Ιούς. Γενικά χαρακτηριστικά. Τι είναι οι ιοί; Σχήμα σώματος ιού

Η ανακάλυψη των ιών από τον D.I. Ivanovsky το 1892. έθεσε τα θεμέλια για την ανάπτυξη της επιστήμης της ιολογίας. Η ταχύτερη ανάπτυξή του διευκολύνθηκε από την εφεύρεση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, την ανάπτυξη μιας μεθόδου για την καλλιέργεια μικροοργανισμών σε κυτταροκαλλιέργειες.

Επί του παρόντος, η ιολογία είναι μια ταχέως αναπτυσσόμενη επιστήμη, η οποία οφείλεται σε διάφορους λόγους:

Ο ηγετικός ρόλος των ιών στην ανθρώπινη λοιμώδη παθολογία (παραδείγματα είναι ο ιός της γρίπης, ο ιός της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας HIV, ο κυτταρομεγαλοϊός και άλλοι ιοί έρπητα) στο πλαίσιο της σχεδόν πλήρους απουσίας συγκεκριμένων φαρμάκων χημειοθεραπείας.

Η χρήση των ιών για την επίλυση πολλών θεμελιωδών ερωτημάτων της βιολογίας και της γενετικής.

Οι κύριες ιδιότητες των ιών (και των πλασμιδίων), στις οποίες διαφέρουν από τον υπόλοιπο ζωντανό κόσμο.

1. Υπερμικροσκοπικές διαστάσεις (μετρούμενες σε νανόμετρα). Οι μεγάλοι ιοί (ιός variola) μπορούν να φτάσουν μεγέθη 300 nm, οι μικροί - από 20 έως 40 nm. 1 mm=1000 μm, 1 μm=1000 nm.

3. Οι ιοί δεν είναι ικανοί για ανάπτυξη και δυαδική σχάση.

4. Οι ιοί αναπαράγονται με την αναπαραγωγή τους σε ένα μολυσμένο κύτταρο ξενιστή χρησιμοποιώντας το δικό τους γονιδιωματικό νουκλεϊκό οξύ.

6. Οι ιοί κατοικούν ζωντανά κύτταρα - βακτήρια (πρόκειται για βακτηριακούς ιούς ή βακτηριοφάγους), φυτικά, ζωικά και ανθρώπινα κύτταρα.

Όλοι οι ιοί υπάρχουν σε δύο ποιοτικά διαφορετικές μορφές: εξωκυττάρια- βιριόνκαι ενδοκυτταρικό ιός.Η ταξινόμηση αυτών των εκπροσώπων του μικροκόσμου βασίζεται στα χαρακτηριστικά των βιριόντων, την τελική φάση της ανάπτυξης του ιού.

Η δομή (μορφολογία) των ιών.

1. Γονιδίωμα ιούσχηματίζουν νουκλεϊκά οξέα που αντιπροσωπεύονται από μονόκλωνα μόρια RNA (στους περισσότερους ιούς RNA) ή δίκλωνα μόρια DNA (στους περισσότερους ιούς DNA).

2. καψίδιο- το πρωτεϊνικό κάλυμμα στο οποίο είναι συσκευασμένο το γονιδιωματικό νουκλεϊκό οξύ. Το καψίδιο αποτελείται από πανομοιότυπες υπομονάδες πρωτεΐνης. καψομερή.Υπάρχουν δύο τρόποι συσκευασίας των καψομερών σε καψίδιο - ελικοειδείς (ελικοειδείς ιοί) και κυβικοί (σφαιρικοί ιοί).

Με σπειροειδή συμμετρίαΟι υπομονάδες πρωτεΐνης είναι διατεταγμένες σε μια σπείρα και μεταξύ τους, επίσης σε μια σπείρα, τοποθετείται γονιδιωματικό νουκλεϊκό οξύ (νηματοειδείς ιοί). Με κυβικό τύπο συμμετρίαςΤα ιοσωμάτια μπορούν να έχουν τη μορφή πολύεδρων, πιο συχνά είκοσι εδρών - εικοσάεδρα.

3. Απλά διατεταγμένοι ιοί έχουν μόνο νουκλεοκαψίδιο, δηλ. σύμπλεγμα του γονιδιώματος με το καψίδιο και ονομάζονται «γυμνοί».

4. Άλλοι ιοί έχουν ένα πρόσθετο κέλυφος που μοιάζει με μεμβράνη στην κορυφή του καψιδίου, το οποίο αποκτάται από τον ιό κατά τη στιγμή της εξόδου από το κύτταρο ξενιστή - υπερκαψίδιο.Τέτοιοι ιοί ονομάζονται «ντυμένοι».

Εκτός από τους ιούς, υπάρχουν ακόμη πιο απλές μορφές μεταδοτικών παραγόντων - πλασμίδια, ιοειδή και πριόν.

Τα κύρια στάδια της αλληλεπίδρασης του ιού με το κύτταρο ξενιστή.

1. Η προσρόφηση είναι ένας μηχανισμός ενεργοποίησης που σχετίζεται με την αλληλεπίδραση ειδικόςυποδοχείς του ιού και του ξενιστή (για τον ιό της γρίπης - αιμοσυγκολλητίνη, για τον ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας - γλυκοπρωτεΐνη gp 120).

2. Διείσδυση - με σύντηξη του υπερκαψιδίου με την κυτταρική μεμβράνη ή με ενδοκυττάρωση (πινοκύττωση).

3. Απελευθέρωση νουκλεϊνικών οξέων - «γδύσιμο» του νουκλεοκαψιδίου και ενεργοποίηση του νουκλεϊκού οξέος.

4. Σύνθεση νουκλεϊκών οξέων και ιικών πρωτεϊνών, δηλ. υποταγή των συστημάτων των κυττάρων-ξενιστών και το έργο τους για την αναπαραγωγή του ιού.

5. Συναρμολόγηση ιοσωμάτων - ο συσχετισμός αντιγραφών του ιικού νουκλεϊκού οξέος με την καψιδική πρωτεΐνη.

6. Απελευθέρωση ιικών σωματιδίων από το κύτταρο, απόκτηση υπερκαψιδίου από ιούς με περίβλημα.

Αποτελέσματα της αλληλεπίδρασης των ιών με το κύτταρο ξενιστή.

1. Αποτυχημένη διαδικασία- όταν τα κύτταρα απελευθερωθούν από τον ιό:

Όταν μολυνθεί ελαττωματικόςιός που απαιτεί έναν βοηθητικό ιό για να αναπαραχθεί, αυτοί οι ιοί δεν μπορούν να αναπαραχθούν από μόνοι τους (τα λεγόμενα ιοσοειδή). Για παράδειγμα, ο ιός δέλτα της ηπατίτιδας (D) μπορεί να αναπαραχθεί μόνο παρουσία του ιού της ηπατίτιδας Β, του Hbs - αντιγόνο, αδενοϊός που σχετίζεται με την παρουσία αδενοϊού).

Όταν ένας ιός μολύνει κύτταρα που είναι γενετικά μη ευαίσθητα σε αυτόν.

Μολύνοντας ευαίσθητα κύτταρα με έναν ιό κάτω από μη επιτρεπτές συνθήκες.

2. παραγωγική διαδικασία- αναπαραγωγή (παραγωγή) ιών:

- κυτταρικός θάνατος (λύση)(κυτταροπαθητικό αποτέλεσμα) - το αποτέλεσμα της εντατικής αναπαραγωγής και του σχηματισμού μεγάλου αριθμού ιικών σωματιδίων - χαρακτηριστικό αποτέλεσμα μιας παραγωγικής διαδικασίας που προκαλείται από ιούς με υψηλή κυτταροπαθογονικότητα. Το κυτταροπαθητικό αποτέλεσμα της δράσης σε κυτταροκαλλιέργειες για πολλούς ιούς έχει αρκετά αναγνωρίσιμο ειδικό χαρακτήρα.

- σταθερή αλληλεπίδρασηπου δεν οδηγεί σε κυτταρικό θάνατο (επίμονες και λανθάνουσες λοιμώξεις) - το λεγόμενο ιικό μετασχηματισμό του κυττάρου.

3. Ολοκληρωτική διαδικασία- ενσωμάτωση του ιικού γονιδιώματος με το γονιδίωμα του κυττάρου ξενιστή. Αυτή είναι μια ειδική παραλλαγή μιας παραγωγικής διαδικασίας από τον τύπο της σταθερής αλληλεπίδρασης. Ο ιός αναπαράγεται μαζί με το γονιδίωμα του κυττάρου ξενιστή και μπορεί να παραμείνει λανθάνον για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μόνο οι ιοί DNA μπορούν να ενσωματωθούν στο γονιδίωμα του DNA του ξενιστή (η αρχή "DNA-in-DNA"). Οι μόνοι ιοί RNA που μπορούν να ενσωματωθούν στο γονιδίωμα του κυττάρου ξενιστή, οι ρετροϊοί, έχουν ειδικό μηχανισμό για αυτό. Ένα χαρακτηριστικό της αναπαραγωγής τους είναι η σύνθεση του DNA προϊού με βάση το γονιδιωματικό RNA χρησιμοποιώντας το ένζυμο της αντίστροφης μεταγραφάσης, ακολουθούμενη από την ενσωμάτωση του DNA στο γονιδίωμα του ξενιστή.

Οι κύριες μέθοδοι καλλιέργειας ιών.

1. Στο σώμα των εργαστηριακών ζώων.

2. Σε έμβρυα κοτόπουλου.

3. Σε κυτταροκαλλιέργειες - η κύρια μέθοδος.

Τύποι κυτταροκαλλιεργειών.

1. Πρωτογενείς (θρυψινοποιημένες) καλλιέργειες- ινοβλάστες εμβρύου κοτόπουλου (FEC), ανθρώπινα (FEC), νεφρικά κύτταρα διαφόρων ζώων κ.λπ. Οι πρωτογενείς καλλιέργειες λαμβάνονται από κύτταρα διαφόρων ιστών συχνότερα με σύνθλιψη και θρυψίνη, χρησιμοποιούνται μία φορά, δηλ. είναι πάντα απαραίτητο να υπάρχουν τα αντίστοιχα όργανα ή ιστοί.

2. Διπλοειδής κυτταρικές γραμμέςκατάλληλο για εκ νέου διασπορά και ανάπτυξη, συνήθως όχι περισσότερα από 20 περάσματα (χάνουν τις αρχικές τους ιδιότητες).

3. αλληλένδετες γραμμές(ετεροπλοειδείς καλλιέργειες), ικανές για πολλαπλή διασπορά και εμβολιασμό, δηλ. σε πολλαπλά περάσματα, τα πιο βολικά στην ιολογική εργασία - για παράδειγμα, κυτταρικές σειρές όγκου Hela, Hep κ.λπ.

Ειδικά θρεπτικά μέσα για κυτταροκαλλιέργειες.

Χρησιμοποιείται μια ποικιλία συνθετικών ιολογικών θρεπτικών μέσων σύνθετης σύνθεσης, συμπεριλαμβανομένου ενός μεγάλου συνόλου διαφορετικών αυξητικών παραγόντων - μέσο 199, Needle, διάλυμα Hanks, υδρόλυση λακταλβουμίνης. Σταθεροποιητές του pH (Hepes), ορός αίματος διαφορετικών ειδών προστίθενται στα μέσα (ο εμβρυϊκός ορός μόσχου θεωρείται ο πιο αποτελεσματικός), L-κυστεΐνη και L-γλουταμίνη.

Ανάλογα με τη λειτουργική χρήση του μέσου, μπορεί να υπάρχουν ανάπτυξη(με υψηλή περιεκτικότητα σε ορό αίματος) - χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη κυτταροκαλλιεργειών πριν από την εισαγωγή ιικών δειγμάτων και υποστηρίζοντας(με χαμηλότερη περιεκτικότητα ορού ή απουσία του) - για την περιεκτικότητα σε κυτταροκαλλιέργειες μολυσμένων από ιούς.

