienotas ar šūnu sienas daļu dalīšanās starpsienas rajonā. Šādas šūnas atrodas leņķī viena pret otru, kas raksturīgi difterijas korinebaktērijām.

Baktēriju pavairošana šķidrā barotnē. Baktērijas, kas iesētas noteiktā, nemainīgā barības barotnes tilpumā, vairojoties, patērē barības vielas, kas pēc tam noved pie barotnes izsīkuma un baktēriju augšanas pārtraukšanas. Baktēriju audzēšanu šādā sistēmā sauc par periodisku kultivēšanu, bet kultūru - par periodisku. Ja kultivēšanas apstākļus uztur nepārtraukta svaigas barības barotnes padeve un tāda paša tilpuma kultivēšanas šķidruma aizplūšana, tad šādu kultivēšanu sauc par nepārtrauktu, bet kultūru par nepārtrauktu.

Audzējot baktērijas uz šķidras barotnes, tiek novērota gandrīz dibena, difūza vai virsmas (plēves veidā) kultūras augšana. Periodiskas baktēriju kultūras augšana, kas audzēta šķidrā barotnē, ir sadalīta vairākās fāzēs jeb periodos:

§ nobīdes fāze;

§ logaritmiskās izaugsmes fāze;

§ stacionāras augšanas fāze jeb maksimālā koncentrācija

§ baktērijas;

§ baktēriju nāves fāze.

Šīs fāzes var grafiski attēlot kā baktēriju reprodukcijas līknes segmentus, kas atspoguļo dzīvo šūnu skaita logaritma atkarību no to kultivēšanas laika. Lag fāze (no angļu valodas, lag - kavēšanās) - periods starp baktēriju sēšanu un reprodukcijas sākumu. Vidējais nobīdes fāzes ilgums ir 4,5 stundas.Baktērijas palielina izmēru un sagatavo dalīšanos; palielinās nukleīnskābju, olbaltumvielu un citu komponentu daudzums. Logaritmiskās (eksponenciālās) augšanas fāze ir intensīvas baktēriju dalīšanās periods.

Tās ilgums ir aptuveni 5,6 stundas Optimālos augšanas apstākļos baktērijas var dalīties ik pēc 20-40 minūtēm. Šajā fāzē baktērijas ir visneaizsargātākās, kas izskaidrojams ar strauji augošas šūnas vielmaiņas komponentu augsto jutību pret proteīnu sintēzes inhibitoriem, nukleīnskābēm utt. Pēc tam sākas stacionārā augšanas fāze, kurā palielinās šūnu skaits. dzīvotspējīgās šūnas paliek nemainīgas, veidojot maksimālo līmeni (M-koncentrācija) . Tās ilgums ir izteikts stundās un mainās atkarībā no baktēriju veida, to īpašībām un audzēšanas. Baktēriju augšanas procesu pabeidz nāves fāze, ko raksturo baktēriju nāve barības vielu avotu izsīkuma apstākļos un baktēriju vielmaiņas produktu uzkrāšanās tajā. Tās ilgums svārstās no 10 stundām līdz vairākām nedēļām. Baktēriju augšanas un vairošanās intensitāte ir atkarīga no daudziem faktoriem, tostarp no optimālā uzturvielu barotnes sastāva, redokspotenciāla, pH, temperatūras utt.

Baktēriju pavairošana blīvā barotnē. Baktērijas, kas aug uz cietas barotnes, veido izolētas apaļas formas kolonijas ar gludām vai neregulārām malām (S un R formas; sk. 5. nodaļu), ar dažādu konsistenci un krāsu atkarībā no baktēriju pigmenta.

Ūdenī šķīstošie pigmenti difundē uzturvielu barotnē un nokrāso to, piemēram, Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa) krāso vidi zilā krāsā. Vēl viena pigmentu grupa nešķīst ūdenī, bet šķīst organiskajos šķīdinātājos. Tādējādi "brīnišķīgās nūjas" kolonijām ir asins sarkans pigments, kas šķīst spirtā. Un, visbeidzot, ir pigmenti, kas nešķīst ne ūdenī, ne organiskajos savienojumos.

Visizplatītākie mikroorganismu pigmenti ir karotīni, ksantofili un melanīni. Melanīni ir nešķīstoši melni, brūni vai sarkani pigmenti, kas sintezēti no fenola savienojumiem. Melanīni kopā ar katalāzi, superoksīda cismutāzi un peroksidāzēm aizsargā mikroorganismus no toksisko skābekļa peroksīda radikāļu iedarbības. Daudziem pigmentiem ir pretmikrobu, antibiotikām līdzīga iedarbība.

Identificējot baktērijas, kā arī izvēloties kolonijas, lai iegūtu tīrkultūras, var ņemt vērā koloniju izskatu, formu, krāsu un citas īpašības uz blīvas barotnes.

Rūpnieciskos apstākļos, iegūstot mikroorganismu biomasu antibiotiku, vakcīnu, diagnostikas, eubiotiku pagatavošanai, baktēriju un sēnīšu kultivēšana notiek fermentatoros, stingri ievērojot kultūru augšanas un pavairošanas optimālos parametrus (sk. nodaļu 6).

LEKCIJA Nr.5.

VIROLOĢIJA.

Visi vīrusi pastāv divās kvalitatīvi atšķirīgās formās. Ārpusšūnu forma - virion - ietver visus vīrusa daļiņas elementus. Intracelulārā forma - vīruss - var attēlot tikai ar vienu nukleīnskābes molekulu, tk. Nokļūstot šūnā, virions sadalās tā sastāvdaļās. Tajā pašā laikā intracelulārs vīruss ir pašreplicējoša forma, kas nav spējīga dalīties. Pamatojoties uz to, vīrusa definīcija nozīmē būtisku atšķirību starp šūnu eksistences formām (baktērijām, sēnītēm, vienšūņiem), kas vairojas dalīšanās ceļā, un replikācijas formu, kas vairojas no vīrusa nukleīnskābes. Bet tas neaprobežojas tikai ar vīrusu atšķirīgām iezīmēm no pro- un eikariotiem. Galvenās atšķirības ietver:

1. viena veida nukleīnskābes (DNS vai RNS) klātbūtne;

2. šūnu struktūras un proteīnu sintēzes sistēmu trūkums;

3. integrācijas iespēja šūnu genomā un sinhronā replikācija.

Viriona forma var būt ļoti dažāda (stieņveida, elipsveida, sfēriska, pavedienveida, spermatozoīda formā), kas ir viena no šī vīrusa taksonomiskās piederības pazīmēm.

Vīrusu izmēri ir tik mazi, ka tie ir salīdzināmi ar šūnas membrānas biezumu. Mazākie (parvovīrusi) ir 18 nm lieli, bet lielākais (variola vīruss) ir aptuveni 400 nm.

Vīrusu klasifikācija balstās uz nukleīnskābes veidu, kas veido genomu, kas ļāva atšķirt divas apakšvalsts:

ribovīrusi- RNS saturoši vai RNS vīrusi;

dezoksiribovīrusi- DNS saturoši vai DNS vīrusi.

Apakšvalsts ir sadalītas ģimenēs, apakšdzimtās, ģintīs un sugās.

