Вирусология. История вирусологии. Шамберлан. Ру. Пастер. Ивановский.

?

med_history (med_history) wrote, 2021-02-20 11:28:00 med_history med_history 2021-02-20 11:28:00 Categories:

• Медицина
• Наука
• История
• Cancel

Вышел в свет первый выпуск нового ежеквартального журнала АФК «Система» о науке и инновациях –  Sistema Science, посвященный передовым научным достижениям и наиболее интересным высокотехнологичным разработкам в мире и России, в том числе сделанных в компаниях АФК «Система». Автор блога написал туда статью о первооткрывателе вирусов, которой мы делимся с читателями, дополнив ее фотографиями, которых нет в журнале.

Наверное, не будет преувеличением сказать, что слово «вирус» станет одной из самых устойчивых ассоциаций с 2020-м годом в истории человечества. Тем удивительней признавать тот факт, что имя первооткрывателя вирусов, ботаника Дмитрия Ивановского, до сих пор известно лишь в кругах специалистов.

Проживший драматичную, но полную трудов жизнь, посвятивший всего себя науке, но до конца так и не понявший масштаба своего открытия, Ивановский и сегодня остается одним из самых недооцененных персонажей мирового естествознания.Места рождения «отца мировой вирусологии» на современных картах не найти.

Будущий ученый появился на свет 28 октября старого стиля 1864 года в Российской империи – селе Низы, расположенном на старинном тракте из Гдова в Нарву. В 1954 году при заполнении Нарвского водохранилища родина первооткрывателя вирусов навсегда исчезла под водой.Семья Ивановских была дворянского происхождения, но очень бедной.

Иосиф Антонович Ивановский, отец ученого, служил приставом в чине коллежского асессора. Это был чин восьмой ступени Табели о рангах (нижний чин – четырнадцатой ступени, высший – первой). Дмитрий Ивановский был четвертым из пяти детей в семье.

В 1883 году он с медалью окончил столичную Ларинскую гимназию и поступил на физико-математический факультет в Императорский Санкт-Петербургский университет. Как студент, делающий большие успехи в учебе, он получал 600 рублей стипендии и мог помогать матери. Екатерина Александровна к тому времени уже овдовела и с трудом на 372 рубля в год содержала большую семью.

На пути в большую науку

В университете Ивановскому повезло: в то время там преподавали два выдающихся ботаника – Андрей Фаминцын и Андрей Бекетов, брат одного из величайших российских физхимиков Николая Бекетова. Они помогли молодому студенту определиться с выбором будущей специальности.

Бекетов же, сам того не зная, подтолкнул Ивановского к открытию вирусов. Дело в том, что в 1887 году от Вольного экономического общества поступил запрос на изучение болезней табака, и Бекетов предложил эту работу талантливому студенту.Учитель Ивановского Андрей  ФаминцынИвановский в год окончания вузаИвановский с однокашником Валерианом Половцевым поехал на табачные плантации на юг Малороссии и Бессарабии. Итогом стали две одноименные статьи под названием «Рябуха, болезнь табака». Позже Ивановский продолжил изучение болезни, которая стала более известна под названием табачная мозаика. Здесь он применил изобретение французского микробиолога – гениальная догадка позволила сделать великое открытие.          

Фильтр против бактерий

В 1884 году Шарль Шамберлан, коллега Луи Пастера, который не смог открыть возбудителя бешенства (вирусной инфекции, как мы сейчас знаем), сумел создать фильтр с мельчайшими порами, которые отсеивали все бактерии. Этим фильтром и воспользовался Ивановский, когда начал изучать болезнь растений – табачную мозаику.

В статье 1892 года, озаглавленной «О двух болезнях табака», Ивановский показал: даже выжимка из перетертых листьев больного табака, пропущенная через фильтр Шамберлана, все равно заражает другие растения.

Сам Ивановский решил, что инфекция – бактериальный токсин, существующий сам по себе. Токсин – значит яд, а «яд» на латыни – virus.

В поисках этого токсина ученый стал рассматривать клетки больных растений в оптический микроскоп и обнаружил там некие нерастворимые включения, которые получили название «кристаллов Ивановского». Как выяснится позже, это и были первые непосредственно обнаруженные человеком скопления вирусных частиц.

Однако Ивановский в тот момент так и не понял, что перед ним – возбудители инфекции совершенно новой, отличной от бактериальной, природы.

Вирус табачной мозаики

Новые опыты

К этому выводу спустя шесть лет пришел голландец Мартин Бейенринк.

Независимо от Ивановского он повторил и расширил эксперимент с фильтрацией, отметив, что инфекционный агент не является бактериальным – он назвал его contagium vivum fluidum, то есть «зараза живая текучая».

Знакомство с трудами Бейеринка дает ясное понимание: он осознавал, что обнаружил не токсин, а новый тип возбудителя инфекционных заболеваний и считает его живым.

Опираясь на этот факт, Бейенринк поначалу настаивал на своем полном приоритете в открытии вирусов, но после ознакомления со статьей Ивановского признал также заслуги российского ученого.

«Подтверждаю, что приоритет опыта с фильтрованием […] принадлежит господину Ивановскому», – заявил голландец, тем самым подтвердив первенство Ивановского в ключевом моменте – самом открытии возбудителя инфекции, который по размерам гораздо меньше бактерий.

Мартин Бейеринк в своей лаборатории в 1921 году

Как мы теперь знаем, Ивановскому принадлежит и приоритет в названии инфекционного агента, и прозрение в том, что он – дискретный, а не жидкий, как считал Бейенринк. Впрочем, ни Ивановский, ни Бейенринк так и не осознали до конца масштабов и сути своих находок.

Сейчас принято считать, что Ивановскому принадлежит честь самого открытия, а Бейенринку – его повторение и распространение в научном мире. Однако для полноценного осознания природы вирусов понадобились труды следующих поколений ученых. В частности, американского химика Уэнделла Стэнли.

Между Пастером и Кохом

В 1935 году Стэнли удалось получить настоящие кристаллы вируса той самой табачной мозаики, то есть впервые в мире выделить образец нового патогена в чистом виде. За это достижение ему будет присуждена в 1946 году Нобелевская премия по химии.

Получая награду, американский ученый не забудет упомянуть, кому обязан своим открытием. «Я полагаю, что имя Ивановского в науке о вирусах следует рассматривать почти в том же свете, что и имена Пастера и Коха в микробиологии», – скажет он в своей Нобелевской речи.

Вспоминая Ивановского, Стэнли отмечал, что в конце девятнадцатого века российскому ученому не хватило совсем малого, чтобы совершить гигантский прорыв в науке.

«Когда в 1892 году Ивановский обнаружил, что сок растения, пораженного табачной мозаикой, остается заразным после прохождения через фильтр, который удерживает все известные живые организмы, он был готов заключить, что болезнь была бактериальной по своей природе, несмотря на то, что он не мог найти бактерий возбудителя, – напишет нобелевский лауреат. – В результате его наблюдения не привлекли к себе внимания».

Уэнделл Мередит Стэнли

Из Варшавы на Дон

Дальнейшая жизнь Ивановского сложилась не очень счастливо. Свою докторскую диссертацию о мозаичной болезни табака он писал долго и защитил только в 1903 году, и после этого к данной теме больше не возвращался.

К тому времени он уже женился на дочери своей квартирной хозяйки, в 1890 году у семьи родился сын Николай.В 1901 году Ивановский переехал в Варшаву, где сотрудничал с создателем хроматографии и нобелевским номинантом Михаилом Цветом, а также выпустил несколько прекрасных исследований по пигментам растений.

Когда началась Первая мировая война, Варшавский университет эвакуировали в Ростов-на-Дону. Это стало большим ударом для Ивановского – вторым после смерти сына Николая. Лабораторию перевезти не удалось, все пришлось создавать заново.

Он делал все, что мог, старался работать, читал лекции, вдохновлял студентов… Но угасал. В свои 55 лет он уже казался стариком, читать лекции ему было все труднее и труднее.

Д.И.Ивановский в кругу друзей, Варшава, дата не известна. Е.И.Ивановская, ?, Д.И.Ивановский, ?, создатель хроматографии М.С. Цвет. Архив кафедры микробиологии и биохимии Южного федерального университета.

Вот как описывал свою встречу с Ивановским его ученик, академик АН СССР Николай Максимов: «Это было в 1919 г., меньше чем за год до смерти Д.И. Я застал его уже совсем стариком, очень ослабевшим и болезненным, хотя ему в то время было всего 55 лет.

Ивановский встретил меня очень приветливо и рассказал, что работает главным образом над окончанием своего учебника физиологии растений, в котором хочет отразить весь свой многолетний опыт чтения курса физиологии растений в университете. Книга уже подходила к концу, и Д.И. с удовлетворением показывал мне последние корректурные листы».

К слову, свой opus magnum Ивановский успел закончить – и его несколько поколений ботаников называли лучшим учебником физиологии растений современности.

Последняяя фотография ИвановскогоИвановский скончался 20 апреля 1920 года от цирроза печени, который развился, по-видимому, от постоянного контакта с реактивами в лаборатории. Он был похоронен на Новопоселковском кладбище Ростова-на-Дону, но, как и место его рождения, захоронение исчезло, его больше нет на карте. Сегодня в память об ученом на Братском кладбище установлен кенотаф.

Кенотаф Дмитрия Ивановского

• Перед вами — карандашный эскиз «Исцеляющие руки» (Healing Hands), сделанный 24-летним американцем, молодым художником,…
• Российским палеонтологам с помощью компьютерной томографии удалось провести исследование черепа Сунгирь-1. Используя медицинские снимки, ученые…
• Начали тут писать для коллег из СберМедИИ цикл статей про ИИ в медицине. И про историю тоже. Вот первая — на VC.Ru Мы начинаем серию статей об…

• Перед вами — карандашный эскиз «Исцеляющие руки» (Healing Hands), сделанный 24-летним американцем, молодым художником,…
• Российским палеонтологам с помощью компьютерной томографии удалось провести исследование черепа Сунгирь-1. Используя медицинские снимки, ученые…
• Начали тут писать для коллег из СберМедИИ цикл статей про ИИ в медицине. И про историю тоже. Вот первая — на VC.Ru Мы начинаем серию статей об…

Вирусология – Ивановский

Дмитрий Иосифович Ивановский родился в 1864 году в Петербургской губернии. Окончив с отличием гимназию, в августе 1883 года он поступает в Петербургский университет на физико-математический факультет. Как нуждающийся студент Ивановский был освобожден от уплаты за обучение и получал стипендию.