Ανιχνεύσιμες εκδηλώσεις ιογενούς μόλυνσης κυτταρικών καλλιεργειών.

1. Κυτοπαθητικό αποτέλεσμα.

2. Αναγνώριση φορέων εγκλεισμών.

3. Ανίχνευση ιών με αντισώματα φθορισμού (MFA), ηλεκτρονική μικροσκοπία, αυτοραδιογραφία.

4. Δοκιμή χρώματος. Το συνηθισμένο χρώμα των χρησιμοποιούμενων μέσων καλλιέργειας, που περιέχει ερυθρό της φαινόλης ως δείκτη pH, υπό βέλτιστες συνθήκες καλλιέργειας για τα κύτταρα (pH περίπου 7,2) είναι κόκκινο. Η αναπαραγωγή των κυττάρων αλλάζει το pH και, κατά συνέπεια, το χρώμα του μέσου από κόκκινο σε κίτρινο λόγω της μετατόπισης του pH στην όξινη πλευρά. Κατά την αναπαραγωγή σε κυτταροκαλλιέργειες ιών, λαμβάνει χώρα λύση των κυττάρων, δεν συμβαίνουν αλλαγές στο pH και στο χρώμα του μέσου.

5. Ανίχνευση αιμοσυγκολλητίνης ιών - αιμοπροσρόφηση, αιμοσυγκόλληση.

6. Μέθοδος πλακών (σχηματισμός πλάκας). Ως αποτέλεσμα της κυτταρολυτικής δράσης πολλών ιών σε καλλιέργειες κυττάρων, σχηματίζονται ζώνες μαζικού κυτταρικού θανάτου. Ανιχνεύονται πλάκες - ιικές «αρνητικές για κύτταρα» αποικίες.

Ονοματολογία ιών.

Το όνομα της οικογένειας των ιών τελειώνει σε "viridae", το γένος είναι "virus", χρησιμοποιούνται συνήθως ειδικά ονόματα για το είδος, για παράδειγμα, ιός ερυθράς, ιός ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας-HIV, ιός ανθρώπινης παραγρίπης τύπου 1 κ.λπ.

Βακτηριακοί ιοί (βακτηριοφάγοι).

Το φυσικό περιβάλλον των φάγων είναι ένα βακτηριακό κύτταρο, επομένως οι φάγοι είναι πανταχού παρόντες (για παράδειγμα, στα λύματα). Οι φάγοι έχουν βιολογικά χαρακτηριστικά που είναι χαρακτηριστικά άλλων ιών.

Ο πιο συνηθισμένος μορφολογικά τύπος φάγου χαρακτηρίζεται από την παρουσία μιας εικοσαεδρικής κεφαλής, μιας απόφυσης (ουράς) με ελικοειδή συμμετρία (συχνά έχει κοίλο στέλεχος και συσταλτικό περίβλημα), αγκάθια και αποφύσεις (νημάτια), δηλ. εξωτερικά θυμίζει κάπως σπερματοζωάριο.

Η αλληλεπίδραση των φάγων με ένα κύτταρο (βακτήριο) είναι αυστηρά ειδική. οι βακτηριοφάγοι είναι σε θέση να μολύνουν μόνο ορισμένα είδη και τύπους φάγωνβακτήρια.

Τα κύρια στάδια της αλληλεπίδρασης φάγων και βακτηρίων.

1. Προσρόφηση (αλληλεπίδραση συγκεκριμένων υποδοχέων).

2. Η εισαγωγή του ιικού DNA (ένεση φάγου) πραγματοποιείται με λύση ενός τμήματος του κυτταρικού τοιχώματος με ουσίες όπως η λυσοζύμη, συρρίκνωση του περιβλήματος, ώθηση της ράβδου ουράς μέσω της κυτταροπλασματικής μεμβράνης στο κύτταρο και έγχυση DNA στο κυτταρόπλασμα .

3. Αναπαραγωγή φάγων.

4. Εκροή θυγατρικών πληθυσμών.

Βασικές ιδιότητες των φάγων.

Διακρίνω λοιμογόνοι φάγοι, ικανό να προκαλέσει μια παραγωγική μορφή της διαδικασίας, και εύκρατοι φάγοιπου προκαλούν αναγωγική μόλυνση φάγου (μείωση φάγου). Στην τελευταία περίπτωση, το γονιδίωμα του φάγου στο κύτταρο δεν αντιγράφεται, αλλά εισάγεται (ενσωματώνεται) στο χρωμόσωμα του κυττάρου ξενιστή (DNA εντός του DNA), ο φάγος μετατρέπεται σε προφάγη.Αυτή η διαδικασία έχει ονομαστεί λυσογονία. Εάν, ως αποτέλεσμα της εισαγωγής ενός φάγου στο χρωμόσωμα ενός βακτηριακού κυττάρου, αποκτήσει νέα κληρονομικά χαρακτηριστικά, αυτή η μορφή βακτηριακής μεταβλητότητας ονομάζεται λυσογόνος (φάγος) μετατροπή.Ένα βακτηριακό κύτταρο που φέρει έναν προφάγο στο γονιδίωμά του ονομάζεται λυσογόνο, καθώς ένας προφάγος, εάν διαταραχθεί η σύνθεση μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης καταστολέα, μπορεί να περάσει σε έναν κύκλο λυτικής ανάπτυξης και να προκαλέσει παραγωγική μόλυνση με βακτηριακή λύση.

Οι εύκρατοι φάγοι είναι σημαντικοί στην ανταλλαγή γενετικού υλικού μεταξύ βακτηρίων - στη μεταγωγή(μία από τις μορφές γενετικής ανταλλαγής). Για παράδειγμα, μόνο ο αιτιολογικός παράγοντας της διφθερίτιδας έχει την ικανότητα να παράγει εξωτοξίνη, στο χρωμόσωμα της οποίας ενσωματώνεται ένας μέτριος προφάγος, που φέρει οπερόνιοτοξίνη υπεύθυνη για τη σύνθεση της εξωτοξίνης της διφθερίτιδας. Ο εύκρατος φάγος τοξ προκαλεί λυσογόνο μετατροπή του μη τοξικογόνου βακίλλου της διφθερίτιδας σε τοξικογόνο.

Σύμφωνα με το φάσμα δράσηςσε βακτήρια, οι φάγοι χωρίζονται σε:

Πολυσθενές (λύει στενά συνδεδεμένα βακτήρια, όπως η σαλμονέλα).

Μονοσθενές (λύουν βακτήρια ενός είδους).

Ειδικά για τον τύπο (λύση μόνο ορισμένων φαγοειδών του παθογόνου).

Σε πυκνά μέσα, οι φάγοι ανιχνεύονται συχνότερα χρησιμοποιώντας τη δοκιμασία κηλίδων (ο σχηματισμός αρνητικής κηλίδας κατά την ανάπτυξη της αποικίας) ή τη μέθοδο στοιβάδας άγαρ (τιτλοδότηση Gracia).

Πρακτική χρήση βακτηριοφάγων.

1. Για αναγνώριση (ορισμός του τύπου φάγου).

2. Για προφύλαξη από φάγους (διακοπή εξάρσεων).

3. Για φαγοθεραπεία (θεραπεία δυσβίωσης).

4. Εκτίμηση της υγειονομικής κατάστασης του περιβάλλοντος και επιδημιολογική ανάλυση.



Το περιεχόμενο του άρθρου

ΙΟΙ,τα μικρότερα παθογόνα των μολυσματικών ασθενειών. Μετάφραση από τον λατινικό ιό σημαίνει «δηλητήριο, δηλητηριώδης αρχή». Μέχρι τα τέλη του 19ου αι. Ο όρος "ιός" έχει χρησιμοποιηθεί στην ιατρική για να αναφέρεται σε κάθε μολυσματικό παράγοντα που προκαλεί ασθένεια. Αυτή η λέξη απέκτησε τη σύγχρονη σημασία της μετά το 1892, όταν ο Ρώσος βοτανολόγος D.I. Ivanovsky καθιέρωσε τη «φιλτράρισμα» του αιτιολογικού παράγοντα της νόσου του μωσαϊκού του καπνού (τομπάκο μωσαϊκό). Έδειξε ότι ο κυτταρικός χυμός από φυτά που έχουν προσβληθεί από αυτή την ασθένεια, περασμένος από ειδικά φίλτρα που παγιδεύουν βακτήρια, διατηρεί την ικανότητα να προκαλεί την ίδια ασθένεια σε υγιή φυτά. Πέντε χρόνια αργότερα, ένας άλλος παράγοντας διήθησης - ο αιτιολογικός παράγοντας του αφθώδους πυρετού στα βοοειδή - ανακαλύφθηκε από τον Γερμανό βακτηριολόγο F. Loeffler. Το 1898, ο Ολλανδός βοτανολόγος M. Beijerink επανέλαβε αυτά τα πειράματα σε μια διευρυμένη εκδοχή και επιβεβαίωσε τα συμπεράσματα του Ivanovsky. Ονόμασε τη «διηθήσιμη δηλητηριώδη αρχή» που προκαλεί το μωσαϊκό του καπνού «διηθήσιμο ιό». Αυτός ο όρος χρησιμοποιείται εδώ και πολλά χρόνια και σταδιακά έχει περιοριστεί σε μία λέξη - «ιός».

Το 1901, ο Αμερικανός στρατιωτικός χειρουργός W. Reed και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι ο αιτιολογικός παράγοντας του κίτρινου πυρετού είναι επίσης ένας φιλτραριζόμενος ιός. Ο κίτρινος πυρετός ήταν η πρώτη ανθρώπινη ασθένεια που αναγνωρίστηκε ως ιογενής ασθένεια, αλλά χρειάστηκαν άλλα 26 χρόνια για να αποδειχθεί τελικά η ιογενής προέλευσή του.

Ιδιότητες και προέλευση των ιών.

Είναι γενικά αποδεκτό ότι οι ιοί προήλθαν ως αποτέλεσμα της απομόνωσης (αυτονομοποίησης) μεμονωμένων γενετικών στοιχείων του κυττάρου, τα οποία, επιπλέον, έλαβαν την ικανότητα να μεταδίδονται από οργανισμό σε οργανισμό. Σε ένα φυσιολογικό κύτταρο, υπάρχουν κινήσεις πολλών τύπων γενετικών δομών, για παράδειγμα, μήτρα ή πληροφορία, RNA (mRNA), τρανσποζόνια, ιντρόνια, πλασμίδια. Τέτοια κινητά στοιχεία μπορεί να ήταν οι πρόδρομοι, ή οι πρόγονοι, των ιών.

Είναι οι ιοί ζωντανοί οργανισμοί;

ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ ΙΟΥ

Οι γενετικές πληροφορίες που κωδικοποιούνται σε ένα μόνο γονίδιο μπορούν γενικά να θεωρηθούν ως οδηγίες για την παραγωγή μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης σε ένα κύτταρο. Μια τέτοια οδηγία γίνεται αντιληπτή από το κύτταρο μόνο εάν αποστέλλεται με τη μορφή mRNA. Επομένως, τα κύτταρα των οποίων το γενετικό υλικό αντιπροσωπεύεται από DNA πρέπει να «ξαναγράψουν» (μεταγράψουν) αυτές τις πληροφορίες σε ένα συμπληρωματικό αντίγραφο του mRNA. Οι ιοί που περιέχουν DNA διαφέρουν ως προς τον τρόπο αντιγραφής τους από τους ιούς που περιέχουν RNA.

Το DNA υπάρχει συνήθως με τη μορφή δίκλωνων δομών: δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου και συστρέφονται με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζεται μια διπλή έλικα. Το RNA, αντίθετα, υπάρχει συνήθως ως μονόκλωνες δομές. Ωστόσο, το γονιδίωμα ορισμένων ιών είναι μονόκλωνο DNA ή δίκλωνο RNA. Οι κλώνοι (αλυσίδες) του ιικού νουκλεϊκού οξέος, διπλοί ή απλοί, μπορεί να είναι γραμμικοί ή κλειστοί σε δακτύλιο.

