Читайте также:
|
1. Культура клітин - цитопатичний ефект (CPE)
гемадсорбція
іммунофлуоресценція
2. Курячі ембріони - хоріоналантоїсна оболонка
гемаглютинація
включення
3. Лаборатоні тварини хвороба або смерть
Серологічні методи досліджень
Класичні: метод фіксації комплементу, гальмування гемаглютинації, реакція нейтралізації, імунофлуорестентні методи.
Новітні: радіо імунний аналіз, імуноферментний аналіз, імуноелектроблодинг.
7. Гіпотези походження вірусів
Є декілька гіпотез:
Гіпотеза редукції (регресивної еволюції): вони виникли внаслідок спрощення одноклітинних організмів
• Віруси як вироджені форми внутрішньоклітинних паразитів. • прогресивна втрата біосинтетичних здібностей із втратою трьох істотних функцій: • Класичної реплікації ДНК. • Білків ініціації реплікації • Можливостей взаємодії з біосинтетичною машиною хазяїна.
Недоліки • всі сучасні віруси є облігатними паразитами і для їх репродукції необхідна стадія внутрішньоклітинного розвитку • не може дати пояснень щодо РНК-вмісних вірусів (чому?)
Гіпотеза первісності вірусів (паралельної еволюції): вони є залишком доклітинних форм життя.
nВіруси розвивалися паралельно з їхніми господарями n віруси з'явилися з нормальних клітинних нуклеїнових кислот (ДНК і/або РНК), які набули здатності відтворюватися автономно. n ДНК віруси - від плазмід. n РНК віруси - від ретротранспозонів
Недоліки: n Невідомо жодної перехідної форми між клітинами та вірусами; n Відомі паразити клітинного походження (мікоплазми – з клітин домену Бактерій, мікроспоридії – з клітин домену Еукаріот та наноархеї – з клітин домену Архей) зберегли свої клітинні ознаки (такі як власні рибосоми та повноцінні апарати синтезу білку та АТФ).
Гіпотеза втечі (скажених генів‖): вони виникли з фрагментів генетичного матеріалу, які вивільнилися з-під клітинного контролю і стали паразитичними
n + - Ендогенні ретровіруси n Гіпотеза утворення плаценти – пухлина, викликана ендогенними ретровірусіми
Недоліки: n Не пояснює, яким чином вільна нуклеїнова кислота здобула капсид та складний механізм, необхідний для доставки вірусної нуклеїнової кислоти в клітину. n Передбачає бактеріальне походження бактеріофагів та еукаріотичне походження вірусів еукаріот. У цьому випадку, можна було б очікувати існування еволюційної схожості між білками клітин певного домену та білками вірусів, що походять від клітин даного домену. Проте часто це не відповідає дійсності.
Гіпотези походження вірусів:
n гіпотеза первісності вірусів (паралельної еволюції): вони є залишком доклітинних форм життя;
n гіпотеза редукції (регресивної еволюції): вони виникли внаслідок спрощення одноклітинних організмів;
n гіпотеза втечі (―скажених генів‖): вони виникли з фрагментів генетичного матеріалу, які вивільнилися з-під клітинного контролю і стали паразитичними
8. Роль вірусів в еволюції органічного світу
За гіпотезою Жданова В. М., 1974, віруси є важливим фактором еволюції органічного світу. Долаючи видові бар'єри, віруси можуть переносити окремі гени чи групи генів, а інтеграція вірусної ДНК з хромосомами клітин може приводити до того, що вірусні гени стають клітинними генами, які виконують важливі функції, оскільки вірусний генетичний матеріал в хімічному відношенні подібний з генетичним матеріалом всіх клітин.
9. Еволюція вірусів та її докази
див. питання 7
Предполагается, что первичные формы жизни содержали в качестве генетического материала РНК. ДНК появилась позже и с ее появлением произошло разделение функций между ДНК и РНК. ДНК — хранитель генетической информации, РНК — кодопереводчик. Возникшая протоклетка (прогенот), содержащая как ДНК, так и РНК, далее развивалась своим чередом, дав начало прокариотическим клеткам.
Наиболее вероятно, что основой для возникновения альтернативной генетической формы жизни — вирусов, явились сформировавшиеся первичные генетические системы репликации/транскрипции, которые по простоте и поведению соответствовали вирусным системам. При этом вирусы могли возникнуть на этой стадии первично или обособиться от клеточных генов, о чем свидетельствует наличие сходных нуклеотидных последовательностей у вирусов и подвижных генетических элементов клеток.
Особенностью РНК-геномных вирусов является наличие РНК-зависимой РНК-полимеразы, которая также имеется у растений. По-видимому, именно растительные клетки явились источником происхождения многих РНК-содержащих вирусов. В этом контексте представляет интерес существование семейств вирусов, представители которых поражают растения, животных и насекомых — рабдо-, рео- и буньявирусы. Наиболее древними из них являются рабдовирусы.
Другая эволюционно обособленная группа вирусов — ретроидные вирусы. Сравнительная таксономия указывает на очень древнюю связь ретровирусов и ретроидных элементов гепаднавирусов и каулимовирусов с транспозонами и другими подвижными генетическими элементами клетки. Ретроидные элементы найдены во всех типах клеточных организмов. Это придает правдоподобность предположению, что ретроидные вирусы являются очень древними и могли образоваться одновременно или после возникновения обратной транскрипции, которая была вовлечена в самую раннюю стадию жизни на земле, когда ДНК геномы развились на основе РНК. Однако интересным и удивительным является тот факт, что ни один из классов ретротранспозонов не имеет прокариотических партнеров. Ретротраспозоны по структуре, особенностям транскрипции и механизму транспозиции ведут себя как ретровирусные провирусы. Ретротраспозоны кодируют несколько белков, одним из них является обратная транскриптаза, другие белки вместе с транскриптами образуют внутриклеточные рибонуклеклеопротеиновые частицы.
