Virüslerin morfolojisi ve yapısı. Seçici ve pek değil
Virüsler bağımsız bir krallık (Vira) oluşturur ve aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Genom bir nükleik asit - DNA veya RNA ile temsil edilir (buna göre 2 alt krallık ayırt edilir - ribovirüsler ve deoksiribovirüsler).
Hücresel olmayan yapı. Nükleik asit bir protein kabuğuyla kaplıdır - kapsid, bireysel alt birimlerden oluşur - kapsomerler (genellikle 5-6 polipeptitten oluşur). Kapsid, nükleik asit formlarıyla birlikte nükleokapsid. Basit virüsler (çocuk felci virüsleri, adenovirüsler vb.) bu yapıya sahiptir. Karmaşık virüslerin bir dış kabuğu vardır. süperkapsid,
Lipitler, glikolipitler içerir. Süperkapsid kısmen konakçı hücre tarafından oluşturulur.
Protein sentezleme sistemlerinin yokluğu (adsorpsiyon, dağıtım, DNA ve RNA'ya bağlı polimeraz enzimlerinin varlığında).
Özel (ayırıcı) bir üreme yöntemi: virüsün proteinleri, etkilenen hücrenin ribozomlarında, diğer alanlarda - virüsün nükleik asidi üzerinde sentezlenir, ardından viral parçacıkların toplanması meydana gelir.
Küçük boyutlar;
küçük virüsler (podiovirüs vb.) - 25-30 nm (nanometre); ortam (grip virüsü vb.) - 50-125 nm; büyük (variola virüsü) - 150-200 nm. 7. Filtrelenebilirlik (bakteriyel filtrelerden geçebilir). 8. Kristalizasyon (balast maddelerden arındırılmış hücre dışı virüsler,
viryonlar, kristal oluşturma yeteneğine sahip). 9. Virioidlerin formu (vardır) çubuk şeklinde - y adenovirüsler için çokyüzlü, ikosahedron formunda kuduz virüsü vb. küboidal formlar - variola virüsünde, küresel - grip virüslerinde
teslim olmak (sperm benzeri) - bakteriyofajlar). Virüslerin yetiştirilmesinin de kendine has özellikleri vardır. Artmış metabolik aktiviteye sahip, aktif olarak çoğalan hücreler üzerinde yetiştirilirler. Aşağıdakileri kullanıyorum yaşayan sistemler. Aktif olarak çoğalan hücrelerden. Hücreler, doğal besin ortamlarında (embriyonik ekstraktlar, at, insan serumu), enzimatik protein hidrolizatlarında (laktalbüminin triptik hidrolizatı), sentetik ortamlarda (örneğin, amino asitler, vitaminler, glikoz dahil 63 bileşenden oluşan ortam 199'da) büyütülür. , tuzlar, insan serumu, fenol kırmızısı göstergesi). Aşağıdaki hücre kültürü türleri kullanılır: birincil trypsinizlenmiş (genellikle tavuk embriyosu fibroblastları; iç içe geçmezler ve her zaman ex tempore hazırlanmaları gerekir; dezavantajı standart olmamalarıdır); nakledilebilir (tüm laboratuvarlarda aynıdır, çünkü bunlar belirli bir hücre klonudur, örneğin portal dokular- insan amniyonu, domuz embriyo böbrekleri; hücreler tümör dokularından - HeLa (rahim ağzı kanseri hücreleri), HEp-2, vb.; bu grubun dezavantajı, hücrelerin sıklıkla kendiliğinden dejenere olması, atipik, poliploid hale gelmesi ve aynı zamanda kendiliğinden gizli virüsler ve mikoplazmalar ile enfekte olmasıdır; yarı sürekli diploid (örneğin diploid insan akciğer hücreleri; stabildirler, kendiliğinden dejenere olmazlar ve virüsler ve mikoplazmalar ile kontamine olmazlar).
Aşağıdaki viral enfeksiyon formları ayırt edilir. Abortif enfeksiyon (tepki vermeyen bir bağışıklık organizmasında meydana gelir): Virüs ya hücreye nüfuz etmez ya da nüfuz ettikten sonra ölür ve hücreden atılır. Üretken enfeksiyon: Virüs hassas hücrelere emilir ve içindeki virüsle birlikte zarını hücrenin sitoplazmasına batırarak hücreye nüfuz eder ( viro-rexis); ortaya çıkan fagozomda, virüsün nükleik asidi protein kabuklarından serbest bırakılır (“virüsün soyulması”); Son soyunmanın ardından hücreye giren virüs nükleik asidi, hücresel genomun ve hücrenin ilgili metabolik sistemlerinin işleyişini değiştirir. üreme için virüs; ortaya çıkan viral parçacıklar hücreyi terk eder ve komşu hücreleri istila eder. Çoğu zaman bu etkileşim hücre ölümüyle sonuçlanır; bu sürece şu ad verilir; sitopatikaksiyon(CPD). CPD'nin erken bir belirtisi mitozun durmasıdır; hücre geçici olarak şişer, sonra deforme olur, kırışır, daha yoğun lekelenir, camı (kültürlerde) soyar ve ölür. Bazen ölmeden önce hücreler oluşur simplastlar(birleşik çok çekirdekli hücreler). Virojeni: Hücreye giren virüsün nükleik asidi, konakçı hücrenin DNA'sına (ılıman fajda olduğu gibi) dahil edilir (entegre edilir) ve formdadır. provirüs Hücrede bulunur ve yavrularına aktarılır. Virojenlik fenomeni hem DNA hem de RNA virüslerinin karakteristiğidir, çünkü ikincisi enzime sahiptir. ters transkriptaz(örneğin retrovirüsler).
Virüslerin modern sınıflandırması, nükleik asit türü, kapsomer sayısı, süper kapsid varlığı, estere duyarlılık, duyarlı konakçı aralığı, patojenite, coğrafi dağılım vb. gibi bir dizi özelliğe dayanmaktadır.
