390-391

Рост и развитие. Вирусы

Вирусы

Вирусы - это паразитические нуклеопротеидные комплексы. Наиболее простые вирусы имеют в своем составе только одну молекулу нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК, никогда вместе) и оболочку из молекул белка. В вирусах не идут процессы обмена веществ, они размножаются только в клетке-хозяине. Поэтому их не относят к живым организмам. Вирусы, которые при своем размножении повреждают клетку-хозяина, являются возбудителями заболеваний и считаются патогенными. К заболеваниям вирусной этиологии относятся синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД), бешенство, полиомиелит, корь, краснуха, оспа, гепатит, грипп и другие инфекции верхних дыхательных путей (простуды).

А. Примеры

Из множества известных вирусов на схеме представлены лишь отдельные представители. Все изображения даны при одинаковом увеличении. Вирусы, размножающиеся только в бактериях, носят название бактериофаги (коротко: фаги). Наиболее простое строение имеет фаг М13 (1). Он состоит из одной однонитевой молекулы ДНК [онДНК (ssDNA)], содержащей примерно 7000 н.о. (н.о. - нуклеиновое основание), окруженной белковой оболочкой из 2700 субъединиц, упакованных по спирали. Оболочка вируса носит название капсид, а структура в целом - нуклеокапсид. M13 используется в генной инженерии в качестве вектора (см. с. 256).

Фаг Т4 (1), один из наиболее крупных вирусов, имеет более сложное строение. В 'головке' вируса содержится двунитевая ДНК [днДНК (dsDNA)], насчитывающая 170000 н.о.

Патогенный для растений вирус табачной мозаики (2) построен аналогично M13, но вместо ДНК содержит онРНК (ssRNA). K РНК-содержащим вирусам относится также вирус полиомиелита (полиовирус), вызывающий детский паралич. Нуклеокапсид вируса гриппа имеет дополнительную оболочку, заимствованную у плазматической мембраны клетки-хозяина (B). На липидной оболочке фиксированы вирусные белки, принимающие участие и инфицировании клетки-хозяина.

Б. Капсид риновируса

Риновирусы являются возбудителями так называемых 'простудных заболеваний'. Капсид этого вируса имеет форму икосаэдра, геометрической фигуры, построенной из 20 равносторонних треугольников. Оболочка сформирована из трех различных белков, расположенных в форме пентамеров и гексамеров.

В. Жизненный цикл вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) известен как возбудитель заболевания, которое носит название синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД). В структурном отношении ВИЧ подобен вирусу гриппа (А).

Геном ВИЧ состоит из двух молекул однонитевой РНК [онРНК (ssRNA)], каждая молекула содержит 9200 н.о.). Вирус имеет двуслойный капсид и окружен белоксодержащей мембраной. ВИЧ инфицирует главным образом Т-хелперные клетки (см. с. 286), что в итоге может привести к выходу из строя иммунной системы.

При инфекции (1) мембрана вируса сливается с плазматической мембраной клетки-мишени и ядро нуклеокапсида попадает в цитоплазму (2). Там вирусная РНК (RNA) вначале образует гибрид РНК/ДНК (3), а затем транскрибируется с образованием днДНК (4). Обе реакции катализируются обратной транскриптазой вируса. днДНК интегрируется в геном клетки (5), где может оставаться в неактивном состоянии. При ее активации вначале с помощью ферментов клетки-хозяина транскрибируется фрагмент ДНК, соответствующий вирусному геному (6). При этом идет репликация как вирусной онРНК, так и мРНК (mRNA), кодирующей предшественники вирусных белков (7). Затем белки встраиваются в плазматическую мембрану клетки (8, 9) и там подвергаются протеолитической модификации (10). Цикл заканчивается почкованием вновь образованных вирусных частиц (11).

Группа PHК-содержащих вирусов, к которым принадлежит и ВИЧ, носит название ретровирусы, поскольку их жизненный цикл начинается с синтеза ДНК на РНК-матрице, т. е. с процесса обратного обычной транскрипции, когда матрицей служит ДНК.