На основании структурно-функционального сходства и гомологии генома в настоящее время выделены две филогенетические линии вирусов.
Многие вирусы — папиломавирусы, герпесвирусы, вирусы дрожжей — персистируют в организме хозяина в виде эписом (кольцевые молекулы ДНК, способные интегрировать в ДНК хозяина), что делает их похожими на внехромосомные элементы наследственности бактерий — плазмиды. Плазмиды могут иметь клеточное происхождение или быть дериватами бактериофагов. Можно предположить, что в основе происхождения эписомных форм вирусов и плазмид лежат одни и те же механизмы, а именно механизмы образования транспозирующих элементов.
В происхождении другой группы ДНК-содержащих вирусов — бактериофагов, исследователи не сомневаются. Фаги, по крайней мере умеренные (способные интегрировать в бактериальную хромосому и существовать в виде профага), являются фрагментами бактериального генома, которые приобрели способность к независимой репликации и к построению вирионов.
Можно предположить, что в прокариотических клетках возникли всевозможные формы переносимых генетических элементов, из которых одни имели больший, другие — меньший успех в эволюции. В результате перехода в клетку нового хозяина они могли стать паразитами и эволюционировать своим путем.
Таким образом, совершенно очевидно, что нельзя говорить о каком-то общем происхождении вирусов. Кажется бесспорным, что РНК-содержащие вирусы — более древние, ДНК-геномные — более молодые. Эти группы вирусов произошли разными путями: от разных предковых последовательностей нуклеиновых кислот и в разное время — на разных этапах эволюции. При этом разные группы вирусов (ДНК-содержащие, РНК-содержащие, ретроидные вирусы) имеют филогенетическое родство с различными клеточными элементами, то есть имеют полифилетическо е происхождение — происхождение из разных источников. Возникнув разными способами на разных этапах эволюции.клеток-хозяев, вирусы эволюционировали своим путем, в определенной степени зависимым от эволюции организмов, в которых они репродуцируются.
Подчиняется общим закономерностям эволюционного процесса органической
материи. Особенностью Э.в.являются высокие темпы, тесная взаимосвязь и
взаимовлияние с эволюцией хозяев. Особенно высокиетемпы Э.в. отмечены у
вирусов с фрагментарным ген омом, РНК-вирусов, образующих ДНК-копию генома,вирусов с геномом однонитчатой РНК. В первом случае она
определяется высокой частотой рекомбинацийпри смешанной инфекции, во втором и третьем - частыми ошибками при транскрипции генетическойинформации.
В современный период темпы Э.в. еще более ускорились в результате
усиливающегося давления антропогенных факторов.
У процесі вивчення природи вірусів, після відкриття їх Дмитром Йосиповичем Івановським (1892) формувалися уявлення про віруси як про дрібні організми. Епітет «фільтрівний» згодом був відкинутий, тому що стали відомі фільтрівні форми або стадії звичайних бактерій, а потім і фільтрівні види бактерій. Найправдоподібнішою є гіпотеза про те, що віруси походять з «утікача» нуклеїнової кислоти, тобто нуклеїнової кислоти, що набула спроможність реплікуватись незалежно від тієї клітини, із якої виникла, хоча при цьому передбачається, що така ДНК реплікується з використанням структур цієї або іншої клітин.
На підставі дослідів фільтрації через градуйовані лінійні фільтри були визначені розміри вірусів. Виявилося, що розмір найдрібніших із них становив 20-30 нанометрів, а найбільших — 300—400 нанометрів.
У процесі подальшої еволюції у вірусів змінювалася більше форма, аніж хімічна будова. Таким чином, віруси, ймовірно, походять від клітинних організмів, і їх не варто розглядати, як примітивних попередників клітинних організмів.
Изменчивость вирусов объясняет их способность "уходить" от иммунного ответа заражённого им организма (например, в случае вируса гриппа) и легко образовывать варианты, резистентные к лекарственным препаратам. Результатом изменчивости может быть также приобретение способности вызывать заболевания человека вирусом, ранее патогенными только для животных.
Нередко обнаруживается явное родство между отдельными белками (например, ферментами, осуществляющими синтез нуклеиновых кислот) у вирусов, которые, на первый взгляд, не имеют между собой ничего общего. В ряде случаев заметно сходство между вирусными и клеточными белками. Из этого следует, что в ходе эволюции происходил (и, по-видимому, происходит) обмен генетической информацией как между разными вирусами, так и между вирусами и клеточными организмами. Ярким примером явления трансдукции -способности вирусов переносить гены или их фрагменты от одного организма к другому - может служить бактерия дифтерийная палочка, которая начинает вырабатывать токсин только после заражения её определённым фагом. Такой перенос генов (его называют горизонтальным) пытаются использовать для генной терапии путём создания на основе вирусов искусственных конструкций - векторов, способных вводить в заражаемую клетку здоровые или корректирующие гены.
Особую категорию составляют т. н. эндогенные вирусы. Их геном в виде двунитевой ДНК, соответствующей геному ретровирусов, постоянно находится в составе клеточной хромосомы и функционирует как набор клеточных генов. Эндогенные вирусы могут быть полноценными, и тогда их экспрессия приводит к образованию вируса, способного заражать другие клетки (напр., вирус рака молочных желёз мышей). В большинстве случаев, однако, эндогенные вирусы имеют дефектный геном, в котором некоторые вирусные гены отсутствуют или повреждены. Генетический материал разнообразных эндогенныхвирусов составляет весьма значительную долю хромосомной ДНК животных, в т. ч. человека. Они обнаружены и у растений. Считается, что эндогенные вирусы возникли в результате заражения половых клеток и последующей интеграции вирусной и клеточной ДНК. Такое заражение в процессе эволюции могло происходить многократно, и многие эндогенные вирусы считаются весьма древними.