Antiviral bağışıklığın özellikleri. Viral enfeksiyonlara karşı bağışıklık aşağıdaki faktörlerden kaynaklanabilir. Doğal direnç faktörleri: hücresel tepkisizlik (filojenezin bir sonucu olarak insanlar, hayvanlarda ve bitkilerde görülen birçok viral hastalığa karşı bağışıklık kazanır); inhibitörler - yapısal olarak hassas hücrelerin reseptörleriyle aynı olan mukoprotein veya lipoprotein niteliğindeki maddeler (kanda ve diğer sıvılarda serbestçe dolaşırlar ve virüsün hücre ile etkileşimini bloke ederler); kompleman spesifik (immün) bir antiviral tepkinin oluşumunda rol oynar (lizozim ve diğer humoral faktörler koruyucu bir rol oynamaz); fagositoz tamamlanmamıştır, ancak virüsün nüfuz ettiği lökositler interferon üretir; interferon, virüsün nüfuz etmesinden sonra hücre tarafından sentezlenir, spesifik olmayan bir şekilde herhangi bir virüsün çoğalmasını engeller, viral proteinlerin ribozomlar üzerindeki sentezini bozar (insan vücudunda yalnızca insan lökositleri tarafından üretilen insan interferonu aktiftir veya genetiği değiştirilmiş interferon - reaferon, Escherichia coli tarafından üretilen ve genomuna insan interferon geninin eklendiği; interferon, viral enfeksiyonların tedavisinde ve acil olarak önlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır); ateş (yüksek sıcaklık virüslerin çoğalmasını bozar); yaş faktörü (örneğin, çoğunlukla çocukları etkileyen rotavirüs enfeksiyonunda önemlidir); endokrin faktörleri (birçok endokrin bezinin hipofonksiyonu viral enfeksiyonların seyrini ağırlaştırır); boşaltım sistemi faktörleri (virüslerin vücuttan atılmasına yardımcı olur); hücre içi kapanımların oluşumu koruyucu bir etkiye sahip olabilir (çiçek hastalığında Guarnieri cisimcikleri, kuduzda Babes-Negri cisimcikleri).
Kazanılmış antiviral bağışıklığın özellikleri, bazı durumlarda kalıcı bağışıklığa (örneğin kızamık sonrası), diğerlerinde ise kısa süreli (rinovirüs enfeksiyonundan sonra) neden olur. Antikorlar yalnızca hücre dışı virüslere etki eder (bu nedenle antiviral immünoglobulinlerle tedavi, virüslerin büyük kısmı hücrelere nüfuz etmeden önce erken gerçekleştirilir). Virüslerin nüfuz ettiği hücreler virüse bağımlı sentez yapar antijenler ve vücuda yabancı hale gelirler, bu da T katilleri tarafından yok edilmelerine yol açar. Yerel hücre direnci koruyucu reaksiyonlarda da önemlidir (örneğin, çocuk felcine karşı bağışıklığı olan bir kişide, çocuk felci virüsünün tropizmi olan sinir dokusu ve gastrointestinal sistem hücreleri virüse karşı dirençli hale gelir). Salgı immünoglobulinleri (slgA), mukoza zarlarındaki lokal bağışıklığın ana bağlantısıdır. Aşılama (viral aşılarla) yalnızca belirli bir virüse karşı spesifik bağışıklık oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda diğer virüslere karşı da direnç oluşturur (yalnızca antikor üretimi ve öldürücü T hücrelerinin oluşumu değil, aynı zamanda interferon üretimi de uyarılır).
Virüsler. Virüslerin morfolojisi ve fizyolojisi
G. Minsk
DERS NO. 8
KONU: 'RNA - ve DNA içeren virüsler. HIV, AIDS
Uzmanlık Alanı – Hemşirelik
Öğretmen tarafından hazırlanmıştır - Protko L.I.
Sunum planı:
3. HIV – AIDS. Epidemiyoloji ve patogenez. Önleme
4. Grip virüsü. Epidemiyoloji ve patogenez. Bağışıklık, önleme
5. Hepatit virüsleri. Epidemiyoloji ve patogenez. Bağışıklık, önleme
Viral hastalıklar eski zamanlarda ortaya çıktı, ancak bir bilim olarak viroloji 19. yüzyılın sonlarında gelişmeye başladı.
1892'de. Rus botanikçi D.I. Tütün yapraklarının mozaik hastalığını inceleyen Ivanovsky, bu hastalığa ince gözenekli bakteri filtrelerinden geçen küçük mikroorganizmaların neden olduğunu buldu. Bu mikroorganizmalara filtrelenebilir virüsler denir. Daha sonra bakteri filtrelerinden geçen başka mikroorganizmaların da olduğu gösterildi, bu nedenle filtrelenen virüslere basitçe virüs denmeye başlandı.
Virologlar virüs araştırmalarına büyük katkı sağladı: M.A. Morozov, N.F. Gamaleya, Los Angeles Zilber, M.P. Chumakov, A.A. Smorodintsev, V.M. Zhdanov ve diğerleri.
Virüsler, canlı maddenin hücresel olmayan bir varoluş şeklidir. Çok küçük. V.M.'nin mecazi ifadesine göre. Zhdanov'a göre, ortalama bakteri boyutuna göre büyüklükleri, bir farenin fil boyutuna göre karşılaştırılabilir. Virüsleri görmek ancak elektron mikroskobunun icadından sonra mümkün oldu.
Günümüzde virüsleri incelemek için birçok yöntem kullanılmaktadır: kimyasal, fiziksel, moleküler biyolojik, immünbiyolojik ve genetik.
Tüm virüsler insanları, hayvanları, böcekleri, bakterileri ve bitkileri enfekte edenlere ayrılır.
