Классификация вирусов

В основу классификации вирусов положены следующие свойства вирионов: тип нуклеиновой кислоты: молекулярная масса НК; процент ГЦ; число нитей в НК; процентное содержание НК в вирионе; размер и морфология вириона; тип симметрии; число капсомеров; химический состав; особенности репликации вирусов; устойчивость к физическим и химическим факторам; данные о типе хозяина и переносчиках.

Все вирусы включены в царство Vira, которое подразделяется на два подцарства по типу НК – рибовирусы (РНК-содержащие вирусы) и дезоксивирусы (ДНК-содержащие вирусы). Подцарства делятся на семейства (-viridae), роды (-virus) и виды.

РНК-содержащие вирусы. К ним относятся следующие семейства вирусов..

Пикорнавирусы. Семейство Piсornaviridae (очень мелкие вирусы, около 30 нм). Семейство включает три рода. Среди них энтеровирусы (род Entervirus) – вирусы, паразитирующие в организме человека и животных. Это вирусы полиомиелита, Коксаки, ЕСНО. Энтеровирусные инфекции повсеместно распространены на земном шаре. В составе вирионов нет липидов, поэтому они устойчивы к эфиру, хлороформу.

Энтеровирусы устойчивы к широкому диапазону рН, но чувствительны к нагреванию и окислителям. Они хорошо переносят низкие температуры, в замороженном состоянии сохраняются в течение нескольких лет. Они не утрачивают своих инфекционных свойств в воде открытых водоемов, что имеет эпидемиологическое значение.

Миксовирусы включают два семейства: Orthomyxoviridae (ортамиксовирусы), внего входят вирусы гриппа человека и животных; Paramyxoviridae(парамиксовирусы), в него входят вирусы парагриппа, кори, эпидемического паратита (свинки).

Тогавирусы. Семейство Togaviridae (лат. toga – тога). К этому семейству относятся вирусы, имеющие внешнюю оболочку. В семейство входит три рода. Среди них рубивирусы (род Rubivirus). К этому роду относится вирус краснухи(rubeola). В организм человека вирус проникает через слизистую оболочку верхних дыхательных путей и распространяется в шейных лимфатических узлах. После перенесенной инфекции остается пожизненный иммунитет. Краснуха у беременных женщин приводит к врожденным уродствам у ребенка.

Реовирусы. Семейство Reoviridae. В это семейство входят ротавирусы - представители рода Rotavirus(лат. rota – колесо), которые являются возбудителями широко распространенных острых гастроэнтеритов человека и животных, часто встречаются у детей.

Вирусы относительно устойчивы к повышенным температурам, устойчивы к рН в разных диапазонах, к эфиру и другим жирорастворителям, дезинфицирующим средствам, инактивируются 70% этиловым спиртом. Ротавирусные заболевания регистрируются в течение всего года, но возрастание их наблюдается в осенне-зимний период.

ДНК-содержащие вирусы.К ним относятся поксвиоусы, герпесвирусы, аденовирусы

Поксвирусы. Семейство Poxviridae насчитывает 6 родов. К этому семейству относится вирус натуральной оспы. Иммунизацию против оспы начал проводить в 1796 г. английский врач Э. Дженнер, который использовал возбудителя коровьей оспы, или вакцины (лат. vacca– корова). Активные мероприятий по ликвидации оспы на протяжении многих десятилетий проводились во всем мире. В настоящее время в большинстве стран обязательная вакцинация против оспы отменена.

Герпесвирусы. Семейство Herpesviridae насчитывает около 50 видов. К этому семейству относятся вирусы простого герпеса, ветряной оспы. Многие герпесвирусы обладают способностью вызывать онкогенную трансформацию клеток и индуцировать образование опухолей у новорожденных животных.

Аденовирусы. Представители семейства Adenoviridae являются возбудителями респираторных заболеваний человека.

Вирусы гепатита. Это вирусы, способные вызывать специфическое поражение печени, называемое гепатитом. Вирусные гепатиты распространены повсеместно, представляют одну из сложнейших проблем здравоохранения. По частоте поражения населения они занимают среди инфекционных заболеваний второе место после гриппа. В настоящее время известно несколько вирусов, которые можно отнести к вирусам гепатита. Они представлены ДНК- и РНК- содержащими вирусами, отличающимися биологическими свойствами и входящими в состав различных семейств.

Онкогенные вирусы.В середине ХХ века Л.А.Зильбером сформулирована вирусогенетическая теория происхождения злокачественных опухолей, получившая в дальнейшем экспериментальное подтверждение. Установлена вирусная этиология целого ряда онкологических заболеваний. Все известные онкогенные вирусы подразделены на две группы - онкогенные ДНК-содержащие вирусы и онкогенные РНК-содержащие вирусы.

Бактериофаги

Вирусы, поражающие прокариоты, называются фагами.

Историческая справка. В 1898 г. русский ученый Н.Ф. Гамалея при изучении сибирской язвы крупного рогатого скота заметил, что возбудители болезни растворялись под воздействием какого-то агента. В 1915 г. подобный феномен наблюдал английский бактериолог Ф. Туорт (при длительном выращивании на питательной среде стафилококков происходило их растворение). В 1917 г. канадский микробиолог Ф.ДۥЭрелль наблюдал лизис бактериальной культуры дизентерии под влиянием фильтрата испражнений больных людей. Агента, растворяющего бактерии, ДۥЭрелль назвал бактериофагом, т.е. "пожирателем бактерий" (греч. bacterium – бактерия, phagos – пожирающий). ДۥЭрелль высказал предположение, что открытый бактериофаг представляет собой вирус бактерий, который размножается внутри бактериальной клетки, вследствие чего она лизируется и в окружающую среду выходят частички вновь образовавшегося вирусного потомства.

Структура и химический состав фага.Большинство фагов имеют сперматозойдную форму. Фаги состоят из головки, содержащей НК, и отростка. Размеры фаговой частицы 20…200 нм. средний размер головки 60…100 нм, длина отростка 100…200 нм. Многогранная головка покрыта снаружи белковой оболочкой. Отросток представляет собой стержень, покрытый чехлом. Имеются также базальная пластинка, зубцы, нити.

Известны и другие морфологические группы фагов с длинными или короткими отростками, без отростка, нитевидные (рисунок 1.15).

Рисунок 1.15 – Морфологические типы фагов

Фаг состоит из НК (40%) и белка (60%). Большинство фагов содержат ДНК, лишь некоторые – РНК. ДНК в основном двунитчатая, реже однонитчатая, РНК однонитчатая. В составе ДНК некоторых фагов обнаружены необычные азотистые основания.

Фаги специфичныв отношении хозяина – определенный фаг поражает только один штамм или ограниченное число родственных штаммов или видов. И в то же время один вид бактерий может поражаться различными вирусами (например, у кишечной палочки десятки фагов).

Резистентность. Фаги выдерживают давление до 6000 атм., устойчивы к действию радиации, сохраняют активность при рН от 2,5 до 8,5, хорошо переносят замораживание и высушивание. Однако они быстро погибают при кипячении, действии кислот, ультрафиолетовых лучей, химических дезинфицирующих веществ.

Взаимодействие фага с бактериальной клеткой.Процесс происходит только в живых клетках в несколько стадий (рисунок 1.16): 1) адсорбция(рисунок 1.17); 2) проникновение НК; 3) биосинтез фаговой НК и белков капсида; 4) морфогенез фага; 5) выход фаговых частиц из бактериальной клетки.

Рисунок 1.16 – Репродукция фага

1 – внедрение; 2 –эклипс-фаза; 3,4 – созревание; 5- выход фага

Фаговые частицы разрывают бактериальную клетку и выходят наружу. Происходит лизис зараженных бактерий, который осуществляется при участии фагового лизоцима, накапливающегося в процессе репродукции. Фаги, вызывающие лизис бактериальной клетки, называются вирулентными.

Рисунок 1.17 – Адсорбция фага на поверхности клетки

Лизогения – это тип взаимодействия фагов с бактериями, когда фаги не разрушает бактерии, а делают их способными продуцировать фаги вследствие присутствия в геноме бактерий интегрированной фаговой ДНК. Фаги, не разрушающие клетку, называются умеренными, а бактерии, несущие умеренный фаг, получили название лизогенных. В лизогенных бактериях фаг находится в состоянии профага, каждая лизогенная клетка несет один профаг. Лизогенная культура приобретает ряд полезных для нее свойств: невосприимчивость к повторному заражению гомологичным вирулентным фагом, способность передавать фаг по наследству и продуцировать ряд веществ, синтез которых детерминируется профагом.

Распространение и использование фагов. Бактериофаги широко распространены в природе. Всюду, где размножаются бактерии, актиномицеты, микоплазмы, удается обнаружить и паразитирующие в них фаги. Фаги находятся в кишечнике человека и животных, в сточных водах, почве. Препараты фагов применяют для лечения и профилактики инфекционных болезней, а также в диагностике при идентификации микроорганизмов. Фаги служат удобной моделью для решения важнейших проблем молекулярной биологии, вследствие простоты культивирования, короткого периода генерации, высокого выхода потомства и возможности точного его количественного учета.