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

Стадії взаємодії вірусу з клітиною:

- Адсорбция

- Проникновение в клетку

- «Раздевание»

- Биосинтез компонентов ви руса

- Формирование (сборка) виру сов

- Выход вирусов из клетки – це фінальна стадія взаємодії вірусу з клітиною - Различают два основных типа выхо­да вирусного потомства из клетки. Первый тип — взрывной — характеризуется одновременным выходом большого количества вирусов. При этом клетка быстро погибает. Такой способ выхода характерен для вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки. Второй тип — почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсидную оболочку. На заключительном этапе сборки нук­леокапсиды сложно устроенных вирусов фиксируются на клеточ­ной плазматической мембране, модифицированной вирусными белками, и постепенно выпячивают ее. В результате выпячива­ния образуется «почка», содержащая нуклеокапсид. Затем «поч­ка» отделяется от клетки. Таким образом, внешняя оболочка этих вирусов формируется в процессе их выхода из клетки. При та­ком механизме клетка может продолжительное время продуци­ровать вирус, сохраняя в той или иной мере свои основные функции.

12) Хімічний (елементарний) склад вірусів.

Віруси складаються з таких неорганічних елементів як Карбон (С), Гідроген (Н), Фосфор (Р), Сірка (S); Нітроген

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) КАПСИД( простой и липопротеидный)

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

В отличие от клеток вирусы содержат лишь один вид нуклеиновой кислоты — либо РНК, либо ДНК. И та, и другая может быть храни­телем наследственной информации, выполняя таким образом функции генома.

Вирусные нуклеиновые кислоты характеризуются поразительным разнообразием форм. Вирусный геном может быть представлен как однонитчатыми, так и двунитчатыми молекулами РНК и ДНК. ДНК может быть как линейной, так и кольцевой молекулой, РНК — как непрерывной, так и фрагментированной и кольцевой молекулой.

Вирусные ДНК

Молекулярная масса вирусных ДНК варьирует в широких пределах от 1* 10⁶ до 250* 10⁶. Самые большие вирусные геномы содержат несколько сотен генов, а самые маленькие содержат информацию, достаточ­ную для синтеза лишь нескольких белков.

В геномах, представленных двунитчатыми ДНК, информация обычно закодирована на обеих нитях ДНК. В основном структура ДНК уникальна, т. е. большинство нуклеотидных последовательностей встречаются лишь по одному разу.

Вирусные РНК

Из нескольких сотен известных в настоящее время вирусов человека и животных РНК-геном содержит около 80% вирусов. Способность РНК хранить наследственную информацию является уникальной особенностью вируса.

У просто организованных и некоторых сложно организованных вирусов вирусная РНК в отсутствие белка может вызвать инфекционный процесс. У вирусов обнаружены однонитчатые и двунитчатые, ли­нейные, фрагментированные и кольцевые РНК.

БЕЛКИ

В зараженной клетке вирусный геном кодирует синтез двух групп белков: 1) структурных, которые входят в со­став вирусных частиц потомства, и 2) неструктурных, которые обслуживают процесс внутриклеточной репродук­ции вируса на разных его этапах, но в состав вирусных частиц не входят.

Структурные белки делятся на 2 группы:

1) капсидные белки, образующие капсид, т. е. футляр для нуклеиновой кислоты вируса (от лат. capsa — вме­стилище), и входящие в состав капсида геномные белки, и ферменты;

2) суперкапсидные белки, входящие в состав суперкап-сида, т. е. наружной вирусной оболочки.

Суперкапсидные белки. Гликопротеиды. Суперкапсидные белки, или пепломеры, располагаются в липопротеидной оболочке (суперкапсиде или пеплосе) сложно устроенных вирусов. Они либо пронизывают насквозь липидный бислой как, например, гликопротеиды альфа-вирусов (вируса леса Семлики), либо не доходят до внутренней поверхности. Эти белки являются типичны­ми внутримембранными белками и имеют много общего с клеточными мембранными белками.

УГЛЕВОДЫ

Углеводный компонент вирусов находится в составе гликопротеидов. Обычными сахарными остатками, обнаруживаемыми в вирусных белках, являются фруктоза, сахароза, манноза, галактоза, нейраминовая кислота, глюкозамин.

Липиды вирусов.