Virüslerin çok çeşitli formları ve biyolojik özellikleri vardır ancak hepsinin ortak yapısal özellikleri vardır. Olgun virüs parçacıklarına virion adı verilir.
Hem DNA hem de RNA içeren diğer mikroorganizmalardan farklı olarak virion, nükleik asitlerden yalnızca birini (DNA veya RNA) içerir.
Virüslerin nükleik asitlerinin tek sarmallı ve çift sarmallı olması gerekir. RNA içeren virüslerin neredeyse tamamının genomunda tek sarmallı RNA bulunur, DNA içerenlerin ise çift sarmallı DNA'sı vardır. İki tip genetik maddeye göre virüsler RNA ve DNA içerenlere ayrılır. DNA içeren 6 aile ve RNA içeren 11 aile vardır.
| Toksonomik özellik | Aile | Temsilciler |
| DNA içeren | ||
| 2 sarmallı DNA, dış kabuk yok | Adenovirüsler | Adenovirüsler |
| Papovirüsler | İnsan paromoma virüsü, polinomlar ve siğiller | |
| Tek sarmallı DNA, dış kabuk yok | Parvovirüsler | Adeno ile ilişkili virüsler |
| 2 sarmallı DNA, bir dış kabuğun varlığı | Herpes virüsleri | Herpes simpleks virüsü, sitalomegoli, su çiçeği |
| Hepadnovirüsler | Hepatit B virüsü | |
| Çiçek virüsleri | Variola virüsü, aşı | |
| RNA içeren | ||
| +tek sarmallı RNA, dış kabuk yok | Picornovirüsler | Çocuk felci virüsü, coxsackievirus, ECHO, hepatit A virüsü |
| Kolivirüsler | Çocuk gastroenterit virüsü | |
| 2 iplikçikli RNA, dış kabuk yok | Reovirüsler | Reovirüsler, rotovirüsler, orbivirüsler |
| ters transkriptazın varlığı | Retrovirüsler | HIV, T-lösemi virüsleri, onkovirüsler |
| +tek sarmallı RNA, dış kabuğun varlığı | Togavirüsler | Omsk kanamalı ateş virüsü, kızamıkçık |
| +tek sarmallı RNA | Flavivirüsler | Kene kaynaklı ensefalit virüsü, dang humması, sarı humma |
| -tek sarmallı RNA | Bunyavirüsler | Bunyamwera virüsü, Kırım kanamalı ateşi |
| Arenavirüsler | Lenfositik hormomenenjit virüsleri, Lasso hastalığı | |
| Rabdovirüsler | Kuduz virüsü, veziküler stomatit | |
| 2 sarmallı RNA, bir dış kabuğun varlığı | Paramiksovirüsler | Parainfluenza virüsü, paratit, kızamık, RSV |
| Ortomiksovirüsler | Grip virüsü |
Virion yapısı. Viryonun merkezinde kapsid ile çevrelenmiş bir nükleik asit bulunur. Kapsid, kapsomer adı verilen protein alt birimlerinden oluşur. Olgun virüs kimyasal yapıda bir nükleokapsiddir. Kapsomerlerin sayısı ve katlanma şekilleri her virüs türü için kesinlikle sabittir. Kapsomerler, tekdüze simetrik kenarları olan küboidal şekle (adenovirüs) sahip bir çokyüzlü şeklinde düzenlenmiştir. Spiral şeklinde döşeme, grip virüsleri için tipiktir. Nükleik asidin etrafına kapsomerlerin yerleştirildiği bir yay biçimine sahip olduğu bir tür simetri olabilir; bu durumda virüs çubuk şeklindedir - tütün yaprağı hastalığına neden olan virüs.
Fajın karmaşık bir simetri türü vardır: kafa kübiktir ve süreç çubuk şeklindedir.
Ancak oluşum yöntemine göre virüsler küboidal, küresel, çubuk şekilli ve spermatozoan formlara ayrılır.
Daha karmaşık yapıya sahip bazı virüslerin, genellikle peplos adı verilen bir zarfı vardır. Virüs konakçı hücreden ayrıldığında oluşur. Bu durumda viral kapsid, konakçı hücrenin sitoplazmik membranının iç yüzeyi tarafından sarılır ve süperkapsid kabuğun bir veya birkaç katmanı oluşturulur. Sadece bazı virüslerin böyle bir kabuğu vardır, örneğin kuduz ve herpes virüsleri. Bu kabuk eter tarafından yok edilen fosfolipitleri içerir. Ancak eter etki ederek peploslu bir virüsü "çıplak kapsidli" bir virüsten ayırmak mümkündür.
Bazı virüslerde diken şeklindeki kapsomerler, zarfın dış lipit tabakasından dışarı çıkar (bu dikenler küttür). Bu tür virüslere peplomer (grip virüsü) adı verilir.
Virüsün nükleik asidi kalıtsal özelliklerin taşıyıcısıdır ve kapsid ve dış kabuk, sanki virüsün hücreye nüfuz etmesini kolaylaştırıyormuş gibi koruyucu işlevlere sahiptir.
Virüs boyutu. Virüsler nanometre cinsinden ölçülür. Büyüklükleri 15-20 ila 350-400 nm arasında geniş bir aralıkta değişir.
Virüsleri ölçme yöntemleri.
1. Bilinen spor boyutuna sahip bakteri filtrelerinden filtreleme
2. Ultrasantrifüjleme – büyük virüsler daha hızlı yerleşir
3. Virüslerin elektron mikroskobunda fotoğraflanması
Virüslerin kimyasal bileşimi. DNA ve RNA virüslerinin sayısı ve içeriği aynı değildir. DNA için moleküler ağırlık 1‣‣‣10 6 ile 1,6‣‣‣10 8 arasında değişir ve RNA için - 2‣‣‣10 6 ile 9,0‣‣‣10 6 arasında değişir.
