Virus membentuk kerajaan independen (Vira) dan memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

Genom diwakili oleh satu asam nukleat - DNA atau RNA (masing-masing, 2 sub-kerajaan dibedakan - ribovirus dan deoxyribovirus).

struktur non seluler. Asam nukleat ditutupi dengan cangkang protein - kapsid, yang terdiri dari subunit individu - kapsomer(biasanya terdiri dari 5-6 polipeptida). Kapsid bersama dengan asam nukleat membentuk nukleokapsid. Virus sederhana (virus poliomielitis, adenovirus, dll.) memiliki struktur seperti itu. Virus kompleks memiliki kulit terluar superkapsid, yang mengandung lipid, glikolipid. Superkapsid sebagian dibentuk oleh sel inang.

Tidak adanya sistem sintesis protein (dengan adanya enzim adsorpsi, distribusi, DNA - dan RNA - polimerase dependen).

Metode reproduksi khusus (disjungtif): protein virus disintesis pada ribosom sel yang terkena, di area lain - asam nukleat virus, kemudian perakitan partikel virus terjadi.

Ukuran kecil; virus kecil (podiovirus, dll.) - 25-30 nm (nanometer); sedang (virus influenza, dll.) - 50-125 nm; besar (virus variola) - 150-200 nm.

7. Filterability (melewati filter bakteri).

8. Kemampuan kristalisasi (virus ekstraseluler yang dimurnikan dari zat pemberat, virion, mampu membentuk kristal).

9. Bentuk virioi (bedakan berbentuk batang - at virus rabies, dll., dalam bentuk polihedron, ikosahedron - dalam adenovirus, berbentuk kubus bentuk - dalam virus variola, bulat - pada virus influenza berbentuk kepala(seperti sperma) - bakteriofag).

Budidaya virus juga memiliki kekhasan tersendiri. Mereka dibudidayakan pada sel-sel yang berkembang biak secara aktif dengan peningkatan aktivitas metabolisme. Saya menggunakan yang berikut ini sistem kehidupan. Di dalam tubuh hewan laboratorium: biasanya menginfeksi tikus (dewasa dan menyusui), kelinci, monyet (intramuskular, intranasal, intraperitoneal, intraserebral, pada kornea). Pada embrio ayam berusia 9-12 hari: cawan dibiakkan pada membran embrio-allantoik, lebih jarang - di subnet alantois atau ketuban. Pada kultur sel: paling sering menggunakan single-layer kultur jaringan dari sel-sel yang berproliferasi secara aktif. Sel ditumbuhkan pada media nutrisi alami (ekstrak embrio, kuda, serum manusia), hidrolisat protein enzimatik (hidrolisat triptik laktalbumin), pada media sintetis (misalnya, pada media 199, terdiri dari 63 komponen, termasuk asam amino, vitamin, glukosa , garam, serum manusia, indikator merah fenol). Jenis kultur sel berikut digunakan: trypsinized primer (biasanya fibroblas embrio ayam; mereka tidak ditransplantasikan dan harus selalu disiapkan ex tempore; kerugiannya adalah non-standar); dapat ditransplantasikan (mereka sama di semua laboratorium, karena mereka adalah klon sel tertentu, misalnya, sel dari jaringan portal- amnion manusia, ginjal embrio babi; sel dari jaringan tumor HeLa (sel kanker serviks), HEp-2, dll.; kelemahan dari kelompok ini adalah bahwa sel-sel sering secara spontan beregenerasi, menjadi atipikal, poliploid, dan juga secara spontan terinfeksi virus laten dan mikoplasma); diploid semi-transplantasi (misalnya, sel paru-paru manusia diploid; mereka stabil, tidak beregenerasi secara spontan, tidak terkontaminasi oleh virus dan mikoplasma).

Berikut adalah bentuk-bentuk infeksi virus. Infeksi abortif (terjadi pada organisme imun non-reseptif): virus tidak masuk ke dalam sel, atau setelah penetrasi virus mati dan didorong keluar sel. Infeksi produktif: virus teradsorpsi pada sel-sel sensitif dan menembus ke dalam sel dengan membenamkan membrannya dengan virus di dalamnya, ke dalam sitoplasma sel ( viro-rexis); dalam fagosom yang dihasilkan, asam nukleat virus dilepaskan dari selubung protein ("membuka baju virus"); setelah pembukaan terakhir, asam nukleat virus yang telah memasuki sel mengubah fungsi genom seluler dan sistem metabolisme sel yang sesuai. untuk reproduksi virus; partikel virus yang dihasilkan meninggalkan sel dan menyerang sel tetangga. Seringkali interaksi ini berakhir dengan kematian sel, proses ini disebut sebagai sitopatiktindakan(CPD). Tanda awal CPD adalah penghentian mitosis; sel membengkak sementara, kemudian berubah bentuk, menyusut, menjadi lebih ternoda, terkelupas dari kaca (dalam kultur) dan mati. Terkadang, sebelum kematian, sel terbentuk simplas(menggabungkan sel berinti banyak). Virogeni: asam nukleat virus yang masuk ke dalam sel menyisipkan (berintegrasi) ke dalam DNA sel inang (seperti dalam kasus fag sedang) dan dalam bentuk virus ada di dalam sel dan ditransmisikan ke keturunannya. Fenomena virogeni adalah karakteristik virus DNA dan RNA, karena yang terakhir memiliki enzim transkriptase terbalik(misalnya, retrovirus).

Klasifikasi virus modern didasarkan pada sejumlah fitur, termasuk: jenis asam nukleat, jumlah kapsomer, keberadaan superkapsid, kepekaan terhadap eter, kisaran inang yang rentan, patogenisitas, distribusi geografis, dll.

Fitur kekebalan antivirus. Kekebalan terhadap infeksi virus mungkin disebabkan oleh faktor-faktor berikut. Faktor resistensi alami: tidak responsif seluler (sebagai akibat dari filogenesis, seseorang kebal terhadap banyak penyakit virus pada hewan dan tumbuhan); inhibitor - zat yang bersifat mukoprotein atau lipoprotein, yang secara struktural identik dengan reseptor sel sensitif (mereka beredar bebas dalam darah dan cairan lain dan memblokir interaksi virus dengan sel); komplemen terlibat dalam pembentukan respons antivirus (kekebalan) spesifik (lisozim dan faktor humoral lainnya tidak memainkan peran protektif); fagositosis tidak lengkap, tetapi leukosit yang telah ditembus virus menghasilkan interferon; interferon disintesis oleh sel setelah penetrasi virus, secara non-spesifik menghambat reproduksi virus apa pun, mengganggu sintesis protein virus pada ribosom (hanya interferon manusia yang aktif dalam tubuh manusia, yang diproduksi oleh leukosit manusia, atau interferon rekayasa genetika - reaferon, diproduksi oleh Escherichia coli, ke dalam genom di mana gen interferon manusia telah diperkenalkan; interferon banyak digunakan untuk pengobatan dan pencegahan darurat infeksi virus); demam (suhu tinggi mengganggu reproduksi virus); faktor usia (penting, misalnya, dengan infeksi rotavirus, yang lebih sering terjadi pada anak-anak); faktor endokrin (hipofungsi banyak kelenjar endokrin memperburuk perjalanan infeksi virus); faktor sistem ekskresi (berkontribusi pada pelepasan tubuh dari virus); pembentukan inklusi intraseluler mungkin memiliki efek perlindungan (badan Guarnieri pada cacar, badan Babes-Negri pada rabies).

Fitur kekebalan antivirus yang didapat dalam beberapa kasus menyebabkan kekebalan persisten (misalnya, setelah campak), di lain - jangka pendek (setelah infeksi rhinovirus). Antibodi hanya bekerja pada virus yang terletak di luar sel (oleh karena itu, pengobatan dengan imunoglobulin antivirus dilakukan lebih awal, sampai bagian utama virus menembus sel). Sel yang telah diserang oleh virus mensintesis virus-dependent antigen dan menjadi asing bagi tubuh, yang menyebabkan kehancuran mereka oleh T-killer. Dalam reaksi protektif, resistensi sel lokal juga penting (misalnya, pada orang yang kebal terhadap poliomielitis, sel-sel jaringan saraf dan saluran pencernaan, di mana virus polio memiliki tropisme, menjadi resisten terhadap virus). Imunoglobulin sekretori (slgA) adalah mata rantai utama imunitas lokal pada membran mukosa. Vaksinasi (dengan vaksin virus) tidak hanya menciptakan kekebalan spesifik terhadap virus tertentu, tetapi juga membentuk resistensi terhadap virus lain (tidak hanya produksi antibodi dan pembentukan T-killer, tetapi juga merangsang produksi interferon).