Среди типичных видов вирусов встречаются такие, в составе вириона которых имеются липидные соединения. Как правило, это вирусы животных. например холестерол, триглицериды, фосфолипиды, фосфотидилинозитол. Все эти липидные соединения являются обычными компонентами мембран. Как правило, эти соединения обнаруживаются в составе так называемых оболочечных вирусов. И эта оболочка как полагают, не без веского основания, возникает у вирусной частицы тогда, когда нуклеокапсид высвобождается из клетки во внешнюю среду в результате процесса отпочковывания, проходя через определенные участки клеточной мембраны

Віріони просто організованих вірусів являють собою вірусну нуклеїнову кислоту, укладену в оболонку (капсид), що складається з повторюваних субодиниць (капсомерів). Кожен капсомер побудований з одного чи декількох білків, закодованих у геномі вірусу. Крім нуклеїнової кислоти і білків вони містять ліпіди і гліколіпіди, які здебільшого розташовуються в зовнішній (суперкапсидній) оболонці віріонів. До складу останніх часто входять глікопротеїди (гліколізовані білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані вуглеводні ланцюги), ліпопротеїди, найчастіше ациліровані білки (білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані залишки жирних кислот) і фосфопротеїди (білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані залишки фосфорної кислоти). Здебільшого ліпіди і гліколіпіди клітинного походження, за винятком, можливо, поксвірусів. Ліпіди не завжди розташовані в зовнішній оболонці віріону.

Вуглеводи, що входять до складу вірусних білків, являють собою полімерні ланцюги, синтезовані з мономерних ланок, що поставляються клітиною. Причому, у поксвірусів структура олігосахаридних ланцюгів залежить від структури білка, до якого вони приєднані.

Приєднання до вірусних білок залишків фосфорної і жирної кислот і вуглеводних ланцюгів здійснюється, як правило, клітинними ферментами, але специфічність приєднання залежить від структури білка.

Нуклеїнові кислоти являють собою лінійні полімери, що складаються з нуклеотидів. Нуклеотиди складаються з трьох частин: залишку фосфорної кислоти, вуглеводного залишку (дезоксирибози для ДНК, рибози для РНК) і азотистої основи. До складу ДНК входять азотисті основи тимін, аденін, гуанін і цитозін. До складу РНК звичайно входять уридін, аденін, гуанін, цитозін. Розмаїтість структури нуклеїнових кислот обумовлено різним порядком чергування в їх ланцюгах нуклеотидів.

ДНК являє собою двонитчасту молекулу, а РНК— однонитчасту. Двоспіральна ДНК - це клітинний геном, що виконує функції збереження і реплікації спадкоємної інформації. Односпіральна РНК представлена трьома класами молекул: 1) інформаційні РНК (іРНК), що утворюються в результаті транскрипції генома і які передають в геноме інформацію на білоксинтезуючий апарат клітини; 2) рибосомальні РНК, які є структурним елементом рибосоми;

3) тРНК, що доставляють амінокислоти до білоксинтезуючого апарату.

Молекули нуклеїнових кислот різної довжини, природно, розрізняються і по мол. масі. Так, мол. маса різних РНК коливається від десятків тисяч до мільйонів дальтон, а різних ДНК від мільйонів до сотень мільйонів і мільярдів дальтон. У деяких бактеріофагів мол. маса ДНК досягає 120—160 млн. Д. Це дуже великі молекули.

14) Типы взаимодействия вируса с клеткой. Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: продуктивный, абортивный и ин-тегративный.

Продуктивный тип — завершается обра­зованием нового поколения вирионов и ги­белью (лизисом) зараженных клеток (цитоли-тическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма).Абортивный тип — не завершается обра­зованием новых вирионов, поскольку инфек­ционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов.Интегративный тип, или вирогения — характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация).

Репродукция вирусов осуществляется в несколько стадий, последовательно сменяющих друг друга: адсорбция вируса на клетке; проникновение вируса в клетку; «раздевание» вируса; биосинтез вирусных компонентов в клетке; формирование вирусов; выход вирусов из клетки.

