Poliomyeliitti, raivotauti, isorokko, herpes, hankinnainen immuunikatooireyhtymä ovat kaikkien tiedossa sairauksia, jotka ovat erittäin spesifisten patogeenien aiheuttamia. Organismit, jotka seisovat elävien ja elottomien rajalla, pakolliset (pakolliset) soluloiset - virukset. Morfologia, fysiologia ja niiden olemassaolo planeetalla herättää monia kysymyksiä nykyään.
Virologia: Aloitus
Nämä on Venäjän tiedeakatemian Nikitskyn kasvitieteellisen puutarhan laboratorio, jossa biologi Dmitri Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) tutkii tupakan salaperäistä mosaiikkitautia. Kasvin taudin aiheuttaja kulkee pienimpien bakteerisuodattimien läpi, ei kasva ravinneväliaineilla eikä aiheuta oireita, kun terveet kasvit saavat tartunnan sairaiden kasvien suodoksista.
Silloin, vuonna 1892, tiedemies päätteli, että kyseessä ei ollut bakteeri. Ja hän kutsuu taudinaiheuttajia viruksiksi (latinalaisesta viruksesta,- minä). Dmitri Ivanovski yritti koko ikänsä nähdä viruksia, mutta näimme virusten morfologian 1900-luvun 30-luvulla, jolloin elektronimikroskoopit keksittiin.
Mutta juuri tätä päivämäärää pidetään virologian tieteen alkuna, ja Dmitri Ivanovski on sen perustaja.
Upea kuningaskunta
Virusten morfologia ja fysiologia ovat niin hämmästyttäviä, että nämä organismit on eristetty itsenäisestä Viran v altakunnasta. Tällä yksinkertaisimmalla elämänmuodolla on mikroskooppiset mitat (25 - 250 nanometriä) ja se on nukleiinihappo, jonka kuoreen on suljettu joukko geenejä. Nämä ovat loisia, jotka voivat lisääntyä vain muiden elävien organismien soluissa - kasveissa, sienissä, eläimissä, bakteereissa ja jopa muissa viruksissa (satelliittivirukset).
Virusten tunnusmerkit ovat seuraavat:
- Sisältää vain yhden tyyppistä nukleiinihappoa (RNA tai DNA).
- Virusten morfologiasta puuttuu proteiineja syntetisoivat ja energiajärjestelmät.
- Ei ole solurakennetta.
- Virusparasitismi toteutuu geneettisellä tasolla.
- Lävitetään bakteerisuodattimien läpi, eikä niitä viljellä keinotekoisissa elatusaineissa.
Osa planeetan orgaanista maailmaa
Viruksilla, pakollisina loisina, on selkeä geneettinen yhteys sekä maapallon kasviston että eläimistön edustajiin. Lisäksi viimeaikaisten tutkimusten mukaan 32 % ihmisen genomista koostuu viruksen k altaisista elementeistärakenteet.
Tähän mennessä on kuvattu yli 6 000 virusta, mutta niitä on arvioitu olevan yli sata miljoonaa. Tämä on planeetan lukuisin biologinen muoto, ja se on edustettuna kaikissa ekosysteemeissä (ubiquitous (ubiquitous) -jakauma).
Heidän esiintymisensä planeetalla tänään ei ole selvä. Yksi asia tiedetään - kun ensimmäiset soluelämän muodot ilmestyivät, viruksia oli jo olemassa.
Elossa ja ei elossa
Näillä hämmästyttävillä organismeilla on kaksi olemassaolomuotoa, jotka eroavat merkittävästi toisistaan.
Solun ulkopuolella niiden olemassaolon muoto on virioni. Kun se tulee soluun, sen kuoret liukenevat ja viruksen nukleiinihapot liitetään isännän geneettiseen materiaaliin. Silloin puhutaan virusinfektiosta. Virusgenomi integroituu isäntäsolugenomin luonnollisiin replikaatiomekanismeihin ja käynnistää reaktioketjun, joka toteuttaa loistaloisen olemassaoloaan.
Virion on pohjimmiltaan eloton osa elämää. Ja viruksen genomi solussa on sen elävä komponentti, koska siellä virukset lisääntyvät.
Virusten morfologia ja ultrarakenne
Tässä yhteydessä puhumme virionista - solunulkoisesta muodosta.
Virionien koko mitataan nanometreinä - 10-9 metriä. Influenssavirukset ovat keskikokoisia - 80-120 nanometriä, ja isorokkovirus on jättiläinen, jonka mitat ovat 400 nanometriä.
Virusten rakenne ja morfologia on samanlainen kuin astronauttien. Kapsidin sisällä (proteiinikuori, joskusrasvoja ja hiilihydraatteja sisältävä), kuten "avaruuspuvussa", on arvokkain osa - nukleiinihapot, viruksen genomi. Lisäksi tätä "kosmonauttia" on myös pieni määrä - vain suoraan perinnöllistä materiaalia ja vähimmäismäärä entsyymejä sen replikaatioon (kopioimiseen).
Ulkopuolisesti "puku" voi olla sauvamainen, pallomainen, luodin muotoinen, monimutkaisen ikosaedrin muodossa tai ei ollenkaan säännöllisen muotoinen. Se riippuu siitä, onko kapsidissa tiettyjä proteiineja, jotka ovat vastuussa viruksen tunkeutumisesta soluun.
Miten taudinaiheuttaja pääsee isäntäkehoon
On monia tapoja tunkeutua, mutta yleisin on ilmassa. Lukemattomia pieniä hiukkasia sinkoutuu avaruuteen paitsi yskiessä tai aivastaessa, myös yksinkertaisesti hengitettäessä.
