Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

Вирусы
самые
мелкие частицы в природе. Они занимают промежуточное положение между живыми
организмами и органическими веществами.

Вирусы
были открыты в конце 19 века в 1892 году Дмитрием Иосифовичем Ивановским при
выяснении причины заболевания растений табака.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

На
листьях табака появлялись желтоватые и белёсые пятна, которые в дальнейшем
превращались в некрозные пятна, приводящие к
деформации листьев.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

Ивановский
решил выяснить причину данного заболевания. Он надеялся обнаружить бактерию,
которая его вызывает. Поэтому пропускал препарат больных растений через фильтр,
задерживающий бактерии.

Но
как оказалось, раствор даже после фильтрации сохранял способность заражать
здоровые растения. Тогда возникло предположение, что в воде либо яд, либо некие
сверхмалые существа, которых не видно в микроскоп.

И
только после появления первых электронных микроскопов в 1939 году удалось
рассмотреть эти тогда неизвестные формы жизни. Таким образом Ивановский не
видел вирусы, но обнаружил их.

Название
вирус было предложено в 1895 году голланским
ботаником Мартином Бейеринком. Изучавшим болезни
растений, вызываемые вирусами.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

На
сегодняшний день вирусы являются самыми маленькими формами жизни. Ведь их
размеры составляют десятитысячную долю миллиметра.

У
вирусов нет репродуктивных органов и самовоспроизводиться они не могут. Не
могут они и самостоятельно передвигаться. Единственное на что вирусы способны
так это вредить всему живому.

Изучим
строение вируса
на примере вируса иммунодефици́та
челове́ка, который вызывает медленно
прогрессирующее заболевание — ВИЧ-инфекцию.

Зрелая
сформированная вирусная частица называется вирионом.

Вирионы
ВИЧ имеют вид сферических частиц, диаметр которых составляет около 100-120
нанометров. Это приблизительно в 60 раз меньше диаметра эритроцита.

Генетический
материал вируса может быть представлен либо ДНК, либо РНК, соответственно,
вирусы подразделяют на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Подавляющее большинство
вирусов являются РНК-содержащими. Вирусы растений чаще всего содержат одноцепочечную РНК. У вирусов животных геном представлен
либо ДНК либо РНК. Однако каждый вирус имеет
генетический материал только одного типа. 

Нуклеиновую
кислоту окружает белковая оболочка – этот комплекс называется нуклеокапсидом. Капсид
защищает генетический материал вируса от механических и химических повреждений.
Капсид складывается из одинаковых белковых
субъединиц, называемых капсомерами.

У
вируса табачной мозаики капсид состоит из 2130 капсомеров – идентичных молекул белка. Они расположены по
винтовой линии и образуют полый цилиндр.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

Составные
части капсида формируют цилиндр из уложенных по
спирали белковых глобул, внутри которого находится РНК − генетический
материал вируса.

На
начальных стадиях заражения клетки капсид
осуществляет прикрепление к клеточной мембране, разрыв мембраны и внедрение в
клетку генетического материала вируса.

Вирусы
различаются геометрическими формами. Вирус табачной мозаики имеет палочковидную
форму.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

Структурный
анализ основных типов капсидов используется в
классификации вирусов. Большинство из них имеет сферическую, кубическую, палочкоподобную форму. Сверху над капсидом
у некоторых вирусов находиться белковый матрикс.

У
сложноорганизованных вирусов (например, вирус гриппа или вирус иммунодефицита
человека) имеется дополнительная липидная мембрана. Этот дополнительный билипидный слой называется суперкапсидом.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

  • Суперкапсид
    формируется за счёт фрагментов цитоплазматической мембраны клеток-хозяев
    в момент сборки и выхода вируса из них.
  • На
    поверхности мембраны располагаются гликопротеиновые рецепторы
    − белковые молекулы, которые образуют выступы, обеспечивающие
    связывание вируса с клеткой.
  • Также
    вирусы в своём составе имеют белки, которые необходимы им для воспроизведения.
  • Вирусы
    размножаются в животных, растительных и даже бактериальных клетках…
    соответственно они есть ничто иное как паразиты.
  • Они
    не размножаются в прямом смысле, а воспроизводятся – репродуцируются в
    чувствительных к ним клетках, которые вирусологи называют клетки-хозяева.
  • Вирусы
    не способны размножаться вне живой клетки.
  • Репродукция
    вирусов в клетках-хозяевах происходит поэтапно.
  • 1-й этап: это
    Прикрепление вируса.

2-й этап. Проникновение
вируса в клетку-хозяина.

3-й этап. Лишение оболочки вируса.

4-й этап. Репликация генетического
материала.

5-й этап. Самосборка вируса.

6-й этап. Выход вируса из
клетки.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

На
первой стадии вирус находит подходящую для его размножения клетку, контактируя
отдельными участками своего капсида (или внешней
оболочки) со специфическими рецепторами на поверхности клетки по типу
«ключ — замок».

Если
специфические («узнающие») рецепторы на поверхности клетки
отсутствуют, то клетка не чувствительна к вирусной инфекции: вирус в нее не проникает. Происходит адсорбция (прикрепление)
вируса на поверхности клеток-хозяев.

На
следующем этапе
вирусу необходимо доставить внутрь клетки
свой генетический материал. Вирус проникает в клетку-хозяина путём пиноцитоза. Мембрана клетки хозяина впячивается внутрь,
затем ее края смыкаются. Образуется пищеварительная
вакуоль, которая сливается с лизосомами.

На третей
стадии
происходит лишение оболочек вируса. Данный процесс
представляет собой процесс потери капсида. Это
достигается при помощи вирусных ферментов или ферментов клетки-хозяина. В
конечном счёте вирусная геномная нуклеиновая кислота освобождается.

Четвертая
стадия
– репродуктивная. Онаначинается с того что
специальный фермент вируса запускает процесс обратной транскрипции РНК. На этом
ферменте одинарная спираль вирусной РНК транскрибируется в двойную спираль
РНК-ДНК.

То
есть происходит образование двуцепочечной ДНК на
основании информации в одноцепочечной РНК. Ещё один
фермент обеспечивает встраивание образованной ДНК в геном клетки-хозяина.
Теперь геном клетки хозяина содержит как свой, так и вирусный геном.

Матричная
РНК списывает уже новую информацию, и переносит её в цитоплазму. Где на
рибосомах происходит синтез белков для строительства нового вируса.

Клетка
начинает копировать и множить новую генетическую информацию, которую внедрил
вирус. Это коварная ловушка вируса превращает клетку в фабрику по производству
собственного врага.

Все
активные процессы вирусной инфекции происходят в клетках-хозяевах, причём одни
вирусы репродуцируются в их ядре, другие в цитоплазме, третьи в ядре и
цитоплазме.

Пятая
стадия
– самосброска вириона. Синтезированные порознь в
разных структурах клетки вирусные нуклеиновые кислоты и вирусные белки
собираются в вирусные частицы.

  1. При
    достаточной концентрации вирусных компонентов и после их взаимного узнавания
    происходит самосброска этих компонентов.
  2. У
    простых вирусов белковые субъединицы в строгом порядке укладываются вокруг
    витков спирали нуклеиновой кислоты.
  3. У
    сложноорганизованных вирусов в процессе сборки вирионов принимают участие и
    клеточные структуры, например ядерные структуры
    (ядерная мембрана) или мембраны эндоплазматического ретикулума.
  4. Например
    при выходе из ядра вирус герпеса в виде «голых» частиц увлекает и ядерную
    мембрану клетки-хозяина.

Шестая
стадия
– выход вирусов из клеток-хозяев. У разных вирусов
выход осуществляется по-разному.

