Вирусы и вирусные заболевания

Версия, что вирус живой?

В последнее время некоторые биологи утверждают, что с 2003 года был сделан ряд новых открытий.

В первую очередь открытие растущего числа “гигантских” вирусов видимых под световым микроскопом, часто с большим двухцепочечным ДНК-геномом и большим содержанием генов. Эти относительно большие неклеточные инфекционные агенты радикально изменяют наши представления о живом или неживом статусе. Главным образом потому, что стало очень трудно провести границу между некоторыми клеточными организмами, сильно зависящими от своего хозяина и имеющими менее минимального генома, и гигантскими, которые кодируют многие гены и проявляют некоторую степень автономии.

Понятие организма

Проблема состоит в том, чтобы определить, в какой степени вирусы могут рассматриваться как организмы (с мыслью, что все организмы являются живыми существами, но не все живые существа являются организмами). Ответ на этот вопрос, естественно, будет зависеть от определения организма, которое мы принимаем. Многие биологи по ряду причин, упомянутых выше, таких как зависимость от хозяина и отсутствие автономного метаболизма, считают, что вирусы не являются организмами.

Понятие организма обычно рассматривается как более точное понятие живого существа, поскольку оно связано с идеей очень высокой степени функциональной организации и сотрудничества с сильными взаимодействиями между составными частями.

С этой точки зрения предположение о том, что вирусы все-таки могут принадлежать к категории организмов не имеет обоснования. Для некоторые людей согласившихся что вирусы не являются организмами, начали сомневаться, что вопрос «являются ли вирусы живыми» имеет значение.

Те, кто рассматривает жизнь прежде всего как метаболический процесс (преобразование питательных веществ), склонны исключать вирусы из живого мира, в то время как те, кто рассматривает жизнь прежде всего как эволюционный процесс, гораздо более склонны говорить, что вирусы принадлежат к живому миру.

Однако даже те, кто скептически относится к вопросу о живом статусе вирусов, обычно считают, что более широкий вопрос о месте вирусов в биологическом мире заслуживает внимания.
Действительно, независимо от их включения или исключения из категории живых существ, вирусы обязательно выступают в качестве основных биологических объектов с нескольких ключевых точек зрения.

Вирусы являются Дарвиновскими сущностями, самовоспроизводящимися и подверженными эволюционным процессам, таким как естественный отбор и дрейф, в то же время оказывая избирательное давление на своих хозяев.

Все это говорит о том, что вопрос о том, что делают вирусы (различные эволюционные, экологические и физиологические явления, в которые они вовлечены), на самом деле не менее важен, чем вопрос о том, что они собой представляют (то есть вирус живой или неживой).

Таким образом, изучение вирусов поднимает фундаментальные вопросы, связанные с определением жизни, биологической индивидуальности и идентичности, понятием организма и онтологией живых существ или процессов.

В этом контексте философам биологии – и, возможно, даже всем философам-кажется крайне важным начать обращать внимание на вирусы которые могут изменить мир

Значение вирусов: биология

Вирусы — возбудители очень опасных болезней, как для человека, так и для животных, растений. Они могут передаваться при физическом контакте, и через слюну, или половые выделения.

Значение вирусов, биология:

• Могут легко переноситься организмами, например, вирус бешенства легко переносится собаками и другими млекопитающими. Около 10 групп вирусов являются патогенными для организма человека.
• Они вызывают серьезные заболевания, которые часто приводят к смерти. Трудно поддаются лечению, из-за высокой степени мутации. Считается, что основным способом борьбы с вирусами, является вакцинация.
• Сейчас проводится много исследований, которые направлены на возможность использования вирусов для пользы человечества. В середине XX века вирус миксоматоза применяли в Австралии, чтобы избавиться от большого количества кроликов.
• Считается, что в дальнейшем, искусственные вирусы смогут уничтожать болезнетворные микроорганизмы, которые находятся в теле человека, не затрагивая здоровые клетки. Ученые работают над этими способами, разрабатывают ген, который можно легко внедрить в клетку при помощи вирусов.

Значение

Вместо заключения: а могут ли вирусы приносить пользу?

