Віскаліна Руслана Георгіївна: Віруси – міфи та реаліїї життя.

ЗМІСТ

1) Будова вірусів

2) Проникнення та розмноження

3) Класифікація

Тест- контроль №1

4) Значення в еволюції

4.1. Бактеріофаг

4.2. Мімівірус

4.3. Тютюнова мозаїка

4.4. Аденовірус

4.5. Герпесвірус

4.6. Риновірус

4.7. ВІЛ

5) Віроїди

6) Пріони

Тест-контроль №2

Цікавинки

Література

1) Будова вірусів

Поки вірус перебуває в позаклітинному середовищі або в процесі зараження клітини, він існує у вигляді незалежної частинки. Вірусні частинки (віріони) складаються з двох чи трьох компонентів: 

1) генетичного матеріалу у вигляді ДНК або РНК;

2) білкової оболонки (капсиду), що захищає ці молекули;

3) у деяких випадках,  додаткових ліпідних оболонок.

Наявність капсиду відрізняє віруси від вірусоподібних інфекційних нуклеїнових кислот — віроїдів. Залежно від того, яким типом нуклеїнової кислоти представлений генетичний матеріал, виділяють ДНК-вмісні і РНК-вмісні віруси.

Форма вірусів різниться від простої спіральної та ікосаедричної до складніших структур. Розміри середнього вірусу становлять близько однієї сотої розміру середньої бактерії.

2) Проникнення та розмноження

Віруси не можуть самостійно поширюватись у природі і допомагають їм у цьому живі організми: 

комахи (наприклад, попелиці переносять близько 160 різних вірусів), кліщі (наприклад, вірус кліщового енцефаліту), ґрунтові черви-нематоди (при пошкодженні кореневих систем хворих і здорових рослин), рослини (наприклад, бур’ян-паразит повитиця переносить близько 50 вірусів рослин), людина (наприклад, здійснює поширення й переміщення вірусів грипу, гепатиту В, ВІЛ).

Відомі віруси з широким колом хазяїв (наприклад, спільні для людини й тварин вірус кліщового енцифаліту, вірус сказу, вірус жовтої пропасниці).

Шляхи проникнення вірусів в організм хазяїна бувають різними. Віруси тварин і людини передаються від хворого організму до здорового:

• повітряно-краплинним шляхом (наприклад, віруси грипу, віспи);
• з їжею (наприклад, вірус ящура, який може передаватися з молоком ураженої корови);
• через шкіру (наприклад, вірус простого герпесу 1-го типу, сказу, папіломи);
• під час переливання крові та хірургічних операцій (наприклад, вірус гепатиту В);
• статевим шляхом (наприклад, вірус простого герпесу 2-го типу, СНІДу);
• поширення арбовірусів за участю переносників, якими можуть бути різноманітні членистоногі (наприклад, вірус кліщового енцефаліту передасться іксодовими кліщами).

3) Класифікація

Розробити природну класифікацію вірусів, визначити їхнє місце в системі живої природи намагалися ще після їх відкриття. Вперше спробу об’єднати усі віруси в царство Vira зробив Ф. Холмс у 1939 р. Він поділив царство вірусів на дві групи: Phytophagi (віруси рослин) і Zoophagi (віруси тварин).

В основу сучасної класифікації вірусів покладено такі основні критерії:

1) тип нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), її структура (кількість ниток);

2) наявність зовнішньої ліпопротеїнової оболонки;

3) стратегія вірусного геному (механізм реплікації);

4) розмір і морфологія віріона, тип симетрії, кількість капсомерів;

5) форми генетичних взаємодій;

6) спектр сприйнятливих хазяїв;

7) патогенність, у тому числі цитопатичні зміни та утворення тілецьвключень у клітинах;

8) географічне поширення;

9) спосіб передавання;

10) антигенні властивості.

На основі перелічених ознак віруси поділяються на порядки, родини, підродини, роди і види.

Тест- контроль №1

1) Що є характерним для вірусів:

а) клітинна будова;
б) паразитизм;
в) не розмножуються.

2) Носієм спадкової інформації може бути:

а) ДНК або РНК;
б) ДНК;
в) РНК.