Morfologi dan struktur virus dipelajari menggunakan mikroskop elektron, karena ukurannya kecil dan sebanding dengan ketebalan kulit bakteri.

Bentuk virion bisa berbeda: berbentuk batang (virus mosaik tembakau), berbentuk peluru (virus rabies), bulat (virus poliomielitis, HIV), dalam bentuk spermatozoa (banyak bakteriofag) (Gbr. 8).

Beras. 8. Bentuk virion:

1 virus cacar; 2 virus herpes; 3 adenovirus; 4 virus papova; 5 virus hepadna; 6 paramiksovirus; 7 virus influenza; 8 virus corona; 9 arenavirus; 10 retrovirus;

Ukuran virus ditentukan menggunakan mikroskop elektron, ultrafiltrasi melalui filter dengan diameter pori yang diketahui, ultrasentrifugasi. Beberapa virus terkecil adalah virus polio dan penyakit mulut dan kuku (sekitar 20 nm), circovirus (16 nm), virus variola terbesar (sekitar 350 nm). Virus memiliki genom yang unik karena mengandung DNA atau RNA. Oleh karena itu, perbedaan dibuat antara virus yang mengandung DNA dan yang mengandung RNA. Mereka biasanya haploid, artinya mereka memiliki satu set gen. Genom virus diwakili oleh berbagai jenis asam nukleat: untai ganda, untai tunggal, linier, melingkar, terfragmentasi.

Ada virus yang tersusun sederhana (misalnya virus polio) dan virus yang tersusun kompleks (misalnya virus influenza, campak). Dalam virus yang tersusun sederhana, asam nukleat dikaitkan dengan cangkang protein yang disebut kapsid (dari kasus Latin capsa). Kapsid terdiri dari subunit kapsomer morfologis yang berulang. Asam nukleat dan kapsid, berinteraksi satu sama lain, membentuk nukleokapsid. Pada virus kompleks, kapsid dikelilingi oleh cangkang lipoprotein tambahan dengan superkapsid (turunan dari struktur membran sel inang), yang memiliki "paku". Kapsid dan superkapsid melindungi virion dari pengaruh lingkungan, menentukan interaksi selektif (adsorpsi) dengan sel, dan menentukan sifat antigenik dan imunogenik virion. Struktur internal virus disebut inti.

Virion dicirikan oleh tipe simetri kapsid heliks, kubik dan kompleks. Jenis simetri spiral disebabkan oleh struktur heliks nukleokapsid, pembentukan kubik badan berongga isometrik dari kapsid yang mengandung asam nukleat virus.

Selain virus biasa, apa yang disebut virus non-kanonik, prion, dikenal sebagai partikel protein menular yang terlihat seperti fibril berukuran 10-20 x 100-200 nm. Prion, tampaknya, merupakan penginduksi dan produk dari gen manusia atau hewan yang otonom dan menyebabkan ensefalopati di dalamnya dalam kondisi infeksi virus yang lambat (penyakit Creutzfeldt-Jakob, kuru, dll.). Agen tidak biasa lainnya yang dekat dengan virus adalah viroid, molekul RNA superkoil melingkar kecil bebas protein yang menyebabkan penyakit pada tanaman.

KULIAH No.5.

ILMU PENGETAHUAN VIRUS.

Semua virus ada dalam dua bentuk yang berbeda secara kualitatif. Bentuk ekstraseluler - virion - mencakup semua elemen penyusun partikel virus. Bentuk intraseluler - virus - hanya dapat diwakili oleh satu molekul asam nukleat, tk. Begitu berada di dalam sel, virion terurai menjadi elemen-elemen penyusunnya. Pada saat yang sama, virus intraseluler adalah bentuk replikasi diri yang tidak mampu membelah. Atas dasar ini, definisi virus menyiratkan perbedaan mendasar antara bentuk keberadaan seluler (bakteri, jamur, protozoa) yang berkembang biak dengan pembelahan dan bentuk replikasi yang berkembang biak dari asam nukleat virus. Tetapi ini tidak terbatas pada ciri-ciri pembeda virus dari pro dan eukariota. Perbedaan mendasar tersebut antara lain:

1. adanya satu jenis asam nukleat (DNA atau RNA);

2. kurangnya struktur seluler dan sistem sintesis protein;

3. kemungkinan integrasi ke dalam genom seluler dan replikasi sinkron.

Bentuk virion bisa sangat berbeda (berbentuk batang, elips, bulat, berserabut, dalam bentuk spermatozoa), yang merupakan salah satu tanda afiliasi taksonomi virus ini.

Dimensi virus sangat kecil sehingga sebanding dengan ketebalan membran sel. Yang terkecil (parvovirus) berukuran 18 nm, dan yang terbesar (virus variola) berukuran sekitar 400 nm.

Klasifikasi virus didasarkan pada jenis asam nukleat yang membentuk genom, yang memungkinkan untuk membedakan dua sub-kerajaan:

virus ribo- virus yang mengandung RNA atau RNA;

virus deoksiribo- Virus yang mengandung DNA atau DNA.

Subkingdom dibagi menjadi Famili, Subfamili, Genera, dan Spesies.

Saat mensistematisasi virus, kriteria utama berikut diidentifikasi: kesamaan asam nukleat, ukuran, ada tidaknya superkapsid, jenis simetri nukleokapsid, karakteristik asam nukleat, polaritas, jumlah untai dalam molekul , keberadaan segmen, keberadaan enzim, lokalisasi intranuklear atau sitoplasma, struktur antigenik dan imunogenisitas, tropisme untuk jaringan dan sel, kemampuan untuk membentuk badan inklusi. Kriteria tambahan adalah simtomatologi lesi, yaitu kemampuan untuk menyebabkan infeksi umum atau spesifik organ.

Menurut organisasi struktural, mereka membedakan hanya terorganisir ("telanjang") dan terorganisir secara kompleks ("berpakaian") virus.

Struktur virion sederhana diatur sedemikian rupa sehingga asam nukleat virus, itu. materi genetik virus dilindungi secara andal oleh cangkang protein simetris - kapsid, kombinasi fungsional dan morfologis yang membentuk nukleokapsid.

Kapsid memiliki struktur yang diatur secara ketat berdasarkan prinsip-prinsip simetri heliks atau kubik. Itu dibentuk oleh subunit dari struktur yang sama - kapsomer terorganisir dalam satu atau dua lapisan. Jumlah kapsomer sangat spesifik untuk setiap spesies dan tergantung pada ukuran dan morfologi virion. Kapsomer, pada gilirannya, dibentuk oleh molekul protein - protomer. Mereka bisa menjadi monomer - terdiri dari polipeptida tunggal atau polimer - terdiri dari beberapa polipeptida. Simetri kapsid dijelaskan oleh fakta bahwa sejumlah besar kapsomer diperlukan untuk pengemasan genom, dan koneksi kompaknya hanya dimungkinkan dengan pengaturan subunit yang simetris. Pembentukan kapsid menyerupai proses kristalisasi dan berlangsung menurut prinsip perakitan sendiri. Fungsi utama kapsid ditentukan oleh perlindungan genom virus dari pengaruh eksternal, memastikan adsorpsi virion pada sel, penetrasi genom ke dalam sel sebagai hasil interaksi kapsid dengan reseptor sel, dan menentukan sifat antigenik dan imunogenik virion.

Nukleokapsid mengikuti simetri kapsid. Pada simetri spiral interaksi asam nukleat dan protein dalam nukleokapsid dilakukan sepanjang satu sumbu rotasi. Setiap virus dengan simetri heliks memiliki karakteristik panjang, lebar dan periodisitas. Sebagian besar virus patogen manusia, termasuk virus influenza, memiliki simetri heliks. Organisasi menurut prinsip simetri heliks memberi virus bentuk seperti batang atau filamen. Susunan subunit ini membentuk saluran berongga, di dalamnya molekul asam nukleat virus dikemas secara kompak. Panjangnya bisa berkali-kali lebih besar dari panjang virion. Virus mosaik tembakau, misalnya, memiliki panjang virion 300 nm, dan RNA-nya mencapai 4000 nm. Dengan organisasi seperti itu, selubung protein melindungi informasi turun-temurun dengan lebih baik, tetapi membutuhkan lebih banyak protein, karena. lapisan terdiri dari blok yang relatif besar. Pada simetri kubik asam nukleat dikelilingi oleh kapsomer, membentuk ikosahedron - polihedron dengan 12 simpul, 20 wajah segitiga dan 30 sudut. Organisasi virion menurut prinsip ini membuat virus berbentuk bola. Prinsip simetri kubik adalah yang paling ekonomis untuk pembentukan kapsid tertutup, karena untuk organisasinya, blok protein kecil digunakan, membentuk ruang internal yang besar di mana asam nukleat cocok dengan bebas.