Ввиду огромного разнообразия вирусов построение их эволюционного "древа" весьма затруднено. Среди мнжества предположений о происхождении вирусов наибольшего внимания заслуживают два: или они возникли из обособившихся ("одичавших") элементов клеточного генома, или в какой-то форме существовали уже на доклеточной стадии биологической эволюции.
Вирусы сыграли и продолжают играть выдающуюся роль как удобные модельные объекты для изучения общих закономерностей молекулярной биологии. Именно при изучении вирусов были расшифрованы важнейшие закономерности синтеза белков и нуклеиновых кислот и регуляции этих процессов, сформулированы многие понятия молекулярной биологии и молекулярной генетики.
10. Поняття про «прості» та «складні віруси»
Віруси існують у двох формах: що покоїться, або позаклітинні й (вірусні частинки, або віріони), і репродукується, або внутріклітинній (комплекс вірус — клітина). Всі віруси умовно розділяти. на прості й складні. Прості віруси складаються з нуклеїнової кислоти й білкової оболонки — капсиду; деякі кристалізуються; форма паличкоподібна, ниткоподібна й сферична. Складні віруси крім білків капсиду й нуклеїнової кислоти можуть містити ліпопротеїдну мембрану, вуглеводи й не структурні білки — ферменти. Прикладом складно організованих вірусів служать збудник грипу й герпесу. їх зовнішня оболонка є фрагментом ядерної чи цитоплазмової мембрани клітини — господаря, з якої вірус виходить у позаклітинне середовище. Розмір віріонів 15-350 нм. (довжина деяких ниткоподібних вірусів сягає 2000 нм.); більшість видимі тільки в електронний мікроскоп.
11. Фінальна стадія взаємодії складного вірусу з клітиною.
1. Адсорбція на мембрані та проникнення віріону в цитопла
зму
2. Ін”єкція нуклеїнової кислоти в цитоплазму
3. Ендоцитоз з подальшим вивільненням віріону в цитоплазму
4. Ендоцитоз з подальшим злиттям (фузією) мембран та вивільненням нуклеокапсиду вірусу в цитоплазму
5. Пряме злиття мембран з вивільненням нуклеокапсиду вірусу в цитоплазму
12. Хімічний (елементарний) склад вірусів.
Віруси складаються з таких неорганічних елементів як Карбон (С), Гідроген (Н), Фосфор (Р), Сірка (S);
та таких органічних сполук як білки, нуклеїнові кислоти (ДНК, РНК), вуглеводні та ліпіди.
С -48-55% Н – 6,5-7,5% N – около 15% Р – 0.5- 5 % S – 0.3 – 2% Зола 0.7 – 3.5%
вуглець – 50 - фосфор – 0,4-0,5 кисень – 20 - сірка – 0,1-0,2 водень – 7 - зольні елементи – 2,5 азот – 16
13. Біохімічний склад вірусів.
Нуклеїнові кислоти, білок. Складні віруси – ліпіди, вуглеводні
За амінокислотним складом
n Білки всіх досліджених на сьогоднішній час вірусів побудовані зі звичайних амінокислот, які відносяться до природнього L-ряду. Співвідношення амінокислот у вірусних білках дуже близьке до такого в білках тварин, бактерій та рослин. n У вірусих білках переважають кислі дикарбонові кислоти. n Ізоелектричні точки переважної більшості вірусів знаходяться в кислій зоні рН
Субодиниця, або білкова субодиниця: єдиний, розміщений визначеним чином поліпептидний ланцюг (наприклад білок ВТМ, мол. Маса 17 000)
Ансамбль (структурний елемент або структурна одиниця): одна чи декілька неідентичних білкових субодиниць, які в сукупності утворюють “хімічно завершений” блок більш високого порядку (наприклад VP1, VP2, VP3, VP4 у вірусу поліомієлиту)
Капсид: білкова облонка яка утворює комплекс з нуклеїновою кислотою (у “простих” вірусів).
Нуклеокапсид: комплекс білку з нуклеїновою кислотою, що являє собою упаковану форму геному вірусної частки. Цей термін використовується в тому разі, коли описуються складні віруси (вірус сказу (рабдовіус)), які мають в своєму складі суперкапсидну оболонку.
Віріон: ціла вірусна частка.
14. Стадії взаємодії вірусу і клітини.(на прикладі бактеріофагу)
1. Адсорбція (фаг зв’язується з рецепторними ділянками на поверхні бактеріальної клітини)
2. Проникнення до клітини (бактеріофаг вводить ДНК у клітину бактерії)
3. “Роздягання” віріону (ДНК фага кодує синтез ферментів фага, використовуючи білок синтезуючий апарат клітини хазяїна; бактеріофаг інактивує і розщеплює ДНК хазяїна. ДНК фага підпорядковує собі білоксинезуючий апарат хазяїна)
4. Екліпс-фаза (транскрипція, реплікація, трансляція) (ДНК фага реп лікується та кодує синтез нових білків оболонки)
5. Самозбірка вібріону (утворення нових частинок бактеріофагів)
6. Вихід вірусу з клітини (лізис клітини хазяїна: вона руйнується, звільняючи нових фагів, які проникнуть у нові клітини бактерій).
15. Структурні і не структурні білки вірусів.
