Загальні відомості про віруси.

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 12Следующая ⇒

Факультет ветеринарної медицини

Кафедра мікробіології, вірусології та епізоотології

Ілюстраційні матеріали

Для лекційного курсу

З дисципліни

ВЕТЕРИНАРНА ВІРУСОЛОГІЯ

для студентів

ОКР «Магістр», «Бакалавр»

Житомир 2011

Методична розробка підготована доц. кафедри мікробіології, вірусології та епізоотології, к. б. н Солодкою Л.О.

Затверджено на засіданні кафедри мікробіології, вірусології та епізоотології “___” ______ 2011р., протокол № ____

Зав кафедрою, професор ___________________________ Галатюк О.Є.

Схвалено методичною комісією факультету ветеринарної медицини

“ ____” __________2011 р., протокол № ______

Голова методичної комісії _________________________ Ю.Ю.Довгій

ЗМІСТ

Розділу 1

«ЗАГАЛЬНА ВІРУСОЛОГІЯ»

ТЕМА №1.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ВІРУСИ.

ПОРІВНЯННЯ ВІРСІВ ТА КЛІТИННИХ МІКРООРГАНІЗМІВ.

Рис1 Некроз, викликаний вірусами на листі тютюну

Рис.2 Вірус тютюнової мозаїки: А – електронномікроскопічний препарат, Б – модель вірусу (капсид + нуклеїнова кислота)

Табл.1. Історія вірусології в датах

Рис.3 Фаги – віруси мікроорганізмів

Рис. 4 Розміри вірусів та інфекційних агентів клітинної будови.

Сучасна вірусологія

Фундаментальні питання Прикладні області

Рис. 5. Проблематика сучасної вірусології.

Табл. 2. Порівняльна характеристика вірусів та клітинних мікроорганізмів

Вірус

Живий організм Набір хімічних речовин

При розвитку в організмі хазяїна За межами організму хазяїна

(в оточуючому середовищі)

Рис. 6 Особливості існування вірусу в навколишньому середовищі та організмі хазяїна.

ТЕМА 2.

СТРУКТУРА ВІРІОНІВ.

Рис. 7 Схематичне зображення вірусів різних типів.

1 2

Рис. 8 Прості і складні віруси із спіральним (1)

Таблиця 3. Ультраструктура зрілих віріонів.

Рис. 9 Икосаедричні капсиди. Формування вірусних капсомерів (гексонні та пентонні структури)

Таблиця 4. Функції структур віріона

Рис10 Вірусний препарат з нормальними та „порожніми” капсидами

Рис.11 Віріони із кубічною симетрією:

ТЕМА №3.

ХІМІЧНИЙ СКЛАД ВІРУСІВ.

Таблиця 5. Хімічні речовини в структурах вірусів

Вирусні нуклеїнові кислоти

У вірусних частинках міститься тільки один вид нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), а не два, як у клітинних організмів. Молекулярна маса вірусних нуклеїнових кислот вимірюється в Дальтонах (Д). У простих вірусів геноми містять від 4 до 40 тисяч нуклеотидів, у складних – від 100 до 300 тисяч нуклеотидів. Довжина нуклеїнової кислоти віріона, як і у клітинних обєктів набагато більше їх лінійних розмірів. Вона вимірюється в міліметрах, і складає (16-52)* 10^{-4 мм у простих та (70-93)*10-3 мм – у складних віріонів.}

Будова і форми нуклеїнових кислот у вірусів та клітинних мікроорганізмів значно відрізняються. Мікроорганізми, рослини, тварини в одній і тій самій клітині мають:

· двониткові молекули ДНК. Лінійні (ядро) і кільцеві (мітохондрії) у еукаріотів та кільцеві у прокаріотів (нуклеоїд);

· однониткові молекули РНК. Інформаційна РНК у про- та еукаріотів. Молекули з окремими кільцевими або двонитковими ділянками (рибосомальні та транспортні РНК про- та еукаріотів).