Το πρώτο στάδιο αντιγραφής του ιού σχετίζεται με τη διείσδυση του ιικού νουκλεϊκού οξέος στο κύτταρο του οργανισμού ξενιστή. Αυτή η διαδικασία μπορεί να διευκολυνθεί από ειδικά ένζυμα που αποτελούν μέρος του καψιδίου ή του εξωτερικού κελύφους του ιού, και το κέλυφος παραμένει έξω από το κύτταρο ή το ιοσωμάτιο το χάνει αμέσως μετά τη διείσδυση στο κύτταρο. Ο ιός βρίσκει ένα κύτταρο κατάλληλο για την αναπαραγωγή του φέρνοντας σε επαφή ορισμένα τμήματα του καψιδίου του (ή του εξωτερικού κελύφους) με συγκεκριμένους υποδοχείς στην επιφάνεια του κυττάρου με τρόπο «κλειδώματος». Εάν δεν υπάρχουν συγκεκριμένοι («αναγνωρίζοντας») υποδοχείς στην επιφάνεια του κυττάρου, τότε το κύτταρο δεν είναι ευαίσθητο σε μια ιογενή μόλυνση: ο ιός δεν διεισδύει σε αυτό.

Προκειμένου να πραγματοποιηθεί η γενετική του πληροφορία, το ιικό DNA που έχει εισέλθει στο κύτταρο μεταγράφεται με ειδικά ένζυμα σε mRNA. Το mRNA που προκύπτει μετακινείται στα κυτταρικά «εργοστάσια» πρωτεϊνοσύνθεσης – ριβοσώματα, όπου αντικαθιστά τα κυτταρικά «μηνύματα» με τις δικές του «οδηγίες» και μεταφράζεται (διαβάστε), με αποτέλεσμα τη σύνθεση ιικών πρωτεϊνών. Το ίδιο το ιικό DNA διπλασιάζεται επανειλημμένα (διπλασιάζεται) με τη συμμετοχή άλλου συνόλου ενζύμων, τόσο ιικών όσο και εκείνων που ανήκουν στο κύτταρο.

Η συντιθέμενη πρωτεΐνη, η οποία χρησιμοποιείται για την κατασκευή του καψιδίου, και το ιικό DNA που πολλαπλασιάζεται σε πολλά αντίγραφα συνδυάζονται για να σχηματίσουν νέα, «κόρη» ιοσωμάτια. Οι ιικοί απόγονοι που δημιουργούνται εγκαταλείπουν το χρησιμοποιημένο κύτταρο και μολύνουν νέα: ο κύκλος αναπαραγωγής του ιού επαναλαμβάνεται. Ορισμένοι ιοί, κατά τη διάρκεια της εκβλάστησης από την κυτταρική επιφάνεια, συλλαμβάνουν ένα μέρος της κυτταρικής μεμβράνης στην οποία έχουν ενσωματωθεί οι πρωτεΐνες του ιού «από πριν» και έτσι αποκτούν ένα περίβλημα. Όσο για το κύτταρο ξενιστή, τελικά αποδεικνύεται ότι έχει καταστραφεί ή ακόμη και καταστραφεί εντελώς.

Σε ορισμένους ιούς που περιέχουν DNA, ο ίδιος ο κύκλος αναπαραγωγής στο κύτταρο δεν σχετίζεται με την άμεση αντιγραφή του ιικού DNA. Αντίθετα, το DNA του ιού εισάγεται (ενσωματώνεται) στο DNA του κυττάρου ξενιστή. Σε αυτό το στάδιο, ο ιός ως ενιαία δομική οντότητα εξαφανίζεται: το γονιδίωμά του γίνεται μέρος της γενετικής συσκευής του κυττάρου και ακόμη και αντιγράφεται ως μέρος του κυτταρικού DNA κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης. Ωστόσο, αργότερα, μερικές φορές μετά από πολλά χρόνια, ο ιός μπορεί να επανεμφανιστεί - ξεκινά ο μηχανισμός για τη σύνθεση πρωτεϊνών του ιού, οι οποίες, όταν συνδυάζονται με το ιικό DNA, σχηματίζουν νέα ιοσωμάτια.

Σε ορισμένους ιούς RNA, το γονιδίωμα (RNA) μπορεί να δράσει άμεσα ως mRNA. Ωστόσο, αυτό το χαρακτηριστικό είναι χαρακτηριστικό μόνο για ιούς με κλώνο "+" RNA (δηλαδή, με RNA που έχει θετική πολικότητα). Για ιούς με κλώνο RNA "-", ο τελευταίος πρέπει πρώτα να "ξαναγράψει" σε έναν κλώνο "+". μόνο μετά από αυτό αρχίζει η σύνθεση των πρωτεϊνών του ιού και γίνεται η αναπαραγωγή του ιού.

Οι λεγόμενοι ρετροϊοί περιέχουν RNA ως γονιδίωμα και έχουν έναν ασυνήθιστο τρόπο μεταγραφής γενετικού υλικού: αντί να μεταγράφεται DNA σε RNA, όπως συμβαίνει στο κύτταρο και είναι τυπικό για τους ιούς που περιέχουν DNA, το RNA τους μεταγράφεται σε DNA. Το δίκλωνο DNA του ιού στη συνέχεια ενσωματώνεται στο χρωμοσωμικό DNA του κυττάρου. Στη μήτρα ενός τέτοιου ιικού DNA, συντίθεται ένα νέο ιικό RNA, το οποίο, όπως και άλλα, καθορίζει τη σύνθεση των ιικών πρωτεϊνών.

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΙΩΝ

Εάν οι ιοί είναι πράγματι κινητά γενετικά στοιχεία που έχουν αποκτήσει «αυτονομία» (ανεξαρτησία) από τη γενετική συσκευή των ξενιστών τους (διαφορετικοί τύποι κυττάρων), τότε διαφορετικές ομάδες ιών (με διαφορετικά γονιδιώματα, δομές και αντιγραφές) θα πρέπει να έχουν προκύψει ανεξάρτητα από το καθένα. άλλα. Ως εκ τούτου, είναι αδύνατο να οικοδομήσουμε μια ενιαία γενεαλογία για όλους τους ιούς, συνδέοντάς τους με βάση τις εξελικτικές σχέσεις. Οι αρχές της «φυσικής» ταξινόμησης που χρησιμοποιούνται στην ταξινόμηση των ζώων δεν ισχύουν για τους ιούς.

Ωστόσο, ένα σύστημα ταξινόμησης ιών είναι απαραίτητο στην πρακτική εργασία και έχουν γίνει επανειλημμένα προσπάθειες για τη δημιουργία του. Η πιο παραγωγική προσέγγιση βασίστηκε στα δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των ιών: προκειμένου να διακρίνουν διαφορετικές ομάδες ιών μεταξύ τους, περιγράφουν τον τύπο του νουκλεϊκού τους οξέος (DNA ή RNA, καθένα από τα οποία μπορεί να είναι μονόκλωνο ή διπλό -κλώνο), το μέγεθός του (ο αριθμός των νουκλεοτιδίων στην αλυσίδα του νουκλεϊκού οξέος), τα οξέα), ο αριθμός των μορίων νουκλεϊκού οξέος σε ένα ιοσωμάτιο, η γεωμετρία του ιοσωματίου και τα δομικά χαρακτηριστικά του καψιδίου και του εξωτερικού κελύφους του ιού, ο τύπος του ξενιστή (φυτά, βακτήρια, έντομα, θηλαστικά κ.λπ.), τα χαρακτηριστικά της παθολογίας που προκαλείται από ιούς (συμπτώματα και φύση της νόσου), οι αντιγονικές ιδιότητες των ιικών πρωτεϊνών και τα χαρακτηριστικά της απόκρισης του ανοσοποιητικού συστήματος του οργανισμού σε την εισαγωγή του ιού.

Η ομάδα των μικροσκοπικών παθογόνων που ονομάζονται ιοειδή (δηλαδή, σωματίδια που μοιάζουν με ιούς) δεν ταιριάζει απόλυτα στο σύστημα ταξινόμησης των ιών. Τα ιοειδή προκαλούν πολλές κοινές ασθένειες των φυτών. Αυτοί είναι οι μικρότεροι μολυσματικοί παράγοντες, χωρίς ακόμη και το πιο απλό πρωτεϊνικό περίβλημα (διαθέσιμο σε όλους τους ιούς). αποτελούνται μόνο από μονόκλωνο RNA κλειστό σε δακτύλιο.

ΙΟΙΚΕΣ ΠΑΘΗΣΕΙΣ

Η εξέλιξη των ιών και των ιογενών λοιμώξεων.

Η φυσική δεξαμενή για τους ιούς της εγκεφαλίτιδας των ιπποειδών, που είναι ιδιαίτερα επικίνδυνοι για τα άλογα και σε μικρότερο βαθμό για τον άνθρωπο, είναι τα πουλιά. Αυτοί οι ιοί μεταφέρονται από κουνούπια που απορροφούν αίμα, στα οποία ο ιός πολλαπλασιάζεται χωρίς σημαντική βλάβη στο κουνούπι. Μερικές φορές οι ιοί μπορούν να μεταδοθούν παθητικά από έντομα (χωρίς να αναπαράγονται σε αυτά), αλλά τις περισσότερες φορές αναπαράγονται σε φορείς.

Για πολλούς ιούς, όπως η ιλαρά, ο έρπης και εν μέρει η γρίπη, ο άνθρωπος είναι η κύρια φυσική δεξαμενή. Η μετάδοση αυτών των ιών γίνεται με αερομεταφερόμενα σταγονίδια ή με επαφή.

Η εξάπλωση ορισμένων ιογενών ασθενειών, όπως και άλλων λοιμώξεων, είναι γεμάτη εκπλήξεις. Για παράδειγμα, σε ομάδες ανθρώπων που ζουν σε ανθυγιεινές συνθήκες, σχεδόν όλα τα παιδιά σε μικρή ηλικία υποφέρουν από πολιομυελίτιδα, συνήθως ήπια, και αποκτούν ανοσία. Εάν οι συνθήκες διαβίωσης σε αυτές τις ομάδες βελτιωθούν, τα μικρά παιδιά συνήθως δεν παθαίνουν πολιομυελίτιδα, αλλά η ασθένεια μπορεί να εμφανιστεί σε μεγαλύτερη ηλικία και στη συνέχεια είναι συχνά σοβαρή.

Πολλοί ιοί δεν μπορούν να επιβιώσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα στη φύση σε χαμηλή πληθυσμιακή πυκνότητα του είδους ξενιστή. Ο μικρός αριθμός πληθυσμών πρωτόγονων κυνηγών και συλλεκτών φυτών δημιούργησε δυσμενείς συνθήκες για την ύπαρξη ορισμένων ιών. επομένως είναι πολύ πιθανό κάποιοι ανθρώπινοι ιοί να εμφανίστηκαν αργότερα, με την εμφάνιση αστικών και αγροτικών οικισμών. Υποτίθεται ότι ο ιός της ιλαράς υπήρχε αρχικά μεταξύ των σκύλων (ως αιτιολογικός παράγοντας του πυρετού) και η ανθρώπινη ευλογιά θα μπορούσε να εμφανιστεί ως αποτέλεσμα της εξέλιξης της ευλογιάς σε αγελάδες ή ποντίκια. Το σύνδρομο επίκτητης ανοσοανεπάρκειας (AIDS) μπορεί να αποδοθεί στα πιο πρόσφατα παραδείγματα της εξέλιξης των ιών. Υπάρχουν ενδείξεις γενετικής ομοιότητας μεταξύ των ιών της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας και των αφρικανικών πράσινων πιθήκων.