Sistematizējot vīrusus, tika noteikti šādi galvenie kritēriji: nukleīnskābju līdzība, izmērs, superkapsīda esamība vai neesamība, nukleokapsīda simetrijas veids, nukleīnskābju īpašības, polaritāte, virkņu skaits molekulā. , segmentu klātbūtne, enzīmu klātbūtne, intranukleāra vai citoplazmas lokalizācija, antigēna struktūra un imunogenitāte, tropisms audiem un šūnām, spēja veidot ieslēguma ķermeņus. Papildu kritērijs ir bojājumu simptomatoloģija, t.i. spēja izraisīt ģeneralizētas vai orgānu specifiskas infekcijas.

Saskaņā ar strukturālo organizāciju tie atšķiras vienkārši organizēts ("kails") un sarežģīti organizēts ("ģērbies") vīrusi.

Vienkārša viriona struktūra ir sakārtota tā, ka vīrusu nukleīnskābe, tie. vīrusa ģenētiskais materiāls ir droši aizsargāts ar simetrisku proteīna apvalku - kapsīds, kuru funkcionālā un morfoloģiskā kombinācija veido nukleokapsīds.

Kapsīdam ir stingri sakārtota struktūra, kuras pamatā ir spirālveida vai kubiskās simetrijas principi. To veido tādas pašas struktūras apakšvienības - kapsomēri sakārtoti vienā vai divos slāņos. Kapsomēru skaits ir stingri noteikts katrai sugai un ir atkarīgs no virionu lieluma un morfoloģijas. Kapsomērus savukārt veido olbaltumvielu molekulas - protomēri. Tās var būt monomērs - kas sastāv no viena polipeptīda vai polimērs - sastāv no vairākiem polipeptīdiem. Kapsīda simetrija ir izskaidrojama ar to, ka genoma iepakošanai nepieciešams liels skaits kapsomēru, un to kompaktais savienojums ir iespējams tikai ar simetrisku apakšvienību izvietojumu. Kapsīda veidošanās atgādina kristalizācijas procesu un notiek pēc pašsavienošanās principa. Kapsīda galvenās funkcijas nosaka vīrusa genoma aizsardzība no ārējām ietekmēm, nodrošinot viriona adsorbciju uz šūnas, genoma iekļūšanu šūnā kapsīda mijiedarbības ar šūnas receptoriem rezultātā, un noteikt virionu antigēnās un imunogēnās īpašības.

Nukleokapsīds seko kapsīda simetrijai. Plkst spirālveida simetrija nukleīnskābes un proteīna mijiedarbība nukleokapsīdā tiek veikta pa vienu rotācijas asi. Katram vīrusam ar spirālveida simetriju ir raksturīgs garums, platums un periodiskums. Lielākajai daļai cilvēku patogēno vīrusu, ieskaitot gripas vīrusu, ir spirālveida simetrija. Organizācija pēc spirālveida simetrijas principa piešķir vīrusiem stieņveida vai pavedienveida formu. Šāds apakšvienību izvietojums veido dobu kanālu, kura iekšpusē ir kompakti iepakota vīrusa nukleīnskābes molekula. Tās garums var būt daudzkārt lielāks par viriona garumu. Piemēram, tabakas mozaīkas vīrusa viriona garums ir 300 nm, un tā RNS sasniedz 4000 nm. Ar šādu organizāciju proteīna apvalks labāk aizsargā iedzimtu informāciju, bet prasa vairāk olbaltumvielu, jo. pārklājums sastāv no salīdzinoši lieliem blokiem. Plkst kubiskā simetrija nukleīnskābi ieskauj kapsomēri, veidojot ikosaedru – daudzskaldni ar 12 virsotnēm, 20 trīsstūrveida skaldnēm un 30 stūriem. Viriona organizācija saskaņā ar šo principu piešķir vīrusiem sfērisku formu. Kubiskās simetrijas princips ir visekonomiskākais slēgta kapsīda veidošanai, jo tās organizēšanai tiek izmantoti mazi proteīnu bloki, veidojot lielu iekšējo telpu, kurā nukleīnskābe brīvi iekļaujas.

Dažiem bakteriofāgiem ir dubultā simetrija, kad galva tiek organizēta pēc kubiskā principa, bet process - pēc spirālveida simetrijas principa.

Lieliem vīrusiem, nav pastāvīgas simetrijas.

Neatņemama nukleokapsīda strukturālā un funkcionālā sastāvdaļa ir iekšējie proteīni, nodrošinot pareizu genoma supercoiled iepakojumu, veicot strukturālās un fermentatīvās funkcijas.

Vīrusu enzīmu funkcionālo specifiku nosaka to lokalizācijas vieta un veidošanās mehānisms. Pamatojoties uz to, vīrusu fermentus iedala vīrusu izraisīts un virion. Pirmie ir kodēti vīrusa genomā, pēdējie ir daļa no virioniem. Virionu enzīmus iedala arī divās funkcionālajās grupās: pirmās grupas enzīmi nodrošina vīrusu nukleīnskābju iekļūšanu šūnā un meitas populāciju izeju; otrās grupas fermenti ir iesaistīti vīrusa genoma replikācijas un transkripcijas procesos. Kopā ar saviem vīrusi aktīvi izmanto šūnu enzīmus, kas nav specifiski vīrusam. Bet to darbību vīrusa reprodukcijas laikā var mainīt.

Ir grupa ts. komplekss vai "apģērbti" vīrusi, kas, atšķirībā no "kails", kam virs kapsīda ir īpašs lipoproteīnu apvalks - superkapsīds vai peplos, ko organizē dubults lipīdu slānis un specifiski vīrusu glikoproteīni, kas iekļūst lipīdu divslānī un veido izaugumi-ērkšķi(pelnu mērītāji vai superkapsīdu proteīni ). Virsmas superkapsīdu proteīni ir svarīga sastāvdaļa, kas atvieglo vīrusu iekļūšanu jutīgās šūnās. Tie ir īpašie proteīni, ko sauc par F-proteīniem ( fusio - saplūšana), tiek nodrošināta vīrusu superkapsīdu un šūnu membrānu saplūšana. Superkapsīds veidojas reproduktīvā cikla vēlākajos posmos meitas populāciju veidošanās laikā, un tā ir atvasināta struktūra no vīrusu inficētas šūnas membrānām. Tādējādi lipīdu sastāvs ir atkarīgs no vīrusa daļiņas "pumpēšanās" rakstura. Piemēram, gripas vīrusā lipīdu divslāņu sastāvs ir līdzīgs šūnu membrānu sastāvam. Jo herpesvīrusi pumpējas caur kodola membrānu, to superkapsīda lipīdu kopums atspoguļo kodola membrānas sastāvu. Cukuri, kas veido glikoproteīnus, arī nāk no saimniekšūnas.

Uz superkapsīda iekšējās virsmas, t.s. matricas proteīni (M proteīni) veidojas strukturāls slānis, kas veicina superkapsīda mijiedarbību ar nukleokapsīdu, kas ir ārkārtīgi svarīgi virionu pašsavienošanās beigu stadijā.

