Организация генома митохондрий.
Существуют два типа цитоплазматических ДНК: одни находятся в митохондриях эукариот, другие -в хлоропластах зеленых растений и водорослей. Как и все цитоплазматические элементы, они наследуются по материнской линии, а не по законам Менделя! Большая часть белков этих органелл, закодированная в ядерной ДНК, синтезируется в цитоплазме и затем переходит в органеллу. Однако некоторые белки митохондрий и хлоропластов и все их РНК кодируется в ДНК самих органелл и в них же синтезируются. Таким образом, органеллы - это результат объединенных усилий двух геномов и двух трансляционных аппаратов. РНК-компоненты рибосом органелл, а также тРНК, использующиеся при трансляции, кодируются геномами митохондрий и хлоропластов.
Размеры генома хлоропластов у всех исследованных организмов сходны, тогда как митохондриальные геномы у растений намного больше, чем у животных.
Все митохондрии и хлоропласты содержат по несколько копий собственной геномной ДНК. Эти молекулы ДНК обычно распределены в виде отдельных групп в матриксе митохондрий и в строме хлоропластов, где они прикреплены к внутренней мембране. Способ упаковки ДНК неизвестен. По структуре геном более сходен с бактериальным геномом: например, как и у бактерий, у них нет гистонов.
Геном вирусов включает:
– Структурные гены, которые кодируют белки. Занимают примерно 95 % вирусной хромосомы. Белки вирусов можно разделить на несколько групп: структурные, ферменты, регуляторы.
– Регуляторные последовательности, которые не кодируют белки: промоторы, операторы и терминаторы.
– Прочие некодирующие участки (сайты), в том числе:
– участок attP, обеспечивающий интеграцию вирусной хромосомы в хромосому клетки–хозяина;
– участки cos – липкие концевые участки линейных вирусных хромосом, обеспечивающие замыкание линейной хромосомы в кольцевую форму.
Гены, кодирующие рРНК и тРНК, в геноме вирусов обычно отсутствуют. Однако в геноме крупного фага Т4 имеются гены, кодирующие несколько тРНК.
Геном вирусов отличается высокой плотности упаковки информации. Например, у фага φХ174 в пределах одного гена может располагаться еще один ген. В частности, ген В находится в пределах гена А, а ген Е – в пределах гена D. У мелкого РНК-содержащего фага f2 ген регуляторного белка, блокирующего лизис (созревание вирионов и разрушение клетки), перекрывается с двумя другими генами, удаленными друг от друга.
Особенности вирусов эукариот
У вирусов эукариот обнаружены следующие особенности:
1. Интрон-экзонная структура генов.
2. Модификация белков после синтеза полипротеинов: весь геном транскрибируется в виде одной молекулы мРНК, которая служит матрицей для синтеза полипротеина – одного гигантского инертного белка, и лишь затем происходит расщепление полипротеина на белки, выполняющие определенные функции.
3. Перекрывание генов (обезьяний вирус SV 40, вирус гриппа).
К ДНК-содержащим вирусам относятся многие вирусы бактерий – бактериофаги (или просто фаги). Некоторые мелкие фаги (например, фаг М13) при репродукции не разрушают клетку. Репродукция крупных фагов (например, фага Т–4) приводит к гибели клетки. Фаг Т–4 – это один из наиболее сложно организованных вирусов. Белковый капсид включает не менее 130 белков, образующих головку, воротничок, сократимый хвост, базальную пластинку и хвостовые нити. Такое строение капсида позволяет впрыскивать ДНК в бактериальную клетку через толстую оболочку, поэтому подобные вирусы образно называют «живыми шприцами». Т–фаги могут существовать в виде профага длительное время. К ДНК-содержащим вирусам относятся возбудители многих заболеваний человека и животных: вирусы оспы, герпеса, гепатита В, аденовирусы млекопитающих и человека (вызывают желудочно-кишечные заболевания, ОРВИ, конъюнктивиты), вирусы бородавок человека. К ДНК-содержащим вирусам относятся и некоторые вирусы растений (вирус золотистой мозаики фасоли, вирус мозаики цветной капусты). Некоторые вирусы используются в генной инженерии для переноса генов от одних организмов к другим, например, обезьяний вирус SV 40.
Вирионы ДНК-содержащих вирусов содержат ДНК. Объемом ДНК определяется количество белков в вирионе: один полипептид кодируется отрезком ДНК длиной примерно 1 тысяча нуклеотидов (нуклеотидных пар). После проникновения в клетку вирусная ДНК становится матрицей для синтеза ДНК и РНК.
Примеры организации генома ДНК-содержащих вирусов
1. Кольцевая двухцепочечная ДНК длиной около 5 тпн.
– Обезьяний вирус SV 40. Мелкий эукариотический вирус. Вирионы в виде икосаэдра. Капсид белковый. Используется в генной инженерии как вектор переноса генов. Кодирует 5 белков.
– Вирусы бородавок человека.
2. Кольцевая одноцепочечная ДНК длиной около 5 тн; может быть как кодирующей, так и антикодирующей.
– Мелкие бактериофаги типа М13. Не разрушают клетку. Капсид включает 8 белков.
– Вирус золотистой мозаики фасоли.
3. Линейная двухцепочечная ДНК длиной 30-150 тпн.
– Бактериофаги типа Т4. Вирионы крупные. Белковый капсид из 130 белков включает: головку, хвостовой отдел и хвостовые нити. Эти вирусы могут существовать в виде профага длительное время.
– Аденовирусы млекопитающих и человека. Вирионы средних размеров в виде икосаэдра. Капсиды белковые. Вызывают ОРВИ, конъюнктивиты, желудочно-кишечные заболевания, иногда обладают онкогенными свойствами.
– Вирусы оспы, герпеса и им подобные. Вирионы крупные. Имеется липопротеиновая оболочка.
4. Линейная одноцепочечная ДНК длиной около 5 тн; ДНК может быть как кодирующей, так и антикодирующей. У человека известны как спутники аденовирусов.
5. Двухцепочечная ДНК, замкнутая в кольцо из перекрывающихся сегментов. Длина ДНК – 3-8 тн.
– Вирус гепатита В. Вирион сферический, средних размеров. Имеется дополнительная оболочка из вирусных и клеточных белков. Кодирует 5 белков.
– Вирус мозаики цветной капусты (CaMV). Промотор 35S-RNA (CaMV35S) этого вируса широко используется в традиционной генной инженерии для создания генетических конструкций.
К РНК-содержащим вирусам относятся многие вирусы растений, возбудители заболеваний человека и животных: вирус полиомиелита, вирусы гриппа А, В и С, вирусы паротита (свинки), кори, чумы плотоядных животных (чумки), бешенства, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). В отдельную группу выделяются арбовирусы, которые переносятся членистоногими (клещами, москитами), например, вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки. Многие РНК-содержащие вирусы вызывают ОРВИ (например, коронавирусы), желудочно-кишечные заболевания (реовирусы птиц, млекопитающих и человека). Некоторые РНК-содержащие вирусы используются в биотехнологии, например, вирусы полиэдроза насекомых.
Вирионы РНК-содержащих вирусов содержат РНК. После проникновения в клетку вирусная РНК становится матрицей для синтеза ДНК и РНК.
Примеры организации генома РНК-содержащих вирусов
1. Линейная одноцепочечная мРНК (плюс–цепь) длиной около 4 тн; в виде единой молекулы или в виде нескольких разных молекул. Плюс-цепь сразу же может использоваться для трансляции. Вегетативно-репродуктивная фаза этих вирусов протекает в цитоплазме. В плюс-цепи закодирована РНК-репликаза (РНК-зависимая РНК-полимераза). Представители:
– Вирус табачной мозаики (ВТМ) – сегментированная РНК. Вирион нитевидный (18х300 нм). ВТМ открыт Д.И. Ивановским в 1982 г.
– Вирус полиомиелита – несегментированная РНК. Вирионы мелкие, в виде икосаэдра. Капсид белковый.
– Вирус бешенства. Нитевидный вирион. Имеется дополнительная липопротеиновая оболочка.
– Арбовирусы (переносятся членистоногими: клещами, москитами) – вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки. Морфология и размеры вирионов разнообразны, например, вирус энцефалита содержит 9 белков. Имеется дополнительная липопротеиновая оболочка.
– Мелкие бактериофаги (с несегментированной РНК).
2. Линейная одноцепочечная кРНК (минус–цепь, порядок нуклеотидов комплементарен по отношению к мРНК). Минус–цепь не может служить для трансляции и используется как матрица для синтеза плюс–цепи. Плюс-цепь служит для трансляции вирусных белков и используется как матрица для синтеза вирусной кРНК. Вегетативно-репродуктивная фаза этих вирусов также протекает в цитоплазме.
