Poliomyelitt, rabies, kopper, herpes, ervervet humant immunsviktsyndrom er kjent for alle sykdommer som er forårsaket av svært spesifikke patogener. Organismer som står på grensen mellom levende og ikke-levende, obligatoriske (obligatoriske) cellulære parasitter - virus. Morfologi, fysiologi og deres eksistens på planeten reiser mange spørsmål i dag.
Virology: Komme i gang
Scenen er laboratoriet til Nikitsky botaniske hage ved det russiske vitenskapsakademiet, hvor biologen Dmitrij Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) studerer den mystiske mosaikksykdommen tobakk. Årsaken til en sykdom i en plante passerer gjennom de minste bakteriefiltrene, vokser ikke på næringsmedier og gir ikke symptomer når friske planter er infisert med filtrater fra syke.
Det var da, i 1892, at forskeren konkluderte med at det ikke var bakterier. Og han kaller patogenvirusene (fra det latinske viruset,- JEG). Dmitry Ivanovsky prøvde hele livet å se virus, men vi så morfologien til virus på 30-tallet av 2000-tallet, da elektronmikroskoper ble oppfunnet.
Men nettopp denne datoen regnes som begynnelsen på vitenskapen om virologi, og Dmitry Ivanovsky er grunnleggeren.
Amazing Kingdom
Morfologien og fysiologien til virus er så utrolig at disse organismene er isolert i et uavhengig rike av Vira. Denne enkleste livsformen har mikroskopiske dimensjoner (fra 25 til 250 nanometer) og er en nukleinsyre med et sett med gener innelukket i et skall. Dette er parasitter som bare kan formere seg i cellene til andre levende organismer - planter, sopp, dyr, bakterier og til og med andre virus (satellittvirus).
Virusens kjennetegn er som følger:
- Inneholder bare én type nukleinsyre (RNA eller DNA).
- Morfologien til virus mangler proteinsyntese- og energisystemer.
- Ikke ha en mobilstruktur.
- Virusparasittisme realiseres på genetisk nivå.
- Gjennom bakteriefiltre og dyrkes ikke på kunstige medier.
En del av planetens organiske verden
Virus, som obligatoriske parasitter, har en klar genetisk forbindelse med representanter for både flora og fauna på jorden. Videre, ifølge nyere studier, består 32% av det menneskelige genomet av elementer av et viruslignendestrukturer.
Til dags dato er det beskrevet mer enn 6000 virus, men det er anslått at det er mer enn hundre millioner. Dette er den mest tallrike biologiske formen på planeten, og den er representert i alle økosystemer (allestedsnærværende (allestedsnærværende) distribusjon).
Deres utseende på planeten i dag er ikke klart. En ting er kjent – da de første cellulære livsformene dukket opp, eksisterte allerede virus.
I live and not alive
Disse fantastiske organismene har to former for sin eksistens, som er vesentlig forskjellige fra hverandre.
Utenfor cellen er formen for deres eksistens virion. Når det kommer inn i en celle, løses skjellene opp og nukleinsyrene til viruset inkorporeres i vertens genetiske materiale. Det er da vi snakker om en virusinfeksjon. Virusgenomet integreres i de naturlige replikasjonsmekanismene til vertscellegenomet og starter en kjede av reaksjoner som utfører sin parasittiske eksistens.
Virion er egentlig en livløs del av livet. Og genomet til et virus i en celle er dens levende komponent, fordi det er der virus formerer seg.
Morfologi og ultrastruktur av virus
I denne sammenhengen snakker vi om et virion - en ekstracellulær form.
Størrelsen på virioner måles i nanometer - 10-9 meter. Influensavirus er middels store - 80-120 nanometer, og koppeviruset er en gigant med dimensjoner på 400 nanometer.
Strukturen og morfologien til virus ligner på astronauter. Inne i kapsiden (proteinbelegg, noen gangersom inneholder fett og karbohydrater), som i en "romdrakt", er den mest verdifulle delen - nukleinsyrer, genomet til viruset. Dessuten er denne "kosmonauten" også presentert i en minimal mengde - bare direkte arvelig materiale og et minimum av enzymer for replikering (kopiering).
Utover kan "drakten" være stavformet, sfærisk, kuleformet, i form av et komplekst ikosaeder, eller ikke i det hele tatt regelmessig i form. Det avhenger av tilstedeværelsen i kapsiden av spesifikke proteiner som er ansvarlige for virusets penetrering inn i cellen.
Hvordan patogenet kommer inn i vertskroppen
Det er mange måter å penetrere på, men den vanligste er luftbåren. Myriader av bittesmå partikler kastes ut i verdensrommet, ikke bare når du hoster eller nyser, men rett og slett når du puster.