Вірусні білки, як і клітинні, побудовані з амінокислот і являють собою поліпептидні ланцюги, сформовані у вторинні і третинні структури. Деякі вірусні білки, зокрема капсидні, мають ще й четвертинну структуру. Молекулярна маса вірусних поліпептидів коливається в межах від 8 х 103 до 275 х 103 Д.
У зараженій клітині вірусний геном кодує синтез двох груп білків: 1) структурні, які входять до складу віріонів потомства; 2) неструктурні, які забезпечують процес репродукції вірусу на різних етапах, але до складу віріонів не входять.
Структурні білки. Структурними називають усі білки, що входять до складу зрілих позаклітинних віріонів. Структурні білки у віріоні виконують ряд функцій:
1) захист нуклеїнової кислоти від зовнішніх факторів;
2) взаємодія з мембраною чуттєвих клітин у ході першого етапу їх зараження;
3) взаємодія з вірусної нуклеїновою кислотою в ході і після її упакування в капсид;
4) взаємодія між собою в ході самозбирання капсида;
5) організація проникнення вірусу в чуттєву клітину.
Неструктурні білки. Неструктурні вірусні білки - це всі білки, що кодуються вірусним геномом, але не входять у склад зрілих віріонів. Вони вивчені набагато гірше, ніж структурні, що пов'язано з незрівнянно великими труднощами, що виникають при їх ідентифікації і виділенні в порівнянні зі структурними білками. Неструктурні білки в залежності від їх функцій поділяють на п'ять груп:
1) регулятори експресії вірусного генома;
2) попередники вірусних білків;
3) нефункціональні пептиди;
4) інгібітори клітинного біосинтезу й індуктори руйнування клітин;
5) вірусні ферменти.
16. Особливості будови структурних білків вірусів.
У залежності від розташування того чи іншого білка у віріоні виділяють групи білків:
а) капсидні білки. У віріонах складно організованих вірусів ці білки можуть виконати тільки 2—3 функції - захист нуклеїнової кислоти, здатність до самозбирання і руйнування в ході звільнення нуклеїнової кислоти.
У віріонах простих вірусів їх функції звичайно більш різноманітні;
б) білки вірусної суперкапсидної оболонки. Маються у вірусів, що виходять із клітин шляхом брунькування (параміксо-, ортоміксо-, рабдо-, тога-, бунья-, корона-, аренавіруси). Їх роль зводиться в основному до організації брунькування віріонів, здатності до самозбирання, взаємодії з мембраною чуттєвих клітин, організації проникнення в чуттєву клітину, тобто до F-активності, і захисту нуклеїнової кислоти. Ці білки формують пепломери — білкові вирости на суперкапсидній оболонці - і є, як правило, глікопротеїдами;
в) матриксні білки. Це білки проміжного шару віріонів, розташованого відразу під суперкапсидною оболонкою деяких вірусів. Їх основні функції: організація брунькування, стабілізація структури віріону за рахунок гідрофобних взаємодій, посередництво в здійсненні зв'язку суперкапсидних білків з капсидними;
г) білки вірусних серцевин. Маються в покс-, іридо-, орбі-, рео-, герпесвірусів. Представлені в основному ферментами. Віруси, що мають багатошарові капсиди, можуть мати і захисну роль;
д) білки, асоційовані з нуклеїновою кислотою. Білки самого внутрішнього шару віріонів. Представлені в складних вірусів гістоноподібними білками, ферментами синтезу і модифікації нуклеїнових кислот
17. Типи вірусних ДНК
· Лінійна одноланцюгова (парвовируси)
· Кільцева однолінцюгова (jХ174)
· Лінійна дволанцюгова (Т7, віруси тварин)
· Лінійна дволанцюгова з розривами в одному ланцюгу (Т5)
· Подвійний ланцюг зі замкненими кінцями (вірус вісповакцини)
· Замкнений кільцевий подвійний ланцюг
· (з супервитками та без них) (бактеріофаг РМ2)
Вирусы как и другие организмы, характеризуются приспособляемостью к условиям внешней среды. Нужно только не забывать, что для них организм хозяина является средой обитания, поэтому многие условия внешней среды влияют на вирус опосредованно - через организм хозяина. Однако многие факторы внешней среды могут и непосредственно воздействовать на вирусы. Достаточно вспомнить уже названные температурочувствительные мутанты вирусов, которые, например, размножаются при температуре 32-37 С и гибнут при температуре 38-40 С, хотя их хозяева остаются вполне жизнеспособными при этих температурных режимах. В связи с тем, что вирусы являются паразитами, они подчиняются закономерностям и к ним применимы понятия экологии паразитизма. Каждый вирус имеет круг естественных хозяев, иногда очень широкий, как, например, у мелких РНК-геномных фагов: в первом случае поражаются все млекопитающие, во втором - отдельные клоны кишечной палочки. Циркуляция вирусов может быть горизонтальной (распространение среди популяции хозяев) и вертикальной (распространение то родителей потомству). Таким образом, каждый вирус занимает определенную экологическую нишу в биосфере
18. Типи вірусних РНК.
· Лінійний одноланцюговий інфекційний плюс ланцюг (більшість вірусів рослин, пікорнавіруси)
· Лінійний одноланцюговий неінфекційний мінус-ланцюг (рабдовіруси, параміксовіруси)
· Сегментовані плюс ланцюги (вірус мозаїки костра)
· Сегментовані мінус ланцюги (Грип)
· Дволанцюгова сегментована (реовіруси, віруси раньових пухлин рослин)
· Диплоїдна одноланцюгова (ретровіруси)
Інвертовані кінцьові віріони (Вірус Синдбис) РНК-геномы
1. Одноцепочечная нефрагментированная РНК, обладающая матричной активностью (позитивная, или +РНК). Вирус полиомиелита и другие пикорнавирусы.