Безусловно, да. Несмотря на то, что вирусы ассоциируются у большинства людей с однозначным вредом, они могут приносить и пользу — если речь идет о так называемых вирусных векторах и терапевтических подходах на их основе.

Исследователи давно научились помещать в белковую оболочку вируса интересующие их нуклеиновые кислоты, чтобы доставлять нужный ген в клетки, а также убирать те гены, которые делают вирус опасным для организма.

Это позволило сделать возможной генную терапию, помогающую бороться с заболеваниями, вызванными известными генетическими мутациями. Создание вирусных векторов — достаточно непростая задача, к тому же ограниченная свойствами самих вирусных частиц: количеством помещающейся генетической информации, местом ее вставки, стабильностью. Кроме того, вирусный вектор, используемый в медицине, не должен вызывать иммунного ответа или критично влиять на жизнедеятельность клетки. Тем не менее эти сложности решаются, поэтому уже одобрен ряд вполне успешных и безопасных генных терапий. А в качестве основы для вирусных векторов чаще всего используются ретро-, ленти-, адено- и аденоассоциированные вирусы.

Что такое вирусы в биологии: определение

Это инфекционный агент, который способен размножаться в клетках.

Что такое вирусы в биологии, определение: 

• Сама по себе частица не представляет клетку. Это агент, который содержит в себе ДНК или РНК, заключенные в белковую оболочку.
• Вирусы не относят к живой и неживой природе. Это что-то среднее или пограничное. Чтобы относиться к живым организмам, необходимо наличие клеточной структуры, а у вируса ее нет.
• Он может вести себя как живой организм, но только внутри клеток хозяина. Поэтому на данный момент вирусы пока не относят ни к одной из категорий, их вынесли в отдельное царство. 

Определение вируса

Недостающее звено эволюции?

Вопрос о происхождении вирусов, с точки зрения большинства учёных, всё же не является первостепенным. Главное — понять, что же такое вирусы, как с ними сосуществовать, как бороться. Исследователи узнали о вирусах относительно недавно — всего 100 лет назад, а реально работать с ними научились лишь в середине минувшего века. Ещё не так давно биологи полагали, что нашли, наконец, закономерности в строении вирусов и механизме их действия. Но спокойствие закончилось в 1992 году, когда в амёбе, выловленной в воде одного промышленного резервуара в Англии, обнаружили удивительный, ни на что не похожий объект. Диаметром он крупнее известных вирусов в 40 раз, но бактерией не является. Биологи признали его вирусом, назвав «мими» — из-за его мимикрии, или маскировки под бактерию. Поразительные результаты дала расшифровка его генома. В вирусе «мими» обнаружено 1260 генов, в то время как в обычных, традиционных вирусах их не более 100! Ещё одна странность: в «мими» находятся одновременно и ДНК, и РНК. В обычных вирусах — либо ДНК, либо РНК. Обе молекулы вместе в вирусах не встречаются. «Мими» способен воспроизводить 150 видов белков и даже ремонтировать свою повреждённую ДНК, что для обычных вирусов совершенно невозможно. И всё-таки «мими» — паразит. Он живёт и размножается только за счёт чужой клетки, в которую внедряется. Тогда что это такое? Может быть, некая промежуточная форма между вирусами и бактериями, которая способна пролить свет на загадки эволюции?

Вирусы и другие патогены

Что такое патоген? Патоген — это организм, который вызывает патологию. По своей природе вирусы — патогены, этиологические агенты, которые способны вызывать различные заболевания.

Существуют заболевания, в которых этиологический агент неизвестен, например атеросклероз. Есть разные теории вирусного происхождения атеросклероза, но на самом деле до сих пор неизвестно, является ли организм, который вызывает атеросклероз — сопутствующее нарушение обмена веществ и появление атеросклеротических бляшек, — вирусом. 

Есть болезни, где патоген совершенно понятен. Это, во-первых, бактерии. Они способны вызывать самые разные с точки зрения серьезности последствий для организма заболевания: и чуму, и воспаление легких, и ангину. С другой стороны, и бактерии, и вирусы могут вызывать однотипные заболевания. Воспаление легких может иметь бактериальную природу и успешно лечиться с помощью антибиотиков. Мы знаем, что сейчас коронавирус типа COVID-19 также вызывает воспаление легких, но однозначного метода лечения от него нет.