Beberapa bakteriofag memiliki simetri ganda, ketika kepala diatur menurut prinsip kubik, dan proses - sesuai dengan prinsip simetri spiral.

Untuk virus besar, tidak ada simetri permanen.

Komponen struktural dan fungsional integral dari nukleokapsid adalah: protein internal, menyediakan pengemasan genom superkoil yang benar, melakukan fungsi struktural dan enzimatik.

Spesifisitas fungsional enzim virus ditentukan oleh tempat lokalisasi dan mekanisme pembentukannya. Berdasarkan ini, enzim virus dibagi menjadi: diinduksi virus dan virion. Yang pertama dikodekan dalam genom virus, yang terakhir adalah bagian dari virion. Enzim virion juga dibagi menjadi dua kelompok fungsional: enzim dari kelompok pertama memastikan penetrasi asam nukleat virus ke dalam sel dan keluarnya populasi anak; enzim dari kelompok kedua terlibat dalam proses replikasi dan transkripsi genom virus. Bersamaan dengan miliknya, virus secara aktif menggunakan enzim seluler yang tidak spesifik virus. Tetapi aktivitas mereka dapat dimodifikasi selama reproduksi virus.

Ada kelompok yang disebut. kompleks atau virus "berpakaian", yang, tidak seperti "telanjang", memiliki cangkang lipoprotein khusus di atas kapsid - superkapsid atau pelos, diatur oleh lapisan ganda lipid dan glikoprotein virus spesifik yang menembus lapisan ganda lipid dan membentuk hasil-duri(meteran abu atau protein superkapsid ). Protein superkapsid permukaan merupakan komponen penting yang memfasilitasi penetrasi virus ke dalam sel yang rentan. Protein khusus inilah yang disebut protein-F ( fusio - fusi), fusi superkapsid virus dan membran sel dipastikan. Superkapsid terbentuk pada tahap akhir siklus reproduksi selama tunas populasi anak dan merupakan struktur turunan dari membran sel yang terinfeksi virus. Dengan demikian, komposisi lipid tergantung pada sifat "tunas" partikel virus. Misalnya, pada virus influenza, komposisi lapisan ganda lipid mirip dengan membran sel. Karena virus herpes bertunas melalui membran nukleus, kumpulan lipid dalam superkapsidnya mencerminkan komposisi membran nukleus. Gula yang membentuk glikoprotein juga berasal dari sel inang.

Di permukaan bagian dalam superkapsid, yang disebut. protein matriks (protein M) lapisan struktural terbentuk yang mendorong interaksi superkapsid dengan nukleokapsid, yang sangat penting pada tahap akhir perakitan mandiri virion.

Namun, komponen struktural dan fungsional utama virus adalah gennya, yang menentukan semua sifat partikel virus, baik di dalam maupun di luar sel target. Genom mengkodekan informasi tentang morfologi, biokimia, sifat patogen dan antigen dari pembawanya. Genom partikel virus adalah haploid. Asam nukleat diwakili oleh molekul RNA untai tunggal atau molekul DNA untai ganda. Pengecualian adalah reovirus, genom yang dibentuk oleh dua untai RNA, dan parvovirus, di mana genom direpresentasikan sebagai untai tunggal DNA. Virus hanya mengandung satu jenis asam nukleat.

DNA virus disusun sebagai struktur superkoil atau linier yang terikat secara kovalen melingkar dengan berat molekul 1 x 10 6 hingga 1 x 10 8 , yang 10 hingga 100 kali lebih kecil dari berat molekul DNA bakteri. Genom berisi hingga beberapa ratus gen. Transkripsi DNA virus terjadi di inti sel yang terinfeksi . Urutan nukleotida terjadi sekali, tetapi di ujung molekul ada urutan nukleotida yang berulang langsung dan terbalik (180 o). Ini memastikan kemampuan molekul DNA untuk menutup menjadi sebuah cincin. Selain itu, mereka adalah semacam penanda DNA virus.

RNA virus diwakili oleh molekul beruntai tunggal dan ganda dan tidak berbeda dalam komposisi kimianya dari RNA asal seluler. Molekul beruntai tunggal dapat tersegmentasi, yang mengarah pada peningkatan kapasitas pengkodean genom. Selain itu, mereka memiliki bagian heliks seperti heliks ganda DNA, yang dibentuk oleh pasangan basa nitrogen komplementer. RNA untai ganda bisa linier atau melingkar.

Tergantung pada spesifik perilaku intraseluler dan fungsi yang dilakukan, RNA virus dibagi menjadi beberapa kelompok:

1. RNA untai plus, yang memiliki kemampuan untuk menerjemahkan informasi yang dikodekan di dalamnya ke ribosom sel target, yaitu. berfungsi sebagai mRNA. RNA virus untai plus memiliki ujung berbentuk topi yang dimodifikasi yang diperlukan untuk pengenalan spesifik ribosom. Mereka disebut untaian plus atau genom positif.

2. Untaian RNA negatif tidak dapat menerjemahkan informasi genetik langsung ke ribosom dan tidak dapat berfungsi sebagai mRNA. Namun, mereka adalah template untuk sintesis mRNA. Mereka disebut benang minus atau gen negatif.

3. untai ganda, salah satunya berfungsi sebagai -RNA, yang lain, melengkapinya, sebagai +RNA.

Banyak virus asam nukleat + RNA dan virus yang mengandung DNA menular sendiri, karena mengandung semua informasi genetik yang diperlukan untuk sintesis partikel virus baru. Informasi ini diwujudkan setelah penetrasi virion ke dalam sel sensitif. RNA untai ganda dan sebagian besar -RNA tidak dapat menunjukkan sifat menular.

Interaksi virus dengan sel target adalah proses koeksistensi yang kompleks dan bertingkat dari dua bentuk materi hidup - praseluler dan seluler. Di sini, seluruh kompleks efek genom virus pada proses biosintetik yang dikodekan secara genetik dari sel inang dimanifestasikan.

Pelaksanaan siklus reproduksi sangat tergantung pada jenis infeksi sel dan sifat interaksi virus dengan sel yang sensitif (mungkin terinfeksi).

Dalam sel yang terinfeksi virus, virus dapat berada di berbagai keadaan:

1. reproduksi banyak virion baru;

2. adanya asam nukleat virus dalam keadaan terintegrasi dengan kromosom sel dalam bentuk provirus;

3. keberadaan di sitoplasma sel dalam bentuk asam nukleat melingkar menyerupai plasmid bakteri.

Kondisi inilah yang menentukan berbagai gangguan yang disebabkan oleh virus: dari infeksi produktif yang diucapkan, berakhir dengan kematian sel, hingga interaksi virus yang berkepanjangan dengan sel dalam bentuk infeksi laten (laten) atau transformasi ganas sel. sel.

Empat jenis interaksi virus dengan sel sensitif telah diidentifikasi:

1. tipe produktif - berakhir dengan pembentukan generasi baru virion dan pelepasannya sebagai akibat dari lisis sel yang terinfeksi ( bentuk sitolitik), atau keluar dari sel tanpa penghancurannya ( bentuk non-sitolitik). Menurut jenis interaksi non-sitolitik, paling sering terjadi infeksi kronis persisten ditandai dengan pembentukan populasi anak patogen setelah selesainya fase akut penyakit. Kematian sel disebabkan oleh penekanan awal sintesis protein seluler, akumulasi komponen virus yang toksik dan secara spesifik merusak, kerusakan pada lisosom dan pelepasan enzimnya ke dalam sitoplasma;

2. Tipe integratif , atau keperawanan - ditandai dengan penggabungan (integrasi) DNA virus dalam bentuk provirus ke dalam kromosom sel dan selanjutnya berfungsi sebagai bagian integralnya dengan co-replikasi. Jenis interaksi ini terjadi infeksi laten, lisogeni bakteri dan transformasi sel virus;

3. tipe gagal - tidak berakhir dengan pembentukan virion baru, karena proses infeksi dalam sel terganggu pada salah satu tahap. Terjadi ketika virus berinteraksi dengan sel istirahat, atau ketika sel terinfeksi virus yang rusak.

Baik virus maupun virion bisa rusak.

