Introduktion
Allmän virologi studerar virusens natur, deras struktur, reproduktion, biokemi och genetik. Medicinsk, veterinär- och jordbruksvirologi studerar patogena virus, deras infektionsegenskaper, utvecklar åtgärder för att förebygga, diagnostisera och behandla sjukdomar orsakade av dem.
Virologi löser grundläggande och tillämpade problem och är nära besläktad med andra vetenskaper. Upptäckten och studien av virus, i synnerhet bakteriofager, gav ett stort bidrag till bildandet och utvecklingen av molekylärbiologi. Den gren av virologin som studerar viruss ärftliga egenskaper är nära besläktad med molekylär genetik. Virus är inte bara ett ämne för studier, utan också ett verktyg för molekylär genetisk forskning, som kopplar virologi med genteknik. Virus är patogener av ett stort antal infektionssjukdomar människor, djur, växter, insekter. Ur denna synvinkel är virologi nära besläktad med medicin, veterinärmedicin, fytopatologi och andra vetenskaper.
Efter att ha uppstått i slutet av 1800-talet som en gren av mänsklig och djurpatologi, å ena sidan, och fytopatologi, å andra sidan, blev virologin en självständig vetenskap, som med rätta intog en av huvudplatserna bland de biologiska vetenskaperna.
Kapitel 1. Virologins historia
1.1. Virus upptäckt
Virologi är en ung vetenskap, dess historia går lite över 100 år tillbaka i tiden. Efter att ha börjat sin resa som vetenskapen om virus som orsakar sjukdomar hos människor, djur och växter, utvecklas virologin för närvarande inom områdena att studera de grundläggande lagarna modern biologi på molekylär nivå, baserat på det faktum att virus är en del av biosfären och en viktig faktor i utvecklingen av den organiska världen.
Virologins historia är ovanlig eftersom ett av dess ämnen - virussjukdomar - började studeras långt innan själva virusen upptäcktes. Början på virologins historia är kampen mot infektionssjukdomar och först därefter det gradvisa avslöjandet av källorna till dessa sjukdomar. Detta bekräftas av Edward Jenners (1749-1823) arbete om förebyggande av smittkoppor och Louis Pasteurs (1822-1895) arbete med det orsakande medlet för rabies.
Sedan urminnes tider har smittkoppor varit mänsklighetens gissel och krävt tusentals liv. Beskrivningar av smittkoppsinfektion finns i manuskripten till gamla kinesiska och indiska texter. Det första omnämnandet av smittkoppsepidemier på den europeiska kontinenten går tillbaka till 600-talet e.Kr. (en epidemi bland soldaterna från den etiopiska armén som belägrade Mecka), varefter det fanns en oförklarlig tidsperiod då det inte nämndes några smittkoppsepidemier. Smittkoppor började spridas över kontinenter igen på 1600-talet. Till exempel, i Nordamerika (1617-1619) i delstaten Massachusetts dog 9/10 av befolkningen, på Island (1707) efter en smittkoppsepidemi återstod endast 17 tusen från 57 tusen människor, i staden Eastham ( 1763) ) från 1331 invånare finns 4 personer kvar. I detta avseende var problemet med att bekämpa smittkoppor mycket akut.
En teknik för att förebygga smittkoppor genom vaccination, kallad variolation, har varit känd sedan urminnes tider. Hänvisningar till användningen av variolation i Europa går tillbaka till mitten av 1600-talet, med hänvisningar till tidigare användning i Kina, till Långt österut, i Turkiet. Kärnan i variationen var att innehållet i pustler från patienter som led av en mild form av smittkoppor infördes i ett litet sår på människohuden, vilket orsakade en mild sjukdom och förhindrade en akut form. Det var dock fortfarande en hög risk att insjukna i en allvarlig form av smittkoppor och dödligheten bland vaccinerade personer nådde 10 %. Jenner revolutionerade förebyggandet av smittkoppor. Han var den första som märkte att personer som hade koppor, som var milda, aldrig senare led av smittkoppor. Den 14 maj 1796 introducerade Jenner vätska från pustlerna hos mjölkpigan Sarah Selmes, som hade kokoppor, i såret på James Phipps, som aldrig hade lidit av smittkoppor. På platsen för den konstgjorda infektionen utvecklade pojken typiska pustler, som försvann efter 14 dagar. Sedan introducerade Jenner mycket smittsamt material från pustlerna på en smittkoppspatient i pojkens sår. Pojken blev inte sjuk. Så här föddes och bekräftades idén om vaccination (från det latinska ordet vacca - ko). På Jenners tid förstod man vaccination som införandet av smittförande kokoppsmaterial i människokroppen för att förhindra smittkoppor. Termen vaccin användes för ett ämne som skyddade mot smittkoppor. Sedan 1840 började man få vaccin mot smittkoppor genom att infektera kalvar. Det mänskliga smittkoppsviruset upptäcktes först 1904. Sålunda är smittkoppor den första infektionen mot vilken ett vaccin användes, det vill säga den första infektionen som kan förebyggas med vaccin. Framsteg inom vaccinförebyggande av smittkoppor har lett till att de utrotats över hela världen.
Numera används vaccination och vaccin som allmänna termer för vaccination och vaccinationsmaterial.
Pasteur, som i huvudsak inte visste något specifikt om orsakerna till rabies, förutom det obestridliga faktumet av dess smittsamma natur, använde principen om försvagning (attenuering) av patogenen. För att försvaga de patogena egenskaperna hos rabiespatogenen användes en kanin, i vars hjärna hjärnvävnaden från en hund som dog av rabies injicerades. Efter kaninens död injicerades dess hjärnvävnad i nästa kanin osv. Cirka 100 passager genomfördes innan patogenen anpassade sig till kaninens hjärnvävnad. När den injicerades subkutant i hundens kropp uppvisade den endast måttliga patogena egenskaper. Pasteur kallade en sådan "ombildad" patogen "fixerad", i motsats till den "vilda", som kännetecknas av hög patogenicitet. Pasteur utvecklade senare en metod för att skapa immunitet, bestående av en serie injektioner med gradvis ökande mängder av en fixerad patogen. Hund passerar full kurs injektioner visade sig vara helt resistenta mot infektion. Pasteur kom till slutsatsen att processen för utveckling av en infektionssjukdom i huvudsak är en kamp mellan mikrober och kroppens försvar. "Varje sjukdom måste ha sin egen patogen, och vi måste främja utvecklingen av immunitet mot denna sjukdom i patientens kropp," sa Pasteur. För att ännu inte förstå hur kroppen producerar immunitet kunde Pasteur använda dess principer och styra mekanismerna för denna process till gagn för människor. I juli 1885 fick Pasteur möjligheten att testa egenskaperna hos en "fixerad" rabiespatogen på ett barn som bitits av en rabiat hund. Pojken fick en serie injektioner av ett allt giftigare ämne, där den sista injektionen innehöll en helt patogen form av patogenen. Pojken förblev frisk. Rabiesviruset upptäcktes av Remlanger 1903.
Det bör noteras att varken smittkoppsviruset eller rabiesviruset var de första virusen som upptäcktes för att infektera djur och människor. Den första platsen tillhör med rätta mul- och klövsjukeviruset, upptäckt av Leffler och Frosch 1898. Dessa forskare, med hjälp av flera utspädningar av det filtrerbara medlet, visade dess toxicitet och drog en slutsats om dess korpuskulära natur.
I slutet av 1800-talet stod det klart att ett antal mänskliga sjukdomar, såsom rabies, smittkoppor, influensa och gula febern, är smittsamma, men deras orsakande medel upptäcktes inte med bakteriologiska metoder. Tack vare arbetet av Robert Koch (1843-1910), som banade väg för användningen av rena bakterieodlingstekniker, blev det möjligt att skilja mellan bakteriella och icke-bakteriella sjukdomar. 1890, på X Congress of Hygienists, tvingades Koch förklara att "... med de listade sjukdomarna har vi inte att göra med bakterier, utan med organiserade patogener som tillhör en helt annan grupp av mikroorganismer." Detta uttalande av Koch indikerar att upptäckten av virus inte var det slumpmässig händelse. Inte bara erfarenheten av att arbeta med patogener som var obegripliga till sin natur, utan också en förståelse av kärnan i vad som hände bidrog till formuleringen av idén om existensen av en ursprunglig grupp patogener av infektionssjukdomar av en icke- bakteriell natur. Det återstod att experimentellt bevisa dess existens.
Det första experimentella beviset på existensen av en ny grupp patogener av infektionssjukdomar erhölls av vår landsman - växtfysiolog Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) medan han studerade mosaiksjukdomar av tobak. Detta är inte förvånande, eftersom infektionssjukdomar av epidemisk natur ofta observerades i växter. Tillbaka 1883-84. Den holländska botanikern och genetikern de Vries observerade en epidemi av grönare blommor och föreslog sjukdomens smittsamma natur. År 1886 visade den tyske vetenskapsmannen Mayer, som arbetade i Holland, att växtsaften från växter som lider av mosaiksjukdom, när de inokuleras, orsakar samma sjukdom hos växter. Mayer var säker på att den skyldige till sjukdomen var en mikroorganism, och sökte efter den utan framgång. På 1800-talet orsakade tobakssjukdomar stor skada jordbruket i vårt land. I detta avseende sändes en grupp forskare till Ukraina för att studera tobakssjukdomar, som som student vid St. Petersburgs universitet inkluderade D.I. Ivanovsky. Som ett resultat av att studera sjukdomen som beskrevs 1886 av Mayer som mosaiksjukdom av tobak, D.I. Ivanovsky och V.V. Polovtsev kom till slutsatsen att den representerar två olika sjukdomar. En av dem - "ripa" - orsakas av en svamp, och den andra är av okänt ursprung. Studiet av tobaksmosaiksjukdom fortsatte av Ivanovsky vid Nikitsky Botanical Garden under ledning av akademiker A.S. Famytsina. Med hjälp av saften från ett sjukt tobaksblad, filtrerat genom ett Chamberlant-ljus, som behåller de minsta bakterierna, orsakade Ivanovsky en sjukdom i tobaksblad. Odling av den infekterade juicen på konstgjorda näringsmedia gav inga resultat och Ivanovsky kommer till slutsatsen att orsaksmedlet till sjukdomen är av ovanlig natur - det filtreras genom bakteriefilter och kan inte växa på konstgjorda näringsmedier. Att värma juicen vid 60-70 °C berövade den smittsamhet, vilket tydde på patogenens levande natur. Ivanovsky ringde först ny typ patogen "filtrerbara bakterier". Resultat av D.I. Ivanovsky användes som grund för sin avhandling, presenterad 1888, och publicerad i boken "On Two Diseases of Tobacco" 1892. Detta år anses vara året för upptäckten av virus.
