Вирусы и фаги как неклеточные организмы: их особенности и значение
На нашей планете существуют не только одноклеточные и многоклеточные организмы, но и такие организмы, у которых вообще нет клеток. К ним относятся вирусы, которые считаются переходной формой между живой и неживой природой.
Начало вирусологии было положено российским ботаником Д. И. Ивановским, который в 1852 году впервые получил экстракт из растений табака: они были поражены мозаичной болезнью. После того как экстракт был пропущен через фильтр, задерживающий бактерий, получили отфильтрованную жидкость — она сохранила инфекционные свойства.
Само слово «вирус» было введено в научный обиход голландским исследователем Бейерингом в 1898 году — в переводе с латинского вирус означает «яд».
В ходе дальнейших исследований ученые пришли к выводу, что с учетом химической природы вирусы можно считать нуклеопротеидами. Но так как размеры вирусов были слишком маленькие, то их нельзя было увидеть в световой микроскоп. По этой причине вирусы начали изучать систематически только в 30-е годы 20 века — это было связано с изобретением электронного микроскопа.
Вирусы отличаются простотой строения. Каждая вирусная частица включает РНК или ДНК, которые являются сердцевиной вируса и содержат наследственную информацию о вирусном строении, а также такого компонента как защитная белковая оболочка (капсида).
Вирион — это полностью сформированная инфекционная частичка.
У отдельных вирусов, таких как вирус герпеса или гриппа, есть дополнительная оболочка, образованная с помощью плазматической мембраны клетки-хозяина.
Еще одна особенность вирусов заключается в способности жить и размножаться только в клетках других организмов. Вне клеток других организмов вирусы жить не могут.
У большинства вирусов внешняя форма напоминает кристалл. Размеры вирусов варьируются от 20 до 300 нм.
Наилучшим образом изучен вирус табачной мозаики. Он отличается палочкообразной формой и является пустотелым цилиндром. Стенки этого вируса образованы при помощи белковых молекул, а внутри находится спираль молекулы РНК. Белковая оболочка выполняет защитную функцию — она защищает нуклеиновую кислоту от неблагоприятного внешнего воздействия и препятствует проникновению ферментов клетки-хозяина к РНК для ее расщепления.
Молекулы вирусной РНК могут самовоспроизводиться. Хотя в основном этот процесс свойственен ДНК. РНК вируса — источник генетической информации, поэтому выполняет и функции иРНК.
В результате в зараженной клетке по программе нуклеиновой кислоты вируса рибосома клетки-хозяина осуществляет синтез специфических вирусных белков. Затем вирусные белки и нуклеиновая кислота самостоятельно собираются в новые вирусные частицы. Происходит истощение и гибель клетки.
Бактериофаги
Вирусы бактерий или бактериофаги — особая группа вирусов, представители которых могут проникать внутрь бактериальной клетки и приводить к ее разрушению.
Тело фага кишечной палочки образует головка: от нее отходит полый стержень, окруженный чехлом в виде сократительного белка. На конце стержня находится базальная пластинка, на которой размещается 6 нитей. В головке содержится ДНК.
К поверхности кишечной палочки бактериофаг прикрепляется за счет отростков. В том месте, где он с этой поверхностью соединяется, он растворяет клеточную оболочку бактерии при помощи фермента. Благодаря тому, что головка сокращается, молекула ДНК проходит через канал стержня в клетку.
Под влиянием ДНК всего через 10-15 минут происходит перестройка метаболизма бактериальной клетки. В результате начинается синтез ДНК бактериофага, а не ДНК клетки. Кроме того, также осуществляется синтез фагового белка. В итоге образуется от 200 до 1000 новых фаговых частиц, а клетка бактерии погибает.
Отдельные фаги не реплицируются в клетке хозяина. Этот процесс заменяется образованием единой молекулы при помощи встраивания нуклеиновой кислоты фагов в ДНК хозяина. Такие фаги называют умеренными.
Значение вирусов
Вирусы, проникающие в клетки живых организмов, становятся причинами различных опасных заболеваний. Это касается и сельскохозяйственных растений и животных, и обитающих в дикой природе.
К таким болезням относятся:
- у растений — мозаическая болезнь томатов, табака, огурцов; скручивание листьев, желтуха, карликовость и др;
- у животных — чума птиц и свиней, бешенство, ящур инфекционная анемия лошадей и др.
Результатом таких болезней являются снижение урожайности культур и гибель животных.
У человека вирусы также вызывают различные опасные заболевания: грипп, корь, оспу, бешенство, полиомиелит, гепатит, паротит и др.
В число опасных заболеваний, вызванных вирусами, входит также СПИД — синдром приобретенного иммунодефицита. Это заболевание является эпидемическим, поражающим по большей части иммунную систему человека, основная функция которой — защита организма от различных болезнетворных агентов.
В результате поражения системы клеточного иммунитета развиваются прогрессирующие инфекционные заболевания и злокачественные новообразования. Микроорганизмы, которые раньше не вызывали никаких заболеваний, становятся опасными.
В 1983 году ученые выяснили, что вирус СПИДа (ВИЧ) относится к семейству ретровирусов. Он состоит из только ему свойственного фермента, а именно — оборотной транскрпптазы (РНК-зависимая ДНК-полимераза или ревертаза). Все представители ретровирусов имеют в своем составе этот фермент. Открытие этого вируса считается революционным в биологии.
Важно, что передача генетической информации может осуществляться не только по стандартной схеме ДНК-РНК-белок, но и при помощи обратной транскрипции от РНК к ДНК.
Источник
Природой фагов является вирусы
Вирусы бактерий. Бактериофаги. Классификация бактериофагов. Морфология бактериофагов. Типы бактериофагов.
Бактериофаги [от бактерии, + греч. phagein, поедать] — группа вирусов, паразитирующих в бактериальных клетках. Вирусы, вызывающие гибель инфицированных бактерий, известны как литические бактериофаги. Размножение и выход дочерних популяций вируса из бактерии сопровождается её гибелью и разрушением (лизисом). Бактериофаги широко распространены в природе — их выделяют из воды, почвы, организмов различных животных и человека. Принципы классификации бактериофагов аналогичны подходам к систематике вирусов вообще.
В основу классификации положены антигенная структура, морфология фагов, спектр действия, химический состав и др. Большинство фагов относится к ДНК-содержащим вирусам с нуклео-капсидом, организованным по принципу смешанной симметрии. По спектру действия выделяют типовые фаги (Т-фаги), лизирующие бактерии отдельных типов внутри вида, моновалентные фаги, лизирующие бактерии одного вида, и поливалентные фаги, лизирующие бактерии нескольких видов. Бактериофаги устойчивы к различным физическим и химическим воздействиям. Большинство из них без вреда переносит высокие температуры (50-70 °С), действие дезинфектаитов (за исключением кислот и формалина), прямой солнечный свет и УФ-облучение в низких дозах. Бактериофаги проявляют иммуногенные свойства, вызывая синтез специфических AT.
Рис. 5-10. Фаг Т4 кишечной палочки до контакта с бактерией (А) и в момент введения фаговой ДНК (Б).
Морфология бактериофагов. Типы бактериофагов
Строение бактериофагов наиболее полно охарактеризовано на основе изучения Т-фагов кишечной палочки (рис. 5-10). Внешне большинство бактериофагов напоминают сперматозоиды или головастиков, но среди них встречают и другие формы, на основании которых выделяют пять основных типов бактериофагов.
• К типу I бактериофагов относят ДНК-содержащие нитевидные фаги, лизирующие бактерии, содержащие F-плазмиды.
• Фаги типа II представлены головкой и рудиментом хвоста. Геном большинства из них образован молекулой РНК и лишь у фага jc-174 — однонитевой ДНК.
• Бактериофаги типа III имеют короткий хвост (например, Т-фаги 3 и 7).
• К типу IV относят фаги с несокращаюшимся хвостом и двухнитевой ДНК (например, Т-фаги 1 и 5).
• Фаги типа V имеют ДНК-геном, сокращающийся чехол хвоста, который заканчивается базаль-ной пластиной (например, Т-фаги 2 или 4).
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Источник