Віруси та їхня біологічна роль

Вірусні частинки:

1 – герпесу;

2 – грипу;

3 – тютюнової мозаїки;

4 – бактеріофаг

ВІРУСИ (лат. virus – отрута) – це неклітинні форми життя, які є внутрішньо-клітинними абсолютними паразитами. Наразі близько 5 000 видів вірусів ідентифіковано, тоді як вчені вважають, що існує понад мільйон видів вірусів.

Відкрито віруси в 1892 р. російським ботаніком Д. Івановським (1864–1920). Розміри більшості вірусів – у межах від 20 до 300 нм, хоча є серед них й справжні велетні серед неклітинних форм життя. Це мега- й мімівіруси з розмірами близько 600 нм.

Про історію відкриття і дослідження вірусів перегляньте презентацію:

1. Хто перший відкрив віруси?

2. Який вчений першим застосував термін "вірус"?

3. Який вчений першим застосував вакцинацію?

Особливості будови та функціонування вірусів

Дослідження показали, що в складі вірусів є органічні молекули – нуклеїнові кислоти та білки. У простих вірусів молекула нуклеїнової кислоти оточена капсидом, що складається з білкових молекул.

Складні віруси під час формування віріонів захоплюють частину клітинної плазматичної мембрани, доповнюють її власними білками – утворюється суперкапсид. Геном вірусу може бути утворений як дво-, так й одноланцюговою молекулою ДНК або РНК. Віруси використовують органели клітин-хазяїнів для синтезу нових вірусних частинок – віріонів.

Поза клітиною-хазяїном віруси не виявляють ознак життя.

Життєві цикли різних вірусів відбуваються за загальною схемою, у якій можна виокремити такі стадії: адсорбція вірусу на клітинній мембрані і проникнення вірусу в клітину; експресія і реплікація вірусного геному; збирання вірусів та їх вихід із клітини. Проникнення вірусу в клітину може спричинювати інфекційне захворювання. Розрізняють гострі та хронічні вірусні інфекції. Унаслідок гострої інфекції після утворення нового покоління вірусів клітина зазвичай гине. За хронічної інфекції нові покоління вірусних частинок утворюються в клітині протягом тривалого часу. Інколи материнська клітина може передавати вірусну інфекцію дочірнім. Також вірус може призвести до структурних і функціональних змін у клітині внаслідок механічного пошкодження клітинних структур. У деяких випадках віруси (наприклад, вірус папіломи людини та інші онкогенні віруси) можуть спричинити неконтрольований поділ клітин і перетворення їх на ракові.

Порівнюючи віруси з організмами, можна виявити як ознаки подібності, так і ознаки відмінності. Віруси мають у своєму складі органічні речовини – нуклеїнові кислоти та білки, здатні до розмноження, успадковування ознак, мінливості та адаптації до умов навколишнього середовища. Ознаки, за якими віруси відрізняються від організмів, такі: відсутність клітинної будови, власної білок-синтезувальної системи та обміну речовин; геном вірусу може бути утворений як дво-, так й одноланцюговою молекулою ДНК або РНК; віріон утворюється внаслідок збирання; деякі віруси можуть формувати всередині клітини кристали. Зважаючи на це, можна дати означення поняття вірусу. Віруси – неклітинні форми життя, що є автономними генетичними системами, нездатними до самостійного існування поза клітиною хазяїна, тобто внутрішньоклітинними паразитами.

Перегляньте презентацію про будову і життєдіяльність вірусів:

1. Що таке віруси?

2. Наведіть приклади вірусів.

3. Схарактеризуйте особливості будови та функціонування вірусів

4. На чому ґрунтується класифікація вірусів?

Шляхи проникнення вірусу.

Більшість вірусів специфічні: вони вражають лише певні типи клітин хазяїна – багатоклітинних організмів чи окремі види одноклітинних організмів. Існує декілька шляхів проникнення вірусів у клітини бактерій, рослин і тварин. Проникнення в клітину-хазяїна починається із взаємодії вірусної частинки з мембраною клітини, на якій розташовані особливі рецепторні ділянки. Віруси бактерій – бактеріофаги, проникають у клітину шляхом, зумовленим будовою капсиду. Віруси рослин проникають в організм унаслідок руйнування цілісності покривів, а в клітину – через пошкодження клітинних стінок. У багатьох складних вірусів (наприклад, вірус грипу) мембрани вірусної частинки і клітини зливаються. Часто вірусна частинка потрапляє всередину клітини в результаті піноцитозу (вірус поліомієліту). В організм тварин віруси проникають через різні системи органів. Наприклад, повітряно-крапельним шляхом через органи дихання проникають віруси грипу, віспи, кору. Статевим шляхом передаються віруси герпесу, папіломи, ВІЛ. Варто звернути увагу на те, що проникнення вірусу в організм хазяїна можливе й за участі переносників – комах, кліщів тощо.

Перегляньте відео про потрапляння в клітину вірусів:

Походження вірусів та їх роль в екосистемах.

Існує декілька гіпотез походження вірусів. Згідно з однією з них, віруси утворилися шляхом спрощення бактерій, що перейшли до внутрішньоклітинного паразитизму. На користь цієї гіпотези свідчать особливості будови багатьох ДНК-вмісних вірусів.

Згідно з іншою гіпотезою, віруси утворилися з мобільних генетичних елементів клітини-хазяїна та набули здатності переміщатися не лише в межах одного геному, а й поза батьківською клітиною. На користь цієї гіпотези свідчать особливості будови вірусів-сателітів.

Віруси мають еволюційне значення. По-перше, вони можуть викликати захворювання, а отже впливати на чисельність видів. По-друге, вони здатні переносити генетичний матеріал між особинами навіть різних видів, що має значення насамперед у прокаріотів. Проте, і в хордових тварин геном містить істотну кількість залишків вірусної ДНК, що також мало еволюційне значення.

Значення вірусів у житті людини.

Деякі віруси спричинюють різноманітні, часто масові (епідемічні) та дуже небезпечні захворювання людини, уражаючи органи дихання (грип, аденоінфекції), травну (гастроентерити, гепатити) та нервову (поліомієліт, енцефаліти) системи, шкіру та слизові оболонки (кір, герпес, папіломи, вітряна віспа), пригнічують імунні реакції організму (СНІД), призводять до ракових захворювань. Негативний вплив вірусів на життя людини зумовлений і тим, що вони викликають захворювання свійських тварин та сільськогосподарських рослин.

Віруси використовують і в генетичній інженерії: за їх допомогою певний ген, виділений з іншого організму або синтезований штучно, можна переносити в клітини бактерій. Так забезпечується синтез речовин, необхідних людині (наприклад, гормону інсуліну для лікування цукрового діабету, захисних білків-інтерферонів).

1. Які існують гіпотези походження вірусів?

2. Поясніть роль вірусів в еволюції організмів.

3. Наведіть аргументи щодо користі чи небезпеки вірусів.