Toinen tapa virioneille päästä kehoon on tarttuva (suora fyysinen kosketus). Tämä menetelmä kuuluu melko pienelle taudinaiheuttajaryhmälle, näin herpes, sukupuoliinfektiot ja AIDS tarttuvat.
Tapa, jolla tartutaan vektorin kautta, joka voi olla eri organismiryhmiä, on melko monimutkainen. Vektorista, joka on hankkinut patogeenin tartuntavarastosta, tulee viruksille paikka, jossa se voi replikoitua tai edetä kehitysvaiheiden läpi. Raivotautivirus on juuri sellainen patogeeni.
Mitä isännän kehossa tapahtuu
Kapsidin ulkoisten proteiinien avulla virus kiinnittyy solukalvoon ja tunkeutuu endosytoosin kautta. He ovatpäästä lysosomeihin, joissa entsyymien vaikutuksesta he pääsevät eroon "avaruuspukusta". Ja taudinaiheuttajan nukleiinihapot menevät tumaan tai jäävät sytoplasmaan.
Patogeenin nukleiinihapot rakentuvat isännän nukleiinihappojen ketjuihin, ja periytyvän tiedon replikaatioreaktio (kopiointi) käynnistyy. Kun riittävä määrä viruspartikkeleita kerääntyy soluun, virionit käyttävät isännän energia- ja muovimekanismeja ja resursseja.
Viimeinen vaihe on virionien vapautuminen solusta. Jotkut virukset johtavat solujen täydelliseen tuhoutumiseen ja pääsevät solujen väliseen tilaan, toiset pääsevät sinne eksosytoosin tai orastumisen kautta.
Patogeenistrategiat
Viruksen ja isäntäsolun välinen vuorovaikutus voi kehittyä useiden skenaarioiden mukaan. jonka pääominaisuus on loisen autonomian aste.
Rakenne Virusten morfologia johtaa patogeenin täydelliseen riippuvuuteen solun energia- ja proteiinisyntetisointipotentiaalista, ainoa ehto on, että se replikoi nukleiinihappoja oman aikataulunsa mukaisesti. Tällaista vuorovaikutusta kutsutaan tuottavaksi (se on luonnollista virukselle, mutta ei solulle). Kun solun tarjonta on käytetty loppuun, virus johtaa sen kuolemaan.
Toisenlainen vuorovaikutus on yksimielistä. Tässä tapauksessa isäntägenomiin integroitunut virusgenomi replikoituu kovalenttisesti solun omien nukleiinihappojen kanssa. Ja sitten skenaarion kehitys voi mennä kahteen suuntaan. Virus käyttäytyy hiljaa eikä ilmaa itseään. Nuoret virionit lähtevätsolua vain tietyissä olosuhteissa. Tai taudinaiheuttajageenit toimivat jatkuvasti ja tuottavat suuren määrän nuorta sukupolvea, mutta solu ei kuole, vaan lähtee siitä eksosytoosin kautta.
Taksonomian vaikeudet
Virusten luokitus ja morfologia on erilainen eri lähteissä. Samaan aikaan niiden luokittelussa käytetään seuraavia ominaisuuksia:
- Nukleiinihapon tyyppi (RNA:ta sisältävä ja DNA:ta sisältävä) ja sen replikaatiomenetelmä. Amerikkalaisen virologin David B altimoren vuonna 1971 ehdottama yleisin virusluokitus.
- Viruksen morfologia ja rakenne (yksijuosteinen, kaksijuosteinen, lineaarinen, pyöreä, pirstoutunut, fragmentoitumaton).
- Mitat, symmetriatyyppi, kapsomeerien määrä.
- Superkapsidin (ulkokuori) läsnäolo.
- Antigeeniset ominaisuudet.
- Geneettisen vuorovaikutuksen tyyppi.
- Mahdollisten isäntien piiri.
- Lokalisaatio isäntäsolussa - tumassa tai sytoplasmassa.
Pääkriteerin valinta ja virusten morfologia määräävät erilaisia lähestymistapoja virusten luokitteluun mikrobiologiassa. Se ei ole aivan helppoa. Vaikeus on siinä, että aloimme tutkia viruksen morfologiaa ja rakennetta vasta, kun ne johtavat patologisiin prosesseihin.
Valittava ja ei niin hyvä
Isännän valinnan mukaan nämä taudinaiheuttajat ovat erittäin erilaisia mieltymyksensä mukaan. Jotkut hyökkäävät vain yhtä biologista lajia vastaan - heillä on erittäin tiukka "rekisteröinti". Esimerkiksi syödäkissojen, lokkien ja sikojen influenssavirukset, jotka ovat täysin turvallisia muille eläimille. Joskus erikoistuminen on yllättävää - bakteriofagi P-17 -virus tartuttaa vain yhden E. coli -lajin uroksia.
Muut virukset käyttäytyvät aivan eri tavalla. Esimerkiksi luodin muotoiset virukset, joiden morfologia on samanlainen kuin luoti, aiheuttavat täysin erilaisia sairauksia ja samalla niiden isäntävalikoima on erittäin laaja. Tällaisia viruksia ovat raivotautivirus, joka saastuttaa kaikki nisäkkäät, tai naudan vesikulaarinen stomatiittivirus (muuten, hyönteisten välittämä).
On muitakin vivahteita. Virukset, joissa on häntää (virionit), hyökkäävät enimmäkseen bakteerisoluja, rihmamaiset tai kierteiset ovat kasvien loisia, ja eläinsoluissa monimutkaisen kapsidin ja monitahoisen virionimuodon omaavat virukset loistavat todennäköisemmin.