  • Например,
    выход ДНК-геномных простых вирусов происходит при полном лизисе (то есть
    разрушении) клеток-хозяев.
  • Сложные
    вирусы выходят из клетки путём почкования (при участии цитоплазматической
    мембраны клеток-хозяев) и приобретают суперкапсид.
  • Вновь
    сформированные вирионы способны заражать здоровые клетки хозяева….
Читайте также:  Парацетамол - инструкция по применению, аналоги, отзывы и формы выпуска (таблетки 200, 325 и 500 мг, суспензия и сироп детям, свечи) лекарственного препарата для жаропонижающего и болеутоляющего эффекта у взрослых, детей и при беременности

Вирусы
весьма избирательны. Это значит, что вирус забирается внутрь только специально
выбранной клетки. Например, вирус гепатита Б вызывает поражение только клеток
печени, которое может привести к тяжёлым последствиям – циррозу и раку.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

Попав
в кровоток или другую жидкость организма, он движется с самыми разными
клетками, но не одну из них он не поражает. Однако стоит ему попасть в печень
как он тут же поражает печёночные клетки. Поражённая клетка уже не способна к
нормальной жизнедеятельности и постепенно разрушается.

На
проникновение вируса реагирует иммунная система организма. Она бросает против
него целую армию белков. Так называемых антител.

Антитела
являются особым классом гликопротеинов, имеющихся на поверхности B-лимфоцитов в
виде мембраносвязанных рецепторов и в сыворотке
крови.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

При
помощи антиген-связывающих участков антитела
присоединяются к вирусам и бактериям, препятствуя их размножению.

Когда
антитела сталкиваются с вирусами проявляются главные симптомы болезни. Обычно
антитела побеждают и организм выздоравливает, но увы не всегда.

Например,
при борьбе с вирусом ВИЧ.

Так
как вирус иммунодефицита поражает именно иммунные клетки организма: Т-хелперы, моноциты, макрофаги,
клетки Лангерганса,
дендритные клетки, клетки микроглии. В результате работа иммунной системы угнетается
и развивается синдром приобретённого иммунного дефицита.

Организму
свойственна иммунологическая
память. Это означает что при повторном контакте одного и того же вируса,
организм способен вызывать иммунный ответ более быстро и эффективно.

Например,
если человек перенёс атаку определённого вируса, например, ветряной оспы, тот
уже не сможет спровоцировать болезнь повторно. Потому как в организме
накопилось немало антител для того что бы немедленно изгнать старого гостя. Вот
почему такие болезни как ветряная оспа, или эпидемический паратит
(свинка) обычно возникают только один раз в жизни.

Грипп
тоже вирусная инфекция, но человек может заболеть гриппом несколько раз, а все
потому что этот вирус всякий раз видоизменяется.

Вирусы распространяются многими способами: вирусы растений часто
передаются от растения к растению насекомыми, питающимися растительными соками, к примеру, тлями; вирусы животных могут распространяться кровососущими насекомыми,
такие организмы известны как переносчики. Вирус
гриппа распространяется воздушно-капельным путём
при кашле и чихании.

Однако
не все вирусы приносят вред. Есть вирусы, которые поражают бактериальные клетки
и тем самым уничтожают их. Они не дают бактериям размножаться бесконтрольно.
Эти вирусы называют бактериофагами.

Бактериофаги
выполняют важную роль в контроле численности микробных популяций. Выглядят они
не совсем так как обычные вирусы.

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

Как
правило, бактериофаг состоит из головки и хвоста. Генетический материл
бактериофагов, как и у всех вирусов защищает белковая оболочка — капсид.

  1. Хвост,
    или отросток, представляет собой белковую трубку (чехол) — продолжение белковой
    головки.
  2. Фибриллы
    хвоста и шипы, необходимы бактериофагу для прикрепления вируса к бактериальной
    клетке.
  3. Бактериофаги,
    как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточными паразитами.

