Неклітинні форми життя: віруси

Віруси - неклітинні форми життя

Це виключно внутрішньоклітинні паразити різних організмів: людини, тварин, рослин, грибів і бактерій. Для свого розмноження віруси використовують будівельний матеріал та енергію клітини-хазяїна. Наслідком взаємодії між вірусом та клітиною-хазяїном часто стають вірусні захворювання.

На підставі багаторічних досліджень було визначено основні властивості вірусів:

• дуже малі розміри: більшість вірусних частинок - віріонів - можна вивчати лише за допомогою електронного мікроскопа;

• наявність тільки одного типу нуклеїнової кислоти - або ДНК, або РНК; відсутність власних систем, здатних синтезувати білки;

• внутрішньоклітинний паразитизм - здатність розмножуватись лише в клітині-хазяїні;

• відсутність проявів життєдіяльності поза клітиною-хазяїном.

Досі не існує єдиної точки зору на походження вірусів. Останнім часом більшість учених схиляється до гіпотези, за якою віруси виникли у прадавні часи незалежно від клітин, використовуючи їхні можливості для перетворення енергії та синтезу білків.

1 - складний вірус грипу; 2 - простий вірус папіломи

Усі віруси поділяють на прості й складні. Прості віруси складаються тільки з білка та нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК). До складу оболонки складних вірусів входять також ліпіди та вуглеводи.

Дуже довго, аж до кінця XX ст., тривала дискусія на тему чи належать віруси до живої природи. І саме те, що їм властиві спадковість і мінливість, доводить, що віруси безумовно є об’єктами живої природи, хоча й належать до неклітинних форм життя.

Важлива відмінність вірусів від прокаріотів та еукаріотів полягає в їхньому унікальному способі утворювати нові дочірні вірусні частинки. Якщо всі клітинні форми життя використовують різні форми розмноження клітин (пригадайте які), то у вірусів цей процес пов’язаний з утворенням в інфікованій клітині одразу великої кількості (від одиниць до сотень) віріонів під час так званого самозбирання. Цей процес дещо нагадує складання автомобіля на конвеєрі. Вірусні частинки збираються з великої кількості вірусних білків, які синтезувала клітина (структура цих білків кодується генами вірусної нуклеїнової кислоти). Кінцевим етапом такого збирання є включення в оболонку вірусу його нуклеїнової кислоти. Після цього вірус може виходити з клітини, набуваючи здатності інфікувати нові клітини.

Прості віруси виходять з клітини зазвичай унаслідок руйнування клітинної мембрани вірусними ферментами або в результаті загибелі клітини. У складних вірусів віріон захоплює частину клітинної мембрани, яку використовує як власну зовнішню оболонку. Цей процес називають брунькуванням вірусу.

Класифікація вірусів ґрунтується на особливостях будови вірусної частинки та типу нуклеїнової кислоти. Нині вона перебуває на стадії розроблення, однак основний її принцип подібний до принципу класифікації прокаріотів та еукаріотів.

Класифікація пневмовірусу, що спричиняє ГРВЗ:

• Царство Віра

• Порядок Мононегавіруси

• Родина Параміксовіруси

• Підродина Пневмовіруси

• Рід Пневмовірус

Віруси рослин

Рослинні клітини, крім плазматичної мембрани, вкриті також міцною целюлозною клітинною оболонкою. Тому вірус може проникнути в цитоплазму тільки після її ушкодження (подряпини листкових пластинок чи кореневих волосків, з допомогою тварин-переносників, які живляться соком рослин).

Під час перебування вірусу в клітині синтезуються вірусні білки. Одні з них використовуються як ферменти, що забезпечують подальше відтворення молекул вірусної РНК, інші - як структурні білки, з яких будуватимуться оболонки нових вірусних частинок. Усі ці процеси забезпечуються органелами клітини з її амінокислот та нуклеотидів за рахунок її енергії. Новоутворені вірусні частинки можуть знову потрапляти до тварин-переносників.

Віруси бактерій, або бактеріофаги

Бактеріальна клітина, як і рослинна, надійно захищена клітинною оболонкою. Тому віруси бактерій - бактеріофаги мають свою "стратегію" проникнення до цитоплазми клітини-хазяїна. Розглянемо цей процес на прикладі бактеріофага Т4. До кінця його хвостового відростка приєднані довгі білкові нитки, які закінчуються специфічною структурою, що виконує функції рецептора. На поверхні бактеріальної клітини (бактеріофаги Т4 вражають бактерії кишкову паличку) є глікопротеїди, з якими і зв’язуються рецептори вірусу. Щойно рецептори зв’язалися з відповідним клітинним білком, бактеріофаг щільно притуляється до клітинної оболонки хвостовим відростком і впорскує свою ДНК у цитоплазму клітини.

Віруси людини і тварин

Вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ) - це складний вірус, його генетичний матеріал - дві молекули РНК, оточені білковою оболонкою. Зовні від неї є ще одна оболонка, яка є ділянкою мембрани клітини, з якої вийшов цей вірус. Вона інкрустована вірусними поверхневими білками. Їх ВІЛ використовує для пошуку і прикріплення до чутливих клітин (зазвичай це Т-лімфоцити). У результаті такої взаємодії поверхнева оболонка вірусу зливається з плазматичною мембраною клітини й РНК вірусу опиняється у цитоплазмі. Там вірусний фермент починає синтезувати на молекулах такої РНК дволанцюгові молекули ДНК.

Фото вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ)

Новосинтезована дволанцюгова ДНК ВІЛ транспортується до ядра, де взаємодіє з однією з хромосом генетичного апарату клітини. Там вона може тривалий час співіснувати з хромосомою, не реалізуючи власну вірусну генетичну інформацію. Інфікованих вірусом імунодефіциту пацієнтів на такому етапі вірусної інфекції називають носіями ВІЛ.

Під дією певних чинників клітинного середовища ДНК вірусу може активізуватися, починається її переписування (транскрипція) і далі - синтез вірусних білків. У результаті цих процесів у цитоплазмі накопичуються структурні білки ВІЛ. Кінцевим етапом розвитку інфекції ВІЛ буде вихід вірусних частинок унаслідок "відбруньковування" від оболонки клітини. Оскільки ВІЛ уражає Т-лімфоцити, їхня загибель призводить до дефіциту імунних клітин в організмі. Звідки й походить його назва - вірус імунодефіциту людини. Нагадаємо, що цей вірус спричиняє смертельно небезпечне захворювання людини - синдром¹ набутого імунодефіциту людини (СНІД).

Замалюйте схематичну будуву віруса (на ваш вибір) та прикріпіть файл у це поле.

Дайте відповіді на запитання:

• Як було відкрито віруси?

• Які віруси називають простими та складними?

• Чим характеризуються віруси бактерій - бактеріофаги?