Neskatoties uz to, vīrusa galvenā strukturālā un funkcionālā sastāvdaļa ir tā gēns, kas nosaka visas vīrusa daļiņas īpašības gan mērķa šūnā, gan ārpus tās. Genoms kodē informāciju par tā nesēja morfoloģiskajām, bioķīmiskajām, patogēnajām un antigēnajām īpašībām. Vīrusa daļiņas genoms ir haploīds. Nukleīnskābes attēlo vienpavedienu RNS molekulas vai divpavedienu DNS molekulas. Izņēmums ir reovīrusi, kuru genomu veido divas RNS virknes, un parvovīrusi, kuros genoms ir attēlots kā viena DNS virkne. Vīrusi satur tikai viena veida nukleīnskābes.

Vīrusu DNS tiek organizētas kā apļveida, kovalenti saistītas superspirētas vai lineāras struktūras ar molekulmasu no 1 x 10 6 līdz 1 x 10 8, kas ir 10 līdz 100 reizes mazāka par baktēriju DNS molekulmasu. Genoms satur līdz pat vairākiem simtiem gēnu. Vīrusa DNS transkripcija notiek inficētās šūnas kodolā . Nukleotīdu sekvences rodas vienreiz, bet molekulas galos ir tiešas un apgrieztas (180 o paplašinātas) atkārtojas nukleotīdu sekvences. Tas nodrošina DNS molekulas spēju noslēgties gredzenā. Turklāt tie ir sava veida vīrusu DNS marķieri.

Vīrusu RNS tiek attēlotas ar vienpavedienu un divpavedienu molekulām un savā veidā ķīmiskais sastāvs nav atšķirami no šūnu RNS. Vienpavedienu molekulas var segmentēt, kā rezultātā palielinās genoma kodēšanas spēja. Turklāt tiem ir spirālveida reģioni, piemēram, DNS dubultspirāle, kas veidojas, savienojot komplementāras slāpekļa bāzes. Divpavedienu RNS var būt lineāra vai apļveida.

Atkarībā no intracelulārās uzvedības specifikas un veiktajām funkcijām vīrusu RNS iedala grupās:

1. Plus virknes RNS, kurām piemīt spēja tajā iekodēto informāciju pārtulkot mērķa šūnas ribosomās, t.i. darbojas kā mRNS. Plus virknes vīrusu RNS ir raksturīgi modificēti vāciņa formas gali, kas nepieciešami specifiskai ribosomu atpazīšanai. Tos sauc par plus virzieniem vai pozitīvu genomu.

2. RNS negatīvie pavedieni nespēj tieši pārvērst ģenētisko informāciju ribosomās un nevar darboties kā mRNS. Tomēr tie ir mRNS sintēzes veidne. Tos sauc par mīnus pavedieniem vai negatīvu gēnu.

3. dubultās šķipsnas, no kuriem viens darbojas kā -RNS, otrs, papildinot to, kā +RNS.

Daudzas vīrusu nukleīnskābes + RNS un DNS saturoši vīrusi paši par sevi ir infekciozi, jo satur visu ģenētisko informāciju, kas nepieciešama jaunu vīrusu daļiņu sintēzei. Šī informācija tiek realizēta pēc viriona iekļūšanas jutīgajā šūnā. Divpavedienu RNS un lielākajai daļai RNS nevar būt infekciozas īpašības.

Vīrusa mijiedarbība ar mērķa šūnu ir sarežģīts un daudzpakāpju process, kurā līdzāspastāv divas dzīvās vielas formas - pirmsšūnu un šūnu. Šeit izpaužas viss vīrusa genoma ietekmes komplekss uz ģenētiski kodētajiem saimniekšūnas biosintēzes procesiem.

Reproduktīvā cikla īstenošana lielā mērā ir atkarīga no šūnas infekcijas veida un vīrusa mijiedarbības rakstura ar jutīgu (iespējams, inficētu) šūnu.

Ar vīrusu inficētā šūnā vīrusi var būt dažādos stāvokļos:

1. daudzu jaunu virionu pavairošana;

2. vīrusa nukleīnskābes klātbūtne integrētā stāvoklī ar šūnas hromosomu provīrusa formā;

3. eksistence šūnas citoplazmā cirkulāru nukleīnskābju veidā, kas atgādina baktēriju plazmīdas.

Tieši šie apstākļi nosaka plašu vīrusa izraisītu traucējumu klāstu: no izteiktas produktīvas infekcijas, kas beidzas ar šūnu nāvi, līdz ilgstošai vīrusa mijiedarbībai ar šūnu latentas (latentas) infekcijas vai ļaundabīgas transformācijas veidā. šūna.

Ir identificēti četri vīrusa mijiedarbības veidi ar jutīgu šūnu:

1. produktīvs veids - beidzas ar jaunas virionu paaudzes veidošanos un to izdalīšanos inficēto šūnu līzes rezultātā ( citolītiskā forma), vai iziet no šūnas bez tās iznīcināšanas ( necitolītiskā forma). Atbilstoši necitolītiskajam mijiedarbības veidam visbiežāk rodas pastāvīgas hroniskas infekcijas ko raksturo patogēna meitas populāciju veidošanās pēc slimības akūtas fāzes pabeigšanas. Šūnu nāvi izraisa agrīna šūnu proteīnu sintēzes nomākšana, toksisku un specifiski kaitīgu vīrusu komponentu uzkrāšanās, lizosomu bojājumi un to enzīmu izdalīšanās citoplazmā;

2. Integratīvais veids , vai virogenitāte - ko raksturo vīrusa DNS iekļaušana (integrācija) provīrusa veidā šūnu hromosomā un turpmāka darbība kā tās neatņemama sastāvdaļa kopreplikācija.Šāda veida mijiedarbība notiek latenta infekcija, baktēriju lizogēnija un vīrusu šūnu transformācija;

3. abortīvs tips - nebeidzas ar jaunu virionu veidošanos, jo infekcijas process šūnā tiek pārtraukts vienā no posmiem. Rodas, kad vīruss mijiedarbojas ar miera stāvoklī esošu šūnu vai kad šūna ir inficēta ar bojātu vīrusu.

Gan vīrusi, gan virioni var būt bojāti.

Bojāti vīrusi pastāv kā neatkarīgas sugas un ir funkcionāli zemākas, tk. to replikācijai nepieciešams "palīgs vīruss", t.i. defektu nosaka genoma inferioritāte. Tie ir sadalīti 3 grupās:

1. Bojātas traucējošas daļiņas, kas ir virioni, kas satur tikai daļu no sākotnējā vīrusa ģenētiskās informācijas un replikējas tikai ar radniecīga "palīgu vīrusa" piedalīšanos;

2. Kompanjonvīrusi atšķiras no iepriekšējiem ar to, ka to pavairošanai ir nepieciešama jebkura "palīgu vīrusa" dalība, kas nav obligāti saistīta;

3. Integrētie genomi ir provīrusi, t.i. vīrusu genomi, kas iebūvēti šūnas hromosomā, bet ir zaudējuši spēju pārvērsties par pilnvērtīgu vīrusu;

Bojāti virioniveido grupu, kas veidojas lielu meitas populāciju veidošanās laikā, un to defektivitāti nosaka galvenokārt morfoloģiskā mazvērtība (tukšas kapsīdas, neapvalkotas nukleokapsīdas utt.). Īpaša bojātu virionu forma - pseidovīrusi, ar normālu kapsīdu, kas satur daļu savas nukleīnskābes un saimniekorganisma nukleīnskābes fragmentus vai daļu no saimniekšūnas hromosomas un daļu no cita vīrusa nukleīnskābes.