	Віруси хребетних (поділ за будовою геному і типом нуклеїнової кислоти)
РНК-вмісні (80% відомих вірусів)		ДНК-вмісні (20% відомих вірусів)
Лінійний одно спіральний		Кільцевий одно спіральний
Фрагментов. лінійний одно спіральний	Кільцевий двоспіральний (варіанти)
Фрагментов.кільцев. одно спіральний	Лінійний одно спіральний
Фрагментований двоспіральний		Лінійний двоспіральний

Рис.16 Структура вірусу герпесу (складний, ДНК-вмісний, двониткова лінійна ДНК)

Рис.17 Структура вірусу гепатиту А

(простий, РНК-вмісний, однониткова лінійна +РНК)

Рис.18 Структура флавівірусу (складний, РНК-вмісний, однониткова, лінійна + РНК)

Рис. 19 Структура вірусу грипу

(складний, РНК-вмісний, однониткова фрагментова РНК)

БІЛКИ ВІРІОНІВ

Кодуються ( записані) геномом віруса. Синтезуються іРНК на рибосомах клітини-хазяїна. Входять до багатьох структур зрілих вріонів (пепломери, матрикс, капсид, серцевина). Віріонні білки розрізняються за: будовою; участю в репродукції вірусів; можливістю виділення молекул конкретного білка із вірусного матеріалу.

Зазначені ознаки дозволяють розділити віріонні білки на декілька груп.

Рис.20 Характеристики структурних та неструктурних білків.

ВУГЛЕВОДИ ВІРІОНІВ

Рис.21. Характеристика пепломерів складних вірусів

Ліпіди віріонів (суперкапсид оболонкових вірусів).Фосфоліпіди та холестерин.
Функції ліпідів
1. ізоляція внутрішнього шару віріонів від гідрофільних речовин зовнішнього середовищ;. 2. стабілізація структури віріона;	3. утримання та взаємодія пепломерів; 4. забезпечення перших етапів взаємодії з клітиною-хазяїном
Готові речовини мембранних структур клітини-хазяїна (цитоплазматична мембрана, мебрани ядра, ендоплазматичної сітки, комплексу Гольджи)
Під час розмноження частина мембрани клітини-хазяїна перетворюється на зовнішню оболонку віріона.

Рис.22. Функції та походження вірусних ліпідів.

Рис. 23 Структура цитоплазматичної мембрани тваринної клітини: 1 – трансмембранні білки, 2,3 – зовнішні білки з олігоцукрами, 4 - внутрішні білки

ТЕМА 4:

”КЛАСИФІКАЦІЯ ВІРІОНІВ”.

Перші спроби класифікації вірусів, на основі підходу, прийнятого в мікробіології, було зроблено в 40-х роках 20 ст. Але незабаром стало ясно, що таксономія вірусів буде розвиватись особливим шляхом. З 1974 року питаннями розробки номенклатури і класифікаціїї займається Міжнародний комітет по таксономії вірусів (МКТВ). Класифікація віріонів спирається на їх фундаментальні властивості. Крім вірусів хребетних, існують: віруси безхребетних (бакуло-, покс-, ірідо-, рабдо-, ретро-, пікорнавіруси) та віруси рослин (рео-, рабдовіруси), а також - віруси мікроорганізмів (вражають більше 100 видів бактерій, цианобактерій, мікоплазм, 73 вида грибів).

Рис. 24 Зовнішній вигляд

Табл.6. Принципи класифікації вірусів.

Таблиця 7. Таксономічні ознаки збудників вірусних хвороб хребетних.

№

Родина вірусів к-ть видів в родині

Тип та структура геному

Тип симетрії капсиду

Зовнішня оболонка

Розмір віріону, нм

Хазяї

РНК-вмісні, прості, зовнішня оболонка – капсид

Астровірус 6 видів 15 варіантів

+РНК

Кубічна, сфера

Капсид

28-30

Людина, свині, коти, птиця

2.

Бірнавірус 3 вида

РНК 2 фрагм.

Кубічна, сфера

Капсид

50-70

Птиці, риби

3.

Каліцивірус 10 видів

+РНК

Кубічна, сфера

Капсид

30-40

Кролі, зайці, свині, коти, собаки, птиця, ВРХ

Нодавірус 1 вид десятки варіантів

+РНК

Кубічна, сфера

Капсид

28-30

Морські риби

5.

Пікорнавірус 45 видів 244 варіанта

+РНК

Кубічна, сфера

Капсид

22-30

Людина, примати, свині, коні, ВРХ, птиця, щури.

6.

Реовірус 47 видів 98 варіантів

РНК 10-12 фрагм.

Кубічна, сфера

Капсид

50-70

Людина, ДРХ,ВРХ, птиця, свині, коні, примати, змії.

ДНК-вмісні, прості, зовнішня оболонка – капсид

1.

Аденовірус 39 видів122 варіанта

+ДНК і -ДНК

Кубічна, сфера

Капсид

70-90

Людина, примати, ВРХ, ДРХ, свині, коні, собаки, миші, птиця.

Папіломавіру с 14 видів 80 варіантів

ДНК

Кубічна, сфера

Капсид

Людина, примати, свині, ВРХ, ДРХ, собаки, коти, гризуни.

Поліомавірус 11 видів

ДНК

Кубічна, сфера

Капсид

Людина, примати, ВРХ, кроліпапуги, миші

4.

Парвовірус 31 вид 40 варіантів

+ або –ДНК

Кубічна, сфера

Капсид

18-25

Людина, примати, птиця, коні, ВРХ, ДРХ.свині, коні, собаки, коти, гризуни, хутрові

Цирковірус 4 вида

-ДНК

Кубічна, сфера

Капсид

15-25

Птиця, свині

РНК-вмісні, складні, зовнішня оболонка – суперкапсид

1.

Аренавірус 20 видів

+РНК та –РНК 2 фрагм

Спіральна, сфера або паличка

Суперкапсид

50-300

-

Артерівірус 4 вида

+РНК

Кубічна, сфера

Суперкапсид

45-70

Коні, свині, примати, миші

Борнавірус 1 вид

-РНК

Спіральна

Суперкапсид

80-120

4.

Буньявірус 4 вида

- РНК 3фрагм.

Спіральна, сфера

Суперкапсид

90-120

5.

Корона вірус 7 видів

+РНК

Спіральна, сфера або паличка

Суперкапсид

60-220

Людина, свині, птиця, собаки, коти, гризуни

6.

Ортоміксовірус 6 видів десятки варіантів

- РНК 6-8 фрагм.

Спіральна, сфера або паличка

Суперкапсид

80-120

Людина, тварини, птиця, м’ясоїдні, тюлені

7.

Параміксовірус 23 вида 33 варіанта

-РНК

Спіральна

Суперкапсид

80-450

Людина, примати, ДРХ, свині, птиця, м’ясоїдні, тюлені, китоподібні.

8.

Рабдовірус 105 видів

-РНК

Спіральна, форма кулі

Суперкапсид

130-380

Людина, собаки, коти, м’ясоїдні, ВРХ, птиця, риби,

9.

Ретровірус 46 видів55 варіантів

+РНК

Складна,сфера

Суперкапсид

70-130

Людина, примати, птиці, гризуни, ВРХ, коти, коні, змії, риби

10.

Тогавірус 25 видів

-РНК

Кубічна, сфера

Суперкапсид

40-70

Філовірус 5 видів

-РНК

Спіральна, нитка

Суперкапсид

700-900

Людина, примати

Флавівірус

+РНК

Кубічна, сфера

Суперкапсид

30-60

Людина, ВРХ,ДРХ, птиця, щури

ДНК-вмісні, складні, зовнішня оболонка – суперкапсид

Асфарвірус 1 вид

ДНК

Кубічна, сферв

Суперкапсид

170-200

Свині

2.

Гепадновірус 7 видів

+ДНК

Складна, сфера

Суперкапсид

Людина, птиці, білка

3.

Герпесвірус 110 видів 120 варіантів

ДНК

Кубічна,сфера

Суперкапсид

80-300 нм

Людина, примати, ВРХ, ДРХ, свині, коні, собаки, коти, птиця, гризуни, тюлені, кенгуру.

Ірідовірус 9 видів

ДНК

Кубічна, сфера

Суперкапсид

120-300

Жаби, риби

5

Поксвірус 45 видів

ДНК

Складна, цеглина

Суперкапсид

300-450

Людина, примати, гризуни, ВРХ, ДРХ, свині, кролі, птиця (від ворон до пінгвінів), коні, осли.

ВІРУСИ 28 РОДИН
ПРОСТІ (капсид)	СКЛАДНІ (суперкапсид)
РНК-ОВІ	ДНК-ові	РНК-ОВІ	ДНК-ові
кулька	кулька	кулька паличка	кулька
6 родин	5 родин	12 родин	5 родин
20- 30 -50-70 нм	20-50 -70-90 нм	50- 100-200-400 -800 нм	40-100- 200-300 -450 нм
РНК ____ ____	ДНК	РНК __ ___ ___	ДНК

Рис. 26 Принципи класифікації вірусів

ТЕМА 5.

„РЕПРОДУКЦІЯ ВІРІОНІВ”

Генетичний матеріал вірусу відтворюється лише в клітині організму-господаря. При цьому біохімічні процеси в клітині змінюються, і вона (на заміну власним) починає синтезувати вірусні білки та нуклеїнові кислоти. З цих компонентів в інфікованих клітинах і відбувається збирання нових вірусних часток – віріонів.

Рис. 27 Схема репродукції віріону

На першому етапі відбувається прикріплення віріона до клітинної поверхні за допомогою спеціального білка, який зв'язується з клітинним рецептором. Кількість таких молекул на ділянках адсорбції клітини-хазяїна сягає 3 тисяч, а загальна кількість на клітину – від 10 до 100 тисяч.

Більшість складних вірусів тварин проникає до клітини за механізмом рецепторного ендоцитозу (віропексису). Цей процес відбувається в спеціалізованих ділянках плазматичної мембрани, де є спеціальні ямки, покриті з боку цитоплазми особливим білком з великою молекулярною масою – клатрином. На дні ямки розташовуються специфічні рецептори. Ямки забезпечують швидку інвагінацію і утворення покритих клатріном внутріклітинних вакуолей (рис.28,29). Напівперіод проникнення речовини всередину клітини за даним механізмом не перевищує 10 хв. з моменту адсорбції. Кількість вакуолей, що утворюються за одну хвилину досягає 2 тис. Вірусна частинка транспортується у складі вакуолей, рухається в будь-якому напрямку і здатна зливатись з клітинними мембранами (рис.30).

1. Вірус +ЦПМ = ендоцитарна вакуоль

2. ендоцитарна вакуоль + ЛІЗОСОМА= рецептосома. В рецептосомі за рахунок дії лізосомальних гідролітичних ферментів розщеплюються вірусні оболонки, вивільнюється геном („роздягання вірусу”). Роздягання починається через 20 хвилин після проникнення вірусу в клітину, а через годину вірусоспецифічні ферменти завершаються депротеїнізацію геному.

3. транспорт рецептосоми по клітині. Злиття з мембранами відповідних органоїдів.

Рис. 30 Взаємодія простих і складних вірусів із хазяїном

Другий етап – це розмноження вірусних геномів. На цьому епаті паралельно відбуваються декілька процесів:

· подвоєння (реплікації) генетичного матеріалу, тобто ДНК чи РНК, утворення їх багаточисельних копій;

· біосинтез вірусних білків по і-РНК на рибосомах клітини-хазяїна;

· самоорганізація новоутворенних компонентів в зрілі віріони.

Табл. 8. Особливості синтезу вірусних білків та реплікації нуклеїнових кислот в залежності від структури геному.

Синтез вірусних білків зазвичай розпочинається після того, як реплікація нуклеїнової кислоти розпочалась (рис. 31).

Рис. 31 Схема реплікації вірусних двониткових ДНК

Рис.31. Cинтез макромолекул під час продуктивної інфекції,

викликаної ДНК-вмісним вірусом:

Н - ДНК хазяїна, Е – ферменти хазяїна,

V- ДНК вірусу, VР- синтезовані віріони.

У процесі реплікації клітинні та вірусні ферменти беруть спільну участь. Так, віруси герпесу при транскрипції використовують клітинну РНК-полімеразу. Клітинні ферменти приймають участь у «роздяганні» вірусів, так само вони приєднують вуглеводні фрагменти пепломерів до їх синтезованих білкових частин, інформація про які міститься в геномі вірусу. Синтез не структурних вірусних білків в рибосомі клітини хазяїна також відбувається за допомогою клітинних ферментів.

Після накопичення у різних відсіках клітини чисельних молекул білків і нуклеїнових кислот віріону (диз’юнктивний біосинтез), починається його самозбирання або дозрівання. Це – складний і необоротний процес: ані нуклеїнова кислота, ані структурні білки, що включені в повний капсид чи його частину, знову вже не звільняються в тій самій клітині. Віруси, які розмножуються в ядрі клітини, відривають суперкапсид від ядерної мембрани – місця брунькування зрілих капсидів. Потім вони потрапляють до ендоплазматичної сітки або апарату Гольджі, звідки в складі цитоплазматичних везикул і транспортуються на поверхню клітини.

Рис. 32. Схема збирання бактеріофага Т4

(цифри показують номери генів, задіяних на певних стадіях процесу)

Вихід віріонів з клітини та її подальше існування залежить від будови вірусу (простий чи складний). Перехід простого вірусу до нової клітини завжди призводить до миттєвого руйнування попередньої клітини-хазяїна, а перехід складного – до поступового її виснаження і загибелі через певний час (рис.33). Така картина спостерігається і при розповсюдженні вірусу по зараженій тканині, і при виході в оточуюче середовище (носовий слиз, фекалії тощо).

Вихід віріонів з клітини

Вибух Брунькування

Рис.33 Механізми виходу віріонів з клітини-хазяїна.

ТЕМА 6:

”ГЕНЕТИКА ВІРІОНІВ”.

Нуклеотид
РНК		ДНК
Залишок фосфорної к-ти	Рибоза	Азотист

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности