Какие размеры имеют вирусы. Строение, свойства, формы и виды вирусов

Абанина Ирина

Цель данной исследовательской работы: познакомиться с историей открытия, особенностями строения, размножения, жизнедеятельности вирусов как представителей неклеточной формы жизни; узнать о научных исследованиях в области вирусологии, о причинах и способах возникновения инфекционных заболеваний и их профилактике, значении в медицине.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Исследовательская работа по теме

Вирусы

10 класс

1. Введение

2. Открытие вирусов

3. Особенности вирусов

4. Происхождение вирусов

5. Вирусы-возбудители заболеваний

6. Заключение

7. Литература

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа называется «Вирусы».

Цель работы: собрать информацию и обобщить материал о вирусах как представителях неклеточной формы жизни, их строении, особенностях жизнедеятельности; узнать о научных исследованиях в области вирусологии, о причинах возникновения инфекционных заболеваний и их профилактике; выступить с результатами работы на заседании факультатива по молекулярной биологии в 10 классе.

ОТКРЫТИЕ ВИРУСОВ

Открытие вирусов произошло в 1892 году, когда русский ботаник Д. И. Ивановский работал с растениями табака, поражёнными мозаичным заболеванием. Инфекционная вытяжка была пропущена через фильтр, который задерживает бактерии. Этот образец сохранял свои инфекционные свойства. Новый термин «вирус» предложил голландец М. Бейеринк (Beijerink) в 1898 году, (в переводе с латинского «яд»), чтобы объяснить инфекционный характер вытяжки растений. В результате кропотливых исследований учёных было установлено, что вирусы – это нуклеопротеины - нуклеиновые кислоты, связанные с белками. А наука, изучающая вирусы, стала называться вирусологией.

Вирусы оказались очень малыми частицами, их невозможно увидеть в обыкновенный световой микроскоп. Поэтому в тридцатые годы двадцатого столетия после изобретения электронного микроскопа вирусы были исследованы одними из первых как биологические структуры.

ОСОБЕННОСТИ ВИРУСОВ

Размеры

В научной литературе излагаются точные сведения о вирусах, как о мельчайших живых структурах, размеры которых колеблются в пределах от 20 до 300 мм. Они в пятьдесят раз меньше бактерий. Благодаря таким минимальным размерам вирусы проходят через фильтры, которые задерживают бактерии.

Учёные считают, что вирусы как структуры находятся на самой границе между живыми и неживыми организмами. Доказательством того, что вирусы живые, является способность их воспроизводить себя. У них есть генетический материал в виде ДНК или РНК. Вирусы обладают наследственностью и изменчивостью. Для них характерна приспособляемость к меняющимся условиям окружающей среды. В то же время вирусы не имеют клеточного строения и не могут воспроизводить себя вне клетки – хозяина.

Они не используют пищу, не могут вырабатывать энергию, не растут, не имеют

обмена веществ. Существование неклеточных структур в природе объясняет связь между простыми молекулами и сложными системами клеток организмов.

проникают внутрь клетки хозяина, нейтрализуют ДНК хозяина, с помощью своей ДНК или РНК способствуют синтезу новых копий вируса.

Строение вирусов

Вирусы имеют неклеточное строение. В сердцевине находятся фрагменты ДНК или РНК, окружённые защитной белковой оболочкой - капсидом. Из составных частей полностью формируется вирусная частица – вирион. Оболочка вирусов строится из особых субъединиц - капсомеров, из которых образуются симметричные структуры, которые могут кристаллизоваться. Учёные отмечают активную способность вирусов к самосборке из субъединиц в клетке хозяина. Это имеет важное значение в биологических явлениях.

В биологии исследованы представители разных вирусов. Например, вирус табачной мозаики (ВТМ) состоит из 2130 одинаковых субъединиц белка, РНК и образует особую структуру – нуклеокапсид. Изучены вирусы из группы бактериофагов. Это вирусы, нападающие на бактерии. Они имеют головку и спиральный симметричный хвост. Известны также вирусы, имеющие сложное строение, например, рабдовирусы и вирусы оспы.

Жизненные циклы вирусов

Многие вирусы имеют сходные жизненные циклы. Проникают они в клетку хозяина через оболочку и клеточную стенку разными способами. Внутри клетки вирусы ведут себя непредсказуемо. Одни из них активизируются и с помощью нуклеиновой кислоты производят себе подобные вирусные частицы. Другие затаиваются в клетке и становятся неактивными длительное время. Это профаги или провирусы.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВИРУСОВ

Существует несколько гипотез происхождения вирусов. Одна из них говорит

ВИРУСЫ - ВОЗБУДИТЕЛИ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Способы передачи инфекционных заболеваний

Учёные выделяют несколько основных способов передачи вирусной инфекции.

1. Капельная инфекция

Это самый обычный способ распространения респираторных заболеваний. Заражение происходит при вдыхании воздуха, кашле, чихании, разговоре в местах большого скопления людей. Мерами профилактики являются использование марлевых повязок во время возникновения эпидемии, проветривание и влажная обработка помещений.

Особенно опасны микроорганизмы, такие как вирус оспы или туберкулёзная палочка. Они устойчивы к повышению температуры, сохраняются в почве, пыли длительное время.

Воздушно – капельным способом распространяются такие заболевания как

грипп разных типов, простуда, свинка, корь, коревая краснуха, полиомиелит.

2. Контактная инфекция

При непосредственном физическом контакте с больными животными и людьми передаются трахома (болезнь глаз в тропиках), обычные бородавки,

обыкновенный герпес – «лихорадка» на губах, а также возможны оспа через

раны на коже, эпидемический паратит через рот с заразной слюной, жёлтая лихорадка, переносчиками которой являются клещи, комары.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В современное время исследования вирусов имеют очень важное значение. Наука вирусология изучает размножение, строение, происхождение вирусов. Многие её успехи достигнуты в борьбе с конкретными болезнями – оспой, клещевым энцефалитом, бешенством, жёлтой лихорадкой и др. Но перед человечеством стоит ещё множество сложных вирусологических проблем. Экспериментально доказано вирусное происхождение большого числа опухолевых заболеваний, например, таких как СПИД. Людям необходимо знать причины, способы возникновения инфекционных заболеваний и меры их профилактики.

ЛИТЕРАТУРА

1. Айла Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. Т. 1-3. М.: Мир, 1987.

2. Биология: Школьная энциклопедия. М.: Большая Российсикая энциклопе-дия, 2004.

3. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. В 3 т. М.: Мир, 1990.

4. Медников Б.М. Биология: Формы и уровни жизни. М.: Дрофа, 2008.

Вирусы – это особая форма жизни, объединяющая организмы с неклеточным строением.

Вирусы способны существовать в двух формах: вне клеток (свободные вирусы, или вирионы) и внутри клеток.

Вирионы состоят из нуклеиновых кислот, заключенных в белковую оболочку – капсид. Вирионы не проявляют свойств биологических систем: у них отсутствует обмен веществ, и они неспособны к самовоспроизведению.

В состав капсида входит строго определенное количество повторяющихся белковых субъединиц – капсомеров. Например, у вируса полиомиелита в состав капсида входит 60 капсомеров, у аденовируса – 252, у вируса табачной мозаики – 2000.

Размеры вирусов колеблются от 20 до 350 нм. По морфологии различают следующие формы вирусов: сферическую, палочковидную, кубоидальную, сперматозоидную. По характеру симметрии капсида различают вирусы со спиральным, кубическим (икосаэдрическим) и комбинированным типом симметрии.

Степень сложности вириона может быть различной. У простых вирусов в состав вириона входит только нуклеиновая кислота и белки, которые связаны в единую нуклеопротеиновую структуру – нуклеокапсид. У сложных вирусов имеется дополнительная липопротеиновая оболочка – суперкапсид. В состав сложных вирионов могут входить углеводы и некоторые ферменты. Однако вирусы никогда не содержат метаболических систем, обеспечивающих обмен веществ.

Для собственного воспроизведения вирусы должны проникнуть в клетку. Сначала происходит адсорбция (фиксация) вирионов на поверхности клетки, а затем внутрь клетки проникает или весь вирион или только вирусная нуклеиновая кислота. В большинстве случаев вирусы проникают в клетку путем виропексиса (этот механизм проникновения вирусов в клетку сходен с фагоцитозом).

В ряде случаев нуклеиновые кислоты вирусов встраиваются (интегрируются) в состав хромосом хозяина. В интегрированном состоянии вирус называется провирусом. Провирусы неотличимы от генетического материала хозяина и воспроизводится вместе с ним.

В интегрированном (вирогенном) состоянии вирусы могут находиться долгое время. Но в ряде случаев (при изменении физиологического состояния клетки, например, при облучении) начинается репродукция вируса. С помощью ферментов и пластических веществ клетки идет репликация вирусных нуклеиновых кислот и вирусных белков. Путем самосборки из этих молекул формируется множество вирионов, которые покидают клетку. При этом клетка может погибнуть или сохраниться.

Значение вирусов.

Вирусы – возбудители многих инфекционных заболеваний растений, животных и человека. В то же время, вирусы – возбудители заболеваний у нежелательных для человека организмов («враги наших врагов»). Вирусы широко используются как объекты молекулярно-генетических исследований. В генной инженерии вирусы применяются для переноса генетического материала.

Происхождение вирусов.

Существует ряд теорий происхождения вирусов. Согласно одной из теорий, вирусы – крайне упрощенные прокариотические организмы, утратившие цитоплазму. Противоположные теории рассматривают вирусы как часть генетического материала клетки, вынесенного за ее пределы.

Значение вирусов в первую очередь связывается с их патогенностью – способностью вызывать заболевания. Различают острые вирусные заболевания (например, грипп), хронические и латентные (скрытые). Борьба с вирусными заболеваниями человека и животных ведется с использованием неспецифических препаратов (например, интерферона), специфических сывороток и препаратов, подавляющих репродукцию вирусов. Для профилактики вирусных заболеваний применяют различные вакцины. Антибактериальные препараты (сульфаниламиды, антибиотики) на вирусы не действуют.

Геномика вирусов

Геном вирусов может быть представлен различными типами ДНК или РНК. На этом основании различают: ДНК-содержащие вирусы, геном которых представлен различными типами ДНК, и РНК-содержащие вирусы, геном которых представлен различными типами РНК. Нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК) представляют собой вирусные хромосомы

1 тип: геном представлен кольцевой двухцепочечной ДНК длиной около 5 тпн. Представители:

– обезьяний вирус SV 40 – мелкий эукариотический вирус (кодирует 5 белков), используется в генной инженерии как вектор переноса генов.

– вирусы бородавок человека.

2 тип: геном представлен кольцевой одноцепочечной ДНК длиной около 5 тпн, которая может быть как кодирующей (+), так и антикодирующей (–). Представители:

– мелкие бактериофаги типа М13; не разрушают клетку; плюс-цепь кодирует 8 белков

– вирус золотистой мозаики фасоли.

3 тип: геном представлен линейной двухцепочечной ДНК длиной 30–150 тпн. Представители:

– крупные бактериофаги (типа Т4, в капсиде 130 белков) ;

– бактериофаги средних размеров (типа «лямбда», в капсиде 38 белков);

– аденовирусы млекопитающих и человека; средних размеров;

– вирусы оспы, герпеса и им подобные; вирионы крупные, есть липопротеиновая оболочка.

4 тип: геном представлен линейной одноцепочечной ДНК длиной около 5 тпн, которая может быть как кодирующей (+), так и антикодирующей (–). Представители:

– спутники аденовирусов человека

5 тип: геном представлен двухцепочечной ДНК длиной 3–8 тпн, которая замкнута в кольцо из перекрывающихся сегментов. Представители:

– вирус гепатита В; кодирует 5 белков; имеется суперкапсид, включающий вирусные и клеточные белки;

– вирус мозаики цветной капусты.

1 тип: геном представлен линейной двухцепочечной РНК длиной около 10 тн, которая может быть сплошной или фрагментированной. Представители:

– мелкие бактериофаги;

– вирусы полиэдроза насекомых;

– реовирусы птиц, млекопитающих и человека (РНК фрагментированная)

2 тип: геном представлен одноцепочечной плюс-РНК, которая может быть сразу использована для трансляции белков. Представители:

– вирус табачной мозаики;

– арбовирусы (вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки) ;

– вирус бешенства;

– некоторые бактериофаги

3 тип: геном представлен одноцепочечной минус-РНК, которая используется для синтеза плюс-цепи РНК. Представители:

– вирусы гриппа (А, В, С);

– вирус кори;

– вирус чумы;

– вирус паротита (свинки);

– вирус чумы плотоядных животных (чумки)

4 тип: ретровирусы – геном представлен одноцепочечной плюс-РНК, которая используется для синтеза ДНК и её интеграции в хромосомы хозяина. Представитель:

– вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)

Жизненные (вегетативно-репродуктивные) циклы и особенности рекомбинации у некоторых бактериофагов

Вегетативно-репродуктивный цикл и особенности рекомбинации у вирулентных фагов (на примере фага Т4)

Фаги фиксируются на поверхности бактериальных клеток и впрыскивают свою ДНК в цитоплазму. Происходит репликация фаговой ДНК и синтез фаговых белков. После достижения определенной концентрации компонентов фагов происходит самосборка новых фагов. После окончания сборки фаговых частиц происходит лизис клетки, поэтому такой жизненный цикл называется литическим.

Клетка может быть заражена одновременно двумя и более штаммами вируса, различающимися по некоторым признакам, например, по устойчивости к повышенной или пониженной температуре. Тогда в зараженной клетке синтезируется два типа вирусной ДНК. Эти два типа вирусной ДНК способны к рекомбинации с образованием новых типов ДНК: AB + ab → Ab + aB.

При самосборке вирионов из общего пула ДНК образуется четыре типа фагов:

исходные:

– чувствительные к повышенной температуре

– чувствительные к пониженной температуре

и рекомбинантные

– чувствительные к любым изменениям температуры

– устойчивые к любым изменениям температуры.

В результате рекомбинации происходит изменение наследственно обусловленных свойств фагов.

Вегетативно-репродуктивный цикл и особенности рекомбинации у умеренных фагов (на примере фага «лямбда»)

Умеренные фаги имеют два цикла развития:

– литический (как у вирулентных фагов) и

– лизогенный, при котором ДНК фага интегрируется в прокариотический геном

Лизогенный цикл умеренных фагов включает:

– фиксацию вирионов на поверхности бактериальной клетки; введение вирусной ДНК в клетку бактерии;

– встраивание (интеграцию) вирусной ДНК в прокариотический геном;

– размножение вирусной ДНК в составе прокариотического генома;

– при определенных условиях фаг активируется: синтезируется свободная вирусная ДНК и происходит синтез вирусных белков, а затем самосборка вирионов;

– вирионы выходят во внешнюю среду и заражают новые бактериальные клетки.

При вырезании фаговой ДНК из прокариотического генома фаг ведет себя подобно плазмиде. В некоторых случаях происходит рекомбинация фаговой и прокариотической ДНК: обмен генами фага и бактерии. Тогда фаг будет содержать часть генов прокариотической клетки.

Умеренные фаги, несущие прокариотическую ДНК, способны осуществлять трансдукцию – перенос генетической информации от одного прокариотического штамма к другому.

Вирусы растений имеют такие размеры, которые делают очень удобным их анализ с помощью аналитического ультрацентрифугирования. Этот метод особенно полезен для контроля этапов очистки вируса, а также для изучения влияния различных обработок на физическое состояние вирусных частиц и определения количества вируса в неочищенном экстракте ткани. При использовании шлирен-оптики обычно можно обнаружить вирус в концентрации около 100 мкг на 1 мл. Иногда удается работать с вирусом даже при концентрации 50 мкг на 1 мл. Верхний предел концентрации отчасти зависит от вируса, а также от скорости центрифугирования. При концентрации вируса, составляющей 3-4 мг/мл, возможно зашкаливание, так что появляется черная линия, пересекающая пик. Оптимальными являются условия, при которых концентрация каждого компонента находится в пределах 0,5-2 мг/мл.[ ...]

Размеры и форма микробов. Размеры бактерий колеблются в пределах от десятых долей микрона до нескольких микрон. В среднем диаметр тела большинства бактерий находится в пределах 0,5-1 мк, а средняя длина составляет у палочковидных бактерий 1-5 мк. Разрешающая способность современных бактериологических микроскопов равна 0,2 мк. Поэтому чтобы увидеть ультрамикробы (вирусы, бактериофаги), нужно использовать электронный микроскоп, позволяющий увеличить объем в миллионы раз и имеющий разрешающую способность 0,4 ммк. .[ ...]

ВИРУСЫ - мельчайшие неклеточные частицы - вироспоры, представляющие собой наборы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключенные в белковую оболочку. Размер В. от 20 до 3000 нм1 и более. Размножаются только в клетках растений или животных, часто вызывая опасные заболевания (оспа, ящур, грипп, паротит, полиомиелит и т. д.) животных и человека, а также бактерий.[ ...]

Размеры вирусных частиц составляют от 15-18 до 300-350 нм. Их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Исключение составляют лишь вирус оспы и некоторые другие крупные вирусы, которые можно увидеть в высокопрецизионном световом микроскопе.[ ...]

Вирус бронзовости томатов благодаря крупным размерам и наличию липидной мембраны легко идентифицируется на тонких срезах. Практически все частицы вируса, видимые в цитоплазме, заключены внутри небольших пузырьков, окруженных мембраной (фото 19). Весьма вероятно, что сборка этого вируса происходит в цитоплазме; высказывалось предположение, что вирусные частицы созревают, т. е. приобретают свою липидную мембрану, в результате отпочковывания в пузырьки .[ ...]

Это - микроорганизмы, не имеющие клеточного строения. Размеры структурных единиц вирусов (вирионов) колеблются от 10 до 300 нм. В состав вирионов входят молекулы рибонуклеиновой (РНК) или дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот, окруженные белковой оболочкой. Вирусы имеют разнообразную форму: кубическую, сферическую, палочковидную и др. Размножение вирусов осуществляется простым делением или более сложным путем только внутри клеток живого организма. Вирусы обладают специфичностью действия, т. е. отдельные группы вирусов поражают определенные живые организмы.[ ...]