– Вирусы гриппа А, В, С. Вирус гриппа А содержит минус-цепь РНК, состоящую из 8 фрагментов. Фрагменты РНК связаны с вирусными белками и образуют спиральный нуклеокапсид. Поверх нуклеокапсида располагается гликолипопротеиновый суперкапсид. В составе вириона 10 белков. В состав суперкапсида входит два белка, определяющих антигенные свойства вируса: гемагглютинин и нейраминидаза. Кроме того, в состав вириона входит уже готовая РНК-репликаза, обеспечивающая синтез плюс-цепи на матрице минус-цепи.
– Вирусы паротита (свинки), кори, чумы плотоядных животных (чумки). Сферический вирион средних размеров. Имеется дополнительная липопротеиновая оболочка.
3. Линейная двухцепочечная РНК
– Мелкие бактериофаги. Вирионы мелкие, сферические или в виде икосаэдра. Капсид белковый.
– Вирусы полиэдроза насекомых. Вирионы мелкие, сферические или в виде икосаэдра. Капсид белковый. Используются в биотехнологии (для синтеза интерферона).
– Реовирусы птиц, млекопитающих и человека. Вирионы мелкие, сферические или в виде икосаэдра. Капсид белковый. Вызывают ОРВИ, желудочно-кишечные заболевания. РНК фрагментированная (10...11 фрагментов), кодирует 11 белков.
4. Две линейные одноцепочечные одинаковые молекулы мРНК длиной около 10 тн. Ретровирусы. Способны интегрироваться в ДНК. В состав вирионов входит фермент обратная транскриптаза (ревертаза). Имеется дополнительная липопротеиновая оболочка. Многие ретровирусы вызывают онкологические заболевания: лейкозы, саркомы, опухоли молочных желез. К ретровирусам относится и вирус иммунодефицита человека, вызывающий СПИД.
– Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Содержит одну плюс-цепь РНК, кодирует 13 белков. Сферический вирион. Имеется дополнительная липопротеиновая оболочка, включающая фрагменты мембран человека. Избирательно поражает Т–лимфоциты.
Исследование РНК вируса гепатита С является наиважнейшей процедурой, которая позволяет с большой точностью устанавливать длительность и методы лечения больных.
Диагностика заболевания состоит из нескольких различных исследований крови, таких как:
Первое исследование делается при первом подозрении на гепатит. Второй вариант является наиболее значимым при лечении HCV РНК, поэтому рассмотрим его более подробно.
Вирусный гепатит C, или HCV, это инфекционная болезнь, поражающая печень. Заражение вирусом происходит через кровь. Заразиться можно, делая переливание крови, когда не соблюдаются правила по стерилизации медицинских инструментов. Реже встречаются случаи, когда заболевание получается половым путем или от беременной матери к плоду. Гепатит С бывает 2-х типов.
Хронический гепатит С наиболее опасен. Это форма болезни, которая может длиться на протяжении всей жизни. Она приводит к серьезным проблемам функционирования печени, таким как цирроз либо рак. У 70-90% инфицированных людей болезнь переходит в хроническую стадию.
Важнейшая состоит в том, что он протекает скрытно, без желтушных признаков. При этом чаще всего жалуются на поднятие температуры, тошноту и рвоту, физическую слабость, повышенную утомляемость, потерю аппетита и веса. При этом на фоне небольшого уплотнения тканей печени достаточно часто происходит ее злокачественное перерождение. По этой причине вирусный гепатит С зачастую называют «бомбой замедленного действия» или «ласковым убийцей».
Другая особенность болезни заключается в очень медленном ее развитии, исчисляемом десятками лет.
Как правило, заразившиеся не ощущают никаких симптомов и не подозревают о своем истинном состоянии. Часто заболевание можно выявить только при обращении к врачу по другому вопросу.
К группе риска относятся:
Определение РНК вируса HCV-RNA, также именуемый , это исследование биологического материала (крови), с помощью которого можно определить в организме непосредственное наличие самого геноматериала вируса гепатита (любой отдельно взятый вирус является одной-единственной частичкой РНК).
Основной метод проведения теста — ПЦР, или метод полимеразно-цепной реакции.
Существуют два вида тестов крови на определение РНК HCV:
Проведение качественного анализа дает возможность определить, находится ли вирус в составе крови. Все пациенты, у которых найдены антитела С-гепатита, должны пройти данный тест. По его результатам можно получить 2 ответа: «присутствует» либо «отсутствует» вирус. По положительному результату теста (обнаружено) можно судить об активном размножении вируса, который заражает здоровые клетки в печени.
Тест, проводимый на качественный ПЦР, настроен на конкретную чувствительность, от 10 до 500 МЕ/мл. Если обнаруженный в составе крови вирус гепатита при удельном содержании меньше 10 МЕ/мл, то обнаружение вируса может стать невозможным. Очень низкое значение удельного содержания вируса наблюдается среди пациентов, для которых назначена противовирусная терапия. Поэтому важным является тот факт, насколько высока чувствительность медицинской системы для диагностирования и постановки качественного результата при полимеразной цепной реакции.
Зачастую полимеразная цепная реакция C-гепатита проводится сразу же после нахождения соответствующих антител. Последующие тесты, при прохождении противовирусной терапии, проводятся на 4-ю, 12-ю и 24-ю недели. И еще один анализ после прекращения ПВТ делается через 24 недели. Затем — один раз в год.
Количественный анализ ПЦР РНК, иногда называемый вирусной нагрузкой, определяет концентрацию (удельное содержание) вируса в составе крови. Другими словами, под вирусной нагрузкой понимается определенное количество вирусной РНК, которое может находиться в конкретном количестве крови (принято использовать 1 мл, равный 1 см в кубе).
Единицы измерения для результатов теста — международные (стандартные) единицы, разделенные на один миллилитр (МЕ/мл). Содержание вируса иногда представляется по-разному, это зависит от лабораторий, где проводятся исследования. Для гепатита С количественное определение иногда использует такие значения, как копии/мл.
Необходимо понимать, что нет никакой конкретной зависимости в степени тяжести гепатита С от концентрации данного штамма в составе крови.
Проверка «вирусной нагруженности» позволяет определить степень инфекционности заболевания. Так риск заразить вирусом другого человека повышается при повышении концентрации гепатита в составе крови. К тому же высокое содержание вируса снижает эффект от проводимого лечения. Поэтому малая вирусная нагрузка является очень благоприятным фактором для успешного лечения.
К тому же тест гепатита С и его определение методом ПЦР играют большую роль при применении терапии от болезни и определения успешности лечения. На основании результатов теста осуществляется планирование курса реабилитации. Например, при слишком медлительном уменьшении удельной концентрации вируса гепатита, противовирусная терапия продлевается, и наоборот.
В современной медицине считается, что нагрузка больше 800000 ME/мл является высокой. Нагрузка же сверх 10000000 ME/мл считается критической. Но у специалистов из разных стран и по сей день не появилось одинакового мнения о пределах вирусной нагрузки.
В общих случаях количественный анализ на гепатит HCV-RNA делается перед проведением противовирусной терапии и через 3 месяца по окончании лечебных процедур для определения качества проведенной терапии.
В качестве результата для количественного теста станет считаться количественная оценка результатов по образцу, указанному выше. В результате будет вынесен вердикт «ниже измеряемого диапазона» или «в крови не обнаружено» — это является нормой для здорового человека.
Параметр чувствительности качественного теста обычно ниже, чем чувствительность количественного анализа. Расшифровка «Отсутствующий» показывает, что оба вида анализов не нашли РНК вируса. При показателе теста «ниже измеренного диапазона» анализ количественного типа, скорее всего, не нашел РНК гепатита, хотя это подтверждает наличие вируса с очень маленьким удельным содержанием.
Генотипирование РНК вируса гепатита C диагностирует присутствие разных . Науке известно более 10 типов генома вируса, но для медицинской практики достаточно выделить несколько генотипов, имеющих наибольший удельный вес в регионе. Определение генетического типа играет ключевую роль при выборе сроков лечения, что очень необходимо, если принять во внимание обширный спектр побочных эффектов лекарств от гепатита.
Единственным действенным способом вылечить вирус гепатита С, как правило, оказывается сочетание 2-х медпрепаратов:
По отдельности эти лекарства не так эффективны. Рекомендуемые дозировки лекарств и сроки применения должны назначаться только врачом и индивидуально каждому пациенту. Лечение этими лекарствами может растянуться на срок от 6 до 12 месяцев по первой схеме и от 3 до 6 месяцев по второй и третьей схеме.
1 - парамиксовирусы; 2 - вирусы гриппа; 3 - коронавирусы; 4 - аренавирусы; 5 - ретровирусы; 6 - реовирусы; 7 - пикорнавирусы; 8 - капицивирусы; 9 - рабдовирусы; 10 - тогавирусы, флавивирусы; 11 - буньявирусы
Геномы почти всех известных РНК-содержащих вирусов - это линейные молекулы, их удобно разделить на 3 группы.
Первая группа - это однонитевые геномы положительной полярности, т.е. с нуклеотидной последовательностью, соответствующей таковой у мРНК.
Такие геномы обозначают как (+) РНК.