2. Одноцепочечная нефрагментированная РНК, не обладающая матричной активностью (негативная, или -РНК). Вирион имеет в своем составе фермент НК-зависимую РНК-полимеразу, называемую транскриптазой. Она синтезирует на вирионной РНК матричную РНК, необходимую для трансляции вирусспецифи-ческих белков. Парамиксовирусы, рабдовирусы и др.
3. Одноцепочечная фрагментированная РНК, не обладающая матричной активностью (негативная РНК); вирион имеет транскриптазу. Ортомиксовирусы (РНК вириона состоит из 8 фрагментов).
4. Двухцепочечная фрагментированная РНК; вирион имеет транскриптазу. Рео-вирусы (10 фрагментов).
5. Вирусы, геном которых представлен двумя идентичными нитями позитивной РНК (диплоидный геном). Вирионы имеют ферментобратную транскриптазу. Ретровирусы.
6. Одноцепочечная кольцевая РНК. Такой геном имеет только один вирус — вирус дельта-гепатита. Это дефектный вирус, для размножения его необходим вирус-помощник (вирус гепатита В).
ДНК-геномы
1. Одноцепочечная линейная ДНК. Парвовирусы: «+» и «—» нити находятся в разных вирионах, но транскрибируется только «—» нить.
2. Одноцепочечная кольцевая ДНК. Фаги М13, 0X174.
3. Двухцепочечная линейная ДНК. Вирусы герпеса и др.; ранняя мРНК синтезируется в ядре клеточным ферментом.
4. Двухцепочечная кольцевая ДНК. Паповавирусы, вирус гепатита В и др.; ранняя мРНК синтезируется в ядре клеточным ферментом.
5. Двухцепочечная ДНК с ковалентно связанным терминальным гидрофобным белком. Аденовирусы; ранняя мРНК синтезируется клеточным ферментом в ядре.
6. Двухцепочечная ДНК, замкнутая на каждом конце ковалентной связью. Вирус оспы; размножение происходит в цитоплазме, ранняя мРНК синтезируется вирусным ферментом.
·
19. Порівняння вірусів з «+» і «-» ол РНК.
Структура вірусних РНК надзвичайно різноманітна. У вірусів виявлені односпіральні і двоспіральні, лінійні, фрагментовані і кільцеві РНК. РНК - геном є здебільшого гаплоїдним, але геном ретровірусів — диплоїдний, тобто складається з двох ідентичних молекул РНК.
Віруси, що містять односпіральну РНК, поділяються на дві групи. У вірусів першої групи вірусний геном має функції інформаційної РНК, тобто може безпосередньо служити матрицею для синтезу білка на рибосомах. За пропозицією Д. Балтімора (1971), РНК із властивостями інформаційної умовно позначена знаком «плюс», і в зв'язку з цим віруси, що містять такі РНК (пікорнавіруси, тогавіруси, коронавіруси, ретровіруси), позначені як плюс-нитчасті віруси, чи віруси з позитивним геномом.
Друга група вірусів, що містять РНК, мають геном у виді односпіральної РНК, що сама не володіє функцією іРНК. У цьому випадку функцію іРНК виконує РНК, комплементарна геномній. Синтез цієї РНК (транскрипція) здійснюється в зараженій клітині на матриці геномної РНК за допомогою вірусоспецифічного ферменту - транскриптази. У складі мінус - нитчастих вірусів обов'язковим є наявність власного ферменту, що здійснює транскрипцію геномної РНК і синтез іРНК, тому що аналога такого ферменту в клітинах немає. Геном цих вірусів умовно позначають як мінус-РНК, а віруси цієї групи - як мінус-нитчасті віруси, чи віруси з негативним геномом. До цих вірусів відносяться ортоміксовіруси, параміксовіруси, буньявіруси, рабдовіруси. РНК цих вірусів не здатна викликати інфекційний процес.
Відповідно до різних властивостей вірусних РНК між двома групами вірусів є і структурні розходження. Оскільки РНК плюс-нитчастих вірусів виконує функцію іРНК, вона має специфічні структурні особливості, характерні для 5'-3'- кінців цих РНК. 5’- кінець клітинних і вірусних РНК здебільшого має структуру в вигляді шапочки (з англ. “cap”). Ці модифікації кінців іРНК, які здійснюються після синтезу полінуклеотидного ланцюга, мають істотне значення для функції іРНК - «шапочка» потрібна для специфічного впізнавання іРНК рибосомами.
20. Типи симетрії вірусів.
Спіральний тип симетрії характеризується розміщенням капсомерів у вигляді спіралі навколо молекули нуклеїнової кислоти. Білкові субодиниці вкладені в спіраль так, що відносно поздовжньої осі псі вони (за винятком кінцевих) знаходяться в однаковому положенні. У разі спірального типу симетрії капсомери утворюють трубку (стрижень), усередині якої дуже компактно упакована нуклеїнова кислота, її довжина значно перевищує розміри віріона. Наприклад, довжина вірусу тютюнової мозаїки становить 300 нм, а довжина його РНК сягає 4000 нм. При цьому РНК настільки міцно зв'язана з капсидом, що її не можна звільнити, не пошкодивши капсид. За спірального типу симетрії спостерігається максимально регулярна взаємодія між білковими субодиницями капсиду і нуклеїновою кислотою.
При спіральному типі симетрії капсомери розміщені за ходом спіралі геномної
нуклеїнової кислоти. Капсид краще захищає геном, а нуклеїнова кислота
вивільняється лише при руйнуванні капсиду. Такі віруси мають
паличкоподібну форму (наприклад, вірус мозаїчної хвороби тютюну).
