Το AIDS είναι ένας σύνθετος ή απλός ιός. Η δομή των ιών. Τύποι αλληλεπίδρασης μεταξύ κυττάρων και ιών

Αποτελείται κυρίως από νουκλεϊκό οξύ, το οποίο εμφανίζεται ως νήμα σε μια εξαιρετικά μεγεθυμένη εικόνα ηλεκτρονίων. Ένας κλώνος είναι μια ορατή εικόνα μιας αλυσίδας νουκλεοτιδίων που συνθέτουν ένα νουκλεϊκό οξύ. Το πάχος του νήματος είναι 1 nm, το μήκος είναι 50.000 nm κατά μέσο όρο, με σημαντικές αποκλίσεις που καθορίζονται από τον τύπο του ιού.

Ο πρώτος που ανακάλυψε τον ιό της ασθένειας του μωσαϊκού του καπνού, ο οποίος ήταν παθογόνος για τα φυτά, περιγράφηκε από τον Ivanovsky το 1892, ο δεύτερος, το 1897, ήταν η ανακάλυψη του ιού του αφθώδους πυρετού από τους Löffler και Frosch. Οι μικρότεροι (μέγεθος 20-30 nm) ήταν οι ιοί του αφθώδους πυρετού και της πολιομυελίτιδας, οι μεγαλύτεροι ήταν οι ιοί της ευλογιάς του ανθρώπου και των ζώων (διαφορετικών τύπων). φτάνουν τα 300 nm σε μήκος και τα 200 nm σε πλάτος.

Σε ιούς με μεσαίο μέγεθος σωματιδίων(80-150 nm), οι λεγόμενοι μυξοϊοί, περιλαμβάνουν τους ιούς της ψευδοπανώλης των πτηνών, της ιλαράς, της πανώλης, της ανθρώπινης λύσσας και της παρωτίτιδας. Ορισμένες δομές του ιού, όπως ο ιός του αφθώδους πυρετού, περιέχουν ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA), άλλες περιέχουν δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ ή DNA (ιός ευλογιάς).

Πολλοί ιοί χαρακτηρίζονται από έντονο τροπισμό για ορισμένους ιστούς. Υπάρχουν νευροτροπικές δομές του ιού (λύσσα και διάφορες ιογενείς εγκεφαλίτιδες), δερματοτροπικές (αφθώδης πυρετός και ευλογιά), πνευμοτροπικές (γρίπη) και σπλαχνότροπες (πανώλη των χοίρων). Στο πλαίσιο της έννοιας των «ιών», θα πρέπει επίσης να γίνει διάκριση μεταξύ παθογόνων που, λόγω των ιδιοτήτων τους, σχηματίζουν μια μεταβατική ομάδα από ιούς σε βακτήρια.

Η Rickettsia ανήκει κυρίως σε αυτή την κατηγορία ιών.Πρόκειται για οργανισμούς διαφόρων σχημάτων (ράβδος, σφαιρικός, σχήματος ραβδιού), που θυμίζουν βακτήρια στη δομή τους (παρουσία κυτταρικού τοιχώματος, ικανότητα σύνθεσης ενζύμων, μεταβολισμός). Τα μεγέθη τους ποικίλλουν μεταξύ 300 και 1000 nm.

Μοιάζουν με τους ιούς στη μέθοδο αναπαραγωγής τους και καλλιεργούνται μόνο μέσα σε ζωντανά κύτταρα. Ευαίσθητο σε αντιβιοτικά ευρέος φάσματος (τετρακυκλίνη, χλωραμφενικόλη). Πολλές ρικέτσιες είναι γνωστό ότι προκαλούν ασθένειες που μεταδίδονται από τα ζώα στον άνθρωπο, όπως ο πυρετός της Μασσαλίας, ο πυρετός Q και ο τύφος επίμυων ή ψύλλων.

- αυτά είναι τα μικρότερα σωματίδια της ζωής, είναι 50 φορές μικρότερα σε μέγεθος από τα βακτήρια. Οι ιοί συνήθως δεν μπορούν να φανούν με μικροσκόπιο φωτός επειδή είναι λιγότερο από το μισό μήκος κύματος του φωτός. Τα άτομα του ιού που βρίσκονται σε λανθάνουσα κατάσταση καλούνται βιριόν.Οι ιοί υπάρχουν σε δύο μορφές: σε κατάσταση ηρεμίας, ή εξωκυττάρια (ιικά σωματίδια ή ιοσωμάτια) και αναπαράγονταςή ενδοκυτταρικό (σύνθετο «ιός - κύτταρο ξενιστής»).

Οι μορφές των ιών είναι διαφορετικές, μπορεί να είναι νηματοειδής, σφαιρικός, σε σχήμα σφαίρας, σε σχήμα ράβδου, πολυγωνικό, σε σχήμα τούβλου, κυβικός, ενώ κάποια έχουν κυβική κεφαλή και διεργασία. Κάθε ιοσωμάτιο αποτελείται από νουκλεϊκό οξύ και πρωτεΐνες.