Virionlardaki proteinler az sayıda bulundu. Οʜᴎ 16-20 amino asitten oluşur. Kapsid proteinlerine ek olarak nükleik asitle ilişkili iç proteinler de vardır. Proteinler, virüslerin antijenik özelliklerini belirler ve ayrıca polipeptit zincirlerinin yoğun paketlenmesi nedeniyle virüsü konak hücre enzimlerinin etkisinden korur.
Lipitler ve karbonhidratlar karmaşık virionların dış kabuğunda bulunur. Lipidlerin ve karbonhidratların kaynağı konakçı hücre zarıdır. Bazı virüsleri oluşturan polisakkaritler, bunların kırmızı kan hücrelerinin aglütinasyonuna neden olma yeteneklerini belirler.
Virüs enzimleri. Virüslerin kendi metabolizmaları yoktur, dolayısıyla metabolik enzimlere ihtiyaç duymazlar. Aynı zamanda bazı virüslerin, konakçı hücreye nüfuz etmesini kolaylaştıran enzimlere sahip olduğu da bulunmuştur.
Viral antijenlerin tespiti. Enfekte olmuş konakçı hücrelerdeki viral antijenler, immünofloresan kullanılarak tespit edilebilir. Virüslerle enfekte olmuş hücreleri içeren preparatlar, spesifik immün ışıldayan serumlarla tedavi edilir. Parçacıkları görüntülerken karakteristik bir parıltı gözlenir. Virüsün türü, lüminesansa neden olan spesifik ışıldayan serumun yazışmasıyla belirlenir.
Virüsün hücreye girişi, konakçı hücreyle etkileşimi ve çoğalması(üreme) birbirini izleyen birkaç aşamadan oluşur.
Aşama 1. Viryon ve hücre reseptörleri nedeniyle adsorpsiyon süreci ile başlar. Karmaşık viryonlarda, reseptörler kabuğun yüzeyinde sivri uçlu çıkıntılar şeklinde, basit viryonlarda ise kapsid yüzeyinde bulunur.
Aşama 2. Virüsün konakçı hücreye nüfuz etmesi, farklı virüsler için farklı şekilde gerçekleşir. Örneğin, bazı fajlar işlemleriyle zarı deler ve konakçı hücreye nükleik asit enjekte eder. Diğer virüsler hücreye bir vakuol (ᴛ.ᴇ) kullanarak viral bir parçacığı çekerek girer. Penetrasyon bölgesinde hücre zarında bir çöküntü oluşur, ardından kenarları kapanır ve virüs hücreye girer. Bu geri çekilmeye viropeksis denir.
Aşama 3. “Virüsün soyulması” (parçalanma). Çoğalmak için viral nükleik asidin kendisini koruyan protein örtülerden serbest bırakılmasının dikkate alınması önemlidir. Soyunma süreci adsorpsiyon sırasında başlayabilir veya virüs zaten hücrenin içindeyken meydana gelebilir.
Aşama 4. Bu aşamada nükleik asitlerin replikasyonu (çoğaltılması) ve viral proteinlerin sentezi meydana gelir. Bu aşama konakçı hücrenin DNA veya RNA'sının katılımıyla gerçekleşir.
Aşama 5. Virion montajı. Bu işlem, protein parçacıklarının viral nükleik asit çevresinde kendiliğinden toplanmasıyla sağlanır. Protein sentezi, viral nükleik asit sentezinden hemen sonra veya birkaç dakika veya birkaç saatlik bir aradan sonra başlayabilir. Bazı virüslerde sitoplazmada kendiliğinden birleşme meydana gelir. Diğerlerinde konakçı hücrenin çekirdeğinde. Dış kabuğun oluşumu her zaman sitoplazmada meydana gelir.
Aşama 6. Viryonun konakçı hücreden çıkışı, virüsün hücre zarından veya konakçı hücrede oluşan bir delikten sızmasıyla gerçekleşir.
Virüs ve hücre arasındaki etkileşim türleri. Birinci tip üretken enfeksiyon, konakçı hücrede yeni virionların oluşmasıyla karakterize edilir.
İkinci tip - abortif enfeksiyon, esas olarak nükleik asit replikasyonunun kesintiye uğraması gerçeğinden oluşur.
Üçüncü tip, viral nükleik asidin konakçı hücrenin DNA'sına dahil edilmesiyle karakterize edilir; Virüs ile konakçı hücre arasında bir tür birliktelik (virojenlik) meydana gelir. Bu durumda viral ve hücresel DNA'nın senkronize replikasyonu sağlanır. Fajlarda buna genellikle lizojen denir.
Mikroskobik inceleme. Belirli viral enfeksiyonlar durumunda, konakçı vücudun sitoplazmasında veya hücrelerinin çekirdeğinde spesifik hücre içi cisimler gözlenir - teşhis değeri olan kalıntılar. Viral partiküllerin ve inklüzyon cisimciklerinin boyutları, preparasyonların mordan ve emprenye ile işlenmesine yönelik özel yöntemler kullanılarak yapay olarak artırılabilir ve daldırma mikroskobu kullanılarak gözlemlenebilir. Optik mikroskobun görüş alanı dışında kalan daha küçük viryonlar yalnızca elektron mikroskobu ile tespit edilir. Hücre içi kapanımlarla ilgili farklı bakış açıları vardır. Yazarlar bunların bir virüs koleksiyonu olduğuna inanıyor. Diğerleri bunların hücrenin virüslerin girişine verdiği tepkinin bir sonucu olarak ortaya çıktığına inanıyor.
Virüslerin genetiği. Virüslerdeki modifikasyon, virüs üremesinin gerçekleştiği konakçı hücrenin özelliklerine göre belirlenir. Modifiye edilmiş virüsler, modifiye edildikleri hücrelere benzer hücreleri enfekte etme yeteneği kazanır. Değişiklik, farklı virüslerde kendini farklı şekilde gösterir.