У разі кубічного (ікосаедрального) типу симетрії капсомери вкладаються у формі геометричної фігури ікосаедра (20-гранника), утворюючи порожнисте ізометричне тіло, в центрі якого знаходиться нуклеїнова кислота. При цьому не існує регулярної взаємодії між нуклеїновою кислотою та кожною білковою субодиницею. Ікосаедр сформований 20 рівносторонніми трикутниками. Він має 12 вершин, до кожної з яких сходяться кути 5 трикутників, і 30 ребер, де з'єднуються сторони сусідніх трикутників. Такі віріони є симетричними в трьох взаємно перпендикулярних напрямках.
При кубічному типі симетрії нуклеїнова кислота утворює серцевиннуструктуру, оточену капсидом у вигляді багатогранника (вивільненнянуклеїнової кислоти відбувається без руйнування капсиду). Такі вірусимають сферичну форму (наприклад, вірус поліомієліту).Змішана симетрія. КОМБІНОВАНА, або змішана, симетрія у вірусів може бути представлена різними варіантами. Наприклад, частка бактеріофага має "голівку" правильної геометричної форми і "хвіст" із спіральною симетрією.
Плеоморфні віруси. Зустрічаються віруси з ще складнішою будовою. Віріони поксвірусів (віруси групи віспи) не мають правильного, типового капсиду: між серцевиною і зовнішньою оболонкою у них розташовуються трубчасті і мембранні структури.
Складні віруси. Нуклеокапсид у них укритий ще однією оболонкою -суперкапсидом. Суперкапсид утворений модифікованими (зміненими)мембранами клітин хазяїна, у яких білки хазяїна замінені на білки вірусу(глікопротеїди). Тому суперкапсид містить компоненти, властиві клітинамхазяїна, і вірусні глікопротеїди. Ці глікопротеїди утворюють шипи. Шипизабезпечують адгезію вірусу на чутливих клітинах, обумовлюють йогоантигенні властивості. Крім того, вони сприяють поширенню вірусів.Незалежно від способу складання нуклеокапсиду складні віруси (грипу,гепатиту В, ВІЛ) здебільшого мають сферичну форму. Мені здається, що Поліщук говорив на лекціях, що у суперкапсиду симетрії немає, тому у складних вірусів є лише симетрія по нуклеокапсиду.
21. Принцип самозбірки вірусів з ротаційно-трансляційним типом симетрії.
(На прикладі ВТМ).Белок оболочки легко образует двухслойный диск из 34 субъединиц. Каждый слой диска представляет собой кольцо из 17 субъединиц; примерно столько субъединиц (16 1/3) приходится на один оборот спирали ВТМ. Клуг и его сотрудники исследовали трехмерную структуру диска (рис. 30.5) и показали, что он представляет собой главный промежуточный продукт при сборке ВТМ. Важнейшее свойство диска состоит в том, что его субъединицы скользят относительно друг друга и образуют спираль их двух оборотов, так называемую «запорную шайбу» (рис. 30.6).
Диск гораздо быстрее взаимодействует с РНК ВТМ, чем с чужеродной ДНК. Следовательно, РНК ВТМ, по-видимому, содержит последовательность оснований, которую специфически узнает диск и которая инициирует сборку. Эта область инициации была выделена следующим образом. К РНК ВТМ добавляли несколько дисков, чтобы покрыть область инициации, и затем расщепляли остальную РНК нуклеазой. Защищенный фрагмент содержит примерно 65 нуклеотидов, которые прочно и специфично связываются с дисками. Последовательность оснований в этой области инициации дает все основания думать, что этот фрагмент РНК образует структуру шпильки со стеблем, состоящим из спаренных оснований, и петлей (рис. 30.7). Самое интересное. что петля содержит в каждом третьем положении G. Такое расположение оснований в триплетах соответствует стехиометрии субьединиц оболочки вируса - одна субъединица на три нуклеотида. Следовательно, по всей вероятности, петля связывается с первым диском, и с этого начинается сборка вирусной частицы.
Неожиданно оказалось, что петля инициации расположена далеко от обоих концов РНК. Точка начала сборки расположена на расстоянии 5300 нуклеотидов от 
-конца и примерно 1000 нуклеотидов от 3-конца РНК. Другой неожиданностью было то, что оба конца РНК выходят с одной и той же стороны растущей частицы ВТМ. Длина 3-конца на протяжении процесса сборки остается более или менее постоянной,5-конца – уменьшается.
Сборка начинается с проникновения петли инициации в центральное отверстие двухслойного белкового диска. Петля связывается с первым оборотом диска, и прилегающий стебель, состоящий из спаренных оснований, раскрывается. Это взаимодействие переводит диск в форму спиральной запорной шайбы, и диск захватывает РНК. Так начинается построение спирали вируса. Затем к новообразованной петле РНК, торчащей из центрального отверстия, присоединяется еще один диск. Благодаря протаскиванию 
-конца через центральное отверстие растущей вирусной частицы при добавлении каждого следующего диска образуется новая петля. Наконец, происходит одевание 3-конца каким-то пока непонятным способом.
Помимо того что двухслойный диск обеспечивает быструю нуклеацию, он существенно увеличивает специфичность образования оболочки. Диск может связываться со многими нуклеотидами, тогда как одна субъединица - только с тремя. Следовательно, диск обладает гораздо более высокой избирательностью по отношению к РНК ВТМ по сравнению с мРНК клетки-хозяина, чем одна субъединица. Еще одно важное свойство дисков состоит в том, что в физиологических условиях они не образуют спиралей без РНК. В этом отношении важнейшую роль играют две карбоксильные группы в каждой субъединице. При нейтральном значении рН в спиральной форме ионизированы обе карбоксильные группы, а в диске - только одна. Электростатическое отталкивание между близко расположенными карбоксилат-ионами в спиральной форме благоприятствует образованию диска. Связывание РНК со спиральной формой сопровождается достаточным изменением свободной энергии, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание карбоксилатных ионов. Итак, карбоксилат-ионы - негативный регулятор, препятствующий образованию спирали без РНК.