Τα ιοσωμάτια ιού περιέχουν πάντα μόνο έναν τύπο νουκλεϊκού οξέος - είτε RNA είτε DNA. Επιπλέον, τόσο το ένα όσο και το άλλο μπορεί να είναι μονόκλωνο ή δίκλωνο και το DNA μπορεί να είναι γραμμικό ή κυκλικό. Το RNA στους ιούς είναι πάντα μόνο γραμμικό, αλλά μπορεί να αναπαρασταθεί από ένα σύνολο θραυσμάτων RNA, καθένα από τα οποία φέρει ένα ορισμένο μέρος της γενετικής πληροφορίας που είναι απαραίτητη για την αναπαραγωγή. Με βάση την παρουσία ενός συγκεκριμένου νουκλεϊκού οξέος, οι ιοί ονομάζονται που περιέχουν DNA και περιέχουν RNA. Πρέπει να σημειωθεί ιδιαίτερα ότι στο βασίλειο των ιών, η λειτουργία του φύλακα του γενετικού κώδικα εκτελείται όχι μόνο από το DNA, αλλά και από το RNA (μπορεί να είναι και δίκλωνο).

Οι ιοί έχουν ένα πολύ απλό δομή. Κάθε ιός αποτελείται μόνο από δύο μέρη - πυρήνεςΚαι καψίδιο. Ο πυρήνας του ιού, ο οποίος περιέχει DNA ή RNA, περιβάλλεται από ένα πρωτεϊνικό κέλυφος - καψίδιο (lat. capsa- "δοχείο", "κουτί", "θήκη"). Οι πρωτεΐνες προστατεύουν το νουκλεϊκό οξύ και επίσης καθορίζουν ενζυμικές διεργασίες και μικρές αλλαγές στις πρωτεΐνες στο καψίδιο. Το καψίδιο αποτελείται από τον ίδιο τύπο πρωτεϊνικών μορίων διατεταγμένων με συγκεκριμένο τρόπο - capsomers.Συνήθως πρόκειται είτε για σπειροειδή τύπο τοποθέτησης (Εικ. 22), είτε για τύπο συμμετρικό πολύεδρο(ισομετρικός τύπος) (Εικ. 23).

Όλοι οι ιοί χωρίζονται συμβατικά σε απλόςΚαι συγκρότημα. Απλοί ιοίαποτελούνται μόνο από έναν πυρήνα με νουκλεϊκό οξύ και ένα καψίδιο. Σύνθετοι ιοίστην επιφάνεια της πρωτεΐνης capsi-da έχουν επίσης ένα εξωτερικό κέλυφος, ή υπερκαψίδιο,που περιέχει μια μεμβράνη λιποπρωτεϊνών δύο στρωμάτων, υδατάνθρακες και πρωτεΐνες (ένζυμα). Αυτό το εξωτερικό κέλυφος (υπερκαψίδιο) κατασκευάζεται συνήθως από τη μεμβράνη του κυττάρου ξενιστή. Υλικό από τον ιστότοπο

Στην επιφάνεια του καψιδίου υπάρχουν διάφορες αποφύσεις - αγκάθια ή "μπουλούκια" (ονομάζονται ίνες), και πυροβολεί. Με αυτά, το ιοσωμάτιο προσκολλάται στην επιφάνεια του κυττάρου, στην οποία στη συνέχεια διεισδύει. Να σημειωθεί ότι στην επιφάνεια του ιού υπάρχουν και ειδικές πρωτεΐνες προσκόλλησης,δέσμευση του βιριόντος σε συγκεκριμένες ομάδες μορίων - υποδοχείς(λάτ. Recipio -"Δέχομαι", "δέχομαι"), που βρίσκεται στην επιφάνεια του κυττάρου στο οποίο διεισδύει ο ιός. Μερικοί ιοί προσκολλώνται σε πρωτεϊνικούς υποδοχείς, άλλοι στα λιπίδια και άλλοι αναγνωρίζουν αλυσίδες υδατανθράκων σε πρωτεΐνες και λιπίδια. Στη διαδικασία της εξέλιξης, οι ιοί «έμαθαν» να αναγνωρίζουν κύτταρα ευαίσθητα σε αυτά με την παρουσία ειδικών υποδοχέων στην κυτταρική επιφάνεια των ξενιστών.

Ρύζι. 4.1

Η μορφολογία των ιών μελετάται με ηλεκτρονική μικροσκοπία, καθώς τα μεγέθη τους είναι μικρά (18-400 nm) και συγκρίσιμα με το πάχος του βακτηριακού κελύφους. Το σχήμα των ιοσωμάτων μπορεί να είναι διαφορετικό: σε σχήμα ράβδου (ιός μωσαϊκού καπνού), σε σχήμα σφαίρας (ιός λύσσας), σφαιρικό (ιοί πολιομυελίτιδας, HIV), νηματώδεις (φιλοϊοί), σε σχήμα σπέρματος (πολλοί βακτηριοφάγοι). Υπάρχουν απλοί και σύνθετοι ιοί (Πίνακας 4.1).

Απλά σχεδιασμένοι ιοί (χωρίς κέλυφος)

Ένα παράδειγμα απλά διατεταγμένων ιών είναι ο ιός της ηπατίτιδας Α και ο ιός των θηλωμάτων με εικοσαεδρικό τύπο συμμετρίας (Εικ. 4.1 και 4.2). Το νουκλεϊκό οξύ των ιών σχετίζεται με ένα πρωτεϊνικό κέλυφος - ένα καψίδιο, που αποτελείται από καψομερή.

