Jaki jest wpływ wirusów na komórkę. Funkcje, opis i struktura

Anonim

Polio i ospa, zespół nabytego niedoboru odporności i opryszczka są dobrze znanymi chorobami powodowanymi przez określone patogeny. Wirusy te są uzależnione od komórek, stojąc na granicy żywych i nieożywionych. Jaki jest wpływ wirusów na komórkę, jak zostały odkryte i jakie są sposoby zwalczania i zapobiegania tej grupie chorób - temat tego artykułu.

Narodziny wirusologii

W 1892 roku, w laboratorium Nikitskiego Ogrodu Botanicznego Akademii Nauk Rosji, młody naukowiec Dmitrij Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) odkrył, że mozaikowa choroba tytoniu spowodowana przez patogen przechodzący przez filtry bakteryjne nie rośnie, podobnie jak bakterie, na sztucznych mediach i nie daje obrazu choroby poprzez filtraty.

Data ta jest uważana za narodziny nauki o wirusach, chociaż ich odkrywca nie był w stanie ich zobaczyć przez całe życie. Widzieliśmy je dopiero w latach 30. ubiegłego wieku, kiedy pojawiły się mikroskopy elektronowe.

Oddzielne królestwo

Wirusy są tak niesamowite, że są rozdzielone na oddzielne królestwo Vira (z lat. Virus, poison). Jak układają się wirusy, że są tak różne od wszystkich żywych organizmów na naszej planecie? Po pierwsze, zawierają tylko jeden typ kwasu nukleinowego - DNA lub RNA. Wszystkie inne organizmy w ich komórkach są obu typów.

Po drugie, wirusom brakuje struktury komórkowej i systemów syntezy białek. Po trzecie, wirusy są wszechobecne (wszechobecne) i bardzo małe. Co najważniejsze, są to pasożyty wewnątrzkomórkowe na poziomie genetycznym (molekularnym).

Wirion i wirus

Klasyfikacja i struktura wirusów jest zróżnicowana w różnych źródłach. Obecnie zbadano i opisano około tysiąca ludzkich wirusów, ale nie jest to pełna ich lista. W końcu zaczynamy je badać wyłącznie w kontekście choroby. Pozakomórkową formą istnienia tych pasożytów jest wirion. Kiedy taki wchodzi do komórki, mechanizm penetracji wirusa zmienia ją w zupełnie inną formę. I wtedy mówimy o infekcji wirusowej.

Rozmiar i kształt mają znaczenie

Wymiary wirionów mierzone są w nanometrach (10 -9 metrów). Jeden z najmniejszych wirusów polio ma rozmiar wirionu 17 nanometrów. Wirusy grypy są średniej wielkości, od 80 do 120 nanometrów. Ale są olbrzymy - wirus ospy ma rozmiar około 400 nanometrów.

Schematycznie rozmieszczone wirusy jako astronauci. W „kolorze” - ochronna powłoka białkowa, czasami zawierająca lipidy i węglowodany, zwana kapsydem - jest dziedzicznym materiałem kwasu nukleinowego (RNA lub DNA). Co więcej, materiał dziedziczny jest prezentowany w formie „minimalnego koszyka konsumenta” - enzymów do właściwego (kopiowania) siebie i rzeczywistego genomu wirusa.

Wygląd „skafandra kosmicznego” może być w kształcie pręta, spiralny, kulisty, w kształcie kuli, cegły lub nawet nieregularny. Jest to spowodowane przez białka niezbędne wirionowi do mechanizmu przenikania wirusa do komórki. Wirusy łączą się z błoną komórki gospodarza, a jej kwasy nukleinowe wchodzą do cytoplazmy, które są gotowe do samodzielnego składania w młodszym pokoleniu wirusów.

Żywy czy nie?

Nawet wirusolodzy nie mają jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie. Jeśli uważa się, że żywy system jest w stanie rozmnażać swój własny rodzaj, wówczas wirusy są żywymi organizmami. Jeśli dodamy do tego przynajmniej niektóre ważne procesy, to nie są one żywe. Ponadto należy pamiętać, że nie rozmnażają się poza komórką gospodarza.

Informacje o pochodzeniu i działaniu wirusów również pozostawiają wiele pytań. Najbardziej akceptowalną obecnie hipotezą jest ich pochodzenie z niekontrolowanych kwasów nukleinowych, które uzyskały zdolność do rozmnażania się w obcych komórkach.

Wpływ wirusa na komórkę

Wirusy oddziałują z komórkami w dwóch typach scenariuszy, z których główne różnice dotyczą stopnia zależności pasożyta od gospodarza. Całkowicie zależy od syntezy energii i białka komórki, ale zachowuje się niezależnie.

Jaki jest wpływ wirusów na komórkę? W replikacji wirusowych kwasów nukleinowych według własnego harmonogramu. Taki scenariusz jest oczywiście nazywany produktywnym z punktu widzenia pasożyta. Może to spowodować śmierć komórki gospodarza.