Mutasyon - virüslerde, bakterilerde mutasyona neden olan aynı mutajenlerin etkisi altında meydana gelir. Nükleik asitlerin replikasyonu sırasında bir mutasyon meydana gelir. Mutasyonlar virüslerin çeşitli özelliklerini (örneğin sıcaklığa duyarlılık vb.) etkiler.
Virüslerde genetik rekombinasyon, bir konakçı hücrenin iki virüs tarafından eşzamanlı enfeksiyonunun bir sonucu olarak ortaya çıkabilir; burada iki virüs arasında bireysel gen değişimi meydana gelebilir ve iki ebeveynden gelen genleri içeren rekombinantlar oluşturulur.
Genlerin genetik yeniden aktivasyonu bazen etkisiz hale getirilmiş bir virüsün tam teşekküllü bir virüsle çaprazlanmasıyla meydana gelir ve bu da etkisiz hale getirilmiş virüsün kurtarılmasına yol açar.
Bulaşıcı sürecin gelişiminde virüslerin kendiliğinden ve yönlendirilmiş genetiği büyük önem taşımaktadır.
Çevresel faktörlere karşı direnç.Çoğu virüs yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında etkisiz hale gelir.
ref.rf'de yayınlandı
İstisnalar vardır; örneğin hepatit virüsü ısıya dayanıklıdır.
Virüsler düşük sıcaklıklara duyarlı değildir. Güneşten gelen ultraviyole ışınların virüsler üzerinde etkisizleştirici etkisi vardır. Dağınık güneş ışığı onları daha az aktif olarak etkiler. Virüsler gliserole karşı dirençlidir, bu da onların gliserinde uzun süre saklanmasını mümkün kılar. Antibiyotiklere karşı dirençlidir.
Asitler, alkaliler ve dezenfektanlar virüsleri etkisiz hale getirir. Aynı zamanda formaldehit tarafından etkisiz hale getirilen bazı virüsler immünojenik özelliklerini korur ve bu da aşı üretiminde formalinin kullanılmasını mümkün kılar.
Hayvan duyarlılığı. Bazı virüslere duyarlı hayvanların aralığı çok geniştir; örneğin birçok hayvan kuduz virüslerine karşı duyarlıdır. Bazı virüsler yalnızca bir tür hayvanı etkiler; örneğin köpek gençlik hastalığı virüsü yalnızca köpekleri etkiler. Hayvanların duyarlı olmadığı virüsler vardır; kızamık virüsü.
Virüslerin organotropisi. Virüsler belirli organları, dokuları ve sistemleri enfekte etme yeteneğine sahiptir. Örneğin kuduz virüsü sinir sistemine saldırır.
Virüslerin çevreye yayılması. Virüsler hasta bir vücuttan dışkıyla yayılabilir, örneğin çocuk felci virüsü, kuduz virüsü tükürükte salınır.
Virüslerin ana bulaşma yolları. Havadan, gıdadan, ev içi temastan, bulaşmadan.
Antiviral bağışıklık.İnsan vücudunun bazı virüslere karşı doğuştan direnci vardır. Örneğin, bir kişi köpek hastalığı virüsüne karşı duyarlı değildir.
Antiviral bağışıklık, hem spesifik hem de spesifik olmayan hücresel ve humoral koruma faktörleri tarafından belirlenir.
Spesifik olmayan faktörler. Viral üremenin güçlü bir inhibitörü, bir protein maddesi olan interferondur. Sağlıklı bir vücutta küçük miktarlarda bulunur ancak virüsler interferon üretimini teşvik eder ve miktarı önemli ölçüde artar. Çeşitli virüslerin çoğalmasını engellediği için spesifik değildir. Üstelik doku özgüllüğü var, ᴛ.ᴇ. farklı dokulardaki hücreler farklı interferonlar üretir. Etki mekanizmasının esasen konakçı hücredeki protein sentezine müdahale etmesi ve dolayısıyla virüsün çoğalmasını durdurması olduğuna inanılmaktadır.
Antiviral bağışıklığın spesifik faktörleri arasında virüs nötrleştirici, hemaglutinasyon ve çökeltici antikorlar bulunur.
Virüsleri incelemek için temel yöntemler.
1. Hemaglutinasyon reaksiyonu, gecikmiş hemaglütinasyon reaksiyonu, dolaylı hemaglütinasyon reaksiyonu. Kompleman sabitleme reaksiyonu
2. Doku kültüründe virüs nötralizasyon reaksiyonu
3. İmmünofloresan yöntemi
4. Histolojik yöntem - kapanımların tanımlanması
5. Biyolojik yöntem
Virüsler. Virüslerin morfolojisi ve fizyolojisi - kavram ve türleri. "Virüsler. Virüslerin morfolojisi ve fizyolojisi" kategorisinin sınıflandırılması ve özellikleri 2017, 2018.
Pirinç. 4.1
Virüslerin morfolojisi, boyutları küçük olduğundan (18-400 nm) ve bakteri kabuğunun kalınlığıyla karşılaştırılabilir olduğundan elektron mikroskobu kullanılarak incelenir. Viryonların şekli farklı olabilir: çubuk şeklinde (tütün mozaik virüsü), kurşun şeklinde (kuduz virüsü), küresel (çocuk felci virüsleri, HIV), filamentli (filovirüsler), sperm şeklinde (birçok bakteriyofaj). Basit ve karmaşık virüsler vardır (Tablo 4.1).
Basitçe tasarlanmış virüsler (kabuksuz)
Basitçe düzenlenmiş virüslere bir örnek, ikosahedral simetri tipine sahip hepatit A virüsü ve papilloma virüsüdür (Şekil 4.1 ve 4.2). Virüslerin nükleik asidi, kapsomerlerden oluşan bir kapsid olan bir protein kabuğu ile ilişkilidir.
Pirinç. 4.2. Papillomavirüsün yapısının şeması (çift sarmallı dairesel DNA içerir)
Karmaşık virüsler (zarflı)
Karmaşık virüslerde (örneğin, herpes virüsleri, influenza virüsleri, flavivirüsler), glikoprotein sivri uçları, hemaglutinasyon ve hemadsorpsiyon reaksiyonlarında rol oynayan hemaglutininler gibi lipoprotein kabuğundan uzanır. Herpes virüsü ve flavivirüs, ikosahedral tipte bir simetriye sahiptir ve influenza virüsü, sarmal tipte bir nükleokapsid simetrisine sahiptir.
|
Tablo 4.1. Basit (kabuksuz) ve karmaşık (kabuklu) virüsler |
|
|
Basit veya zarfsız virüsler, bir nükleik asit ve kapsid adı verilen bir protein kabuğundan (Latince'den. kapsa- dava). Kapsid, tekrarlanan morfolojik alt birimlerden (kapsomerlerden) oluşur. Nükleik asit ve kapsid birbirleriyle etkileşime girerek nükleokapsidi oluşturur. |
Simetri türü |
|
Karmaşık veya zarflı virüsler, kapsidin dış kısmında bir lipoprotein kabuk (süperkapsid veya peplos) ile çevrilidir. Bu kabuk, virüsle enfekte olmuş bir hücrenin zarlarından türetilmiş bir yapıdır. Virüs kabuğunda glikoprotein sivri uçları veya dikenler (peplomerler) bulunur. Bazı virüslerin kabuğunun altında bir matris M proteini bulunur. |
|
Pirinç. 4.3.
Pirinç. 4.4.
Pirinç. 4.5
Pirinç. 4.6 .
Virüslerin üremesi
Üç tür virüs-hücre etkileşimi vardır:
- hücreden farklı şekillerde ortaya çıkan yeni viryonların oluştuğu üretken tip: liziz sırasında, yani "patlayıcı" bir mekanizma (zarfsız virüsler) yoluyla; ekzositozun bir sonucu olarak hücre zarları (zarflı virüsler) boyunca "tomurcuklanma" yoluyla;
- abortif tip, hücredeki bulaşıcı sürecin kesintiye uğraması ile karakterize edilir, böylece yeni viryonlar oluşmaz;
- entegrasyondan oluşan bütünleştirici tip veya virojen, yani viral DNA'nın bir provirüs formunda hücre kromozomuna entegrasyonu ve bunların bir arada bulunması (ortak replikasyon).
Bir virüs ile bir hücre-virüs çoğalması arasındaki üretken etkileşim türü birkaç aşamadan geçer: 1) viryonların hücre üzerinde adsorpsiyonu; 2) virüsün hücreye nüfuz etmesi;
3) viral genomun “soyunması” ve serbest bırakılması (virüsün deproteinizasyonu); 4) viral bileşenlerin sentezi;
5) virüs oluşumu; 6) viryonların hücreden çıkışı.
Viral üreme mekanizması
Üreme mekanizması aşağıdakilere sahip virüsler için farklıdır: 1) çift sarmallı DNA; 2) tek sarmallı DNA; 3) artı tek sarmallı RNA; 4) eksi tek iplikçikli RNA; 5) çift sarmallı RNA;
6) özdeş artı iplikçikli RNA'lar (retrovirüsler).
Çift sarmallı DNA virüsleri, doğrusal (örneğin, herpesvirüsler, adenovirüsler ve poxvirüsler) veya dairesel biçimde (papillomavirüsler gibi) çift sarmallı DNA içeren virüslerdir.
Çift sarmallı viral DNA'nın replikasyonu, olağan yarı koruyucu mekanizma ile ilerler: DNA sarmalları çözüldükten sonra, bunlara tamamlayıcı olarak yeni sarmallar eklenir. Çiçek virüsü dışındaki tüm virüslerde viral genomun transkripsiyonu çekirdekte meydana gelir.
Hepadnavirüslerin (hepatit B virüsü) üreme mekanizması benzersizdir.
Hepadnavirüslerin genomu (Şekil 4.7), bir sarmalı diğer sarmalından daha kısa (eksik metatarsal) olan çift sarmallı dairesel DNA ile temsil edilir. Virüs çekirdeği hücreye (1) nüfuz ettikten sonra, DNA genomunun tamamlanmamış zinciri tamamlanır; Tam bir çift sarmallı dairesel DNA oluşur (2) ve olgunlaşan genom (3) hücre çekirdeğine girer. Burada hücresel DNA'ya bağımlı RNA polimeraz, çeşitli mRNA'ları (viral proteinlerin sentezi için) ve virüs genomunun replikasyonu için bir şablon olan RNA pregenomunu (4) sentezler. Daha sonra mRNA'lar sitoplazmaya hareket eder ve viral proteinleri oluşturmak üzere çevrilir. Virüsün çekirdek proteinleri pregenomun etrafında toplanır. Virüsün RNA'ya bağımlı DNA polimerazının etkisi altında, üzerinde bir artı DNA ipliğinin oluşturulduğu (6) pregenom matrisinde bir eksi DNA ipliği (5) sentezlenir. Virion zarfı, endoplazmik retikulum veya Golgi aparatının HBs içeren membranları üzerinde oluşturulur (7). Virion hücreyi ekzositozla terk eder.
Pirinç. 4.7.
Tek sarmallı DNA virüsleri. Tek sarmallı DNA virüslerinin temsilcileri parvovirüslerdir (Şekil 4.8).
Emilen virüs genomu hücre çekirdeğine iletir. Parvovirüsler, çift sarmallı bir viral genom oluşturmak için hücresel DNA polimerazları kullanır; bu genomun replikatif formu olarak adlandırılır. Bu durumda, orijinal viral DNA'da (artı iplikçik), yeni nesil virüsler için DNA'nın artı iplikçiklerinin sentezinde bir matris görevi gören eksi bir DNA ipliği tamamlayıcı olarak sentezlenir. Buna paralel olarak mRNA sentezlenir ve viral proteinler çevrilerek virionların bir araya geldiği çekirdeğe geri döner.
Ayrıca tek sarmallı RNA virüsleri. Bu, genomik artı iplikçikli RNA'nın mRNA işlevini gerçekleştirdiği geniş bir virüs grubudur (pikornavirüsler, flavivirüsler, togavirüsler vb.) (Şekil 4.9).
Virüs (1), endositozdan sonra, sitoplazmada (2) genomik artı mRNA gibi ribozomlara (3) bağlanan RNA'yı serbest bırakır: bir poliprotein (4), 4 yapısal proteine (NSP 1) bölünür. -4), RNA'ya bağımlı RNA polimerazı dahil. Bu polimeraz, genomik artı RNA'yı, üzerinde (5) RNA kopyasının iki boyutta sentezlendiği bir eksi iplikçikli RNA'ya (şablon) kopyalar: tam artı iplikçikli 49S genomik RNA; kısmi iplikçik 26S mRNA kodlayan kapsid C proteini (6) ve zarf glikoproteinleri E1-3. Glikoproteinler, endoplazmik retikulum membranlarıyla ilişkili ribozomlarda sentezlenir, daha sonra membrana dahil edilir ve glikozile edilir. Ayrıca Golgi aygıtında (7) glikosile edilirler ve plazmalemmaya entegre edilirler. C proteini, değiştirilmiş plazmalemma ile etkileşime giren genomik RNA ile bir nükleokapsid oluşturur (8). Virüsler tomurcuklanarak hücreden çıkarlar (9).
Eksi tek sarmallı RNA virüsleri (rabdovirüsler, paramiksovirüsler, ortomiksovirüsler) RNA'ya bağımlı bir RNA polimeraz içerir.
Hücreye giren paramiksovirüs RNA'nın genomik eksi ipliği (Şekil 4.10), viral RNA'ya bağımlı RNA polimeraz tarafından eksik ve tam artı RNA iplikçiklerine dönüştürülür. Eksik kopyalar viral proteinlerin sentezi için mRNA görevi görür. Tam kopyalar, yavruların genomik RNA'sının eksi iplikçiklerinin sentezi için bir ara şablondur.
Şekil 4.8.
Pirinç. 4.9.
Pirinç. 4.10
Virüs hücre yüzeyine zarf glikoproteinleri ile bağlanır ve plazmalemma ile birleşir (1). Virüsün genomik eksi RNA zincirinden, bireysel proteinler için mRNA (2) ve virüsün genomik eksi RNA'sının sentezi için bir matris olan tam bir eksi RNA dizisi olan eksik artı RNA dizileri kopyalanır (3) ). Nükleokapsid, matris proteinine ve glikoproteinle modifiye edilmiş plazmalemmaya bağlanır. Virionların salınımı tomurcuklanma yoluyla gerçekleşir (4).
Çift sarmallı RNA virüsleri. Bu virüslerin (reovirüsler ve rotavirüsler) üreme mekanizması, eksi tek sarmallı RNA virüslerinin üremesine benzer.
Üremenin özelliği, transkripsiyon sırasında oluşan artı iplikçiklerin sadece mRNA olarak değil aynı zamanda replikasyona da katılmasıdır: bunlar eksi iplikçiklerin RNA sentezi için şablonlardır. İkincisi, artı iplikçikli RNA ile kombinasyon halinde genomik çift iplikli RNA viryonlarını oluşturur. Bu virüslerin viral nükleik asitlerinin replikasyonu hücrelerin sitoplazmasında meydana gelir.
İnsan immün yetmezlik virüsü (HIV) gibi retrovirüsler (artı iplikçikli diploid ters kopyalanmış RNA virüsleri).
HIV gp glikoproteinine bağlanır 120 (1) reseptörlüCD4 T yardımcı hücreleri ve diğer hücreler. Kabuk birleştirmeden sonra
Pirinç. 4.11.
CPD, virüslerin hücre içi çoğalmasından kaynaklanan, mikroskop altında görülebilen hücrelerin (camdan reddedilmelerine kadar) morfolojik değişiklikleridir.
Sitoplazmadaki hücrenin plazmalemması ile HIV, genomik RNA'yı ve genomik RNA matrisi üzerinde tamamlayıcı eksi iplikçikli DNA'yı (doğrusal cDNA) sentezleyen virüsün ters transkriptazını serbest bırakır. İkincisinden (2), artı sarmal, hücrenin kromozomal DNA'sı ile bütünleşen çift sarmallı dairesel cDNA (3) oluşturmak üzere kopyalanır. Genomik RNA ve mRNA, bileşenlerin sentezini ve viryonların birleştirilmesini sağlayan rekombinant DNA provirüsünden (4) sentezlenir. Virionlar hücrelerini tomurcuklanarak terk ederler (5): virüsün çekirdeği hücrenin değiştirilmiş plazmalemması ile "giydirilmiştir".
Virüslerin yetiştirilmesi ve endikasyonu
Virüsler laboratuvar hayvanlarının vücudunda, gelişen tavuk embriyolarında ve hücre (doku) kültürlerinde yetiştirilir. Virüslerin endikasyonu aşağıdaki fenomenler temelinde gerçekleştirilir: virüslerin sitopatojenik etkisi (CPE), hücre içi kapanımların oluşumu, plak oluşumu, hemaglutinasyon reaksiyonu, hemadsorpsiyon veya "renk" reaksiyonu.
Pirinç. 4.13
Kapsamalar- özel boyama ile mikroskop altında tespit edilen, viryonların veya bunların ayrı ayrı bileşenlerinin sitoplazmada veya hücre çekirdeğinde birikmesi. Variola virüsü sitoplazmik kapanımlar oluşturur - Guarnieri cisimcikleri; herpes virüsleri ve adenovirüsler intranükleer kapanımlardır.
Pirinç. 4.14.
"Plaklar" veya "negatif" koloniler, virüsler tarafından tahrip edilen, agar kaplamalı bir besin ortamında kültürlenen, lekeli canlı hücrelerin arka planında hafif noktalar olarak görülebilen sınırlı hücre alanlarıdır. Bir virion tek bir “plak” formunda nesiller üretir. Farklı virüslerin "negatif" kolonileri boyut ve şekil bakımından farklılık gösterir, bu nedenle virüsleri ayırt etmek ve konsantrasyonlarını belirlemek için "plak" yöntemi kullanılır.
Pirinç. 4.12.
Şekil 4.15.
Hemaglütinasyon reaksiyonu, bazı virüslerin, viral glikoprotein sivri uçları - hemaglutininler nedeniyle kırmızı kan hücrelerinin aglütinasyonuna (yapışmasına) neden olma yeteneğine dayanmaktadır.
Virüslerle enfekte olmuş hücre kültürlerinin yüzeylerindeki kırmızı kan hücrelerini adsorbe etme yeteneği.
Pirinç. 4.16.
“Renk” reaksiyonu, besin kültürü ortamında bulunan indikatörün rengindeki değişiklik ile değerlendirilir. Virüsler hücre kültüründe çoğalmazsa, canlı hücreler metabolizmaları sırasında asidik ürünler salgılarlar, bu da ortamın pH'ında ve buna bağlı olarak göstergenin renginde bir değişikliğe yol açar. Virüsler üretildiğinde normal hücre metabolizması bozulur (hücreler ölür) ve ortam orijinal rengini korur.
- bunlar yaşamın en küçük parçacıklarıdır, bakterilerden 50 kat daha küçüktürler. Virüsler genellikle ışık mikroskobuyla görülemezler çünkü ışığın dalga boyunun yarısından daha azdırlar. Virüsün uyku halindeki bireylerine denir virion. Virüsler iki şekilde bulunur formlar: dinlenme halinde veya hücre dışı (viral parçacıklar veya viryonlar) ve üreme, veya hücre içi (karmaşık “virüs - konakçı hücre”).
Virüslerin formları farklıdır, iplik benzeri, küresel, kurşun şeklinde, çubuk şeklinde, çokgen, tuğla şeklinde, kübik, bazılarının kübik başlığı ve süreci var. Her viryon nükleik asit ve proteinlerden oluşur.
Virüs viryonları her zaman yalnızca tek tip nükleik asit içerir; RNA veya DNA. Üstelik hem biri hem de diğeri tek sarmallı veya çift sarmallı olabilir ve DNA doğrusal veya dairesel olabilir. Virüslerdeki RNA her zaman yalnızca doğrusaldır, ancak her biri üreme için gerekli genetik bilginin belirli bir bölümünü taşıyan bir dizi RNA parçasıyla temsil edilebilir. Bir veya başka bir nükleik asidin varlığına bağlı olarak virüslere DNA içeren ve RNA içeren denir. Virüsler krallığında, genetik kodun koruyucusunun işlevinin yalnızca DNA tarafından değil aynı zamanda RNA tarafından da (çift sarmallı da olabilir) gerçekleştirildiğine özellikle dikkat edilmelidir.
Virüslerin çok basit bir yapı. Her virüs yalnızca iki bölümden oluşur: çekirdekler Ve kapsid. DNA veya RNA içeren virüsün çekirdeği, bir protein kabuğu - kapsid (lat. kapsa- “konteyner”, “kutu”, “kutu”). Proteinler nükleik asidi korur ve ayrıca kapsiddeki proteinlerdeki enzimatik süreçleri ve küçük değişiklikleri belirler. Kapsid, belirli bir şekilde düzenlenmiş belirli tipte protein moleküllerinden oluşur. kapsomerler. Genellikle bu ya spiral tipte bir döşemedir (Şek. 22) ya da bir tür simetrik çokyüzlü(izometrik tip) (Şek. 23).
Tüm virüsler geleneksel olarak ikiye ayrılır basit Ve karmaşık. Basit virüsler Sadece nükleik asitli bir çekirdek ve bir kapsidden oluşur. Karmaşık virüsler kapsi-da proteininin yüzeyinde ayrıca bir dış kabuk bulunur veya Basit virüsler (çocuk felci virüsleri, adenovirüsler vb.) bu yapıya sahiptir. Karmaşık virüslerin bir dış kabuğu vardır. iki katmanlı bir lipoprotein membranı, karbonhidratlar ve proteinler (enzimler) içerir. Bu dış kabuk (süperkapsid) genellikle konakçı hücre zarından yapılır. Siteden materyal
Kapsidin yüzeyinde çeşitli çıkıntılar vardır - dikenler veya "saplamalar" (bunlara denir) lifler) ve vuruyor. Onlarla birlikte virion hücrenin yüzeyine yapışır ve daha sonra içine nüfuz eder. Virüsün yüzeyinde özel yüzeylerin de bulunduğunu belirtmekte fayda var. bağlanma proteinleri, viryonun belirli molekül gruplarına bağlanması - reseptörler(lat. tarif - Virüsün nüfuz ettiği hücrenin yüzeyinde bulunan "alıyorum", "kabul ediyorum"). Bazı virüsler protein reseptörlerine bağlanır, diğerleri lipitlere bağlanır ve diğerleri protein ve lipitlerdeki karbonhidrat zincirlerini tanır. Evrim sürecinde virüsler, konakçıların hücre yüzeyindeki özel reseptörlerin varlığı sayesinde kendilerine duyarlı hücreleri tanımayı "öğrendiler".