Ρύζι. 4.2. Σχέδιο της δομής του ιού των θηλωμάτων (περιέχει δίκλωνο κυκλικό DNA)

Σύνθετοι ιοί (με φάκελο)

Σε σύνθετους ιούς (για παράδειγμα, ιοί έρπητα, ιοί γρίπης, φλαβοϊοί), οι αιχμές της γλυκοπρωτεΐνης εκτείνονται από το κέλυφος των λιποπρωτεϊνών, για παράδειγμα, οι αιμοσυγκολλητίνες, οι οποίες εμπλέκονται στις αντιδράσεις αιμοσυγκόλλησης και αιμοπροσρόφησης. Ο ιός του έρπητα και ο φλαβοϊός έχουν έναν εικοσαεδρικό τύπο συμμετρίας και ο ιός της γρίπης έχει έναν ελικοειδή τύπο συμμετρίας νουκλεοκαψιδίου.

Ρύζι. 4.3.

Ρύζι. 4.4.

Ρύζι. 4.5

Ρύζι. 4.6 .

Αναπαραγωγή ιών

Υπάρχουν τρεις τύποι αλληλεπίδρασης ιού-κυττάρου:
- παραγωγικός τύπος, στον οποίο σχηματίζονται νέα ιοσωμάτια, που αναδύονται από το κύτταρο με διαφορετικούς τρόπους: κατά τη λύση του, δηλ. με έναν «εκρηκτικό» μηχανισμό (ιοί χωρίς περίβλημα). με «βλάστηση» μέσω των κυτταρικών μεμβρανών (ιοί με περίβλημα), ως αποτέλεσμα εξωκυττάρωσης.
- αποτυχημένος τύπος, που χαρακτηρίζεται από διακοπή της μολυσματικής διαδικασίας στο κύτταρο, επομένως δεν σχηματίζονται νέα ιοσωμάτια.
- ενσωματωτικός τύπος, ή ιογόνος, που συνίσταται στην ενσωμάτωση, δηλαδή στην ενσωμάτωση του ιικού DNA με τη μορφή ενός προϊού στο κυτταρικό χρωμόσωμα και τη συνύπαρξή τους (από κοινού αντιγραφή).
Ένας παραγωγικός τύπος αλληλεπίδρασης μεταξύ ενός ιού και ενός κυττάρου - η αναπαραγωγή του ιού περνά από διάφορα στάδια: 1) προσρόφηση ιοσωμάτων στο κύτταρο. 2) διείσδυση του ιού στο κύτταρο.
3) «Γδύσιμο» και απελευθέρωση του ιικού γονιδιώματος (αποπρωτεϊνοποίηση του ιού). 4) σύνθεση ιικών συστατικών.
5) σχηματισμός ιών. 6) έξοδος ιοσωμάτων από το κύτταρο.

Μηχανισμός αναπαραγωγής ιών

Ο μηχανισμός αναπαραγωγής είναι διαφορετικός για ιούς που έχουν: 1) δίκλωνο DNA. 2) μονόκλωνο DNA. 3) συν μονόκλωνο RNA. 4) μείον μονόκλωνο RNA. 5) δίκλωνο RNA.
6) πανομοιότυπα RNA συν-κλώνου (ρετροϊοί).
Οι ιοί με δίκλωνο DNA είναι ιοί που περιέχουν δίκλωνο DNA σε γραμμικό (για παράδειγμα, ιούς έρπητα, αδενοϊούς και ιούς ευλογιάς) ή σε κυκλική μορφή (όπως οι ιοί των θηλωμάτων).
Η αντιγραφή του δίκλωνου ιικού DNA προχωρά με τον συνήθη ημι-συντηρητικό μηχανισμό: μετά το ξετύλιγμα των κλώνων του DNA, προστίθενται συμπληρωματικά νέοι κλώνοι σε αυτούς. Σε όλους τους ιούς εκτός από τους ιούς ευλογιάς, η μεταγραφή του ιικού γονιδιώματος λαμβάνει χώρα στον πυρήνα.
Ο μηχανισμός αναπαραγωγής των ηπαδαϊών (ιός ηπατίτιδας Β) είναι μοναδικός.
Το γονιδίωμα των ηπαδαϊών (Εικ. 4.7) αντιπροσωπεύεται από δίκλωνο κυκλικό DNA, ο ένας κλώνος του οποίου είναι μικρότερος (ατελές μετατάρσιο) από τον άλλο κλώνο. Αφού ο πυρήνας του ιού διεισδύσει στο κύτταρο (1), ολοκληρώνεται ο ατελής κλώνος του γονιδιώματος του DNA. σχηματίζεται ένα πλήρες δίκλωνο κυκλικό DNA (2) και το γονιδίωμα που ωριμάζει (3) εισέρχεται στον πυρήνα του κυττάρου. Εδώ, η κυτταρική εξαρτώμενη από DNA πολυμεράση RNA συνθέτει διάφορα mRNA (για τη σύνθεση ιικών πρωτεϊνών) και το προγονιδίωμα RNA (4) - ένα πρότυπο για την αντιγραφή του γονιδιώματος του ιού. Στη συνέχεια, τα mRNA μετακινούνται στο κυτταρόπλασμα και μεταφράζονται για να σχηματίσουν ιικές πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες του πυρήνα του ιού συγκεντρώνονται γύρω από το προγονιδίωμα. Κάτω από τη δράση της εξαρτώμενης από RNA πολυμεράσης DNA του ιού, συντίθεται ένας κλώνος μείον DNA (5) στη μήτρα του προγονιδιώματος, πάνω στον οποίο σχηματίζεται ένας κλώνος συν DNA (6). Το περίβλημα του ιού σχηματίζεται στις μεμβράνες που περιέχουν HBs του ενδοπλασματικού δικτύου ή της συσκευής Golgi (7). Το ιοσωμάτιο φεύγει από το κύτταρο με εξωκυττάρωση.