Defektu vīrusu nozīme ir to spējā pārnest ģenētisko materiālu no donora šūnas uz recipienta šūnu.

4. Vīrusu iejaukšanās - rodas, ja šūna ir inficēta ar diviem vīrusiem, un nenotiek ar nevienu patogēnu kombināciju. Traucējumi tiek realizēti vai nu tāpēc, ka viens vīruss inducē šūnu inhibitorus, kas nomāc cita reprodukciju, vai arī pirmā vīrusa receptora aparāta vai šūnu metabolisma bojājumu dēļ, kas izslēdz otrā vīrusa reprodukcijas iespēju. Atšķirt homologs(saistīti vīrusi) un heterologs(nesaistīti vīrusi) traucējumi.

Atkarībā no vīrusa genoma un šūnas genoma mijiedarbības rakstura, autonoms un integrācijas infekcija. Autonomās infekcijas laikā vīrusa genoms netiek integrēts šūnas genomā, savukārt integrācijas laikā notiek vīrusa genoma integrācija šūnā.

Produktīvs mijiedarbības veids starp vīrusu un šūnu , t.i. Vīrusu reprodukcija ir unikāls svešas (vīrusu) ģenētiskās informācijas izpausmes veids cilvēka, dzīvnieku, augu un baktēriju šūnās, kas sastāv no vīrusu informācijas šūnu matricas-ģenētisko mehānismu pakārtošanas. Šis ir vissarežģītākais mijiedarbības process starp diviem genomiem, kas notiek 6 posmos:

1. virionu adsorbcija;

2. vīrusa iekļūšana šūnā;

3. vīrusa genoma atdalīšana un atbrīvošana;

4. vīrusu komponentu sintēze;

5. virionu veidošanās;

6. virionu atbrīvošana no šūnas.

Pirmkārt reprodukcijas posms - adsorbcija, t.i. viriona piesaiste šūnas virsmai. Tas notiek divos posmos. Pirmā fāze - nespecifisks jonu piesaistes un citu vīrusa un šūnas mijiedarbības mehānismu dēļ. Otrais posms - ļoti specifisks, pateicoties jutīgo šūnu receptoru homoloģijai un komplementaritātei un vīrusu proteīnu ligandu, kas tos atpazīst. Vīrusu proteīnu atpazīšana un mijiedarbība tiek saukta pielikumu un tos attēlo glikoproteīni kā vīrusa kapsīda vai superkapsīda lipoproteīnu apvalka daļu.

Specifiskiem šūnu receptoriem ir atšķirīgs raksturs, proti, olbaltumvielas, lipīdi, olbaltumvielu un lipīdu ogļhidrātu komponenti. Viena šūna var pārnēsāt no desmit līdz simts tūkstošiem specifisku receptoru, kas ļauj tajā nostiprināties desmitiem un simtiem virionu. Šo terminu nosaka uz šūnas adsorbēto infekciozo vīrusu daļiņu skaits "infekciju daudzveidība". Tomēr ar vīrusu inficēta šūna vairumā gadījumu ir izturīga pret atkārtotu inficēšanos ar homologu vīrusu.

Pamatā ir specifisku receptoru klātbūtne tropisms vīrusi noteiktām šūnām, audiem un orgāniem.

Otrkārt posms - vīrusa iekļūšana šūnā var notikt vairākos veidos.

1. No receptoriem atkarīga endocitoze rodas viriona uztveršanas un absorbcijas rezultātā jutīgā šūnā. Šajā gadījumā šūnu membrāna ar pievienoto virionu invaginējas, veidojot intracelulāru vakuolu (endosomu), kas satur vīrusu. Tālāk vīrusa lipoproteīnu apvalks saplūst ar endosomu membrānu un vīruss iekļūst šūnas citoplazmā. Endosomas apvienojas ar lizosomām, kas noārda atlikušās vīrusa sastāvdaļas.

2. Viropexis - sastāv no vīrusa superkapsīda saplūšanas ar šūnu vai kodola membrānu un notiek ar īpašas sapludināts proteīns – F-vāvere, kas ir daļa no superkapsīda. Viropeksijas rezultātā kapsīds atrodas šūnas iekšpusē, un superkapsīds kopā ar proteīnu integrējas (iegulst) plazmas vai kodola membrānā. Raksturīgs tikai sarežģītiem vīrusiem.

3. Fagocitoze - ar kuru palīdzību vīrusi iekļūst fagocītiskajās šūnās, kas noved pie nepilnīgas fagocitozes.

Trešais posms - vīrusa genoma atdalīšana un atbrīvošana rodas deproteinizācijas, nukleokapsīda modifikācijas, virsmas vīrusu struktūru noņemšanas un iekšējā komponenta izdalīšanās rezultātā, kas var izraisīt infekcijas procesu. Pirmie "izģērbšanās" posmi sākas pat iekļūšanas šūnā procesā, saplūstot vīrusu un šūnu membrānām vai kad vīruss iziet no endosomas citoplazmā. Turpmākie posmi ir cieši saistīti ar to intracelulāro transportēšanu uz deproteinizācijas vietām. Dažādiem vīrusiem ir savas specializētās noņemšanas vietas. Transportēšana uz tām tiek veikta, izmantojot intracelulāras membrānas pūslīšus, kurās vīruss tiek pārnests uz ribosomām, endoplazmas retikulu vai kodolu.

Ceturtais posms - vīrusu komponentu sintēze sākas šobrīd ēnains vai aptumsuma fāzes, kam raksturīga viriona izzušana. Ēnu fāze beidzas pēc vīrusa komponentu komponentu veidošanās, kas nepieciešami meitas populāciju apkopošanai. Vīruss šim nolūkam izmanto šūnas ģenētisko aparātu, nomācot sev nepieciešamās sintētiskās reakcijas. Vīrusa olbaltumvielu un nukleīnskābju sintēze, t.i. gadā tiek veikta tā laikā un telpā atdalīta reproducēšana dažādas daļasšūnas un to sauc par disjunktīvu.

Inficētā šūnā vīrusa genoms kodē divu proteīnu grupu sintēzi:

- nestrukturālie proteīni, kas kalpo vīrusa intracelulārai reprodukcijai tā dažādās stadijās, kas ietver RNS vai DNS polimerāzes, kas nodrošina vīrusa genoma transkripciju un replikāciju, regulējošos proteīnus, vīrusu proteīnu prekursorus, fermentus, kas modificē vīrusu proteīnus;

- strukturālie proteīni, kas ir daļa no viriona (genomisks, kapsīds un superkapsīds).

Olbaltumvielu sintēze šūnā tiek veikta saskaņā ar procesiem transkripcijas"pārrakstot" ģenētisko informāciju no nukleīnskābes ziņojuma RNS (mRNS) nukleotīdu secībā un raidījumi(lasīšanas) mRNS uz ribosomām, lai veidotu olbaltumvielas. Termins "tulkošana" attiecas uz mehānismiem, ar kuriem mRNS nukleīnbāzu secība tiek pārveidota par specifisku aminoskābju secību sintezētajā polipeptīdā. Šajā gadījumā notiek šūnu mRNS diskriminācija un sintētiskie procesi ribosomās tiek pakļauti vīrusu kontrolei. Informācijas pārsūtīšanas mehānismi par mRNS sintēzi dažādās vīrusu grupās nav vienādi.

Divpavedienu DNS saturošs vīrusi īsteno ģenētisko informāciju tāpat kā šūnu genoms saskaņā ar shēmu: vīrusa genoma DNS→ mRNS transkripcija→vīrusu proteīnu translācija. Tajā pašā laikā DNS saturošie vīrusi, kuru genomi tiek transkribēti kodolā, šim procesam izmanto šūnu polimerāzi un kuru genomi tiek transkribēti citoplazmā, savu vīrusam raksturīgo RNS polimerāzi.

Genoms -RNS saturoši vīrusi kalpo kā veidne, no kuras tiek transkribēta mRNS, piedaloties vīrusam specifiskai RNS polimerāzei. To olbaltumvielu sintēze notiek saskaņā ar shēmu: vīrusa genoma RNS→mRNS transkripcija→vīrusu proteīnu translācija.

Izceļas RNS saturošo retrovīrusu grupa, kurā ietilpst cilvēka imūndeficīta vīrusi un onkogēnie retrovīrusi. Viņiem ir unikāls veids, kā nodot ģenētisko informāciju. Šo vīrusu genoms sastāv no divām identiskām RNS molekulām, t.i. ir diploīds. Retrovīrusi satur īpašu vīrusam specifisku enzīmu - reversā transkriptāze, vai reversetāze kas veic reversās transkripcijas procesu. Tas sastāv no sekojošā: uz genoma RNS šablona tiek sintezēta komplementāra vienpavediena DNS (cDNS). Tas tiek kopēts, veidojot divpavedienu komplementāru DNS, kas integrējas šūnu genomā un tiek transkribēts mRNS, izmantojot šūnu DNS atkarīgo RNS polimerāzi. Šo vīrusu proteīnu sintēze tiek veikta saskaņā ar shēmu: vīrusa genoma RNS→komplementārā DNS→mRNS transkripcija→vīrusu proteīnu translācija.

Transkripciju regulē šūnu un vīrusu specifiski mehānismi. Tas sastāv no informācijas secīgas nolasīšanas no t.s. "agri" un "vēlie" gēni. Pirmajā informācija tiek kodēta vīrusu specifisko transkripcijas un replikācijas enzīmu sintēzei, bet otrajā - kapsīdu proteīnu sintēzei.

Vīrusu nukleīnskābju sintēze, t.i. vīrusu genomu replikācija, noved pie sākotnējo vīrusu genomu kopiju uzkrāšanās šūnā, ko izmanto virionu montāžā. Replikācijas metode ir atkarīga no vīrusa nukleīnskābes veida, vīrusam specifisko un šūnu polimerāžu klātbūtnes, kā arī vīrusu spējas izraisīt polimerāžu veidošanos šūnā.

Divpavedienu DNS vīrusi atkārtojiet parastā daļēji konservatīvā veidā: pēc DNS virkņu atvīšanas tiek pabeigtas jaunas, tām papildinošas virknes. Katra tikko sintezētā DNS molekula sastāv no viena vecāka un vienas sintezētas virknes.

Vienpavedienu DNS vīrusi replikācijas procesā tiek izmantotas šūnu DNS polimerāzes, lai izveidotu divpavedienu vīrusa genomu, t.s. replikatīva forma. Tajā pašā laikā sākotnējā + DNS virknē tiek komplementāri sintezēta –DNS virkne, kas kalpo kā veidne jaunā viriona +DNS virknei.

Vienpavedienu +RNS vīrusi inducē no RNS atkarīgās RNS polimerāzes sintēzi šūnā. Ar tās palīdzību uz genoma +RNS virknes bāzes tiek sintezēta -RNS virkne, veidojas pagaidu dubultā RNS, t.s. replikācijas starpprodukts. Tas sastāv no pilnīgas +RNS virknes un daudzām daļēji pabeigtām -RNS virknēm. Kad ir izveidotas visas -RNS virknes, tās tiek izmantotas kā veidnes jaunu +RNS virkņu sintēzei.

Vienpavediena RNS vīrusi satur no RNS atkarīgo RNS polimerāzi. Genomisko –RNS virkni vīrusa polimerāze pārveido nepilnīgās un pilnīgās +RNS virknēs. Nepilnīgas kopijas darbojas kā mRNS vīrusu proteīnu sintēzei, un pilnīgas kopijas ir paraugs pēcnācēju genoma RNS virknes sintēzei.

Divpavedienu RNS vīrusi replikējas līdzīgi vienpavedienu RNS vīrusiem. Atšķirība ir tāda, ka +RNS virknes, kas veidojas transkripcijas laikā, darbojas ne tikai kā mRNS, bet arī piedalās replikācijā. Tie ir matrica RNS virkņu sintēzei. Kopā tie veido genoma divpavedienu RNS virionus.

Diploīdi +RNS vīrusi vai retrovīrusi replikējas ar vīrusa reversās transkriptāzes palīdzību, kas uz RNS vīrusa šablona sintezē DNS virkni, no kuras tiek kopēta +DNS virkne, veidojot gredzenā noslēgtu dubultu DNS virkni. Tālāk DNS dubultā virkne integrējas ar šūnas hromosomu, veidojot provīrusu. Daudzas virionu RNS veidojas vienas no integrētās DNS virknes transkripcijas rezultātā, piedaloties šūnu DNS atkarīgai RNS polimerāzei.

Piektais posms - virionu montāža notiek kārtīgi. pašmontāža kad viriona sastāvdaļas tiek transportētas uz vīrusa pulcēšanās vietām. Tie ir specifiski kodola un citoplazmas apgabali, ko sauc replikācijas kompleksi. Viriona komponentu savienojums ir saistīts ar hidrofobu, jonu, ūdeņraža saišu klātbūtni un stereoķīmisko atbilstību.