Адсорбция. Взаимодействие вируса с клеткой начинается с процесса адсорбции, т. е. прикрепления вирусов к поверхности клетки. Это высокоспецифический процесс. Вирус адсорбирует­ся на определенных участках клеточной мембраны — так назы­ваемых рецепторах. Клеточные рецепторы могут иметь разную хи­мическую природу, представляя собой белки, углеводные ком­поненты белков и липидов, липиды. Число специфических ре­цепторов на поверхности одной клетки колеблется от 104 до 105. Следовательно, на клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вирусных частиц.Проникновение в клетку. Существует два способа проникнове­ния вирусов животных в клетку: виропексис и слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной. При виропексисе после адсорб­ции вирусов происходят инвагинация (впячивание) участка кле­точной мембраны и образование внутриклеточной вакуоли, ко­торая содержит вирусную частицу. Вакуоль с вирусом может транс­портироваться в любом направлении в разные участки цитоплаз­мы или ядро клетки. Процесс слияния осуществляется одним из поверхностных вирусных белков капсидной или суперкапсидной оболочки. По-видимому, оба механизма проникновения вируса в клетку не исключают, а дополняют друг друга.«Раздевание». Процесс «раздевания» заключается в удалении защитных вирусных оболочек и освобождении внутреннего ком­понента вируса, способного вызвать инфекционный процесс. «Раздевание» вирусов происходит постепенно, в несколько этапов, в определенных участках цитоплазмы или ядра клетки, для чего клетка использует набор специальных ферментов. В случае проникновения вируса путем слияния вирусной оболочки с кле­точной мембраной процесс проникновения вируса в клетку со­четается с первым этапом его «раздевания». Конечными продук­тами «раздевания» являются сердцевина, нуклеокапсид или нук­леиновая кислота вируса.Биосинтез компонентов вируса. Проникшая в клетку вирусная нуклеиновая кислота несет генетическую информацию, которая успешно конкурирует с генетической информацией клетки. Она дезорганизует работу клеточных систем, подавляет собственный метаболизм клетки и заставляет ее синтезировать новые вирус­ные белки и нуклеиновые кислоты, идущие на построение ви­русного потомства.Реализация генетической информации вируса осуществляет­ся в соответствии с процес­сами транскрипции, трансляции и репликации. Формирование (сборка) вирусов. Синтезированные вирусные нуклеиновые кислоты и белки обладают способностью специфи­чески «узнавать» друг друга и при достаточной их концентра­ции самопроизвольно соединяются в результате гидрофобных, со­левых и водородных связей. Существуют следующие общие принципы сборки вирусов, имеющих разную структуру:

1. Формирование вирусов является многоступенчатым процессом с образованием промежуточных форм;

2. Сборка просто устроенных вирусов заключается во взаимодей­ствии молекул вирусных нуклеиновых кислот с капсидными белками и образовании нуклеокапсидов (например, вирусы полиомиелита). У сложно устроенных вирусов сначала форми­руются нуклеокапсиды, с которыми взаимодействуют белки суперкапсидных оболочек (например, вирусы гриппа);

3. Формирование вирусов происходит не во внутриклеточной жидкости, а на ядерных или цитоплазматических мембранах клетки;

4. Сложно организованные вирусы в процессе формирования включают в свой состав компоненты клетки-хозяина (липиды, углеводы).

Выход вирусов из клетки. Различают два основных типа выхо­да вирусного потомства из клетки. Первый тип — взрывной — характеризуется одновременным выходом большого количества вирусов. При этом клетка быстро погибает. Такой способ выхода характерен для вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки. Второй тип — почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсидную оболочку. На заключительном этапе сборки нук­леокапсиды сложно устроенных вирусов фиксируются на клеточ­ной плазматической мембране, модифицированной вирусными белками, и постепенно выпячивают ее. В результате выпячива­ния образуется «почка», содержащая нуклеокапсид. Затем «поч­ка» отделяется от клетки. Таким образом, внешняя оболочка этих вирусов формируется в процессе их выхода из клетки. При та­ком механизме клетка может продолжительное время продуци­ровать вирус, сохраняя в той или иной мере свои основные функции.

Время, необходимое для осуществления полного цикла реп­родукции вирусов, варьирует от 5—6 ч (вирусы гриппа, нату­ральной оспы и др.) до нескольких суток (вирусы кори, адено­вирусы и др.). Образовавшиеся вирусы способны инфицировать новые клетки и проходить в них указанный выше цикл репро­дукции.