Virus yang rusak ada sebagai spesies independen dan secara fungsional lebih rendah, tk. replikasi mereka membutuhkan "virus pembantu", yaitu. cacat ditentukan oleh inferioritas genom. Mereka dibagi menjadi 3 kelompok:

1. Partikel pengganggu yang rusak, yang merupakan virion yang hanya berisi sebagian informasi genetik dari virus asli dan bereplikasi hanya dengan partisipasi "virus pembantu" terkait;

2. Virus pengiring berbeda dari yang sebelumnya karena untuk reproduksi mereka memerlukan partisipasi "virus pembantu" apa pun, tidak harus terkait;

3. Genom terintegrasi adalah provirus, mis. genom virus dibangun ke dalam kromosom sel, tetapi telah kehilangan kemampuan untuk berubah menjadi virus yang lengkap;

Virion yang rusakmembentuk kelompok yang terbentuk selama pembentukan populasi anak perempuan yang besar, dan cacatnya ditentukan terutama oleh inferioritas morfologis (kapsid kosong, nukleokapsid tidak berselubung, dll.). Bentuk khusus dari virion yang rusak - pseudovirion, memiliki kapsid normal yang mengandung bagian dari asam nukleatnya sendiri dan fragmen asam nukleat dari inang, atau bagian dari kromosom sel inang dan bagian dari asam nukleat dari virus lain.

Arti penting dari virus yang rusak terletak pada kemampuannya untuk mentransfer materi genetik dari sel donor ke sel penerima.

4. Gangguan virus - terjadi ketika sel terinfeksi oleh dua virus dan tidak terjadi dengan kombinasi patogen apa pun. Interferensi diwujudkan baik karena induksi oleh satu virus penghambat seluler yang menekan reproduksi yang lain, atau karena kerusakan pada aparatus reseptor atau metabolisme sel oleh virus pertama, yang mengecualikan kemungkinan reproduksi yang kedua. Membedakan homolog(virus terkait) dan heterolog(virus yang tidak terkait) gangguan.

Menurut sifat interaksi genom virus dengan genom sel, otonom dan infeksi integrasi. Selama infeksi otonom, genom virus tidak terintegrasi ke dalam genom sel, sedangkan selama integrasi, integrasi genom virus ke dalam sel terjadi.

Jenis interaksi produktif antara virus dan sel , yaitu Reproduksi virus adalah bentuk unik dari ekspresi informasi genetik asing (virus) dalam sel manusia, hewan, tumbuhan dan bakteri, yang terdiri dari subordinasi mekanisme matriks-genetik seluler dari informasi virus. Ini adalah proses interaksi paling kompleks antara dua genom yang terjadi dalam 6 tahap:

1. adsorpsi virion;

2. penetrasi virus ke dalam sel;

3. pengupasan dan pelepasan genom virus;

4. sintesis komponen virus;

5. pembentukan virion;

6. pelepasan virion dari sel.

Pertama tahap reproduksi - adsorpsi, yaitu perlekatan virion ke permukaan sel. Ini berlangsung dalam dua fase. Fase pertama - tidak spesifik karena daya tarik ionik dan mekanisme interaksi lain antara virus dan sel. Fase kedua - sangat spesifik, karena homologi dan komplementaritas reseptor sel sensitif dan ligan protein virus yang mengenalinya. Mengenal dan berinteraksi protein virus disebut Lampiran dan diwakili oleh glikoprotein, sebagai bagian dari cangkang lipoprotein kapsid atau superkapsid virus.

Reseptor sel spesifik memiliki sifat yang berbeda, yaitu protein, lipid, komponen karbohidrat dari protein dan lipid. Satu sel dapat membawa dari sepuluh sampai seratus ribu reseptor spesifik, yang memungkinkan puluhan dan ratusan virion untuk mendapatkan pijakan di atasnya. Jumlah partikel virus menular yang teradsorpsi pada sel mendefinisikan istilah "multiplikasi infeksi". Namun, sel yang terinfeksi virus dalam banyak kasus toleran terhadap infeksi ulang dengan virus homolog.

Kehadiran reseptor spesifik mendasari tropisme virus ke sel, jaringan, dan organ tertentu.

Kedua panggung - masuknya virus ke dalam sel dapat terjadi dalam beberapa cara.

1. Endositosis tergantung reseptor terjadi sebagai akibat dari penangkapan dan penyerapan virion oleh sel yang sensitif. Dalam hal ini, membran sel dengan virion yang melekat berinvaginasi dengan pembentukan vakuola intraseluler (endosom) yang mengandung virus. Selanjutnya, amplop lipoprotein virus menyatu dengan membran endosom dan virus memasuki sitoplasma sel. Endosom bergabung dengan lisosom, yang memecah komponen virus yang tersisa.

2. viropexis - terdiri dari fusi superkapsid virus dengan sel atau membran nukleus dan terjadi dengan bantuan khusus protein fusi – Tupai-F, yang merupakan bagian dari superkapsid. Sebagai hasil dari viropexis, kapsid berada di dalam sel, dan superkapsid, bersama dengan protein, berintegrasi (melekat) ke dalam plasma atau membran nukleus. Inheren hanya pada virus kompleks.

3. fagositosis - dengan mana virus menembus ke dalam sel fagosit, yang menyebabkan fagositosis tidak lengkap.

Ketiga panggung - pengupasan dan pelepasan genom virus terjadi sebagai akibat dari deproteinisasi, modifikasi nukleokapsid, penghilangan struktur permukaan virus dan pelepasan komponen internal yang dapat menyebabkan proses infeksi. Tahap pertama "melepas pakaian" dimulai bahkan dalam proses penetrasi ke dalam sel dengan fusi membran virus dan sel atau ketika virus keluar dari endosom ke dalam sitoplasma. Tahap selanjutnya terkait erat dengan transportasi intraseluler mereka ke situs deproteinisasi. Virus yang berbeda memiliki situs pengupasan khusus mereka sendiri. Transportasi ke mereka dilakukan menggunakan vesikel membran intraseluler, di mana virus dipindahkan ke ribosom, retikulum endoplasma, atau ke nukleus.

Keempat panggung - sintesis komponen virus dimulai saat ini teduh atau fase gerhana, yang ditandai dengan hilangnya virion. Fase bayangan berakhir setelah pembentukan komponen komponen virus yang diperlukan untuk perakitan populasi anak. Virus menggunakan perangkat genetik sel untuk ini, menekan reaksi sintetik yang diperlukan untuk itu sendiri. Sintesis protein dan asam nukleat virus, mis. reproduksinya, terpisah dalam ruang dan waktu, dilakukan di berbagai bagian sel dan disebut disjungtif.

Dalam sel yang terinfeksi, genom virus mengkodekan sintesis dua kelompok protein:

- protein non-struktural, melayani reproduksi virus intraseluler pada berbagai tahapnya, yang meliputi RNA atau DNA polimerase yang menyediakan transkripsi dan replikasi genom virus, protein pengatur, prekursor protein virus, enzim yang memodifikasi protein virus;

- protein struktural, yang merupakan bagian dari virion (genomik, kapsid dan superkapsid).

Sintesis protein dalam sel dilakukan sesuai dengan proses transkripsi dengan "menulis ulang" informasi genetik dari asam nukleat ke dalam urutan nukleotida messenger RNA (mRNA) dan siaran(membaca) mRNA pada ribosom untuk membentuk protein. Istilah "translasi" mengacu pada mekanisme di mana urutan basa nukleat mRNA diterjemahkan ke dalam urutan asam amino spesifik dalam polipeptida yang disintesis. Dalam hal ini, diskriminasi mRNA seluler terjadi dan proses sintetik pada ribosom berjalan di bawah kendali virus. Mekanisme transmisi informasi mengenai sintesis mRNA pada kelompok virus yang berbeda tidak sama.

DNA untai ganda yang mengandung virus mengimplementasikan informasi genetik dengan cara yang sama seperti genom seluler, menurut skema: DNA genom virus→ transkripsi mRNA→terjemahan protein virus. Pada saat yang sama, virus yang mengandung DNA, yang genomnya ditranskripsi dalam nukleus, menggunakan polimerase seluler untuk proses ini, dan genom yang ditranskripsikan dalam sitoplasma, RNA polimerase spesifik virusnya sendiri.

genom –virus yang mengandung RNA berfungsi sebagai templat dari mana mRNA ditranskripsi, dengan partisipasi RNA polimerase spesifik virus. Sintesis protein mereka terjadi sesuai dengan skema: RNA genomik virus→transkripsi mRNA→terjemahan protein virus.

Kelompok retrovirus yang mengandung RNA, yang meliputi human immunodeficiency virus dan retrovirus onkogenik, berdiri terpisah. Mereka memiliki cara unik untuk mentransfer informasi genetik. Genom virus ini terdiri dari dua molekul RNA yang identik, yaitu adalah diploid. Retrovirus mengandung enzim khusus virus - transkriptase terbalik, atau membalikkan yang melakukan proses transkripsi balik. Ini terdiri sebagai berikut: DNA untai tunggal komplementer (cDNA) disintesis pada template RNA genom. Ini disalin dengan pembentukan DNA komplementer beruntai ganda, yang berintegrasi ke dalam genom seluler dan ditranskripsi menjadi mRNA menggunakan RNA polimerase yang bergantung pada DNA seluler. Sintesis protein virus ini dilakukan sesuai dengan skema: RNA genomik virus→DNA komplementer→transkripsi mRNA→terjemahan protein virus.

