Структура и биология вирусов

Вирусы отличаются как от прокариотных, так и от эукариотных микроорганизмов, как в структурном, так и в функциональном отношении: вирусы не имеют клеточного строения; содержат только один тип нуклеиновой кислоты; не способны к росту и бинарному делению; не имеют собственных метаболических систем; воспроизводятся за счет одной нуклеиновой кислоты, а не за счет своих составных частей; используют рибосомы клетки хозяина для синтеза собственных белков. Вместе с тем вирусы содержат собственную генетическую информацию, которую они могут передавать своему потомству. Все перечисленные особенности ставят вирусы на грань между живой и неживой материей. В зависимости от круга хозяев (экологических особенностей) их делят на вирусы человека, животных, насекомых, растений, бактерий.

Структура и химический состав вирионов.Вирусы существуют в двух формах – покоящейся, или внеклеточной (вирусная частица, или вирион) и репродуцирующейся, или внутриклеточной.

Вирионы видны только в электронный микроскоп. Их размеры варьируют в широких пределах – от 10…12 нм (вирус ящура, полиомиелита) до 300...400 нм (вирус оспы, герпеса). Длина нитевидных вирусов может достигать 2000 нм. (рисунок 1.14) Размеры вирионов определяют: фильтрованием через фильтры с известной величиной пор; ультрацентрифугированием: диффузией; фотографированием в электронном микроскопе. Вирионы могут иметь разнообразную форму – палочковидную и цилиндрическую (вирус табачной мозаики и другие вирусы растений), нитевидную (вирусы растений и некоторых бактерий), сферическую, напоминающую многогранники (аденовирусы, пикорнавирусы), кубовидную (поксвирусы), сперматозойдную (вирусы бактерий).

Рисунок 1.14 – Форма и величина вирионов некоторых вирусов.

Б – эллиптическое белковое тело; О – оболочка.

Простые вирионы состоят из нуклеиновой кислоты, плотно упакованной в белковую оболочку – капсид (греч. kansa – ящик), имеющую. строго упорядочную структуру. По морфологической структуре это нуклеокапсиды(поэтому вирусную частицу также называют нуклеокапсидом), а по химическому составу это нуклеопротеиды.

Сложные вирионы помимо нуклеиновой кислоты и белков капсида имеют внешнюю оболочку – суперкапсид, который представляет собой липопротеидную мембрану. В суперкапсиде содержатся белки и углеводы клетки хозяина.

Вирусные капсиды состоят из субъединиц – капсомеров (одна или несколько белковых молекул, белок – глобулин). Вирусные капсиды имеют упорядочную организацию, в основе которой лежит принцип спиральной или кубической симметрии.

Типы взаимодействия вируса с клеткой хозяина. Различают три основных типа взаимодействия вируса и клетки хозяина.

Продуктивная инфекция заключается в образовании новых вирионов.

Абортивная инфекция внезапно прерывается в стадии репликации вирусной НК, или синтеза вирусных белков, или морфогенеза вирионов.

Вирогения характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной НК в ДНК клетки хозяина, что обеспечивает синхронность репликации вирусной и клеточной ДНК. У фагов такой тип взаимодействия называется лизогенией.

Культивирование вирусов.Культивирование вирусов производится для их выделения и накопления с диагностическими целями, для последующего их изучения, для производства вакцин. Вирусы являются генетическими паразитами, которые не способны размножаться на искусственных питательных средах, для их культивирования применяют три метода.

1) Культивирование в организме восприимчивого животного. Лабораторные животные на первых этапах развития вирусологии оказались единственно пригодными для накопления вирусов. В настоящее время они также используются для разных целей наряду с другими метолами культивирования вирусов. Используют преимущественно новорожденных животных, так как они более чувствительны к вирусным инфекциям.

2) Культивирование в курином эмбрионе. Это культивирование введено в вирусологическую практику в 1931 г. А.Вудраффом и Э.Гудпасчером. Куриные эмбрионы применяются для культивирования целого ряда вирусов.

3) Культивирование в культуре клеток. Культура клеток прочно вошла в вирусологическую практику. Для выращивания культуры клеток необходимы питательные среды. Состав сред сложен. О репродукции вирусов в культуре клеток судят по их цитопатологическому действию (дегенеративные морфологические изменения клеток), по цветной пробе (использование клеток, выращенных на питательной среде с индикатором), по образованию "стерильных пятен", или бляшек, на клеточном монослое, покрытом тонким слоем агара