Ρύζι. 4.7.

Μονόκλωνοι ιοί DNA. Εκπρόσωποι των μονόκλωνων ιών DNA είναι οι παρβοϊοί (Εικ. 4.8).

Ο απορροφημένος ιός παραδίδει το γονιδίωμα στον πυρήνα του κυττάρου. Οι παρβοϊοί χρησιμοποιούν κυτταρικές πολυμεράσες DNA για να δημιουργήσουν ένα διπλόκλωνο ιικό γονιδίωμα, τη λεγόμενη αντιγραφική μορφή του τελευταίου. Σε αυτή την περίπτωση, στο αρχικό ιικό DNA (συν κλώνος), συντίθεται συμπληρωματικά ένας μείον κλώνος DNA, ο οποίος χρησιμεύει ως μήτρα στη σύνθεση του συν κλώνου του DNA για νέες γενιές ιών. Παράλληλα, συντίθεται το mRNA και μεταφράζονται ιικές πρωτεΐνες, οι οποίες επιστρέφουν στον πυρήνα όπου συναρμολογούνται τα ιοσωμάτια.
Συν μονόκλωνοι ιοί RNA. Αυτή είναι μια μεγάλη ομάδα ιών (picornaviruses, flaviviruses, togaviruses, κ.λπ.), στην οποία το γονιδιωματικό RNA συν-κλώνου εκτελεί τη λειτουργία του mRNA (Εικ. 4.9).

Ο ιός (1), μετά την ενδοκυττάρωση, απελευθερώνει στο κυτταρόπλασμα (2) γονιδιωματικό συν RNA, το οποίο, όπως το mRNA, συνδέεται με τα ριβοσώματα (3): μεταφράζεται μια πολυπρωτεΐνη (4), η οποία χωρίζεται σε 4 δομικές πρωτεΐνες (NSP 1). -4), συμπεριλαμβανομένης της εξαρτώμενης από RNA πολυμεράσης RNA. Αυτή η πολυμεράση μεταγράφει το γονιδιωματικό συν RNA σε ένα RNA μείον κλώνου (πρότυπο), στο οποίο συντίθενται (5) αντίγραφα RNA δύο μεγεθών: το πλήρες γονιδιωματικό RNA συν-κλώνου 49S. mRNA μερικού κλώνου 26S που κωδικοποιεί πρωτεΐνη καψιδίου C (6) και γλυκοπρωτεΐνες φακέλου Ε1-3. Οι γλυκοπρωτεΐνες συντίθενται σε ριβοσώματα που συνδέονται με τις μεμβράνες του ενδοπλασματικού δικτύου, στη συνέχεια ενσωματώνονται στη μεμβράνη και γλυκοζυλιώνονται. Επιπρόσθετα γλυκοζυλιωμένα στη συσκευή Golgi (7), ενσωματώνονται στο πλάσμα. Η πρωτεΐνη C σχηματίζει ένα νουκλεοκαψίδιο με γονιδιωματικό RNA, το οποίο αλληλεπιδρά με το τροποποιημένο πλάσμα (8). Οι ιοί εξέρχονται από το κύτταρο εκκολαπτόμενοι (9).
Οι μείον μονόκλωνοι ιοί RNA (ραβδοϊοί, παραμυξοϊοί, ορθομυξοϊοί) περιέχουν μια RNA-εξαρτώμενη πολυμεράση RNA.
Ο γονιδιωματικός μείον κλώνος του RNA παραμυξοϊού (Εικ. 4.10) που έχει εισέλθει στο κύτταρο μετασχηματίζεται από την ιική εξαρτώμενη από RNA πολυμεράση RNA σε ατελείς και πλήρεις συν κλώνους RNA. Τα ελλιπή αντίγραφα λειτουργούν ως mRNA για τη σύνθεση ιικών πρωτεϊνών. Τα πλήρη αντίγραφα είναι ένα ενδιάμεσο πρότυπο για τη σύνθεση των μείον κλώνων του γονιδιωματικού RNA των απογόνων.

Εικ.4.8.

Ρύζι. 4.9.

Ρύζι. 4.10

Ο ιός δεσμεύεται στην κυτταρική επιφάνεια μέσω γλυκοπρωτεϊνών περιβλήματος και συγχωνεύεται με το πλάσμα (1). Από τον γονιδιωματικό μείον κλώνο του RNA του ιού, μεταγράφονται ελλιπείς συν κλώνοι RNA, οι οποίοι είναι mRNA (2) για μεμονωμένες πρωτεΐνες και ένας πλήρης μείον κλώνος RNA - μια μήτρα για τη σύνθεση του γονιδιωματικού μείον RNA του ιού (3 ). Το νουκλεοκαψίδιο συνδέεται με την πρωτεΐνη μήτρας και το τροποποιημένο με γλυκοπρωτεΐνη πλάσμα. Η απελευθέρωση ιοσωμάτων γίνεται με εκβλάστηση (4).

Δικλωνικοί ιοί RNA. Ο μηχανισμός αναπαραγωγής αυτών των ιών (ρεοϊοί και ροταϊοί) είναι παρόμοιος με την αναπαραγωγή ιών RNA μείον μονής έλικος.
Η ιδιαιτερότητα της αναπαραγωγής είναι ότι οι συν κλώνοι που σχηματίζονται κατά τη μεταγραφή λειτουργούν όχι μόνο ως mRNA, αλλά συμμετέχουν επίσης στην αντιγραφή: είναι πρότυπα για τη σύνθεση των μείον κλώνων RNA. Τα τελευταία, σε συνδυασμό με RNA συν-κλώνου, σχηματίζουν γονιδιωματικά βίρια δίκλωνου RNA. Η αντιγραφή των ιικών νουκλεϊκών οξέων αυτών των ιών λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων.
Ρετροϊοί (συν-κλώνος διπλοειδείς ιοί αντίστροφης μεταγραφής RNA), όπως ο ιός της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV).

Ο HIV συνδέεται με τη γλυκοπρωτεΐνη gp 120 (1) με υποδοχέαCD4 Τ βοηθητικά κύτταρα και άλλα κύτταρα. Μετά τη συγχώνευση του κελύφους

Ρύζι. 4.11.

CPD - μορφολογικές αλλαγές σε κύτταρα ορατές στο μικροσκόπιο (μέχρι την απόρριψή τους από το γυαλί), που προκύπτουν από την ενδοκυτταρική αναπαραγωγή ιών.
Ο HIV με το πλάσμα του κυττάρου στο κυτταρόπλασμα απελευθερώνει γονιδιωματικό RNA και αντίστροφη μεταγραφάση του ιού, η οποία συνθέτει συμπληρωματικό DNA μείον κλώνου (γραμμικό cDNA) στη μήτρα του γονιδιωματικού RNA. Από το τελευταίο (2), ο συν κλώνος αντιγράφεται για να σχηματίσει έναν διπλό κλώνο κυκλικού cDNA (3), το οποίο ενσωματώνεται με το χρωμοσωμικό DNA του κυττάρου. Το γονιδιωματικό RNA και mRNA συντίθενται από τον προϊό ανασυνδυασμένου DNA (4), ο οποίος εξασφαλίζει τη σύνθεση των συστατικών και τη συναρμολόγηση ιοσωμάτων. Τα ιοσωμάτια εγκαταλείπουν τα κύτταρά τους εκκολαπτόμενοι (5): ο πυρήνας του ιού «ντύνεται» με το τροποποιημένο πλάσμα του κυττάρου.

Καλλιέργεια και ένδειξη ιών

Οι ιοί καλλιεργούνται στο σώμα των εργαστηριακών ζώων, σε αναπτυσσόμενα έμβρυα κοτόπουλου και σε καλλιέργειες κυττάρων (ιστών). Η ένδειξη των ιών πραγματοποιείται με βάση τα ακόλουθα φαινόμενα: κυτταροπαθογόνος δράση (CPE) ιών, σχηματισμός ενδοκυτταρικών εγκλεισμάτων, σχηματισμός πλάκας, αντίδραση αιμοσυγκόλλησης, αιμοπροσρόφηση ή αντίδραση «χρωματισμού».

Ρύζι. 4.13

εγκλείσματα- συσσώρευση ιοσωμάτων ή μεμονωμένων συστατικών τους στο κυτταρόπλασμα ή τον πυρήνα των κυττάρων, που ανιχνεύεται στο μικροσκόπιο με ειδική χρώση. Ο ιός Variola σχηματίζει κυτταροπλασματικά εγκλείσματα - Σώματα Guarnieri. Οι ιοί του έρπητα και οι αδενοϊοί είναι ενδοπυρηνικά εγκλείσματα.

Ρύζι. 4.14.

Οι «πλάκες» ή οι «αρνητικές» αποικίες είναι περιορισμένες περιοχές κυττάρων που έχουν καταστραφεί από ιούς, καλλιεργημένες σε θρεπτικό μέσο κάτω από επικάλυψη άγαρ, ορατές ως φωτεινές κηλίδες στο φόντο των χρωματισμένων ζωντανών κυττάρων. Ένα ιοσωμάτιο παράγει απογόνους με τη μορφή μιας «πλάκας». Οι «αρνητικές» αποικίες διαφορετικών ιών διαφέρουν σε μέγεθος και σχήμα, επομένως η μέθοδος «πλάκας» χρησιμοποιείται για τη διαφοροποίηση των ιών, καθώς και για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσής τους.

