6 Происхождение и природа вирусов.

Происхождение вирусов

В отношении происхождения вирусов имеется несколько гипотез, единого мнения до сих пор нет. Каждая из этих гипотез имеет и сильные, и слабые стороны.

1 гипотеза. Ученые относят вирусы к потомкам первых, доклеточных, форм жизни на земле, которые сохранились в результате перехода к паразитическому существованию. Приверженец: Жданов.

2 гипотеза. Ученые считают, что когда-то вирусы имели клеточную структуру, но при переходе к внутриклеточному паразитизму, в процессе длительной эволюции, утратили клеточные органоиды (гипотеза «регрессии»). Приверженцы: Грин, Бернет.

3 гипотеза. Вирусы, считает большинство ученых, – отделившиеся генетические компоненты клетки, их называют «взбесившимися генами клеток», которые стали автономными. Они ведут себя как внехромосомные генетические детерминанты, известные под названием плазмид и эписом. Приверженцы: Лурие, Дарниелл (1967г).

4 гипотеза. Вирусы – заблудившиеся гены. Под влиянием различных стрессов, мутагенных, канцерогенных факторов обломки клеточных НК попадают в клетки чужеродного организма.

Природа вирусов.

К концу 20х – началу 30х годов 20го века стало ясно, что вирусы являются живой материей, примерно тогда же за ними закрепились следующие названия: фильтрующиеся вирусы. Гальпровии, миогановеллы, ультравирусы.

Позднее укоренилось ныне существующее обозначение – вирусы, под которым объединили вирусы растений, человека, животных и бактерий.

В 1947 году ученый Бернет отнес вирусы к микроорганизмам. Формировались представления о вирусах как мельчайших организмах на основании наличия у них свойств, характерных для других живых организмов.

По ряду свойств вирусы сходы с растениями и животными.

• Все они содержат одни и те же биологические полимеры – НК и белок.

• НК играет роль генетического аппарата.

• У вирусов установлен такой же триплетный биологический код синтеза белка, как и у других живых существ.

• Вирусы обладают наследственностью, изменчивостью и приспособляемостью. Они воспроизводят себе подобных.

• Как и все живые существа, вирусы эволюционируют, а движущей силой их эволюции является естественный отбор.

На основании этих признаков вирусы считают живыми существами.

7 Кардинальные свойства вирусов. Физическая структура вирусов.

Отличительные свойства вирусов:

1. У вирусов предельно простая организация, отсутствуют клеточные структуры. У них нет клеточной стенки, цитоплазмы, рибосом, ядра и др. органоидов.

2. Их отличает наличие в зрелых сформированных вирионах только одной из двух жизненно необходимых нуклеиновых кислот: РНК или ДНК. У всех других существ есть обе нуклеиновых кислоты в клетке. Все вирусы подразделяются на РНКовые и ДНКовые. У всех живых существ носителем генетической информации является только двунитчатая ДНК. У вирусов есть и однонитчатая, и двунитчатая как РНК, так и ДНК. У растений и животных РНК зависит от ДНК. Вирусная РНК способна реплицироваться независимо от клеточной ДНК.

3. У вирусов отсутствует автономный самостоятельный обмен веществ. У них нет окислительно-восстановительных ферментов, вирусы не дышат, не питаются, не выделяют никаких продуктов жизнедеятельности. Вне живой клетки они не проявляют признаков жизни. Они не растут на искусственных питательных средах. Вирусы – облигатные внутриклеточные паразиты, им нужна живая клетка.

4. Уровень паразитизма у вируса иной, чем у других микроорганизмов, – генетический.

5. У вирусов своеобразный способ воспроизведения себе подобных – репродукция. Способ репродукции разобщенный во времени и в пространстве (дизъюнктивный). Проникая в чувствительную клетку, вирусы подчиняют генетический аппарат клетки и заставляют её работать на себя. Клетка прекращает функции, направленные на собственную жизнедеятельность, и начинает работать на вирус.

6. Основной критерий, отличающий вирусы от всех других форм жизни, - отсутствие у них собственных белоксинтезирующих (рибосомных) и энергетических систем.

7. Крайне малый размер (10-250 нм) 1 нм = 10 ангстремам (Å). Массу вириона измеряют в дальтонах (Д). 1Д – масса одного атома водорода (1,67*10^-24г).

8. Способность проходить через бактериальные фильтры (фильтруемость).

9. Тканевый тропизм – место локализации вируса.

10. Вирусы нечувствительны к антибиотикам.

Физическая структура (архитектура, архитектоника) вирусов.

Вирусная частица (вирион) может быть двух типов.

• Простые (безоболочечные, голые вирусы);

• Сложные (оболочечные) вирусы, имеющие липопротеидную оболочку.

С помощью электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа установлено, что у вирусных частиц обоих типов имеется белковая оболочка – капсид. Она состоит из капсомеров. У сложно устроенных вирусов имеется суперкапсидная оболочка (пеплос). Может быть гладкой, а может иметь выступы (пепломеры). Каждый пепломер и капсомер состоит из структурных единиц, построенных из одной или нескольких пептидных молекул, соединенных друг с другом дисульфидной связью. Отдельную структурную единицу называют белковой субъединицей.

Капсид с заключенной в нем нуклеиновой кислотой называют нуклеокапсидом. У голых вирусов термины капсид и нуклеокапсид тождественны. Капсомеры в капсиде соединяются строго симметрично. По способу укладки капсомеров в капсиде у вирусов различают два типа симметрии: спиральный и кубический тип симметрии.

Спиральный тип симметрии характерен для вирусов, у которых капсомеры соединяются с геномом и образуют спиралевидную (винтообразную) структуру, которая характеризуется длиной, диаметром и шагом спирали. Спираль может быть твердой или мягкой. Если спираль жесткая, то вирусы сохраняют свою форму. Они могут иметь прямоугольную или конусовидную форму. Если спираль мягкая – такие вирусы обладают полиморфизмом.

Кубический (квазиметрический) тип симметрии – способ укладки капсомеров в виде многогранника. Чаще всего имеют форму икосаэдра (20гранник). У него 20 граней, 30 ребер и 12 вершин. Он симметричен в 3х взаимноперпендикулярных направлениях. Большинство вирусов, поражающих животных, имеют тип симметрии в виде икосаэдра.

Смешанный тип симметрии – у бактериофагов.

Сложный тип симметрии – у вирусов оспы. Они имеют форму прямоугольного параллелепипеда с закругленными углами.

Тип симметрии вирусов учитывают при классификации вирусов.