Они
проникают в бактериальную клетку за счёт фагового
лизоцима. Лизоцим — это фермент класса гидролаз,
разрушающий клеточные стенки бактерий путём гидролиза пептидогликана
клеточной стенки бактерий муреина.

Когда
бактериофаг садиться на бактериальную клетку происходит частичный лизис клеточной
стенки хозяина. Что обеспечивает проникновение нуклеиновой кислоты из головки
фага в цитоплазму клетки. Бактериофаг как шприц внедряет свой генетический
материал в бактериальную клетку. А белковая оболочка фага остаётся снаружи
клетки-хозяина.

В
цитоплазме начинается репликация генетического материала фага, синтез его
белков, построение капсида и сборка новых фагов. Уже
через 10 мин после заражения в бактерии формируются новые фаги, а через полчаса
бактериальная клетка разрушается, и из неё выходит около 200 заново
сформированных вирусов – фагов, способных заражать другие бактериальные клетки.

Строение и жизнедеятельность вирусов

«Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы». В.И. Сивоглазов (гдз)

Вопрос 1. Как устроены вирусы? Вирусы — это неклеточная форма жизни. Они имеют очень простое строение. Каждый вирус состоит из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и белка.

Нуклеиновая кислота представляет собой генетический материал вируса; она окружена защитной оболочкой — капсидом. Капсид состоит из белковых молекул и обладает высокой степенью симметрии, имея, как правило, спиральную или многогранную форму.

Кроме нуклеиновой кислоты внутри капсида могут находиться собственные ферменты вируса. Примером может служить вирус табачной мозаики (рис. 3).

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

Рис.3. Вирус табачной мозаики

Его оболочка содержит всего один вид белка с небольшой молекулярной массой. Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку, белковую или липопротеиновую. Иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы. Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа (рис. 4) и герпеса (рис. 5).

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

Рис.4. Вирус гриппа и вирус герпеса

Проникновение вируса в клетку. Этап обнажения вирусного генома.

Рис.5. Вирус герпеса

Их наружная оболочка является фрагментом ядерной или цитоплазмптической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду. К сложноорганизованным вирусам относятся вирусы гриппа и ВИЧ, они также имеют дополнительную оболочку, образованную из клеточной мембраны хозяина.

Вопрос 2. Каков принцип взаимодействия вируса и клетки? Вирус функционирует как внутриклеточный паразит.

Он внедряется в клетку, блокирует в ней обмен веществ и использует ее ресурсы (ферменты, запасные вещества) для собственного размножения.

Некоторые вирусы способны встраиваться в ДНК хозяина и переходить в скрытое состояние, в течение длительного времени никак не выдавая своего присутствия. В такой форме вирусы даже способны передаваться потомству хозяина.

Вопрос 3. Опишите процесс проникновения вируса в клетку. Вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина, а затем проникает внутрь целиком (эндоцитоз) или вводит в клетку свою нуклеиновую кислоту с помощью специальных механизмов.

Например, бактериофаги «садятся» на клеточную мембрану бактерии-хозяина, а затем «выворачиваются наизнанку», высвобождая нуклеиновую кислоту внутрь бактерии.

Некоторые вирусы содержат внутри капсида ферменты, растворяющие защитные оболочки клетки-хозяина.

Вопрос 4. В чем проявляется действие вирусов на клетку? Инфекционный процесс начинается с проникновения в клетку вирусов и их размножения. Происходит редупликация вирусного генома и самосборка капсида.

Читайте также:  Установка Т-образной дренажной трубки в холедох. Требования к Т-образной трубке.

Для осуществления редупликации нуклеиновая кислота должна освободиться от оболочки. Помимо редупликации геном вируса участвует в синтезе иРНК, необходимой для образования на рибосомах клетки-хозяина белков капсида.

После синтеза новой молекулы нуклеиновой кислоты она одевается белками. Накопление вирусных частиц приводит к выходу их из клетки. Для некоторых вирусов это происходит путем «взрыва», в результате чего целостность клетки нарушается и она погибает.

Другие вирусы выделяются способом, напоминающим почкование. В этом случае клетки организма могут долго сохранять свою жизнеспособность.

Вопрос 5. Используя знания о путях распространения вирусных и бактериальных инфекций, предложите пути предотвращения инфекционных заболеваний. Если заболевание широко распространено на данной территории, целесообразно провести вакцинацию населения. Необходим постоянный медицинский контроль, чтобы быстро обнаружить вспышку заболевания и предотвратить его распространение. Многие инфекции передаются воздушно-капельным путем (например, вирус гриппа). Во время вспышек таких заболеваний имеет смысл использовать ватномарлевые повязки или респираторы. Есть возбудители заболеваний, которые передаются через предметы обихода, пищу и воду. К ним относятся вирус гепатита А, холерный вибрион, чумная палочка и многие другие. Чтобы избежать заражения, необходимо соблюдать правила личной гигиены: мыть руки перед едой, не пользоваться чужими личными вещами (полотенцем, зубной щеткой), мыть фрукты и овощи, избегать контакта с больными. Необходим постоянный санитарный контроль состояния источников воды и пищевых продуктов, а также дезинфекция помещений, стерилизация инструментов и перевязочного материала. Существуют заболевания, передающиеся через кровь и другие жидкости тела, в частности ВИЧ и вирус гепатита С. В группы риска по таким заболеваниям попадают наркоманы (часто шприцы используются больше одного раза) и лица, практикующие беспорядочные незащищенные половые контакты. Пока не существует эффективных методов лечения таких заболеваний, поэтому лучшим способом защиты является соблюдение следующих мер предосторожности: • следует избегать случайных половых связей, а при контактах изолировать себя при помощи презерватива; • в медицине и косметологии необходимо использовать одноразовые шприцы и тщательно стерилизовать инструменты многоразового использования;

• донорскую кровь следует обязательно проверять на наличие вирусов.

Механизмы вирусного заражения

Большинство вирусов видоспецифичны и могут поражать только определенные виды хозяев и конкретные клетки-мишени. Вирусные белки в капсиде вируса могут иметь сродство к белкам на поверхности клетки.

Для проникновения в клетку белки слияния вируса используют соответствующие белки оболочки клетки — рецепторы. Если вирус не находит подобный рецептор, заражения не случится.

Именно поэтому коронавирусы не заражают через кожу: у ее клеток нет необходимых рецепторов.

Рецепторами могут выступать любые белки клеточной оболочки. Конечно, они созданы не для того, чтобы вирус мог за них зацепиться, а для решения других задач.

Например, белок ACE2, который отвечает за регулирование давления крови у человека, оказался рецептором для коронавируса SARS-CoV-2.

А несколько других важных для иммунного ответа организма белков стали рецепторами для ВИЧ.

После того как вирус зацепился за рецептор на клеточной оболочке, ему нужно попасть внутрь клетки. Это может происходить по двум основным сценариям: через эндоцитоз или напрямую через клеточную мембрану.

Рассмотрим первый случай на примере вируса гриппа.

Когда вирус попадает на клетку, она «чувствует», что что-то находится на ее оболочке, и поглощает это с помощью обычного эндоцитоза, то есть окружает частицу и «поедает», захватывая внутрь.

Затем вирус попадает в лизосому — специальный пузырек с агрессивной кислотной средой, в котором происходит дефрагментация внешних частиц на будущий строительный материал для клетки.

Но вирус гриппа оказался хитрым. Он не разрушается в этих пузырьках благодаря белку, который умеет сливать его мембрану с мембраной лизосомы, и активируется именно в кислой среде. Получается, что мембраны вируса и лизосомы сливаются как два воздушных пузыря, после чего генетический материал вируса выбрасывается в клетку.