Капсиди, збираються за принципом самозбірки. Це означає, що зі всіх можливих форм капсиду реалізується лише та, яка відповідає мінімуму вільної енергії специфічних білків даного вірусу. Збірка складних структур (наприклад, збірка капсиду в бактеріофага Т-4) здійснюється в строго певній послідовності, коли одна група субодиниць служить остовом або адаптором для іншої групи субодиниць. В ряду вірусів у формуванні капсидів беруть участь неструктурні вірус-специфічні білки. Для спіральних вірусів:
1. Самозбірка відбувається одним способом.
2. Взаємодія між нуклеїновою кислотою і білком максимальна.
3. Площа поверхні віріона велика.
4. Вивільнення нуклеїнової кислоти неможливе без руйнування віріона.
22. Принцип самозбірки вірусів з ікосаедричним типом симетрії
Для побудови своїх частинок використовують SV-40 гістони. Збірка- багатоступінчастий процес з утворенням проміжних форм. Перший етап- відбувається асоціація ДНК з внутрішніми білками і формування серцевини нуклеокапсидів. При цьому ДНК з’єднується з попередньо сформованими “пустими” капсидами. При цьому ДНК зв’язування ДНК з капсидами з’являється новий клас проміжних форм-неповна форма, а ттакож і проміжна форма – незрілі вібріони, що містять не нарізані попередники поліпептидів. Збірка ядерних вірусів починається в ядрі в асоціації з ядерною мембраною.
23.Роль зовнішніх факторів в самозбірці віріонів
24. Принцип класифікації вірусів.
1) морфологія віріонів: розмір віріонів, форма, присутність\відсутність та природа пепломерів, присутність\відсутність зовнішньої оболонки, симетрія капсиду та його структура.Наявність послідовностей, що повторюються;Наявність ізомеризації
Співвідношення G +C пар
Присутність (або відсутність) сар на 5’- кінці
Присутність (або відсутність) ковалентно –зв’язаного білку на 5’- кінці
Присутність (або відсутність) poly (A) на 3’ – кінці
Організація геному
Стратегія реплікації
Кількість та розташування рамок зчитування
Транскрипційні характеристики
Пост – транскрипційний процесінг.
2) Білки
Кількість
Розмір иа функціональна активність структурних білків
Розмір та функціональна активність нестрктурних білків
Деталі спеціальної функціональної активності білків:
транскриптаза, зворотня транскриптаза, гемаглтинін, нейрамінідаза, Амінокислотні послідовності(повні або часткові)
Гглікозилювання, фосфорилювання
Мапування епітопів
Сайт акумуляції вірусних білків
Точка ініціації
3) Ліпіди
Вміст, характер і т.ін.
4) Вуглеводні
Вміст, характер та ін.
5) Антигенні властивості
Серологічна спорідненість
6) Біологічні властивості
Господар
Шляхи передачі в природі
Переносники
Географіче розповсюдження
Патогенез
Тропізм
Патологічні зміни
25. Таксономічні категорії вірусів.
Оскільки види є основою для будь-якої системи біологічної класифікації, ICTV прийняла проложення, що видом у вірусів є політенічний клас вірусів, який представляює собою реплікаційну лінію і займає особливу екологічну нішу.
Царство (Kingdom) Vira
Порядок (Order) Mononegavir ales
Родина (Family) Paramyxovir idae
Підродина (Subfamily) Pnevmovirin ae
Рід (Genus) Pnevmovirus
Вид: Galanthus nivalis L. – Підсніжник білосніжний
Вірус тютюнової мозаїки
Вірус імунодефіциту людини
Вірус жовтої лихоманки
Вірус лихоманки Ебола
27. Порівняти таксономії царства «vira» з іншими царствами
§ Домен — Ядерні (Eukaryota)
§ Царство — Тварини (Metazoa)
§ Тип — Хордові (Chordata)
§ Підтип — Черепні (Craniata)
§ Надклас — Щелепні (Gnathostomata)
§ Клас — Ссавці (Mammalia)
§ Підклас — Плацентарні, або вищі звірі (Eutheria)
§ Ряд — Примати (Primates)
§ Родина — Гомініди (Hominidae)
§ Рід — Людина (Homo)
§ Вид — Людина розумна (Homo sapiens)
| Царство (regnum) | - | Fungi |
| Подцарство (subregnum) | - | Dikarya |
| Отдел (divisio) | - mycota | Basidiomycota |
| Подотдел (subdivisio) | - mycotina | Agaricomycotina |
| Класс (classis) | - mycetes | Agaricomycetes |
| Подкласс (subclassis) | - mycetidae | Agaricomycetidae |
| Порядок (ordo) | - ales | Boletales |
| Подпорядок (subordo) | - inales, - inae | Boletinae |
| Семейство (familia) | - aceae | Boletaceae |
| Подсемейство (subfamilia) | - oidae | |
| Род (genus) | Boletus | |
| Вид (species) | Boletus edulis Bull. |
Домен:Ядерні (Eukaryota)
Царство:Зелені рослини (Viridiplantae)
Відділ:Streptophyta
-Судинні (Tracheophyta)
-Euphyllophyta
Надклас: Покритонасінні (Magnoliophyta)
-клас Магнолііди (Magnoliids)
ряд Canellales
рід Pteroxygonum
28. Стадії взаємодії вірусу і клітини.