Under en viss tid, i utländska publikationer, associerades upptäckten av virus med namnet på den holländska vetenskapsmannen Beijerinck (1851-1931), som också studerade tobaksmosaiksjukdom och publicerade sina experiment 1898. Beijerinck placerade den filtrerade saften av en infekterad växt på ytan av en agar, inkuberade och erhöll bakteriekolonier på dess yta. Efter detta togs det översta lagret av agar med bakteriekolonier bort och det inre lagret användes för att infektera en frisk växt. Växten är sjuk. Av detta drog Beijerinck slutsatsen att orsaken till sjukdomen inte var bakterier, utan någon flytande substans som kunde tränga in i agaren, och kallade patogenen "vätskesmitta." På grund av det faktum att Ivanovsky bara beskrev sina experiment i detalj, men inte ägnade vederbörlig uppmärksamhet åt patogenens icke-bakteriella natur, uppstod ett missförstånd av situationen. Ivanovskys arbete blev berömt först efter att Beijerinck upprepade och utökade sina experiment och betonade att Ivanovsky var den förste som bevisade den icke-bakteriella naturen hos det orsakande medlet för den mest typiska virussjukdomen hos tobak. Beijerinck själv erkände Ivanovskys företräde och den nuvarande prioriteringen av upptäckten av virus av D.I. Ivanovsky är erkänd över hela världen.
Ordet VIRUS betyder gift. Denna term användes också av Pasteur för att beteckna en smittsam princip. Det bör noteras att i början av 1800-talet kallades alla patogener för ordet virus. Först efter att naturen av bakterier, gifter och toxiner blev klara började termerna "ultravirus" och sedan helt enkelt "virus" att betyda "en ny typ av filtrerbar patogen." Termen "virus" slog rot vid 30-talet av vårt århundrade.
Det är nu klart att virus kännetecknas av ubiquity, det vill säga ubiquity of distribution. Virus infekterar representanter för alla levande riken: människor, ryggradsdjur och ryggradslösa djur, växter, svampar, bakterier.
Den första rapporten relaterade till bakteriella virus gjordes av Hankin 1896. I Chronicle of the Pasteur Institute uttalade han att "... vattnet i vissa floder i Indien har en bakteriedödande effekt...", vilket utan tvekan är relaterat till bakteriella virus. 1915 beskrev Twort i London, medan han studerade orsakerna till lysering av bakteriekolonier, principen om överföring av "lys" till nya kulturer under en serie generationer. Hans arbete var, som ofta händer, praktiskt taget obemärkt, och två år senare, 1917, återupptäckte kanadensaren de Hérelle fenomenet med bakteriell lysering i samband med ett filtreringsmedel. Han kallade detta medel en bakteriofag. De Herelle antog att det bara fanns en bakteriofag. Men forskning av Barnett, som arbetade i Melbourne 1924-34, visade en mängd olika bakteriella virus i fysiska och biologiska egenskaper. Upptäckten av mångfalden av bakteriofager har skapat stort vetenskapligt intresse. I slutet av 30-talet skapade tre forskare - fysikern Delbrück, bakteriologerna Luria och Hershey, verksamma i USA, den så kallade "Phage Group", vars forskning inom området bakteriofaggenetik i slutändan ledde till födelsen av en ny vetenskap - molekylärbiologi.
Studiet av insektsvirus har släpat betydligt efter virologin hos ryggradsdjur och människor. Det är nu klart att virus som infekterar insekter kan delas in i 3 grupper: själva insektsvirus, djur- och mänskliga virus för vilka insekter är mellanvärdar och växtvirus som även infekterar insekter.
Det första insektsviruset som identifierades var silkesmaskens gulsotvirus (silkworm polyhedrosis virus, kallat Bollea stilpotiae). Redan 1907 visade Provacek att ett filtrerat homogenat av sjuka larver var smittsamt för friska silkesmasklarver, men det var inte förrän 1947 som den tyske vetenskapsmannen Bergold upptäckte stavformade viruspartiklar.
En av de mest fruktbara studierna inom virologiområdet är Reeds studie av gula feberns natur på amerikanska armévolontärer 1900-1901. Det har på ett övertygande sätt visat sig att gula febern orsakas av ett filtrerbart virus som överförs av myggor och myggor. Man fann också att myggor förblev icke-smittsamma i två veckor efter att ha absorberat smittsamt blod. Sålunda bestämdes sjukdomens yttre inkubationsperiod (den tid som krävs för virusreproduktion hos en insekt) och de grundläggande principerna för epidemiologin för arbovirusinfektioner (virala infektioner överförda av blodsugande leddjur) fastställdes.
Växtvirusens förmåga att föröka sig i sin vektor, en insekt, demonstrerades 1952 av Maramorosh. Forskaren, med hjälp av insektsinjektionstekniker, visade på ett övertygande sätt förmågan hos astergulsotviruset att föröka sig i sin vektor, den sexfläckiga cikadan.
1.2. Stadier av utveckling av virologi
Historien om virologiprestationer är direkt relaterad till utvecklingsframgångar metodologisk bas forskning.
^ Slutet av XIX - början av XX-talet. Huvudmetoden för att identifiera virus under denna period var metoden för filtrering genom bakteriologiska filter (Chamberlan-ljus), som användes som ett sätt att separera patogener i bakterier och icke-bakterier. Genom att använda filtrerbarhet genom bakteriologiska filter upptäcktes följande virus:
1892 - tobaksmosaikvirus;
1898 - mul- och klövsjukevirus;
1899 - boskappestvirus;
1900 - gula febervirus;
1902 - höns- och fårkopporvirus;
1903 - rabiesvirus och svinpestvirus;
1904 - humant smittkoppsvirus;
1905 - hundvalpsvirus och vaccinvirus;
1907 - denguevirus;
1908 - smittkoppor och trakomvirus;
1909 - poliovirus;
1911 - Rous sarkomvirus;
1915 - bakteriofager;
1916 - mässlingvirus;
1917 - herpesvirus;
1926 - vesikulär stomatitvirus.
30-talet - den huvudsakliga virologiska metoden som används för att isolera virus och deras vidare identifiering är laboratoriedjur (vita möss - för influensavirus, nyfödda möss - för Coxsackie-virus, schimpanser - för hepatit B-virus, kycklingar, duvor - för onkogena virus, gnotobiontgrisar - för tarmvirus etc.). Den första personen som systematiskt använde laboratoriedjur i studien av virus var Pasteur, som redan 1881 forskade om att inokulera material från rabiespatienter i hjärnan på en kanin. En annan milstolpe var arbetet med att studera gula febern, vilket resulterade i användningen av nyfödda möss i virologisk praxis. Kulmen på denna arbetscykel var Cycles isolering 1948 av en grupp epidemiska myalgivirus som använde diande möss.
1931 - kycklingembryon, som är mycket känsliga för influensa, smittkoppor, leukemi, kycklingsarkom och vissa andra virus, började användas som en experimentell modell för att isolera virus. Och för närvarande används kycklingembryon i stor utsträckning för att isolera influensavirus.
1932 - Engelske kemisten Alford skapar konstgjorda fint porösa kolloidala membran - grunden för ultrafiltreringsmetoden, med hjälp av vilken det blev möjligt att bestämma storleken på viruspartiklar och differentiera virus på denna grund.
1935 - användningen av centrifugeringsmetoden gjorde det möjligt att kristallisera tobaksmosaikviruset. För närvarande används centrifugering och ultracentrifugeringsmetoder (accelerationen i botten av röret överstiger 200 000 g) i stor utsträckning för isolering och rening av virus.
1939 användes för första gången ett elektronmikroskop med en upplösning på 0,2-0,3 nm för att studera virus. Användningen av ultratunna vävnadssnitt och metoden för negativ kontrastering av vattensuspensioner gjorde det möjligt att studera interaktionen mellan virus och celler och att studera virioners struktur (arkitektur). Informationen som erhölls med hjälp av elektronmikroskopet utökades avsevärt genom röntgendiffraktionsanalys av kristaller och pseudokristaller av virus. Förbättringen av elektronmikroskop kulminerade i skapandet av svepmikroskop som gör det möjligt att få tredimensionella bilder. Med hjälp av elektronmikroskopi studerades virioners arkitektur och egenskaperna hos deras penetration in i värdcellen.
Under denna period upptäcktes huvuddelen av virus. Exempel inkluderar följande:
1931 - svininfluensavirus och hästvästra encefalomyelitvirus;
1933 - humant influensavirus och encefalomyelitvirus från östlig häst;
1934 - påssjukavirus;
1936 - musbröstcancervirus;
1937 - fästingburet encefalitvirus.
40-talet. 1940 upptäckte Hoagland och hans kollegor att vacciniaviruset innehåller DNA men inte RNA. Det blev uppenbart att virus skiljer sig från bakterier inte bara i storlek och oförmåga att växa utan celler, utan också genom att de bara innehåller en typ av nukleinsyra - DNA eller RNA.
1941 - Den amerikanske forskaren Hurst upptäckte fenomenet hemagglutination (erytrocytlimning) med hjälp av en modell av influensaviruset. Denna upptäckt låg till grund för utvecklingen av metoder för att upptäcka och identifiera virus och bidrog till studiet av interaktioner mellan virus och celler. Principen för hemagglutination är grunden för ett antal metoder:
^ HRA - hemagglutinationsreaktion - används för att upptäcka och titrera virus;
HAI – hemagglutination inhibition reaction – används för att identifiera och titrera virus.
1942 - Hurst upptäcker närvaron av ett enzym i influensaviruset, som senare identifieras som neuraminidas.
1949 - upptäckt av möjligheten att odla djurvävnadsceller under artificiella förhållanden. 1952 fick Enders, Weller och Robbins Nobelpriset för att utveckla cellodlingsmetoden.
Introduktionen till virologi av cellodlingsmetoden var viktigt event, vilket gjorde det möjligt att få odlade vacciner. Av de för närvarande allmänt använda kulturella levande och dödade vacciner som skapats på basis av försvagade stammar av virus, bör vacciner mot polio, påssjuka, mässling och röda hund noteras.
