Открыть сервисСервис

Вирусы — неклеточные формы жизни

Вирусы — неклеточные инфекционные агенты, способные размножаться только внутри клеток-хозяев, используя их биохимический аппарат. Особенностью вирусов является то, что они не относятся ни к живым организмам, ни к неживым объектам в строгом смысле: вне клетки вирус представляет собой нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК), заключённую в белковую оболочку (капсид), и не проявляет признаков жизнедеятельности, а внутри клетки приобретает способность к самовоспроизведению.

Структура и состав

Вирусная частица (вирион) состоит из двух основных компонентов:

  • Геном — молекула ДНК или РНК, содержащая генетическую информацию. Геном может быть одно- или двухцепочечным, линейным или кольцевым.
  • Капсид — белковая оболочка, защищающая нуклеиновую кислоту и обеспечивающая её транспорт к клетке-хозяину. Капсиды бывают икосаэдрическими, спиральными и сложными.

У ряда вирусов (например, у герпесвирусов и вирусов гриппа) дополнительно присутствует липидная оболочка, полученная от клеточной мембраны хозяина. На поверхности оболочки находятся гликопротеиновые шипы, определяющие тропность вируса — способность поражать определённые типы клеток.

Размеры вирусов составляют от 20 нм (пикорнавирусы) до 300 нм (пандоравирусы), что делает их невидимыми в обычный оптический микроскоп и требует использования электронной микроскопии.

Классификация

Вирусы классифицируются по нескольким признакам:

ПризнакВарианты
Тип нуклеиновой кислотыДНК-содержащие, РНК-содержащие
Строение капсидаИкосаэдрические, спиральные, сложные
Наличие липидной оболочкиОболочечные, безоболочечные
ХозяинВирусы животных, растений, бактерий (бактериофаги), архей

Современная таксономия вирусов основана на системе ICTV (Международного комитета по таксономии вирусов), которая группирует их в отдельное царство Riboviria и ряд других высших таксонов на основе строения генома и механизмов репликации.

Размножение

Ключевой особенностью вирусов является их обязательный паразитизм — вне клетки вирус не способен синтезировать белок, производить энергию или размножаться. Цикл репликации включает следующие этапы:

  1. Прикрепление (адсорбция) — вирус связывается с рецепторами на поверхности клетки.
  2. Проникновение (пенетрация) — геном вводится в клетку (через слияние оболочки с мембраной, эндоцитоз или инъекцию).
  3. Репликация и синтез белка — вирусные гены направляют аппарат клетки на производство вирусных компонентов.
  4. Сборка (матурация) — новые вирионы формируются из синтезированных компонентов.
  5. Выход из клетки — происходит либо путём лизиса клетки, либо budding (почкования) через мембрану.

Некоторые вирусы (например, ретровирусы) используют фермент обратную транскриптазу для синтеза ДНК на матрице РНК, а лямбдофаги и вирусы герпеса способны встраивать свой геном в хромосому хозяина, существуя в форме профага и переходя к активной репликации при определённых условиях.

Вирулентность и патогенность

Патогенность вируса — его способность вызывать заболевание — определяется рядом факторов: тропизмом к определённым тканям, механизмом подавления иммунного ответа, скоростью репликации и токсичностью вирусных белков. Многие вирусы вызывают персистентные (хронические) инфекции: вирус гепатита B, ВИЧ, вирус герпеса человека 8 типа.

Особый интерес представляет интеграция — встраивание вирусной ДНК в геном клетки-хозяина. Этот процесс лежит в основе онкогенного действия ряда вирусов (вирус папилломы человека, вирус Эпштейна — Барр), а также является механизмом, делающим эрадикацию вируса из организма крайне затруднительной.

Роль в природе и эволюции

Вирусы — наиболее многочисленные биологические объекты на Земле: их общая масса в океане оценивается в сотни миллионов тонн. Бактериофаги ежедневно уничтожают значительную часть морских бактерий, что существенно влияет на глобальный углеродный цикл. Считается, что вирусы сыграли важную роль в эволюции клеточных организмов, включая возникновение эукариот и горизонтальный перенос генов.

Применение

Несмотря на патогенную роль ряда вирусов, они широко используются в биотехнологии и медицине:

  • Генная инженерия — вирусные векторы применяются для доставки генов в клетки.
  • Вакцины — ослабленные или инактивированные вирусы (или их компоненты) используются для формирования иммунитета.
  • Фаготерапия — применение бактериофагов для лечения бактериальных инфекций, устойчивых к антибиотикам.
  • Биологическая борьба с вредителями — вирусы насекомых применяются в сельском хозяйстве.

История открытия

Вирусы были открыты в конце XIX века. В 1892 году русский учёный Дмитрий Иосифович Ивановский обнаружил, что возбудитель табачной мозаики проходит через бактериальные фильтры, задерживающие бактерии. Этот результат был подтверждён Мартинусом Бейеринком в 1898 году, который ввёл термин «фильтруемый вирус». Работы Ивановского считаются началом вирусологии как научной дисциплины.

Источники

  • Лукашов Е. В. Вирусология: учебное пособие.
  • Медведева Н. И. Вирусы и вирусные инфекции человека.
  • Доклады Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV).
  • Фробишер М. Фундаментальная микробиология.
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru