Механизмы проникновения вируса в клетку хозяина

Везде и всюду

Как уже говорилось, вирусы встречаются повсеместно. Но есть и нюансы. Так, вирионы с хвостом паразитируют преимущественно в клетках бактерий. Вирионы в виде нитки или спирали встречаются чаще в клетках растений, ведь именно они имеют плотные целлюлозные оболочки, которые как шприцом протыкают хвостом вирионы. К слову, появление полосок на цветках тюльпанов часто связано с заражением растений вирусами. А ведь нам продают их как особый сорт!

В клетках животных преобладают паразиты с липопротеидной капсулой. Некоторые вирионы обладают очень строгой «пропиской». Так, вирус, вызывающий полиомиелит, может существовать только в клетках приматов и человека, да и то не во всех. Другие, например вирус оспы, имеют широкий спектр возможных хозяев.

Как антивирус защищает владельца

Если не вдаваться в подробности работы ПО, которые многим покажутся непонятными, хочется выделить 3 основных принципа действий антивирусов по отношению к шпионским программам:

• диагностика;
• профилактика;
• лечение.

В первом случае софт проверяет все места на HDD, ОЗУ и съемных носителях. Приоритет отдается тем участкам, которые чаще всего поражаются троянами (загрузочные сектора, исполняемые библиотеки, драйверы и т.д.). Если антивирус что-то находит – он автоматически оповещает пользователя.

Лечение может быть двух типов:

• попытка вылечить файл;
• помещение в карантин;
• удаление.

В первом случае ПО будет всячески пытаться восстановить работоспособность одного или нескольких файлов. Если ничего не получится – зараженные объекты удалятся с ПК навсегда. Целостность системы при этом может пострадать и ее придется восстанавливать.

На карантин файлы помещаются в том случае, если они ценны для вас, или содержат важные данные. В дальнейшем вы можете попытаться вылечить объект самостоятельно, или с помощью специалиста.

Профилактика – систематическое сканирование антивирусом в фоновом режиме. Вы можете и не подозревать о его работе (если ПК мощный и ресурсов достаточно). В этом режиме антивирус проверяет все открываемые программы, папки, файлы и не только. Если он обнаружит вирус или что-то подозрительное, сразу сообщит владельцу.

Бактериофаги

Бактериофаги — особая группа вирусов, поражающих бактерии. Открыты Ф. Туортом в 1915г.

Бактериофаг Имеет головку, в которой находится молекула ДНК, полый стержень — хвост, окруженный белковым чехлом и способный сокращаться, базальную (т.е. лежащую в основании) пластинку и хвостовые нити (см. рис.). При помощи хвостовых нитей бактериофаг прикрепляется к поверхности бактерии и в месте соприкосновения с ней растворяет с помощью фермента прочную клеточную стенку.

После этого за счет сокращения хвоста бактериофага молекула ДНК фага из его головки впрыскивается через канал стержня в клетку. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а оболочка остается снаружи.

Примерно через Ю-15 мин под действием ДНК перестраивается весь метаболизм бактериальной клетки и она начинает синтезировать нуклеиновую кислоту бактериофага, а не собственную ДНК. При этом синтезируется и фаговый белок. Завершается этот процесс составлением 200-1000 новых фаговых частиц, после чего клетка бактерии погибает.

Общая характеристика вирусов

Вирус — это мельчайшая, субмикроскопическая частица, представляющая собой неклеточную форму жизни и содержащая молекулы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков.

Вирусы открыты в 1892 г. Д.И. Ивановским. В настоящее время известно около трех тысяч различных видов вирусов.

❖ Принципиальные отличия вирусов от клеточных организмов:

■вирусы проявляют свою активность и размножаются только в клетках других организмов, используя их вещество и энергию;

■ вирусы содержат только одну из нуклеиновых кислот — ДНК или РНК (все клеточные организмы имеют обе эти кислоты);

❖ Особенности жизнедеятельности: в жизненном цикле вирусов наблюдаются две стадии — покоя (вирусы существуют в форме не проявляющих активности вирионов) и репликации (размножения) — генеративная стадия.

Вирион — это зрелая, полностью сформировавшаяся вирусная частица.

Основное отличие — ДНК против РНК-вирусов

Вирус — это биологический агент, который может самовоспроизводиться внутри клетки-хозяина. Зараженные клетки вирусами могут производить тысячи новых копий исходного вируса с необычайной скоростью. Генетическим материалом вируса может быть либо ДНК, либо РНК. Вирусы, которые содержат ДНК в качестве своего генетического материала, называются ДНК-вирусами. РНК-вирусы, с другой стороны, содержат РНК в качестве своего генетического материала. Генетический материал покрыт белковым капсидом во всех вирусах. Некоторые вирусы содержат конверт, закрывающий капсид. После инфицирования хозяина репликация вирусной ДНК происходит внутри ядра, тогда как репликация вирусной РНК происходит в цитоплазме. главное отличие между ДНК и РНК-вирусами является то, что ДНК-вирусы содержат большие геномы благодаря точной репликации, тогда как РНК-вирусы содержат небольшие геномы из-за подверженной ошибкам репликации.

Ключевые области покрыты

1. Что такое ДНК-вирусы      — определение, классы, биосинтез2. Что такое РНК-вирусы      — определение, классы, биосинтез3. Каковы сходства между ДНК и РНК-вирусами      — Краткое описание общих черт4. В чем разница между ДНК и РНК-вирусами      — Сравнение основных различий

Ключевые слова: Балтиморская классификация, ДНК-вирусы, двухцепочечная ДНК, оболочка, РНК-вирусы, одноцепочечная ДНК

Размножение вирусов и варианты пребывания вирусов в клетке

Вирусы, которые попали в клетку могут сразу или позднее проявлять активность, то есть находиться определенное время в состоянии покоя. Возможны следующие варианты пребывания вирусов в клетке:

1. Литическая инфекция
   (от греч. лизис
   – разрушение, растворение) – образованные вирусы одновременно покидают клетку, разрывая ее. Клетка гибнет.
2. Персистентная
   (стойкая) – новые вирусы выходят постепенно. Клетка живет и делится, хотя ее функционирование может изменяться.
3. Латентная
   (скрытая) – генетический материал вируса встраивается в ДНК хромосом, и при делении клетки передается дочерним клеткам. Процесс встраивания нуклеиновой кислоты в ДНК хромосомы клетки хозяина называется интеграцией
   . Интегрированная нуклеиновая кислота вируса в геноме клетки хозяина, образованная из РНК благодаря ферментам, называется провирусом
   . Разные факторы (физической, биологической и химической природы) могут активировать провирус. Тогда развивается литическая или персистентная инфекция.

Размножение вирусов включает в себя три основных процесса: репликацию вирусной нуклеиновой кислоты, синтез вирусных белков и сбор вирионов. В клетке хозяина нуклеиновая кислота вируса передает наследственную информацию о вирусных белках в белоксинтезирующий аппарат клетки.

У вирусов, которые содержат иРНК, она сразу соединяется с рибосомами хозяина и обуславливает синтез вирусных белков. У других вирусов иРНК синтезируется на РНК или ДНК вируса.

Некоторые РНК-содержащие вирусы (например, ВИЧа – вируса иммунодефицита человека) способны вызвать синтез ДНК в ядре клетки. Из молекулы ДНК синтезируется вирусная иРНК. Это называется явлением обратной репликации
.

Некоторые вирусы (например, некоторые бактериофаги и вирусы, приводящие к определенным раковым заболеваниям) встраивают вирусную ДНК в ДНК клеток хозяина. Если происходит синтез, то в комплексе с белками клетки. Белки вирусов изменяют свойства клеток и не убивают их. Так, раковые клетки часто делятся. Их количество неограниченно увеличивается.

С помощью продуктов собственной жизнедеятельности вирусы подавляют синтез белков клетки хозяина. Трансляция информации с ДНК на иРНК клетки прекращается, и стимулируется синтез собственных белков вируса. При этом используется белоксинтезирующий аппарат клетки хозяина, ее энергетические ресурсы. Молекулы нуклеиновой кислоты вируса удваиваются. Вирусная нуклеиновая кислота размещается в оболочке из синтезированного клеткой вирусного белка.

Видео

Здоровья Вам, мира и добра!

Вирус представляет собой микроорганизм, намного меньший, чем грибки или бактерия. Вирус может заражать все формы жизни, включая бактерии и археи, вторгаясь в живую клетку для последующей репликации.

Частицы вируса (вирионы) не находятся в инфицированной клетке, они прикрепляются к клетке хоста (хозяина), входят в нее высвобождая свою ДНК или РНК. ДНК, РНК вируса – это генетический материал, содержащий информацию необходимую для копирования. Инфицированная клетка погибает, потому что вирус не позволяет ей выполнять свои обычные функции. При разрушении она выпускает новые вирионы, которые продолжают заражать другие клетки. Вирусные частицы состоят из двух или трех частей:

• Генетического материала, полученного из ДНК или РНК
• Длинных молекул несущих генетическую информацию
• Белкового покрытия — капсид

Вирусы классифицируются в зависимости от того, какую нуклеиновую кислоту используют для репликации:

1. ДНК-вирусы – Репродуцируются в ядрах клеток, менее изменчивы и способны к длительной вегетации в организме хозяина. Вызывают такие заболевания как: кератит, энцефалит, герпес и др.
2. РНК-вирусы – не имеют ДНК, репликация происходит в цитоплазме. Генетическая информация содержится в РНК и подвержена мутации. Включают в себя ретровирусы, такие как ВИЧ, корь, грипп, ротавирус, энтеровирус и др.

Вирионы не всегда убивают клетки, которые они заражают, а вместо этого изменяют их функции. Иногда инфицированная клетка теряет контроль над нормальным делением и становится злокачественной. Некоторые из вирусов, такие как вирусы герпеса, оставляют свой генетический материал в ядре-хозяине, где материал остается бездействующим в течение длительного времени (так называемая латентная инфекция). Когда клетка нарушена, вирионы снова начинают реплицировать, вызывая заболевание.

8.Типы РНК

В зависимости от строения и выполняемой функции различают три основных типа РНК: рибосомную, транспортную и информационную (матричную).

1. Информационная РНК

Как показали исследования, информационная РНК составляет 3-5 % от общего содержания РНК в клетке. Это одноцепочная молекула, которая образовывается в процессе транскрипции на одной из цепей молекулы ДНК. Это связано с тем, что ДНК у ядерных организмов находятся в ядре, а синтез белка происходит на рибосомах в цитоплазме, поэтому возникла необходимость в «посреднике». Функцию «посредника» выполняет матричная РНК, она передает информацию о структуре белка из ядра клеток, где находится ДНК, к рибосомам, где эта информация реализуется (см. Рис. 5).

Рис. 5. Матричная РНК (мРНК)

В зависимости от объема копируемой информации, молекула матричной РНК может иметь различную длину.

Большинство матричных РНК существуют в клетке непродолжительное время. В бактериальных клетках существование таких РНК определяется минутами, а в клетках млекопитающих (в эритроцитах) синтез гемоглобина (белка) продолжается после утраты эритроцитами ядра в течение нескольких дней.

2. Рибосомная РНК

Рибосомные РНК (см. Рис. 6) составляют 80 % от всех рибосом, присутствующих в клетке. Эти РНК синтезируются в ядрышке, а в клетке они находятся в цитоплазме, где вместе с белками образуют рибосомы. На рибосомах происходит синтез белка. Здесь «код», заключенный в матричную РНК, транслируется в аминокислотную последовательность молекулы белка.

Рис. 6. Рибосомная РНК (рРНК)

3. Транспортная РНК

Транспортные РНК (см. Рис. 7) образуются в ядре на ДНК, а затем переходят в цитоплазму.

Рис. 7. Транспортная РНК (тРНК)

На долю таких РНК приходится около 10 % от общего содержания РНК в клетке. Они имеют самые короткие молекулы из 80-100 нуклеотидов.

Транспортные РНК присоединяют к себе аминокислоту и транспортируют ее к месту синтеза белка, к рибосомам.

Все известные транспортные РНК за счет комплементарного взаимодействия между азотистыми основаниями образовывают вторичную структуру, по форме напоминающую лист клевера (см. Рис. 8). В молекуле тРНК есть два активных участка – триплет антикодон на одном конце и акцепторный участок, присоединяющий аминокислоту, на другом.

Рис. 8. Строение тРНК («клеверный лист»)

Каждой аминокислоте соответствует комбинация из трех нуклеотидов, которая носит название триплет.

Рис. 9. Таблица генетического кода

Кодирующие аминокислоты триплеты – кодоны ДНК (см. Рис. 9) – передаются в виде информации триплетов (кодонов) мРНК. У верхушки клеверного листа тРНК располагается триплет нуклеотидов, который комплементарен соответствующему кодону мРНК (см. Рис. 10). Этот триплет различен для тРНК, переносящих разные аминокислоты, и кодирует именно ту аминокислоту, которая переносятся данной тРНК. Он получил название антикодон.

Рис. 10. тРНК

Акцепторный конец является «посадочной площадкой» для определенной аминокислоты.

Таким образом, различные типы РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.

Что такое бактерии, какими они бывают

Бактерии – это одноклеточные организмы, которые несут в себе ДНК или РНК, находящееся в ядерном веществе (нуклеоиде), окруженном оболочкой. То есть это вполне самостоятельный организм, способный размножаться.

По внешнему признаку бактерии разделяют следующим образом:

• палочковидные (бациллы);
• спиральные (спириллы);
• сферические (кокки).

Бактерии – это древнейшая и самая первая форма жизни на Земле. Раскопки каменных образований, появившихся вследствие их жизнедеятельности, показали, что бактерии населяли планету еще 3,5 млрд. лет назад.

Эти микробы могут жить практически в любой среде: в почве, воде, земле. Бактерии были найдены даже в Мертвом море, в кислотных источниках с температурой воды выше 90°С, на высоте до 8 км от земли.

Эти формы жизни населяют организм животных и человека. Наибольшее количество бактерий находится в толстом и тонком кишечнике. Вреда они не причиняют, наоборот, полезны.

Некоторые виды полезных бактерий

1. Молочнокислые лактобактерии (Lactobacillus), бифидобактерии (Bifidobacterium) перерабатывая лактозу, образовывают молочную кислоту, которая способствует пищеварению, выделению кишечного сока, препятствует размножению патогенных микроорганизмов. Также они вырабатывают ферменты, помогающие переваривать пищу.
2. Энтерококки играют свою роль в процессе переваривания пищи.
3. Бактероиды (Bacteroides) – способны расщеплять желчь.
4. Кишечная палочка (Escherichia coli) продуцирует витамины группы B и K, вырабатывает вещества, положительно влияющие на перистальтику.

Кроме полезных, существуют нейтральные бактерии. Они находятся на стороне тех бактерий, численность которых больше, и выполняют их функции. Патогенные же бактерии являются источниками инфекционных заболеваний.

Некоторые виды болезней, вызванных бактериями, и их возбудители

1. Инфекционный тонзиллит (ангина), ревматические заболевания суставов, сердца, легких, оболочек головного мозга, скарлатина – все это вызывает бактерия стрептококк (Streptococcus).
2. Смертельная форма туберкулеза, инфекции лимфоузлов — микобактерии (Mycobacterium).
3. Брюшной тиф, заражение крови и лимфоидной системы провоцирует бактерия сальмонелла (Salmonella).
4. Заражение крови, печени, гнойные процессы открытых ран, высыпаний — работа бактерии стафилококк (Staphylococcus).
5. Ботулизм (сильнейшее пищевое отравление) вызывает бактерия Clostridium botulinum, обитающая в почве.
6. Менингит вызван бактерией под названием гемофильная палочка (Haemophilus influenzae).

Причем опасными являются токсины, которые вырабатывают бактерии в процессе своей жизнедеятельности. Токсины отравляют и загрязняют кровь. Именно токсины бактерий являются виновниками плохого самочувствия, лихорадки и болей.

Принцип действия бактериальных токсинов

Способы борьбы с опасными бактериями

Не все опасные микробы, находящиеся внутри человека, способны вызывать болезни и инфекционные процессы. Они просто могут мирно и спокойно жить не размножаясь. Такие бактерии лечить не следует, если человек не заразен (например, стафилококк спокойно живет на коже, а стрептококк – в горле и на миндалинах). Пока человек здоров, не ослаблен различными инфекциями, в том числе вирусными, бактерии не размножаются слишком интенсивно. Но в любой момент они могут начать свою патогенную активность – вот тогда и понадобится лечение.

Все бактерии легко убиваются антибиотиками. Некоторые из них – более сильными по составу лекарствами, некоторые – обычным пенициллином. Антибиотик должен подбирать квалифицированный врач.

Профилактика заболеваний, вызванных бактериями, включает следующие действия:

• ограничение общения с источниками заражений — заболевшими людьми, так как пути передачи инфекции в основном представлены контактным и воздушно-капельным;
• соблюдение правил личной гигиены, мытье рук после посещения туалета;
• удаление загрязнений с поверхности, контактирующей с пищей;
• своевременное лечение для предотвращения осложнений;
• неупотребление воды и продуктов с загрязнениями в пищу.