Ρύζι. 4.12.

Εικ.4.15.

Η αντίδραση αιμοσυγκόλλησης βασίζεται στην ικανότητα ορισμένων ιών να προκαλούν συγκόλληση (συγκόλληση) ερυθρών αιμοσφαιρίων λόγω των αιχμών της ιικής γλυκοπρωτεΐνης - αιμοσυγκολλητίνης.

Η ικανότητα των κυτταροκαλλιεργειών που έχουν μολυνθεί με ιούς να προσροφούν τα ερυθρά αιμοσφαίρια στην επιφάνειά τους.

Ρύζι. 4.16.

Η αντίδραση «χρώμα» αξιολογείται από την αλλαγή στο χρώμα του δείκτη που βρίσκεται στο θρεπτικό μέσο καλλιέργειας. Εάν οι ιοί δεν πολλαπλασιάζονται στην κυτταρική καλλιέργεια, τότε τα ζωντανά κύτταρα εκκρίνουν όξινα προϊόντα κατά τον μεταβολισμό τους, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή του pH του μέσου και, κατά συνέπεια, του χρώματος του δείκτη. Όταν παράγονται ιοί, ο φυσιολογικός μεταβολισμός των κυττάρων διαταράσσεται (τα κύτταρα πεθαίνουν) και το μέσο διατηρεί το αρχικό του χρώμα.

Ένα ιικό σωματίδιο, γνωστό και ως ιοσωμάτιο, είναι ουσιαστικά ένα νουκλεϊκό οξύ (DNA ή RNA) που περικλείεται μέσα σε ένα πρωτεϊνικό κέλυφος. Οι ιοί είναι εξαιρετικά μικροί, περίπου 20-400 νανόμετρα σε διάμετρο. Ο μεγαλύτερος ιός, γνωστός ως Mimivirus, μπορεί να έχει διάμετρο έως και 500 νανόμετρα. Για σύγκριση, ένα ανθρώπινο ερυθρό αιμοσφαίριο έχει διάμετρο περίπου 6000-8000 νανόμετρα. Εκτός από μικροί, οι ιοί έχουν και διαφορετικά σχήματα. Όπως τα βακτήρια, ορισμένοι ιοί έχουν σχήματα σφαιρικά ή ράβδου, ενώ άλλοι έχουν σχήμα εικοσάεδρο (20 όψεων πολύεδρο) ή σπειροειδή.

Γενετικό υλικό ιών

Οι ιοί μπορεί να έχουν δίκλωνο DNA, δίκλωνο RNA, μονόκλωνο DNA ή μονόκλωνο RNA. Ο τύπος του γενετικού υλικού που βρίσκεται σε έναν συγκεκριμένο ιό εξαρτάται από τη φύση και τη λειτουργία του. Το γενετικό υλικό συνήθως δεν επηρεάζεται, αλλά καλύπτεται από ένα στρώμα πρωτεΐνης γνωστό ως καψίδιο. Το γονιδίωμα του ιού μπορεί να αποτελείται από έναν πολύ μικρό αριθμό ή έως και αρκετές εκατοντάδες γονίδια, ανάλογα με τον τύπο του ιού. Σημειώστε ότι το γονιδίωμα οργανώνεται συνήθως ως ένα μακρύ μόριο, το οποίο είναι συνήθως ευθύ ή κυκλικό.

Αντιγραφή ιών

Οι ιοί δεν είναι σε θέση να αναπαραχθούν οι δικοί τους. Πρέπει να βασίζονται σε ένα κύτταρο ξενιστή για να αναπαραχθούν. Για να συμβεί αυτό, ο ιός πρέπει πρώτα να μολύνει ένα ζωντανό κύτταρο. Ο ιός εισάγει το γενετικό του υλικό στο κύτταρο και το χρησιμοποιεί για να αναπαραχθεί. Αφού αντιγραφούν αρκετοί ιοί, οι νεοπαραγόμενοι ιοί λύουν ή διαρρηγνύουν το κύτταρο ξενιστή και μολύνουν άλλα κύτταρα.

Ιογενή κοχύλια

Η πρωτεΐνη που καλύπτει το ιικό γενετικό υλικό είναι γνωστή ως καψίδιο. Το καψίδιο αποτελείται από πρωτεϊνικές υπομονάδες που ονομάζονται καψομερή. Τα καψίδια μπορεί να έχουν διάφορα σχήματα: πολύεδρο, ράβδο ή σύνθετο. Είναι απαραίτητα για την προστασία του ιικού γενετικού υλικού από βλάβες.

Εκτός από το πρωτεϊνικό κέλυφος, ορισμένοι ιοί έχουν εξειδικευμένες δομές. Για παράδειγμα, ο ιός της γρίπης έχει ένα περίβλημα σαν μεμβράνη γύρω από το καψίδιο του. Τα πρόσθετα καψιδίου βρίσκονται επίσης στο . Για παράδειγμα, οι βακτηριοφάγοι μπορεί να έχουν μια πρωτεϊνική «ουρά» συνδεδεμένη με ένα καψίδιο που χρησιμοποιείται για τη μόλυνση των βακτηρίων-ξενιστών.