Transkripsi diatur oleh mekanisme seluler dan spesifik virus. Ini terdiri dari pembacaan informasi berurutan dari apa yang disebut. "dini" dan gen "terlambat". Yang pertama, informasi dikodekan untuk sintesis enzim transkripsi dan replikasi spesifik virus, dan yang terakhir, untuk sintesis protein kapsid.

Sintesis asam nukleat virus, mis. replikasi genom virus, menyebabkan akumulasi dalam sel salinan genom virus asli, yang digunakan dalam perakitan virion. Metode replikasi tergantung pada jenis asam nukleat virus, keberadaan polimerase spesifik virus dan seluler, dan kemampuan virus untuk menginduksi pembentukan polimerase di dalam sel.

Virus DNA untai ganda bereplikasi dengan cara semi-konservatif yang biasa: setelah untaian DNA dilepaskan, untaian baru selesai melengkapi mereka. Setiap molekul DNA yang baru disintesis terdiri dari satu induk dan satu untai yang disintesis.

Virus DNA untai tunggal dalam proses replikasi, polimerase DNA seluler digunakan untuk membuat genom virus beruntai ganda, yang disebut. bentuk replika. Pada saat yang sama, untai –DNA disintesis secara komplementer pada untai +DNA awal, yang berfungsi sebagai cetakan untuk untai +DNA virion baru.

Virus +RNA untai tunggal menginduksi sintesis RNA-dependent RNA polimerase dalam sel. Dengan bantuannya, atas dasar untai +RNA genomik, untai -RNA disintesis, RNA ganda sementara terbentuk, yang disebut perantara replikasi. Ini terdiri dari untai +RNA lengkap dan banyak untai -RNA yang sebagian selesai. Ketika semua untai -RNA terbentuk, mereka digunakan sebagai cetakan untuk sintesis untaian +RNA baru.

Virus RNA untai tunggal mengandung RNA polimerase yang bergantung pada RNA. Untai –RNA genomik diubah oleh polimerase virus menjadi untaian +RNA yang tidak lengkap dan lengkap. Salinan tidak lengkap bertindak sebagai mRNA untuk sintesis protein virus, dan salinan lengkap adalah cetakan untuk sintesis untai RNA genomik keturunannya.

Virus RNA untai ganda bereplikasi mirip dengan virus RNA untai tunggal. Perbedaannya adalah bahwa untaian +RNA yang terbentuk selama transkripsi berfungsi tidak hanya sebagai mRNA, tetapi juga berpartisipasi dalam replikasi. Mereka adalah matriks untuk sintesis untai RNA. Bersama-sama, mereka membentuk virion RNA untai ganda genom.

Virus diploid + RNA atau retrovirus bereplikasi dengan bantuan reverse transcriptase virus, yang mensintesis untai DNA pada cetakan virus RNA, dari mana untai +DNA disalin untuk membentuk untai ganda DNA yang ditutup dalam sebuah cincin. Selanjutnya, untai ganda DNA berintegrasi dengan kromosom sel, membentuk provirus. Banyak RNA virion terbentuk sebagai hasil transkripsi salah satu untai DNA terintegrasi dengan partisipasi RNA polimerase yang bergantung pada DNA seluler.

Kelima panggung - perakitan virion berlangsung dengan tertib. perakitan sendiri ketika bagian penyusun virion diangkut ke tempat perakitan virus. Ini adalah area spesifik dari nukleus dan sitoplasma, yang disebut kompleks replikasi. Koneksi komponen virion disebabkan oleh adanya ikatan hidrofobik, ionik, hidrogen, dan korespondensi stereokimia.

Pembentukan virus adalah proses multi-tahap, sangat berurutan, dengan pembentukan bentuk peralihan yang berbeda dari virion dewasa dalam komposisi polipeptida. Perakitan virus yang tersusun sederhana terjadi pada kompleks replikasi dan terdiri dari interaksi asam nukleat virus dengan protein kapsid dan pembentukan nukleokapsid. Pada virus kompleks, nukleokapsid pertama kali dibentuk pada kompleks replikasi, yang kemudian berinteraksi dengan membran sel yang dimodifikasi, yang merupakan cangkang lipoprotein masa depan virion. Dalam hal ini, perakitan virus yang bereplikasi dalam nukleus terjadi dengan partisipasi membran inti, dan perakitan virus yang bereplikasi di sitoplasma dilakukan dengan partisipasi membran retikulum endoplasma atau membran sitoplasma, di mana glikoprotein dan protein lain dari amplop virion dimasukkan. Dalam beberapa virus RNA kompleks, protein matriks terlibat dalam perakitan - protein M- yang terletak di bawah membran sel yang dimodifikasi oleh protein ini. Memiliki sifat hidrofobik, ia bertindak sebagai perantara antara nukleokapsid dan superkapsid. Virus kompleks dalam proses pembentukannya memasukkan komponen sel inang dalam komposisinya. Jika proses perakitan sendiri dilanggar, virion "cacat" akan terbentuk.

keenam panggung - pelepasan partikel virus dari sel menyelesaikan proses reproduksi virus dan terjadi dalam dua cara.

cara eksplosif ketika virus kekurangan superkapsid menyebabkan kerusakan sel dan memasuki ruang ekstraseluler. Sejumlah besar virion secara bersamaan muncul dari sel mati.

pemula atau eksositosis , karakteristik virus kompleks, yang superkapsidnya berasal dari membran sel. Pertama, nukleokapsid diangkut ke membran sel, yang sudah tertanam dengan protein spesifik virus. Di area kontak, penonjolan area ini dimulai dengan pembentukan ginjal. Ginjal yang terbentuk dipisahkan dari sel dalam bentuk virion kompleks. Prosesnya tidak mematikan bagi sel, dan sel dapat bertahan hidup untuk waktu yang lama, menghasilkan keturunan virus.

Tunas virus yang terbentuk di sitoplasma dapat terjadi baik melalui membran plasma atau melalui membran retikulum endoplasma dan aparatus Golgi, diikuti dengan keluar ke permukaan sel.

Virus yang terbentuk di dalam nukleus masuk ke ruang perinuklear melalui selubung nukleus yang dimodifikasi dan diangkut ke permukaan sel sebagai bagian dari vesikel sitoplasma.

Jenis interaksi virus-sel integratif (virogeni) adalah koeksistensi virus dan sel yang dihasilkan dari integrasi asam nukleat virus ke dalam kromosom sel inang, di mana genom virus bereplikasi dan berfungsi sebagai bagian utama dari genom sel.

Jenis interaksi ini adalah karakteristik bakteriofag yang mengandung DNA sedang, virus onkogenik, dan beberapa virus yang mengandung DNA dan RNA yang menular.

Integrasi membutuhkan adanya bentuk sirkular dari DNA virus beruntai ganda. DNA tersebut melekat pada DNA seluler di lokasi homologi dan diintegrasikan ke dalam wilayah spesifik kromosom. Pada virus RNA, proses integrasi lebih kompleks dan dimulai dengan mekanisme transkripsi terbalik. Integrasi terjadi setelah pembentukan transkrip DNA untai ganda dan penutupannya menjadi sebuah cincin.

Informasi genetik tambahan selama virogeni memberikan sifat baru ke sel, yang dapat menyebabkan transformasi onkogenik sel, penyakit autoimun dan kronis.

Jenis interaksi virus yang gagal dengan sel tidak berakhir dengan pembentukan keturunan virus dan dapat terjadi dalam kondisi berikut:

1. infeksi sel sensitif terjadi dengan virus yang rusak atau virion yang rusak;

2. infeksi virus virulen dari sel-sel yang secara genetik resisten terhadapnya;

3. infeksi sel sensitif dengan virus virulen di tidak permisif kondisi (tidak diperbolehkan).

Lebih sering, jenis interaksi yang gagal diamati ketika sel yang tidak sensitif terinfeksi virus standar. Namun, mekanisme resistensi genetik tidak sama. Ini mungkin terkait dengan tidak adanya reseptor spesifik pada membran plasma, ketidakmampuan jenis sel ini untuk memulai translasi mRNA virus, dan tidak adanya protease atau nuklease spesifik yang diperlukan untuk sintesis makromolekul virus.

Perubahan kondisi di mana reproduksi virus terjadi juga dapat menyebabkan interaksi yang gagal: peningkatan suhu tubuh, perubahan pH dalam fokus peradangan, pengenalan obat antivirus, dll. Namun, ketika kondisi non-permisif dihilangkan, jenis interaksi yang gagal berubah menjadi interaksi yang produktif dengan segala konsekuensinya.

Interaksi yang mengganggu ditentukan oleh keadaan kekebalan terhadap infeksi sekunder sel yang sudah terinfeksi virus.

interferensi heterolog terjadi ketika infeksi dengan satu virus benar-benar menghalangi kemungkinan replikasi virus kedua dalam sel yang sama. Salah satu mekanismenya terkait dengan penghambatan adsorpsi virus lain dengan memblokir atau menghancurkan reseptor tertentu. Mekanisme lain terkait dengan penghambatan terjemahan mRNA dari setiap mRNA heterolog dalam sel yang terinfeksi.

Interferensi homolog tipikal dari banyak virus yang rusak, terutama yang dapat dilewati in vitro dan tingkat infeksi yang tinggi. Reproduksi mereka hanya mungkin jika sel terinfeksi virus normal. Terkadang virus yang rusak dapat mengganggu siklus reproduksi virus dan bentuk normal partikel virus pengganggu yang rusak (DI). Partikel DI hanya mengandung sebagian dari genom virus normal. Berdasarkan sifat cacatnya, partikel DI adalah partikel delesi dan dapat dianggap sebagai mutan yang mematikan. Properti utama partikel DI adalah kemampuan untuk mengganggu virus homolog normal dan bahkan memainkan peran pembantu dalam replikasi. Kemampuan mengadsorpsi dan menembus ke dalam sel dikaitkan dengan struktur normal kapsid. Pelepasan dan ekspresi asam nukleat yang rusak menyebabkan berbagai efek biologis: ia menghambat proses sintetik dalam sel, menghambat sintesis dan transformasi protein virus normal karena interferensi homolog. Sirkulasi partikel DI dan koinfeksi dengan virus homolog normal menyebabkan munculnya bentuk penyakit jangka panjang yang lamban, yang dikaitkan dengan kemampuan partikel DI untuk bereplikasi lebih cepat karena kesederhanaan genom, sedangkan cacat populasi memiliki penurunan yang nyata dalam keparahan efek sitopatik yang merupakan karakteristik dari virus normal.

Proses interaksi virus dengan tubuh dalam banyak kasus bersifat sitospesifik dan ditentukan oleh kemampuan patogen untuk berkembang biak di jaringan tertentu. Namun, beberapa virus memiliki jangkauan tropisme yang lebih luas dan bereproduksi dalam berbagai sel dan organ.

Faktor spesifisitas virus yang bertanggung jawab atas tropismenya dan variasi sel yang terkena termasuk jumlah reseptor spesifik (baik di virion maupun di dalam sel) yang memastikan interaksi penuh virus dengan sel. Jumlah reseptor semacam itu biasanya terbatas.

Dalam beberapa kasus, spesifisitas sel yang sangat fisiologis, dan karenanya organisasi bimolekulernya, berkontribusi pada manifestasi virulensi patogen. Misalnya, G-protein dari amplop virus rabies memiliki afinitas tinggi untuk reseptor asetilkolin neuron, yang memastikan kemampuannya untuk menembus sel-sel jaringan saraf. Perlu dicatat bahwa virus neurotropik menyebabkan penyakit yang sangat parah, karena sel saraf tidak beregenerasi. Selain itu, reproduksi patogen membuat mereka menjadi target respons imun sitotoksik.

Cukup sering, virulensi virus meningkat karena mutasi. Yang paling penting dalam hal ini adalah kemampuan virus untuk membalikkan mutasi gen (reversi). Gen yang mengkode struktur protein dapat memulihkan strukturnya dan mengubah galur virus yang sebelumnya avirulen menjadi galur yang virulen.

Sama pentingnya adalah ciri-ciri mikroorganisme yang rentan.

Usia adalah tentang

Virus adalah yang terkecil dari semua mikroorganisme. Mereka diukur dalam milimikron dan angstrom. Beberapa metode digunakan untuk menentukan ukuran partikel ini. Jadi, suspensi virus dilewatkan melalui filter khusus yang terbuat dari collodion, yang memiliki pori-pori yang sangat kecil dengan ukuran tertentu. Filtrasi dilakukan melalui beberapa filter dengan ukuran pori yang berbeda. Perbedaan antara diameter pori filter terakhir yang dilewati partikel virus dan filter yang tidak lagi melewati partikel virus menunjukkan ukuran rata-rata partikel virus. Dengan sentrifugasi berkecepatan sangat tinggi (50 dan lebih ribuan putaran per menit), ukuran partikel virus ditentukan oleh formula khusus tergantung pada jumlah putaran dan waktu partikel mengendap. Dalam hal ini, virus juga dimurnikan dari zat asing. Untuk ini, kecepatan seperti itu dipilih di mana partikel asing jatuh, pertama besar, dan kemudian yang terkecil. Pada kecepatan tertinggi, hanya partikel virus yang diperoleh.

Manusia melihat virus hanya setelah 1940, ketika mikroskop elektron dibangun dan ditingkatkan. Dengan peningkatan puluhan dan ratusan ribu kali, dimungkinkan untuk mempelajari bentuk, ukuran, dan struktur partikel beberapa virus.

Ditemukan bahwa ukuran dan bentuk individu individu (partikel dasar) dari berbagai jenis virus cukup beragam. Ada virus besar (misalnya psittacosis, cacar, trachoma, dll), virus berukuran sedang (influenza, wabah, rabies) dan yang kecil (polio, campak, penyakit mulut dan kuku, ensefalitis, virus banyak tanaman ). Tabel menunjukkan ukuran beberapa virus, ditentukan dengan cara yang berbeda, dalam milimikron (menurut V. M. Zhdanov dan Shen).

Virus terbesar ukurannya mendekati bakteri terkecil, dan virus terkecil ukurannya mendekati molekul protein besar.

Secara penampakan, beberapa virus berbentuk bulat (virus influenza), yang lain berbentuk kubus (virus cacar), dan ada juga yang berbentuk basil. Virus mosaik tembakau (TMV) memiliki bentuk batang heksagonal tipis dengan panjang 300 mm dan diameter 15 mm.

Dalam banyak infeksi virus (cacar, rabies, trachoma, dll.), Badan intraseluler khusus, inklusi, spesifik untuk setiap infeksi, diamati dalam sitoplasma atau nukleus sel inang. Mereka cukup besar dan dapat dilihat dengan mikroskop cahaya.

Dalam kebanyakan kasus, inklusi adalah sekelompok badan dasar, partikel virus, seolah-olah koloni mereka. Kehadiran mereka dalam sel membantu dalam diagnosis penyakit tertentu.

Salah satu sifat khas dari banyak virus tumbuhan adalah kemampuannya untuk membentuk kristal. D. I. Ivanovsky adalah orang pertama yang mengamati inklusi dalam daun tembakau yang dipengaruhi oleh TMV, yang sekarang disebut kristal Ivanovsky. Mereka terdiri dari partikel dasar virus mosaik tembakau. Kristal virus dapat larut, seperti gula dan garam yang larut. Virus ini dapat diisolasi dari larutan dalam keadaan amorf, non-kristal. Endapan dapat dilarutkan kembali, kemudian kembali berubah menjadi kristal. Jika virus kristal dilarutkan seribu kali, maka setetes larutan seperti itu akan menyebabkan penyakit mosaik pada tanaman. Selama ini kristal virus poliomielitis diperoleh dari virus manusia dan hewan. Setiap kristal terdiri dari jutaan partikel virus.

Komposisi kimia virus telah dipelajari terutama pada agen penyebab mosaik tembakau. Virus ini merupakan nukleoprotein murni, yaitu terdiri dari protein dan asam nukleat. Nukleoprotein virus dari mosaik tembakau memiliki berat molekul yang sangat besar (40-50 juta).

Partikel virus memiliki struktur yang kompleks. Asam nukleat terletak di dalam partikel virus, dikelilingi oleh lapisan protein. Sebuah partikel virus biasanya mengandung satu molekul asam nukleat.

Virus tumbuhan mengandung asam ribonukleat, fag mengandung asam deoksiribonukleat. Virus manusia dan hewan mengandung RNA atau DNA. RNA ditemukan pada influenza (1,6%), polio (24%), nekrosis tembakau (18%), mosaik tembakau (6%), penyakit mulut dan kuku (40%), sarkoma Rous (10%) dan virus lainnya. DNA ditemukan pada virus vaccinia (6%), papiloma (6,8%), herpes (3,8%), polioma (12%), dll.