19)РНК-содержащие вирусы с плюс-цепью РНК: экспрессия и репликация

Плюс-цепь РНК может непосредственно служить матрицей для синтеза белка, поэтому такие вирусы не имеют в своем составе ферментов. Проникшая в клетку вирусная РНК взаимодействует с рибосомамизараженной клетки с помощью участка, называемого внутренним сайтом связывания рибосомы ( IRES ), и инициирует трансляцию полипротеина. Протеазный компонент полипротеина расщепляет его с образованием вирусной РНК-полимеразы и других вирусных белков. Продуктом транскрипции вирусного генома (плюс-цепи РНК) является комплементарная цепь РНК (минус-цепь), на матрице которой при участии вирусной РНК-полимеразы синтезируются геномы (плюс-цепи РНК) и мРНК.

Сборка РНК-содержащих вирусов с плюс-цепью осуществляется в цитоплазме.

В составе РНК-содержащих вирусов с минус-цепью РНК находится РНК-полимераза, которая проникает в клетку вместе с вирусным геномом. Большинство вирусов этого типа полностью реплицируются в цитоплазме. Вирусная РНК-полимераза осуществляет транскрипцию мРНК, а также полной комплементарной РНК (плюс-цепи). На матрице последней синтезируется вирусный геном (минус-цепь). Источник: http://refwin.ru/1776238093.html

22) Принципи самозбірки вірусів з ікосаедричним типом симетрії

Капсомери утворюють повне ізометричне тіло, у центрі якого знаходиться геном. Таке укладання називається кубічним типом симетрії. Останнє означає, що тіло є симетричним у трьох взаємно перпендикулярних напрямках (осях симетрії).

Прості віруси не містять зовнішньої ліпопротеїдної оболонки. Багато складних вірусів мають зовнішню ліпопротеїдну оболонку (суперкапсид), що представляє собою ліпідний подвійний шар із вбудованими в нього суперкапсидними білками. Суперкапсидні білки є типовими інтрамембранними білками і найчастіше представлені глікопротеїдами.

Дуже складну структуру мають віріони вісповакцини. Серцевина їх, що містить вірусну ДНК у складі нуклеопротеїду, має форму двоввігнутого кільця й оточена двома лінзоподібними латеральними тельцями. Вірус має кілька оболонок, з яких найбільш складну будову має зовнішня.

У деяких складно улаштованих вірусів капсид оточений додатковими внутрішніми структурами (вірусним матриксом), утвореними внутрішніми білками. У цьому випадку внутрішній компонент позначають як серцевина (core), чи нуклеоїд.

У всіх вірусів кубічної чи спіральної симетрії, що не мають зовнішньої оболонки, величини діаметрів нуклеокапсиду і віріону ідентичні, У вірусів, що мають зовнішню оболонку, діаметр віріону значно перевершує діаметр нуклеокапсида. Оболонки віріонів формуються при їх дозріванні на внутрішній стороні клітинної мембрани.

З кристалографії відомі три типи фігур з кубічним типом симетрії: тетраедр (осі симетрії 2:3, мінімальне число структурних одиниць 12), октаедр (осі симетрії 4:3:2, число одиниць 24) і ікосаедр (осі симетрії 5:3:2, число одиниць 60). Останній тип симетрії найбільш економічний.

В ізометричних віріонах капсомери в капсидах розташовані відповідно до ікосаедричної симетрії. Ікосаедр утворений 20 рівносторонніми трикутниками; у нього 12 вершин, у кожній з яких сходяться кути п'яти трикутників, і 30 ребер, де з'єднуються прилягаючі сторони сусідніх трикутників. Ікосаедр має симетрію другого порядку (усього їх п'ять) щодо осі, що проходить через центр будь-якого ребра, симетрією третього порядку щодо осі, що проходить через центр будь-якої трикутної грані, і симетрією п'ятого порядку щодо осі, що проходить через кожну вершину. Кожна трикутна грань містить три асиметричні одиниці (тобто одиниці, що не мають правильних осей симетрії), так що для побудови ікосаедра необхідно мінімум 60 асиметричних одиниць.

Є три основних типи укладання структурних одиниць: 1) три одиниці, що складають кожну трикутну грань, групуються в центрі трикутника, і утворюють капсомери - тримери; 2) структурні одиниці групуються біля вершин трикутника, так що в тих місцях, де п'ять граней сходяться біля вершини ікосаедра, утворюється капсомер - пентамер, а там, де шість граней сходяться у вершини ікосадельтаедра, утворюється капсомер - гексамер; 3) пари структурних одиниць прилягаючих граней групується в ребер, утворюють капсомери - димери. По розташуванню і розміру капсомерів можна оцінити, скільки структурних одиниць входить у кожен капсомер

24)