Vīrusu veidošanās ir daudzpakāpju, stingri secīgs process, kurā veidojas starpposma formas, kas atšķiras no nobriedušiem virioniem polipeptīdu sastāvā. Vienkārši sakārtotu vīrusu montāža notiek uz replikācijas kompleksiem un sastāv no vīrusu nukleīnskābju mijiedarbības ar kapsīdu proteīniem un nukleokapsīdu veidošanās. Sarežģītos vīrusos nukleokapsīdi vispirms veidojas uz replikācijas kompleksiem, kas pēc tam mijiedarbojas ar modificētām šūnu membrānām, kas ir viriona nākotnes lipoproteīnu apvalks. Šajā gadījumā vīrusu montāža, kas replikējas kodolā, notiek, piedaloties kodola membrānai, un vīrusu montāža, kas replikējas citoplazmā, tiek veikta, piedaloties endoplazmatiskā retikuluma vai citoplazmas membrānas membrānām, kur ir iestrādāti glikoproteīni un citi viriona apvalka proteīni. Dažos sarežģītos RNS vīrusos montāžā ir iesaistīts matricas proteīns - M proteīns- kas atrodas zem šī proteīna modificētās šūnu membrānas. Tam piemīt hidrofobas īpašības, tas darbojas kā starpnieks starp nukleokapsīdu un superkapsīdu. Kompleksie vīrusi veidošanās procesā ietver saimniekšūnas komponentus to sastāvā. Ja tiek pārkāpts pašmontāžas process, veidojas "defektīvi" virioni.

sestais posms - vīrusu daļiņu izdalīšanās no šūnas pabeidz vīrusu reprodukcijas procesu un notiek divos veidos.

sprādzienbīstams veids kad vīrusi, kuriem trūkst superkapsīda, izraisa šūnu iznīcināšanu un nonāk ārpusšūnu telpā. No mirušas šūnas vienlaikus iziet liels skaits virionu.

topošais vai eksocitoze , kas raksturīgs kompleksiem vīrusiem, kuru superkapsīds ir iegūts no šūnu membrānām. Pirmkārt, nukleokapsīds tiek transportēts uz šūnu membrānām, kurās jau ir iestrādātas vīrusam specifiskas olbaltumvielas. Saskares zonā šo zonu izvirzījums sākas ar nieres veidošanos. Izveidotā niere tiek atdalīta no šūnas kompleksa viriona formā. Šis process nav nāvējošs šūnai, un šūna spēj saglabāt dzīvotspēju ilgu laiku, radot vīrusu pēcnācējus.

Vīrusu veidošanās citoplazmā var notikt vai nu caur plazmas membrānu, vai caur endoplazmatiskā retikuluma un Golgi aparāta membrānām, kam seko izeja uz šūnas virsmu.

Vīrusi, kas veidojas kodola pumpurī perinukleārajā telpā caur modificēto kodola apvalku un tiek transportēti uz šūnas virsmu kā daļa no citoplazmas pūslīšiem.

Integratīvais vīrusa un šūnu mijiedarbības veids (virogenitāte) ir vīrusa un šūnas līdzāspastāvēšana vīrusa nukleīnskābes integrācijas rezultātā saimniekšūnas hromosomā, kurā vīrusa genoms replikējas un darbojas kā galvenā šūnas genoma daļa.

Šāda veida mijiedarbība ir raksturīga vidēji smagiem DNS saturošiem bakteriofāgiem, onkogēniem vīrusiem un dažiem infekcioziem DNS un RNS saturošiem vīrusiem.

Integrācijai ir nepieciešama vīrusa divpavedienu DNS apļveida forma. Šāda DNS ir pievienota šūnu DNS homoloģijas vietā un ir integrēta noteiktā hromosomas reģionā. RNS vīrusos integrācijas process ir sarežģītāks un sākas ar reversās transkripcijas mehānismu. Integrācija notiek pēc divpavedienu DNS transkripta veidošanās un tā slēgšanas gredzenā.

Papildu ģenētiskā informācija viroģenēzes laikā piešķir šūnai jaunas īpašības, kas var izraisīt šūnu onkogēnas transformācijas, autoimūnas un hroniskas slimības.

Abortīvs vīrusa mijiedarbības veids ar šūnu nebeidzas ar vīrusa pēcnācēju veidošanos un var notikt šādos apstākļos:

1. jutīgas šūnas inficēšanās notiek ar bojātu vīrusu vai bojātu virionu;

2. pret to ģenētiski rezistentu šūnu inficēšanās ar virulentu vīrusu;

3. jutīgas šūnas inficēšanās ar virulentu vīrusu in neatļauts (nepieļaujamie) nosacījumi.

Biežāk abortīvs mijiedarbības veids tiek novērots, ja nejutīga šūna ir inficēta ar standarta vīrusu. Tomēr ģenētiskās rezistences mehānisms nav vienāds. Tas var būt saistīts ar specifisku receptoru neesamību uz plazmas membrānas, šāda veida šūnu nespēju ierosināt vīrusa mRNS translāciju un specifisku proteāžu vai nukleāžu neesamību, kas nepieciešamas vīrusu makromolekulu sintēzei.

Izmaiņas apstākļos, kādos notiek vīrusu vairošanās, var izraisīt arī neveiksmīgu mijiedarbību: ķermeņa temperatūras paaugstināšanos, pH izmaiņas iekaisuma fokusā, pretvīrusu zāļu ievadīšanu utt. Tomēr, ja tiek novērsti nepieļaujamie apstākļi, abortīvais mijiedarbības veids pārvēršas produktīvā ar visām no tā izrietošajām sekām.

Traucējoša mijiedarbība nosaka ar vīrusu jau inficētas šūnas imunitātes stāvoklis pret sekundāro infekciju.

heterologi traucējumi rodas, ja inficēšanās ar vienu vīrusu pilnībā bloķē otrā vīrusa replikācijas iespēju tajā pašā šūnā. Viens no mehānismiem ir saistīts ar cita vīrusa adsorbcijas kavēšanu, bloķējot vai iznīcinot specifiskus receptorus. Vēl viens mehānisms ir saistīts ar jebkuras heterologas mRNS mRNS translācijas kavēšanu inficētajā šūnā.

Homologa iejaukšanās raksturīgi daudziem bojātiem vīrusiem, īpaši tiem, kurus var pārvietot in vitro un augsts infekciju biežums. To pavairošana ir iespējama tikai tad, ja šūna ir inficēta ar parasto vīrusu. Dažreiz bojāts vīruss var traucēt normāla vīrusa un formas reproduktīvo ciklu bojātas traucējošās vīrusa daļiņas (DI). DI daļiņas satur tikai daļu no normāla vīrusa genoma. Pēc defekta būtības DI daļiņas ir dzēšanas daļiņas, un tās var uzskatīt par letāliem mutantiem. DI daļiņu galvenā īpašība ir spēja traucēt normālam homologam vīrusam un pat pildīt palīgu lomu replikācijā. Spēja adsorbēties un iekļūt šūnā ir saistīta ar normālu kapsīda struktūru. Bojātas nukleīnskābes izdalīšanās un ekspresija izraisa dažādus bioloģiskus efektus: tā kavē sintētiskos procesus šūnā, kavē normālu vīrusu proteīnu sintēzi un transformāciju homologu traucējumu dēļ. DI daļiņu cirkulācija un vienlaicīga inficēšanās ar normālu homologu vīrusu izraisa indolentu, ilgstošu slimību formu parādīšanos, kas ir saistīta ar DI daļiņu spēju daudz ātrāk vairoties genoma vienkāršības dēļ, savukārt defektīvais. populācijā ir manāms normālam vīrusam raksturīgā citopātiskā efekta smaguma samazināšanās.

Vīrusa mijiedarbības process ar ķermeni vairumā gadījumu ir citospecifisks, un to nosaka patogēna spēja vairoties noteiktos audos. Tomēr dažiem vīrusiem ir plašāks tropisma diapazons un tie vairojas dažādās šūnās un orgānos.