Под влиянием выдающихся деятелей науки, преподававших в то время в университете (И.М.Сеченов, А.М.Бутлеров, В.В.Докучаев, А.Н.Бекетов, А.С.Фамицин и другие), формировалось мировоззрение будущего ученого.

Будучи студентом, Ивановский с увлечением работал в научном биологическом кружке, проводил опыты по анатомии и физиологии растений, тщательно выполняя эксперименты. Поэтому А.Н.Бекетов, возглавлявший тогда общество естествоиспытателей, и профессор А.С.

https://www.youtube.com/watch?v=gJWSq3zXemw\u0026t=21s

Фамицин предложили в 1887 году студентам Д.И.Ивановскому и В.В.Половцеву поехать на Украину и в Бессарабию для изучения заболевания табака, наносившего огромный ущерб сельскому хозяйству юга России.

Листья табака покрывались сложным абстрактным рисунком, участки которого растекались, как чернила на промокашке, и распространялись с растения на растение.

Открытие вирусов. В 1892 г. биолог Дмитрий Иосифович Ивановский (1864-1920), работавший в Санкт-Петербурге, доложил на заседании Российской Академии наук о том, что он обнаружил удивительную закономерность.

Сок, полученный из растений табака, больных мозаичной болезнью, и пропущенный через задерживающий бактерии фарфоровый фильтр, сохранял способность заражать здоровые растения. Исходя из этого факта, ученый предположил, что данный фильтрат содержит либо мельчайшие бактерии, либо выделенные ими ядовитые вещества — токсины.

Спустя 6 лет нидерландский микробиолог Мартин Виллем Бейеринк получил сходные результаты и ввел понятие «фильтрующийся вирус». Первое слово из этого названия со временем отпало, а второе обрело свое современное значение. Сам Бейеринк предполагал, что фильтрующийся вирус — это жидкое «заразное начало». Д.И.Ивановский придерживался мнения, что оно твердое.

Только в 1939 г., вскоре после изобретения электронного микроскопа, исследователи смогли, наконец, рассмотреть невидимый вирус. Интересно, что первым был сфотографирован вирус табачной мозаики.

Заболевания растений, животных и человека, вирусная природа которых в настоящее время установлена, в течение многих столетий наносили ущерб хозяйству и вред здоровью человека. Хотя многие из этих болезней были описаны, но попытки установить их причину и обнаружить возбудитель оставались безуспешными.

В результате наблюдений Д.И.Ивановский и В.В.Половцев впервые высказали предположение, что болезнь табака, описанная в 1886 году A.D.

Mayer в Голландии под название мозаичной, представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения: одно из них — рябуха, возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения. Исследование мозаичной болезни табака Д.И.

Ивановский продолжает в Никитинском ботаническом саду (под Ялтой) и ботанической лаборатории Академии наук и приходит к выводу, что мозаичная болезнь табака вызывается бактериями, проходящими через трубочки очень маленького диаметра (фильтры Шамберлана), которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах. Возбудитель мозаичной болезни называется Ивановским то «фильтрующимися» бактериями, то микроорганизмами, так как сформулировать сразу существование особого мира вирусов было весьма трудно.

Подчеркивая, что возбудитель мозаичной болезни табака не мог быть обнаружен в тканях больных растений с помощью микроскопа и не культивировался на искусственных питательных средах. Д.И.

Ивановский писал, что его предположение о живой и организованной природе возбудителя «формировано в целую теорию особого рода инфекционных заболеваний», представителем которых, помимо табачной мазайки, является ящур (использовав тот же метод фильтрации).

Д.И.Ивановский открыл вирусы — новую форму существования жизни. Своими исследованиями он заложил основы ряда научных направлений вирусологии: изучение природы вируса, цитопатологических вирусных инфекций, фильтрующихся форм микроорганизмов, хронического и латентного вирусоносительства. В 1935 году У.

Стенли из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, выделил в кристаллическом виде ВТМ (вирус табачной мозаики). За это в 1946 году ему была вручена Нобелевская премия. В 1958 году Р.Франклин и К.Холм, исследуя строение ВТМ, открыли, что ВТМ является полым цилиндрическим образованием.

В 1960 году Гордон и Смит установили, что некоторые растения заражаются свободной нуклеиновой кислотой ВТМ, а не целой частицей нуклеотида. В этом же году крупный советский ученый Л.А.Зильбер сформулировал основные положения вирусогенетической теории. В 1962 году американские ученые А.Зигель, М.Цейтлин и О.И.

Зегал экспериментально получили вариант ВТМ, не обладающий белковой оболочкой, выяснили, что у дефектных ВТМ частиц белки располагаются беспорядочно, и нуклеиновая кислота ведет себя, как полноценный вирус. В 1968 году Р.Шепард обнаружил ДНК-содержащий вирус.

Одним из крупнейших открытий в вирусологии является открытие американских ученых Д.Балтимора и Н.Темина, которые нашли в структуре ретро вируса ген, кодирующий фермент — обратную транскриптазу. Назначение этого фермента — катализировать синтез молекул ДНК на матрице молекулы РНК. За это открытие они получили Нобелевскую премию.

Д.И. Ивановский по праву считается основателем науки вирусология. Д.И. Ивановский — открыл вирусы — новую форму существования жизни. Своими исследованиями он заложил основы ряда научных направлений вирусологии: изучение природы вирусов, цитопатология вирусных инфекций, фильтрующихся форм микроорганизмов, хронического и латентного вирусоносительства.