Ιογενείς ασθένειες

Οι ιοί προκαλούν μια σειρά ασθενειών στους οργανισμούς που μολύνουν. Οι ανθρώπινες λοιμώξεις και ασθένειες που προκαλούνται από ιούς περιλαμβάνουν τον Έμπολα, την ανεμοβλογιά, την ιλαρά, τη γρίπη, τον HIV, τον έρπητα και πολλά άλλα. Τα εμβόλια είναι αποτελεσματικά στην πρόληψη ορισμένων τύπων ιογενών λοιμώξεων, όπως η ευλογιά. Λειτουργούν βοηθώντας το σώμα να οικοδομήσει μια απόκριση του ανοσοποιητικού συστήματος έναντι συγκεκριμένων ιών.

Οι ιογενείς ασθένειες που επηρεάζουν τα ζώα περιλαμβάνουν τη λύσσα, τον αφθώδη πυρετό, τη γρίπη των πτηνών και τη γρίπη των χοίρων. Οι ασθένειες των φυτών περιλαμβάνουν την ασθένεια του μωσαϊκού, τη δακτυλιοειδή κηλίδα, τη μπούκλα των φύλλων και άλλες ασθένειες των φύλλων. Οι ιοί γνωστοί ως βακτηριοφάγοι προκαλούν ασθένειες σε βακτήρια και αρχαία.

Όλοι οι ιοί χωρίζονται σε δύο ομάδες: απλούς και σύνθετους. Οι απλοί ιοί περιέχουν ένα νουκλεϊκό οξύ και πολλά πολυπεπτίδια που κωδικοποιούνται από αυτό. Οι σύνθετοι ιοί αποτελούνται από νουκλεϊκό οξύ, λιπίδια και υδατάνθρακες, τα οποία είναι κυτταρικής προέλευσης, δηλαδή στους περισσότερους ιούς δεν κωδικοποιούνται από το ιικό γονιδίωμα. Σε εξαιρετικές περιπτώσεις, κυτταρικά νουκλεϊκά οξέα ή πολυπεπτίδια περιλαμβάνονται στο ιοσωμάτιο.

Οι ιοί περιέχουν νουκλεϊκά οξέα και πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα είναι άρρηκτα συνδεδεμένα. Η σύνθεση πρωτεϊνών δεν είναι δυνατή χωρίς νουκλεϊκά οξέα και η σύνθεση οξέος δεν είναι δυνατή χωρίς την ενεργό συμμετοχή πρωτεϊνών και ενζύμων. Είναι γνωστό ότι τα νουκλεϊκά οξέα και οι πρωτεΐνες αποτελούνται από C, O, H, N, P, S. Το γονιδίωμα του ιού αντιπροσωπεύεται από DNA ή RNA. Με βάση τη δομή του γονιδιώματός τους, τα ώριμα ιικά σωματίδια χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες:

1. Ιοί των οποίων το γονιδίωμα είναι ένα μονόκλωνο μόριο RNA με δραστηριότητα μήτρας.

2. Ιοί των οποίων το γονιδίωμα είναι μονόκλωνο RNA που δεν έχει δραστηριότητα μήτρας.

3. Ιοί με μονόκλωνο κατακερματισμένο RNA που δεν έχει δραστηριότητα μήτρας.

4. Ιοί των οποίων το γονιδίωμα αποτελείται από πολλά μόρια RNA με δραστηριότητα εκμαγείου.

5. Ιοί με δίκλωνο κατακερματισμένο RNA.

6. Ιοί με γραμμικό μονόκλωνο DNA.

7. Ιοί με δίκλωνο κυκλικό DNA.

8. Ιοί με δίκλωνο γραμμικό μολυσματικό DNA.

9. Ιοί με δίκλωνο γραμμικό μη μολυσματικό DNA.

Όσον αφορά τη σύνθεση νουκλεοτιδίων, το DNA των ιών των ασπόνδυλων ζώων είναι πιο ποικιλόμορφο από το DNA των σπονδυλωτών. Τα νουκλεϊκά οξέα των βιριόντων στις περισσότερες περιπτώσεις είναι ιικής και όχι κυτταρικής προέλευσης. Η μολυσματικότητα των ιών σχετίζεται με το νουκλεϊκό οξύ και όχι με την πρωτεΐνη που αποτελεί μέρος τους. Αυτό αποδείχθηκε από τους Γερμανούς επιστήμονες G. Schramm και A. Gierer (1956). Τα νουκλεϊκά οξέα είναι ο θεματοφύλακας όλων των γενετικών πληροφοριών του ιού. Η χημική τους σύνθεση και δομή δεν διαφέρει θεμελιωδώς από τα νουκλεϊκά οξέα πιο οργανωμένων πλασμάτων (βακτήρια, πρωτόζωα, ζώα). Το μεγαλύτερο μέρος του ιικού σωματιδίου αποτελείται από πρωτεΐνες που περιέχουν τα ίδια αμινοξέα με τις πρωτεΐνες άλλων οργανισμών. Η ιική πρωτεΐνη αντιπροσωπεύεται κυρίως από πολυπεπτίδια ενός έως τριών τύπων. Οι πρωτεΐνες στην επιφάνεια του σωματιδίου του ιού είναι αντιγόνα υπεύθυνα για την παραγωγή αντισωμάτων σε μολυσμένα ζώα. Το κύριο μέρος των πρωτεϊνών είναι πρωτεΐνες που συντίθενται σε ένα ευαίσθητο κύτταρο σύμφωνα με πληροφορίες από το γονιδίωμα του ιού. Σε σπάνιες περιπτώσεις, είναι πιθανό οι πρωτεΐνες ενός μολυσμένου κυττάρου να μπορούν να συμπεριληφθούν στα λιποπρωτεϊνικά κελύφη και στον πυρήνα ορισμένων ιών (ιός μυελοβλάστωσης των πτηνών, εικοσαεδρικοί ιοί).