Поэтому классифицировать патогены с точки зрения вреда организму, который они наносят, очень трудно. Например, гепатит вне зависимости от типа — А, В или С — так или иначе приводит к поражению печени. Но при одинаковых последствиях механизм поражения печени запускается при участии разных вирусов. 

При этом ставить знак равенства между бактерией и вирусом категорически нельзя. Бактерия, в отличие от вируса, представляет собой живой организм, который может самостоятельно размножаться, питаться и поддерживать постоянство внутренней среды. Вирус же не является организмом в классическом смысле этого слова. Вирус — это оторвавшийся ген, который так же, как и мы с вами, придерживается универсального закона природы: размножаться и сохранять себя.

Вирусы

Вирусы представляют собой неклеточную форму жизни. Они намного мельче бактерий, поэтому их удалось обнаружить лишь в конце XIX в. Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), покрытой оболочкой, у них нет собственного обмена веществ, вне клеток других организмов они безжизненны. Однако, встретившись с восприимчивой к вирусу клеткой, вирус проникает через ее оболочку и подчиняет себе ее обмен веществ, заставляя продуцировать новые вирусные частицы. Очень скоро зараженная клетка погибает, а размножившиеся вирусы разносятся по всему организму, поражая всё новые клетки.

Так выглядит под микроскопом вирус мозаичной болезни табака

Известно более 400 вирусов, вызывающих заболевания растений, животных и человека, среди которых ветряная оспа, краснуха, бешенство, полиомиелит. Вирусы определенной разновидности поражают определенные организмы и органы. Не все вирусы одинаково опасны, некоторые из них заражают только животных, но безвредны для человека, и наоборот. Как все организмы, вирусы могут претерпевать мутации, в результате которых образуются новые формы, устойчивые к реакциям организма. Ярким примером является вирус гриппа: известно несколько десятков его разновидностей, появляющихся каждый год и вызывающих эпидемии.

Клетки иммунной системы человека вырабатывают антитела против вирусов и интерферон — белок, подавляющий их размножение. Некоторые вирусные заболевания можно предотвратить с помощью вакцинации: в здоровый организм вводится вакцина (препарат, содержащий небольшую дозу вирусов, безопасную для организма) и иммунная система начинает вырабатывать антитела. Оставаясь в крови, антитела препятствуют повторному заболеванию. Однако в мире распространены и такие вирусы, против которых до сих пор не найдены эффективные лекарства. Среди них — ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), вирусы атипичной пневмонии, птичьего гриппа и т. д.

Дмитрий Иосифович Ивановский (1864—1920) — русский физиолог растений и микробиолог, первооткрыватель вирусов. Занимаясь поисками возбудителя мозаичной болезни табака, он прокачивал сок из листьев больного растения через специальные фильтры, не пропускающие бактерий. Однако и этот сок заражал другие растения табака. Так было установлено существование инфекционных агентов, меньших, чем бактерии. Впоследствии их назвали вирусами (от лат. «вирус» — «яд»), но увидеть их удалось только после изобретения электронного микроскопа.

Поделиться ссылкой

Что такое вирус

Так вот! Что же такое вирус сам по себе? Существует много определений, среди которых основным можно назвать следующее:

Кроме вирусов, которые поражают сложные живые организмы, существуют такие вирусы, которые поражают бактерии. Их принято называть бактериофагами. В некоторых случаях их даже можно использовать в медицинских целях. Такие работы тоже ведутся.

Примерно так работает бактериофаг.

Обнаружены также вирусы, способные реплицироваться только в присутствии других вирусов (вирусы-сателлиты). В этом случае, являясь их носителем, человек может даже не подозревать об этом.

Открывает вирусы и занимается их изучением наука, получившая название вирусология, которая является разделом микробиологии. Первые открытия в этой сфере были сделаны еще в 1892 году.

За это время было открыто более шести тысяч видов вирусов. Правда, считается, что их существует более ста тысяч видов. Новые, а точнее хорошо забытые старые, вирусы находят даже в вечной мерзлоте, во время забора проб льда на большой глубине.