Вирусные (+) РНК-геномы кодируют несколько белков, среди которых РНК-зависимая РНК-полимераза (репликаза), способная синтезировать молекулы РНК без участия ДНК.
С помощью этого фермента синтезируются сначала (-) нити РНК фага,
Затем при наличии особого белка, называемого «хозяйским фактором», репликаза осуществляет синтез (+) нити РНК.
На заключительной стадии из накопившихся вирусных белков и (+) РНК формируются вирионы.
Упрощенная схема этого процесса такова:
(+) РНК (-) РНК
Однонитевый (+) РНК-геном характерен для
а) фага Qβ,
б) вирусов табачной мозаики,
Вирус табачной мозаики – пример + одноцепочечного вируса растенийвирус не имеет оболочки, спиральный, содержит 2130 идентичных молекул белка капрсида и одну цепь РНК. РНК располагается в спиральном желобке, обрапзованном белковыми субъединицами, и удерживается многочисленными слабыми связями.
Инфекционный процесс, протекающий по схеме (прозрачка 2 внизу), состоит в проникновении вируса в растительную клетку с последующей быстрой утратой им капсида. Затем в результате трансляции непосредственно +одноцепочечной вирусной РНК рибосомами клетки-хозяина образуются несколько белков, часть которых необходима для репликации вирусного генома.
Репликация осуществляется РНК-репликазой, продуцирующей копии РНК для новых вирионов. Синтез белка капсида происходит только после того как инфицировавшая клетку РНК подвергается некоторой модификации, делающей возможным присоединение рибосом клетки к тому участку РНК, которым кодируется этот белок. Сборка вириона начинается с образования дисков из белка капсида. Два таких белковых диска, располагаясь концентрически, образую похожую на бисквит структуру, которая после связывания с ней РНК приобретает форму спирали. Последующее присоединение молекул белка продолжается до тех пор, пока РНК не будет покрыта полностью. В своей окончательной форме вирион представляет собой цилиндр длиной 300 нм.
3) полиомиелита,
4) клещевого энцефалита.
Вторая группа - это однонитевые геномы с негативной полярностью, т.е. (-) РНК-геномы.
Поскольку (-) РНК не может выполнять функции мРНК, для образования «своих» мРНК вирус внедряет в клетку не только геном, но и фермент, умеющий снимать с этого генома комплементарные копии по схеме:
(-) РНК (+) РНК
Этот вирусный фермент (РНК-зависимая РНК-полимераза, синтезированная в предыдущем цикле размножения) упакован в вирионе в удобной для доставки в клетку форме.
Инфекционный процесс начинается с того, что вирусный фермент копирует вирусный геном, образуя (+) РНК, которая выступает в качестве матрицы для синтеза вирусных белков, в том числе РНК-зависимой РНК-полимеразы, которая входит в состав образующихся вирионов
Интересное на сайте:
Основные группы прокариот. Бактерии – фототрофы
Многие бактерии используют свет, как источник энергии. Все они окрашены в красный, оранжевый, зеленый или сине-зеленый цвет; ведь для того, чтобы свет произвел какую-либо работу, он должен быть поглощен красителем – пигментом. У бактерий...
Основные понятия и термины
В работе дано определение используемых специфических или допускающих неоднозначную трактовку терминов и понятий. ...
Стадии развития естествознания (синкретическая, аналитическая,
синтетическая, интегрально-дифференциальная)
1. Синкретическая стадия.
На этой стадии сформировались общие, нерасчленённые, недетализированные представления об окружающем мире как о чём-то целом, появилась так называемая натурфилософия (философия Природы), превратившаяся во всеобще...
2 - вирусы гриппа;
10 - тогавирусы, флавивирусы;
Первая группа - это однонитевые геномы положительной полярности, т.е. с нуклеотидной последовательностью, соответствующей таковой у мРНК.
— Такие геномы обозначают как (+) РНК.
2) вирусов табачной мозаики,
4) клещевого энцефалита.
Вторая группа - это однонитевые геномы с негативной полярностью, т.е. (-) РНК-геномы.
Поскольку (-) РНК не может выполнять функции мРНК, для образования «своих» мРНК вирус внедряет в клетку не только геном, но и фермент, умеющий снимать с этого генома комплементарные копии.
— Этот вирусный фермент (РНК-зависимая РНК-полимераза, синтезированная в предыдущем цикле размножения) упакован в вирионе в удобной для доставки в клетку форме.
— К вирусам с негативным РНК-геномом относятся
а) вирусы гриппа,
г) желтой карликовости картофеля и др.
Вирус гриппа – это пример вируса с «-»-одноцепочечной РНК. У него есть оболочка и спиральная сердцевина. Сердцевина состоит из восьми сегментов «-» РНК, которые в комплексе с белками образуют спиралевидные структуры. Каждый сегмент кодирует один из белков вируса. В наибольшем количестве вирус содержит белок матрикса, располагающийся на внутренней стороне оболочки и придающий ей стабильность. Все белки оболочки кодируются вирусной РНК, тогда как липиды являются по своему происхождению клеточными (см. ДНК-содержащие вирусы, сборка). Основные белки оболочки – гемагглютинин и нейраминидаза.
Инфекционный процесс протекает по схеме (прозрачка 2 внизу) начинается с прикрепления вируса к поверхности клетки-хозяина через гемагглютинин. Затем происходит слияние оболочки с клеточной мембраной, нуклеопротеиновая сердцевина (нуклеокапсид) входит в клетку, и кодируемая вирусом РНК-зависимая РНК-полимераза синтезирует + цепи мРНК на вирусных «-» цепях, после чего на рибосомах клетки-хозяина продуцируются вирусные белки. Некоторые из этих белков играют важную роль в репликации вирусного генома.
Репликация происходит в ядре, где с помощью той же, но вероятно, модифицированной РНК-полимеразы образуются «-» цепи РНК. После того как в ядро проступают нуклеокапсидные белки, происходит сборка нуклеокапсида. Затем нуклеокапсид проходит цитоплазму, присоединяя по пути белки оболочки, и покидает клетку, отпочковываясь от ее плазматической мембраны. Считается, что в процессе отпочковывания принимает участие нейраминидаза.
Третью группу
— Известные двунитевые геномы всегда сегментированы (т.е. состоят из нескольких разных молекул).
Цепочки (+) и (-) РНК, комплексируясь друг с другом, образуют двунитевый (±)РНК-геном, который упаковывается в белковую оболочку.
— Реовирусы птиц (от англ. respiratory респираторный, enteric кишечный, oгрhan сиротский) – это икосаэдрические вирусы без оболочки, белковый капсид которых состоит из двух слоев – наружнего и внутреннего. Внутри капсида находятся 10 или 11 сегментов двухцепочечной РНК.
Реовирусы поражают респираторные и кишечные пути теплокровных животных (человека, обезьян, крупного и мелкого рогатого скота, летучих мышей,
Инфекционный процесс начинается с проникновения в клетку РНК и затем протекает в соответствии со схемой (прозрачка 2 — внизу). После частичного разрушения наружнего капсида ферментами лизосом РНК в образовавшейся таким образом субвирусной частице транскрибируется, ее копии покидают частицу и соединяются с рибосомами. Затем в клетке-хозяине продуцируются белки, необходимые для формирования новых вирусных цастиц.
Репликация РНК вирусов происходит по консервативному механизму. Одна из цепей каждого сегмента РНК служит матрицей для синтеза большого числа новых + цепей. На этих + цепях образуются затем как на матрице – цепи, + и – цепи при этом не расходятся, а остаются вместе в виде двухцепочечных молекул. сборка новых вирусных частиц из новообразованных + и -–сегментови капсидных белков связана каким-то образом с миотическим веретеном клетки-хозяина.
— При этом в состав вирусной частицы в качестве генома может входить либо РНК (ретровирусы (Retroviridae – от REversed TRanscription)), либо ДНК (ретроидные вирусы).
Только в 1970 г. американские ученые Г. Темин и Мицутани и независимо от них Д.Балтимор разрешили эту загадку. Они доказали возможность передачи генетической информации от РНК к ДНК. Это открытие перевернуло центральную догму молекулярной биологии о том, что генетическая информация может переноситься только в направлении ДНК–РНК–белок. Пять лет понадобилось Г. Темину для обнаружения фермента, осуществляющего перенос информации от РНК к ДНК, – РНК-зависимой ДНК-полимеразы. Этот фермент получил название обратной транскриптазы. Г. Темину удалось не только получить фрагменты ДНК, комплементарные заданной цепи РНК, но и доказать что ДНК-копии могут встраиваться в ДНК клеток и передаваться потомству.
Этот фермент попадает в заражаемую клетку вместе с вирусной РНК и обеспечивает синтез ее ДНК-копии сначала в одноцепочечной форме [(-) ДНК], а затем в двуцепочечной [(±) ДНК]:
Вирусный геном в форме нормального дуплекса ДНК (так называемая провирусная ДНК) встраивается в хромосому клетки хозяина. В результате двуцепочечная ДНК вируса представляет собой в сущности дополнительный набор генов клетки, который реплицируется вместе с ДНК хозяина при делении.
Для образования новых ретровирусных частиц провирусные гены (гены вируса в хромосомах хозяина) транскрибируются в ядре клетки транскрипционным аппаратом хозяина в (+) РНК-транскрипты. Одни из них становятся геномом нового «потомства» ретровирусов, а другие подвергаются процессингу в мРНК и используются для трансляции белков, необходимых для сборки вирусных частиц.
К этой группе относится вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Для справки: информация о СПИДе есть в Ветхом Завете, в нашем геноме есть генетические метки прежних пандемий СПИДа.
1 - парамиксовирусы; 2 - вирусы гриппа; 3 - коронавирусы; 4 - аренавирусы; 5 - ретровирусы; 6 - реовирусы; 7 - пикорнавирусы; 8 - капицивирусы; 9 - рабдовирусы; 10 - тогавирусы, флавивирусы; 11 - буньявирусы
РНК-содержащие вирусы (РНК-» РНК). не имеют ДНК; генетическая информация закодирована в РНК. РНК может быть одно и двуцепочечной, а клетка-хозяин – про, или эукариотической. Только вирусы с одноцепочечной РНК заражают бактерии, а эукариотические вирусы могут быть как одно — так и двухцепочечными. Играть в Golden Game казино http://gamesgolden.net/ проведи время с пользой выиграй деньги.
Геномы почти всех известных РНК-содержащих вирусов - это линейные молекулы, их удобно разделить на 3 группы.
Первая группа - это однонитевые геномы положительной полярности, т.е. с нуклеотидной последовательностью, соответствующей таковой у мРНК.
— Упрощенная схема этого процесса такова:
б) вирусов табачной мозаики,
Вирус табачной мозаики – пример + одноцепочечного вируса растенийвирус не имеет оболочки, спиральный, содержит 2130 идентичных молекул белка капрсида и одну цепь РНК. РНК располагается в спиральном желобке, обрапзованном белковыми субъединицами, и удерживается многочисленными слабыми связями.
Инфекционный процесс, протекающий по схеме (прозрачка 2 внизу), состоит в проникновении вируса в растительную клетку с последующей быстрой утратой им капсида. Затем в результате трансляции непосредственно +одноцепочечной вирусной РНК рибосомами клетки-хозяина образуются несколько белков, часть которых необходима для репликации вирусного генома.
Репликация осуществляется РНК-репликазой, продуцирующей копии РНК для новых вирионов. Синтез белка капсида происходит только после того как инфицировавшая клетку РНК подвергается некоторой модификации, делающей возможным присоединение рибосом клетки к тому участку РНК, которым кодируется этот белок. Сборка вириона начинается с образования дисков из белка капсида. Два таких белковых диска, располагаясь концентрически, образую похожую на бисквит структуру, которая после связывания с ней РНК приобретает форму спирали. Последующее присоединение молекул белка продолжается до тех пор, пока РНК не будет покрыта полностью. В своей окончательной форме вирион представляет собой цилиндр длиной 300 нм.
Вторая группа - это однонитевые геномы с негативной полярностью, т.е. (-) РНК-геномы.
Поскольку (-) РНК не может выполнять функции мРНК, для образования «своих» мРНК вирус внедряет в клетку не только геном, но и фермент, умеющий снимать с этого генома комплементарные копии по схеме:
Интересное на сайте:
Она состоит из трех основных компонентов: эпидермиса, дермы и подкожно-жировой клетчатки. Все это — звенья одной цепи, которые находятся в тесной связи между собой. Эпидермис – самый верхний слой нашей с вами кожи. Именно он встает на пут.
Фотосинтез заключается в восстановлении атмосферной С02 до углеводов с использованием световой энергии, сопровождаемой освобождением кислорода из воды. Фотосинтез, подобно многим другим физиологическим процессам, состоит из нескольких пос.
Саморегуляция обеспечивается механизмами торможения роста численности. Таких гипотетических механизмов три: 1. при возрастании плотности и повышенной частоте контактов между особями возникает стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость.
1 — парамиксовирусы; 2 — вирусы гриппа; 3 — коронавирусы; 4 — аренавирусы; 5 — ретровирусы; 6 — реовирусы; 7 — пикорнавирусы; 8 — капицивирусы; 9 — рабдовирусы; 10 — тогавирусы, флавивирусы; 11 — буньявирусы
Геномы почти всех известных РНК-содержащих вирусов — это линейные молекулы, их удобно разделить на 3 группы.
Первая группа — это однонитевые геномы положительной полярности, т.е. с нуклеотидной последовательностью, соответствующей таковой у мРНК.
— Вирусные (+) РНК-геномы кодируют несколько белков, среди которых РНК-зависимая РНК-полимераза (репликаза), способная синтезировать молекулы РНК без участия ДНК.
— С помощью этого фермента синтезируются сначала (-) нити РНК фага,
— затем при наличии особого белка, называемого «хозяйским фактором», репликаза осуществляет синтез (+) нити РНК.
— на заключительной стадии из накопившихся вирусных белков и (+) РНК формируются вирионы.
— Однонитевый (+) РНК-геном характерен для
Вирус табачной мозаики — пример + одноцепочечного вируса растенийвирус не имеет оболочки, спиральный, содержит 2130 идентичных молекул белка капрсида и одну цепь РНК. РНК располагается в спиральном желобке, обрапзованном белковыми субъединицами, и удерживается многочисленными слабыми связями.
Инфекционный процесс, протекающий по схеме (прозрачка 2 внизу), состоит в проникновении вируса в растительную клетку с последующей быстрой утратой им капсида. Затем в результате трансляции непосредственно +одноцепочечной вирусной РНК рибосомами клетки-хозяина образуются несколько белков, часть которых необходима для репликации вирусного генома.
Репликация осуществляется РНК-репликазой, продуцирующей копии РНК для новых вирионов. Синтез белка капсида происходит только после того как инфицировавшая клетку РНК подвергается некоторой модификации, делающей возможным присоединение рибосом клетки к тому участку РНК, которым кодируется этот белок. Сборка вириона начинается с образования дисков из белка капсида. Два таких белковых диска, располагаясь концентрически, образую похожую на бисквит структуру, которая после связывания с ней РНК приобретает форму спирали. Последующее присоединение молекул белка продолжается до тех пор, пока РНК не будет покрыта полностью. В своей окончательной форме вирион представляет собой цилиндр длиной 300 нм.
Вторая группа — это однонитевые геномы с негативной полярностью, т.е. (-) РНК-геномы.
— Инфекционный процесс начинается с того, что вирусный фермент копирует вирусный геном, образуя (+) РНК, которая выступает в качестве матрицы для синтеза вирусных белков, в том числе РНК-зависимой РНК-полимеразы, которая входит в состав образующихся вирионов
— схема вируса гриппа
Вирус гриппа — это пример вируса с «-»-одноцепочечной РНК. У него есть оболочка и спиральная сердцевина. Сердцевина состоит из восьми сегментов «-» РНК, которые в комплексе с белками образуют спиралевидные структуры. Каждый сегмент кодирует один из белков вируса. В наибольшем количестве вирус содержит белок матрикса, располагающийся на внутренней стороне оболочки и придающий ей стабильность. Все белки оболочки кодируются вирусной РНК, тогда как липиды являются по своему происхождению клеточными (см. ДНК-содержащие вирусы, сборка). Основные белки оболочки — гемагглютинин и нейраминидаза.
Третью группу составляют двунитевые геномы, (±) РНК-геномы.
— Сюда относятся реовирусы. Их размножение проходит по варианту, близкому к предыдущему. Вместе с вирусной РНК в клетку попадает и вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза, которая обеспечивает синтез молекул (+) РНК. В свою очередь (+) РНК обеспечивает производство вирусных белков на рибосомах хозяйской клетки и служит матрицей для синтеза новых (-) РНК-цепочек вирусной РНК-полимеразой
Цепочки (+) и (-) РНК, комплексируясь друг с другом, образуют двунитевый (±) РНК-геном, который упаковывается в белковую оболочку.
— Реовирусы птиц (от англ. respiratory респираторный, enteric кишечный, orphan сиротский) — это икосаэдрические вирусы без оболочки, белковый капсид которых состоит из двух слоев — наружнего и внутреннего. Внутри капсида находятся 10 или 11 сегментов двухцепочечной РНК.
Инфекционный процесс начинается с проникновения в клетку РНК и затем протекает в соответствии со схемой (прозрачка 2 — внизу). После частичного разрушения наружнего капсида ферментами лизосом РНК в образовавшейся таким образом субвирусной частице транскрибируется, ее копии покидают частицу и соединяются с рибосомами. Затем в клетке-хозяине продуцируются белки, необходимые для формирования новых вирусных цастиц.
Репликация РНК вирусов происходит по консервативному механизму. Одна из цепей каждого сегмента РНК служит матрицей для синтеза большого числа новых + цепей. На этих + цепях образуются затем как на матрице — цепи, + и — цепи при этом не расходятся, а остаются вместе в виде двухцепочечных молекул. сборка новых вирусных частиц из новообразованных + и —сегментови капсидных белков связана каким-то образом с миотическим веретеном клетки-хозяина.
— Сюда относятся вирусы, у которых цикл репликации генома можно разбить на две главные реакции: синтез РНК на матрице ДНК и синтез ДНК на матрице РНК.
— При этом в состав вирусной частицы в качестве генома может входить либо РНК (ретровирусы (Retroviridae — от REversed TRanscription)), либо ДНК (ретроидные вирусы).
— Вирусная частица содержит две молекулы геномной одноцепочечной (+) РНК.
— В вирусном геноме закодирован необычный фермент (обратная транскриптаза, или ревертаза), который обладает свойствами как РНК-зависимой, так и ДНК-зависимой ДНК-полимеразы.
Только в 1970 г. американские ученые Г. Темин и Мицутани и независимо от них Д.Балтимор разрешили эту загадку. Они доказали возможность передачи генетической информации от РНК к ДНК. Это открытие перевернуло центральную догму молекулярной биологии о том, что генетическая информация может переноситься только в направлении ДНК-РНК-белок. Пять лет понадобилось Г. Темину для обнаружения фермента, осуществляющего перенос информации от РНК к ДНК, — РНК-зависимой ДНК-полимеразы. Этот фермент получил название обратной транскриптазы. Г. Темину удалось не только получить фрагменты ДНК, комплементарные заданной цепи РНК, но и доказать что ДНК-копии могут встраиваться в ДНК клеток и передаваться потомству.
— Этот фермент попадает в заражаемую клетку вместе с вирусной РНК и обеспечивает синтез ее ДНК-копии сначала в одноцепочечной форме [(-) ДНК], а затем в двуцепочечной [(±) ДНК]:
— Вирусный геном в форме нормального дуплекса ДНК (так называемая провирусная ДНК) встраивается в хромосому клетки хозяина.
— В результате двуцепочечная ДНК вируса представляет собой в сущности дополнительный набор генов клетки, который реплицируется вместе с ДНК хозяина при делении.
— Для образования новых ретровирусных частиц провирусные гены (гены вируса в хромосомах хозяина) транскрибируются в ядре клетки транскрипционным аппаратом хозяина в (+) РНК-транскрипты.
— Одни из них становятся геномом нового «потомства» ретровирусов, а другие подвергаются процессингу в мРНК и используются для трансляции белков, необходимых для сборки вирусных частиц
В эту группу входят
а) вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)
— информация о СПИДе есть в Ветхом Завете
— в нашем ганоме есть генетические метки прежних пандемий СПИДа
1.Давление. Вследствие давления тела происходит сдавливание тканей (кожи, мышц) между поверхностью, на которую оно опирается, и выступами костей. Давление еще более усиливается под действием тяжелого постельного белья, плотных повязок или одежды человека, в том числе обуви у пациентов, сидящих неподвижно. Прямое давление вызывает расстройство кровоснабжения и иннервации, ишемию тканей, впоследствии некроз. У пожилых пациентов деструкция (разрушение) тканей происходит спустя 2ч. непрерывного давления.
2. « Срезывающая сила». Разрушение и механическое повреждение тканей происходит под действием непрямого давления. Оно вызывается сдвигом тканей относительно поверхности, или их «срезывания». Это происходит, если:
1. Человек съезжает в постели с подушек вниз или подтягивается к изголовью кровати; 2. При неправильной технике перемещения пациента персоналом или родственником; 3. Если медсестра «вытягивает» простыню из-под пациента. В более серьезных случаях происходит даже разрыв мышечных волокон и лимфатических сосудов, что приводит к образованию глубоких пролежней. Причем, глубокие повреждения могут стать заметны лишь спустя некоторое время, так как расположенная над ними кожа в течение двух недель может оставаться неповрежденной.
3.Третий фактор - трение как компонент «срезывающей силы». Оно вызывает отслаивание рогового слоя кожи, приводя к изъязвлению ее поверхности. Трение возрастает при увлажнении кожи. Наиболее подвержены ему люди при недержании мочи, потоотделении, ношении влажного и не впитывающего влагу (синтетического) нательного белья или располагающиеся на не впитывающих влагу поверхностях (пластмассовые стулья, клеенки).
Причины, предрасполагающие к развитию пролежней: слишком большая или слишком низкая масса тела; сухость кожи образующиеся вследствие этого трещины; недержание мочи и/или кала и чрезмерная влажность; заболевания сосудов, приводящие к нарушению питания тканей; анемия; ограничение подвижности пациента вследствие; апатии и депрессии; повреждения двигательных центров головного и спинного мозга; боли, недостаточное поступление белка с пищей, влажное нижнее белье; неправильная техника перемещения пациента; жесткие поверхности, на которых сидит (лежит) пациент; длительное сидение в постели (на стуле); неправильное положение тела.
В настоящее время оценку риска развития пролежней проводят по одной из шкал: Nоrton и Waterlow. Шкала J. Waterlow применима ко всем категориям пациентов. Работать с этой шкалой достаточно просто: оценив пациента по 10 предложенным параметрам, нужно суммировать полученные баллы. 1-9 баллов — риска нет; 10-14 - зона риска; 15-19 - высокая степень риска; 20 балов - очень высокая степень риска.
Шкала оценки Нортон - система подсчета баллов, в основе которой пять критериев: физическое состояние, психическое состояние, активность, подвижность и недержание. 0-12 - зона высокого риска; 12-14 - зона умеренного риска; от 14 и выше отсутствие риска. Наиболее универсальной с точки зрения использования в отделениях ЛПУ различного профиля является шкала оценки риска развития пролежней по Waterlow.
Степени развития пролежней:
1 степень. Эритема, не распространяющаяся на здоровые участки кожи. Повреждение, предшествующее язвообразованию.
2 степень. Частичное снижение толщины кожи, связанное с повреждением эпидермиса или кожи. Поверхностная язва в виде ссадины, пузыря или неглубокого кратера.
3 степень. Полная потеря толщины кожи, развившаяся вследствие повреждения или некроза тканей, располагающихся под ней, но не глубже фасции.
4 степень. Полная потеря толщины кожи, с некрозом или разрушением тканей мышц, костей и других опорных структур (сухожилий, связок, капсул суставов и т.д.). В этой стадии, как и в 3-й, появляются свищи и полости в тканях.
Большинство пролежней составляют пролежни 1-й и 2-й степеней, которые при проведении консервативной терапии заживают, не оставляя грубого рубца. Остальные стадии (3,4) нуждаются в оперативном лечении.
Признаком начинающихся пролежней является гиперемия Она предупреждает о необходимости обратить внимание на поврежденные участки кожи, где уже началось нарушение кровообращения.
Рис. 1. Наиболее уязвимые места для возникновения пролежней (отмечены точками).
1. Меняйте положение пациента каждые два часа.
2. Для контроля систематичности этой процедуры рекомендуется на листе бумаги нарисовать часовой циферблат, где выделить каждый второй час. Прикрепите этот рисунок на стенку напротив пациента, и при каждом переворачивании отмечайте на рисунке очередной час смены положения больного;
3. Найдите наиболее удобное положение для пациента - такое, чтобы вес тела был равномерно распределен (воспользуйтесь обычными подушками), на каждую часть тела оказывалось минимальное давление;
4. Не подвергайте уязвимые участки тела пациента трению;
5. Обмываете уязвимые участки тела, соблюдая правила личной гигиены; пользуйтесь жидким мылом при мытье: тщательно просушивайте участки тела после мытья, смазывайте их кремом (если кожа сухая); побуждайте пациента вставать с кровати или кресла и немного прогуливаться (если он может ходить);
6. Сократите периоды сидения на стуле, если пролежни развиваются в области таза; побуждайте тяжелобольного по возможности принимать полулежачее положение;
7. Меняйте положение больного каждые 2 часа, используя дополнительные подушки для опоры (на левый бок, на спину, на правый бок, на живот — если позволяет состояние пациента); если пациент прикован болезнью к креслу или инвалидной коляске, посоветуйте ему ослаблять давление на ягодицы каждые 15 минут, наклоняться вперед, приподниматься, опираясь на ручки кресла, слегка наклоняться в сторону, приподнимая противоположную половину ягодицы;
8. При каждом перемещении, любом ухудшении или изменении состояния пациента осматривайте регулярно кожу в области крестца, пяток, лодыжек, лопаток, затылка, большого вертела бедренной кости, в области подмышечных впадин, промежности и молочных желез; проверяйте состояние постели, стряхивайте крошки, распрямляйте складки на постели;
9. Исключите контакт кожи пациента с жесткой частью кровати;
10. Не пользуйтесь резиновыми кругами и подкладками - они приводят к большему сдавливанию вокруг области давления и способствуют распространению пролежней;
11. Проверяйте при каждой смене положения состояние кожи в областях давления.
1. С.А. Мухина. ИИ. Тарновская. Теоретические основы сестринского дела. Учебное пособие Ч. 1. — М 1996 г.
2. С.А. Мухина. ИИ. Тарновская. Практическое руководство к предмету «Основы сестринского дела». М — 1998 г.
1. С.Н. Агкацева. Обучение практическим навыкам в системе среднего медицинского образования. Алгоритмы манипуляций в деятельности медицинской сестры. П-3.; Плещево Озеро, 1997 г.
2. А.Я. Гриненко. Сборник технологических стандартов по организации и выполнению работ палатными медицинскими сестрами. С-П., 1996 г.
3. А.Я. Гриненко. Сборник технологических стандартов по организации и выполнению работ процедурными медицинскими сестрами. С-П., 1996.
4. С.А.Мухина, И.И Тарновская Общий уход за больными. М, 1998 г.
6.С.А.Мухина, И.И. Тарновская Атлас по манипуляционной технике сестринского ухода М.. 1997 г.
7.И.С. Мыльникова. Справочник главной (старшей) медицинской сестры. 2 т.М.Издатель Грань,
8.Т.П. Обуховец, Т.А. Склярова, О.В. Чернова Основы сестринского ухода. Серия «Медицина для
Вас». — Ростов на/Д: Феникс, 2000 г
9.Т.П. Обуховец, Т.А. Склярова, О.В. Чернова Основы сестринского ухода. Серия «Медицина для
Вас». — Ростов на/Д: Феникс, 2005 г.
ЛЕКЦИЯ №8 ТЕМА: «РНК — и ДНК-содержащие вирусы. ВИЧ, СПИД»
3. ВИЧ – СПИД. Эпидемиология и патогенез. Профилактика
4. Вирус гриппа. Эпидемиология и патогенез. Иммунитет, профилактика
5. Вирусы гепатитов. Эпидемиология и патогенез. Иммунитет, профилактика
Дата добавления: 2014-05-29 | Просмотры: 374 | Нарушение авторских прав
Семейство Пикорнавирусы (Picornaviridae) состоит из 8 родов:
Гепатовирусы (гепатит А)
Это семейство относится к безоболочечным вирусам, содержащих однонитевую плюс РНК. Диаметр вируса около 30нм, вирион состоит из икосаэдрического капсида, окружающего однонитевую плюс РНК с протеином VPg. Капсид состоит из 12 пятиугольников (пентамеров), каждый из которых в свою очередь состоит из 5 белковых субъединиц-протомеров: VP1, VP2, VP3, VP4.
Семейство Реовирусы (Reoviridae) содержит 4 рода:
Ортовирусы (желудочно-кишечные и респираторные инфекции)
Арбовирусы (арбовирусные инфекции: вирус Кемерово переносится клещами, вирус синего языка овец переносится мокрицами)
Колтивирусы (вирус колорадской клещевой лихорадки)
Вирион реовирусов имеет сферическую форму (диаметр 70-85нм), двухслойный капсид икосаэдрического типа, оболочки нет. Геном представлен двунитевой фрагментированной (10-12 сегментов) линейной РНК. Внутренний капсид и геномная РНК составляют сердцевину вириона. Внутренний капсид реовирусов содержит систему транскрипции: белки лямбда -1, лямбда -3, мю -2. От сердцевины отходят шипы, представленные белком лямбда – 2. У ротавирусов внутренний капсид включает белки VP1, VP2, VP3, VP6. Наружный капсид реовирусов состоит из белков сигма – 1, сигма – 3, мю – 1с, а также белков лямбда -2, выступаюших в виде шипов. Белок сигма -1 является гемагглютинином и прикрепительным белком, белок мю -1с обладает способностью заражать клетки кишечника и впоследствии поражать ЦНС.
Семейство Буньявирусы (Bunyaviridae) включает 5 родов:
Буньявирусы (калифорнийский энцефалит, энцефалит Джеймстаун- каньон, энцефалит Ла-Кросс, лихорадки Тягиня, Инко, Гуароа – переносчиком вирусов являются комары, заболеваемость эндемична в 20 штатах США)
Флебовирусы (москитная лихорадка или лихорадка паппатачи). Резервуаром и переносчиком вируса являются самки москитов. Заболевание встречается в Европе (Средиземноморье), Азии (Иран, Пакистан), в Северной Африке, Италии, Португалии. Вспышки имели место в Закавказье, Крыму, Молдавии и Средней Азии.
Нейровирусы (геморрагическая лихорадка Крым-Конго, основным резервуаром вируса в природе являются многие виды пастбищных клещей, заражение происходит через присасывание клещей. В России это заболевание встречается на территории Краснодарского, Ставропольского краев, Астраханской, Волгоградской и Ростовской областей, республик Дагестан, Калмыкия и Карачаево-Черкесии.
Хантавирусы (ГЛПС-геморрагическая лихорадка с почечным синдромом)
Тосповирусы непатогенны для человека и поражают растения
Вирионы имеют овальную или сферическую форму, диаметр 80-120нм. Это сложные РНК-геномные вирусы, содержащие три внутренних нуклеокапсида со спиральным типом симметрии. Каждый нуклеокапсид состоит из нуклеокапсидного белка N, одноцепочечной минус РНК и фермента транскриптазы. Три сегмента РНК, связанные с нуклеокапсидом, обозначают по размерам: L (long) – большой, M (medium) – средний, S (short) – малый. Сердцевина вириона окружена липопротеидной оболочкой, на поверхности которой находятся шипы – гликопротеины G1 и G2, которые кодируются М-сегментом РНК. ш80-
Семейство Тогавирусы (Togaviridae) состоит из 4 родов, 2 из которых играют роль в патологии человека:
Альфавирус (вирусы, передаваемые членистоногими, вызывают у человека заболевания, сопровождающиеся лихорадкой, высыпаниями на коже, развитием энцефалита и артрита, в Приморском крае – вирус лихорадки леса Семлики)
Рубивирус (вирус краснухи)
Их геном состоит из линейной однонитчатой плюс-РНК, окруженной капсидом (С-белок) с кубическим типом симметрии и состоящим из 32 капсомеров. Нуклеокапсид окружен наружной двухслойной липопротеидной оболочкой, на поверхности которой располагаются гликопротеины Е1, Е2, Е3, пронизывающие липидный слой. Диаметр вирионов- от 65 до 70 нм.
Семейство Флавивирусы (Flaviviridae) происходит от латинского flavus – желтый, по названию заболевания желтая лихорадка. Патогенные для человека входят в состав 2 родов:
Флавивирус (желтая лихорадка, вирус клещевого энцефалита, вирус омской геморрагической лихорадки, вирус лихорадки денге, вирус японского энцефалита, вирус лихорадки Западного Нила)
Гепацивирус (вирус гепатита С)
Это сложные РНК геномные вирусы сферической формы, их диаметр 40-60 нм. Геном состоит из линейной однонитчатой плюс-нитевой РНК, окруженной капсидом с кубическим типом симметрии. В состав нуклеокапсида входит один белок – V2. Нуклеокапсид окружен суперкапсидом, на поверхности которого содержится гликопротеин V3. На внутренней стороне суперкапсида расположен структурный белок V1.
Семейство Ортомиксовирусы (Orthomyxoviridae) включает в себя род:
Инфлюэнцавирус (вирус гриппа, который включает 3 серотипа: А, В,С)
Диаметр вирусной частицы 80-120 нм. Вирион имеет сферическую форму, В центре вириона расположен нуклеокапсид, имеющий спиральный тип симметрии. Геном вирусов гриппа представляет собой спираль однонитчатой сегментированной минус-нитевой РНК. Капсид состоит в основном из белка – нуклеопротеина (NР), а также белков полимеразного комплекса (Р). Нуклеокапсид окружен слоем матриксных и мембранных белков (М), которые участвуют в сборке вирусной частицы. Поверх этих структур располагается суперкапсид – наружная липопротеиновая оболочка, которая несет на своей поверхности шипики. Шипики образованы двумя сложными белками-гликопротеинами: гемагглютинином (Н) и нейраминидазой (N).
Семейство Парамиксовирусы (Paramyxoviridae), которое включает 2 подсемейства:
Морбилливирус (вирус кори)
Респировирус (вирус парагриппа)
Рубулавирус (вирус паротита, парагриппа)
Пневмовирус (респираторно-синцитиальный вирус (РС))
Вирион парамиксовирусов имеет сферическую форму, диаметр 150-300 нм, окружен оболочкой с гликопротеиновыми шипами. Под оболочкой находится спиральный нуклеокапсид, состоящий из нефрагментированной линейной однонитевой минус-РНК, связанной белками: нуклеопротеином (NР), полимеразой-фосфопротеином (Р) и большим (L) белком. Нуклеокапсид ассоциирован с матриксным (М) белком, расположенным под оболочкой вириона. Оболочка вириона содержит шипы – два гликопротеина: белок слияния (F), прикрепительный белок гемагглютинин-нейраминидаза (HN), гемагглютинин (Н) или (G) белок.
Семейство Рабдовирусы (Rhabdoviridae) включает около 80 родов, вызывают заболевания животных и растений.
Лассавирус (вирус бешенства)
Везикуловирус (вирус везикулярного стоматита)
Вирионы имеют форму цилиндра с полукруглым и плоским концами (форма пули), размер вирионов 130х300х60х80. Состоят из двухслойной липопротеиновой оболочки и нуклеокапсида спиральной симметрии. Оболочка изнутри выстлана М-белком, а снаружи от нее отхоят шипы гликопротеина G. РНП нуклеокапсида состоит из геномной РНК и белков: N – белок, укрывающий как чехол РНК, L –белок и NS – белок, являющиеся транскриптазой вируса. Геном рабдовирусов представлен однонитевой нефрагментированной линейной минус-РНК.
Семейство Филовирусы (Filoviridae) содержит два рода:
Род марбургподобных вирусов (африканская геморрагическая лихорадка Марбург)
Род эболаподобных вирусов (африканская геморрагическая лихорадка Эбола)
Вирусы имеют вид длинных филаментов (80-1000нм) с оболочкой и однонитевой минус-РНК, заключенной в капсид. Содержит полимеразу. Симметрия капсида спиральная. На оболочке имеются шипы (спикулы).
Семейство Коронавирусы (Coronaviridae), включает в себя 1 род, объединяющий более 10 видов, вызывающих заболевания у человека и животных.
Коронавирус (вызывает поражения респираторных органов, в т.ч. SARS, ЖКТ, нервной системы)
Вирионы округлой формы размером 80-220нм. Сердцевина вириона представлена спиральным нуклеокапсидом, содержащим однонитевую плюс-РНК. Нуклеокапсид окружен липидной оболочкой, покрытой снаружи булавовидными выступами – пепломерами. Пепломеры придают вирусной частице вид солнечной короны. В оболочку вириона встроены гликопротеины Е1 и Е2, которые отвечают за адсорбцию вируса на клетке и проникновение в клетку хозяина.
Семейство Ретровирусы (Retroviridae), которое влючает 7 родов:
Альфаретровирус (вирусы лейкоза, саркомы птиц, саркомы Рауса кур)
Бетаретровирус (вирус рака молочных желез мышей, эндогенный ретровирус человека, вирус обезьян)
Гаммаретровирус (вирусы саркомы и лейкемии мышей, кошек, приматов)
Дельтаретровирус (вирус лейкемии КРС, лимфотропные вирусы Т-клеток человека)
Эпсилоретровирус (вирус саркомы кожи)
Лентивирус (вирус иммунодефицита человека)
Спумавирус (пенящие вирусы человека, обезьян, бычий синцитиальный вирус)
Ретровирусы имеют сферическую форму, размер 80-130нм. Вирион имеет оболочку и нуклеокапсидную сердцевину. Капсид икосаэдрический. Обратная транскриптаза связана с геномом однонитевой плюс- РНК. Вирусы содержат протеины: группового антигена (gag), полимеразный протеин (pol) и белки оболочки (env). Известно около 30 онкоантигенов.
Семейство Аренавирусы (Arenaviridae) включает род:
Аренавирус (вирусы лимфоцитарного хориоменингита, Ласа, Хунин, Мачупо, Гуанарито, вызывающие тяжелые геморрагические лихорадки)
Вирион имеет сферическую или овальную форму, диаметр около 120нм. Снаружи он окружен оболочкой с булавовидными гликопротеиновыми шипами GP1, GP2. Под оболочкой расположены 12-15 клеточных рибосом, капсид спиральный. Геном представлен двумя сегментами (L, S) однонитевой минус-РНК, кодируется 5 белков:L, Z, N, G.
Семейство Калицивирусы (Caliciviridae) содержит вирусы гастроэнтерита группы Норволк и вирус везикулярной экзантемы свиней.
Вирион безоболочечный, имеет икосаэдрический капсид с 32 чашеобразными углублениями (ямками). Форма сферическая, диаметр 27-38нм. На поверхности вириона различают 10 выступов, сформированных краями чашеобразных углублений. Геном – линейная, однонитевая плюс-РНК.
К РНК-содержащим вирусам относятся многие вирусы растений, возбудители заболеваний человека и животных: вирус полиомиелита, вирусы гриппа А, В и С, вирусы паротита (свинки), кори, чумы плотоядных животных (чумки), бешенства, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). В отдельную группу выделяются арбовирусы, которые переносятся членистоногими (клещами, москитами), например, вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки. Многие РНК-содержащие вирусы вызывают ОРВИ (например, коронавирусы), желудочно-кишечные заболевания (реовирусы птиц, млекопитающих и человека). Некоторые РНК-содержащие вирусы используются в биотехнологии, например, вирусы полиэдроза насекомых.
Вирионы РНК-содержащих вирусов содержат РНК. После проникновения в клетку вирусная РНК становится матрицей для синтеза ДНК и РНК.
Примеры организации генома РНК-содержащих вирусов
1. Линейная одноцепочечная мРНК (плюс-цепь) длиной около 4 тн; в виде единой молекулы или в виде нескольких разных молекул. Плюс-цепь сразу же может использоваться для трансляции. Вегетативно-репродуктивная фаза этих вирусов протекает в цитоплазме. В плюс-цепи закодирована РНК-репликаза (РНК-зависимая РНК-полимераза). Представители:
— Вирус табачной мозаики (ВТМ) — сегментированная РНК. Вирион нитевидный (18х300 нм). ВТМ открыт Д.И. Ивановским в 1982 г.
— Вирус полиомиелита — несегментированная РНК. Вирионы мелкие, в виде икосаэдра. Капсид белковый.
— Вирус бешенства. Нитевидный вирион. Имеетсядополнительная липопротеиновая оболочка.
— Арбовирусы (переносятся членистоногими: клещами, москитами) — вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки. Морфология и размеры вирионов разнообразны, например, вирус энцефалита содержит 9 белков. Имеется дополнительная липопротеиновая оболочка.
— Мелкие бактериофаги (с несегментированной РНК).
2. Линейная одноцепочечная кРНК (минус-цепь, порядок нуклеотидов комплементарен по отношению к мРНК). Минус-цепь не может служить для трансляции и используется как матрица для синтеза плюс-цепи. Плюс-цепь служит для трансляции вирусных белков и используется как матрица для синтеза вирусной кРНК. Вегетативно-репродуктивная фаза этих вирусов также протекает в цитоплазме.
— Вирусы гриппа А, В, С. Вирус гриппа А содержит минус-цепь РНК, состоящую из 8 фрагментов. Фрагменты РНК связаны с вирусными белками и образуют спиральный нуклеокапсид. Поверх нуклеокапсида располагается гликолипопротеиновый суперкапсид. В составе вириона 10 белков. В состав суперкапсида входит два белка, определяющих антигенные свойства вируса: гемагглютинин и нейраминидаза. Кроме того, в состав вириона входит уже готовая РНК-репликаза, обеспечивающая синтез плюс-цепи на матрице минус-цепи.
— Вирусы паротита (свинки), кори, чумы плотоядных животных (чумки). Сферический вирион средних размеров. Имеется дополнительная липопротеиновая оболочка.
3. Линейная двухцепочечная РНК
— Мелкие бактериофаги. Вирионы мелкие, сферические или в виде икосаэдра. Капсид белковый.
— Вирусы полиэдроза насекомых. Вирионы мелкие, сферические или в виде икосаэдра. Капсид белковый. Используются в биотехнологии (для синтеза интерферона).
— Реовирусы птиц, млекопитающих и человека. Вирионы мелкие, сферические или в виде икосаэдра. Капсид белковый. Вызывают ОРВИ, желудочно-кишечные заболевания. РНК фрагментированная (10. 11 фрагментов), кодирует 11 белков.
4. Двелинейные одноцепочечные одинаковые молекулы мРНК длиной около 10 тн. Ретровирусы. Способны интегрироваться в ДНК. В состав вирионов входит фермент обратная транскриптаза (ревертаза). Имеется дополнительная липопротеиновая оболочка. Многие ретровирусы вызывают онкологические заболевания: лейкозы, саркомы, опухоли молочных желез. К ретровирусам относится и вирус иммунодефицита человека, вызывающий СПИД.
— Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Содержит одну плюс-цепь РНК, кодирует 13 белков. Сферический вирион. Имеется дополнительная липопротеиновая оболочка, включающая фрагменты мембран человека. Избирательно поражает Т-лимфоциты.
От лат. «virus» - яд
Вирусы - это внеклеточная форма жизни, обладающая собственным геномом и способная к воспроизведению только в клетках живых организмов.
Вирион (или вирусная частица) состоит из одной или нескольких молекул ДНК или РНК, заключенных в белковую оболочку (капсид), иногда содержащую также липидные и углеводные компоненты
Диаметр вирусных частиц (их называют также вирионами) равен 20-300 нм. Т.е. они намного меньше, чем мельчайшие из прокариотических клеток. Так как размеры белков и некоторых ам.к. находятся в диапазоне 2-50 нм, то вирусную частицу можно было бы считать просто комплексом макромолекул. Вследствие их малых размеров и неспособности к самовоспроизведению вирусы часто относят к разряду «неживого».
Говорят «Вирус – это промежуточная форма жизни, или нежизни», т.к. вне клетки хозяина он превращается в кристалл.
Говорят: в. это переход от химии к живому
Жизненный цикл вируса начинается
1. с проникновения внутрь клетки.
2. Для этого он связывается со специфическими рецепторами на ее поверхности и
а) либо вводит свою нуклеиновую кислоту внутрь клетки, оставляя белки вириона на ее поверхности,
б) либо проникает целиком в результате эндоцитоза. В последнем случае после проникновения вируса внутрь клетки следует его «раздевание» - освобождение геномных нуклеиновых кислот от белков оболочки.
3. В результате этой процедуры вирусный геном становится доступным для ферментных систем клетки, обеспечивающих экспрессию генов вируса.
4. Именно после проникновения вирусной геномной нуклеиновой кислоты в клетку заключенная в ней генетическая информация расшифровывается генетическими системами хозяина и используется для синтеза компонентов вирусных частиц.
По сравнению с геномами других организмов вирусный геном относительно мал и кодирует лишь ограниченное число белков, в основном белки капсида и один или несколько белков, участвующих в репликации и экспрессии вирусного генома. Необходимые метаболиты и энергия поставляются хозяйской клеткой.
ДНК-содержащие вирусы несут в качестве генетического материала либо одно-, либо двухцепочечную ДНК, которая может быть как линейной, так и кольцевой. В ДНК закодирована информация о всех белках вируса. Вирусы классифицируют в зависимости от того, одно или двухцепочечная у них ДНК, и про- или эукариотической является клетка-хозяин. Вирусы заражающие бактерии называются бактериофагами.
1 - вирусы оспы; 2 - вирусы герпеса; 3 – аденовирусы; 4 - паповавирусы; 5 - гепаднавирусы; 6 - парвовирусы;
Первая группа - вирусы с двуцепочечной ДНК,
- репликация осуществляется по схеме: ДНК -»РНК -> ДНК.
- они получили название ретроидные вирусы.
- п редставителями этой группы вирусов являются вирус гепатита В и вирус мозаики цветной капусты.
1. Репликация ДНК-генома этих вирусов осуществляется при посредстве промежуточных молекул РНК:
2. Молекулы РНК образуются в результате транскрипции вирусных ДНК в клеточном ядре хозяйским ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой.
3. Транскрибируется только одна из нитей вирусной ДНК.
4. Синтез ДНК на РНК-матрице происходит в результате реакции, катализируемой обратной транскриптазой; сначала синтезируется (-) нить ДНК,
5. а затем на вновь синтезированной (-) нити ДНК тот же фермент строит (+) нить.
В целом общая схема репликации генома ретроидных вирусов поразительно похожа на схему репликации генома ретровирусов. По-видимому, данное сходство имеет под собой и эволюционную основу, так как первичная структура обратных транскриптаз этих вирусов выявляет определенное сходство между собой.
Вторая группа - вирусы с двуцепочечной ДНК,
- репликация осуществляется по схеме ДНК -> ДНК.
- с генома этих вирусов в зараженной клетке ДНК-зависимая РНК-полимераза транскрибирует молекулы мРНК (т.е. (+) РНК),
МРНК (т.е. (+) РНК) принимает участие в синтезе вирусных белков,
Размножение вирусного генома осуществляет фермент ДНК-зависимая ДНК-полимераза:
(±) днк → (+)РНКВ одних случаях производством как мРНК, так и ДНК занимаются клеточные ферменты; в других случаях вирусы используют собственные ферменты. Бывает, что те и другие ферменты обслуживают процесс репликации и транскрипции. К этой группе относятся вирусы герпеса, оспы и др.
- вирус герпесаОспа – естественный враг СПИДа (нет оспы – есть СПИД). О СПИДе есть информация в Ветхом завете. В нашем геноме есть генетические метки прежних пандемий СПИДа
Вирусные заболевания периодичны: ОСПА → ПРОКАЗА→ЧУМА → †
Третья группа - вирусы с одноцепочечной ДНК, либо с негативной, либо с позитивной полярностью.
- Попав в клетку, вирусный геном сначала превращается в двуцепочечную форму,
- это превращение обеспечивает клеточная ДНК-зависимая ДНК-полимераза:или (±) ДНК → (+) РНК
Транскрипция и репликация на последующих этапах происходит так же, как и для вирусов, с (±) ДНК-геномом.
Структура вируса: это молекула ДНК в белковой оболочке, называемой капсидом. Однако есть много разных вариантов строения вирусов: от просто покрытой белком ДНК (например, бактериофаг Pf1) до сложных макромолекулярных комплексов, окруженных мембранными структурами, например, вирус оспы. Если у вируса есть мембрана‚ говорят, что он в оболочке, а если мембраны нет, то вирус называют «раздетым». Различают четыре основных вида капсидов: спиральные, икосаэдрические, сложные без оболочки, сложные с оболочкой.(см. презентация)
Спиральные капсиды
- обычно встречаются у нитевидных вирусов.
Образуются путем самосборки асимметричных белковых субъединиц (капсомеров), объединяющихся в трубчатую структуру со спиральной симметрией (например у Pf1).
Субъединицы в большинстве случаев гомогенны, так, что поверхность вириона состоит из множества копий одного и того же белка, хотя под наружним капсидом могут находиться и другие белки.
ДНК в таких вирусах либо вытянута, либо может быть туго скручена в комплексе со специальными связывающими белками.
Икосаэдрические капсиды
Свойственны большинству сферических ДНК-содержащих вирусов
Икосаэдр – это многогранник с двадцатью треугольными гранями, имеющий кубическую симметрию и приблизительно сферическую форму.
Вершины треугольников соединяясь образуют двенадцать вершин икосаэдра;
В местах соединения располагаются обычно пентамерные белковые структуры – пентоны; там же могут находится участки, на которых формируются белковые нити, нередко ассоциированные с вершинами (например у ф Х174 прозрачка 1).
Грани икосаэдра заполнены другими белковыми субъединицами, сгруппированными обычно в гексамерные структуры – гексоны (апример, у аденовируса прозрачка 1).
Количество субъединиц, необходиимое для заполнения граней, определяется размерами вириона в целом, и разные икосаэдрические вирусы содержат поэтому разное число гексонов – обычно при неизменном числе пентонов.
ДНК обычно плотно свернута внутри капсида;
Иногда она связана с белками или полипептидами, способными стабилизировать ее структуру.
Сложные капсиды без оболочки
Типичны для бактериофагов:
Они состоят из частей с разными типами симметрии.
У бактериофага Т2, например, ДНК находится в икосаэдрической головке, а для «узнавания» бактерии и введения в нее ДНК служат трубчатые и фибриллярные структуры (в узнавании участвует также лизоцим, расположенный на дистальном конце хвостового отростка).
Сложные капсиды с оболочкой
Есть только у вирусов эукариотических клеток.
В них ДНК-белковые комплексы окружены одним или несколькими белковыми слоями и наружней мембраной, почти все белковые компоненты которой являются вирусными по своему происхождению, а липидные структуры – клеточными.
Инфицирование – процесс, посредством которого вирус внедряется в клетку-хозяина и «настраивает» ее метаболический аппарат на воспроизведение вирионов.
Зараженные вирусом клетки либо остаются живыми (тогда говорят, что вирус невирулентен),
Либо подвергаются лизису, приводящему к высвобождению вирусных частиц.
Неизменным итогом заражения клеток ДНК-содержащими бактериофагами является лизис.
- ДНК-содержащие вирусы животных вызывают лизис редко; однако клетки могут погибнуть из-за возникших при заражении хромосомных повреждений, вследствии иммунологической реакцииорганизма или просто в результате нарушения вирусом нормальных клеточных функций.
Размножение вируса – четко очерченный цикл, приводящий в конечном счете, после синтеза новых молекул вирусных белков и большого числа копий вирусной ДНК, к формированию зрелых вирусных частиц. У вирусов бактерий весь цикл может завершаться менее чем за час, тогда как у многих вирусов животных он занимает не один день.
Адсорбция вируса на клетке-хозяине – первый этап инфицирования. Она происходит на специфических рецепторных участках (белковых или липидных) клеточной поверхности, которые узнаются особыми выступающими частями вириона и к которым он прочно прикрепляется. У вирусов без оболочки такими частями могут быть белковые отростки (например, у аденовируса и бактериофага Т2), а у вирусов с оболочкой это, как правило белки, погруженные в вирусную мембрану. В процессе адсорбции осуществляются, в частности, такие белок-белковые взаимодействия, результатом которых является инициация стадии проникновения ДНК в клетку.