Пит.. 14
29. Характеристика екліпс-фази.
эклипс-фаза
(англ. eclipse phase; греч. ekieipsis отсутствие, исчезновение)ранняя стадия внутриклеточной репродукции вирусов, во время которой родительский вирус уже необнаруживается в клетке, а дочерние вирионы еще не образовались.
называется эклипс-фазой, которая характеризуется исчезновением вириона, поскольку он перестает обнаруживаться при элданой микроскопии. В эту стадию начинается синтез компонентов вириона, т.е. его репродукция. Она носит дизъюнктивный (раздельный) характер, поскольку компоненты вириона синтезируются в разных частях клетки: белки на рибосомах, нуклеиновые кислоты в ядре или цитоплазме. Вирус использует для этого генетический аппарат клетки, подавляя необходимые ей самой синтетические реакции.
Эта стадия начинается с транскрипции и репликации вирусного генома. Транскрипция вирусного генома двунитевых ДНК-содержащих вирусов происходит, так же как и клеточного генома, по триаде ДНК- иРНК- белок. Различия касаются только происхождения фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы, необходимой для данного процесса. У вирусов, геном которых транскрибируется в цитоплазме клетки хозяина (например, вирус оспы), имеется собственная вирусспецифическая РНК-полимераза. Вирусы, геномы которых транскрибируются в ядре (папова- и аденовирусы, вирусы герпеса), используют содержащуюся там клеточную РНК-полимеразу II или III.
У РНК-содержащих вирусов транскрипция их генома осуществляется несколькими путями:
1. Вирусы с негативным геномом (минус-нитевые), к которым относятся орто-, парамиксо- и рабдовирусы, имеют в своем составе вирусспецифическую РНК-полимеразу или транскриптазу. Они синтезируют иРНК на матрице геномной РНК. Подобный фермент отсутствует в нормальных клетках, но синтезируется клетками, зараженными вирусами. Он находится в составе как однонитевых, так и двунитевых РНК-содержащих вирусов.
2. У вирусов с положительным геномом (плюс-нитевые), к которым относятся пикорна-, тогавирусы и др., функцию иРНК выполняет сам геном, который транслирует содержащуюся в нем информацию на рибосомы клетки хозяина.
3. Особняком стоит группа РНК-содержащих ретровирусов, в составе которых имеется обратная транскриптаза, или ревертаза. Уникальность этого фермента состоит в его способности переписывать информацию с РНК на ДНК. Этот процесс называется обратной транскрипции.
Как отмечалось выше, количество генов в вирусном геноме весьма ограничено. Поэтому для увеличения количества вирусной информации существует своеобразный трансляционный механизм, функционирующий через иРНК, который передает значительно больше информации, чем записано в вирусной нуклеиновой кислоте. Это достигается разными путями, например при транскрипции информации с переписывающихся участков ДНК на иРНК путем сплайсин-г а (вырезание бессмысленных кодонов и сшивание концов), а также при считывании антикодонами тРНК одной и той же молекулы иРНК с разных нуклеотидов. При этом образуются новые триплеты, увеличивающие количество транслируемой информации.
Регуляция транскрипции осуществляется клеточными и вирусспецифическими механизмами. Она заключается в последовательном считывании информации с так называемых «ранних» и «поздних» генов. В первых закодирована информация для синтеза вирусспеци-фических ферментов транскрипции и репликации, во вторых - для синтеза капсидных белков.
Вирусспецифическая информация транслируется на рибосомы клетки хозяина, которые предварительно освобождаются от клеточных белков и собираются в вирусспецифические полисомы.
Репликация вирусных геномов заключается в синтезе молекул ДНК или РНК, которые накапливаются в фондах этих нуклеиновых кислот, использующихся при сборке вирионов.
Репликация вирусной ДНК происходит на обеих нитях при участии клеточной ДНК-полимеразы. У однонитевых вирусов вначале образуется вторая нить (репликативная форма).
Репликация вирусных РНК происходит только при участии того же вирусспецифического фермента, который катализирует транскрипцию вирусного генома. У плюс-нитевых вирусов репликация РНК практически не отличается от их транскрипции. У минус-нитевых вирусов репликация отличается от транскрипции длиной образовавшихся дочерних молекул РНК. При репликации они полностью соответствуют по своей протяженности материнской нити, а при транскрипции образуются укороченные молекулы иРНК.
У ретровирусов репликация, так же как и транскрипция ДНК, происходит в составе клеточного генома при участии клеточной ДНК-полимеразы.
http://www.eurolab.ua/microbiology-virology-immunology/3660/3668/30348/?page=2
Е.ф.-фаза, в якій відбуваються всі процеси вірусної репродукції, що призводять до утворення вірусних компонентіві формування нових віріонів. Етапи процесу: 1) прикріплений віріон входить в клітину, лишається оболонки, роздягає геном; 2) деякі ранні геноми транскрибуються з утворенням мРНК, що може змінюватись, включаючи сплайсинг; 3) ранні мРНК транслюються з утворенням 3 головних продуктів:
-білків, що зупин.синтез ін.б., нукл.кисл;
-білки, що регулюють експресію вірусних генів;
-ферменти, що необхідні для реплікації вірусної нукл.кисл.
30. Типи генетичних карт у вірусів.
-рекомбінаційна;
-хімічна (сіквенс нуклеотидів);
-фізична;
-рестрикційна;
-реасортаційна;
- транскрипційна;
-трансляційна.
31. Генетична карта бактеріофагу Т4.
Дата добавления: 2015-11-14; просмотров: 323 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Direct Examination | | | Бактериофаг Т4 |