Sekarang pertanyaan tentang bagaimana protein dan asam nukleat terhubung, bagaimana mereka cocok satu sama lain, sedang dipelajari secara intensif. Untuk mengatasi masalah ini, kristalografi sinar-X digunakan. Jika ada subunit dalam partikel virus, maka metode ini dapat menentukan jumlahnya, serta posisi relatifnya. Ternyata sebagian besar virus dicirikan oleh susunan elemen partikel virus yang teratur dan sangat teratur.

Pada virus poliomielitis, asam nukleat dilipat menjadi bola, cangkang protein terdiri dari 60 subunit identik, yang digabungkan menjadi 12 kelompok, masing-masing 5 subunit. Partikel virus memiliki bentuk bulat.

Asam nukleat virus mosaik tembakau berbentuk spiral atau pegas. Cangkang protein TMV juga terdiri dari subunit protein terpisah dengan bentuk dan ukuran yang sama. Ada 2200 subunit secara total diatur dalam 130 putaran di sekitar batang asam nukleat. Berat molekul dari subunit tersebut adalah 18.000. Setiap subunit adalah rantai peptida yang mengandung 158 asam amino spesifik, dan susunan berurutan dari asam amino ini telah ditentukan. Saat ini, urutan 6500 nukleotida yang membentuk asam nukleat sedang dipelajari secara intensif. Ketika masalah ini terpecahkan, maka akan diketahui rencananya, yang menentukan jenis virus yang terbentuk di dalam sel yang terinfeksi. Strukturnya, mirip dengan partikel TMV dan poliomielitis, memiliki virus tanaman kecil lainnya.

Pada virus yang lebih besar, selain asam nukleat, cangkang protein, ada juga cangkang luar yang mengandung protein, lipoid, dan karbohidrat. Beberapa virus mengandung enzim. Jadi, virus influenza memiliki enzim neuraminidase, virus parainfluenza memiliki sendai-lysin, virus myeloblastosis unggas mengandung adenovin trifosfatase. Enzim-enzim ini melarutkan membran sel untuk memungkinkan virus memasuki tubuh inangnya di masa depan.

Dalam keadaan bebas, di lingkungan eksternal di luar sel hidup, virus tidak menunjukkan aktivitas, mereka hanya mempertahankan kelangsungan hidupnya, terkadang untuk waktu yang lama. Tetapi begitu virus bertemu dengan sel-sel yang peka terhadapnya, mereka menjadi aktif, berakar di dalamnya dan menunjukkan semua tanda aktivitas vital.

Sebelumnya, satu-satunya metode mempelajari aktivitas vital virus adalah menginfeksi hewan percobaan yang rentan terhadapnya: tikus, kelinci, monyet, dll. Lebih mudah dan ekonomis untuk menumbuhkan virus dalam embrio telur ayam yang sedang berkembang. Bahan yang mengandung virus disuntikkan dengan jarum suntik ke dalam embrio pada hari ke 8-12 perkembangannya. Setelah beberapa hari embrio tinggal di termostat, perubahan patologis yang disebabkan oleh virus dalam embrio dipelajari. Kemudian mereka diinokulasi menjadi embrio segar dari telur lain. Baru-baru ini, metode kultur lapisan tunggal dari sel-sel jaringan hewan yang terisolasi telah menerima penggunaan terbesar. Jaringan segar yang dihancurkan diperlakukan dengan enzim tripsin, yang menghancurkan ikatan antar sel. Sel-sel yang dilepaskan dicuci dari tripsin, diencerkan dengan komposisi nutrisi (No. 199 yang mengandung asam amino dan garam yang diperlukan) dan ditempatkan dalam tabung reaksi atau dalam cangkir datar khusus. Di termostat, sel-sel berkembang biak, membentuk satu lapisan lapisan pada kaca. Kemudian kultur sel homogen ini terinfeksi virus dan proses yang terjadi di dalamnya dipelajari di bawah mikroskop atau dengan cara lain. Jadi metode yang melelahkan dan mahal, seperti kultur virus polio di hati monyet, digantikan dengan metode cepat untuk menumbuhkannya dalam kultur jaringan.

Pada tahun 1955 dan kemudian, diperoleh fakta-fakta yang tidak biasa yang menyebabkan kebingungan di kalangan ahli biologi. Secara kimiawi, virus mosaik tembakau dipisahkan menjadi bagian-bagian penyusunnya: protein dan asam nukleat. Masing-masing secara individual tidak menyebabkan penyakit mosaik pada daun tembakau. Tetapi ketika mereka disatukan lagi dalam tabung reaksi (10 bagian protein dan 1 bagian asam nukleat) dan daun tembakau yang terinfeksi dengan campuran ini, mereka mendapat mosaik khas pada daun, seperti dari keseluruhan TMV asli. Mikroskop elektron mengungkapkan batang virus yang khas, terdiri dari mantel protein di mana untai asam nukleat tertutup. Dengan demikian, asam nukleat terikat pada bagian protein dan mengambil posisi normal di dalamnya. Penemuan fenomena ini - timbal balik virus (pemulihan) - adalah pencapaian terbesar mikrobiologi modern, membuka jalur baru dalam biologi dan kedokteran.

Selanjutnya, ternyata cukup menggosok daun tembakau dengan hanya satu asam nukleat yang diisolasi dari TMV dengan cara yang ringan, seperti nekrosis khas yang muncul pada daun (tentu saja, tidak dalam jumlah besar), di mana ada sejumlah besar partikel virus utuh yang khas.

Hasil yang sama diperoleh dengan virus manusia: poliomielitis, influenza, dll.

Bahkan virus mosaik tembakau hibrida diperoleh dari protein satu jenis virus dan RNA dari jenis virus lain, yang dalam beberapa hal berbeda dari virus jenis pertama. Selama reproduksi, virus hibrida ini hanya menghasilkan keturunan dari virus yang RNA-nya mengandung hibrida.

Semua fakta ini menunjukkan bahwa asam nukleat memainkan peran utama dalam reproduksi virus dan infektivitasnya. Asam nukleat memberikan transfer sifat turun-temurun. Asam mengandung informasi herediter untuk sintesis partikel virus lengkap di dalam sel.

Cangkang protein virus memiliki fungsi pelindung, melindungi untaian asam nukleat yang rapuh dari pengaruh eksternal, di samping itu, membantu virus menembus ke dalam sel, menentukan spesifisitas virus. Tetapi beberapa ilmuwan tidak menganggap mungkin untuk membatasi pentingnya protein dengan cara ini. Penelitian lebih lanjut diperlukan tentang peran protein virus.

Proses reproduksi virus pada dasarnya berbeda dengan proses reproduksi bakteri, protozoa, dan organisme seluler lainnya.

Empat fase proses ini dibedakan: perlekatan partikel virus ke sel inang, penetrasi virus ke dalam sel, reproduksi virus intraseluler, dan pelepasan partikel virus baru dari sel.

Fase pertama - perlekatan, atau adsorpsi, virus ke sel - telah dipelajari dalam kaitannya dengan virus influenza dan polio. Dinding sel memiliki struktur mosaik, di beberapa tempat molekul mukoprotein menonjol, di tempat lain molekul lipoprotein. Virus influenza diadsorpsi pada mukoprotein, dan virus polio diadsorpsi pada lipoprotein. Adsorpsi dapat diamati dengan mikroskop elektron. Di tempat adsorpsi virus, sebuah lekukan terbentuk di dinding sel, tempat partikel virus ditarik. Tepi ceruk menutup, dan partikel virus berada di dalam sel (viropexis). Bersamaan dengan viropexis, cangkang protein virus dihancurkan. Penetrasi virus influenza ke dalam sel difasilitasi oleh enzim cangkangnya. Dengan demikian, asam nukleat, dibebaskan dari cangkang protein, memasuki sel dengan bantuan enzim sel itu sendiri.

Pada fase ketiga, asam nukleat virus yang telah masuk ke dalam sel termasuk dalam metabolisme sel dan mengarahkan alat sintesis sel untuk menghasilkan protein dan asam nukleat bukan dari sel, melainkan partikel virus baru. Aktivitas enzim yang terlibat dalam sintesis virus diaktifkan, dan enzim lainnya dihambat. Selain itu, enzim baru dibuat yang tidak dimiliki sel, tetapi diperlukan untuk sintesis partikel virus. Dapat diasumsikan bahwa saat ini sistem sel virus terpadu baru diatur, beralih ke sintesis bahan virus. Pada awal fase ini, tidak mungkin untuk membedakan elemen virus apa pun di dalam sel.

Biasanya asam nukleat dan protein virus disintesis tidak secara bersamaan dan di tempat yang berbeda di dalam sel. Sintesis asam nukleat dimulai terlebih dahulu, diikuti oleh sintesis protein beberapa saat kemudian. Setelah akumulasi bagian-bagian komponen virus ini, mereka digabungkan, dirakit menjadi partikel virus yang lengkap. Kadang-kadang partikel virus yang tidak lengkap terbentuk, tanpa asam nukleat dan karena itu tidak mampu memproduksi sendiri (donat).

Fase terakhir dengan cepat dimulai - pelepasan partikel virus dari sel. Di setiap tempat sel, sekitar 100 partikel virus segera keluar.Virus yang lebih kompleks juga memiliki kulit terluar dari nukleoprotein virus, yang dengannya mereka diselimuti selama perjalanan melalui sel dan keluar darinya, sedangkan protein inang sel adalah bagian dari kulit terluar.

Pada virus manusia dan hewan, munculnya keturunan baru terjadi dalam beberapa siklus. Jadi, pada virus influenza, setiap siklus berlangsung 5-6 jam dengan pelepasan 100 atau lebih partikel virus dari satu sel, dan total 5-6 siklus diamati dalam waktu 30 jam. Setelah itu, kemampuan sel untuk memproduksi virus habis, dan mati. Seluruh proses reproduksi virus parainfluenza Sen Dai dari adsorpsi hingga keluar dari sel berlangsung 5-6 jam.

Terkadang partikel virus tidak meninggalkan sel, tetapi menumpuk di dalamnya dalam bentuk inklusi intraseluler, yang sangat khas dari berbagai jenis virus. Virus tumbuhan membentuk inklusi yang memiliki bentuk kristal.

Keluarga mikroba yang disebut "mikoplasma" mulai menarik banyak perhatian, karena baru-baru ini patogen berbagai penyakit manusia dan hewan telah ditemukan dalam kelompok ini. Dalam bentuk infeksi laten, mereka sering hidup di banyak kultur jaringan - Hela dan lainnya.Mikoplasma menempati posisi perantara antara bakteri dan virus. Filterability melalui filter bakteri membawa mereka lebih dekat ke virus, bentuk filterable mampu mereproduksi diri, reproduksi intraseluler. Ciri-ciri yang membawa virus lebih dekat ke bakteri termasuk kemampuan untuk tumbuh pada media nutrisi, untuk membentuk koloni di atasnya, serta sikap terhadap antibiotik, sulfonamida dan struktur antigeniknya.

Setelah penemuan dan studi mikroorganisme, para ilmuwan percaya bahwa bakteri adalah makhluk hidup yang paling primitif, di mana batas kesederhanaan dalam organisasi kehidupan telah tercapai. Namun, pada akhir abad ke-19, organisme lain yang lebih primitif ditemukan, yang disebut virus (dari bahasa Latin virus - racun).

Satu individu, partikel virus yang terpisah, disebut virion. Menurut bentuk luar virion, virus dibagi menjadi empat kelompok:

Bulat (virus flu, dll.);

Berbentuk batang (virus mosaik tembakau);

berbentuk kubus (virus variola, adenovirus);

Spermatozoa (bakteriofag).

Virion terdiri dari asam nukleat (DNA atau RNA) yang terletak di pusat atau nukleoprotein yang sesuai yang dikelilingi oleh satu atau dua cangkang (Gbr. 20).

Beras. 20. Struktur skema virus sederhana (A) dan kompleks (B).

Cangkang pertama di mana asam nukleat tertutup disebut kapsid (dari bahasa Yunani capsa - kotak). Kapsid melindungi asam nukleat dari pengaruh eksternal dan terdiri dari subunit protein yang terpisah, berulang dan dipesan secara ketat - kapsomer (dari capsa Yunani - kapsul dan meron - bagian). Jumlah kapsomer dalam kapsid virus ini konstan (virus poliomielitis - 60, adenovirus - 252, virus mosaik tembakau - 2000, dll.).

Struktur yang mengandung asam nukleat dan kapsid disebut nukleokapsid. Sebuah virion mungkin memiliki nukleokapsid tunggal (virus sederhana) atau nukleokapsid yang ditutupi oleh selubung luar yang mengandung lipid (virus kompleks).

Kulit terluar (superkapsid) terdiri dari dua lapis lipid atau membran protein. Protein yang mengandung karbohidrat spesifik virus direndam dalam superkapsid - glikoprotein, yang membentuk tonjolan - paku pada cangkang.

Kapsomer disusun dalam urutan simetris tertentu. Tergantung pada susunan kapsomer, virus dibagi menjadi tiga kelompok:

1. virus yang memiliki struktur simetris spiral;

2. virus dengan simetri kubik;

3. virus dengan simetri gabungan.

Virus dengan simetri heliks terdiri dari asam nukleat yang melingkar seperti pegas dan dikelilingi oleh kapsomer yang berdekatan. Virus tersebut memiliki bentuk nukleokapsid berbentuk tabung (Gbr. 21). Ini termasuk virus mosaik tembakau.

Beras. 21. Representasi skematis dari virus mosaik tembakau

Representasi A-skema dari permukaan virus mosaik tembakau

oleh Franklin (1956). Tujuh virion tersusun dalam kemasan yang rapat.

B - Skema struktur virus mosaik tembakau menurut Fraenkel - Conrat (1972).

1-sumbu spiral; 2 - molekul asam nukleat; subunit 3-protein (kapsomer).

Virus dengan simetri kubik (Gbr. 22) memiliki kapsid dalam bentuk ikosahedron (dua puluh sisi), di dalamnya terdapat asam nukleat (picornavirus) atau nukleoprotein (adenovirus, virus herpes).

Beras. 22. Skema virion dalam bentuk ikosahedron.

Virus dengan tipe gabungan simetri (virus leukemia, sarkoma, bakteriofag) memiliki nukleokapsid, yang dicirikan oleh simetri kubik, dan nukleoprotein yang terletak di dalamnya diletakkan secara spiral (Gbr. 23).

Beras. 23. Struktur bakteriofag.

A - partikel fag; B - penetrasi fag ke dalam sel;

B - diagram struktur partikel fag

1 - kepala fag; 2 - molekul asam nukleat; 3 - leher dan kerah;

4 - batang; 5 - cangkang; 6 - pelat ujung; 7 - benang ekor.

Tidak seperti semua organisme lain, virus selalu hanya mengandung satu jenis asam nukleat: DNA atau RNA. Tergantung pada jenis asam nukleatnya, virus dibagi menjadi virus DNA atau DNA genomik dan virus RNA atau RNA genomik.

Ukuran virus berkisar dari 20 nm hingga 350 nm. Nilainya ditentukan dengan penyaringan melalui ultrafilter dengan ukuran pori yang diketahui, ultrasentrifugasi, difusi, dan pemotretan dalam mikroskop elektron.

Virus, tidak seperti semua organisme pro dan eukariotik, tidak dapat bereproduksi dengan pembelahan biner. Reproduksi virus dilakukan dengan reproduksi mereka di sel inang, yang berlangsung dalam beberapa tahap (Gbr. 24):

1. Adsorpsi virus pada permukaan sel inang. Tahap ini merupakan proses fisikokimia yang bergantung pada perbedaan muatan dan gaya tarik menarik antarmolekul lainnya. Adsorpsi virus ditandai dengan spesifisitas yang diucapkan, yang ditentukan oleh aparatus reseptor sel dan struktur permukaan virus.

2. Penetrasi virus ke dalam sel. Ini terjadi dengan menelan virus oleh membran sel, baik dengan fusi sel dan membran virus, atau dengan menusuk membran sel dan menyuntikkan asam nukleat ke interior.

3. Pelepasan asam nukleat dari kapsid. Dalam hal ini, kapsid virus dihancurkan oleh enzim sel inang, dan asam nukleat melewati sitoplasma sel ke daerah nukleus.

4. Sintesis komponen virus. Sintesis ini terjadi di dalam sel inang dengan mengorbankan sumber dayanya menurut informasi dari asam nukleat virus.

5. Setelah akumulasi komponen yang diperlukan dari asam nukleat dan protein virus, perakitan virion dimulai. Itu datang dalam urutan yang ketat sesuai dengan informasi genetik dari asam nukleat virus.

6. Penyelesaian proses reproduksi virus setelah pembentukan 100 hingga 200 virion lengkap. Dalam hal ini, sel inang benar-benar hancur dan virion keluar.

Beras. 24. Siklus hidup virus

Tahap 1 - perlekatan (adsorpsi),

Tahap 2 - penetrasi (injeksi kapsid dengan DNA virus),

Tahap 3 - pelepasan asam nukleat dari kapsid,

Tahap 4 - sintesis partikel virus,

Tahap 5 - perakitan virion,

Tahap 6 - penghancuran sel inang dan pelepasan virion