ДНК-вмісні віруси. Стадії розмноження ДНК-вмісних вірусів
Опубликованно 18.04.2018 02:24
Віруси являють собою форму життя, яка гине через деякий час після попадання в оточуюче організм середовище, тобто не може існувати поза тіла носія. За фактом їх можна назвати паразитами внутрішньоклітинного рівня, які розмножуються в клітинах, викликаючи тим самим різні захворювання. Віруси здатні вражати як РНК (рибонуклеиновую кислоту), так і ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту). ДНК-вмісні віруси визнаються більш консервативними з точки зору генетики і найменш схильними до яких-небудь змін.
Теорії про походження
Існує кілька теорій про походження вірусів. Прихильники однієї теорії стверджують, що зародження вірусів відбувається спонтанно і обумовлено низкою факторів. Інші вважають віруси нащадками найпростіших форм. Однак ця теорія бездоказова і необґрунтована, так як сама паразитарна суть вірусів припускає наявність більш високоорганізованих істот, в клітинах яких вони могли б існувати.
Ще одна версія походження вірусів передбачає перетворення більш складних форм. Ця теорія говорить про вторинність простоти вірусу, оскільки вона є наслідком адаптації до паразитичному способу життя. Подібне спрощення властиво всім паразитуючим мікроорганізмів. Вони втрачають здатність до самостійного харчування, набуваючи при цьому схильність до швидкого розмноження.Пристрій і розміри ДНК-вмісних вірусів
Найпростіші віруси мають у складі нуклеїнову кислоту, яка виступає в якості генетичного матеріалу як самого мікроорганізму, так і його капсиду, що представляє собою чохол з білка. Склад деяких вірусів доповнено жирами і вуглеводами. У вірусів відсутня частина ферментів, яка відповідає за репродуктивну функцію, тому розмножуватися вони можуть, тільки потрапивши в клітину живого організму. Метаболізм зараженої клітини після цього перебудовується на виробництво вірусних, а не власних компонентів. В кожну клітину закладена певна генетична інформація, яка за певних обставин може розглядатись як інструкції по синтезу конкретного виду білка всередині клітини. Заражена клітина сприймає дану інформацію як керівництво до дії.
Розміри
Що стосується розмірів ДНК - і РНК-вмісних вірусів, то він знаходиться в межах 20-300 нм. Віруси в більшості своїй мають менший розмір, ніж бактерії. Эритроцитные клітини, наприклад, на порядок більше вірусних. Здатна до зараження, повноцінна інфекційна вірусна частинка поза здорового організму носить назву віріон. В ядро віріона входять одна або декілька молекул нуклеїнової кислоти. Капсид являє собою оболонку з білка, яка покриває вирионовую нуклеїнову кислоту, забезпечуючи захист від згубного впливу навколишнього середовища. Нуклеїнова кислота, що входить у віріон, вважається геномом вірусу і виражається в дезоксирибонуклеїнової кислоти, або ДНК, а також рибонуклеїнової (РНК). На відміну від бактерій, вірусів не зустрічається комбінація цих двох видів кислоти.
Розглянемо основні стадії розмноження ДНК-вмісних вірусів.Розмноження вірусів
Щоб мати можливість розмножуватися, вірусів необхідно проникнути в клітини носія. Деякі віруси можуть існувати у великої кількості господарів, у інших є схильність до конкретних видів. На початковій стадії зараження вірус впроваджує в клітку генетичний матеріал у вигляді ДНК або РНК. Репродуктивна його функція, а також подальший розвиток клітин безпосередньо залежать від діяльності і вироблення генів і білків вірусу.
Для виробництва кліток ДНК-вмісних вірусів буває недостатньо власних білків, тому використовуються аналогічні речовини носія. Через деякий час після зараження в клітці залишається тільки невелика частина споконвічних вірусів. Ця фаза називається эклипсной. Геном вірусу в цей період тісно взаємодіє з носієм. Потім, через кілька етапів, починається накопичення у внутрішньоклітинному просторі потомства вірусу. Це називається фазою дозрівання. Розглянемо послідовність стадій розмноження ДНК-вмісних вірусів.Цикл життя
Цикл життя вірусів складається з декількох етапів, які є обов'язковими:
1. Адсорбція на клітці носія. Це початковий і важливий етап розпізнавання клітин-мішеней з рецепторів. Адсорбція може відбуватися на клітинах органів або тканин. Процес запускає механізм подальшої інтеграції вірусу в клітину. Для зв'язування клітин потрібна певна кількість іонів. Це необхідно для зниження електростатичного відштовхування. Якщо проникнення в клітину не вдається, вірус шукає нову мішень для інтеграції і процес повторюється. Це явище пояснює визначеність шляхи проникнення вірусу в організм людини.
Так, наприклад, слизова оболонка верхніх дихальних шляхів володіє рецепторами до вірусу грипу. Клітини шкіри, навпаки, не мають. З цієї причини неможливо заразитися грипом через шкірний покрив, це можливо тільки при вдиханні частинок вірусу. Бактеріальні віруси у формі ниток або не мають відростків не можуть прикріплятися на стінках клітини, тому вони адсорбуються на фимфибриях. На початковому етапі адсорбція відбувається за рахунок електростатичної взаємодії. Дана фаза оборотна, так як частка вірусу легко відокремлюється від клітини, обраної в якості мішені. Починаючи з другої фази, відділення не представляється можливим.
2. Наступна стадія розмноження ДНК-вмісних вірусів характеризується попаданням цілого віріона або нуклеїнової кислоти, їм виділяється всередині клітини носія. В організм тварини вірус інтегрується простіше, так як клітини в даному випадку не забезпечені оболонкою. Якщо у віріона є зовні липопротеидная мембрана, то вона стикається при контакті з аналогічним захистом клітини носія і вірус потрапляє в цитоплазму. Віруси, які проникають в бактерії, рослини і гриби інтегруються складніше, так як в даному випадку вони змушені проходити крізь жорстку стінку клітини. Для цього бактеріофаги, приміром, забезпечені ферментом лізоцимом, який допомагає розчинити тверді клітинні стінки. Приклади ДНК-вмісних вірусів розглянемо нижче.
3. Третя стадія іменується депротеинизацией. Вона характеризується вивільненням нуклеїнової кислоти, яка є носієм генетичної інформації. У деяких вірусів, наприклад, бактеріофагів, цей процес поєднується з другою стадією, так як білкова оболонка віріона залишається за межами клітини носія. Віріон здатний проникати в клітину шляхом захоплення останньої. При цьому виникає вакуолю-фагосома, яка вбирає в себе первинні лізосоми. При цьому розщеплення на ферменти відбувається тільки у білкової частини вірусної клітини, а нуклеїнова кислота залишається в незмінному стані. Саме вона надалі істотно переформують функціонування здорової клітини, змушуючи її виробляти потрібні вірусу речовини. Сам вірус необхідними для таких процедур механізмами не забезпечений. Існує таке поняття, як стратегія вірусного генома, яка передбачає реалізацію генетичної інформації.
4. Четверта стадія розмноження ДНК-вмісних вірусів супроводжується виробленням потрібних для життєдіяльності вірусу речовин, яка здійснюється під впливом нуклеїнової кислоти. Спочатку виробляється рання мРНК, яка стане основою для білків вірусу. Ранніми називаються молекули, які виникли до вивільнення нуклеїнової кислоти. Молекули, що виникли після реплікації кислоти, називають пізніми. Важливо розуміти, що вироблення молекул напряму залежить від виду нуклеїнової кислоти конкретного вірусу. ДНК-вмісні віруси під час біосинтезу дотримуються певної схеми, що включає конкретні етапи – ДНК-РНК-білок. Дрібні віруси використовують у процесі транскрипції РНК-полімерази. Великі, такі як оспяной вірус, не синтезуються в клітинному ядрі, а в цитоплазмі.