Первая половина нашего столетия была посвящена пристальному изучению вирусов — возбудителей острых лихорадочных заболеваний, разработке методов борьбы с этими заболеваниями и методов их предупреждения.

Открытия вирусов сыпались как из рога изобилия: в 1892 году был открыт вирус табачной мозаики — год рождения вирусологии как науки; 1898 году — открыт вирус ящура,1901 году — вирус желтой лихорадки,1907 году — вирус натуральной оспы, 1909 году — вирус полиомиелита, 1911 году — вирус саркомы Раиса, 1912 году — вирус герпеса, 1926 году — вирус везикулярного стоматита, 1931 году — вирус гриппа свиней и вирус западного энцефаломиелита лошадей,1933 году — вирус гриппа человека и вирус восточного энцефаломиелита лошадей, 1934 году — вирус японского энцефалита и вирус паротита, 1936 году — вирус рака молочных желез мышей, 1937году-вирус клещевого энцефалита, 1945 году — вирус крымской геморрагической лихорадки, 1951 году — вирус лейкоза мышей, 1953 году — аденовирусы и вирус бородавок человека, 1954 году — вирус краснухи и вирус кори, 1956 году — вирусы парагриппа, 1957 году — полиномы, 1959 году — вирус аргентинской геморрагической лихорадки. Этот почти непрерывный список открытий будет выглядеть еще внушительнее, если к 500 вирусам человека и животных добавить не меньший (если не больший!) список уже открытых к тому времени вирусов растений (более 300), насекомых и бактерий. Поэтому первая половина нашего столетия поистине оказалась эрой великих вирусологических открытий.

В знак признания выдающихся заслуг Д.И.Ивановского перед вирусологической наукой Институту вирусологии АМН СССР в 1950 году было присвоено его имя, в Академии медицинских наук учреждена премия имени Д.И.Ивановского, присуждаемая один раз в три года.

В 1887 году в Крыму плантации табака поразила неизвестная болезнь. На место происшествия был отправлен выпускник Санкт-Петербургского университета Д.И.Ивановский. Молодой ученый решил выяснить, какая бактерия вызывает болезнь табака.

Просмотр огромного количества препаратов, приготовленных из экстрактов больных листьев, удачи не принес. При заражении здоровых листьев соком из больных (инъекции в толщу здоровых листьев) результат всегда был одинаковым: здоровые листья заболевали через 10-15 дней.

Но неудачи преследуют ученого. Неужели это тупик? Нет! Ивановский фильтрует сок через бактериальный фильтр. Но к изумлению исследователя, при нанесении прозрачной жидкости на здоровые листья на них появляется характерный абстрактный рисунок, то есть развивается болезнь.

Так были открыты новые “микробы – невидимки” – фильтрующиеся вирусы.

Этапы развития вирусологии. Роль Д.И. Ивановского и других вирусологов в становлении вирусологии

Вирусы можно рассматривать двояко: как болезнетворные агенты и как агенты наследственности. Не все вирусы являются двойственными агентами; некоторые действуют только как болезнетворные, другие – только как агенты наследственности. Какую роль играет вирус, во многих случаях зависит от клетки хозяина и условий внешней среды.

Вирусы – это биологические объекты, имеющие свои особенности: 1. Содержат в своем составе только один из типов нуклеиновых кислот: РНК или ДНК. 2. Не обладают собственным обменом веществ.

Для размножения используют обмен веществ клетки-хозяина, её ферменты и энергию. 3.

Могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не размножаются вне клеток тех организмов, в которых паразитируют (в отличие от бактерий вирус паразитирует на генетическом уровне).

История вирусологии началась с открытия вируса табачной мозаики (ВТМ). В 1892 г. Д. И. Ивановский установил, что сок пораженных мозаичной болезнью растений табака, пропущенный через фарфоровый бактериальный фильтр и свободный от бактерий, сохраняет инфекционность.

Вирио́н — полноценная вирусная частица, состоящая из нуклеиновой кислоты и капсида (оболочки, состоящей из белка и, реже, липидов) и находящаяся вне живой клетки.

Вирионы большинства вирусов не проявляют никаких признаков биологической активности, пока не соприкоснутся с клеткой-хозяином, после чего образуют комплекс «вирус-клетка», способный жить и «производить» новые вирионы.

При заражении клетки вирион либо вводит в клетку-хозяина только свой геном (например, бактериофаги), либо проникает в клетку практически полностью (большинство других вирусов).

Д. И. Ивановский доказал, что возбудитель мозаичной болезни неспособен расти на искусственных питательных средах и может размножаться только в клетках растения. Вирусология — наука, изучающая морфологию, физиологию, генетику, экологию и эволюцию вирусов. Слово «вирус» означало яд. Этот термин применил ещё Л. Пастер для обозначения заразного начала.

В настоящее время под вирусом подразумевают­ся мельчайшие реплицирующиеся микроорганизмы, находящиеся всюду, где есть живые клетки. Открытие вирусов принадлежит русскому учёному Дмитрию Иосифовичу Ивановскому, который в 1892 году опубликовал работу по изучению мозаичной болезни табака. Д. И.

Ивановский показал, что возбудитель этой болезни имеет очень малые размеры и не задерживается на бактериальных фильтрах, являю­щихся непреодолимым препятствием для мельчайших бактерий. Кроме того, возбудитель мозаичной болезни табака не способен культивироваться на искус­ственных питательных средах. Д. И. Ивановский открыл вирусы растений.

В 1898 году Леффлер и Фрош показали, что широко распространённая болезнь крупного рогатого скота — ящур вызывается агентом, который также проходит через бактериальные фильтры. Этот год считается годом открытия вирусов животных. В 1901 году Рид и Кэррол показали, что фильтрующиеся агенты можно выделить из трупов людей, умерших от жёлтой лихорадки.

Этот год считается годом открытия вирусов человека. Д'Эррель и Туорт в 1917-1918 г.г. обнаружили вирусы у бактерий, назвав их «бактериофагами». Позднее были выделены вирусы из насекомых, грибов, простейших.

https://www.youtube.com/watch?v=PUp-VJwUF4o\u0026t=8s

Вирусы до сих пор остаются одними из главных возбудителей инфекци­онных и неинфекционных заболеваний человека. Около 1000 различных болез­ней имеют вирусную природу. Вирусы и вызываемые ими болезни человека яв­ляются объектом изучения медицинской вирусологии.

29 принципы классификации вирусов. Особенности биологии вирусов. Вирусы имеют кардинальные отличия от других прокариотических микроорганизмов: 1. Вирусы не имеют клеточного строения. Это доклеточные микроорганизмы. 2.

Вирусы имеют субмикроскопические размеры, варьирующие у вирусов человека от 15-30 нм до 250 и более нм. 3. Вирусы имеют в своём составе только один тип нуклеиновой кислоты: или ДНК, или РНК, где закодирована вся информация вируса. 4.

Вирусы не обладают собственными метаболическими и энергетическими системами. 5. Размножение вирусов происходит с использованием белоксинтезирующих и энергетических систем клетки-хозяина, поэтому вирусы облигатные внутриклеточные паразиты. 6. Вирусы не способны к росту и бинарному делению.

Они размножаются путём репродукции их белков и нуклеиновой кислоты в клетке хозяина с после­дующей сборкой вирусной частицы.

В силу своих особенностей вирусы выделены в отдельное царство Vira, включающее вирусы позвоночных и беспозвоночных животных, растений и простейших. В основу современной классификации вирусов положены сле­дующие основные критерии:

1. Тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), её структура (одно- или двунитчатая, линейная, циркулярная, непрерывная или фрагментированная). 2. Наличие липопротеидной оболочки (суперкапсида). 3. Стратегия вирусного генома (т.е. используемый вирусом путь транскрипции, трансляции, репликации). 4. Размер и морфология вириона, тип симметрии, число капсомеров. 5. Феномены генетических взаимодействий. 6. Круг восприимчивых хозяев. 7. Патогенность, в том числе патологические изменения в клетках и образова­ние внутриклеточных включений. 8. Географическое распространение. 9. Способ передачи. 10. Антигенные свойства.

На основании 1 и 2 критериев вирусы делятся на подтипы и семейства, на основании нижеперечисленных признаков — на роды, виды, серовары. Название семейства оканчивается на «viridae», некоторые семейства делятся на подсемей­ства (оканчивается «virinae»), рода — «vims».

Вирусы человека и животных рас­пределены в 19 семействах: 13- РНК-геномных и 6 — ДНК-геномных. 30 типы взаимодействия вирусов с клеткой. Фазы репродукции вирусов.Типы взаимодействия вируса с клеткой.

Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: продуктивный, абортивный и интегративный.

Продуктивный тип — завершается обра­зованием нового поколения вирионов и ги­белью (лизисом) зараженных клеток (цитолитическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма). Абортивный тип — не завершается обра­зованием новых вирионов, поскольку инфекционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов. Интегративный тип, или вирогения — характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация).

Репродукция вирусов осуществляется в несколько стадий, последовательно сменяющих друг друга: адсорбция вируса на клетке; проникновение вируса в клетку; «раздевание» вируса; биосинтез вирусных компонентов в клетке; формирование вирусов; выход вирусов из клетки. Адсорбция.Взаимодействие вируса с клеткой начинается с процесса адсорбции, т. е.

прикрепления вирусов к поверхности клетки. Это высокоспецифический процесс. Вирус адсорбирует­ся на определенных участках клеточной мембраны — так назы­ваемых рецепторах. Клеточные рецепторы могут иметь разную хи­мическую природу, представляя собой белки, углеводные ком­поненты белков и липидов, липиды.

Число специфических ре­цепторов на поверхности одной клетки колеблется от 104до 105. Следовательно, на клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вирусных частиц. Проникновение в клетку.Существует два способа проникнове­ния вирусов животных в клетку: виропексис и слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной.

При виропексисе после адсорб­ции вирусов происходят инвагинация (впячивание) участка клеточной мембраны и образование внутриклеточной вакуоли, ко­торая содержит вирусную частицу. Вакуоль с вирусом может транс­портироваться в любом направлении в разные участки цитоплаз­мы или ядро клетки.

Процесс слияния осуществляется одним из поверхностных вирусных белков капсидной или суперкапсидной оболочки. По-видимому, оба механизма проникновения вируса в клетку не исключают, а дополняют друг друга. «Раздевание».

Процесс «раздевания» заключается в удалении защитных вирусных оболочек и освобождении внутреннего ком­понента вируса, способного вызвать инфекционный процесс. «Раздевание» вирусов происходит постепенно, в несколько этапов, в определенных участках цитоплазмы или ядра клетки, для чего клетка использует набор специальных ферментов.

В случае проникновения вируса путем слияния вирусной оболочки с кле­точной мембраной процесс проникновения вируса в клетку со­четается с первым этапом его «раздевания». Конечными продук­тами «раздевания» являются сердцевина, нуклеокапсид или нук­леиновая кислота вируса. Биосинтез компонентов вируса.

Проникшая в клетку вирусная нуклеиновая кислота несет генетическую информацию, которая успешно конкурирует с генетической информацией клетки. Она дезорганизует работу клеточных систем, подавляет собственный метаболизм клетки и заставляет ее синтезировать новые вирус­ные белки и нуклеиновые кислоты, идущие на построение ви­русного потомства. Реализация генетической информации вируса осуществляет­ся в соответствии с процессами транскрипции, трансляции и репликации.

Формирование (сборка) вирусов.Синтезированные вирусные нуклеиновые кислоты и белки обладают способностью специфи­чески «узнавать» друг друга и при достаточной их концентра­ции самопроизвольно соединяются в результате гидрофобных, со­левых и водородных связей.

Существуют следующие общие принципы сборки вирусов, имеющих разную структуру: 1. Формирование вирусов является многоступенчатым процессом с образованием промежуточных форм; 2. Сборка просто устроенных вирусов заключается во взаимодей­ствии молекул вирусных нуклеиновых кислот с капсидными белками и образовании нуклеокапсидов (например, вирусы полиомиелита). У сложно устроенных вирусов сначала форми­руются нуклеокапсиды, с которыми взаимодействуют белки суперкапсидных оболочек (например, вирусы гриппа); 3. Формирование вирусов происходит не во внутриклеточной жидкости, а на ядерных или цитоплазматических мембранах клетки; 4. Сложно организованные вирусы в процессе формирования включают в свой состав компоненты клетки-хозяина (липиды, углеводы).

Выход вирусов из клетки.Различают два основных типа выхо­да вирусного потомства из клетки. Первый тип — взрывной — характеризуется одновременным выходом большого количества вирусов. При этом клетка быстро погибает.

Такой способ выхода характерен для вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки. Второй тип — почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсидную оболочку.

На заключительном этапе сборки нук­леокапсиды сложно устроенных вирусов фиксируются на клеточ­ной плазматической мембране, модифицированной вирусными белками, и постепенно выпячивают ее. В результате выпячива­ния образуется «почка», содержащая нуклеокапсид. Затем «поч­ка» отделяется от клетки.

Таким образом, внешняя оболочка этих вирусов формируется в процессе их выхода из клетки. При та­ком механизме клетка может продолжительное время продуци­ровать вирус, сохраняя в той или иной мере свои основные функции.

Время, необходимое для осуществления полного цикла реп­родукции вирусов, варьирует от 5—6 ч (вирусы гриппа, нату­ральной оспы и др.) до нескольких суток (вирусы кори, адено­вирусы и др.). Образовавшиеся вирусы способны инфицировать новые клетки и проходить в них указанный выше цикл репро­дукции.

31 интегративный тип взаимодействия вируса с клеткой. Интегративный тип, или вирогения— характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация). 32 бактериофаги. Взаимодействие фага с бактериальной клеткой.

Умеренные и вирулентные бактериофаги.Бактериофаги— вирусы бактерий, обладающие способностью специфически про­никать в бактериальные клетки, репродуцироваться в них и вы­зывать их растворение (лизис). Взаимодействие фага с бактериальной клеткой.По механизму взаимодействия различают вирулентные и умеренные фаги.

Ви­рулентные фаги, проникнув в бактериальную клетку, авто­номно репродуцируются в ней и вызывают лизис бактерий. Про­цесс взаимодействия вирулентного фага с бактерией протекает в виде нескольких стадий и весьма схож с процессом взаимодей­ствия вирусов человека и животных с клеткой хозяина.

Однако для фагов, имеющих хвостовой отросток с сокращающим­ся чехлом, он имеет особенности. Эти фаги адсорбируются на поверхности бактериальной клетки с помощью фибрилл хвостово­го отростка. В результате активации фагового фермента АТФазы происходит сокращение чехла хвостового отростка и внедрение стержня в клетку.

В процессе «прокалывания» клеточной стенки бактерии принимает участие фермент лизоцим, находящийся на конце хвостового отростка. Вслед за этим ДНК фага, содержаща­яся в головке, проходит через полость хвостового стержня и ак­тивно впрыскивается в цитоплазму клетки. Остальные структурные элементы фага (капсид и отросток) остаются вне клетки.

После биосинтеза фаговых компонентов и их самосборки в бактериальной клетке накапливается до 200 новых фаговых ча­стиц. Под действием фагового лизоцима и внутриклеточного ос­мотического давления происходит разрушение клеточной стен­ки, выход фагового потомства в окружающую среду и лизис бактерии.

Один литический цикл (от момента адсорбции фагов до их выхода из клетки) продолжается 30—40 мин. Процесс бактериофагии проходит несколько циклов, пока не будут лизированы все чувствительные к данному фагу бактерии.

Взаимодействие фагов с бактериальной клеткой характеризу­ется определенной степенью специфичности. По специфичнос­ти действия различают поливалентные фаги, способные взаимодействовать с родственными видами бактерий, моновалентные фаги, взаимодействующие с бактериями определенного вида, и типовые фаги, взаимодействующие с отдельными вариантами (типами) данного вида бактерий.