3) До складу вірусів входить:

а) пластиди;
б) капсид;
в) нуклеоїд.

4) Активна вірусна частинка:

а) віріон;
б) віроїд;
в) нуклеоїд.

5) До складу віріону входить:

1) ДНК;
2) РНК;
3) суперкапсид.

6) Оболонка віріону складається:

а) білків або ліпідів;
б) вуглеводи;
в) целюлоза.

7) Віруси поділяються на:

а) прості та складні;
б) прості та великі;
в) спецефічні та облігатні.

8) Генетичний матеріал складається:

а) одного ланцюга;
б) двох ланцюгів;
3) одного або двох ланцюгів.

9) Вірус герпесу належить до:

1) ДНК вмісних;
2) РНК вмісних;
3) ДНК або РНК вмісних.

10) Вірус ВІЛу належить до:

а) простих;
б) складних;
в) ДНК вмісних.

11) Вірус грипу належить до:

а) РНК вмісних;
б) ДНК вмісних;
в) ДНК та РНК вмісних.

12) Вкажіть вірну гіпотезу походження вірусів:

а) регресивної еволюції;
б) прогресивної еволюції;
в) великих генів.

4) Значення в еволюції

Віруси є важливим природним засобом перенесення генів між різними видами, що породжує генетичне різноманіття і направляє еволюцію. Вважають, що віруси відіграли центральну роль у ранній еволюції, ще до розбіжності бактерій, архей і еукаріотів, у часи останнього універсального загального предка життя на Землі. Віруси й донині є одним з найбільших живих сховищ недослідженого генетичного різноманіття на Землі.

Спроможність вірусів спричиняти спустошливі епідемії серед людей породжує тривогу, що віруси можна застосувати як біологічну зброю. Додаткові побоювання викликало успішне відтворення вірусу іспанського грипу в лабораторії. Іншим прикладом може бути вірус віспи. Упродовж усієї історії він спустошував безліч країн аж до його остаточного викорінення. Офіційно зразки вірусу віспи зберігаються лише в двох місцях у світі — у двох лабораторіях в Росії і США.

Побоювання, що його можуть використати як зброю, не зовсім безпідставні; вакцина проти віспи іноді має важкі побічні ефекти — в останні роки до офіційно оголошеного викорінення вірусу більше людей серйозно захворіли через вакцини, ніж від вірусу, тому вакцинацію проти віспи більше не практикують повсюдно. Через це більша частина сучасного населення Землі практично не має стійкості до віспи.

4.1. Бактеріофаг

Бактеріофаги, або фаги (буквально з грецької — пожирачі бактерій) — це віруси, що вражають бактерії. Як і інші віруси, фаги є паразитами — вони не можуть розмножуватися без клітини господаря. При цьому фаги строго спеціалізовані: вони розпізнають і вражають лише певний вид бактерії, іноді — окремі штами одного виду.

Бактеріофаги — найчисленніша та найпоширеніша на Землі група вірусів. Бактерії мешкають повсюдно, а скрізь, де є бактерії, є і фаги: в ґрунті, водоймах, рослинах, в травному тракті людей і тварин та ін. Чим багатший субстрат мікроорганізмами, тим більше в ньому фагів. Разом з тим, фаги можуть існувати й за відсутності мікроба-господаря, зберігаючи здатність до інфікування протягом десятиліть. Бактеріофаги — важливий природний інструмент контролю чисельності мікроорганізмів.

Типова фагова частка складається з голівки та хвоста. У голівці міститься генетичний матеріал (ДНК або РНК). Хвостовий відросток забезпечує взаємодію фага з бактерією-господарем. Він має вигляд порожнистої трубки, по якій генетичний матеріал потрапляє з головки фага в цитоплазму бактерії. На кінці хвоста у багатьох фагів розташована базальна пластинка з тонкими довгими нитками, які допомагають вірусу закріпитися на поверхні бактерії.

4.2. Мімівірус

Мімівірус– рід вірусів, що включає в себе єдиний пізнаний вид Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV). У побуті APMV зазвичай називають просто мімівіруса. Даний вірус відрізняється найбільшим діаметром капсида з усіх відомих вірусів, а також, в порівнянні з іншими вірусами, більш об’ємним і складнострукторованим геномом. У світлі браку точних даних про природу даного вірусу, його відкриття викликало великий інтерес у наукових колах. Було висловлено припущення, що мімівіруса представляє собою відсутню ланку між вірусами і бактеріями. Більш радикальна думка говорить про те, що мімівіруса є принципово нову форму життя, не відноситься до вірусів або бактерій.

Існує гіпотеза, що мімівірус може викликати у людей деякі форми пневмонії. До цих пір були знайдені лише непрямі докази на користь цієї гіпотези у вигляді антитіл до вірусу, виявлених у пацієнтів, що страждають на пневмонію. Мімівірус володіє багатьма властивостями, які поміщають його на кордон живого і неживого. 

4.3. Тютюнова мозаїка

Тютюнова мозаїка проявляється в усіх районах вирощування томату та інших пасльонових культур, але найбільше — в теплицях. Спочатку листки уражених рослин набувають крапчастості, а потім — різкої мозаїчності: між жилками — світло-зелені ділянки неправильної форми, а біля жилок — темно-зелені. У теплицях при недостатньому освітленні, високій вологості та низькій температурі повітря, крім мозаїчності, проявляється ниткоподібність та папоротеподібність листя.

Збудником хвороби є вірус Tabaco mosaic virus (Nicotiana virus 1 Smith), який уражує всі пасльонові культури. Від рослини до рослини вірус передається механічно. Переносником його може бути також попелиця.

Вірус від уражених рослин через кореневу систему може потрапляти в грунт, а потім, разом з ґрунтовим розчином, через кореневу систему — у здорові рослини. Певно, цим і можна пояснити швидке поширення хвороби. Вірус тютюнової мозаїки передається також насінням і зберігається у сухих або неповністю згнилих рештках рослин.

Шкідливість хвороби полягає в погіршенні транспірації в рослинах, зниженні їх росту й інтенсивності цвітіння. При цьому квітки і пуп’янки засихають, а у плодах відкладається мало цукрів та органічних кислот. Все це призводить до зниження врожаю — плодів формується менше і вони невеликого розміру.

Для вірусу тютюнової мозаїки характерна спіральна симетрія. Його віріони мають вигляд жорстких порожнистих паличок. Геном представлений однією однонитковою (+)-РНК.

4.4. Аденовірус

Аденовіруси (Adenoviridae) — родина ДНК-вмісних вірусів, які спричинюють гострі респіраторні захворювання у людей і тварин. У людей можливі різні форми клінічного перебігу аденовірусної інфекції — аденофарингокон’юнктивальна гарячка, ізольований кон’юнктивіт, атипова пневмонія, тощо.

Аденовіруси мають форму ікосаедрів діаметром 60 — 80 нм, які містять приблизно 200 — 250 капсомерів. Частинки не мають зовнішньої оболонки. Віруси складаються з нуклеїнової кислоти та білків. Ліпідів не містять. Розмножуються тільки в культурах тканин того виду тварин, у якого вони породжують захворювання. Можуть уражати риб, рептилій, птахів, ссавців, людей. Деякі аденовіруси людини (переважно виду Human adenovirus C) спричинюють також продуктивні інфекції в клітинах деяких тварин (гризуни, жуйні).

Деякі віруси спричинюють пухлини у різних видів. У 1962 pоці американський імунолог та вірусолог Д. Трентин з співавторами описали перший випадок індукції злоякісної пухлини у тварин патогенним вірусом людини — ним виявився аденовірус-12, що спричиняє пухлини в гризунів. Пізніше онкогенність аденовірусів у тварин багаторазово підтверджували інші дослідники, але його онкогенність для людей не доведена.

4.5. Герпесвірус

Герпесвіруси (Herpesviridae) — родина ДНК-вмісних вірусів, які можуть уражати людину і різноманітних тварин. Натепер відомо близько 200 вірусів в цій родині. Вони спричиняють хронічні ураження з довічною персистенцією в організмі уражених. Герпесвірусні інфекції (англ. herpesviral infections) — група інфекційних захворювань, які спричиняють віруси родини герпесвірусів (англ. Herpes viruses). Серед яких для людини патогенними є 8 вірусів (або типів людських вірусів). Термін «Герпесвірусна інфекція» потрібно використовувати відносно всіх нозологічних форм, спричинених герпесвірусами. Тоді як термін «Герпетична інфекція» допустимий лише для означення проявів хвороби, яку спричинюють тільки віруси простого герпесу 1 і 2.

Варіанти взаємодії є різноманітними:

• Гостра герпесвірусна інфекція — виникає при первинному інфікуванні у 1—20% випадків.
• Рецидивуюча герпетична інфекція — клінічні прояви загострення персистуючої інфекції (ВПГ 1 та 2 типу), виникає у 5—40% інфікованих.
• Персистуюча герпесвірусна інфекція — безсимптомна персистенція вірусу, яка супроводжується його виділенням в навколишнє середовище. Персистуючий інфекційний процес лежить в основі латентної інфекції.
• Латентна герпесвірусна інфекція — безсимптомна персистенція вірусу, яка не супроводжується його виділенням в навколишнє середовище. Вірусу не виявляють за допомогою діагностичних методів у зв’язку з тим, що він інтегрований у геномклітини.
• Повільні герпесвірусні інфекції характеризуються тривалим інкубаційним періодом, прогресуючим перебігом та неминучою смертю.

4.6. Риновірус

Ринові́русна інфе́кція — гостра вірусна хвороба з групи ГРВІ, яка характеризується гострим ринітом (нежить). Складає велику частку випадків застуди. Інкубаційний період складає 1-6 діб. Риновірусна інфекція розпочинається із закладення носа, чхання, слизових та водянистих виділень, кількість яких невпинно збільшується.

У багатьох хворих дере в горлі, деякі пацієнти відзначають підкашлювання, кон’юнктивіт із сльозотечею, у них притуплюються нюх і смак. Проте загальна інтоксикація виражена слабо або взагалі відсутня, температура тіла нормальна або субфебрильна. Обличчя бліде. Ніс дещо розпухає, рот напіввідкритий.

На губах нерідко висипає герпес, що є фоновою хворобою. Слизова оболонка носа гіперемована, набрякла. Іноді дещо збільшені підщелепні та верхні шийні лімфатичні вузли. Хвороба триває не довше ніж 2 тижні.

4.7. ВІЛ

Вірус імунодефіциту людини або ВІЛ спричиняє синдром набутого імунного дефіциту (СНІД), — хворобу імунної системи за якої організм хворого втрачає можливість захищатися від ВІЛ-асоційованих хвороб: опортуністичних інфекцій та пухлин. Без лікування смерть настає в середньому через 9-11 років після зараження (в залежності від підтипу вірусу). Високоактивна антиретровірусна терапія дозволяє збільшити тривалість життя до 70-80 років.

Передається статевим шляхом через прямий контакт слизових оболонок або крові з рідиною тілесного походження, яка містить ВІЛ, як-от кров, сперма, піхвові виділення, передсім’яна рідина. Нестатевим шляхом вірус може передаватися від матері до дитини (під час вагітності, народження, або годування грудним молоком), а також внаслідок використання нестерильних медичних інструментів. У різних тілесних рідинах вірус представлений і вільними частинками, і зараженими клітинами.

Вірус уражає клітини імунної системию. Клітинний імунітет втрачається і організм стає все більше сприйнятливий до розвитку різних інфекцій, що призводить до СНІДу.

5) Віроїди

Віроїди — інфекційні агенти, що складаються тільки з кільцевої молекули РНК. У віроїдів немає білкової оболонки. Віроїдна РНК дуже маленька — завдовжки лише кілька сотень нуклеотидів і вона не кодує білків.

Віроїди спричиняють захворювання рослин, такі як карликовість хризантем, веретеноподібність бульб картоплі, плямистість авокадо тощо. Вони значно впливають на світове сільське господарство, спричиняючи захворювання економічно важливих культурних і декоративних рослин. Зараження віроїдами відбувається під час механічного пошкодження рослини. Усередині ураженої рослини віроїди переміщаються по клітинних контактах — плазмодесмах.

Сьогодні ще не зовсім зрозумілий молекулярний механізм, що призводить до захворювання. Припускають, що віроїдна РНК може блокувати або заміщати клітинну РНК, порушувати сплайсинг, взаємодіяти з клітинними білками.

Ключова ідея:

Пріони — це інфекційні агенти, які є білками з аномальною третинною структурою.

Віроїди — це інфекційні агенти, що складаються тільки з кільцевої молекули РНК.

6) Пріони

Пріони — це інфекційні агенти, які є білками з аномальною третинною структурою. Вони не містять нуклеїнових кислот. У певному сенсі, пріони подібні до вірусів, оскільки здатні збільшувати свою чисельність, тільки використовуючи ресурси клітини. Разом з тим для їх розмноження не потрібні ДНК або РНК.

Пріонні білки тварин і людини утворюються з нормальних клітинних білків, які відповідають за оболонки нервових волокон. Просторова структура білків може аномально змінюватися. Унаслідок цього білок набуває каталітичної активності й каталізує перетворення дедалі більшої кількості нових нормальних білків на пріонні. Таким чином, запускається ланцюгова реакція й утворюється безліч неправильно згорнутих білків. У клітині накопичуються їх відкладення — амілоїди. Уражені амілоїдами тканини втрачають нормальну структуру й відмирають.

У ссавців пріонні захворювання уражають нервову тканину, переважно головний мозок. Вони спричиняють невиліковні стани — губчасті енцефалопатії (коров’ячий сказ у великої рогатої худоби, скрейпі в овець), що призводять до смерті. У людини відомі такі пріонні захворювання, як хвороба Крейтцфельдта — Якоба і куру.

За даними сучасних досліджень, основний шлях поширення пріонних захворювань — заражена їжа. Наприклад, уживання м’яса корів, уражених губчастим енцефалітом, призводить до розвитку хвороби Крейтцфельдта — Якоба в людини. Також у сім’ях з певними мутаціями гена PrP мають місце спадкові пріонні захворювання. Інкубаційний період пріонних хвороб становить від місяця до кількох десятиліть.

Пріони не викликають імунної відповіді організму. Вони надзвичайно стійкі до дії хімічних і фізичних чинників, витримують кип’ятіння, не розщеплюються протеазами (ферментами, що розщеплюють білки) і не перетравлюються в травному тракті.

Тест-контроль №2

1) Віруси, що вражають бактерії?

а) пріони;
б) бактеріофаг;
в) мімівірус.

2) У побуті APWV називають?

а) пріон;
б) віроїд;
в) мімівірус.

3) Тютюнова мозаїка проявляється у?

а) тварин;
б) пасльонових рослин;
в) дводольних рослин.

4) Які захворювання викликають аденовіруси?

а) респіраторні;
б) статеів;
в) ШКТ.

5) Герпесвіруси належать до?

а) РНК-вмісних;
б) багатолонцюгових;
в) ДНК-вмісних.

6) Риновірусна інфекція характеризується?

а) високою температурою;
б) слабкістю;
в) гострим ринітом.

7) Хворобу імунної системи викликає?

а) ВІЛ;
б) СНІД;
в) ГРВІ.

8) Віроїди складаються з?

а) молекули ДНК;
б) молекули білка;
в) молекули РНК.

9) Пріони є?

а) ліпідами;
б) білками;
в) бактеріями.

10) Пріонні білки утворюються з?

а) клітинних білків;
б) ДНК клітини;
в) РНК клітини.

11) Хворобу Куру викликають?

а) пріони;
б) віроїди;
в) бактерії.

12) Основні шляхи поширення пріонних захворювань?

а) тварини;
б) рослини;
в) заражена їжа.

Цікавинки

Що таке віруси? Це перші живі організми на планеті та одночасно – провокатори хвороб. Ви знали, що віруси живі? У них є ДНК або РНК, вони здатні до мутацій, розмноження та виживання в складних умовах.

Коли ж вони з’явилися? Вважається, що віруси є аборигенами нашої планети. А одна із версій, що вони потрапили на Землю в момент її створення, бо насправді живуть і в космосі.

У чому їх користь? Колись експеримент довів, що в умовах повної стерильності людський організм є нежиттєздатним. Це доводить необхідність для нас контактувати з вірусами. Вони суперважливі для імунної системи. Знайомлячись з вірусами, організм виробляє проти них природну зброю – імунітет.

Що вони найбільше люблять?  Віруси найбільше люблять жити в живому організмі – людини, тварини або рослини. Саме в організмі вони займаються улюбленою справою – розмноженням. Тому що саме цей процес є сенсом їхнього життя. І для цього «аборигенам» потрібна жива клітина.

Як захиститись від цих провокаторів? Захиститися від цих маленьких збудників допомагає комплексний підхід! «Сопливий дитячий вік» (з 2 до 9 років) тренує імунну систему, вакцинація оберігає від «обов’язкових» хвороб типу краснухи, вітрянки, кору і тому подібних, а гігієна та обережність – наші елементарні заходи безпеки, про які ми чуємо щодня і звідусіль, та не завжди дотримуємося!

Але з часом віруси слабшають і втрачають свою силу! Що, звісно, не може не тішити! Тому наше завдання сьогодні – дбати про власний імунітет та дотримуватись гігієни. Отож, бережіть себе та своїх близьких!

Ми всі, можливо – результат роботи вірусів! Так як значна частина нашого геному містить “осколки” і цілі частини вірусів, які вторгалися у наших предків мільйони років тому, і були “одомашнені”.

Клітина! Велика кількість утворень у наших клітинах є на перший погляд марними, що пояснюється в тому числі тим, що це – віруси, які благополучно прижилися всередині нас на різних етапах еволюції.

Наш геном! Більшість з упроваджених у наш геном стародавніх вірусів не існують у природі в наш час.

Воскресіння! У 2005 році французькі вчені почали роботу по “воскресінню” одного з таких вірусів. Один з відроджених таким чином вірусів під кодовою назвою Фенікс, виявився нежиттєздатним. Мабуть, не все так просто.

Наш геном! Деякі вірусні осколки у нашому геномі, мабуть, відповідальні за роботу автоімунної системи та розвиток ракових захворювань.

Наше життя! Самим своїм життям ми зобов’язані вірусам – частина з протеїнів, закодованих вірусною ДНК в організмі матері, “коректують” імунну систему організму, щоб він не атакував ембріон під час розвитку.

Всі організми на Землі є далекими родичами! Учені мають підстави вважати, що мільярд років тому один з вірусів інтегрувався у клітину бактерії і з цього вийшло клітинне ядро, яке згодом призвело до утворення різноманіття флори і фауни, включаючи нас з вами!

Література

1)   Біологія і екологія: підручник для 10 класу закладів загальної середньої освіти/ Р.В.Шаламов, Г.А.Носов, М.С.Каліберда, А.В.Коміссаров – Харків: Соняшник, 2018. – 312 с.:іл.

2)   Медична мікробіологія. Посібник з мікробних інфекцій: патогенез, імунітет, лабораторна діагностика та контроль: 19-е видання: у 2 томах. Том 1 / Майкл Р. Барер, Вілл Ірвінг, Ендрю Свонн, Нелюн Перера.

3)   Біологія: Довідник для абітурієнтів та школярів загальноосвітніх навчальних закладів: Навчально – методичний посібник. – 2 – е видання. – К.: Літера ЛТД, 2010. – 656 с.

4)   Збірка науково –методичних журналів “Біологія”- Г. Л. Біліч «Біологія повний курс», 2005р.

Інтернет – ресурси:

– https://www.google.com.ua

– http://lessons.com.ua/vid-kriterij-vidu-populyaciї/

– https://subject.com.ua/lesson/biology/10klas_1/5.html

– http://narodna-osvita.com.ua/389-vid-yogo-kriteryi–

vidoutvorennya.html

–  https://uk.wikipedia.org/wiki/Вірус