19. Вирусы, их строение, функции, значение в сельском хозяйстве Строение

Вирусы - группа ультрамикроскопических облигатных внутриклеточных паразитов, способных размножаться только в клетках живых организмов (многоклеточных и одноклеточных). Среди них имеются возбудители заболеваний человека, животных, растений, насекомых, простейших и микроорганизмов.

  Были открыты в 1892 г. Д. И. Ивановским при изучении причин гибели табака от мозаичной болезни.

  Характерные особенности:

-не имеют клеточного строения

-не способны к росту и бинарному делению 

-не содержат собственных систем метаболизма

-содержат нуклеиновые кислоты только одного типа - ДНК или РНК (обычно вирусы растений РНК-геномные, человека, бактериофаги - ДНК-геномные)

-используют рибосомы клетки-хозяина для образования собственных белков

-не размножаются на искусственных питательных средах и могут существовать только в организме восприимчивого к ним хозяина

  Существуют в двух формах - внеклеточной (вириона (нет обмена веществ, не растёт, не размножается)) и внутриклеточной (репродуцирующийся/вегетативный вирус (попав в клетку, использует её биосинтетический и энергетический аппарат для репродукции новых вирусов)). Только в клетке вирус приобретает функции живого организма.

  Химический состав: нуклеиновая кислота и несколько кодируемых ей белков. Сложно организованные вирусы сложнее, содержат дополнительные белковые, содержащие ещё липиды или липопротеидные оболочки, содержащие ещё углеводы.

  Различают следующие формы вирусов: палочковидную, при которой вирус имеет вид прямого цилиндра (вирус табачной мозаики); нитевидную, представляющую собой эластичные изгибающиеся нити (вирусы растений и бактерий); сферическую, схожую с многогранниками (вирусы животных и человека); кубовидную, имеющую вид параллелепипедов с закругленными краями (вирусы животных и человека), и, наконец, ‘булавовидную, которая характеризуется наличием, головки и отростка (вирусы бактерий и актиномицетов).

  Внеклеточная форма существования вируса — вирион — состоит из нуклеиновой кислоты и белка. Нуклеиновая кислота, представленная одной молекулой ДНК или РНК, уложена в виде спирали и окружена белковой оболочкой, называемой капсидом. Последний состоит из большого числа субъединиц белка — капсомеров, которые, в свою очередь, представлены одной или несколькими молекулами белка. Белковый капсид и нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) носят название нуклеокапсида. По способу укладки капсомеров выделяют капсиды, построенные поспиральному или кубическому типу симметрии. В первом случае капсид имеет цилиндрическую форму, во втором — форму многогранника. К вирусам со спиральным типом симметрии относится вирус табачной мозаики. Для многих вирусов бактерий (фагов) характерен так называемый сложный тип симметрии: головка фага представляет собой многогранник (кубическая симметрия), а хвостовой отросток имеет форму цилиндра (спиральная симметрия).

  Размеры вирионов различных вирусов колеблются в довольно широких пределах — от 15—18 до - 300—400 нм.

  Выделяют группы вирусов, патогенных для растений, животных и, наконец, для микроорганизмов. Вирусы бактерий и актиномицетов названы фагами — бактериофагами и актинофагами. В настоящее время известны субмикроскопические агенты, поражающие грибы (микофаги) и водоросли (например, цианофаги, паразитирующие на цианобактериях). Фаги обычно имеют многогранную призматическую головку и отросток (рис. 20). Длина головки достигает 60—100 нм, отростка — 100—200 им. Призматическая головка фага покрыта оболочкой из упорядоченно расположенных капсомеров. Внутри головки имеются одна или две нити ДНК.

  Отросток представляет собой белковый стержень, покрытый сверху чехлом из спирально расположенных капсомеров, способных к сокращению. Обычно отросток оканчивается базальной пластинкой с 5—6 выростами. От этой пластинки отходят тонкие нити — органы адсорбции. Через отросток ДНК из головки фага переходит в клетку пораженного микроорганизма.

В настоящее время подробно изучен механизм проникновения бактериофага в бактерии. Обычно фаг адсорбируется чувствительной к нему клеткой бактерии. Затем содержимое головки фага (ДНК) переходит в бактерию, а оболочка фага остается вне ее. После нападения фага бактерия утрачивает способность к делению, перестает двигаться. Метаболизм бактериальной клетки перестраивается под влиянием ДНК фага таким образом, что она производит не вещества собственной клетки, а бактериофага, то есть в клетке идет интенсивное образование частиц бактериофага. Наконец, клеточная стенка бактерии растворяется, и из нее выходят зрелые бактериофаги. Одна клетка бактерии служит источником нескольких сотен и даже тысяч бактериофагов.

  Растворять (лизировать) бактерии способен только вирулентный фаг. Нередко, однако, бактериальная клетка инфицируется недостаточно активным фагом, который может в ней существовать, не вызывая лизиса. При размножении бактерии инфекционное начало переходит в дочерние клетки. Бактериофаги такого характера называются умеренными, а бактерии — передатчики этих фагов — лизогенными. При определенных условиях лизогенные культуры бактерий могут быть лизированы находящимся в них фагом.

  Известны фаги, лизирующие бактерии родов Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Streptococcus, Staphylococcus, актиномицеты рода Streptomyces; микобактерии рода Mycobacterium и многие другие.