Умеренные фаги лизируют не все клетки в популяции, с частью из них они вступают в симбиоз, в результате чего ДНК фага встраивается в хромосому бактерии. В таком случае гено­мом фага называют профаг. Профаг, ставший частью хромосо­мы клетки, при ее размножении реплицируется синхронно с геном бактерии, не вызывая ее лизиса, и передается по наслед­ству от клетки к клетке неограниченному числу потомков.

33 феномен лизогении. Фаговая конверсия. Био­логическое явление симбиоза микробной клетки с умеренным фагом (профагом) называется лизогенией, а культура бакте­рий, содержащая профаг, получила название лизогенной.

Это название отражает способность профага самопроизвольно или под действи­ем ряда физических и химических факторов исключаться из хро­мосомы клетки и переходить в цитоплазму, т. е. вести себя как вирулентный фаг, лизирующий бактерии.

Лизогенные культуры по своим основным свойствам не от­личаются от исходных, но они невосприимчивы к повторному заражению гомологичным или близкородственным фагом и, кроме того, приобретают дополнительные свойства, которые находятся под контролем генов профага.

Изменение свойств мик­роорганизмов под влиянием профага получило название фаго­вой конверсии. Последняя имеет место у многих видов мик­роорганизмов и касается различных их свойств: культуральных, биохимических, токсигенных, антигенных, чувствительности к антибиотикам и др.

Кроме того, переходя из интегрированного состояния в вирулентную форму, умеренный фаг может захва­тить часть хромосомы клетки и при лизисе последней перено­сит эту часть хромосомы в другую клетку. Если микробная клет­ка станет лизогенной, она приобретает новые свойства. Таким образом, умеренные фаги являются мощным фак­тором изменчивости микроорганизмов.

34 применение бактериофагов и микробиологии и медицине. Практическое применение фагов.Бактерио­фаги используют в лабораторной диагностике инфекций при внутривидовой иденти­фикации бактерий, т. е. определении фаговара (фаготипа).

Для этого применяют метод фаготипирования, основанный на строгой специфичности действия фагов: на чашку с плотной питательной средой, засеянной «газоном» чистой культурой возбудителя, на­носят капли различных диагностических типоспецифических фагов.

Фаговар бактерии определяется тем типом фага, ко­торый вызвал ее лизис (образование сте­рильного пятна, «бляшки», или «негативной колонии», фага). Методику фаготипирова­ния используют для выявления источника и путей распространения инфекции (эпидеми­ологическое маркирование).

Выделение бак­терий одного фаговара от разных больных указывает на общий источник их заражения.

По содержанию бактериофагов в объектах окружающей среды (например, в воде) можно судить о присутствии в них соответствующих патогенных бактерий. Подобные исследования проводят при эпидемиологическом ана­лизе вспышек инфекционных болезней. Фаги применяют также для лечения и про­филактики ряда бактериальных инфекций.

Производят брюшнотифозный, сальмонеллезный, дизентерийный, синегнойный, стафилококковый, стрептококковый фаги и комбинированные препараты (колипротейный, пиобактериофаги и др). Бактериофаги назначают по показаниям перорально, парен­терально или местно в виде жидких, таблетированных форм, свечей или аэрозолей.

Бактериофаги широко применяют в генной инженерии и биотехнологиив качестве векторов для получе­ния рекомбинантных ДНК.

Поиск на сайте:

Краткая история вирусологии

Понятие вирус переводится с латыни как болезнетворный яд. В начале XIX века это слово использовали для обозначения любых агентов, вызывающих заболевание. В современном значении термин широко распространился только в 30-ые годы XX века, дав название новому разделу микробиологии. Сегодня вирусология изучает генетику, морфологию, физиологию и эволюцию вирусов.

Предыстория вирусологии 

Человечество пыталось бороться с вирусными болезнями задолго до открытия вируса. Вариоляцию использовали для противостояния оспе ещё в Европе XVII века, основываясь на опыте Турции и Китая. Жидкость из пустулы больного лёгкой формой оспы выливали в порез на теле здорового человека.

В результате он должен был переболеть без острых симптомов и приобрести защиту от тяжёлой болезни, однако смертность от средневековой прививки доходила до 10%. Безопасную вакцину изобрёл в 1796 г. английский врач Эдуард Дженнер, заразив Джеймса Фипса нелетальной для человека коровьей оспой.

После выздоровления мальчику обеспечили контакт со смертельно опасным вирусом, но он не заболел. В 1840 г. наладили первое массовое производство прививочного материала путём намеренного заражения телят коровьей оспой. Слово вакцина произошло от названия коровы на латыни – vacca.

Вирус чёрной оспы выделили только в 1904 г. В ХХ веке его удалось полностью победить путём всеобщей вакцинации.

Принцип искусственного формирования иммунитета первым понял французский микробиолог Луи Пастер, работая над прививкой от бешенства. Стремясь ослабить возбудитель, учёный заражал кроликов.

Пройдя сотню новых хозяев, вирус адаптировался к кроличьему мозгу и при переносе на собаку проявлял меньшую патогенность. У животного удалось выработать стойкий иммунитет, делая последовательные инъекции увеличивающихся доз ослабленного возбудителя. В 1885 г.

