Poliomyelitis, rabies, kopper, herpes, erhvervet humant immundefektsyndrom er kendt af alle sygdomme, der er forårsaget af meget specifikke patogener. Organismer, der står på grænsen mellem levende og ikke-levende, obligatoriske (obligatoriske) cellulære parasitter - vira. Morfologi, fysiologi og deres eksistens på planeten rejser mange spørgsmål i dag.
Virology: Kom godt i gang
Scenen er laboratoriet i Nikitsky Botanisk Have ved Det Russiske Videnskabsakademi, hvor biologen Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) studerer den mystiske mosaiksygdom tobak. Årsagsagenset til en sygdom i en plante passerer gennem de mindste bakteriefiltre, vokser ikke på næringsmedier og giver ikke symptomer, når raske planter er inficeret med filtrater fra syge.
Det var dengang, i 1892, at videnskabsmanden konkluderede, at det ikke var bakterier. Og han kalder patogenet vira (fra det latinske virus,- jeg). Dmitry Ivanovsky forsøgte hele sit liv at se vira, men vi så vira's morfologi i 30'erne af det XX århundrede, da elektronmikroskoper blev opfundet.
Men netop denne dato betragtes som begyndelsen på videnskaben om virologi, og Dmitry Ivanovsky er dens grundlægger.
Amazing Kingdom
Morfologien og fysiologien af vira er så forbløffende, at disse organismer er isoleret i et uafhængigt kongerige af Vira. Denne enkleste livsform har mikroskopiske dimensioner (fra 25 til 250 nanometer) og er en nukleinsyre med et sæt gener indesluttet i en skal. Disse er parasitter, der kun kan formere sig i cellerne i andre levende organismer - planter, svampe, dyr, bakterier og endda andre vira (satellitvirus).
De kendetegn ved vira er som følger:
- Indeholder kun én type nukleinsyre (RNA eller DNA).
- Morfologien af vira mangler proteinsyntese- og energisystemer.
- Har ikke en cellulær struktur.
- Virusparasitisme realiseres på det genetiske niveau.
- Passer gennem bakteriefiltre og dyrkes ikke på kunstige medier.
En del af planetens organiske verden
Virus, som obligatoriske parasitter, har en klar genetisk forbindelse med repræsentanter for både jordens flora og fauna. Desuden, ifølge nyere undersøgelser, består 32% af det menneskelige genom af elementer af en virus-lignendestrukturer.
Til dato er mere end 6.000 vira blevet beskrevet, men det anslås, at der er mere end hundrede mio. Dette er den mest talrige biologiske form på planeten, og den er repræsenteret i alle økosystemer (allestedsnærværende (allestedsnærværende) fordeling).
Deres udseende på planeten i dag er ikke klart. Én ting er kendt - da de første cellulære livsformer dukkede op, eksisterede der allerede vira.
I live and not alive
Disse fantastiske organismer har to former for deres eksistens, som er væsentligt forskellige fra hinanden.
Uden for cellen er deres eksistensform virion. Når den kommer ind i en celle, opløses dens skaller, og virusets nukleinsyrer inkorporeres i værtens genetiske materiale. Det er, når vi taler om en virusinfektion. Virusgenomet integreres i værtscellegenomets naturlige replikationsmekanismer og starter en kæde af reaktioner, der udfører sin parasitære eksistens.
Virion er i bund og grund en livløs del af livet. Og genomet af en virus i en celle er dens levende komponent, fordi det er der, virus formerer sig.
Morfologi og ultrastruktur af vira
I denne sammenhæng taler vi om et virion - en ekstracellulær form.
Størrelsen af virioner måles i nanometer - 10-9 meter. Influenzavirus er mellemstore - 80-120 nanometer, og koppevirus er en kæmpe med dimensioner på 400 nanometer.
Viruss struktur og morfologi ligner astronauter. Inde i kapsiden (proteinkappe, nogle gangeindeholdende fedt og kulhydrater), som i en "rumdragt", er den mest værdifulde del - nukleinsyrer, virusets genom. Desuden er denne "kosmonaut" også præsenteret i en minimal mængde - kun direkte arveligt materiale og et minimum af enzymer til dets replikation (kopiering).
Udadtil kan "dragten" være stangformet, kugleformet, kugleformet, i form af et komplekst icosahedron eller slet ikke regelmæssig i form. Det afhænger af tilstedeværelsen i kapsiden af specifikke proteiner, der er ansvarlige for virusets indtrængning i cellen.
Hvordan patogenet kommer ind i værtskroppen
Der er mange måder at trænge igennem på, men den mest almindelige er luftbåren. Myriader af bittesmå partikler kastes ud i rummet, ikke kun når man hoster eller nyser, men blot når man trækker vejret.
En anden måde for virioner at komme ind i kroppen på er smitsom (direkte fysisk kontakt). Denne metode er iboende i en ret lille gruppe af patogener, det er sådan herpes, kønsinfektioner, AIDS overføres.
Smittemetoden gennem en vektor, som kan være forskellige grupper af organismer, er ret kompliceret. En vektor, der har erhvervet et patogen fra et infektionsreservoir, bliver et sted for vira at replikere eller udvikle sig gennem udviklingsstadier. Rabiesvirus er netop sådan et patogen.
Hvad sker der i værtens krop
Ved hjælp af ydre proteiner i kapsiden binder virussen sig til cellemembranen og trænger gennem endocytose. De erkomme ind i lysosomerne, hvor de under påvirkning af enzymer slipper af med "rumdragten". Og patogenets nukleinsyrer kommer ind i kernen eller forbliver i cytoplasmaet.
Nukleinsyrer fra patogenet er indbygget i værtens nukleinsyrekæder, og reaktionen med replikation (kopiering) af arvelig information lanceres. Når et tilstrækkeligt antal virale partikler akkumuleres i cellen, bruger virionerne værtens energi og plastiske mekanismer og ressourcer.
Den sidste fase er frigivelsen af virioner fra cellen. Nogle vira fører til fuldstændig ødelæggelse af celler og trænger ind i det intercellulære rum, andre kommer ind i det gennem eksocytose eller knopskydning.
patogenstrategier
Interaktion mellem en virus og en værtscelle kan udvikle sig i henhold til flere scenarier. Det vigtigste træk er graden af parasittens autonomi.
Struktur Vira's morfologi fører til patogenets fuldstændige afhængighed af cellens energi- og proteinsyntetiseringspotentiale, den eneste betingelse er, at den replikerer sine nukleinsyrer i henhold til sin egen tidsplan. En sådan interaktion kaldes produktiv (det er naturligt for en virus, men ikke for en celle). Efter at have opbrugt cellens forsyning, fører virussen til dens død.
En anden type interaktion er konsensus. I dette tilfælde replikeres virusgenomet, integreret i værtsgenomet, kovalent med cellens egne nukleinsyrer. Og så kan udviklingen af scenariet gå i to retninger. Virussen opfører sig roligt og viser sig ikke. Unge virioner forladercelle kun under visse betingelser. Eller patogengenerne arbejder konstant og producerer et stort antal unge generationer, men cellen dør ikke, men de forlader den gennem eksocytose.
Taxonomivanskeligheder
Klassificering og morfologi af vira er forskellig i forskellige kilder. Samtidig bruges følgende funktioner til at klassificere dem:
- Type af nukleinsyre (RNA-holdig og DNA-holdig) og metoden til dens replikation. Den mest almindelige klassificering af vira foreslået af den amerikanske virolog David B altimore i 1971.
- Morfologi og struktur af virussen (enkeltstrenget, dobbeltstrenget, lineært, cirkulært, fragmenteret, ikke-fragmenteret).
- Dimensioner, symmetritype, antal kapsomerer.
- Tilstedeværelse af en superkapsid (ydre skal).
- Antigene egenskaber.
- Type genetisk interaktion.
- Cirkel af potentielle værter.
- Lokalisering i værtscellen - i kernen eller i cytoplasmaet.
Det er valget af hovedkriteriet og morfologien af vira, der bestemmer forskellige tilgange til klassificering af vira i mikrobiologi. Det er ikke helt nemt. Vanskeligheden ligger i, at vi først begynder at studere virussens morfologi og struktur, når de fører til patologiske processer.
Kræsen og ikke så god
Ved værtsvalg er disse patogener ekstremt forskellige i deres præferencer. Nogle angriber kun én biologisk art - de har en meget streng "registrering". For eksempel spiseinfluenzavirus fra katte, måger, grise, som er helt sikre for andre dyr. Nogle gange er specialiseringen overraskende - bakteriofag P-17-virus inficerer kun mænd af én sort af E. coli.
Andre vira opfører sig helt anderledes. For eksempel forårsager kugleformede vira, hvis morfologi ligner en kugle, helt andre sygdomme, og deres udvalg af værter er på samme tid ekstremt bredt. Sådanne vira omfatter rabiesvirus, som inficerer alle pattedyr, eller bovin vesikulær stomatitisvirus (overført af insekter i øvrigt).
Der er andre nuancer. Vira med en hale (virioner) angriber for det meste bakterieceller, filamentøse eller spiralformede er parasitter af planter, og i dyreceller er der større sandsynlighed for, at vira med et komplekst capsid og en multifacetteret virion-form parasiterer.