Drugi scenariusz jest ugodowy. W tym przypadku genom wirusowy jest włączony do genomu gospodarza i kowalencyjnie replikuje się z komórkowymi kwasami nukleinowymi. Rozwój wpływu wirusów na komórkę może przebiegać na dwa sposoby. Albo wirus zachowuje się cicho i tylko pod pewnymi warunkami jego geny zaczynają działać, a młode wiriony wyłaniają się z umierającej komórki w poszukiwaniu nowych ofiar. Albo geny wirusa ciągle pracują i produkują młodsze pokolenie, ale komórka nie umiera.

Młode wirusy dostają się do środowiska w wyniku zniszczenia komórki gospodarza lub wyrzucenia fragmentów cytoplazmy lub egzocytozy małych grup wirionów.

Wszędzie i wszędzie

Jak już wspomniano, wirusy są wszechobecne. Ale są niuanse. Zatem wiriony z ogonem pasożytują głównie w komórkach bakterii. Wiriony w postaci nici lub spiral są bardziej powszechne w komórkach roślinnych, ponieważ mają gęste błony celulozowe, które podobnie jak strzykawka, przebijają wiriony ogonem. Nawiasem mówiąc, pojawienie się pasków na kwiatach tulipanów jest często związane z zakażeniem roślin wirusami. Ale sprzedajemy je jako specjalny rodzaj!

W komórkach zwierzęcych dominują pasożyty z kapsułką lipoproteinową. Niektóre wiriony mają bardzo ścisłą „rejestrację”. Tak więc wirus, który wywołuje zapalenie polio, może istnieć tylko w komórkach naczelnych i ludzkich, a nawet nie w ogóle. Inne, takie jak wirus ospy, mają szeroki zakres możliwych gospodarzy.

Jak wchodzą do hosta

Najczęstszą metodą jest zakażenie drogą powietrzną. Podczas kaszlu, kichania i oddychania do otaczającej przestrzeni uwalniane są miliardy maleńkich kropelek płynu. Przy wysokiej zjadliwości (zakaźności) patogenu, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się zakażenia, jest bardzo trudne.

Inna droga zakażenia jest zaraźliwa, z bezpośrednim kontaktem fizycznym. Jest to mała grupa chorób wirusowych, a mianowicie opryszczka, AIDS i zakażenia przenoszone drogą płciową.

Dość niebezpiecznym sposobem infekcji jest przenoszenie. Mogą to być dowolne żywe organizmy, które zostały zakażone ze zbiornika lub nośnika. W tym przypadku nośnik staje się gospodarzem pośrednim, w którego komórkach czynnik chorobotwórczy może się rozmnażać lub nawet przechodzić przez pewne etapy cyklu życia. Takie patogeny obejmują, na przykład, wirus wścieklizny.

Niektóre wirusy mogą być przenoszone na okrywach owadów, a wirus ospy może zachować swoją wirulencję przez długi czas, nawet w kurzu.

Wiele chorób

Biorąc pod uwagę różnorodność wirusów, nie należy się dziwić różnorodności infekcji wirusowych na poziomie komórkowym, chociaż naukowcy nie ustalili korelacji między formą wirusa a naturą choroby. Na przykład wirusy zapalenia wątroby typu A, C i E mogą powodować zapalenie wątroby u ludzi, a jednocześnie różnią się strukturą genetyczną i formą zewnętrzną, a nawet klasyfikują je w trzech różnych rodzinach.

Rodzina pikornawirusów, których gatunek ma podobny wygląd, jak bliźniaki, powoduje takie choroby. takie jak pryszczyca, cukrzyca, zapalenie mięśnia sercowego, zapalenie spojówek i różne przeziębienia.

Marzenie mikrobiologa

Wirusy, zwłaszcza bakteriofagi, są obecnie ulubionym przedmiotem badań dla biologów molekularnych. Cytotechnologie aktywnie wykorzystują unikalną zdolność wirusów do integracji ich dziedzicznej informacji z genomem komórki gospodarza. Wirusy nazywane są wektorami do przenoszenia materiału genetycznego.

Współczesna nauka prezentuje wiele przykładów udanych organizmów transgenicznych, na przykład odmianę ziemniaków, w której genomie wprowadzono gen chitynazy - enzym rozkładający chitynę. Chitynaza gromadzi się w łodygach i liściach ziemniaków i czyni ją nieodpowiednią dla owadów spożywczych i pasożytniczych grzybów.

Bez względu na wpływ wirusów na komórkę, ich formę i zawartość, a także strategie reprodukcji, nie ma panaceum w walce z nimi jako patogenami. W chorobach zakaźnych około 75% chorób ma charakter wirusowy. Etiologia 25% wszystkich zakażeń przewodu pokarmowego jest również spowodowana wirusami.

Definicja jest dodatkowo komplikowana przez możliwość zakażenia w okresie ukrytym. Dlatego konieczne jest dogłębne zbadanie każdego patogenu w przejawie jego patogenności i poszukiwanie bardzo specjalnych sposobów ich zwalczania, co jest dalekie od możliwości.