Вирусы - это микроорганизмы, значение которых очень велико, так как они вызывают болезни растений, животных и человека. Они представляют собой неклеточные организмы гораздо меньшего размера, чем клетки бактерий и простейших. Вирусные частицы нуждаются для размножения в живом орга-низме-хозяине, причем различные штаммы специфичны к определенному хозяину. Когда зараженный материал подвергается компостированию, количество патогенных вирусов в нем резко-снижается преимущественно благодаря температурно-временным воздействиям.[ ...]

Вирусы, имеющие более мелкие размеры и менее сложную структуру, чем клетки, не могут жить независимо. Они всего лишь очень своеобразно упакованные частицы генетической информации, способные жить и размножаться только инфицировав какую-нибудь клетку. При этом в одной клетке могут образоваться тысячи вирусных частиц. Предполагают, что вирусы каким-то образом подчиняют себе механизм жизнедеятельности клетки и используют его в собственных целях. Происхождение вирусов в процессе эволюции не совсем ясно. Их можно рассматривать как сильно дсгенерированные клетки или их фрагменты. Гены вирусов подобны генам других форм и также могут подвергаться мутации.[ ...]

Размеры молекул РНК малых частиц достаточно велики, для того чтобы обеспечить кодирование по крайней мере одного или двух белков помимо Структурного белка. Оффорд , в частности, рассчитал, что длинные частицы Голландского штамма вируса погремковости табака содержат около 7100 нуклеотидов, тогда как короткие частицы содержат около 2400 нуклеотидов. Белок этого вируса состоит из 218 аминокислот , для синтеза которых требуется всего 654 нуклеотида. Вероятно, РНК крупных частиц кодирует РНК-полимеразу, поскольку известно, что эти частицы сами по себе способны инициировать синтез вирусной РНК. Значит, у отой. группы вирусов короткие частицы зависят от крупных, так как только последние кодируют РНК-полимеразу. Вполне возможно, что РНК длинных частиц ■ответственна за несколько функций и при этом дублирования функций не происходит, так что синтез частиц одного класса полностью зависит от информации, которая содержится в РНК частиц другого класса.[ ...]

Диаметр частиц этого вируса при использовании для их изучения метода негативного контрастирования составлял 30 нм (диаметр ВККБ 26 нм). Таким образом, по структуре поверхности вирус огуречной мозаики можно рассматривать как увеличенный вариант ВККБ.[ ...]

Мелкие вирусы растений, как, например, ВТМ и вирус-сателлит вируса некроза табака, представляются очень удобной моделью для такого рода исследований. Преимущества ВТМ в этом плане связаны с доступностью больших количеств вируса, а также с тем, что здесь известна аминокислотная последовательность структурного белка большинства мутантов; удобство использования вируса-сателлита обусловлено небольшими размерами его РНК. Верхний компонент вируса мозаики люцерны (гл.[ ...]

Другие вирусы растений содержат РНК, кодирующие несколько вирусоспецифичных белков. По-видимому, можно не сомневаться в том, что зависимость вируса-сателлита от ВНТ обусловлена малыми размерами первого. Эти авторы обнаружили, что РНК ВС непригодна в качестве матрицы для двух выделенных ими РНК-полимераз. Таким образом, на основании имеющихся данных можно заключить, что, вероятнее всего, ВС кодирует как собственную РИК-полимеразу, так и собственный структурный белок.[ ...]

Мелкие вирусы растений, описанные до сих лор, содержат одпоцопочеч-ную или двухцепочечную нуклеиновую кислоту, заключенную в белковую оболочку. Структурный белок состоит из целого ряда правильно упакованных идентичных субъединиц небольшого размера (молекулярная масса обычно « 20 ООО). Некоторые мутанты вирусов, изолированные в лаборатории, по синтезируют функциональный структурный белок. Сообщалось также о двух встречающихся в естественных условиях вирусах, которые содержат только «голую» РНК (.45(3, 1540, 1001]. В состав некоторых вирусов растений входят такие вещества, как полиамины и липиды. В этой главе мы рассмотрим вопросы, касающиеся выделения и некоторых свойств различных компонентов, входящих в состав вирусов.[ ...]

Частицы вируса желтой карликовости картофеля (ВШКК) имеют бацилловидную форму с округленными концами и средние размеры 380 -75 нм. Вирусная оболочка состоит из трех слоев толщиной около 3,5 нм, расположенных на расстоянии 5 нм друг от друга [ИЗО] (фото 20). Отдельные слои образованы, вероятно, из соединенных своей боковой поверхностью субъединиц диаметром около 3,5 нм. При изучении электронных микрофотографий можно предположить, что внутренний компонент вируса расположен в виде спирали.[ ...]

Штаммы Х-вируса картофеля вызывают образование аморфных включений в зараженной клетке . Размер и число этих включений значительно варьируют в зависимости от штамма вируса и исследуемого вида растения-хозяина. Например, у растений табака включения по своим размерам не больше клеточного ядра, тогда как у картофеля они занимают около половины всего объема клетки. С помощью электронного микроскопа Кику-мото и Матсуи обнаружили в клетках Datura stramonium, инфицированных Х-вирусом картофеля, большие нитевидные массы, иногда окруженные мембранами, а также упаковки нитевидных частиц. Предполагают, что-эти большие нитевидные массы соответствуют аморфным вирусным включениям, которые можно наблюдать под световым микроскопом, однако это предположение нуждается в проверке.[ ...]

Колонии бактерий и вирусов (биоколлоиды) состоят из сотен и тысяч клеток и отличаются периодичностью строения. Толщина водных прослоек между клетками 1-3 мкм, т. е. соизмерима с размерами бактериальных клеток .[ ...]

Возбудитель болезни - вирус хлоротической пятнистости листьев яблони. Форма вируса нитевидная, размер 60 X 12 нм. В тканях растений образует веретеновидные включения. Болезнь весьма вредоносна, особенно в питомниках. При поражении подавляется рост молодых деревьев, уменьшаются листовая поверхность, длина побегов и окружность ствола.[ ...]

В очищенных препаратах вируса мозаики люцерны (ВМЛ) содержатся частицы различных размеров. Исходя из размеров, их делят на несколько классов, которые можно выявить путем седиментациопного или электронно-микроскопического исследования 1619]. Эти компоненты названы нижним (В), средним (М), верхним «Ь» (Ть) и верхним «а» (Та). Компонент верхний «а» (Та) в свою очередь состоит из двух компонентов «а» и «о», которые удается разделить лишь с большим трудом. Размеры и состав этих частиц были определены Келли и Кесбергом , а также Раусом и др. . Результаты более поздних исследований структуры этих частиц обсуждаются в гл.[ ...]

Концентрацию, или выход, вируса обычно выражают величиной массы на единицу сырой массы или величиной массы на 1 мл экстракта. Однако разные ткани и разные листья даже в пределах одного и того же растения и при одних и тех же условиях значительно различаются по содержанию в них воды, что может быть следствием, например, разного размера вакуолей или количества волокнистого материала.[ ...]

К третьей группе примесей, размер частиц которых составляет КГ6 - 10“7 см, отнесены молекулярно растворенные вещества, вирусы и бактериофаги, а также растворенные в воде газы - кислород, диоксид углерода и т. д.[ ...]

Процессы, регулирующие инактивацию вирусов в пресной воде, отличаются от таковых в морской воде только отсутствием химического инактивирующего агента. Исследования с пресной водой показали, что скорость инактивации вирусов и в этом случае пропорциональна размеру нативной микробной популяции (рис. 52). Природа микробного инактивирующего агента, действующего как в пресной, так и в морской воде, остается пока неизвестной.[ ...]

К этой же группе могут быть отнесены вирусы и другие микроорганизмы, в том числе и болезнетворные (патогенные) бактерии, которые по своим размерам приближаются к коллоидным частицам. Удаление их из воды является чрезвычайно ответственным мероприятием.[ ...]

Эта группа объединяет клещей средних размеров (0,8 мм), питающихся на растениях и обычно имеющих широкий круг хозяев. Известен только один представитель Те1;га:пусЫ(1ае, обыкновенный паутинный клещ ТеЬгапускт 1е1а,г1ш Ь., который, как можно полагать, служит переносчиком вируса (он передает У-вирус картофеля) . Оптимальный период для инфицирования насекомого и для заражения растений составляет около 5 мин, однако следует отметить, что число растений, использованных в опыте, было недостаточным для точного установления этих сроков. Передача клещом У-вируса картофеля сходна с передачей вирусов (в том числе того же У-вируса картофеля) тлями с помощью стилета.[ ...]

В тканях растений кукурузы, зараженных вирусом мозаики кукурузы, были найдены бацилловидные вирусоподобные частицы . Эти частицы, длина которых оказалась равной около 240 им и диаметр 48 нм (измерения проводили на ультратонких срезах), имели две отграничивающие их мембраны и плотную палочковидную сердцевину диаметром около 10 нм. Частицы подобного же размера наблюдались в слюнных железах и в клетках эпителия стенки кишечника инфицированных особей насокомого-переносчика Feregrinus maidis (Ashm.) . Частицы, обнаруженные в препаратах, приготовленных методом распыления капель, имели значительно больший диаметр - около 90 нм . Разница, вероятно, была обусловлена сморщиванием частиц, изучавшихся на срезах, и уплощением частиц при распылении их на пленке-подложке. Вирус до сих пор не выделен, и вывод о том, что эти частицы представляют собой вирус мозаики кукурузы, основан только на отсутствии подобных частиц в тканях здоровых растений кукурузы или здоровых насекомых-переносчиков. Частицы сходного строения, но несколько отличающиеся по размерам наблюдали в растениях ячменя, зараженных вирусом риса (tungro),H в тканях цикадки-переносчика Laodelphax siri-atellus Fallen .[ ...]

Эффективность больных растений как источника вируса может меняться в зависимости от времени после инокуляции, если меняется концентрация вируса в растении (см., например, ). Это может сказываться на эффективности инфицирования тлей. Так, Брэдли показал, что у растений табака, зараженных У-вирусом картофеля, эпидермис различных листьев средних размеров неодинаково пригоден для передачи вируса тлями и что это тесно связано с количеством вируса в экстрактах (количество вируса определялось серологически). Восприимчивость данного вида или сорта растений к тому или иному вирусу может быть различной в зависимости от того, какой вид тлей использовался в качестве переносчика . Это явление иллюстрируется данными, приведенными в табл. 21.[ ...]

Следует принять во внимание, что в нейтральной среде вирусы и бактерии являются носителями отрицательного электрического заряда: размеры этих микроорганизмов от 10 6 см и более. Такие признаки позволяют считать данные болезнетворные микроорганизмы гидрофильными биоколлоидами . Естественно, что с позиций классификации по Кульскому состояние, в котором они пребывают в воде, приближает их к примесям первой либо второй группы, следовательно, и удаление их из воды должно осуществляться рекомендуемыми для этих групп методами.[ ...]

Большинство работ по получению искусственных мутантов вирусов растений проводилось с ВТМ. С целыо выделения мутантов были использованы растения-хозяева, реагирующие на инокуляцию всоми штаммами появлением местных некрозов, как, например, N. glutinosa и N. tabacum, сорт Ксанти. Были использованы также другие виды растений рода Nico-tiana, у которых обычно возникают системные мозаичные заболевания, а при заражении некоторыми штаммами - местные некрозы. Один из обычных методов выделения мутантов состоит в том, чтобы инокулировать растения, реагирующие местными некрозами, при таких условиях, при которых большинство некрозов возникает в результате заражения одной вирусной частицей. Иногда мутанты вызывают местные некрозы, легко отличимые от вызываемых обычным штаммом. Часто поражения, вызываемые новым штаммом, бывают меньше по размеру . Для выявления других различий в характере симптомов болезни, вызываемых известным и мутантным штаммами, экстрактами ткани, полученной из местных поражений, вызываемых мутантным штаммом, ииокулировали растения, реагирующие системным заболеванием. При этом мутантные штаммы можно идентифицировать по характеру симптомов развивающегося заболевания.[ ...]

Исследование вирусной суспензии. Ни один из обнаруженных вирусов не может быть использован как имитатор всех типов вирусов . Однако бактериофаг E. coli Т объединяет многие типы вирусов, найденные в бытовых сточных водах, и его довольно легко определить (Т - является двадцатигранным фагом размером приблизительно 500-100 нм). Поэтому с ним и проводили эксперименты. Связь вирусов с кишечной палочкой зависит от типа и концентрации катионов в растворе.[ ...]

Г. Адсорбция на мембранных фильтрах. Метод основан на адсорбции вирусов на мембранных фильтрах типа «МППроге» или «Сле1тап», хотя диаметр пор на фильтре в 10-20 раз больше, чем размер вирусов. Добавление М С 2 к вирусной суспензии повышает адсорбцию. Этот метод, однако, не был эффективен при исследовании водопроводной воды.[ ...]

Внутриядерные включения обнаружены также в случае заражения другим вирусом из группы У-вируса картофеля - вирусом желтой мозаики фасоли. Мюллер и Кёниг использовали размер включений в качестве индикатора инфекции определенным вирусом в тесте перекрестной инокуляции со штаммами вируса желтой мозаики. Один из этих штаммов продуцировал небольшое число очень крупных кристаллов в инфицированных клетках, другие - агрегаты мелких кристаллов. В опытах по перекрестной инокуляции растения, инфицированные штаммами, вызывающими образование’ мелких кристаллов, инокулировали штаммом, продуцирующим крупные кристаллы; о результатах теста судили по тому, присутствуют ли крупные кристаллы в ядрах клеток листа или нет. Вайнтрауб и Рагетли нашли, что кристаллические включения, индуцируемые вирусом желтой мозаики-фасоли, часто обнаруживаются в ядрышках зараженных клеток Vicia faba.[ ...]

В подземных загрязненных водах могут находиться ультрамикроорганизмы - вирусы, размеры которых в тысячи раз меньше размеров обычных бактерий (они проходят через мембранные фильтры). Так, размер вируса полимиелита составляет всего 8-17 нм (10 9 м). На холоде вирусы сохраняют свою активность на протяжении многих лет, они являются стойкими и к повышенным температурам. При инфильтрации и фильтрации воды в породах вирусы не задерживаются в ней и могут мигрировать с водой на большие расстояния, вызывая вирусные инфекции.[ ...]

В своих классических исследованиях по изучению действия панкреатической рибонуклеазы на РНК вирусов растений Маркхэм и Смит использовали хроматографию на бумаге и методы электрофореза для разделения фрагментов длиной до трех нуклеотидов. Современные методы хроматографии на колонках оказались более эффективными для разделения длинных олигонуклеотидов. При фракционировании олигонуклеотидов на колонках с ДЭАЭ-целлюлозой в 7 М мочевине смеси разделяют вплоть до фрагментов, содержащих 8 нуклеотидов . Таким образом, оказалось возможным получить данные об относительной частоте определенных последовательностей длиной до пяти нуклеотидов и сравнить их с частотой, вычисленной в предположении беспорядочного распределения нуклеотидов. Такой анализ можно провести для РНК различных штаммов одного вируса (гл. Однако это слишком длинный путь для получения информации о полной последовательности оснований в какой-то вирусной РНК. Необходимой промежуточной стадией при выяснении полной последовательности оснований будет выделение фрагментов РНК, достаточно больших, чтобы в них содержались уникальные последовательности оснований и идентифицируемые участки перекрывания с другими последовательностями, но в то же время достаточно коротких для того, чтобы было осуществимо определение последовательности оснований. Эти требования ограничивают средний размер таких фрагментов РНК длиной приблизительно 20-50 нуклеотидов.[ ...]

Бактерии в нейтральной среде являются отрицательно заряженными частицами, их изоэлектрическая точка находится в пределах между pH 3 и 4 . Вирусы также оказались отрицательно заряженными частицами, что было установлено рядом исследователей . Отмеченные данные, а также ряд других физико-химических особенностей, в частности, размеры частиц 10 6 см и больше, неспособность к диализу и пр. позволяют рассматривать болезнетворные микроорганизмы как гидрофильные биоколлоиды. Однако не следует упускать из виду, что стабильность микробных дисперсий может определяться и физиологическими особенностями входящих в ее состав клеток.[ ...]

Микроорганизмы, невидимые под микроскопом, называются ультрамикробами. Из этой группы ультра-микроскопических форм наиболее важное значение в практической деятельности человека имеют бактериофаги - фильтрующиеся вирусы и невидимые формы бактерий. Наблюдать ультрамикробы удалось только в электронный микроскоп, дающий увеличение до 45 000 раз. Вирусы (рис. 85) представляют собой частицы, состоящие из белковых веществ и нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). Они не обладают обычной клеточной структурой. К неклеточной форме жизни относятся также бактериофаги (рис. 86), представляющие собой удлиненные образования с утолщенным концом.[ ...]

Чувствительность реакции преципитации определяется минимальным количеством антигена, способного образовать видимый преципитат. Чем меньше молекула антигена, тем большее его количество требуется для проявления реакции. Било разработано несколько различных методов, в которых вирус перед реакцией с аптисывороткой адсорбируется па значительно больших по размеру частицах или эритроцитах. Чувствительность подобного рода методов выше, чем обычной реакции преципитации, однако пи один из них не получил до сих пор широкого распространения. Например, Сайт о и Мвата 11472] использовали метод адсорбции очищенного вируса штрихова-той мозаики ячменя па эритроцитах овцы, обработанных Таллином. С помощью этого метода можно было тестировать даже такое незначительное количество вируса, как 0,01 мкг.[ ...]

Менее организованные, но более способные к мутации виды часто и вытесняют более организованные виды, занимая их экологические ниши. При этом новые виды часто оказываются, во-первых, весьма агрессивными и трудно уничтожимыми за счет своей высокой изменчивости (как это произошло с вирусом СПИДа, который пришел на смену вирусам кори, скарлатины и др.), а во-вторых, более мелкими по размеру особями. Так, исчезающих в степях копытных животных, функциями которых являлись поедание и частичная переработка растительности (что облегчало ее дальнейшее разложение редуцентами), могут заменить грызуны и растительноядные насекомые. При этом следует учесть, что мелким организмам труднее противостоять нарастающей энтропии, поэтому в перспективе возможна гибель всей экосистемы.[ ...]