Вирусы обнаружены почти в каждой экосистеме. При этом, есть вероятность, что в остальных просто плохо искали. Сама по себе иммунная система человека и животных довольно активно борется со многими видами вирусов. При этом вырабатываются антитела, позволяющие победить вирус при повторном попадании в организм. Правда, это не всегда работает с мутировавшими формами одного и того же вируса. Некоторые вирусы изначально могут обходить иммунную систему. Например, некоторые типы герпеса и ВИЧ.

Относительно эффективно с вирусами могут бороться специальные противовирусные препараты. При этом стоит помнить, что во время вирусного заболевания применение антибиотиков сделает только хуже.

Общее понятие архитектуры процессора ПК

Под понятием архитектуры процессора подразумеваются важные с точки зрения построения и функциональности особенности чипа, которые связаны как с его программной моделью, так и с физической конструкцией.

Архитектура набора команд (ISA) – это набор инструкций процессора и других его функций (например, система и нумерация регистров или режимы адресации памяти), имеющих программную часть ядра, которые не зависят от внутренней реализации.

В свою очередь, физическое построение системы называется микроархитектурой (uarch). Это детальная реализация программной модели, которая связана с фактическим выполнением операций. Микроархитектура представляет собой конфигурацию, определяющую отдельные элементы, например, логические блоки, а также связи между ними.

Стоит отметить, что ЦП, выполняющие одинаковую программную модель, могут значительно отличаться друг от друга микроархитектурой – например, устройства от фирм AMD и Intel. Современные чипы имеют идентичную программную архитектуру x86, но абсолютно разную микроархитектуру.

Вирусы и биосфера

На данный момент внеклеточные агенты могут «похвастаться» наибольшим количеством особей и видов, проживающих на планете Земля. Они выполняют важную функцию, регулируя численность популяций живых организмов. Очень часто они образовывают с животными симбиоз. Например, яд некоторых ос содержит компоненты вирусного происхождения. Однако их главной ролью в существовании биосферы является жизнь в море и океане.

В одной чайной ложке морской соли содержится приблизительно миллион вирусов. Их основной целью является регуляция жизни в водных экосистемах. Большая их часть абсолютно безвредны для флоры и фауны

Но это далеко не все положительные качества. Вирусы регулируют процесс фотосинтеза, поэтому увеличивают процентное содержание кислорода в атмосфере.

Гипотезы происхождения вирусов

Никто не может достоверно сказать, откуда взялись вирусы. Полагают, что существуют они с момента появления живых клеток, но это лишь предположение.
Выдвинуто немало гипотез их происхождения, но основными, наиболее вероятными, признаны лишь 3 из них:

Согласно регрессивной гипотезе, эти паразиты раньше являлись очень маленькими клетками, паразитирующими в клетках живых организмов. Но, за ненадобностью, утратили ряд генов, из-за чего существенно изменились. Только остаётся неясным, почему же эти деградировавшие клетки совершенно не похожи на живые клетки.

Гипотеза клеточного происхождения предполагает, что вирусы возникли в результате высвобождения фрагмента ДНК или РНК из генома клетки живого организма, и последующего его изменения. Но не найдено объяснение тому, как паразиты приняли свой нынешний вид. А в частности, откуда взялась та же капсида (белковая оболочка), а также липидные оболочки.

А вот сторонники гипотезы коэволюции считают, что инфекционные агенты образовались вместе с живыми клетками, и имели примерно такое же строение, какое имеют и сейчас. Но, в таком случае, они видятся как независимые неклеточные формы жизни, а это не так. Паразиты не могут существовать без клеток живых организмов.

Размеры вирусов.

Величина вирусов варьирует от 20 до 300 нм (1 нм = 10-9 м). Практически все вирусы по своим размерам мельче, чем бактерии (см. БАКТЕРИИ). Однако наиболее крупные вирусы, например вирус коровьей оспы, имеют такие же размеры, как и наиболее мелкие бактерии (хламидии и риккетсии), которые тоже являются облигатными паразитами и размножаются только в живых клетках. Поэтому отличительными чертами вирусов по сравнению с другими микроскопическими возбудителями инфекций служат не размеры или обязательный паразитизм, а особенности строения и уникальные механизмы репликации (воспроизведения самих себя).