До ДНК-вмісних вірусів відносяться віруси гепатиту В, герпесу, віруси віспи, паповавирусы, гепаднавирусы, парвовирусы.Групи РНК-вірусів
Віруси, що містять РНК, поділяються на кілька груп:
1. Перша група влаштована найбільш просто. У неї входять корона-, тога - і пикорнавирусы. Транскрипція у цих видів вірусу не здійснюється, оскільки однонитчатая РНК віріона самостійно реалізує функцію матричної кислоти, тобто являє собою основу для вироблення білків на рівні клітинних рибосом. Таким чином, схема биовыработки у них виглядає як РНК-білок. Віруси цієї групи називають також позитивно геномними або плюснитевыми.
2. Друга група ДНК і РНК-вмісних вірусів включає в себе минуснитевые віруси, тобто вони володіють негативним геномом. Це віруси кору, грипу, паротиту та багато інших. У них також міститься однонитчатая РНК, але вона не підходить для безпосередньої трансляції. З цієї причини спочатку відбувається перенесення даних на РНК віріона, а отримана матрична кислота буде служити в подальшому основою для вироблення білків вірусу. Транскрипція в даному випадку визначається залежною від рибонуклеїнової кислоти РНК-полімеразою. Даний фермент приноситься виріоном, так як він відсутній в клітці спочатку. Це пов'язано з тим, що у клітини не виникає необхідності переробляти РНК для отримання іншого РНК. Так, схема биовыработки в даному випадку буде виглядати як РНК-РНК-білок.
3. Третю групу складають так звані ретровіруси. Вони входять в розряд онковирусов. Біосинтез у них відбувається по більш складному шляху. У вихідній матричної РНК однонитчатого типу на початковому етапі відбувається вироблення ДНК, що є унікальним явищем, аналогів якому немає в природі. Процес знаходиться під контролем спеціального ферменту, а саме залежною РНК-полімеразою ДНК. Цей фермент також носить назву ревертази або зворотного транкриптазы. Молекула ДНК, отримана в результаті біосинтезу, отримує форму кільця і позначається як провирус. Далі молекула впроваджується в клітини хромосом носія і транскрибується кілька разів допомогою РНК полімерази. Створені копії вчиняють такі дії: являють собою матрицю РНК, з допомогою якої виробляється вірусний білок, а також віріон РНК. Схема синтезу представляється таким чином: РНК-ДНК-РНК-білок.
4. Четверта група утворюється з вірусів, що РНК яких має двухнитчатую форму. Їх транскрипція реалізується за допомогою ферменту вірусу залежної РНК полімерази РНК.
5. У п'ятій групі вироблення складових частинки вірусу, а саме капсидних білків і нуклеїнової кислоти відбувається багаторазово.
6. Шоста група включає в себе віріони, які виникають як результат самозбірки на основі безлічі копій білків і кислоти. З цією метою концентрація віріонів повинна досягти критичного значення. При цьому компоненти частинки вірусу виробляються окремо один від одного в різних областях клітини. Складні віруси також створюють захисну оболонку з речовин, що входять в плазмову клітинну мембрану.
7. На заключному етапі нові частинки вірусу вивільняються з клітки носія. Даний процес відбувається різними способами в залежності від виду вірусу. Деякі клітини після цього гинуть, так як клітинний лізис звільняється. В інших варіантах можливо отпочковиваніе від клітини, однак і цей спосіб не запобігає її подальше відмирання, так як пошкоджується мембрана плазми.
Період до моменту виходу вірусу з клітини називають латентним. Тривалість цього проміжку може перебувати в межах від кількох годин до кількох днів.Геномні віруси, що містять ДНК
Віруси, вміст ДНК геномного виду поділяються на чотири групи:
1. Такі геноми, як адено-, папова - і герпесвірусів, переносяться і копіюються в клітинному ядрі носія. Це віруси, що містять двухцепочечную ДНК. Капсиди, потрапивши в клітину, переносяться до мембрани клітинного ядра, щоб потім, під впливом певних факторів, ДНК вірусу перейшло в нуклеоплазму і накопичилося там. Віруси при цьому користуються матрицею РНК і клітинними ферментами носія. А-білки переносяться першими, за ними слідують b-білки і g-білки. Матриця РНК виникає на основі а-22 і а-47. РНК полімераза реалізує перенесення ДНК, який розмножується за принципом перекатывающегося кільця. Капсид, в свою чергу, виникає з g-5 білка. Які ще існують геноми ДНК-вмісних вірусів?