Skaparna av poliovaccin är de amerikanska virologerna Sabin (ett trivalent levande vaccin baserat på försvagade stammar av poliovirus av tre serotyper) och Salk (ett dödat trivalent vaccin). I vårt land har sovjetiska virologer M.P. Chumakov och A.A. Smorodintsev utvecklade en teknik för produktion av levande och dödade poliovacciner. 1988 satte Världshälsoförsamlingen WHO som mål att utrota polio över hela världen genom att helt stoppa cirkulationen av vilda poliovirus. Hittills har enorma framsteg gjorts i denna riktning. Användningen av global vaccination mot polio med hjälp av "runda" vaccinationssystem gjorde det möjligt att inte bara radikalt minska förekomsten, utan också att skapa områden fria från cirkulationen av vilda poliovirus.
Virus upptäckta:
1945 - Krim hemorragisk febervirus;
1948 - Coxsackie-virus.
50-tal. 1952 utvecklade Dulbecco en metod för att titrera plack i ett monolager av kycklingembryoceller, vilket introducerade en kvantitativ aspekt av virologi. 1956-62 Watson, Caspar (USA) och Klug (Storbritannien) utvecklas allmän teori symmetri av virala partiklar. Viruspartikelns struktur har blivit ett av kriterierna i virusklassificeringssystemet.
Denna period kännetecknades av betydande framsteg inom området bakteriofager:
Induktion av profagen av lysogeniserande fager har etablerats (Lvov et al., 1950);
Det har bevisats att smittsamhet är inneboende i fag-DNA och inte i proteinhöljet (Hershey och Chase, 1952);
Fenomenet generell transduktion upptäcktes (Zinder och Lederberg, 1952).
Det infektiösa tobaksmosaikviruset rekonstruerades (Frenkel-Conrad, Williams, Singer, 1955-57), och 1955 erhölls polioviruset i kristallin form (Shaffer, Shwerd, 1955).
Virus upptäckta:
1951 - murina leukemivirus och ECHO;
1953 - adenovirus;
1954 - röda hundvirus;
1956 - parainfluensavirus, cytomegalovirus, respiratoriskt syncytialvirus;
1957 - polyomvirus;
1959 - Argentinskt hemorragisk febervirus.
60-talet och efterföljande år kännetecknas av blomstringen av molekylärbiologiska forskningsmetoder. Framsteg inom området kemi, fysik, molekylärbiologi och genetik utgjorde grunden för den metodologiska basen för vetenskaplig forskning, som började användas inte bara på tekniknivå, utan också hela teknologier, där virus inte bara fungerar som ett objekt av forskning, men också som ett verktyg. Inte en enda upptäckt inom molekylärbiologi är komplett utan en viral modell.
1967 - Cates och McAuslan demonstrerar närvaron av ett DNA-beroende RNA-polymeras i vacciniavirion. I nästa år RNA-beroende RNA-polymeras finns i reovirus och sedan i paramyxo- och rhabdovirus. 1968 fastställde Jacobson och Baltimore att poliovirus har ett genomiskt protein kopplat till RNA; Baltimore och Boston fastställde att poliovirusets genomiska RNA översätts till ett polyprotein.
Virus upptäckta:
1960 - rhinovirus;
1963 - Australiskt antigen (HBsAg).
70-tal. Baltimore, samtidigt med Temin och Mizutani, rapporterade upptäckten av enzymet omvänt transkriptas (revertas) i RNA-innehållande onkogena virus. Det börjar bli möjligt att studera genomet av RNA-virus.
Studien av genuttryck i eukaryota virus gav grundläggande information om eukaryoternas molekylära biologi - förekomsten av mRNA:s lockstruktur och dess roll i RNA-translation, närvaron av en polyadenylatsekvens i 3"-änden av mRNA, splitsning och rollen av förstärkare i transkription identifierades först i studien av djurvirus.
1972 - Berg publicerar en rapport om skapandet av en rekombinant DNA-molekyl. En ny gren av molekylärbiologin håller på att växa fram - genteknik. Användningen av rekombinant DNA-teknik gör det möjligt att få fram proteiner som är viktiga inom medicinen (insulin, interferon, vacciner). 1975 - Köhler och Milstein producerar de första linjerna av hybrider som producerar monoklonala antikroppar (MAbs). De mest specifika testsystemen för att diagnostisera virusinfektioner utvecklas baserat på mAbs. 1976 - Blumberg får Nobelpriset för upptäckten av HBsAg. Det har fastställts att hepatit A och hepatit B orsakas av olika virus.
Virus upptäckta:
1970 - hepatit B-virus;
1973 - rotavirus, hepatit A-virus;
1977 - hepatit delta-virus.
80-tal. Utveckling av de idéer som fastställts av inhemsk forskare L.A. Zilbers idé att förekomsten av tumörer kan vara associerad med virus. Komponenterna i virus som är ansvariga för utvecklingen av tumörer kallas onkogener. Virala onkogener har visat sig vara bland de bästa modellsystemen som hjälper till att studera mekanismerna för onkogenetisk transformation av däggdjursceller.
1985 - Mullis får Nobelpriset för upptäckten av polymeraskedjereaktionen (PCR). Detta är en molekylärgenetisk diagnostisk metod, som också har gjort det möjligt att förbättra tekniken för att ta fram rekombinant DNA och upptäcka nya virus.
Virus upptäckta:
1983 - humant immunbristvirus;
1989 - hepatit C-virus;
1995 - Hepatit G-virus upptäcktes med PCR.
1.3. Utveckling av konceptet om virusens natur
Svar på frågorna "Vad är virus?" och "Vad är deras natur?" har varit föremål för debatt i många år sedan de upptäcktes. Om 20-30 år. ingen tvivlade på att virus är levande materia. På 30-40-talet. Man trodde att virus är mikroorganismer, eftersom de kan fortplanta sig, har ärftlighet, variabilitet och anpassningsförmåga till förändrade miljöförhållanden, och slutligen är mottagliga biologisk evolution, som tillhandahålls av naturligt och artificiellt urval. På 60-talet bestämde de första framgångarna för molekylärbiologi nedgången av begreppet virus som organismer. I virusets ontogenetiska cykel särskiljs två former - extracellulär och intracellulär. Termen VIRION introducerades för att beteckna den extracellulära formen av viruset. Skillnaderna mellan dess organisation och strukturen av celler har fastställts. Fakta som pekar på en helt annan typ av reproduktion från celler, kallad disjunktiv reproduktion, sammanfattas. Disjunktiv reproduktion är en tillfällig och territoriell separation av syntesen av virala komponenter - genetiskt material och proteiner - från den efterföljande sammansättningen och bildandet av virioner. Det har visat sig att det genetiska materialet hos virus representeras av en av två typer av nukleinsyra (RNA eller DNA). Det är formulerat att det huvudsakliga och absoluta kriteriet för att skilja virus från alla andra livsformer är frånvaron av deras egna proteinsyntetiseringssystem.
De ackumulerade uppgifterna gjorde det möjligt för oss att komma till slutsatsen att virus inte är organismer, inte ens de minsta, eftersom alla, till och med minimala organismer som mykoplasma, rickettsia och klamydia har sina egna proteinsyntetiseringssystem. Enligt definitionen formulerad av akademiker V.M. Zhdanov, virus är autonoma genetiska strukturer som endast kan fungera i celler med i varierande grad beroende av cellulära system för syntes av nukleinsyror och fullständigt beroende av cellulära proteinsyntetiserings- och energisystem, och genomgår oberoende evolution.
Virus är alltså en mångfaldig och talrik grupp av icke-cellulära livsformer som inte är mikroorganismer, och som är förenade i kungariket Vira.Virus studeras inom ramen för virologi, som är en oberoende vetenskaplig disciplin, som har sitt eget objekt och forskningsmetoder.
Virologi delas in i allmän och specifik, och virologisk forskning i grundläggande och tillämpad. Ämnet för grundläggande forskning inom virologi är virioners arkitektur, deras sammansättning, egenskaperna hos interaktionen mellan virus och celler, överföringsmetoder ärftlig information, molekylära mekanismer för syntes av element och processen för deras kombination till en helhet, molekylära mekanismer för variabilitet av virus och deras utveckling. Tillämpad forskning inom virologi är relaterad till att lösa problem inom medicin, veterinärmedicin och fytopatologi.
KAPITEL 2
^ STRUKTURELL OCH MOLEKYLÄR ORGANISATION AV VIRUS
I virusets ontogenetiska cykel särskiljs två stadier - extracellulär och intracellulär och följaktligen två former av dess existens - virion och vegetativ form. Ett virion är en hel viral partikel, huvudsakligen bestående av protein och nukleinsyra, ofta resistent mot exponering för faktorer yttre miljön och anpassad för att överföra genetisk information från cell till cell. Den vegetativa formen av viruset existerar i ett enda virus-cellkomplex och endast i deras nära interaktion.
2.1. Virion arkitektur
Den extracellulära formen av viruset - virionet, utformat för att bevara och överföra virusets nukleinsyra, kännetecknas av sin egen arkitektur, biokemiska och molekylärgenetiska egenskaper. Virions arkitektur hänvisar till den ultrafina strukturella organisationen av dessa supramolekylära formationer, som skiljer sig i storlek, form och strukturell komplexitet. En nomenklatur av termer har utvecklats för att beskriva arkitekturen hos virala strukturer:
En proteinsubenhet är en enda polypeptidkedja arrangerad på ett visst sätt.
En strukturell enhet (strukturelement) är en proteinensemble av högre ordning, bildad av flera kemiskt relaterade identiska eller icke-identiska subenheter.
Morfologisk enhet är en grupp av utsprång (kluster) på ytan av kapsiden, synliga i ett elektronmikroskop. Kluster bestående av fem (pentamer) och sex (hexamer) utsprång observeras ofta. Detta fenomen kallas pentamerisk-hexamer-klustring. Om en morfologisk enhet motsvarar en kemiskt signifikant formation (bevarar sin organisation under förhållanden med mild sönderdelning), används termen kapsomer.
Kapsid är ett yttre proteinhölje eller -hölje som bildar en sluten sfär runt den genomiska nukleinsyran.
Kärna - det inre proteinskalet i direkt anslutning till nukleinsyran.
Nukleokapsid är ett komplex av protein med nukleinsyra, som är en förpackad form av genomet.
Superkapsid eller peplos är virionhöljet som bildas av ett lipidmembran av cellulärt ursprung och virala proteiner.
Matrisen är en proteinkomponent som ligger mellan superkapsiden och kapsiden.
Peplomerer och ryggar är ytliga projektioner av superkapsiden.