Что такое бактериофаги кратко

Численность фагов примерно приравнивается к численности бактерий. Вирусы-фаги активно участвуют в эволюции микроорганизмов.

Бактериофаги были открыты Ф. Туортом (Англия) в 1915 году и Ф. Д’Эррелем (Франция) в 1917 году. Д’Эррель ввел термин бактериофаг, что означает «пожиратель бактерий». Бактериофаги также заражают одноклеточные организмы, известные как археи.

На приведенном выше рисунке показан фаг, тип вируса, который размножается в бактериальных клетках. Белковая оболочка фага достаточно сложная и имеет множество специализированных частей. Головная часть содержит вирусный геном. Воротник, оболочка, опорная (базальная) пластина и хвостовые волокна (фибриллы) являются частью сложной системы, которая прикрепляется и вводит геном в бактериальную клетку. Хвостовые волокна захватывают бактериальную клетку, подтягивая опорную пластину к клеточной стенке или мембране. Оболочка и воротник сжимаются, прокалывают клетку и помещают в нее вирусный геном.

Некоторые вирусные молекулы вообще не имеют белковой оболочки или никогда не были идентифицированы. У некоторых таких видов вирус передается от клетки к клетке внутри растения. Когда семена создаются внутри растения, вирус распространяется и на семена. Таким образом, вирус может жить в клетках все свое существование, и никогда не нуждаться в белковой оболочке, чтобы защитить себя в окружающей среде.

Характеристика бактериофагов

Фаги — это простые вирусные частицы, состоящие, как и все вирусы, из ядра генома (нуклеиновой кислоты) и белкового капсида, который служит оболочкой. Вирусологи разделили бактериофаги на три основные структурные формы:

1. икосаэдрическая (20-сторонняя) головка с хвостом;
2. икосаэдрическая головка без хвоста;
3. нитевидная форма.

Жизненный цикл бактериофагов

Во время заражения бактериофаг прикрепляется к бактерии, затем вводит в нее генетический материал. Далее фаг обычно действует одному из двух циклов его жизни:

1. литическому (вирулентному);
2. лизогенному (умеренному).

При литическом цикле фаги берут на себя механизмы работы клетки, чтобы произвести свои собственные компоненты и собрать их. Затем следует разрушение клетки или лизис, после которого высвобождаются новые бактериофаги. При лизогенном цикле фаги свою нуклеиновую кислоту вводят в хромосому клетки-хозяина и размножаются, не разрушая клетку, становясь с ней единым целым.

В течение длительного временного периода при некоторых хронических инфекциях новые частицы фагов образуются непрерывно, но при этом не уничтожают клетки.

[править] Строение и свойства

Размеры большинства вирусов колеблются от 10 до 300 нм. В среднем вирусы в 50 раз меньше бактерий. Их невозможно увидеть в оптический микроскоп, так как их размер меньше длины световой волны.

Вирусы состоят из различных компонентов:

• сердцевина — генетический материал (ДНК или РНК). Генетический аппарат вируса кодирует от нескольких (вирус табачной мозаики) до сотен генов (вирус оспы, более 100 генов). Необходимый минимум — гены, кодирующие вирус-специфическую полимеразу и структурные белки.
• белковая оболочка, которую называют капсидом. Оболочка часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц — капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой симметрией.
• дополнительная липопротеидная оболочка. Липидная оболочка происходит из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается в сравнительно сложных вирусах (вирус гриппа, вирус герпеса). Полностью сформированная инфекционная вирусная частица называется вирионом.

Что такое вирус

Вирус — это частица, считающаяся неживой формой. Вирусы не показывают ни дыхания, ни обмена веществ. Вирус состоит из своего генетического материала, либо ДНК, либо РНК, покрытого белковым ядром. Обычно вирусы являются инфекционными агентами, требующими хозяина для их репликации. Они заражают все формы жизни, включая животных, растения, бактерии и археи. Вирусы можно найти практически в каждой экосистеме на Земле. Таким образом, они являются наиболее распространенным типом биологического объекта. Исследование вирусов называется вирусологией. Вирусы могут быть визуализированы путем негативного окрашивания.

Структура вирусов

Полная вирусная частица называется вирион, Virion состоит из генетического материала, окруженного защитной белковой оболочкой, называемой капсид, Капсид состоит из идентичных белковых единиц, называемых капсомерами. Капсидные белки кодируются вирусным геномом. Вирион состоит из клеточной мембраны, полученной из клетки-хозяина, называемой липидной оболочкой. Вирусная нуклеиновая кислота связана с нуклеопротеинами. Вирусные капсидные белки и нуклеопротеины вместе называются нуклеокапсидом.

Огромное структурное разнообразие в геноме обнаруживается у вирусов по сравнению с разнообразием растений или животных. Вирус может содержать геном ДНК или РНК. Следовательно, можно выделить две группы вирусов: ДНК-вирусы а также РНК-вирусы, Большинство вирусов содержат РНК-геномы. Геномы одноцепочечной РНК можно обнаружить в вирусах растений. Геном двухцепочечной ДНК может быть обнаружен в бактериофагах.

Классификация вирусов

Классификация ICTV (Международный комитет по таксономии вирусов) — это современная система классификации, используемая для вирусов. Общая структура таксономии состоит из порядка, семейства, подсемейства, рода и вида. Caudovirales, Herpesvirales, Ligamenvirales, Mononegavirales, Nidovirales, Picornavirales, а также Tymovirales В настоящее время установлены семь заказов на вирусы. Кроме того, вирусы классифицируются в зависимости от механизма, используемого для производства их мРНК. Эта система классификации называется Балтиморской классификацией. Согласно этой классификации можно идентифицировать семь групп вирусов: вирусы дцДНК, вирусы дцДНК, вирусы дсРНК, вирусы дсРНК, (+) вирусы сс РНК, (-) вирусы с РНК, вирусы ссРНК-RT и вирусы дсДНК-Rt.

Наоборот, в зависимости от морфологии можно выделить четыре группы вирусов: спиральный, икосаэдрический, вытянутый и оболочечный. Капсид образует спиральную структуру вокруг центральной оси у спиральных вирусов. Икосаэдрические вирусы иногда состоят из хиральной икосаэдрической симметрии. В вытянутом виде икосаэдр вытянут в пятикратную ось, как у бактериофагов. У некоторых вирусов клеточная мембрана образует модифицированную форму, называемую оболочкой. Эти типы вирусов называются вирусами оболочки. Симеанский вирус в форме икосаэдра фигура 2.

Рисунок 2: Вирус Simian

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ

Если вирусы действительно являются мобильными генетическими элементами, получившими «автономию» (независимость) от генетического аппарата их хозяев (разных типов клеток), то разные группы вирусов (с разным геномом, строением и репликацией) должны были возникнуть независимо друг от друга. Поэтому построить для всех вирусов единую родословную, связывающую их на основе эволюционных взаимоотношений, невозможно. Принципы «естественной» классификации, используемые в систематике животных, не подходят для вирусов.

Тем не менее система классификации вирусов необходима в практической работе, и попытки ее создания предпринимались неоднократно. Наиболее продуктивным оказался подход, основанный на структурно-функциональной характеристике вирусов: чтобы отличить разные группы вирусов друг от друга, описывают тип их нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК, каждая из которых может быть одноцепочечной или двухцепочечной), ее размеры (число нуклеотидов в цепочке нуклеиновой кислоты), число молекул нуклеиновой кислоты в одном вирионе, геометрию вириона и особенности строения капсида и наружной оболочки вириона, тип хозяина (растения, бактерии, насекомые, млекопитающие и т.д.), особенности вызываемой вирусами патологии (симптомы и характер заболевания), антигенные свойства вирусных белков и особенности реакции иммунной системы организма на внедрение вируса.

В систему классификации вирусов не вполне укладывается группа микроскопических возбудителей болезней, называемая вироидами (т.е. вирусоподобными частицами). Вироиды вызывают многие распространенные среди растений болезни. Это мельчайшие инфекционные агенты, лишенные даже простейшего белкового чехла (имеющегося у всех вирусов); они состоят только из замкнутой в кольцо одноцепочечной РНК.

РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСОВ

Генетическую информацию, закодированную в отдельном гене, в общем можно рассматривать как инструкцию по производству определенного белка в клетке. Такая инструкция воспринимается клеткой только в том случае, если она послана в виде мРНК. Поэтому клетки, у которых генетический материал представлен ДНК, должны «переписать» (транскрибировать) эту информацию в комплементарную копию мРНК (см. также НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ). ДНК-содержащие вирусы по способу репликации отличаются от РНК-содержащих вирусов.

ДНК обычно существует в виде двухцепочечных структур: две полинуклеотидные цепочки соединены водородными связями и закручены таким образом, что образуется двойная спираль. РНК, напротив, обычно существует в виде одноцепочечных структур. Однако геном отдельных вирусов представляет собой одноцепочечную ДНК или двухцепочечную РНК. Нити (цепочки) вирусной нуклеиновой кислоты, двойные или одинарные, могут иметь линейную форму или замыкаться в кольцо.

Первый этап репликации вирусов связан с проникновением вирусной нуклеиновой кислоты в клетку организма-хозяина. Этому процессу могут способствовать специальные ферменты, входящие в состав капсида или внешней оболочки вириона, причем оболочка остается снаружи клетки или вирион теряет ее сразу после проникновения внутрь клетки. Вирус находит подходящую для его размножения клетку, контактируя отдельными участками своего капсида (или внешней оболочки) со специфическими рецепторами на поверхности клетки по типу «ключ – замок». Если специфические («узнающие») рецепторы на поверхности клетки отсутствуют, то клетка не чувствительна к вирусной инфекции: вирус в нее не проникает.

Для того чтобы реализовать свою генетическую информацию, проникшая в клетку вирусная ДНК транскрибируется специальными ферментами в мРНК. Образовавшаяся мРНК перемещается к клеточным «фабрикам» синтеза белка – рибосомам, где она заменяет клеточные «послания» собственными «инструкциями» и транслируется (прочитывается), в результате чего синтезируются вирусные белки. Сама же вирусная ДНК многократно удваивается (дуплицируется) при участии другого набора ферментов, как вирусных, так и принадлежащих клетке.

Синтезированный белок, который используется для строительства капсида, и размноженная во многих копиях вирусная ДНК объединяются и формируют новые, «дочерние» вирионы. Сформированное вирусное потомство покидает использованную клетку и заражает новые: цикл репродукции вируса повторяется. Некоторые вирусы во время отпочковывания от поверхности клетки захватывают часть клеточной мембраны, в которую «заблаговременно» встроились вирусные белки, и таким образом приобретают оболочку. Что касается клетки-хозяина, то она в итоге оказывается поврежденной или даже полностью разрушенной.

У некоторых ДНК-содержащих вирусов сам цикл репродукции в клетке не связан с немедленной репликацией вирусной ДНК; вместо этого вирусная ДНК встраивается (интегрируется) в ДНК клетки-хозяина. На этой стадии вирус как единое структурное образование исчезает: его геном становится частью генетического аппарата клетки и даже реплицируется в составе клеточной ДНК во время деления клетки. Однако впоследствии, иногда через много лет, вирус может появиться вновь – запускается механизм синтеза вирусных белков, которые, объединяясь с вирусной ДНК, формируют новые вирионы.

У некоторых РНК-содержащих вирусов геном (РНК) может непосредственно выполнять роль мРНК. Однако эта особенность характерна только для вирусов с «+» нитью РНК (т.е. с РНК, имеющей положительную полярность). У вирусов с «-» нитью РНК последняя должна сначала «переписаться» в «+» нить; только после этого начинается синтез вирусных белков и происходит репликация вируса.

Так называемые ретровирусы содержат в качестве генома РНК и имеют необычный способ транскрипции генетического материала: вместо транскрипции ДНК в РНК, как это происходит в клетке и характерно для ДНК-содержащих вирусов, их РНК транскрибируется в ДНК. Двухцепочечная ДНК вируса затем встраивается в хромосомную ДНК клетки. На матрице такой вирусной ДНК синтезируется новая вирусная РНК, которая, как и другие, определяет синтез вирусных белков. См. также РЕТРОВИРУСЫ.