En annen måte for virioner å komme inn i kroppen på er smittsom (direkte fysisk kontakt). Denne metoden er iboende i en ganske liten gruppe patogener, det er slik herpes, veneriske infeksjoner, AIDS overføres.
Smittemetoden gjennom en vektor, som kan være forskjellige grupper av organismer, er ganske komplisert. En vektor som har ervervet et patogen fra et infeksjonsreservoar blir et sted for virus å replikere eller utvikle seg gjennom utviklingsstadier. Rabiesviruset er nettopp et slikt patogen.
Hva skjer i vertens kropp
Ved hjelp av eksterne proteiner i kapsiden, fester viruset seg til cellemembranen og trenger gjennom endocytose. De erkomme inn i lysosomene, hvor de under påvirkning av enzymer blir kvitt "romdrakten". Og nukleinsyrene til patogenet kommer inn i kjernen eller forblir i cytoplasmaet.
Nukleinsyrer av patogenet bygges inn i kjedene av nukleinsyrer til verten, og reaksjonen med replikering (kopiering) av arvelig informasjon startes. Når et tilstrekkelig antall viruspartikler samler seg i cellen, bruker virionene energien og plastiske mekanismene og ressursene til verten.
Det siste stadiet er frigjøring av virioner fra cellen. Noen virus fører til fullstendig ødeleggelse av celler og kommer inn i det intercellulære rommet, andre kommer inn i det gjennom eksocytose eller spirende.
patogenstrategier
Interaksjon mellom et virus og en vertscelle kan utvikle seg i henhold til flere scenarier. Hovedtrekket er graden av autonomi til parasitten.
Struktur Morfologien til virus fører til at patogenet er fullstendig avhengig av energien og proteinsyntetiseringspotensialet til cellen, den eneste betingelsen er at den replikerer nukleinsyrene i henhold til sin egen tidsplan. En slik interaksjon kalles produktiv (det er naturlig for et virus, men ikke for en celle). Etter å ha uttømt forsyningen av cellen, fører viruset til dets død.
En annen type interaksjon er konsensus. I dette tilfellet replikerer virusgenomet, integrert i vertsgenomet, kovalent med cellens egne nukleinsyrer. Og da kan utviklingen av scenarioet gå i to retninger. Viruset oppfører seg stille og viser seg ikke. Unge virioner forlatercelle bare under visse forhold. Eller patogengenene jobber konstant og produserer et stort antall unge generasjoner, men cellen dør ikke, men de forlater den gjennom eksocytose.
Taxonomivanskeligheter
Klassifisering og morfologi av virus er forskjellig i ulike kilder. Samtidig brukes følgende funksjoner for å klassifisere dem:
- Type nukleinsyre (RNA-holdig og DNA-holdig) og metoden for replikering. Den vanligste klassifiseringen av virus foreslått av den amerikanske virologen David B altimore i 1971.
- Morfologi og struktur av viruset (enkeltrådet, dobbelttrådet, lineært, sirkulært, fragmentert, ikke-fragmentert).
- Dimensjoner, type symmetri, antall kapsomerer.
- Tilstedeværelse av en superkapsid (ytre skall).
- Antigene egenskaper.
- Type genetisk interaksjon.
- Kirkel av potensielle verter.
- Lokalisering i vertscellen - i kjernen eller i cytoplasma.
Det er valget av hovedkriteriet og morfologien til virus som bestemmer ulike tilnærminger til klassifisering av virus i mikrobiologi. Det er ikke helt lett. Vanskeligheten ligger i det faktum at vi begynner å studere morfologien og strukturen til viruset først når de fører til patologiske prosesser.
Kræsen og ikke så bra
Ved vertsvalg er disse patogenene ekstremt forskjellige i sine preferanser. Noen angriper kun én biologisk art - de har en veldig streng "registrering". Spis for eksempelinfluensavirus fra katter, måker, griser, som er helt trygge for andre dyr. Noen ganger er spesialiseringen overraskende - bakteriofag P-17-viruset infiserer bare hanner av én variant av E. coli.
Andre virus oppfører seg ganske annerledes. For eksempel forårsaker kuleformede virus, hvis morfologi er lik en kule, helt andre sykdommer, og samtidig er deres utvalg av verter ekstremt bredt. Slike virus inkluderer rabiesviruset, som infiserer alle pattedyr, eller bovint vesikulær stomatittvirus (forresten overført av insekter).
Det er andre nyanser. Virus med hale (virioner) angriper for det meste bakterieceller, filamentøse eller spiralformede er parasitter av planter, og i dyreceller er det mer sannsynlig at virus med en kompleks kapsid og en mangefasettert virionform parasitterer.