Οι ιικές πρωτεΐνες χωρίζονται σε πρωτεΐνες καψιδίου, πρωτεΐνες πυρήνα, πρωτεΐνες φακέλου και ενζυματικές πρωτεΐνες. Εκτός από τις πρωτεΐνες, λιπίδια και υδατάνθρακες βρίσκονται στη μεμβράνη των λιποπρωτεϊνών. Οι υδατάνθρακες περιέχονται κυρίως στα πεπλομερή γλυκοπρωτεϊνών στην επιφάνεια του ιικού σωματιδίου.

Τα μέταλλα K, Na, Ca, Mg και Fe βρέθηκαν στους ιούς. Συμμετέχουν στο σχηματισμό πρωτεϊνικών δεσμών με το νουκλεϊκό οξύ.

Οι πρωτεΐνες του ιού εκτελούν προστατευτικές (προστατεύουν από δυσμενείς περιβαλλοντικές επιδράσεις) και στοχευτικές (έχουν υποδοχείς για ένα συγκεκριμένο ευαίσθητο κύτταρο). Επιπλέον, οι ιικές πρωτεΐνες διευκολύνουν τη διείσδυσή τους σε ένα ευαίσθητο κύτταρο.

Οι λειτουργίες των ιικών νουκλεϊκών οξέων είναι οι εξής. Προγραμματίζουν την κληρονομικότητα των ιών, συμμετέχουν στη σύνθεση πρωτεϊνών και είναι υπεύθυνοι για τις μολυσματικές ιδιότητες των ιικών σωματιδίων.

Το μεμονωμένο ιικό σωματίδιο ονομάζεται ιοσωμάτιο. Το πρωτεϊνικό κέλυφος του ιοσωματίου ονομάζεται καψίδιο. Τα καψίδια αποτελούνται από υπομονάδες πρωτεΐνης επιφάνειας, οι οποίες με τη σειρά τους σχηματίζονται από μόρια πρωτεΐνης. Υπάρχουν τα ακόλουθα επίπεδα πολυπλοκότητας της δομής του καψιδίου. Το πρώτο επίπεδο είναι μεμονωμένα πολυπεπτίδια (χημικές μονάδες), το δεύτερο είναι τα καψομερή (μορφολογικές μονάδες), που αποτελούνται από ένα ή περισσότερα μόρια πρωτεΐνης, το τρίτο είναι τα πεπλομερή (μόρια που σχηματίζουν προεξοχές στο λιποπρωτεϊνικό κέλυφος του ιού).

Οι ιοί χαρακτηρίζονται από δύο τύπους συμμετρίας δομής καψιδίου: κυβικό και ελικοειδές. Οι ιοί με κυβικό τύπο συμμετρίας ονομάζονται ισομετρικοί. Όλοι οι γνωστοί ζωικοί ιοί που περιέχουν DNA έχουν ισομετρικά καψίδια. Τα κρυσταλλογραφικά δεδομένα δείχνουν τρεις τύπους μορφών με κυβικό τύπο συμμετρίας: τετράεδρο, οκτάεδρο και εικοσάεδρο. Η εικοσαεδρική συμμετρία είναι προτιμότερη για ιούς, αφού αυτός ο τύπος συμμετρίας είναι ο πιο οικονομικός.

Οι ιοί με ελικοειδή τύπο συμμετρίας στη δομή του καψιδίου χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι το καψίδιο τους είναι κατασκευασμένο από πανομοιότυπες, σπειροειδώς διατεταγμένες υπομονάδες πρωτεΐνης (καψομερή).

Οι βακτηριοφάγοι (βακτηριακοί ιοί) είναι δομικά ένας συνδυασμός δύο τύπων συμμετρίας: κυβικής και ελικοειδής. Το κεφάλι τους είναι μια κυβική δομή και η διαδικασία έχει σχήμα σπειροειδούς.

Η φύση της αλληλεπίδρασης μεταξύ νουκλεϊκού οξέος και καψομερών διαφέρει σε ιούς με διαφορετικούς τύπους συμμετρίας της δομής του καψιδίου. Σε ιούς με δομή ελικοειδούς καψιδίου, οι πρωτεϊνικές υπομονάδες αλληλεπιδρούν στενά με το νουκλεϊκό οξύ. Στους εικοσοεδρικούς ιούς, δεν υπάρχει η πιο έντονη τακτική αλληλεπίδραση μεταξύ κάθε υπομονάδας πρωτεΐνης και νουκλεϊκού οξέος.

Βίντεο: Ιός ηπατίτιδας C στο ήπαρ