Οι «νέες» λοιμώξεις είναι συνήθως σοβαρές, συχνά θανατηφόρες, αλλά μπορεί να γίνουν πιο ήπιες καθώς εξελίσσεται το παθογόνο. Ένα καλό παράδειγμα είναι το ιστορικό του ιού της μυξωμάτωσης. Το 1950, αυτός ο ιός, ενδημικός στη Νότια Αμερική και αρκετά ακίνδυνος για τα τοπικά κουνέλια, μεταφέρθηκε στην Αυστραλία μαζί με ευρωπαϊκές ράτσες αυτών των ζώων. Η ασθένεια των αυστραλιανών κουνελιών, που δεν είχε προηγουμένως συναντηθεί με αυτόν τον ιό, ήταν θανατηφόρα στο 99,5% των περιπτώσεων. Λίγα χρόνια αργότερα, η θνησιμότητα από αυτή την ασθένεια μειώθηκε σημαντικά, σε ορισμένες περιοχές έως και 50%, γεγονός που εξηγείται όχι μόνο από την «εξασθένιση» (εξασθένηση) μεταλλάξεων στο γονιδίωμα του ιού, αλλά και από την αυξημένη γενετική αντίσταση των κουνελιών στο ασθένεια, και στις δύο περιπτώσεις, η αποτελεσματική φυσική επιλογή συνέβη κάτω από την ισχυρή πίεση της φυσικής επιλογής.

Η αναπαραγωγή των ιών στη φύση υποστηρίζεται από διαφορετικούς τύπους οργανισμών: βακτήρια, μύκητες, πρωτόζωα, φυτά, ζώα. Για παράδειγμα, τα έντομα συχνά υποφέρουν από ιούς που συσσωρεύονται στα κύτταρά τους με τη μορφή μεγάλων κρυστάλλων. Τα φυτά συχνά επηρεάζονται από μικρούς και απλά διατεταγμένους ιούς που περιέχουν RNA. Αυτοί οι ιοί δεν έχουν καν ειδικούς μηχανισμούς εισόδου στο κύτταρο. Μεταφέρονται από έντομα (τα οποία τρέφονται με κυτταρικό χυμό), στρογγυλά σκουλήκια και με επαφή, μολύνοντας το φυτό όταν υποστεί μηχανική βλάβη. Οι βακτηριακοί ιοί (βακτηριοφάγοι) έχουν τον πιο πολύπλοκο μηχανισμό για τη μεταφορά του γενετικού τους υλικού σε ένα ευαίσθητο βακτηριακό κύτταρο. Πρώτον, η «ουρά» του φάγου, που μοιάζει με λεπτό σωλήνα, προσκολλάται στο τοίχωμα του βακτηρίου. Στη συνέχεια, ειδικά ένζυμα «ουράς» διαλύουν ένα τμήμα του βακτηριακού τοιχώματος και το γενετικό υλικό του φάγου (συνήθως DNA) εγχέεται στην οπή μέσω της «ουράς», όπως μέσω μιας βελόνας σύριγγας.

Περισσότερες από δέκα κύριες ομάδες ιών είναι παθογόνοι για τον άνθρωπο. Μεταξύ των ιών που περιέχουν DNA, αυτή είναι η οικογένεια των ιών ευλογιάς (προκαλώντας ευλογιά, δαμαλίτιδα και άλλες λοιμώξεις από ευλογιά), οι ιοί της ομάδας του έρπητα (έρπητα έλκη στα χείλη, ανεμοβλογιά), οι αδενοϊοί (αναπνευστικές και οφθαλμικές παθήσεις), η οικογένεια των ιών παποβαίας (κονδυλώματα και άλλες αυξήσεις του δέρματος), ιούς ηπατίτιδας (ιός ηπατίτιδας Β). Υπάρχουν πολύ περισσότεροι ιοί που περιέχουν RNA που είναι παθογόνοι για τον άνθρωπο. Picornaviruses (από λατ. pico - πολύ μικρό, αγγλ. RNA - RNA) - οι μικρότεροι ιοί θηλαστικών, παρόμοιοι με ορισμένους φυτικούς ιούς. προκαλούν πολιομυελίτιδα, ηπατίτιδα Α, οξύ κρυολόγημα. Οι μυξοϊοί και οι παραμυξοϊοί είναι η αιτία διαφόρων μορφών γρίπης, ιλαράς και παρωτίτιδας (παρωτίτιδα). Arboviruses (από τα αγγλικά. αρθρόποδα bo rne - "που μεταφέρονται από αρθρόποδα") - η μεγαλύτερη ομάδα ιών (περισσότεροι από 300) - μεταδίδονται από έντομα και είναι οι αιτιολογικοί παράγοντες της εγκεφαλίτιδας από κρότωνες και της Ιαπωνικής εγκεφαλίτιδας, του κίτρινου πυρετού, της μηνιγγοεγκεφαλίτιδας των ιπποειδών, του πυρετού από κρότωνες του Κολοράντο, της εγκεφαλίτιδας των προβάτων της Σκωτίας και άλλες επικίνδυνες ασθένειες. Οι ρεοϊοί, μάλλον σπάνια παθογόνα των ανθρώπινων αναπνευστικών και εντερικών ασθενειών, έχουν γίνει αντικείμενο ιδιαίτερου επιστημονικού ενδιαφέροντος λόγω του γεγονότος ότι το γενετικό τους υλικό αντιπροσωπεύεται από δίκλωνο κατακερματισμένο RNA.

Θεραπεία και πρόληψη.

Η αναπαραγωγή των ιών είναι στενά συνυφασμένη με τους μηχανισμούς σύνθεσης πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων του κυττάρου στον μολυσμένο οργανισμό. Επομένως, η δημιουργία φαρμάκων που καταστέλλουν επιλεκτικά τον ιό, αλλά δεν βλάπτουν τον οργανισμό, είναι ένα εξαιρετικά δύσκολο έργο. Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι στους μεγαλύτερους ιούς έρπητα και ευλογιάς, το γονιδιωματικό DNA κωδικοποιεί μεγάλο αριθμό ενζύμων που διαφέρουν στις ιδιότητες από παρόμοια κυτταρικά ένζυμα και αυτό χρησίμευσε ως βάση για την ανάπτυξη αντιιικών φαρμάκων. Πράγματι, έχουν δημιουργηθεί αρκετά φάρμακα των οποίων ο μηχανισμός δράσης βασίζεται στην καταστολή της σύνθεσης του ιικού DNA. Ορισμένες ενώσεις που είναι πολύ τοξικές για γενική χρήση (ενδοφλέβια ή από το στόμα) είναι κατάλληλες για τοπική χρήση, για παράδειγμα, όταν τα μάτια επηρεάζονται από τον ιό του έρπητα.

Είναι γνωστό ότι στο ανθρώπινο σώμα παράγονται ειδικές πρωτεΐνες - ιντερφερόνες. Καταστέλλουν τη μετάφραση των ιικών νουκλεϊκών οξέων και έτσι αναστέλλουν την αναπαραγωγή του ιού. Χάρη στη γενετική μηχανική, οι ιντερφερόνες που παράγονται από βακτήρια έχουν γίνει διαθέσιμες και δοκιμάζονται στην ιατρική πρακτική. εκ. ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ) .

Τα πιο αποτελεσματικά στοιχεία της φυσικής άμυνας του οργανισμού περιλαμβάνουν συγκεκριμένα αντισώματα (ειδικές πρωτεΐνες που παράγονται από το ανοσοποιητικό σύστημα), τα οποία αλληλεπιδρούν με τον αντίστοιχο ιό και έτσι εμποδίζουν αποτελεσματικά την ανάπτυξη της νόσου. Ωστόσο, δεν μπορούν να εξουδετερώσουν έναν ιό που έχει ήδη εισέλθει στο κύτταρο. Ένα παράδειγμα είναι μια λοίμωξη από έρπητα: ο ιός του έρπητα επιμένει στα γαγγλιακά κύτταρα (γάγγλια) όπου τα αντισώματα δεν μπορούν να τον φτάσουν. Από καιρό σε καιρό, ο ιός ενεργοποιείται και προκαλεί υποτροπές της νόσου.

Τυπικά, στο σώμα σχηματίζονται ειδικά αντισώματα ως αποτέλεσμα της διείσδυσης ενός μολυσματικού παράγοντα σε αυτό. Το σώμα μπορεί να βοηθηθεί αυξάνοντας την παραγωγή αντισωμάτων τεχνητά, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας ανοσίας εκ των προτέρων, μέσω του εμβολιασμού. Με αυτόν τον τρόπο, μέσω του μαζικού εμβολιασμού, η ασθένεια της ευλογιάς εξαλείφθηκε πρακτικά σε όλο τον κόσμο.

Οι σύγχρονες μέθοδοι εμβολιασμού και ανοσοποίησης χωρίζονται σε τρεις κύριες ομάδες. Πρώτον, είναι η χρήση ενός εξασθενημένου στελέχους του ιού, το οποίο διεγείρει την παραγωγή αντισωμάτων στον οργανισμό που είναι αποτελεσματικά έναντι ενός πιο παθογόνου στελέχους. Δεύτερον, η εισαγωγή ενός νεκρού ιού (για παράδειγμα, αδρανοποιημένου από φορμαλίνη), ο οποίος επίσης προκαλεί το σχηματισμό αντισωμάτων. Η τρίτη επιλογή είναι η λεγόμενη. «παθητική» ανοσοποίηση, δηλ. την εισαγωγή έτοιμων «ξένων» αντισωμάτων. Ένα ζώο, όπως ένα άλογο, ανοσοποιείται, στη συνέχεια απομονώνονται αντισώματα από το αίμα του, καθαρίζονται και χρησιμοποιούνται για ένεση σε έναν ασθενή για τη δημιουργία άμεσης αλλά βραχύβιας ανοσίας. Μερικές φορές χρησιμοποιούνται αντισώματα από το αίμα ενός ατόμου που είχε τη νόσο (π.χ. ιλαρά, εγκεφαλίτιδα που μεταδίδεται από κρότωνες).

Συσσώρευση ιών.

Για την παρασκευή σκευασμάτων εμβολίου, είναι απαραίτητο να συσσωρευτεί ο ιός. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται συχνά αναπτυσσόμενα έμβρυα κοτόπουλου, τα οποία είναι μολυσμένα με αυτόν τον ιό. Αφού τα μολυσμένα έμβρυα επωαστούν για ορισμένο χρονικό διάστημα, ο ιός που έχει συσσωρευτεί σε αυτά λόγω αναπαραγωγής συλλέγεται, καθαρίζεται (με φυγοκέντρηση ή με άλλο τρόπο) και, εάν χρειάζεται, αδρανοποιείται. Είναι πολύ σημαντικό να αφαιρούνται όλες οι ακαθαρσίες έρματος από τα παρασκευάσματα του ιού, που μπορεί να προκαλέσουν σοβαρές επιπλοκές κατά τον εμβολιασμό. Φυσικά, είναι εξίσου σημαντικό να βεβαιωθείτε ότι δεν παραμένει αδρανοποιημένος παθογόνος ιός στα σκευάσματα. Τα τελευταία χρόνια, διάφοροι τύποι κυτταροκαλλιεργειών έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως για τη συσσώρευση ιών.

ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΛΕΤΗΣ ΙΩΝ

Οι βακτηριακοί ιοί ήταν οι πρώτοι που αποτέλεσαν αντικείμενο λεπτομερών μελετών ως το πιο βολικό μοντέλο που έχει μια σειρά πλεονεκτημάτων έναντι άλλων ιών. Ο πλήρης κύκλος αντιγραφής φάγου, δηλ. Ο χρόνος από τη μόλυνση ενός βακτηριακού κυττάρου έως την απελευθέρωση πολλαπλασιαζόμενων ιικών σωματιδίων από αυτό συμβαίνει μέσα σε μία ώρα. Άλλοι ιοί συνήθως συσσωρεύονται για αρκετές ημέρες ή και περισσότερο. Λίγο πριν τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο και λίγο μετά από αυτόν, αναπτύχθηκαν μέθοδοι για τη μελέτη μεμονωμένων ιικών σωματιδίων. Τρυβλία θρεπτικού άγαρ, στα οποία έχει αναπτυχθεί μια μονοστιβάδα (στερεά στιβάδα) βακτηριακών κυττάρων, μολύνονται με σωματίδια φάγου χρησιμοποιώντας τις σειριακές αραιώσεις του. Αναπαράγεται, ο ιός σκοτώνει το κύτταρο που τον «προστάτευε» και διεισδύει σε γειτονικά κύτταρα, τα οποία επίσης πεθαίνουν μετά τη συσσώρευση των απογόνων φάγων. Η περιοχή των νεκρών κυττάρων είναι ορατή με γυμνό μάτι ως φωτεινό σημείο. Τέτοιες κηλίδες ονομάζονται «αρνητικές αποικίες», ή πλάκες. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε κατέστησε δυνατή τη μελέτη των απογόνων μεμονωμένων ιικών σωματιδίων, την ανίχνευση του γενετικού ανασυνδυασμού των ιών και τον προσδιορισμό της γενετικής δομής και των μεθόδων αντιγραφής φάγου σε λεπτομέρειες που προηγουμένως φαινόταν απίστευτες.

Η εργασία με βακτηριοφάγους συνέβαλε στην επέκταση του μεθοδολογικού οπλοστασίου στη μελέτη των ζωικών ιών. Πριν από αυτό, πραγματοποιήθηκαν μελέτες για ιούς σπονδυλωτών κυρίως σε πειραματόζωα. τέτοια πειράματα ήταν πολύ χρονοβόρα, δαπανηρά και όχι πολύ κατατοπιστικά. Στη συνέχεια, εμφανίστηκαν νέες μέθοδοι βασισμένες στη χρήση ιστοκαλλιεργειών. τα βακτηριακά κύτταρα που χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα φάγων αντικαταστάθηκαν με κύτταρα σπονδυλωτών. Ωστόσο, για τη μελέτη των μηχανισμών ανάπτυξης ιογενών ασθενειών, τα πειράματα σε πειραματόζωα είναι πολύ σημαντικά και συνεχίζουν να διεξάγονται επί του παρόντος.

Οι ιοί είναι απίστευτα μικρά πλάσματα χωρίς κύτταρα. Είναι δυνατή η παρατήρησή τους μόνο μέσω του πιο σύγχρονου εξοπλισμού. Οι ιοί είναι κάτι μεταξύ νεκρής και αναπνευστικής ύλης. Έξω από το κύτταρο, οι ιοί έχουν κρυσταλλική μορφή και δεν παρουσιάζουν τις συνήθεις ιδιότητές τους. Φυτικοί ιοί, βακτήρια, ζώα και ιοί δορυφόρου.

Η λέξη "ιός" μεταφράζεται από τα λατινικά ως "δηλητήριο". Αυτοί οι μη κυτταρικοί οργανισμοί ανακαλύφθηκαν στην ανάλυση της νόσου των φύλλων του καπνού τον 19ο αιώνα από τον D.I. Ιβανόφσκι. Και το 1898, ο Martin Beijerink καθόρισε 5.000 διαφορετικούς ιούς. Προς το παρόν, υπάρχουν αρκετά εκατομμύρια. Ιολογία είναι το όνομα του επιστημονικού κλάδου που ασχολείται με τη μελέτη και τη μελέτη των ιών. Οι ιοί είναι εύκολο να βρεθούν οπουδήποτε στη γη.

Οι ιοί χωρίζονται σε δύο τύπους: βακτηριοφάγους και ιοειδή. Τα ιοειδή είναι τόσο βραχέα σωματίδια RNA χωρίς όριο πρωτεϊνών, που αποτελούνται από έναν μόνο κλώνο. Προκαλούν διάφορες ασθένειες στα φυτά και στα ζώα. Μια τέτοια ασθένεια είναι η άνοια. Όσον αφορά τους βακτηριοφάγους, διασπούν ένα βακτηριακό κύτταρο και το καταστρέφουν. Η δομή ενός βακτηριοφάγου είναι η εξής: πρωτεϊνικό κέλυφος και όξινο DNA, μερικές φορές RNA. Αυτή είναι η πιο κοινή ομάδα ιών.

Βασικά, η δομή των ιών είναι αρκετά πρωτόγονη. Μέρη των ιών αποτελούνται από ειδικά καψίδια - ένα πρωτεϊνικό κέλυφος ή νουκλεϊκά οξέα RNA, DNA. Οι ιοί με πιο πολύπλοκη δομή έχουν ένα τοίχωμα λιποπρωτεΐνης προσάρτησης που σχηματίζεται από το κυτταροπλασματικό στρώμα του κυττάρου ξενιστή.

Οι ιοί αναπαράγονται αυστηρά στα κύτταρα άλλων πλασμάτων, μεταφέροντας ένα γονίδιο στα κύτταρά τους. δεδομένα και το κύτταρο, διαβάζοντας αυτά τα δεδομένα, παράγει παρόμοιους ιούς, σαν να τους αντιγράφει.

Οι πιο γνωστές ιογενείς ασθένειες για τον άνθρωπο είναι η ευλογιά, η ηπατίτιδα, η ανεμοβλογιά, ο έρπης. Το AIDS μπορεί να θεωρηθεί ο πιο επικίνδυνος ιός, η θεραπεία του οποίου δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί.

Η θεραπεία ορισμένων παθήσεων, για παράδειγμα, της γρίπης και της ηπατίτιδας, προκαλεί ορισμένες δυσκολίες λόγω της ικανότητας των περισσότερων ιών να πολλαπλασιάζονται γρήγορα και να μεταλλάσσονται στο κυτταρικό περιβάλλον, επομένως είναι ανθεκτικοί στα ισχυρότερα και ακριβότερα φάρμακα.

Επιλογή 2

Όλα τα έμβια όντα στη γη είναι ικανά να προσβληθούν από ιούς. Ο ιός δεν είναι ορατός με το ανθρώπινο μάτι, αλλά η αναπαραγωγή τους μέσα στο σώμα είναι σαφώς αισθητή. Οι ιοί μπορούν να αναπαραχθούν μόνο στην επιφάνεια ενός ζωντανού κυττάρου, επομένως μόνο τα ζωντανά όντα υποφέρουν από ιούς.

Η ανακάλυψη του μη βακτηριακού κόσμου έγινε στα τέλη του 19ου αιώνα. Αυτό αντικατοπτρίζεται στο έργο του Ντμίτρι Ιβάνσκι, όπου περιγράφει τον ιό του καπνού. Αυτή τη στιγμή, υπάρχουν περισσότεροι από 100 εκατομμύρια τύποι ιών, αλλά μόνο 100.000 έχουν περιγραφεί. Βρίσκονται σε κάθε μέρος του κόσμου. Σε οποιαδήποτε πλατφόρμα και κλειστό χώρο. Η ιολογία είναι η βαθιά μελέτη των ιών.

Ο οργανισμός των ζώων και εν μέρει ενός ατόμου είναι έτσι διατεταγμένος ώστε κατά την ενεργό επίδραση και αναπαραγωγή ιών στο σώμα, αρχίζει να παράγεται μια ανοσοποιητική επίθεση, η οποία προσπαθεί να καταστρέψει τη ζωή όλων των ιών. Ένας άντρας εφηύρε ένα εμβόλιο, με τη βοήθεια του οποίου ενισχύεται το ανοσοποιητικό σοκ. Σε αυτή την περίπτωση, το εμβόλιο προσαρμόζεται σε έναν συγκεκριμένο ιό και τον καταστρέφει. Υπάρχουν όμως πιο περίπλοκοι ιοί που μπορούν να κινηθούν στο σώμα χωρίς να επηρεαστούν από εμβόλιο. Έτσι, σχηματίζεται μια χρόνια παθολογία της νόσου του σώματος. Επιστήμονες φαρμακοποιοί προσπάθησαν να δημιουργήσουν ένα φάρμακο που θα μπορούσε να δράσει στους ιούς, αλλά αυτό δεν ήταν δυνατό.

Από το λατινικό «ιός» σημαίνει δηλητήριο. Από το 1728, υποδηλώνει ένα πλάσμα που μπορεί να ζει μέσα σε έναν οργανισμό και να προκαλεί ασθένειες που μεταδίδονται σε άλλους οργανισμούς. Στη συνέχεια, οι άνθρωποι άρχισαν να τα μελετούν και να ανακαλύπτουν τα αίτια της εμφάνισής τους, για παράδειγμα, την εμφάνιση μυκήτων, βακτηρίων και ούτω καθεξής. Για πολύ καιρό δεν μπορούσαν να βρουν τον ιό που οδηγεί στη λύσσα, μαζί με αυτό, ξεκίνησε η ανάπτυξη ενός φαρμάκου και των μέσων για να απαλλαγούμε από αυτήν. Μετά από όλη την έρευνα στα τέλη του 19ου αιώνα, οι ιοί δεν ονομάζονταν πλέον βακτήρια και εντοπίστηκε μια ξεχωριστή ομάδα ιών με τα δικά τους διακριτικά χαρακτηριστικά.

Οι ιοί είναι μάλλον επικίνδυνα πλάσματα που δεν βλέπει κάθε μικροσκόπιο, γεγονός που περιπλέκει τη μελέτη και την καταπολέμησή τους. Η ειδική τους ικανότητα να φέρνουν το σώμα σε ασθένεια δεν επηρεάζει ευνοϊκά τα γύρω πλάσματα. Προς το παρόν, είναι επίσης ανεπαρκώς μελετημένα και, κατά συνέπεια, δεν υπάρχουν αρκετές γνώσεις για την καταστροφή τους και την απομάκρυνσή τους από τα ζωντανά κύτταρα.

• Συγγραφέας Μαρσέλ Προυστ. Ζωή και τέχνη

  Ο Μαρσέλ Προυστ ήταν διάσημος μυθιστοριογράφος, εκπρόσωπος του γαλλικού μοντερνισμού του 20ού αιώνα. Ο Μ. Προυστ γεννήθηκε στις 10/07/1871 σε ένα αγροτικό προάστιο της γαλλικής πρωτεύουσας σε μια αρκετά εύπορη οικογένεια Βίκινγκς - έκθεση αναφοράς (5, 6 τάξη. Ιστορία. Γεωγραφία)

  Οι Βίκινγκς ήταν κάτοικοι της Σκανδιναβίας από το 700 έως το 1125 περίπου. Αυτή η περίοδος ονομάζεται Εποχή των Βίκινγκς. Οι Βίκινγκς διένυσαν μεγάλες αποστάσεις με τα πλοία τους ως έμποροι, άποικοι και πολεμιστές.

Ερώτηση 1. Πώς διατάσσονται οι ιοί;

Οι ιοί είναι μη κυτταρικές μορφές ζωής. Έχουν πολύ απλή δομή. Κάθε ιός αποτελείται από ένα νουκλεϊκό οξύ (RNA ή DNA) και μια πρωτεΐνη. Το νουκλεϊκό οξύ είναι το γενετικό υλικό του ιού. περιβάλλεται από προστατευτικό κέλυφος - καψίδιο. Το καψίδιο αποτελείται από μόρια πρωτεΐνης και έχει υψηλό βαθμό συμμετρίας, συνήθως με σπειροειδή ή πολυεδρικό σχήμα. Εκτός από το νουκλεϊκό οξύ, τα ένζυμα του ίδιου του ιού μπορούν να εντοπιστούν μέσα στο καψίδιο. Ορισμένοι ιοί (για παράδειγμα, ο ιός της γρίπης και ο HIV) έχουν ένα επιπλέον περίβλημα που σχηματίζεται από την κυτταρική μεμβράνη του ξενιστή.

Ερώτηση 2. Ποια είναι η αρχή της αλληλεπίδρασης μεταξύ ενός ιού και ενός κυττάρου;

Ερώτηση 3. Περιγράψτε τη διαδικασία διείσδυσης του ιού στο κύτταρο.

Ο ιός δεσμεύεται στην επιφάνεια του κυττάρου ξενιστή, και στη συνέχεια διεισδύει στο σύνολό του (ενδοκυττάρωση) ή εισάγει το νουκλεϊκό του οξύ στο κύτταρο χρησιμοποιώντας ειδικούς μηχανισμούς. Για παράδειγμα, οι βακτηριοφάγοι «κάθονται» στην κυτταρική μεμβράνη ενός βακτηρίου ξενιστή και μετά «γυρίζουν μέσα προς τα έξω», απελευθερώνοντας νουκλεϊκό οξύ μέσα στο βακτήριο. Ορισμένοι ιοί περιέχουν ένζυμα μέσα στο καψίδιο που διαλύουν τις προστατευτικές μεμβράνες του κυττάρου ξενιστή.

Ερώτηση 4. Ποια είναι η επίδραση των ιών στο κύτταρο;

Το γενετικό υλικό του ιού αλληλεπιδρά με το DNA του ξενιστή με τέτοιο τρόπο που το ίδιο το κύτταρο αρχίζει να συνθέτει τις πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για τον ιό. Ταυτόχρονα αντιγράφονται τα νουκλεϊκά οξέα του παρασίτου. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, αρχίζει η αυτοσυναρμολόγηση νέων ιικών σωματιδίων στο κυτταρόπλασμα του ξενιστή. Αυτά τα σωματίδια φεύγουν από το κύτταρο σταδιακά, χωρίς να προκαλούν το θάνατό του, αλλά αλλάζουν την ικανότητα εργασίας του ή απελευθερώνονται ταυτόχρονα σε μεγάλες ποσότητες, γεγονός που οδηγεί στην καταστροφή του κυττάρου.

Ερώτηση 5. Χρησιμοποιώντας γνώσεις για τους τρόπους μετάδοσης ιογενών και βακτηριακών λοιμώξεων, προτείνετε τρόπους πρόληψης μολυσματικών ασθενειών.

Εάν η ασθένεια είναι ευρέως διαδεδομένη σε μια δεδομένη περιοχή, συνιστάται ο εμβολιασμός του πληθυσμού. Απαιτείται συνεχής ιατρική παρακολούθηση για την ταχεία ανίχνευση μιας εστίας της νόσου και την πρόληψη της εξάπλωσής της. Πολλές λοιμώξεις μεταδίδονται με αερομεταφερόμενα σταγονίδια (για παράδειγμα, ο ιός της γρίπης). Κατά τη διάρκεια εστιών τέτοιων ασθενειών, είναι λογικό να χρησιμοποιείτε επίδεσμους ή αναπνευστήρες από βαμβακερή γάζα.

Υπάρχουν παθογόνα που μεταδίδονται μέσω οικιακών ειδών, τροφής και νερού. Αυτά περιλαμβάνουν τον ιό της ηπατίτιδας Α, το vibrio της χολέρας, τον βάκιλο της πανώλης και πολλά άλλα. Για να αποφύγετε τη μόλυνση, πρέπει να ακολουθείτε τους κανόνες προσωπικής υγιεινής: πλένετε τα χέρια σας πριν φάτε, μην χρησιμοποιείτε προσωπικά αντικείμενα άλλων ανθρώπων (πετσέτα, οδοντόβουρτσα), πλένετε φρούτα και λαχανικά, αποφεύγετε την επαφή με άρρωστα άτομα. Απαιτείται συνεχής υγειονομικός έλεγχος της κατάστασης των πηγών νερού και των τροφίμων, καθώς και απολύμανση των χώρων, αποστείρωση οργάνων και επιδέσμων. υλικό από τον ιστότοπο

Υπάρχουν ασθένειες που μεταδίδονται μέσω του αίματος και άλλων σωματικών υγρών, ιδίως ο HIV και ο ιός της ηπατίτιδας C. Οι τοξικομανείς (συχνά οι σύριγγες χρησιμοποιούνται περισσότερες από μία φορές) και τα άτομα που κάνουν ακατάσχετο σεξ χωρίς προστασία διατρέχουν κίνδυνο για τέτοιες ασθένειες. Αν και δεν υπάρχουν αποτελεσματικές θεραπείες για τέτοιες ασθένειες, ο καλύτερος τρόπος για να προστατευτείτε είναι να λάβετε τις ακόλουθες προφυλάξεις:

• Η περιστασιακή σεξουαλική επαφή πρέπει να αποφεύγεται και κατά τη διάρκεια των επαφών, να απομονώνεστε με τη βοήθεια προφυλακτικού.
• στην ιατρική και την κοσμετολογία, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείτε σύριγγες μιας χρήσης και να αποστειρώνετε προσεκτικά τα επαναχρησιμοποιήσιμα εργαλεία.
• Το αίμα που δίνεται πρέπει να ελέγχεται για ιούς.

Δεν βρήκατε αυτό που ψάχνατε; Χρησιμοποιήστε την αναζήτηση

Σε αυτή τη σελίδα, υλικό για τα θέματα:

• βιολογία ιών μηνυμάτων
• σύντομη περίληψη για τους ιούς
• Η μη κυτταρική ζωή σχηματίζει σύντομο ορισμό
• δοκίμιο για τους ιούς στη βιολογία

MOU γυμνάσιο "Εύρηκα - ανάπτυξη"

Περίληψη Βιολογίας

με θέμα:

Ολοκληρώθηκε το:

Μαθητής ΣΤ τάξης

Σαραμπούροφ Ιβάν

Ιούς

Υπάρχει μια μεγάλη ομάδα έμβιων όντων που δεν έχουν κυτταρική δομή. Αυτά τα πλάσματα ονομάζονται ιοί (λατινικά «ιός» - δηλητήριο) και αντιπροσωπεύουν μη κυτταρικές μορφές ζωής. Οι ιοί δεν είναι ούτε ζώα ούτε φυτά. Είναι εξαιρετικά μικρά, επομένως μπορούν να μελετηθούν μόνο με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Οι ιοί μπορούν να ζήσουν και να αναπτυχθούν μόνο στα κύτταρα άλλων οργανισμών. Οι ιοί δεν μπορούν να ζήσουν έξω από τα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών και πολλοί από αυτούς έχουν τη μορφή κρυστάλλων στο εξωτερικό περιβάλλον. Οι ιοί που εγκαθίστανται μέσα στα κύτταρα των ζώων και των φυτών προκαλούν πολλές επικίνδυνες ασθένειες. Οι ανθρώπινες ιογενείς ασθένειες περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, την ιλαρά, τη γρίπη, την πολιομυελίτιδα και την ευλογιά. Μεταξύ των ιογενών ασθενειών των φυτών, είναι γνωστή η ασθένεια μωσαϊκού του καπνού, του μπιζελιού και άλλων καλλιεργειών. Στα άρρωστα φυτά, οι ιοί καταστρέφουν τους χλωροπλάστες και οι πληγείσες περιοχές γίνονται άχρωμες. Οι ιοί ανακαλύφθηκαν από τον Ρώσο επιστήμονα D.I. Ivanovsky το 1892. Κάθε ιικό σωματίδιο αποτελείται από μια μικρή ποσότητα DNA ή RNA, δηλαδή γενετικό υλικό που περικλείεται σε ένα πρωτεϊνικό κέλυφος. Αυτό το κέλυφος παίζει προστατευτικό ρόλο.

Οι ιοί είναι επίσης γνωστό ότι μολύνουν βακτηριακά κύτταρα. Ονομάζονται βακτηριοφάγοι ή φάγοι (ελληνικά «φάγος» - καταβροχθίζω). Οι βακτηριοφάγοι καταστρέφουν πλήρως τα βακτηριακά κύτταρα και ως εκ τούτου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία βακτηριακών ασθενειών, όπως η δυσεντερία, ο τυφοειδής πυρετός, η χολέρα.

Ανακάλυψη ιών

Το βασίλειο των ιών ανακαλύφθηκε σχετικά πρόσφατα: τα 100 χρόνια είναι η ηλικία ενός παιδιού σε σύγκριση με τα μαθηματικά, τα 100 χρόνια είναι πολλά σε σύγκριση με τη γενετική μηχανική. Η επιστήμη δεν έχει ηλικία: η επιστήμη, όπως οι άνθρωποι, έχει νιότη, η επιστήμη δεν είναι ποτέ παλιά.

Το 1892, ο Ρώσος επιστήμονας D.I. Ivanovsky περιέγραψε τις ασυνήθιστες ιδιότητες των αιτιολογικών παραγόντων της νόσου του καπνού - (μωσαϊκό καπνού), οι οποίοι περνούσαν μέσα από βακτηριακά φίλτρα.

Λίγα χρόνια αργότερα, οι F. Leffler και P. Frosch διαπίστωσαν ότι ο αιτιολογικός παράγοντας του αφθώδους πυρετού (μια ασθένεια των ζώων) περνάει επίσης από βακτηριακά φίλτρα. Και το 1917, ο F. d'Errell ανακάλυψε έναν βακτηριοφάγο - έναν ιό που μολύνει τα βακτήρια. Έτσι ανακαλύφθηκαν οι ιοί των φυτών, των ζώων και των μικροοργανισμών.

Αυτά τα τρία γεγονότα σηματοδότησαν την αρχή μιας νέας επιστήμης - της ιολογίας, που μελετά τις μη κυτταρικές μορφές ζωής.

Οι ιοί, αν και πολύ μικροί, δεν φαίνονται, αποτελούν αντικείμενο μελέτης των επιστημών:

Για τους γιατρούς, οι ιοί είναι οι πιο συνηθισμένοι αιτιολογικοί παράγοντες μολυσματικών ασθενειών: γρίπη, ιλαρά, ευλογιά, τροπικοί πυρετοί.

Για έναν παθολόγο, οι ιοί είναι οι αιτιολογικοί παράγοντες (αιτία) του καρκίνου και της λευχαιμίας, των πιο συχνών και επικίνδυνων παθολογικών διεργασιών.

Για έναν κτηνίατρο, οι ιοί είναι οι ένοχοι των επιζωοτιών (μαζικές ασθένειες) του αφθώδους πυρετού, της πανώλης των πτηνών, της λοιμώδους αναιμίας και άλλων ασθενειών που επηρεάζουν τα ζώα εκτροφής.

Για έναν γεωπόνο, οι ιοί είναι οι αιτιολογικοί παράγοντες της κηλίδωσης του σίτου, του μωσαϊκού του καπνού, του νανισμού της κίτρινης πατάτας και άλλων ασθενειών των γεωργικών φυτών.

Για τον καλλιεργητή, οι ιοί είναι οι παράγοντες που προκαλούν την εμφάνιση των εκπληκτικών χρωμάτων των τουλιπών.

Για έναν ιατρό μικροβιολόγο, οι ιοί είναι παράγοντες που προκαλούν την εμφάνιση τοξικών (δηλητηριωδών) ποικιλιών διφθερίτιδας ή άλλων βακτηρίων ή παράγοντες που συμβάλλουν στην ανάπτυξη βακτηρίων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά.

Για έναν βιομηχανικό μικροβιολόγο, οι ιοί είναι παράσιτα βακτηρίων, παραγωγών, αντιβιοτικών και ενζύμων.

Για έναν γενετιστή, οι ιοί είναι φορείς γενετικών πληροφοριών.

Για έναν Δαρβινιστή, οι ιοί είναι σημαντικοί παράγοντες στην εξέλιξη του οργανικού κόσμου.

Για έναν οικολόγο, οι ιοί είναι παράγοντες που εμπλέκονται στο σχηματισμό συζευγμένων συστημάτων του οργανικού κόσμου.

Για έναν βιολόγο, οι ιοί είναι οι απλούστερες μορφές ζωής, που διαθέτουν όλες τις κύριες εκδηλώσεις της.

Για τον φιλόσοφο, οι ιοί είναι η πιο ξεκάθαρη απεικόνιση της διαλεκτικής της φύσης, μια λυχνία λίθου για την λείανση τέτοιων εννοιών όπως ζωντανός και μη ζωντανός, μέρος και σύνολο, μορφή και λειτουργία.

Τρεις κύριες συνθήκες καθόρισαν την ανάπτυξη της σύγχρονης ιολογίας, καθιστώντας την ένα είδος σημείου (ή νεφρού) της ανάπτυξης των βιοϊατρικών επιστημών.

Οι ιοί είναι οι αιτιολογικοί παράγοντες των σημαντικότερων ασθενειών του ανθρώπου, των ζώων εκτροφής και των φυτών και η σημασία τους αυξάνεται συνεχώς καθώς μειώνεται η συχνότητα εμφάνισης βακτηριακών, πρωτόζωων και μυκητιακών ασθενειών.

Είναι πλέον αναγνωρισμένο ότι οι ιοί είναι οι αιτιολογικοί παράγοντες του καρκίνου, της λευχαιμίας και άλλων κακοήθων όγκων. Επομένως, η επίλυση των προβλημάτων της ογκολογίας εξαρτάται πλέον από τη γνώση της φύσης των καρκινικών παθογόνων και τους μηχανισμούς καρκινογόνων (όγκων) μετασχηματισμών των φυσιολογικών κυττάρων.

Οι ιοί είναι οι απλούστερες μορφές ζωής, έχουν τις κύριες εκδηλώσεις της, ένα είδος αφαίρεσης της ζωής, και ως εκ τούτου χρησιμεύουν ως το πιο ευγνώμον αντικείμενο της βιολογίας γενικά και της μοριακής βιολογίας ειδικότερα.

Οι ιοί είναι πανταχού παρόντες και μπορούν να βρεθούν οπουδήποτε υπάρχει ζωή. Μπορείτε ακόμη να πείτε ότι οι ιοί είναι ένα είδος «δείκτες ζωής». Είναι οι σταθεροί μας σύντροφοι και από την ημέρα της γέννησής μας μας συντροφεύουν πάντα και παντού. Η ζημιά που προκαλούν είναι πολύ μεγάλη. Αρκεί να πούμε ότι περισσότερες από τις μισές ανθρώπινες ασθένειες είναι «στη συνείδηση», και αν θυμηθούμε ότι αυτές οι μικρότερες από τις μικρότερες εξακολουθούν να επηρεάζουν τα ζώα, τα φυτά και ακόμη και τους πιο στενούς συγγενείς τους στον μικρόκοσμο - βακτήρια, γίνεται σαφές ότι η καταπολέμηση των ιών είναι μια από τις κορυφαίες προτεραιότητες. Αλλά για να καταπολεμήσετε με επιτυχία τους ύπουλους αόρατους, είναι απαραίτητο να μελετήσετε λεπτομερώς τις ιδιότητές τους.

Υποθέσεις για την προέλευση των ιών

Τρεις βασικές υποθέσεις έχουν διατυπωθεί:

Η πιθανότητα εκφυλιστικής εξέλιξης έχει επανειλημμένα διαπιστωθεί και αποδειχθεί, και ίσως το πιο εντυπωσιακό παράδειγμα αυτής είναι η προέλευση ορισμένων οργανιδίων ευκαρυωτικών κυττάρων από συμβιωτικά βακτήρια. Επί του παρόντος, με βάση τη μελέτη της ομολογίας των νουκλεϊκών οξέων, μπορεί να θεωρηθεί ότι οι χλωροπλάστες των πρωτόζωων και των φυτών προέρχονται από τους προγόνους των σημερινών γαλαζοπράσινων βακτηρίων και τα μιτοχόνδρια από τους προγόνους των μωβ βακτηρίων. Συζητείται επίσης η πιθανότητα προέλευσης κεντρολίων από προκαρυωτικά συμβιωτικά. Επομένως, δεν αποκλείεται μια τέτοια πιθανότητα για την προέλευση ιών, ειδικά τέτοιων μεγάλων, πολύπλοκων και αυτόνομων όπως ο ιός της ευλογιάς.

Ωστόσο, ο κόσμος των ιών είναι πολύ διαφορετικός για να παραδεχθεί την πιθανότητα μιας τόσο βαθιάς εκφυλιστικής εξέλιξης για τους περισσότερους εκπροσώπους του, από ευλογιά, έρπη και ιριδοϊούς έως αδενοδορυφόρους, από ρεοϊούς έως δορυφόρους του ιού της νέκρωσης του καπνού ή τον ιό δέλτα που περιέχει RNA - ένας δορυφόρος του ιού της ηπατίτιδας Β, για να μην αναφέρουμε τέτοιες αυτόνομες γενετικές δομές όπως τα πλασμίδια ή τα ιοειδή. Η ποικιλία του γενετικού υλικού στους ιούς είναι ένα από τα επιχειρήματα υπέρ της προέλευσης των ιών από προκυτταρικές μορφές. Πράγματι, το γενετικό υλικό των ιών «εξαντλεί» όλες τις πιθανές μορφές του: μονόκλωνο και δίκλωνο RNA και DNA, τους γραμμικούς, κυκλικούς και αποσπασματικούς τύπους τους. Η φύση, όπως ήταν, δοκίμασε όλες τις πιθανές παραλλαγές γενετικού υλικού σε ιούς προτού τελικά επιλέξει τις κανονικές του μορφές - δίκλωνο DNA ως φύλακα της γενετικής πληροφορίας και μονόκλωνο RNA ως πομπό του. Ωστόσο, η ποικιλομορφία του γενετικού υλικού στους ιούς είναι πιο πιθανό να υποδηλώνει πολυφυλετική προέλευση ιών παρά τη διατήρηση προγονικών προκυτταρικών μορφών, το γονιδίωμα των οποίων εξελίχθηκε κατά μήκος μιας απίθανης διαδρομής από το RNA στο DNA, από τις μονόκλωνες μορφές στο δίκλωνες μορφές κ.λπ.

Η τρίτη υπόθεση των 20-30 ετών φαινόταν απίθανη και μάλιστα έλαβε το ειρωνικό όνομα της υπόθεσης του φρενήρη γονιδίου. Ωστόσο, τα συσσωρευμένα γεγονότα δίνουν όλο και περισσότερα επιχειρήματα υπέρ αυτής της υπόθεσης. Ορισμένα από αυτά τα γεγονότα θα συζητηθούν σε ειδικό μέρος του βιβλίου. Εδώ σημειώνουμε ότι αυτή η υπόθεση είναι που εξηγεί εύκολα όχι μόνο την αρκετά προφανή πολυφυλετική προέλευση των ιών, αλλά και την κοινότητα τέτοιων διαφορετικών δομών όπως πλήρεις και ελαττωματικοί ιοί, δορυφόροι και πλασμίδια. Επίσης, από αυτή την ιδέα προκύπτει ότι ο σχηματισμός ιών δεν ήταν ένα γεγονός που συμβαίνει μία φορά, αλλά συνέβη πολλές φορές και συνεχίζει να συμβαίνει προς το παρόν. Ήδη στην αρχαιότητα, όταν άρχισαν να σχηματίζονται κυτταρικές μορφές, διατηρήθηκαν και αναπτύχθηκαν μαζί με αυτές μη κυτταρικές μορφές, που αντιπροσωπεύονται από ιούς, αυτόνομες, αλλά κυτταροεξαρτώμενες γενετικές δομές. Οι ιοί που υπάρχουν σήμερα είναι προϊόντα της εξέλιξης, τόσο των αρχαιότερων προγόνων τους όσο και των πρόσφατα αναδυόμενων αυτόνομων γενετικών δομών. Πιθανώς, οι φάγοι με ουρά είναι ένα παράδειγμα του πρώτου, ενώ τα R-πλασμίδια είναι ένα παράδειγμα του δεύτερου.

Ιοί και εξέλιξη

Οι ιοί έχουν τη δική τους, πολύ μεγάλη εξελικτική ιστορία, που χρονολογείται από την προέλευση των μονοκύτταρων οργανισμών. Έτσι, ορισμένα συστήματα επιδιόρθωσης ιών που διασφαλίζουν την αφαίρεση εσφαλμένων βάσεων από το DNA και την εξάλειψη της βλάβης που προκαλείται από τη δράση των ριζών οξυγόνου κ.λπ., υπάρχουν μόνο σε μεμονωμένους ιούς και υπάρχουν αμετάβλητα για δισεκατομμύρια χρόνια.

Οι ερευνητές δεν αρνούνται ότι οι ιοί έπαιξαν κάποιο ρόλο στην εξέλιξη. Όμως, θεωρώντας τα ως άψυχα υλικά, τα τοποθετούν στο ίδιο επίπεδο με παράγοντες όπως οι κλιματικές συνθήκες. Ένας τέτοιος παράγοντας επηρέασε οργανισμούς που είχαν μεταβαλλόμενα, γενετικά καθορισμένα χαρακτηριστικά από το εξωτερικό. Οι οργανισμοί πιο ανθεκτικοί σε αυτή την επιρροή επιβίωσαν, αναπαράχθηκαν και μετέδωσαν τα γονίδιά τους στις επόμενες γενιές.

Ωστόσο, στην πραγματικότητα, οι ιοί επηρέασαν το γενετικό υλικό των ζωντανών οργανισμών όχι έμμεσα, αλλά με τον πιο άμεσο τρόπο - αντάλλαξαν το DNA και το RNA τους με αυτό, δηλ. ήταν βιολογικοί παίκτες. Η μεγάλη έκπληξη για τους γιατρούς και τους εξελικτικούς βιολόγους ήταν ότι οι περισσότεροι ιοί αποδείχτηκαν αρκετά αβλαβή πλάσματα, που δεν σχετίζονται με καμία ασθένεια. Κοιμούνται ήσυχα μέσα στα κύτταρα-ξενιστές ή χρησιμοποιούν τη συσκευή τους για την απρόσκοπτη αναπαραγωγή τους χωρίς καμία βλάβη στο κύτταρο. Τέτοιοι ιοί έχουν πολλά κόλπα που τους επιτρέπουν να αποφεύγουν το άγρυπνο μάτι του ανοσοποιητικού συστήματος του κυττάρου - για κάθε στάδιο της ανοσολογικής απόκρισης, έχουν προετοιμαστεί ένα γονίδιο που ελέγχει ή τροποποιεί αυτό το στάδιο υπέρ τους.

Επιπλέον, στη διαδικασία της συμβίωσης ενός κυττάρου και ενός ιού, το γονιδίωμα του ιού (DNA ή RNA) «αποικίζει» το γονιδίωμα του κυττάρου ξενιστή, προμηθεύοντάς το με όλο και περισσότερα νέα γονίδια, τα οποία τελικά γίνονται αναπόσπαστο μέρος του γονιδιώματος. αυτού του είδους.

οργανισμών. Οι ιοί έχουν ταχύτερη και πιο άμεση επίδραση στους ζωντανούς οργανισμούς από τους εξωτερικούς παράγοντες που επιλέγουν για γενετικές παραλλαγές. Οι μεγάλοι πληθυσμοί ιών, σε συνδυασμό με τον υψηλό ρυθμό αντιγραφής και το υψηλό ποσοστό μετάλλαξης, τους καθιστούν σημαντική πηγή γενετικής καινοτομίας, δημιουργώντας συνεχώς νέα γονίδια. Οποιοδήποτε μοναδικό γονίδιο ιικής προέλευσης, ταξιδεύοντας, περνά από τον έναν οργανισμό στον άλλο και συμβάλλει στην εξελικτική διαδικασία.

Για πάντα ζωντανός

Οι ιοί, που καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση μεταξύ ζώντων και μη ζωντανών, παρουσιάζουν απροσδόκητες ιδιότητες. Εδώ είναι ένα από αυτά. Συνήθως, οι ιοί πολλαπλασιάζονται μόνο σε ζωντανά κύτταρα, αλλά μπορούν επίσης να αναπτυχθούν σε νεκρά κύτταρα, και μερικές φορές ακόμη και να τα επαναφέρουν στη ζωή. Παραδόξως, ορισμένοι ιοί, αφού καταστραφούν, μπορούν να ξαναγεννηθούν σε «δανεική ζωή».

Ένα κύτταρο του οποίου το πυρηνικό DNA έχει καταστραφεί είναι ένας πραγματικός «νεκρός άνθρωπος»: στερείται γενετικού υλικού με οδηγίες για το πώς να λειτουργεί. Αλλά ο ιός μπορεί να χρησιμοποιήσει τα υπόλοιπα άθικτα κυτταρικά συστατικά και το κυτταρόπλασμα για την αντιγραφή του. Υποτάσσει την κυτταρική συσκευή και την αναγκάζει να χρησιμοποιήσει ιικά γονίδια ως πηγή οδηγιών για τη σύνθεση ιικών πρωτεϊνών και την αντιγραφή του ιικού γονιδιώματος. Η μοναδική ικανότητα των ιών να αναπτύσσονται σε νεκρά κύτταρα είναι πιο έντονη όταν οι ξενιστές είναι μονοκύτταροι οργανισμοί, που κατοικούν κυρίως στους ωκεανούς. (Η συντριπτική πλειοψηφία των ιών ζει στη στεριά. Σύμφωνα με τους ειδικούς, δεν υπάρχουν περισσότερα από 1030 σωματίδια ιού στους ωκεανούς.)

Τα βακτήρια, τα φωτοσυνθετικά κυανοβακτήρια και τα φύκια, πιθανοί ξενιστές για θαλάσσιους ιούς, σκοτώνονται συχνά από την υπεριώδη ακτινοβολία, η οποία καταστρέφει το DNA τους. Ταυτόχρονα, ορισμένοι ιοί («φιλοξενούμενοι» οργανισμών) περιλαμβάνουν μηχανισμό σύνθεσης ενζύμων που αποκαθιστούν τα κατεστραμμένα μόρια του κυττάρου ξενιστή και το επαναφέρουν στη ζωή. Για παράδειγμα, τα κυανοβακτήρια περιέχουν ένα ένζυμο που εμπλέκεται στη φωτοσύνθεση και υπό την επίδραση του υπερβολικού φωτός μερικές φορές καταστρέφεται, γεγονός που οδηγεί σε κυτταρικό θάνατο. Και τότε οι ιοί που ονομάζονται κυανοφάγοι «ενεργοποιούν» τη σύνθεση ενός αναλόγου ενός βακτηριακού φωτοσυνθετικού ενζύμου που είναι πιο ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία. Εάν ένας τέτοιος ιός μολύνει ένα κύτταρο που μόλις έχει πεθάνει, το φωτοσυνθετικό ένζυμο μπορεί να το επαναφέρει στη ζωή. Έτσι, ο ιός παίζει το ρόλο του «γονιδιακού αναζωογονητή».

Οι υπερβολικές δόσεις υπεριώδους ακτινοβολίας μπορεί να οδηγήσουν στο θάνατο των κυανοφάγων, αλλά μερικές φορές καταφέρνουν να επιστρέψουν στη ζωή με τη βοήθεια πολλαπλών επισκευών. Συνήθως, υπάρχουν αρκετοί ιοί σε κάθε κύτταρο ξενιστή, και εάν έχουν υποστεί βλάβη, μπορούν να συναρμολογήσουν το ιικό γονιδίωμα κομμάτι-κομμάτι. Διαφορετικά μέρη του γονιδιώματος μπορούν να χρησιμεύσουν ως προμηθευτές μεμονωμένων γονιδίων, τα οποία, μαζί με άλλα γονίδια, θα αποκαταστήσουν πλήρως τις λειτουργίες του γονιδιώματος χωρίς να δημιουργήσουν ολόκληρο ιό. Οι ιοί είναι οι μόνοι από όλους τους ζωντανούς οργανισμούς που μπορούν, όπως το πουλί Phoenix, να αναγεννηθούν από τις στάχτες.

Σύμφωνα με το International Human Genome Sequencing Consortium, μεταξύ 113 και 223 γονιδίων που βρέθηκαν σε βακτήρια και ανθρώπους λείπουν από καλά μελετημένους οργανισμούς όπως η μαγιά Sacharomyces cerevisiae, η μύγα των φρούτων Drosophila melanogaster και ο στρογγυλός σκώληκας Caenorhabditis elegans, που βρίσκονται μεταξύ των δύο ακραίες γραμμές ζωντανών οργανισμών.οργανισμοί. Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι η μαγιά, η μύγα των φρούτων και ο στρογγυλός σκώληκας, που εμφανίστηκαν μετά τα βακτήρια αλλά πριν από τα σπονδυλωτά, απλώς έχασαν τα αντίστοιχα γονίδια κάποια στιγμή στην εξελικτική τους ανάπτυξη. Άλλοι πιστεύουν ότι τα γονίδια μεταφέρθηκαν σε ένα άτομο από βακτήρια που εισήλθαν στο σώμα του.

Μαζί με συναδέλφους στο Ινστιτούτο Εμβολίων και Γονιδιακής Θεραπείας στο Πανεπιστήμιο Δημόσιας Υγείας του Όρεγκον, υποθέτουμε ότι υπήρχε μια τρίτη οδός: τα γονίδια ήταν αρχικά ιογενή προέλευση, αλλά στη συνέχεια αποικίστηκαν από εκπροσώπους δύο διαφορετικών σειρών οργανισμών, όπως τα βακτήρια. και σπονδυλωτά. Το γονίδιο που έδωσε το βακτήριο στην ανθρωπότητα θα μπορούσε να μεταφερθεί στις δύο γραμμές που αναφέρει ο ιός.

Επιπλέον, είμαστε σίγουροι ότι ο ίδιος ο πυρήνας του κυττάρου είναι ιογενούς προέλευσης. Η εμφάνιση του πυρήνα (μια δομή που βρίσκεται μόνο στους ευκαρυώτες, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, και απουσιάζει στα προκαρυωτικά, όπως τα βακτήρια) δεν μπορεί να εξηγηθεί από τη σταδιακή προσαρμογή των προκαρυωτικών οργανισμών στις μεταβαλλόμενες συνθήκες. Θα μπορούσε να έχει δημιουργηθεί με βάση το προϋπάρχον υψηλού μοριακού DNA του ιού, το οποίο έχτισε ένα μόνιμο «σπίτι» για τον εαυτό του μέσα στο προκαρυωτικό κύτταρο. Αυτό επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι το γονίδιο DNA πολυμεράσης (ένα ένζυμο που εμπλέκεται στην αντιγραφή του DNA) του φάγου Τ4 (φάγοι ονομάζονται ιοί που μολύνουν βακτήρια) είναι κοντά στην αλληλουχία νουκλεοτιδίων του στα γονίδια της πολυμεράσης του DNA τόσο των ευκαρυωτών όσο και των ιών που τα μολύνει. Επιπλέον, ο Patrick Forterre από το Πανεπιστήμιο του Νοτίου Παρισιού, που μελέτησε τα ένζυμα που εμπλέκονται στην αντιγραφή του DNA, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα γονίδια που καθορίζουν τη σύνθεσή τους στους ευκαρυώτες είναι ιικής προέλευσης.

Ιοί και ζωή

ιός της μπλε γλώσσας

Από την αρχαιότητα, οι άνθρωποι ήταν εξοικειωμένοι με ασθένειες που προκαλούνται από ιούς. Αρχαία ινδικά και κινεζικά χειρόγραφα αναφέρουν επιδημίες ευλογιάς και η πολιομυελίτιδα ήταν γνωστή στην αρχαία Αίγυπτο. Ιλαρά, ερυθρά, παρωτίτιδα, γρίπη, λύσσα, ανεμοβλογιά, ηπατίτιδα, κίτρινος πυρετός, εγκεφαλίτιδα που μεταδίδεται από κρότωνες... Αυτή η θλιβερή λίστα συνεχίζεται. Ωστόσο, οι άνθρωποι δεν είναι ο μόνος «στόχος» για τους ιούς. Οι ιογενείς λοιμώξεις είναι πανταχού παρούσες, επηρεάζοντας όλα τα είδη των ζωντανών όντων. Ζώα και φυτά, μικροοργανισμοί και μύκητες – κανείς δεν μπορεί να ξεφύγει από την καταστροφική «προσοχή» τους.

Ωστόσο, οι ιοί μπορούν να μεταφέρουν μόνο κακοτυχίες και ασθένειες; Όχι, τα πράγματα είναι πολύ πιο περίπλοκα. Αποτελούν ταυτόχρονα σημαντικό παράγοντα στην εξέλιξη του οργανικού κόσμου. Τα ιώματα που σχηματίζονται κατά την ενδοκυτταρική αναπαραγωγή μερικές φορές «αρπάζουν» κομμάτια του γενετικού υλικού του κυττάρου ξενιστή. Οι επιστήμονες γνωρίζουν πολλούς ιούς που μολύνουν οργανισμούς διαφορετικών ειδών, όπως τον άνθρωπο και οποιοδήποτε ζώο. Έτσι, οι ίδιοι ιοί βρέθηκαν στο γονιδίωμα ποντικών, αρουραίων, γατών, χοίρων και ανθρώπων. Κανονικά, οργανισμοί διαφορετικών ειδών δεν διασταυρώνονται, δηλαδή δεν υπάρχει ανταλλαγή γενετικών πληροφοριών μεταξύ τους. Και οι ιοί μπορούν να το κάνουν. Έχοντας συλλάβει ένα κομμάτι του γονιδιώματος κάποιου άλλου, το μεταφέρουν σε έναν νέο ξενιστή, του οποίου ο οργανισμός, ως αποτέλεσμα ενός τέτοιου «δώρου», μπορεί να αποκτήσει νέες, μερικές φορές χρήσιμες ιδιότητες. Οι ιοί που ενσωματώνονται στο γονιδίωμα ενός κυττάρου μπορούν να «ξυπνήσουν» τα προηγουμένως σιωπηλά γονίδια του κυττάρου ξενιστή με τη δράση τους και ως εκ τούτου να προκαλέσουν επίσης αλλαγή στις ιδιότητές του.

Αλλάζοντας τους άλλους, οι ιοί μπορούν να αλλάξουν οι ίδιοι. Και όχι μόνο ως αποτέλεσμα μεταλλάξεων, αλλά και λόγω της άμεσης ανταλλαγής θραυσμάτων νουκλεϊκού οξέος μεταξύ ιών διαφορετικών ειδών. Έτσι, συγκεκριμένα, υπάρχουν νέες ποικιλίες του ιού της γρίπης. Είναι αλήθεια ότι ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας ανταλλαγής, συχνά λαμβάνονται ιοί που προκαλούν μια πιο σοβαρή μορφή της νόσου από τους αρχικούς.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

1. "Big School Encyclopedia", τόμος 2, εκδοτικός οίκος "OLMA-PRESS", Μόσχα, 2000.

2. "Πες μου γιατί; ..", A. Leokum, εκδοτικός οίκος "Julia", Μόσχα, 1992.

3. «1001 Ερωτήσεις και Απαντήσεις», επιμέλεια V. Igen, εκδοτικός οίκος Onyx, Μόσχα, 1999.

4. Πόροι του Διαδικτύου.