Som redan nämnts kan virus passera genom de mest mikroskopiska porerna som fångar bakterier, vilket är anledningen till att de kallades filtreringsmedel. Filterbarhetsegenskapen hos virus beror på deras storlek, mätt i nanometer (nm), som är flera storleksordningar mindre än storleken på de minsta mikroorganismerna. Storleken på virala partiklar varierar i sin tur inom relativt vida gränser. De minsta enkla virusen har en diameter på något mer än 20 nm (parvovirus, picornavirus, fag Qβ), medelstora virus - 100-150 nm (adenovirus, coronavirus). De största känns igen som vacciniaviruspartiklar, vars dimensioner når 170x450 nm. Längden på filamentösa växtvirus kan vara 2000 nm.
Representanter för Vira-riket kännetecknas av en mängd olika former. Enligt deras struktur kan viruspartiklar vara enkla formationer, men kan vara ganska komplexa ensembler, inklusive flera strukturella element. En villkorlig modell av en hypotetisk virion, inklusive alla möjliga strukturella formationer, presenteras i figur 1.
Det finns två typer av virala partiklar (VP), som är fundamentalt olika varandra:
1) HFs som saknar ett hölje (icke-hölje eller otäckta virioner);
2) HF som har ett hölje (hölje eller belagda virioner).
Ris. 1. Strukturen av en hypotetisk virion
2.1.1. Strukturen av virioner som saknar ett hölje
Tre morfologiska typer av virioner som saknar hölje har identifierats: stavformade (trådliknande), isometriska och klubbformade (Fig. 2). Förekomsten av de två första typerna av avtäckta virioner bestäms av hur nukleinsyran viks och dess interaktion med proteiner.
1. Proteinsubenheter binder till nukleinsyran, ordnade längs den på ett periodiskt sätt så att den vikas till en spiral och bildar en struktur som kallas en nukleokapsid. Denna metod för regelbunden, periodisk interaktion mellan protein och nukleinsyra bestämmer bildandet av stavformade och filamentösa virala partiklar.
2. Nukleinsyra är inte associerad med ett proteinskal (möjliga icke-kovalenta bindningar är mycket rörliga). Denna interaktionsprincip bestämmer bildandet av isometriska (sfäriska) virala partiklar. Proteinskalen från virus som inte är associerade med nukleinsyra kallas kapsider.
3. Klubbformade virioner har en differentierad strukturell organisation och består av ett antal diskreta strukturer. De viktigaste strukturella elementen i virion är det isometriska huvudet och svansen. Beroende på viruset kan virionstrukturen också innehålla en muff, hals, krage, svansskaft, svansskida, basal lamina och fibriller. Bakteriofagerna i T-even-serien har den mest komplexa differentierade strukturella organisationen, vars virion består av alla de listade strukturella elementen.
Virioner eller deras komponenter kan ha två huvudtyper av symmetri (egenskapen hos kroppar som upprepar sina delar) - spiralformad och icosaedrisk. Om komponenterna i virion har olika symmetri, talar de om en kombinerad typ av HF-symmetri. (Schema 1).
Det spiralformade arrangemanget av makromolekyler beskrivs av följande parametrar: antalet subenheter per varv av helixen (u, antalet är inte nödvändigtvis ett heltal); avståndet mellan subenheter längs spiralaxeln (p); spiraldelning (P); P=pu. Klassiskt exempel Ett virus med en spiraltyp av symmetri är tobaksmosaikviruset (TMV). Nukleokapsiden av detta stavformade virus som mäter 18x300 nm består av 2130 identiska subenheter, det finns 16 1/3 subenheter per varv av helixen, spiraldelningen är 2,3 nm.
Ikosaedrisk symmetri är den mest effektiva för att konstruera slutna kretsar.
Virologi (från latin vīrus - "gift" och grekiska logos - ord, doktrin) - vetenskapen om virus, en gren av biologin.
Virologi blev en självständig disciplin i mitten av 1900-talet. Det uppstod som en gren av patologi - patologi hos människor och djur å ena sidan och fytopatologi å andra sidan. Inledningsvis utvecklades virologi hos människor, djur och bakterier inom ramen för mikrobiologi. Efterföljande framgångar för virologi är till stor del baserade på resultaten av relaterade naturvetenskaper - biokemi och genetik. Objektet för virologisk forskning är subcellulära strukturer - virus. I sin struktur och organisation tillhör de makromolekyler, därför från den tid då en ny disciplin tog form, molekylärbiologi, som förenade olika tillvägagångssätt för studiet av strukturen, funktionerna och organisationen av makromolekyler som bestämmer biologisk specificitet, blev virologin också integrerad del molekylärbiologi. Molekylärbiologi använder i stor utsträckning virus som ett forskningsverktyg, och virologi använder molekylärbiologiska metoder för att lösa sina problem.
Virologins historia
Virussjukdomar som smittkoppor, polio, gula febern och brokiga tulpaner har varit kända sedan länge, men under lång tid visste ingen något om orsakerna som orsakade dem. I slutet av 1800-talet, när den mikrobiella naturen hos ett antal infektionssjukdomar fastställdes, kom patologer till slutsatsen att många av de vanliga sjukdomarna hos människor, djur och växter inte kunde förklaras med bakterieinfektion.
Upptäckten av virus är associerad med namnen på D.I. Ivanovsky och M. Beyerinck. 1892 visade D.I. Ivanovsky att en tobakssjukdom - tobaksmosaik - kan överföras från sjuka växter till friska om de är infekterade med saften från sjuka växter, som tidigare passerat genom ett speciellt filter som håller kvar bakterier. År 1898 bekräftade M. Beyerinck data från D.I. Ivanovsky och formulerade idén att sjukdomen inte orsakas av en bakterie, utan av ett i grunden nytt smittämne som skiljer sig från bakterier. Han kallade det contagium vivum fluidum - en levande vätska smittsam princip. På den tiden användes termen "virus" för att beteckna den smittsamma början av någon sjukdom - från det latinska ordet "gift", "giftig början". Contagium vivum fluidum började kallas ett filtrerbart virus, och senare helt enkelt ett "virus". Samma år, 1898, visade F. Lefler och P. Frosch att det orsakande medlet för mul- och klövsjuka hos boskap passerar genom bakteriefilter. Kort därefter upptäcktes det att andra sjukdomar hos djur, växter, bakterier och svampar orsakades av liknande medel. 1911 upptäckte P. Rous ett virus som orsakar tumörer hos kycklingar. 1915 upptäckte F. Twort, och 1917, F. D'Herelle, oberoende bakteriofager - virus som förstör bakterier.
Naturen hos dessa patogener förblev oklar i mer än 30 år - fram till början av 30-talet. Detta förklarades av det faktum att traditionella mikrobiologiska forskningsmetoder inte kunde tillämpas på virus: virus är som regel inte synliga under ett ljusmikroskop och växer inte på konstgjorda näringsmedia.
Kategorier:Detaljerad koncept:Virologi.
Andra mykoplasma som är patogena för människor.
Mykoplasma lunginflammation.
Mycoplasma pneumoniae.
M. pneumoniae skiljer sig från andra arter genom serologi, såväl som genom egenskaper som b-hemolys av röda blodkroppar från får, aerob reduktion av tetrazolium och förmågan att växa i närvaro av metylenblått.
M. pneumoniae är den vanligaste orsaken till icke-bakteriell lunginflammation. Infektion med denna mykoplasma kan också ta formen av bronkit eller mild luftvägsfeber.
Asymtomatiska infektioner är vanliga. Familjeutbrott är vanliga och stora utbrott har inträffat inom militären. utbildningscenter. Inkubationstiden är cirka två veckor.
M. pneumoniae kan isoleras genom odling av sputum och svalgpinnar, men diagnosen ställs lättare med serologiska metoder, vanligtvis komplementfixeringstestet. Diagnosen mykoplasma lunginflammation underlättas av den empiriska upptäckten att många patienter bildar kalla agglutininer till mänskliga röda blodkroppar i grupp 0.
Mykoplasma är normalt invånare i fortplantningsorganen hos män och kvinnor. Den vanligaste arten är M. hominis, som är ansvarig för vissa fall av vaginal flytning, uretrit, salpingit och bäckensepsis. Det är den vanligaste orsaken till sepsis efter förlossningen.
Mikroorganismen kan komma in i moderns blod under förlossningen och lokaliseras i lederna. En grupp mykoplasmer (ureaplasmer) som bildar små kolonier övervägs möjlig orsak icke-gonokock uretrit hos personer av båda könen. Andra arter är normala kommensaler i munhålan och nasofarynx.
Förebyggande. Det handlar om att spara på hög nivå allmänt motstånd hos människokroppen. Ett vaccin tillverkat av dödade mykoplasmer för specifikt förebyggande av atypisk lunginflammation har erhållits i USA
1. Pyatkin K.D., Krivoshein Yu.S. Mikrobiologi. - TILL: ta studenten, 1992. - 432 sid.
Timakov V.D., Levashev V.S., Borisov L.B. Mikrobiologi. - M: Medicin, 1983. - 312 sid.
2. Borisov L.B., Kozmin-Sokolov B.N., Freidlin I.S. Guide till laboratoriekurser i medicinsk mikrobiologi, virologi och immunologi / red. Borisova L.B. – G.: Medicin, 1993. – 232 sid.
3. Medicinsk mikrobiologi, virologi och immunologi: Lärobok, red. A.A. Vorobyova. – M.: Medicinsk informationsbyrå, 2004. - 691 sid.
4. Medicinsk mikrobiologi, virologi, immunologi / red. L.B.Borisov, A.M.Smirnova. - M: Medicin, 1994. - 528 sid.
Odessa-2009
Föreläsning nr 21. Ämne och uppgifter medicinsk virologi. Allmänna egenskaper hos virus
Vi börjar studera en ny vetenskap - virologi, vetenskapen om virus. Virologi är en oberoende vetenskap inom modern naturvetenskap, som intar en avantgarde inom biologi och medicin, och virologins roll och betydelse ökar stadigt. Detta beror på ett antal omständigheter:
1. Virussjukdomar upptar en ledande plats i mänsklig infektionspatologi. Användningen av antibiotika gör det möjligt att effektivt lösa behandlingen av de flesta bakteriesjukdomar, samtidigt som det fortfarande inte finns tillräckligt effektiva och ofarliga läkemedel för behandling av virussjukdomar. I takt med att förekomsten av bakterieinfektioner minskar ökar andelen virussjukdomar stadigt. Problemet med massvirusinfektioner - luftvägar och tarm - är akut. Till exempel tar den välkända influensan ofta formen av massiva epidemier och till och med pandemier, där en betydande andel av världens befolkning insjuknar.
2. Den viralgenetiska teorin om ursprunget till tumörer och leukemi har vunnit erkännande och bekräftas alltmer. Därför förväntar vi oss att utvecklingen av virologi kommer att leda till en lösning på det viktigaste problemet med mänsklig patologi - problemet med karcinogenes.
3. För närvarande dyker nya virussjukdomar upp eller tidigare kända virussjukdomar blir akuta, vilket ständigt innebär nya utmaningar för virologin. Ett exempel är HIV-infektion.
4. Virus har blivit en klassisk modell för molekylärbiologi och molekylärgenetisk forskning. Många frågor om grundforskning inom biologi löses med hjälp av virus, virus används i stor utsträckning inom bioteknik.
5. Virologi - grundläggande vetenskap modern naturvetenskap inte bara för att den berikar andra vetenskaper med nya metoder och nya idéer, utan också för att ämnet för studier av virologi är en kvalitativt speciell form av organisering av levande materia - virus, som skiljer sig radikalt från alla andra levande varelser på jorden .
2. HISTORISK SKISS ÖVER VIRUSOLOGIENS UTVECKLING
Krediten för upptäckten av virus och beskrivningen av deras huvudsakliga egenskaper tillhör den ryske vetenskapsmannen Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920). Det är intressant att Ivanovsky började sin forskning som 3:e årsstudent vid St. Petersburg University, när han gjorde kursarbete i Ukraina och Bessarabien. Han studerade tobaksmosaiksjukdomen och fick reda på att det var en smittsam växtsjukdom, men dess orsaksämne tillhörde inte någon av de då kända grupperna av mikroorganismer. Senare, redan en certifierad specialist, fortsätter Ivanovsky sin forskning vid Nikitsky Botanical Garden (Krim) och utför ett klassiskt experiment: han filtrerar saften från bladen från den drabbade växten genom ett bakteriefilter och bevisar att juicens smittsamma aktivitet gör inte försvinna.
Därefter upptäcktes huvudgrupperna av virus. 1898 bevisade F. Leffler och P. Frosch filtrerbarheten hos det orsakande medlet för mul- och klövsjuka (mul- och klövsjukeviruset drabbar djur och människor), 1911 bevisade P. Raus filtrerbarheten hos orsakande medel för tumörsjukdomen - kycklingsarkom, 1915, F. Twort och 1917 upptäckte herr D'Herelle fager - bakteriella virus.
Så upptäcktes huvudgrupperna av virus. För närvarande är mer än 500 typer av virus kända.
Ytterligare framsteg i utvecklingen av virologi är förknippade med utvecklingen av metoder för att odla virus. Till en början studerades virus endast när de infekterade känsliga organismer. Ett betydande steg framåt var utvecklingen av en metod för att odla virus i kycklingembryon av Woodruff och Goodpasture 1931. En revolution inom virologin var utvecklingen av en metod för att odla virus i enskiktiga cellkulturer av J. Enders, T. Weller , F. Robbins och 1948. Inte utan anledning 1952 Denna upptäckt belönades med Nobelpriset.
Redan på 30-talet skapades de första virologiska laboratorierna. För närvarande i Ukraina finns Odessa Research Institute of Epidemiology and Virology uppkallad efter. I.I. Mechnikov, det finns virologiska laboratorier i ett antal forskningsinstitut för epidemiologi, mikrobiologi och infektionssjukdomar. Det finns virologiska laboratorier för praktisk hälsovård, som i första hand sysslar med diagnostik av virussjukdomar.
3. Komponera ultrastrukturen av virus
Först och främst måste det sägas att termen "virus" introducerades i vetenskaplig terminologiäven av L. Pasteur. L. Pasteur fick sitt vaccin för att förhindra rabies 1885, även om han inte upptäckte orsaken till denna sjukdom - det var fortfarande 7 år kvar innan upptäckten av virus. L. Pasteur kallade den hypotetiska patogenen för rabiesvirus, vilket översatt betyder "rabiesgift".
Termen "virus" används för att hänvisa till alla stadier av virusutveckling - både extracellulärt lokaliserade infektiösa partiklar och intracellulärt reproducerande virus. För att beteckna en viral partikel, termen " virion».
Förbi kemisk sammansättning Virus liknar i grunden andra mikroorganismer, de har nukleinsyror, proteiner och vissa har även lipider och kolhydrater.
Virus innehåller bara en typ av nukleinsyra - antingen DNA eller RNA. Följaktligen isoleras DNA-genomiska och RNA-genomiska virus. Nukleinsyra i virion kan innehålla från 1 till 40 %. Vanligtvis innehåller virionet endast en nukleinsyramolekyl, ofta sluten i en ring. Virala nukleinsyror skiljer sig inte mycket från eukaryota nukleinsyror, de består av samma nukleotider och har samma struktur. Visserligen kan virus inte bara innehålla dubbelsträngat, utan även enkelsträngat DNA. Vissa RNA-virus kan innehålla dubbelsträngat RNA, även om de flesta innehåller enkelsträngat RNA. Det bör noteras att virus kan innehålla plussträng-RNA, som kan fungera som budbärar-RNA, men de kan också innehålla minussträng-RNA. Sådant RNA kan utföra sin genetiska funktion först efter att den komplementära plussträngen syntetiserats i cellen. En annan egenskap hos virala nukleinsyror är att i vissa virus är nukleinsyran smittsam. Det betyder att om RNA utan proteininblandning isoleras från ett virus, till exempel polioviruset, och förs in i en cell, kommer en virusinfektion att utvecklas med bildning av nya viruspartiklar.
Proteiner finns i virus i en mängd av 50-90%, de har antigena egenskaper. Proteiner är en del av virionets höljestrukturer. Dessutom finns det interna proteiner associerade med nukleinsyran. Vissa virala proteiner är enzymer. Men dessa är inte enzymer som säkerställer metabolismen av virus. Virala enzymer är involverade i virusets penetration in i cellen, virusets utträde från cellen, några av dem är nödvändiga för replikering av virala nukleinsyror.
Lipoider kan vara från 0 till 50%, kolhydrater - 0 - 22%. Lipider och kolhydrater är en del av det sekundära skalet av komplexa virus och är inte virusspecifika. De lånas av viruset från cellen och är därför cellulära.
Låt oss notera en grundläggande skillnad i den kemiska sammansättningen av virus - närvaron av endast en typ av nukleinsyra, DNA eller RNA.
Ultrastruktur av virus- det här är virioners struktur. Storleken på virioner varierar och mäts i nanometer. 1 nm är en tusendels mikrometer. De minsta typiska virusen (poliomyelitvirus) har en diameter på cirka 20 nm, de största (variolavirus) - 200-250 nm. Genomsnittliga virus har storlekar på 60 - 120 nm. Små virus kan bara ses i ett elektronmikroskop, stora är på gränsen för upplösningen av ett ljusmikroskop och är synliga i ett mörkt synfält eller med speciell färgning som ökar storleken på partiklarna. Enskilda virala partiklar som är synliga under ett ljusmikroskop kallas vanligtvis elementära Paschen-Morozov-kroppar. E. Paschen upptäckte variolaviruset med hjälp av en speciell färg, och Morozov föreslog en försilvningsmetod som gjorde det möjligt att se även medelstora virus i ett ljusmikroskop.
Formen på virioner kan vara olika - sfärisk, kubisk, stavformad, spermieliknande.
Varje virion består av en nukleinsyra, som i virus utgör en "nukleon". Jämför - kärna i eukaryoter, nukleoid - i prokaryoter. Nukleonet är nödvändigtvis associerat med det primära proteinskalet - kapsiden, bestående av proteinkapsomerer. Som ett resultat bildas ett nukleoprotein - en nukleokapsid. Enkla virus består endast av en nukleokapsid (poliomyelitvirus, tobaksmosaikvirus). Komplexa virus har också ett sekundärt skal - en superkapsid, som förutom proteiner även innehåller lipider och kolhydrater.
Kombinationen av strukturella element i virion kan vara annorlunda. Det finns tre typer av symmetri av virus - spiralformad, kubisk och blandad. På tal om symmetri betonas symmetrin hos viruspartiklarna i förhållande till axeln.
På spiraltyp av symmetri individuella kapsomerer, synliga i ett elektronmikroskop, är anordnade längs nukleinsyrahelixen så att tråden passerar mellan två kapsomerer och täcker den på alla sidor. Resultatet är en stavformad struktur, såsom det stavformade tobaksmosaikviruset. Men virus med en spiralformad typ av symmetri behöver inte nödvändigtvis vara stavformade. Till exempel, även om influensaviruset har en spiralformad typ av symmetri, är dess nukleokapsid veckad på ett visst sätt och är täckt med en superkapsid. Som ett resultat är influensavirioner vanligtvis sfäriska till formen.
På kubisk typ symmetri, nukleinsyran viker sig på ett visst sätt i mitten av virion, och kapsomerer täcker nukleinsyran från utsidan och bildar en bulk geometrisk figur. Oftast bildas figuren av en ikosaeder, en polyeder med ett visst förhållande mellan antalet hörn och ytor. Till exempel har poliovirus denna form. I profil har virion formen av en hexagon. En mer komplex form av adenovirus, även av kubisk typ av symmetri. Långa trådar och fibrer sträcker sig från polyederns hörn och slutar i en förtjockning.
Med en blandad typ av symmetri, till exempel i bakteriofager, har huvudet med en kubisk typ av symmetri formen av en ikosaeder, och processen innehåller en spiralvriden kontraktil fibril.
Vissa virus har fler komplex struktur. Till exempel innehåller variolaviruset en stor nukleokapsid med en spiralformad typ av symmetri, och superkapsiden är komplex och innehåller ett system av rörformiga strukturer.
Sålunda är virus ganska komplexa. Men vi måste notera att virus inte har cellulär organisation. Virus är icke-cellulära varelser, och detta är en av deras grundläggande skillnader från andra organismer.
Några ord om virusens stabilitet. De flesta virus inaktiveras vid 56 - 60 °C i 5 - 30 minuter. Virus tål kylning bra, med rumstemperatur De flesta virus inaktiveras snabbt. Viruset är mer resistent mot ultraviolett strålning och joniserande strålning än bakterier. Virus är resistenta mot glycerol. Antibiotika har ingen effekt på virus alls. Av desinfektionsmedlen är det mest effektiva 5% Lysol, de flesta virus dör inom 1 - 5 minuter.
4. VIRUSREPRODUKTION
Vanligtvis använder vi inte termen "reproduktion av virus", utan säger snarare "reproduktion", reproduktion av virus, eftersom metoden för reproduktion av virus är fundamentalt annorlunda än metoden för reproduktion av alla organismer som vi känner till.
För bättre studier mekanismen för virusreproduktion, vi erbjuder dig en tabell som inte finns i läroböcker, men hjälper dig att förstå denna komplexa process.
stadier av virusreproduktion
Den första, förberedande perioden, börjar med stadiet av virusadsorption på cellen. Adsorptionsprocessen utförs på grund av den komplementära interaktionen mellan virusbindningsproteinerna och cellulära receptorer. Cellulära receptorer kan vara av glykoprotein-, glykolipid-, protein- och lipidnatur. Varje virus kräver specifika cellulära receptorer.
Virala bindningsproteiner belägna på ytan av kapsiden eller superkapsiden fungerar som virala receptorer.
Interaktionen mellan virus och cell börjar med ospecifik adsorption av virion på cellmembranet, och sedan sker specifik interaktion mellan virala och cellulära receptorer enligt komplementaritetsprincipen. Därför är processen för virusadsorption på en cell en specifik process. Om kroppen inte har celler med receptorer för ett visst virus, är infektion med denna typ av virus i en sådan organism omöjlig - det finns artresistens. Å andra sidan, om vi kunde blockera detta första stadium av interaktion mellan viruset och cellen, då skulle vi kunna förhindra utvecklingen av en virusinfektion i ett mycket tidigt skede.
Steg 2 - inträngning av viruset i cellen - kan ske på två huvudsakliga sätt. Den första, som beskrevs tidigare, kallas viropexis. Denna väg liknar fagocytos och är en variant av receptorendocytos. Den virala partikeln adsorberas på cellmembranet; som ett resultat av interaktionen mellan receptorer förändras membranets tillstånd, och den invaginerar, som om den flödar runt viruspartikeln. En vakuol bildas, avgränsad av ett cellmembran, i vars centrum den virala partikeln är belägen.
När ett virus kommer in membranfusionömsesidig penetration av elementen i virusskalet och cellmembranet sker. Som ett resultat hamnar virionens "kärna" i den infekterade cellens cytoplasma. Denna process sker ganska snabbt, så det var svårt att registrera den på elektrondiffraktionsmönster.
Avproteinisering - frisättning av det virala genomet från superkapsiden och kapsiden. Denna process kallas ibland "avklädning" av virioner.
Frisättning från membranen börjar ofta omedelbart efter att virion fäster till cellulära receptorer och fortsätter inuti cellcytoplasman. Lysosomala enzymer deltar i detta. I vilket fall som helst, för att utföra ytterligare reproduktion, är deproteinisering av den virala nukleinsyran nödvändig, eftersom utan detta det virala genomet inte kan inducera reproduktionen av nya virioner i den infekterade cellen.
Genomsnittlig reproduktionstid kallad latent, dold, eftersom viruset efter deproteinisering verkar "försvinna" från cellen, kan det inte detekteras på elektrondiffraktionsmönster. Under denna period detekteras närvaron av viruset endast genom förändringar i värdcellens metabolism. Cellen återuppbyggs under påverkan av det virala genomet på biosyntesen av komponenterna i virion - dess nukleinsyra och proteiner.
Första etappen av mellanperioden, t transkription virala nukleinsyror, omskrivning av genetisk information genom syntes av budbärar-RNA är en nödvändig process för att påbörja syntesen av virala komponenter. Det uppstår olika beroende på typen av nukleinsyra.
Viralt dubbelsträngat DNA transkriberas på samma sätt som cellulärt DNA av DNA-beroende RNA-polymeras. Om denna process utförs i cellkärnan (i adenovirus), används cellulärt polymeras. Om i cytoplasman (smittkoppsvirus), då med hjälp av RNA-polymeras, som penetrerar cellen som en del av viruset.
Om RNA:t är minussträngat (vid influensa, mässling, rabiesvirus) måste informations-RNA först syntetiseras på den virala RNA-matrisen med hjälp av ett speciellt enzym - RNA-beroende RNA-polymeras, som är en del av virionerna och penetrerar cellen längs med det virala RNA:t. Samma enzym finns också i virus som innehåller dubbelsträngat RNA (reovirus).
Reglering av transkriptionsprocessen utförs genom sekventiell omskrivning av information från "tidiga" och "sena" gener. "Tidiga" gener innehåller information om syntesen av enzymer som är nödvändiga för gentranskription och deras efterföljande replikation. I de "sena" finns information för syntesen av virushöljeproteiner.
Utsända- syntes av virala proteiner. Denna process är helt analog med det kända schemat för proteinbiosyntes. Virusspecifikt budbärar-RNA, cellulärt överförings-RNA, ribosomer, mitokondrier och aminosyror är involverade. Först syntetiseras enzymproteiner som är nödvändiga för transkriptionsprocessen, såväl som för partiell eller fullständig undertryckning av metabolismen av den infekterade cellen. Vissa virusspecifika proteiner är strukturella och ingår i virion (till exempel RNA-polymeras), andra är icke-strukturella, som endast finns i den infekterade cellen och är nödvändiga för en av processerna för virionreproduktion.
Senare börjar syntesen av virala strukturella proteiner - komponenter i kapsiden och superkapsiden.
Efter syntesen av virala proteiner på ribosomer kan deras post-translationella modifiering ske, som ett resultat av vilket de virala proteinerna "mognar" och blir funktionellt aktiva. Cellulära enzymer kan utföra fosforylering, sulfonering, metylering, acylering och andra biokemiska transformationer av virala proteiner. Processen med proteolytisk skärning av virala proteiner från stormolekylära prekursorproteiner är väsentlig.
Replikering viralt genom - syntes av virala nukleinsyramolekyler, reproduktion av viral genetisk information.
Replikation av viralt dubbelsträngat DNA sker med hjälp av cellulärt DNA-polymeras på ett semi-konservativt sätt på samma sätt som cellulär DNA-replikation. Enkelsträngat DNA replikerar genom en mellanliggande dubbelsträngad replikativ form.
Det finns inga enzymer i cellen som kan utföra RNA-replikation. Därför utförs en sådan process alltid av virusspecifika enzymer, vars information om syntesen kodas i det virala genomet. Under replikeringen av enkelsträngade RNA-genom syntetiseras först en RNA-sträng som är komplementär till den virala, och sedan blir denna nybildade RNA-sträng mallen för syntesen av genomkopior. Dessutom, i motsats till transkriptionsprocessen, där ofta endast relativt korta RNA-kedjor syntetiseras, bildas under replikation en komplett RNA-sträng omedelbart. Dubbelsträngat RNA replikerar på samma sätt som dubbelsträngat DNA, men med hjälp av motsvarande enzym - RNA-polymeras av viralt ursprung.
Som ett resultat av processen för replikering av viral genom ackumuleras medel av virala nukleinsyramolekyler som är nödvändiga för bildandet av mogna virioner i cellen.
Således är syntesen av individuella komponenter i virion separerad i tid och rum, sker i olika cellulära strukturer och i annan tid.
I sista perioden Under reproduktionen samlas virioner och viruset lämnar cellen.
Virion montering kan förekomma på olika sätt, men den är baserad på processen för självmontering av virala komponenter som transporteras från ställena för deras syntes till platsen för montering. Den primära strukturen av virala nukleinsyror och proteiner bestämmer ordningen för konformationen av molekylerna och deras koppling till varandra. Först bildas en nukleokapsid på grund av den strikt orienterade kopplingen av proteinmolekyler till kapsomerer och kapsomerer med nukleinsyra. För enkla virus är det här sammansättningen slutar. Sammansättningen av komplexa virus med en superkapsid är flerstegs och slutar vanligtvis under processen med att virioner lämnar cellen. I detta fall ingår element i cellmembranet i virusets superkapsid.
Utgång av viruset från cellen kan ske på två sätt. Vissa virus som saknar superkapsid (adenovirus, picornavirus) lämnar cellen på ett "explosivt" sätt. I detta fall lyseras cellen och virionerna lämnar den förstörda cellen in i det intercellulära utrymmet. Andra virus som har ett lipoprotein sekundärt hölje, till exempel influensavirus, lämnar cellen genom att knoppas från dess hölje. Cellen kan förbli livsduglig under lång tid.
Hela virusreproduktionscykeln tar vanligtvis flera timmar. Under de 4 till 5 timmar som går från det att en molekyl av viral nukleinsyra kommer in i en cell, kan från flera tiotal till flera hundra nya virioner bildas som kan infektera närliggande celler. Sålunda sker spridningen av virusinfektion i celler mycket snabbt.
Det sätt på vilket virus reproducerar sig är fundamentalt annorlunda än hur alla andra levande varelser reproducerar sig. Alla cellulära organismer förökar sig genom delning. När virus förökar sig syntetiseras enskilda komponenter i olika platser virusinfekterade celler och vid olika tidpunkter. Denna reproduktionsmetod kallas "frånkopplad" eller "disjunktiv".
Det bör sägas att interaktionen mellan viruset och cellen inte nödvändigtvis leder till det beskrivna resultatet - tidig eller försenad död av den infekterade cellen med produktion av en massa nya mogna virala partiklar. Det finns tre möjliga typer av virusinfektion i en cell.
Det första alternativet, som vi redan har diskuterat, inträffar när produktiv eller virulent infektioner.
Andra alternativet - beständig infektion av ett virus i en cell, när det sker en mycket långsam produktion av nya virioner med deras frisättning från cellen, men den infekterade cellen förblir livskraftig under lång tid.
Slutligen är det tredje alternativet integrativ typ interaktion mellan ett virus och en cell, under vilken integreringen av viral nukleinsyra i det cellulära genomet sker. Detta involverar den fysiska inkluderingen av en viral nukleinsyramolekyl i värdcellskromosomen. För genomiska DNA-virus är denna process ganska förståelig; RNA-genomiska virus kan bara integrera sitt genom i form av ett "provirus" - en DNA-kopia av viralt RNA syntetiserat med omvänt transkriptas - RNA-beroende DNA-polymeras. I fallet med integrering av det virala genomet i det cellulära genomet replikerar den virala nukleinsyran tillsammans med den cellulära under celldelningen. Ett virus i form av ett provirus kan finnas kvar i en cell under lång tid på grund av konstant replikation. Denna process kallas " virogeni».
5. VIRUS KARDINALA FUNKTIONER
Storleken på stora virus är dock jämförbar med storleken på klamydia och små rickettsia, och filtrerbara former av bakterier har beskrivits. För närvarande används praktiskt taget inte termen "filtrerbara virus", som under lång tid var vanligt att hänvisa till virus. Därför är liten storlek inte en grundläggande skillnad mellan virus och andra levande varelser.
För närvarande är därför de grundläggande skillnaderna mellan virus och andra mikroorganismer baserade på mer betydande biologiska egenskaper, som vi diskuterade i denna föreläsning.
Baserat på kunskapen om egenskaperna hos virus vi har analyserat kan vi formulera följande 5 grundläggande skillnader mellan virus från andra levande varelser på jorden:
1. Brist på cellulär organisation.
2. Närvaron av endast en typ av nukleinsyra (DNA eller RNA).
3. Brist på oberoende ämnesomsättning. Metabolism i virus förmedlas genom metabolism av celler och organismer.
4. Förekomsten av en unik, disjunktiv metod för reproduktion.
Således kan vi ge följande definition till virus.
Framgångarna för modern virologi är enorma. Forskare förstår allt mer och mer djupt och framgångsrikt den subtila strukturen, biokemiska sammansättningen och fysiologiska egenskaperna hos dessa ultramikroskopiska levande varelser, deras roll i naturen, mänskligt liv, djur och växter. Onkovirologi studerar ihärdigt och framgångsrikt virusens roll i förekomsten av tumörer (cancer), och försöker lösa detta århundrades problem.
TILL början av XXIårhundraden beskrivs mer 6 tusen virus som tillhör mer än 2 000 arter, 287 släkten, 73 familjer och 3 beställningar. För många virus har deras struktur, biologi, kemiska sammansättning och replikationsmekanismer studerats. Upptäckten och forskningen av nya virus fortsätter, och de fortsätter att förvåna med sin mångfald. Så 2003 upptäcktes det största kända viruset, mimivirus.
Upptäckten av ett stort antal virus krävs skapa sina samlingar och museer. De största bland dem finns i Ryssland (statlig samling av virus vid D.I. Ivanovsky Institute of Virology i Moskva), USA (Washington), Tjeckien (Prag), Japan (Tokyo), Storbritannien (London), Schweiz (Lausanne) och Tyskland (Brunschweig). Resultaten av vetenskaplig forskning inom virologiområdet publiceras i vetenskapliga tidskrifter och diskuteras vid internationella kongresser som anordnas vart tredje år (första gången 1968). 1966, vid den nionde internationella kongressen för mikrobiologi, valdes Internationella kommittén för virusets taxonomi (ICTV) för första gången.
Inom ramen för allmän, det vill säga molekylär virologi, fortsätter studiet av de grundläggande principerna för interaktion mellan virus och celler. Framstegen inom molekylärbiologi, virologi, genetik, biokemi och bioinformatik har visat att virusens betydelse inte är begränsad till att de orsakar infektionssjukdomar.
Det har visat sig att replikationsegenskaperna hos vissa virus leder till att viruset fångar upp cellulära gener och överför dem till genomet av en annan cell - horisontell överföring av genetisk information, vilket kan få konsekvenser både evolutionärt och i termer av malign degenerering av celler .
Vid sekvensering av genomet hos människor och andra däggdjur identifierades ett stort antal upprepade nukleotidsekvenser, vilka är defekta virala sekvenser - retrotransposoner (endogena retrovirus), som kan innehålla regulatoriska sekvenser som påverkar uttrycket av närliggande gener. Deras upptäckt och studie ledde till aktiv diskussion och forskning om virusens roll i evolutionen av alla organismer, i synnerhet i evolutionen av människor.
En ny riktning inom virologi är virusens ekologi. Att upptäcka virus i naturen, identifiera dem och uppskatta deras överflöd är en mycket svår uppgift. För närvarande har vissa metodiska tekniker utvecklats som gör det möjligt att uppskatta mängden av vissa grupper av virus, i synnerhet bakteriofager, i naturliga prover och spåra deras öde. Preliminära data har erhållits som indikerar att virus har en betydande inverkan på många biogeokemiska processer och effektivt reglerar förekomsten och arternas mångfald av bakterier och växtplankton. Studien av virus i denna aspekt har dock precis börjat, och olösta problem Det finns fortfarande mycket mer inom detta område av vetenskap.
Resultaten av allmän virologi har gett en kraftfull impuls till utvecklingen av dess tillämpade områden. Virologi har vuxit till ett stort kunskapsområde som är viktigt för biologi, medicin och jordbruk.
Virologer diagnostiserar virusinfektioner hos människor och djur, studerar deras spridning och utvecklar metoder för förebyggande och behandling. Den största bedriften var skapandet av vacciner mot polio, smittkoppor, rabies, hepatit B, mässling, gula febern, encefalit, influensa, påssjuka och röda hund. Ett vaccin har skapats mot papillomviruset, som är förknippat med utvecklingen av en typ av cancer. Tack vare vaccination har smittkoppor helt utrotats. Internationella program för fullständig utrotning av polio och mässling genomförs. Metoder utvecklas för att förebygga och behandla hepatit och human immunbrist (AIDS). Data om substanser med antiviral aktivitet ackumuleras. Baserat på dem har ett antal läkemedel skapats för behandling av AIDS, viral hepatit, influensa och sjukdomar orsakade av herpesvirus.
Studiet av växtvirus och egenskaperna hos deras spridning genom växten har lett till skapandet av en ny riktning i lantbruk– skaffa virusfritt plantmaterial. Meristem-teknologier som gör det möjligt att odla växter fria från virus används för närvarande för potatis och ett antal frukt- och blomgrödor.
Av exceptionell betydelse i detta skede är den kunskap som samlats om strukturen hos virus och deras genom för utvecklingen av genteknik. Ett slående exempel Detta är användningen av bakteriofag lambda för att erhålla bibliotek av klonade sekvenser. Dessutom, baserat på arvsmassan från olika virus, har den skapats och fortsätter att skapas Ett stort antal genetiskt modifierade vektorer för att leverera främmande genetisk information till celler. Dessa vektorer används för vetenskaplig forskning, för ackumulering av främmande proteiner, särskilt i bakterier och växter, och för genterapi. Genteknik använder vissa virala enzymer som nu tillverkas kommersiellt.
Små storlekar och förmågan att bilda regelbundna strukturer har öppnat möjligheten att använda virus inom nanoteknik för att erhålla nya biooorganiska material: nanorör, nanoledare, nanoelektroder, nanobehållare, för inkapsling av oorganiska föreningar, magnetiska nanopartiklar och oorganiska nanokristaller av strikt kontrollerade storlekar. Nya material kan skapas genom interaktion av regelbundet organiserade virala proteinstrukturer med metallinnehållande oorganiska föreningar. "Sfäriska" virus kan fungera som nanobehållare för att lagra och leverera läkemedel och terapeutiska gener till celler. Ytmodifierade infektiösa virioner och virala substrukturer kan användas som nanoverktyg (till exempel för biokatalys eller framställning av säkra vacciner).
17. Bakteriofagtiter, metoder för dess bestämning. Identifiering av djur- och växtvirus.
Bakteriofagtitern är antalet aktiva fagpartiklar per volymenhet av materialet som studeras. För att bestämma bakteriofagtitern används agarlagermetoden mest när man arbetar med bakteriofager. , föreslog av A. Grazia 1936. Denna metod kännetecknas av sin lätthet att implementera och noggrannheten av de erhållna resultaten och används också framgångsrikt för att isolera bakteriofager.
Kärnan i metoden är att en bakteriofagsuspension blandas med en kultur av känsliga bakterier, tillsätts till en lågkoncentrationsagar ("mjuk agar") och skiktas på ytan av en tidigare beredd 1,5 % näringsagar i en petriskål. Vatten (”hungrig”) 0,6 % användes som toppskikt i den klassiska Graziametoden. - nd agar. För närvarande används 0,7 % näringsagar oftast för dessa ändamål. När de inkuberas i 6-18 timmar förökar sig bakterierna i det övre "mjuka" lagret av agar i form av många kolonier, och får näring från det nedre lagret av 1,5 % näringsagar, som används som substrat. Den låga koncentrationen av agar i det övre lagret skapar en reducerad viskositet, vilket främjar god diffusion av fagpartiklar och deras infektion av bakterieceller. Infekterade bakterier genomgår lys, vilket resulterar i avkommafag som återigen infekterar bakterier i närheten av dem. Bildandet av en negativ koloni för T-gruppsfager orsakas av endast en bakteriofagpartikel, och därför fungerar antalet negativa kolonier som en kvantitativ indikator på innehållet av plackbildande enheter i testprovet.
Kulturen av fagkänsliga bakterier används i den logaritmiska tillväxtfasen i minsta kvantitet, vilket ger en kontinuerlig gräsmatta av bakterier. Förhållandet mellan antalet fagpartiklar och bakterieceller (mångfald av infektion) för varje fag-bakteriesystem väljs experimentellt så att 50-100 negativa kolonier bildas på en platta.
För att titrera en bakteriofag kan man även använda en enskiktsmetod som går ut på att man tillsätter suspensioner av bakterier och bakteriofag på ytan av en tallrik med näringsagar, varefter blandningen fördelas med en glasspatel. Denna metod är emellertid sämre i noggrannhet än agarskiktsmetoden och används därför inte i stor utsträckning.
Teknik för titrering och odling av bakteriofager. För att bestämma bakteriofagtitern späds den initiala fagsuspensionen sekventiellt i en buffertlösning eller i buljong (spädningssteg 10-1). Använd en separat pipett för varje spädning och blandningen rörs om kraftigt. Från varje spädning av suspensionen "sås" fagen på en gräsmatta av känsliga bakterier E. coli B. För att göra detta tillsätts 1 ml av den utspädda fagen i ett provrör med 3 ml "mjuk agar" smält och kyls till 48-50°C, varefter det tillsätts till varje provrör 0,1 ml av en kultur av en känslig mikroorganism (E. coli B) i den logaritmiska tillväxtfasen. Innehållet blandas genom att man roterar provröret mellan handflatorna och undviker att det bildas bubblor. Häll sedan snabbt på ytan av agarens (1,5 %) näringsmedium i en petriskål och fördela den jämnt över den, skaka skålen försiktigt. Vid titrering med agarlagermetoden bör minst två plattor med samma fagutspädning inokuleras parallellt. Efter att det översta lagret har stelnat vänds kopparna upp och ner och placeras i en termostat med en temperatur på 37°C, optimalt för utveckling av känsliga bakterier. Resultaten registreras efter 18-20 timmars inkubation.
Antalet negativa kolonier räknas på samma sätt som att räkna bakteriekolonier, och fagtitern bestäms med formeln:
Där N är antalet fagpartiklar i 1 ml av testmaterialet; n är det genomsnittliga antalet negativa kolonier per platta; D - utspädningsnummer; V är volymen av det inokulerade provet, ml.
I det fall då det är nödvändigt att bestämma infektionsmångfalden, bestäms titern av livsdugliga celler av E. coli B-bakterier i 1 ml näringsbuljong parallellt. För att göra detta, späd den initiala suspensionen av bakterieceller till 10 -6 och ympa den (0,1 ml) parallellt på 2 koppar. Efter inkubation vid 37 °C under 24 timmar, räknas antalet kolonier som bildas på en petriskål och celltitern bestäms.
För att isolera virus från människor, djur och växter, introduceras materialet som studeras i kroppen på försöksdjur och växter som är känsliga för virus eller infekterar cell(vävnads)kulturer och organkulturer. Förekomsten av viruset bevisas genom karakteristisk skada hos försöksdjur (eller växter), och i vävnadskulturer - genom skada på celler, den så kallade cytopatiska effekten, som känns igen genom mikroskopisk eller cytokemisk undersökning. Med V. och. "plackmetoden" används - observation av defekter i cellskiktet orsakade av förstörelse eller skada på celler i områden med virusackumulering. Virioner, som har en karakteristisk struktur bland olika virus, kan identifieras med elektronmikroskopi. Ytterligare identifiering av virus baseras på integrerad användning av fysikaliska, kemiska och immunologiska metoder. Sålunda skiljer sig virus i känslighet för eter, vilket är förknippat med närvaron eller frånvaron av lipider i deras skal. Typen av virusnukleinsyra (RNA och DNA) kan bestämmas med kemiska eller cytokemiska metoder. För att identifiera virala proteiner används serologiska reaktioner med sera som erhållits genom immunisering av djur med motsvarande virus. Dessa reaktioner gör det möjligt att känna igen inte bara typer av virus, utan också deras varianter. Serologiska forskningsmetoder gör det möjligt att diagnostisera genom närvaron av antikroppar i blodet. virusinfektion hos människor och högre djur och studera cirkulationen av virus bland dem. För att identifiera latenta (dolda) virus hos människor, djur, växter och bakterier används speciella forskningsmetoder.
Människokroppen är mottaglig för alla typer av sjukdomar och infektioner, och djur och växter blir också sjuka ganska ofta. Forskare från förra seklet försökte identifiera orsaken till många sjukdomar, men även efter att ha bestämt symtomen och sjukdomsförloppet kunde de inte med säkerhet säga om dess orsak. Det var först i slutet av artonhundratalet som termen "virus" dök upp. Biologi, eller snarare en av dess sektioner - mikrobiologi, började studera nya mikroorganismer, som, som det visade sig, har varit grannar under lång tid och bidrar till försämringen av hans hälsa. För att mer effektivt kunna bekämpa virus har en ny vetenskap uppstått - virologi. Det är hon som kan berätta mycket intressant om forntida mikroorganismer.
Virus (biologi): vad är det?
Först på 1800-talet upptäckte forskare att orsakerna till mässling, influensa, mul- och klövsjuka och andra infektionssjukdomar inte bara hos människor utan även hos djur och växter är mikroorganismer som är osynliga för det mänskliga ögat.
Efter att virus upptäckts kunde biologin inte omedelbart ge svar på de frågor som ställdes om deras struktur, förekomst och klassificering. Mänskligheten har ett behov av en ny vetenskap - virologi. För närvarande arbetar virologer med att studera bekanta virus, övervaka deras mutationer och uppfinna vacciner som kan skydda levande organismer från infektion. Ganska ofta, i experimentsyfte, skapas en ny stam av viruset, som lagras i ett "vilande" tillstånd. På grundval av detta utvecklas läkemedel och observationer görs av deras effekter på organismer.
I moderna samhället Virologi är en av de viktigaste vetenskaperna och den mest eftertraktade forskaren är en virolog. Yrket som virolog, enligt sociologer, blir mer och mer populärt för varje år, vilket väl speglar vår tids trender. När allt kommer omkring, enligt många forskare, kommer krig snart att utkämpas och styrande regimer etableras med hjälp av mikroorganismer. Under sådana förhållanden kan en stat med högt kvalificerade virologer visa sig vara den mest motståndskraftiga och dess befolkning den mest livskraftiga.
Uppkomsten av virus på jorden
Forskare tillskriver uppkomsten av virus till de äldsta tiderna på planeten. Fast det är omöjligt att med säkerhet säga hur de såg ut och vilken form de hade på den tiden. När allt kommer omkring har virus förmågan att penetrera absolut alla levande organismer, de har tillgång till de enklaste formerna av liv, växter, svampar, djur och, naturligtvis, människor. Men virus lämnar inte efter sig några synliga lämningar i form av till exempel fossiler. Alla dessa egenskaper i mikroorganismernas liv komplicerar avsevärt deras studie.
- de var en del av DNA:t och separerade med tiden;
- de byggdes in i arvsmassan från början och under vissa omständigheter "vaknade de" och började reproducera sig.
Forskare föreslår att genomet hos moderna människor innehåller ett stort antal virus som infekterade våra förfäder, och nu är de naturligt integrerade i DNA:t.
Virus: när upptäcktes de?
Studiet av virus är en ganska ny gren av vetenskapen, eftersom man tror att den dök upp först i slutet av artonhundratalet. I själva verket kan man säga att själva virusen och deras vacciner omedvetet upptäcktes av en engelsk läkare i slutet av artonhundratalet. Han arbetade med att skapa ett botemedel mot smittkoppor, som vid den tiden dödade hundratusentals människor under en epidemi. Han lyckades skapa ett experimentvaccin direkt från såret på en av flickorna som hade smittkoppor. Denna vaccination visade sig vara mycket effektiv och räddade mer än ett liv.
Men D.I. Ivanovsky anses vara den officiella "fadern" till virus. Denna ryska forskare studerade sjukdomar hos tobaksväxter under lång tid och gjorde ett antagande om små mikroorganismer som passerar genom alla kända filter och inte kan existera på egen hand.
Några år senare identifierade fransmannen Louis Pasteur, i färd med att bekämpa rabies, dess orsakande medel och introducerade termen "virus". Ett intressant faktum är att mikroskopen från slutet av artonhundratalet inte kunde visa virus för forskare, så alla antaganden gjordes om osynliga mikroorganismer.
Utveckling av virologi
Mitten av förra seklet gav en kraftfull impuls till utvecklingen av virologi. Till exempel gjorde det uppfunna elektronmikroskopet det äntligen möjligt att se virus och klassificera dem.
På femtiotalet av 1900-talet uppfanns poliovaccinet, som blev en räddning från denna fruktansvärda sjukdom för miljontals barn runt om i världen. Dessutom har forskare lärt sig att odla mänskliga celler i en speciell miljö, vilket har lett till möjligheten att studera mänskliga virus i laboratoriet. För närvarande har ungefär ett och ett halvt tusen virus redan beskrivits, även om för femtio år sedan bara tvåhundra liknande mikroorganismer var kända.
Egenskaper hos virus
Virus har ett antal egenskaper som skiljer dem från andra mikroorganismer:
- Mycket små storlekar, mätt i nanometer. Stora mänskliga virus, som smittkoppor, är trehundra nanometer stora (det är bara 0,3 millimeter).
- Varje levande organism på planeten innehåller två typer av nukleinsyror, men virus har bara en.
- Mikroorganismer kan inte växa.
- Virus förökar sig endast i en levande värdcell.
- Existens sker endast inuti cellen, utanför den kan mikroorganismen inte visa tecken på vital aktivitet.
Virus bildas
Hittills kan forskare med säkerhet deklarera två former av denna mikroorganism:
- extracellulär - virion;
- intracellulärt - virus.
Utanför cellen är virionet i ett "sovande" tillstånd, det visar inga tecken på liv. Väl i människokroppen hittar den en lämplig cell och, först efter att ha penetrerat den, börjar den aktivt föröka sig och förvandlas till ett virus.
Virusstruktur
Nästan alla virus, trots att de är ganska olika, har samma struktur:
- nukleinsyror som bildar genomet;
- proteinskal (kapsid);
- Vissa mikroorganismer har också en membranbeläggning ovanpå skalet.
Forskare tror att denna enkelhet i strukturen tillåter virus att överleva och anpassa sig till förändrade förhållanden.
För närvarande särskiljer virologer sju klasser av mikroorganismer:
- 1 - består av dubbelsträngat DNA;
- 2 - innehåller enkelsträngat DNA;
- 3 - virus som kopierar sitt RNA;
- 4 och 5 - innehåller enkelsträngat RNA;
- 6 - transformera RNA till DNA;
- 7 - transformera dubbelsträngat DNA genom RNA.
Trots det faktum att klassificeringen av virus och deras studier har gjort stora framsteg, medger forskare möjligheten av uppkomsten av nya typer av mikroorganismer som skiljer sig från alla de som redan listats ovan.
Typer av viral infektion
Interaktionen mellan virus och en levande cell och metoden för att lämna den bestämmer typen av infektion:
- Lytisk
Under infektionsprocessen lämnar alla virus cellen samtidigt, och som ett resultat dör cellen. Därefter "bosätter sig" virusen i nya celler och fortsätter att förstöra dem.
- Beständig
Virus lämnar värdcellen gradvis och börjar infektera nya celler. Men den gamla fortsätter sin livsaktivitet och "föder" nya virus.
- Latent
Viruset är inbäddat i själva cellen, under dess delning överförs det till andra celler och sprider sig i hela kroppen. Virus kan förbli i detta tillstånd under ganska lång tid. Under de nödvändiga omständigheterna börjar de aktivt föröka sig och infektionen fortsätter enligt de typer som redan listats ovan.
Ryssland: var studeras virus?
I vårt land har virus studerats under ganska lång tid, och det är ryska specialister som är ledande inom detta område. D.I. Ivanovsky Research Institute of Virology ligger i Moskva, vars specialister ger ett betydande bidrag till vetenskapens utveckling. På basis av forskningsinstitutet driver jag forskningslaboratorier, upprätthåller ett rådgivningscentrum och en avdelning för virologi.
Samtidigt arbetar ryska virologer med WHO och utökar sin samling av virusstammar. Forskningsinstitutets specialister arbetar inom alla områden av virologi:
- allmän:
- privat;
- molekyl.
Det är värt att notera att det under de senaste åren har funnits en tendens att förena ansträngningarna från virologer runt om i världen. Sådant gemensamt arbete är mer effektivt och möjliggör allvarliga framsteg i studien av frågan.
Virus (biologi som vetenskap har bekräftat detta) är mikroorganismer som följer med alla levande varelser på planeten under hela deras existens. Därför är deras studie så viktig för överlevnaden för många arter på planeten, inklusive människor, som mer än en gång i historien har fallit offer för olika epidemier orsakade av virus.