Vīrusa specifiskuma faktori, kas ir atbildīgi par tā tropismu un ietekmēto šūnu daudzveidību, ietver specifisku receptoru skaitu (gan virionā, gan šūnā), kas nodrošina pilnīgu vīrusa mijiedarbību ar šūnu. Šādu receptoru skaits parasti ir ierobežots.

Dažos gadījumos pati šūnu fizioloģiskā specifika un līdz ar to arī to bimolekulārā organizācija veicina patogēna virulences izpausmi. Piemēram, trakumsērgas vīrusa apvalka G-proteīnam ir augsta afinitāte pret neironu acetilholīna receptoriem, kas nodrošina tā spēju iekļūt nervu audu šūnās. Jāpiebilst, ka neirotropiskie vīrusi izraisa īpaši smagas slimības, jo nervu šūnas neatjaunojas. Turklāt patogēna vairošanās padara tos par citotoksiskās imūnās atbildes mērķi.

Diezgan bieži vīrusu virulence palielinās mutāciju dēļ. Īpaša nozīme šajā gadījumā ir vīrusu spējai mainīt gēnu mutāciju (reversiju). Gēni, kas kodē proteīnu struktūru, var atjaunot savu struktūru un pārveidot iepriekš avirulentus vīrusu celmus par virulentiem.

Ne mazāk kā nozīmi ir un uzņēmīga makroorganisma pazīmes.

Vecums ir par

- Tās ir mazākās dzīvības daļiņas, tās ir 50 reizes mazākas par baktērijām. Parasti vīrusus nevar redzēt gaismas mikroskopā, jo to indivīdi ir vairāk nekā puse no gaismas viļņa garuma. Atpūtas vīrusa indivīdus sauc virion. Vīrusi pastāv divās daļās veidlapas: atpūšoties, vai ārpusšūnu (vīrusu daļiņas vai virioni), un reproducēt, vai intracelulāri (komplekss "vīruss - saimniekšūna").

Vīrusu formas ir dažādas, tās var būt filiforms, sfērisks, lodes formas, stieņa formas, daudzstūrains, ķieģeļveida, kub, savukārt dažiem ir kubiskā galva un process. Katrs virions sastāv no nukleīnskābes un olbaltumvielām.

Vīrusu virionos vienmēr ir tikai viena veida nukleīnskābes - vai nu RNS, vai DNS. Turklāt gan viens, gan otrs var būt vienpavedienu un divpavedienu, un DNS var būt lineāra vai apļveida. RNS vīrusos vienmēr ir tikai lineāra, bet to var attēlot ar RNS fragmentu kopumu, no kuriem katrs satur noteiktu reprodukcijai nepieciešamās ģenētiskās informācijas daļu. Pēc noteiktas nukleīnskābes klātbūtnes vīrusus sauc par DNS saturošiem un RNS saturošiem. Īpaši jāatzīmē, ka vīrusu valstībā ģenētiskā koda glabātāja funkciju pilda ne tikai DNS, bet arī RNS (var būt arī divpavedienu).

Vīrusiem ir ļoti vienkārša struktūra. Katrs vīruss sastāv tikai no divām daļām - kodols un kapsīds. Vīrusa kodolu, kas satur DNS vai RNS, ieskauj proteīna apvalks - kapsīds (lat. capsa- "tvertne", "kaste", "kaste"). Olbaltumvielas aizsargā nukleīnskābi, kā arī izraisa fermentatīvus procesus un nelielas izmaiņas olbaltumvielās kapsīdā. Kapsīds sastāv no noteikta veida, kas sakrautas no tāda paša veida olbaltumvielu molekulām - kapsomēri. Parasti tas ir vai nu spirālveida ieklāšanas veids (22. att.), vai veids simetrisks daudzskaldnis(izometriskais tips) (23. att.).

Visi vīrusi ir nosacīti sadalīti vienkārši un komplekss. Vienkārši vīrusi sastāv tikai no kodola ar nukleīnskābi un kapsīdu. Sarežģīti vīrusi uz proteīna kapsīda virsmas tiem ir arī ārējais apvalks, vai superkapsīds, satur divslāņu lipoproteīnu membrānu, ogļhidrātus un olbaltumvielas (enzīmus). Šis ārējais apvalks (superkapsīds) parasti ir veidots no saimniekšūnas membrānas. materiāls no vietnes

Uz kapsīda virsmas ir dažādi izaugumi - vārpas, jeb "neļķes" (tās sauc šķiedras), un dzinumi. Ar tiem virions piestiprinās pie šūnas virsmas, kurā pēc tam iekļūst. Jāatzīmē, ka uz vīrusa virsmas ir arī īpašas piesaistes proteīni, Viriona saistīšana ar noteiktām molekulu grupām - receptoriem(lat. recipio-“Es saņemu”, “Es pieņemu”), kas atrodas uz šūnas virsmas, kurā vīruss iekļūst. Daži vīrusi saistās ar olbaltumvielu receptoriem, citi pie lipīdiem, bet citi atpazīst ogļhidrātu ķēdes olbaltumvielās un lipīdos. Evolūcijas procesā vīrusi "iemācījās" atpazīt pret tiem jutīgas šūnas pēc īpašu receptoru klātbūtnes uz to saimnieku šūnu virsmas.

Vīrusu morfoloģija un struktūra tiek pētīta, izmantojot elektronu mikroskopu. Viens no mazākajiem ir poliomielīta vīruss (apmēram 20 nm), lielākais ir bakas (apmēram 350 nm).

Vīrusi sastāv no šādiem galvenajiem komponentiem:

1. Kodols - ģenētiskais materiāls (DNS vai RNS), kas nes informāciju par vairākiem proteīnu veidiem, kas nepieciešami jauna vīrusa veidošanai.

2. Olbaltumvielu apvalks, ko sauc par kapsīdu (no latīņu capsa - kaste). Tas bieži tiek veidots no identiskām atkārtotām apakšvienībām - kapsomēriem. Kapsomēri veido struktūras ar augsta pakāpe simetrija.

3. Papildu lipoproteīnu membrāna (superkapsīds). Tas veidojas no saimniekšūnas plazmas membrānas un ir sastopams tikai salīdzinoši lielos vīrusos (gripa, herpes).

Shematiski RNS saturoša vīrusa struktūra ar spirālveida simetrijas tipu un papildu lipoproteīna apvalku ir parādīta attēla kreisajā pusē, tā palielinātais šķērsgriezums ir parādīts labajā pusē.

Kapsīdam un papildu apvalkam ir aizsargfunkcijas, it kā aizsargājot nukleīnskābi. Turklāt tie veicina vīrusa iekļūšanu šūnā. Tiek saukts pilnībā izveidots vīruss virion.

Virionu forma ir atkarīga no tā, kā proteīna apakšvienības tiek salocītas kapsīdā. Šai kraušanai var būt spirālveida vai kubiskā simetrija. Bakteriofāgiem ir jaukta vai kombinēta simetrijas veids.

Tabakas mozaīkas vīrusam ir gan RNS, gan olbaltumvielu apakšvienības, kas sakārtotas spirālē, un tas ir pavedienveida vai stieņa formas. Ar šo simetriju proteīna apvalks labāk aizsargā nukleīnskābi, bet tas prasa vairāk olbaltumvielu nekā ar kubisko simetriju. Patiesais apakšvienību skaits dažādos virionos ir 60 vai šīs vērtības vairākkārtējs (420 apakšvienības poliomas vīrusam, 540 reovīrusam, 960 herpes vīrusam, 1500 adenovīrusam).

Lielākajai daļai slēgto gadījumu vīrusu ir kubiskā simetrija. Tas ir balstīts uz dažādām vienādmalu trīsstūru (kapsomēru) kombinācijām, ko veido sfēriskas proteīna apakšvienības. Šajā gadījumā var veidoties tetraedri, oktaedri un ikosaedri. Ikozaedriem ir 20 trīsstūrveida skaldnes un 12 virsotnes. Šī ir visefektīvākā un ekonomiskākā simetrija. Tāpēc sfēriskiem dzīvnieku vīrusiem visbiežāk ir ikosaedra forma.

Gripas vīrusā nukleokapsīdam ir stieņa formas spirālveida struktūra, un superkapsīda lipoproteīna apvalks piešķir virionam sfērisku formu.

Kapsomēru skaits šāda veida vīrusiem ir nemainīgs un tam ir diagnostiska vērtība.

Vienkārši sakārtotiem vīrusiem ir tikai kapsīds (poliomielīta vīruss), kompleksajiem vīrusiem ir arī superkapsīds (masalas, gripas vīrusi).

Vīrusu klasifikācija balstās uz šādām kategorijām.

Priekšmeta "Mikroorganismu veidi. Vīrusi. Virions" satura rādītājs:
1. Mikroorganismi. Mikroorganismu veidi. Mikroorganismu klasifikācija. Prioni.
2. Vīrusi. Virion. Vīrusu morfoloģija. Vīrusu izmēri. vīrusu nukleīnskābes.
3. Vīrusa kapsīds. Vīrusu kapsīda funkcijas. Kapsomēri. Vīrusa nukleokapsīds. Nukleokapsīda spirālveida simetrija. Kapsīda kubiskā simetrija.
4. Vīrusa superkapsīds. Saģērbti vīrusi. Kailie vīrusi. Vīrusu matricas proteīni (M-proteīni). vīrusu reprodukcija.
5. Vīrusa mijiedarbība ar šūnu. Vīrusa-šūnu mijiedarbības raksturs. Produktīva mijiedarbība. Virogenitāte. Vīrusu iejaukšanās.
6. Šūnu infekcijas veidi ar vīrusiem. Vīrusu reproduktīvais cikls. Galvenie vīrusu vairošanās posmi. Viriona adsorbcija šūnā.
7. Vīrusa iekļūšana šūnā. Viropexis. Vīrusa izģērbšana. Vīrusa reprodukcijas ēnu fāze (aptumsuma fāze). Vīrusu daļiņu veidošanās.
8. Vīrusa transkripcija šūnā. Vīrusu tulkošana.
9. Vīrusa replikācija šūnā. Vīrusu kolekcija. Pēcnācēju virionu atbrīvošanās no šūnas. Vīrusi. Virion. Vīrusu morfoloģija. Vīrusu izmēri. vīrusu nukleīnskābes.

Ārpusšūnu forma - virion- ietver visus to veidojošos elementus (kapsīdu, nukleīnskābi, strukturālās olbaltumvielas, fermentus utt.). Intracelulārā forma - vīruss- var attēlot tikai viena nukleīnskābes molekula, jo, kad tas nonāk šūnā, virions sadalās tā sastāvdaļās.

Vīrusu morfoloģija. Vīrusu izmēri.

Vīrusu nukleīnskābes

Vīrusi satur tikai viena veida nukleīnskābes, DIC vai RNS, bet ne abus veidus vienlaikus. Piemēram, baku, herpes simplex, Epšteina-Barra vīrusi ir DNS saturoši, bet togavīrusi, pikornavīrusi ir RNS saturoši. Vīrusa daļiņas genoms ir haploīds. Vienkāršākais vīrusa genoms kodē 3-4 proteīnus, vissarežģītākais - vairāk nekā 50 polipeptīdus. Nukleīnskābes attēlo vienpavedienu RNS molekulas (izņemot reovīrusus, kuros genomu veido divas RNS virknes) vai divpavedienu DNS molekulas (izņemot parvovīrusus, kuros genomu veido viena DNS virkne). B hepatīta vīrusa gadījumā divpavedienu DNS molekulas virknes ir nevienāda garumā.

Vīrusu DNS veido apļveida, kovalenti saistītas superspirāles (piemēram, papovavīrusos) vai lineāras divpavedienu struktūras (piemēram, herpes un adenovīrusos). To molekulmasa ir 10-100 reizes mazāka par baktēriju DNS masu. Vīrusa DNS transkripcija (mRNS sintēze) tiek veikta ar vīrusu inficētas šūnas kodolā. Vīrusa DNS molekulas galos atrodas tiešas vai apgrieztas (180" nesalocītas) atkārtotas nukleotīdu sekvences. To klātbūtne nodrošina DNS molekulas spēju noslēgties gredzenā. Šīs sekvences, kas atrodas viena un dubultā savdabīgas DNS molekulas ir sava veida vīrusu DNS marķieri.

Rīsi. 2-1. Galveno patogēnu izmēri un morfoloģija vīrusu infekcijas cilvēks.

Vīrusu RNS ko attēlo vienpavedienu vai divpavedienu molekulas. Vienpavedienu molekulas var segmentēt – no 2 segmentiem arenavīrusos līdz 11 segmentiem rotavīrusos. Segmentu klātbūtne palielina genoma kodēšanas spēju. Vīrusu RNS iedalītas šādās grupās: plus RNS virknes (+RNS), mīnus RNS virknes (-RNS). Dažādos vīrusos genomā var veidoties +RNS vai -RNS virknes, kā arī dubultšķiedras, no kurām viena ir -RNS, otra (tai komplementāra) - +RNS.

Plus virknes RNS ribosomu atpazīšanai attēlo atsevišķas ķēdes ar raksturīgām galotnēm (“vāciņiem”). Šajā grupā ietilpst RNS, kas var tieši tulkot ģenētisko informāciju par vīrusu inficētas šūnas ribosomām, tas ir, veikt mRNS funkcijas. Plus virknes veic šādas funkcijas: tās kalpo kā mRNS strukturālo proteīnu sintēzei, kā veidne RNS replikācijai, un tās tiek iepakotas kapsīdā, veidojot meitas populāciju. RNS mīnus virknes nespēj pārtulkot ģenētisko informāciju tieši uz ribosomām, kas nozīmē, ka tās nevar darboties kā mRNS. Tomēr šādas RNS kalpo kā veidnes mRNS sintēzei.

Vīrusu nukleīnskābju infekciozitāte

Daudzi vīrusu nukleīnskābes paši par sevi ir infekciozi, jo satur visu ģenētisko informāciju, kas nepieciešama jaunu vīrusu daļiņu sintēzei. Šī informācija tiek realizēta pēc viriona iekļūšanas jutīgajā šūnā. Lielākajai daļai +RNS un DNS saturošu vīrusu nukleīnskābēm piemīt infekciozas īpašības. Divpavedienu RNS un lielākā daļa RNS nav infekciozas.