2. Поксивирусы входять у другу групу. На початковому етапі дії здійснюються в цитоплазмі. Там відбувається вивільнення нуклеотидів і початок транскрипції. Потім утворюється матриця РНК. На ранніх стадіях вироблення створюється ДНК полімераза і близько 70 білків, а також двухцепочная ДНК розщеплюється полімеразою. З обох сторін геному починається реплікація в тих місцях, де на початковому етапі здійснювалося розплітання і розщеплення ланцюгів ДНК.
3. У третю групу включені парвовирусы. Розмноження здійснюється в клітинному ядрі носія і знаходиться в залежності від функцій клітини. В даному випадку ДНК утворює так звану шпилечную структуру і виступає в ролі приманки. 125 перших пар підстав переходять з початковою ланцюга на суміжну, яка і служить матрицею. Таким чином, відбувається інверсія. Для синтезування потрібна ДНК полімераза, завдяки якій відбувається транскрипція вірусного генома.
8. У четверту групу входять гепаднавирусы. Сюди відноситься ДНК-містить вірус гепатиту. ДНК вірусу кільцевого типу працює в якості основи для вироблення мРНК вірусу і плюс-ланцюга РНК. Вона, в свою чергу, стає матрицею для синтезу мінус-ланцюга ДНК.Методи боротьби
ДНК - вмісні віруси, безумовно, представляють небезпеку для здоров'я людини. Основним методом боротьби з ними може стати проведення профілактичних заходів, спрямовану на зміцнення імунітету, а також регулярна вакцинація.
Як правило, антитіла, спрямовані на боротьбу з тими чи іншими вірусами виробляються як результат вторгнення шкідливих мікроорганізмів у систему носія. Однак посилити вироблення антитіл можна заздалегідь, зробивши профілактичне щеплення.Види вакцинації
Існує кілька основних видів вакцинації, включають:
1. Введення в організм ослаблених клітин вірусу. Це провокує вироблення збільшеної кількості антитіл, що дозволяє боротися з нормальним вірусним штамом.
2. Введення вже мертвого вірусу. Принцип дії аналогічний першому варіанту.
3. Пасивна імунізація. Даний метод полягає у введенні вже синтезованих антитіл. Це може бути як кров людини, яка перенесла захворювання, проти якого робиться щеплення, так і тварин, наприклад, коней. Послідовність розмноження ДНК-вмісних вірусів ми розглянули.
Щоб уникнути зараження організму різними видами вірусів, небезпечних для здоров'я людини, слід берегти тіло від потенційного контакту з патогенними мікроорганізмами. Цілком по силам уникнути токсоплазми, мікоплазми, герпесу, хламідій та інших поширених форм вірусу, просто дотримуючись певні рекомендації. Це особливо стосується дітей до 15 років.
Якщо тіло дитини не було заражене вищепереліченими штамами вірусів, то у нього виробляється в підлітковому періоді здоровий і посилений імунітет. Головна небезпека вірусів - не завжди в тому, як вони виражаються, а в тому, який вплив чинять на захисні властивості нашого організму. Приклади ДНК - і РНК-вмісних вірусів цікавлять багатьох.
Герпесный вірус, який присутній в тілі 9 з 10 жителів Землі, знижує імунні властивості приблизно на 10 відсотків протягом всього життя, хоча може і ніяк не проявляти себе.Висновок
Крім подібної вірусного навантаження, яка часом не обмежується тільки герпесом, умови сучасного життя далекі від ідеалу, що також позначається на захисні бар'єри організму. У даний пункт можна віднести форсований міський ритм життя, погану екологію, неправильне харчування і т. д. На тлі зниження загального стану здоров'я людини його організм стає менш резистентною до різних вірусів і, відповідно, частих хвороб.
Категория: Здоровье
ДНК-вмісні віруси. Стадії розмноження ДНК-вмісних вірусів