Пастер проверил новый метод на пострадавшем от укуса ребёнке – подопытный не заболел. Вирус бешенства открыли в 1903 г.

Ивановский – первооткрыватель вирусов

Выпускник Петербургского университета Дмитрий Ивановский был первым, кто доказал существование вирусов. Изучая мозаичную болезнь табака, он пропустил заражённый сок через фильтр Шамберлана, задерживающий любые бактерии.

Здоровые растения, контактировавшие с очищенной таким способом жидкостью, заболели. В ходе дальнейших исследований Ивановский установил, что необычный возбудитель не размножается в искусственных питательных средах и погибает при температуре в 60-70 °С.

Под микроскопом он обнаружил на поражённых листьях кристаллы, правильно связав их с проникновением «фильтрующихся бактерий». Учёный описал эти эксперименты в диссертации 1889 г. и в книге «О двух болезнях табака» 1892 г.

Мировую известность Ивановский получил после повторения его опытов голландцем Бейеринком, справедливо отдавшим звание первооткрывателя вирусов коллеге из России.

Периоды развития вирусологии

Историю вирусологии подразделяют на этапы, в зависимости от изменений в методах научной работы.

В конце XIX и в первых двух десятилетиях XX-го века для обнаружения небактериальных возбудителей применяли фильтрование через свечи Шамберлана. Таким способом в 1898 г. немцами Ф. Лефлером и П. Фрошем был открыт вирус ящура. В 1900 г.

американский армейский врач Уолтер Рид доказал передачу вируса жёлтой лихорадки от кровососущих насекомых к человеку и впервые установил инкубационный период этого заболевания – 14 дней. В 1911 г.

Фрэнсис Раус обнаружил вирус рака кур – саркомы Рауса, за что через 55 лет получил Нобелевскую премию. 

 В научном сообществе оставались скептики, не признававшие новый тип патогенов, пока в 1917 г. канадец Феликс Д’Эрелль не открыл бактериофаги – вирусы, уничтожающие бактерии. Двумя годами раньше подобные исследования, не получившие широкой известности, проводил англичанин Туорт. 

Вирусологи начала ХХ века обнаружили возбудителей таких болезней, как полиомиелит, корь, герпес, оспа, лихорадка денге, бешенство, чума собак и свиней.

В 30-ые годы в вирусологии стали широко применяться опыты с куриными эмбрионами и животными: новорождёнными мышами, шимпанзе, поросятами, курами, голубями. В 1932 г. достижения английского химика В.

Элфорда делают возможным внедрение ультрафильтрации для определения размеров вирусов. С 1935 г. микроскопические возбудители стали выделять при помощи используемого до сих пор метода центрифугирования. В 1939 г.

был изготовлен первый электронный микроскоп, позволивший детально изучить строение вирусных частиц. 

Учёные открыли грипп, паротит, клещевой энцефалит и ряд возбудителей болезней животных.

В 40-ые американские исследователи выявили одно из ключевых отличий вирусов от бактерий – наличие только одной нуклеиновой кислоты: ДНК или РНК. В 1941 г.

Джордж Херст обнаружил явление склеивания эритроцитов (гемагглютинация), что помогло лучше изучить поведение вируса внутри клетки и позволило разработать методы РГА (реакция гемагглютинации) и РТГА (реакция торможения гемагглютинации) для нахождения и идентификации вирусных возбудителей. В 1949 г.

учёные впервые вырастили клетки животных тканей в лабораторных условиях. Благодаря этому достижению удалось создать культуральные вакцины от полиомиелита, краснухи, кори, паротита. 

На этом этапе выделены вирусы крымской геморрагической лихорадки и Коксаки.

В 50-ые американский вирусолог Ренато Дульбекко придумал способ титрования бляшек в клетках куриного эмбриона, что дало возможность создать тест-систему для определения количества инфекционных частиц в поражённой клетке. Была разработана классификация вирусов на основании различий в структуре вирусных частиц, появилась теория об их симметрии. 

Учёные открыли аденовирусы, стал известен возбудитель краснухи, парагриппа и аргентинской геморрагической лихорадки.

В 60-ые появляются молекулярно-биологические способы научных исследований, где вирусы применяются в качестве инструмента для экспериментов. Вирусологам удалось обнаружить австралийский антиген (HBsAg), риновирусы и короновирусы. 

В 70-ые годы зарождается генная инженерия. Открытия американских учёных сделали возможным изучение РНК вирусов.

Благодаря технологии рекомбинантных ДНК удалось получить инсулин и интерфероны, имеющие огромное значение для медицины. В 1975 г. немцы Г. Келер и Ц.

Мильштейн создали в лаборатории МКА (моноклональные антитела), использованные впоследствии для разработки новых тестов для определения возбудителей. Открыты гепатит В, А, D и ротовирусы.

В 80-ые продолжается изучение гипотезы Л.А. Зильбера о вирусной природе опухолей. В 1985 г. американец Кэри Муллис изобрёл метод ПЦР (полимеразная цепная реакция). За открытие этого молекулярно-генетического способа обнаружения вирусов учёному была вручена Нобелевская премия. Человечество узнало о ВИЧ, гепатите С и G. 

Современным вирусологам известно более 500 болезней, вызываемых вирусами. Учёные продолжают исследовать законы молекулярной биологии, признавая важную роль вирусов в эволюции.

OZON93HC6G код на 300р на OZON или ссылка