Заболевание известно во многих странах мира. В СССР обнаружено на Украине, в Молдавии, Эстонии и Грузии и является объектом внутреннего карантина. Поражаются слива, алыча, мирабель, абрикос и персик. Возбудитель болезни - Plum pox (= Prunus virus 7 Smith). Форма вируса - нитевидная, размер 760X20 им.[ ...]

В состав бактерий входит 1-4% жиров, 8 - 14% белков и 80- 85% воды. В микроколичествах содержатся фосфор, калий, кальций, магний, железо и другие элементы . Вирусы не обладают клеточной структурой и имеют размер 10- 100 нм .[ ...]

В большинстве ранних работ, в которых изучалось явление перекрестной защити, растения обычно заражали сначала слабым штаммом, а затем сильным, вызывающим образование дискретных некротических или хлороти-ческих местных поражений. Интерференцию между родственными штаммами можно продемонстрировать и путем инокуляции растений смешанным иноку-лумом, содержащим вирусы или штаммы, один из которых или оба вызывают образование местных некрозов. На фото 73 показана интерференция типичного штамма ВТМ со штаммом, вызывающим хлоротические местные поражения. Результатом интерференции является уменьшение числа местных некрозов. Это показано для штамма UI ВТМ в присутствии возрастающих концентраций штамма VM и в присутствии вируса некроза табака. Поражения, вызываемые штаммом VM, легко отличить от поражений, вызываемых штаммом Ut на листьях растений N. glutinosa, по их малым размерам (фиг. 51).[ ...]

В эту группу входят коллоидные (минеральные и органоминеральные) частицы почв и грунтов, а также недиссоциированные и нерастворимые формы гумусовых веществ, придающие воде окраску. Последние вымываются в природные водоемы из лесных, болотистых и торфяных почв, а также образуются в самих водоемах в результате жизнедеятельности водных растений и водорослей. К этой группе могут быть отнесены также вирусы и другие организмы, приближающиеся по размерам к коллоидным частицам. Так как среди них находятся болезнетворные (патогенные) организмы, то удаление их из воды является весьма ответственным мероприятием.[ ...]

В некоторых случаях вирусная инфекция моя ет приводить к более или менее равномерной задержке роста всех органов растений, включая листья, цветки и плоды, а такя-te к укорачиванию черешков и междоузлий. В ряде других случаев рост одних органов может замедляться в значительно большей степени, чем других. Например, при мелкоплодности вишни плоды ее остаются мелкими в результате уменьшения числа клеточных делений, листья же продолжают расти достаточно хорошо. Снижение урожая плодов является обычным симптомом вирусных болезней и имеет важное экономическое значение. Это снижение урожая обусловлено, вероятно, уменьшением как размеров, так и количества образующихся плодов. При некоторых заболеваниях, например при заболевании, носящем название карликовости сливы, количество образующихся плодов сильно уменьшается, тогда как размер их больше, чем в норме. Описан один интересный пример, когда урожай плодов с деревьев, которые были здоровыми в момент цветения, оказался меньше обычного. Такой урожай плодов наблюдался на вишне, которая была опылена пыльцой с деревьев, зарая енных вирусом желтухи вишни .[ ...]

В большинстве вирусных препаратов, несомненно, имеются иеинфекцион-ные частицы и их доля в некоторых случаях может быть высока. Тем не менее можно почти с полной уверенностью утверждать, что основным фактором, вызывающим необходимость использования огромного количества вирусных частиц для осуществления каждого успешного заражения, является низкая эффективность процесса механической инокуляции. Существует, вероятно, несколько причин, которыми можно объяснить недостаточную эффективность этого процесса: 1) весьма вероятно, что лишь небольшая часть из примерно 10е эпидермальных клеток имеет потенциально восприимчивые к инфекции поврежденные участки, возникшие в результате поранения расположенной над ними листовой поверхности; 2) продолжительность существования этих восприимчивых к инфекции участков коротка, и многие из вирусных частиц, находящихся в инокулуме над каким-либо повреждением, никогда не вступают в контакт с такими участками; 3) распределение вирусных частиц, нанесенных на ¡поверхность листа, вероятно, очень неравномерно с точки зрения участков поверхности, соответствующих размерам отдельных клеток; 4) значительная часть вирусных частиц, возможно, адсорбируется на неактивных участках листовой поверхности и не принимает, таким образом, участия в процессе инфекции; 5) некоторые вирусные частицы могут проникнуть в потенциально восприимчивые к инфекции клетки, но не способны в них репродуцироваться, не будучи тем или иным способом активированы. Существование таких центров было продемонстрировано для некоторых систем вирус - растение. Например, штамм U2 ВТМ не вызывает видимых поражений у фасоли сорта Пинто при благоприятных для этого условиях, и инфекционный вирус в инокулированных растениях не обнаруживается. Однако, если эти растения прогреть в течение 1 мин при 50 °С в любое время по прошествии 6-24 ч после инокуляции, образуются многочисленные местные поражения .

При наблюдении специально окрашенных крупных вирусов в световом микроскопе их форма всегда казалась шаровидной, напоминающей кокки.

Исследование вирусов в электронном микроскопе показало, что они имеют довольно разнообразную форму и сложное строение.

Различаются следующие формы вирусов:

1. Палочковидная , при которой вирус имеет форму прямого цилиндра длиной 20 ммк (вирус табачной мозаики).

2. Нитевидная , напоминающая эластично изгибающиеся нити, иногда длиной более 1000 ммк при диаметре 10ммк. Такая форма характерна для некоторых вирусов растений и бактерий.

3. Сферическая ‑ вирусы напоминают многогранники, величиной 20-130 ммк (аденовирусы, вирус герпеса, реовирусы) или деформированные шары (миксовирусы).

4. Кубовидная – вирусы имеют форму параллелепипедов с закругленными краями размерами 210-310 ммк (вирусы оспы, экстромилии, миксомы и др.).

5. Булавовидная – эту форму имеют многие вирусы бактерий (бактериофаги) и актиномицетов (актинофаги), она характеризуется наличием головки и хвостового отростка.

Вирусы весьма различны по размерам.

· Крупные приближаются по величине к бактериям: 200-350 нм, 100-150 нм (вирус бешенства).

· Средних размеров: 75-120 нм (вирус гриппа, саркомы кур, бактерий).

· Мелкие: 10-12 нм (вирус ящура, полиомиелита, желтой мозаики турнепса).

Строение и организация генетического материала

У вирусов и фагов

Вирусная частица – ее называют также вирионом – состоит из генетического материала (ДНК или РНК), окруженного белковой оболочкой. Эту оболочку называют капсидом . Заключенная в ней нуклеиновая кислота у одних видов вирусов (ВТМ, вирус, вызывающий бородавки, аденовирус) непосредственно соприкасается с оболочкой, а у других (вирус гриппа, вирусы группы герпеса) отделяется от нее особой мембраной (рис.1).

Рис. 1. Форма и величина частиц (вирионов) некоторых вирусов. Б-эллиптическое белковое тельце; О-оболочка

Белковый капсид и НК образуют так называемый нуклеокапсид .

Частица ВТМ представляет собой полый цилиндр с наружным диаметром не более 18 нм. Внутри цилиндра проходит канал диаметром 4 нм. Цилиндр состоит из 2100 капсомеров, расположенных винтообразно. Каждая белковая субъединица – это свернутая полипептидная цепь из 158 аминокислот, последовательность расположения которых известна. В стенке полого цилиндра между белковыми субъединицами лежит спирально закрученная нить РНК (повторяющая все изгибы спирали, образованной субъединицами) (рис 2).

Рис. 2. Модель вируса табачной мозаики. 1 – РНК, 2 – белковые субъединицы.

В зависимости от способа укладки капсомеров различают капсиды, построенные по спиральному или кубическому типу симметрии. В первом случае капсид будет иметь форму цилиндра, во втором ‑ многогранника. Нуклеокапсиды многих вирусов человека и животных одеты внешней оболочкой – суперкапсидом, состоящим из нескольких слоев (рис 3).

Рис. 3. Структурные типы вирусных частиц. Изображены четыре формы: две со спиральной симметрией и две с кубической симметрией (в обоих случаях один вирион «голый» и один – с оболочкой.

Многие вирусы, которые кажутся нам сферическими, в действительности представляют собой многогранники (кубическая симметрия). При кубическом типе симметрии капсомеры располагаются неравномерно, капсид имеет чаще всего форму икосаэдра (двадцатигранника) – тела, ограниченного двадцатью равносторонними треугольниками, или восьмиугольника (октаэдра).

Нуклеиновая кислота в таких вирусах упакована внутри полого многогранника.

Капсид экосаэдрического вируса состоит из капсомеров двух типов: по углам расположены пентамеры, построенные из 5 белковых мономеров, а грани и ребра образованы гексамерами, состоящими из шести мономеров. Различные экосаэдрические вирусы неодинаковы по размерам, величина их зависит от числа капсомеров. Капсид строится из капсомеров по законам кристаллографии. Самый малый икосаэдрический капсид должен состоять из 12 пентамеров, следующий по величине из 12 пентамеров и 20 гексамеров. Существуют вирусы с 252 и даже 812 капсомерами.

Смешанный тип симметрии имеют сложные вирусы (гриппа, некоторые фаги).

То обстоятельство, что капсиды вирусов построены из большого числа идентичных субъединиц, объясняется количеством нуклеиновой кислоты, заключенным в вирусной частице. У многих вирусов это количество очень невелико, и заключенная в НК информация достаточна для синтеза лишь немногих полипептидных цепей, из которых большая часть выполняет ферментную функцию при размножении вируса в клетке-хозяине. Данный принцип построения капсида (из множества идентичных единиц) гарантирует максимальный эффект при минимальной затрате генетического материала.

Полноценная по строению и инфекционная, т.е. способная вызвать заражение, вирусная частица вне клетки называется вирионом . Сердцевина («ядро») вириона содержит одну молекулу, а иногда две или несколько молекул нуклеиновой кислоты. Белковый чехол, покрывающий нуклеиновую кислоту вириона и защищающий ее от вредных воздействий окружающей среды, называется капсидом . Нуклеиновая кислота вириона является генетическим материалом вируса (его геномом) и представлена дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) или рибонуклеиновой кислотой (РНК), но никогда двумя этими соединениями сразу (хламидии, риккетсии и все другие «истинно живые» микроорганизмы содержат одновременно ДНК и РНК). Нуклеиновые кислоты самых мелких вирусов содержат три или четыре гена, тогда как самые крупные вирусы имеют до ста генов.

Рисунок 1 – Схема строения вируса табачной мозаики

У некоторых вирусов в дополнение к капсиду имеется еще и внешняя оболочка, состоящая из белков и липидов. Она образуется из мембран зараженной клетки, содержащих встроенные вирусные белки. Термины «голые вирионы» и «лишенные оболочки вирионы» используются как синонимы. Капсиды самых мелких и просто устроенных вирусов могут состоять лишь из одного или нескольких видов белковых молекул. Несколько молекул одного или разных белков объединяются в субъединицы, называемые капсомерами. Капсомеры, в свою очередь, образуют правильные геометрические структуры вирусного капсида. У разных вирусов форма капсида является характерной особенностью (признаком) вириона.

Вирионы со спиральным типом симметрии, как у вируса табачной мозаики, имеют форму удлиненного цилиндра; внутри белкового чехла, состоящего из отдельных субъединиц – капсомеров, находится свернутая спираль нуклеиновой кислоты (РНК). Вирионы с икосаэдрическим типом симметрии (от греч. eikosi – двадцать, hedra – поверхность), как у полиовируса, имеют сферическую, а точнее, многогранную форму; их капсиды построены из 20 правильных треугольных фасеток (поверхностей) и похожи на геодезический купол.

У отдельных бактериофагов (вирусов бактерий) смешанный тип симметрии. У «хвостатых» фагов головка имеет вид сферического капсида; от нее отходит длинный трубчатый отросток – «хвост».

Встречаются вирусы с еще более сложным строением. Вирионы поксвирусов (вирусы группы оспы) не имеют правильного, типичного капсида: между сердцевиной и наружной оболочкой у них располагаются трубчатые и мембранные структуры.