Во втором случае оболочка вируса сливается сразу с клеточной мембраной по тому же принципу, как это происходит с лизосомой, после чего его генетический материал и белки мигрируют непосредственно внутрь клетки. Так действует ВИЧ. Этот процесс очень отдаленно похож на слияние жировых пятен в супе.

Обычно клеточные мембраны не сливаются, иначе жизнь на Земле была бы невозможна, поэтому вирус создал специальный механизм. Он очень близко подводит свою липидную мембрану к липидной мембране клетки и за счет специальных белков немного раздвигает липиды оболочки. Так вирусный геном попадает в клетку.

Когда генетический материал вируса оказывается в клетке, он ведет себя по-разному в зависимости от его структуры. Репликация генома у большинства ДНК-содержащих вирусов происходит в клеточном ядре. РНК-вирусы, как правило, реплицируются в цитоплазме. Но есть исключение — РНК-содержащие ретровирусы, способные к обратной транскрипции.

Для репликации такие вирусы используют промежуточную стадию в виде ДНК-молекулы. На вирусной РНК строится одиночная цепочка ДНК, а затем дополняется комплементарной цепочкой и встраивается прямо в хромосомы хозяина, ничем не отличаясь от генов, которые мы унаследовали от родителей.

После этого новые вирионы (вирусные частицы) появляются благодаря работе этого нового «гена».

Например, SARS-CoV-2 никак не взаимодействует с генетическим материалом клетки и находится только в цитоплазме, где происходит репликация его РНК и строятся необходимые вирусу белки. Там же происходит сборка новых вирионов, которые затем выходят из клетки. Вирус иммунодефицита человека тоже содержит РНК, но относится к ретровирусам, то есть его геном встраивается в клеточную хромосому.

«Спящие агенты» и латентный резервуар 

Вирусы могут иметь разную степень патогенности (возможность вызывать инфекционный процесс), и это не всегда связано с их способностью взаимодействовать с геномом пораженной клетки.

Герпес-вирусы не внедряются в клеточную ДНК, однако могут долго существовать в организме, и избавиться от них очень трудно, от некоторых и вовсе невозможно.

И даже самые безобидные из герпес-вирусов время от времени могут начать снова реплицироваться в организме.

С другой стороны, РНК-вирус иммунодефицита человека встраивается в ДНК лимфоцитов, но опасен он не поэтому. Он может годами не реплицироваться, а находиться в состоянии «спящего агента» из детективных романов. Его засылают в другую страну, он тридцать лет ведет там нормальную жизнь, работает, женится, заводит детей. И активизируется только по специальному сигналу.

Существует множество лекарств, которые уничтожают этот вирус, не позволяют ему реплицироваться и передаваться из одной клетки в другую.

Но у него всегда остается так называемый латентный резервуар, который мешает полностью его уничтожить: ВИЧ переходит в латентную форму, сохраняясь внутри лимфоцитов.

Что же делать с вирусом, когда его невозможно обнаружить? На сегодняшний день наука не знает, как избавиться от вируса, который встроился в геном и никак себя не проявляет.

Вирус может долгое время оставаться в организме, даже когда симптомы заболевания уже не проявляются. Особенно актуальна эта проблема в связи с COVID-19. На текущий момент (июнь 2020 года) принято считать выздоровевшим и незаразным человека, который две недели не демонстрирует симптомов этого заболевания.

 Между тем, по последним данным, у некоторых пациентов тест на вирусную РНК оказывается положительным даже 45 дней спустя.

Это не является стопроцентным маркером заболевания, потому что вирусная РНК сама по себе без капсида не может проникать в клетку и может являться просто остатками вируса, которые долго выходят из организма.

Читайте также:  Влияние атмосферы, топографии на окружающую среду и местообитания.

Как отмечает руководитель гематологического отделения Национального института здоровья США и специалист по парвовирусам Нил Янг, недавно обнаружилось, что парвовирусы могут десятилетиями оставаться в организме людей, которые однажды им переболели.

Пока неизвестно, в каком виде он сохраняется в клетке. Аналогично происходит и с вирусом ветрянки, которой многие болели в детстве и которая относится к семейству герпес-вирусов. Это не очень опасная болезнь, но очень заразная.

У многих переболевших вирус не исчезает бесследно и остается в нервных окончаниях, проявляясь спустя десятилетия в виде опоясывающего лишая.

Заразность, инфекционность вируса, то есть способность передаваться другому организму, зависит от степени восприимчивости организма, от механизма передачи вируса, а также от того, насколько крепко он связывается со своим рецептором. SARS-CoV-2 отличает от других коронавирусов высокое сродство к рецептору — способность образовывать с ним сильную связь. Поэтому, по-видимому, так высока его инфекционность.

У ВИЧ инфекционность значительно ниже, но у него имеется удивительный механизм, который увеличивает шансы вируса поразить нужную клетку-мишень.

Вирус иммунодефицита человека родственен специальным белковым нитям — амилоидным тельцам, которые находятся в сперме и, в свою очередь, привязываются к сперматозоидам.

Так вирус не только получает доступ к клеткам-мишеням в организме хозяина, но и добывает себе транспорт в другой организм.

Репродукция вирусов, ее этапы и особенности. РНК-содержащие вирусы

Репродукция вирусов в клетке— продуктивная инфекция – единый процесс, условно подразделяемый на несколько этапов: 1.адсорбция вирионов на летке 2.

Проникновение вирусов в клетку 3. Депротеинизация вириона и освобождение его нуклеиновой кислоты (генома) 4.

Экспрессия вирусного генома, синтез компонентов вириона (транскрипция, трансляция, репликация) 5. формирование вирионов

6. Выход нового поколения вирионов из клетки

Первые 3 этапа – подготовительные. Собственно репродукция – с 4 этапа.

1. Адсорбция вирионов на клетке – осуществляется при наличии специфических рецепторов. У простых вирусов – поверхностные прикрепительные белки, у сложных – прикрепительных белков роль играют гликопротеины, образующие шипики на суперкапсиде.

Рецепторы на поверхности клеточной мембраны могут иметь различную природу, их количество достигает 104 и более на клетку. Адсорбция начинается как неспецифическая, а продолжается как специфическая (вирус «узнается» и связывается комплементарным рецептором).

Тропизм вирусов – избирательное поражение клеток и тканей у определенных видов организмов (наличие комплементарных рецепторов на них).

2. Проникновение вирионов в клетку

— Путем рецепторного эндоцитоза (виропексиса) – в месте адсорбции вируса образуется эндосома (впячивание), содержащая вирус. Она объединяется с клеточной лизосомой и вакуолью, образует рецептосому (проникают и простые и ложные вирусы этим путем).

— путем слияния мембран суперкапсида вируса и клетки. Осуществляется белками слияния. Нуклеокапсид оказывается в цитоплазме клетки. Характерно для сложных вирусов, обладающих F-белками слияния или другими гликопротеинами (например, гемагглютинин вируса гриппа).

— Возможно сочетание.

3. депротеинизация вирусов («раздевание»). Цель- освобождение нуклеиновой кислоты для индукции репродукции вируса.

Вирусы, проникшие в клетку рецепторным эндоцитозом, покидают рецептосому путем слияния мембран (сложные вирусы) или при участии капсидных поверхностных белков (простые вирусы).

При этом лизосомальными ферментами и ферментами мембраны рецептосомы проводится частичная депротеинизация. Продолжается «раздевание» в цитоплазме протеазами и другими клеточными ферментами.

Если вирус проникает в клетку способом слияния мембран, депротеинизация начинается при уже при проникновении с помощью ферментов клеточной мембраны. Продолжается в цитоплазме.

Освобождение генома может быть полным, а может неплным (остаются внутренние белки или капсидные, которые в дальнейшем защищают нуклеиновую кислоту от нуклеаз цитоплазмы).

4. экспрессия вирусного генома. Иногда требует транспортировки в ядро.

А) транскрипция – образование на матрице генома комплементарных и-РНК

Б) трансляция – перевод генетической информации с и-РНК в последовательность аминокислот. Проводится и-РНК на клеточных рибосомах с подавлением синтеза клеточных белков. Вирусные белки могут формироваться: с коротких моноцистронных и-РНК (отдельные белки, на рибосомах), с длинных полицистронных и-РНК (гигантский полипептид, на полисомах, впоследствие нарезается на отдельные белки).

  • Особенности: — вирусы с двунитевой ДНК: геномная ДНК -> транскрипция -> и-РНК -> трансляция -> белок (сперва ранние неструктурные, потом поздние структурные)
  • Осуществляется в ядре (у большинства вирусов) – клеточная транскриптаза, в цитоплазме – вирусная транскриптаза.
  • — +РНК – геномная РНК одновременно и-РНК: геномная +РНК > трансляция > белок (гигантский полипептид, который нарезается протеазами) — минус-РНК: геномная –РНК > транскрипция > и-РНК > трансляция > белок
  • осуществляется собственными транскриптазами
  • — ретровирусы (онкогенные вирусы и возбудители ВИЧ-инфекции) – диплоидный геном из двух идентичных однонитевых +РНК и ревертазой (обратной транскриптазой) (такой же путь передачи возможно у вируса гепатита В и клещевого энцефалита: геномная РНК > провирус (комплементарная ДНК) > транскрипция > и-РНК > трансляция > белок

Репликация: синтез на матрице исходного генома вируса множества идентичных копий. В ядре (у большинства) и в цитоплазме. Процесс начинается после накопления неструктурных ранних белков. Осуществляется вирусными клеточными полимеразами. Осуществляется сразу полностью.

— у двунитевых ДНК-геномов – с помощью репликазы по полуконсервативному типу, подобно клеточным ДНК

— Однонитевые +РНК геном — с помощью вирус-индуцированной РНК-полимеразы. На исходной +РНК формируется –РНК (двунитевый промежуточный репликативный комплекс), которая отщепляется, на ней формируется +РНК, идентичная исходной. происходит накопление множества копий генома.

— однонитевые –РНК геном – с помощью РНК-зависимой РНК-полимеразы, тоже через двунитевый промежуточный репликативный комплекс

— у ретровирусов – те же стадии, что и при транскрипции, с обязательной репликацией провирусной ДНК в хромосому клетки. На матрице провирусной ДНК реплицируются копии однонитевых +РНК. Для ретровирусов характерно сочетание интегративной и продуктивной инфекции (при преобладании интегративной наблюдается персистенция вируса).

В результате экспрессии в клетке накапливаются копии вирусных геномов и структурные белки. Эти процессы происходят в разных частях клетки, и такой способ репродукции называется разобщенным (дизъюнктивным).

5. Формирование вирионов из компонентов вируса. В цитоплазме.

Простые вирусы: пустеем самосборки, капсид по спиральному или кубическому типу формируется. Получается нуклеокапсид.

Сложные вирусы формируются в несколько этапов. Образуется нуклеокапсид, затем они взаимодействуют с модифицированными мембранами клетки, одеваются суперкапсидной оболочкой, у некоторых вирусов под суперкапсидом формируется М-слой.

6. Выход вирионов из клетки

— при лизисе клетки ( «по взрувному типу», характерен для простых вирусов)

— путем почкования (сложные вирусы, одновременно приобретают суперкапсид). Клетка погибает не сразу, успевает выделить новые поколения вирусов до истощения ее ресурсов.

Билет 31

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector