ДНК-містять віруси. Стадії розмноження ДНК-вірусів

Здоров’я 22 липня 2022 Перегляди: 59

Віруси являють собою форму життя, яка гине через деякий час після потрапляння в навколишнє організм середовище, тобто не може існувати поза тілом носія. За фактом їх можна назвати паразитами внутрішньоклітинного рівня, які розмножуються в клітинах, викликаючи тим самим різні захворювання. Віруси здатні вражати як РНК (рибонуклеїнову кислоту), так і ДНК (дезоксирибонуклеїнову кислоту). ДНК-містять віруси визнаються більш консервативними з точки зору генетики і найменш схильними до якихось змін.

Теорії походження

Існує кілька теорій про походження вірусів. Прихильники однієї теорії стверджують, що зародження вірусів відбувається спонтанно і обумовлено низкою факторів. Інші вважають віруси нащадками найпростіших форм. Однак ця теорія бездоказова і необґрунтована, оскільки сама паразитарна суть вірусів передбачає наявність більш високоорганізованих істот, у клітинах яких вони могли б існувати.

Ще одна версія походження вірусів передбачає перетворення більш складних форм. Ця теорія говорить про вторинність простоти вірусу, так вона є наслідком адаптації до паразитичного способу життя. Подібне спрощення властиве всім паразитуючим мікроорганізмам. Вони втрачають здатність до самостійного харчування, набуваючи при цьому схильність до швидкого розмноження.

Пристрій та розміри ДНК-містять вірусів

Найпростіші віруси мають у складі нуклеїнову кислоту, яка виступає як генетичний матеріал як самого мікроорганізму, так і його капсида, що представляє собою чохол з білка. Склад деяких вірусів доповнено жирами та вуглеводами. У вірусів відсутня частина ферментів, яка відповідає за репродуктивну функцію, тому розмножуватися вони можуть, тільки потрапивши в клітку живого організму. Метаболізм зараженої клітини після цього перебудовується на виробництво вірусних, а не власних компонентів. У кожну клітку закладено певну генетичну інформацію, яка за певних обставин може розглядатися як інструкція з синтезу конкретного виду білка всередині клітини. Заражена клітина сприймає цю інформацію як керівництво до дії.

Розміри

Що стосується розмірів ДНК і РНК-містять вірусів, то він знаходиться в межах 20-300 нм. Віруси здебільшого мають менший розмір, ніж бактерії. Еритроцитні клітини, наприклад, на порядок більше вірусних. Здатна до зараження, повноцінна інфекційна вірусна частинка поза здоровим організмом носить назву віріон. У ядро віріона входять одна або кілька молекул нуклеїнової кислоти. Капсид — це оболонка з білка, яка покриває віріонову нуклеїнову кислоту, забезпечуючи захист від згубного впливу навколишнього середовища. Нуклеїнова кислота, що входить у віріон, вважається геномом вірусу і виражається в дезоксирибонуклеїновій кислоті, або ДНК, а також рибонуклеїновій (РНК). На відміну від бактерій, у вірусів не зустрічається комбінація цих двох видів кислоти.

Розглянемо основні стадії розмноження ДНК-містять вірусів.

Розмноження вірусів

Щоб мати можливість розмножуватися, вірусам необхідно впровадитися в клітини носія. Деякі віруси можуть існувати у великої кількості господарів, у інших є схильність до конкретних видів. На початковій стадії зараження вірус впроваджує в клітку генетичний матеріал у вигляді ДНК або РНК. Репродуктивна його функція, а також подальший розвиток клітин безпосередньо залежать від діяльності та вироблення генів і білків вірусу.

Для виробництва клітин ДНК-вірусам буває недостатньо власних білків, тому використовуються аналогічні речовини носія. Через деякий час після зараження в клітці залишається тільки невелика частина початкових вірусів. Ця фаза називається екліпсною. Геном вірусу в цей період тісно взаємодіє з носієм. Потім, через кілька етапів, починається накопичення у внутрішньоклітинному просторі потомства вірусу. Це називається фазою дозрівання. Розгляньмо послідовність стадій розмноження ДНК-містять вірусів.

Цикл життя

Цикл життя вірусів складається з декількох етапів, що є обов’язковими:

1. Адсорбція на клітці носія. Це початковий і важливий етап розпізнання клітин-мішеней за рецепторами. Адсорбція може відбуватися на клітинах органів або тканин. Процес запускає механізм подальшої інтеграції вірусу в клітку. Для зв’язування клітин потрібна певна кількість іонів. Це необхідно для зниження електростатичного відштовхування. Якщо проникнення в клітку не вдається, вірус шукає нову мішень для інтеграції і процес повторюється. Це явище пояснює визначеність у шляхах проникнення вірусу в організм людини.

Так, наприклад, слизова оболонка верхніх дихальних шляхів володіє рецепторами до вірусу грипу. Клітини шкіри, навпаки, таких не мають. З цієї причини неможливо заразитися грипом через шкірний покрив, це можливо тільки при вдиханні частинок вірусу. Бактеріальні віруси у формі ниток або не мають відростків не можуть прикріплюватися на стінках клітини, тому вони адсорбуються на фімфібріях. На початковому етапі адсорбція відбувається за рахунок електростатичної взаємодії. Ця фаза обратима, оскільки частинка вірусу легко відокремлюється від клітини, обраної в якості мішені. Починаючи з другої фази, відділення не є можливим.

2. Наступна стадія розмноження ДНК-містять вірусів характеризується попаданням цілого віріону або нуклеїнової кислоти, що ним виділяється всередині клітини носія. В організм тварини вірус інтегрується простіше, оскільки клітини в даному випадку не забезпечені оболонкою. Якщо у віріона є зовні ліпопротеїдна мембрана, то вона стикається при контакті з аналогічним захистом клітини носія і вірус потрапляє в цитоплазму. Віруси, що проникають в бактерії, рослини і гриби інтегруються складніше, оскільки в даному випадку вони змушені проходити крізь жорстку стінку клітини. Для цього бактеріофаги, наприклад, забезпечені ферментом лізоцимом, який допомагає розчинити тверді клітинні стінки. Приклади ДНК-містять вірусів розглянемо нижче.

3. Третя стадія іменується депротеїнізацією. Вона характеризується вивільненням нуклеїнової кислоти, що є носієм генетичної інформації. У деяких вірусів, наприклад, бактеріофагів, цей процес поєднується з другою стадією, оскільки білкова оболонка віріона залишається за межами клітини носія. Віріон здатний проникати в клітку шляхом захоплення останньої. При цьому виникає вакуоль-фагосома, яка вбирає в себе первинні лізосоми. При цьому розщеплення на ферменти відбувається тільки у білковій частині вірусної клітини, а нуклеїнова кислота залишається в незмінному стані. Саме вона надалі суттєво переформує функціонування здорової клітини, змушуючи її виробляти потрібні вірусу речовини. Сам вірус необхідними для таких процедур механізмами не забезпечений. Існує таке поняття, як стратегія вірусного геному, яка передбачає реалізацію генетичної інформації.

4. Четверта стадія розмноження ДНК-містять вірусів супроводжується виробленням потрібних для життєдіяльності вірусу речовин, яка здійснюється під впливом нуклеїнової кислоти. Спочатку виробляється рання мРНК, яка стане основою для білків вірусу. Ранніми називаються молекули, які виникли до вивільнення нуклеїнової кислоти. Молекули, що виникли після реплікації кислоти, називають пізніми. Важливо розуміти, що вироблення молекул безпосередньо залежить від виду нуклеїнової кислоти конкретного вірусу. ДНК-містять віруси під час біосинтезу дотримуються певної схеми, що включає конкретні етапи — ДНК-РНК-білок. Дрібні віруси використовують у процесі транскрипції РНК-полімерази. Великі, такі як оспяний вірус, синтезуються не в клітинному ядрі, а в цитоплазмі.

До ДНК-вірусів належать віруси гепатиту В, герпес, віруси віспи, паповавіруси, гепаднавіруси, парвовіруси.

Групи РНК-вірусів

Віруси, що містять РНК, підрозділюються на кілька груп:

1. Перша група влаштована найбільш просто. У неї входять корона-, тога- і пікорнавіруси. Транскрипція у цих видів вірусу не здійснюється, оскільки однонитчаста РНК віріона самостійно реалізує функцію матричної кислоти, тобто являє собою основу для вироблення білків на рівні клітинних рибосом. Таким чином, схема біовиробки у них виглядає як РНК-білок. Віруси цієї групи називають також позитивно геномними або плюснітевими.

2. Друга група ДНК і РНК-містять вірусів включає в себе мінуснітеві віруси, тобто вони мають негативний геном. Це віруси кору, грипу, паротиту та багато інших. У них також міститься однонитчаста РНК, але вона не підходить для безпосередньої трансляції. З цієї причини спочатку відбувається перенесення даних на РНК віріона, а отримана матрична кислота буде служити надалі основою для вироблення білків вірусу. Транскрипція в даному випадку визначається залежною від рібонуклеїнової кислоти полімеразою РНК. Цей фермент приноситься віріоном, оскільки він відсутній в клітці спочатку. Це пов’язано з тим, що у клітини не виникає необхідності переробляти РНК для отримання іншого РНК. Так, схема біовиробки в даному випадку буде виглядати як РНК-РНК-білок.

3. Третю групу складають так звані ретровіруси. Вони ж входять в розряд онковірусів. Біосинтез у них відбувається складнішим шляхом. У вихідній матричній РНК однонитчастого типу на початковому етапі відбувається вироблення ДНК, що є унікальним явищем, аналогів якому немає в природі. Процес знаходиться під контролем спеціального ферменту, а саме залежної від РНК полімеразою ДНК. Даний фермент також носить назву ревертази або зворотної транкриптази. Молекула ДНК, отримана в результаті біосинтезу, отримує форму кільця і позначається як провірус. Далі молекула впроваджується в клітини хромосом носія і транскрибується кілька разів за допомогою полімерази РНК. Створені копії роблять такі дії: є матрицею РНК, за допомогою якої виробляється вірусний білок, а також віріон РНК. Схема синтезу представляється таким чином: РНК-ДНК-РНК-білок.

4. Четверта група утворюється з вірусів, РНК яких має двонітчасту форму. Їх транскрипція реалізується за допомогою ферменту вірусу залежної РНК полімерази РНК.

5. У п’ятій групі вироблення складових частинки вірусу, а саме капсидних білків і нуклеїнової кислоти відбувається багаторазово.

6. Шоста група включає в себе віріони, які виникають як результат самозбірки на основі безлічі копій білків і кислоти. З цією метою концентрація віріонів повинна досягти критичного значення. При цьому компоненти частинки вірусу виробляються окремо один від одного в різних областях клітини. Складні віруси також створюють захисну оболонку з речовин, що входять в плазмову клітинну мембрану.

7. На заключному етапі нові частинки вірусу вивільняються з клітини носія. Цей процес відбувається різними способами залежно від виду вірусу. Деякі клітини після цього гинуть, оскільки клітинний лізис звільняється. В інших варіантах можливе відмовляння від клітини, однак і цей спосіб не запобігає її подальшому відмиранню, оскільки пошкоджується мембрана плазми.

Період до моменту виходу вірусу з клітини називають латентним. Тривалість цього проміжку може знаходитися в межах від декількох годин до пари днів.

Геномні віруси, що містять ДНК

Віруси, утримання ДНК геномного виду підрозділюються на чотири групи:

1. Такі геноми, як адено-, папова- і герпесвірусів, переносяться і копіюються в клітинному ядрі носія. Це віруси, що містять двозчіпкову ДНК. Капсиди, потрапивши в клітку, переносяться до мембрани клітинного ядра, щоб потім, під впливом певних факторів, ДНК вірусу перейшло в нуклеоплазму і накопичилося там. Віруси при цьому користуються матрицею РНК і клітинними ферментами носія. А-білки переносяться першими, за ними йдуть b-білки і g-білки. Матриця РНК виникає на основі а-22 і а-47. Полімераза РНК реалізує перенесення ДНК, який розмножується за принципом перекочуваного кільця. Капсид, у свою чергу, виникає з g-5 білка. Які ще існують геноми ДНК-містять вірусів?

2. Поксивіруси входять до другої групи. На початковому етапі дії здійснюються в цитоплазмі. Там відбувається вивільнення нуклеотидів і початок транскрипції. Потім утворюється матриця РНК. На ранніх стадіях вироблення створюється полімераза ДНК і близько 70 білків, а також двозчіпкова ДНК розщеплюється полімеразою. З обох сторін генома починається реплікація в тих місцях, де на початковому етапі здійснювалося розплетення і розщеплення ланцюгів ДНК.

3. У третю групу включені парвовіруси. Розмноження здійснюється в клітинному ядрі носія і знаходиться в залежності від функцій клітини. В даному випадку ДНК утворює так звану шпилічну структуру і виступає в ролі затравки. 125 перших пар підстав переходять з початкового ланцюга на суміжний, який і служить матрицею. Таким чином, відбувається інверсія. Для синтезування потрібна полімераза ДНК, завдяки якій відбувається транскрипція вірусного геному.

8. У четверту групу входять гепаднавіруси. Сюди відноситься ДНК-містить вірус гепатиту. ДНК вірусу кільцевого типу працює як основа для вироблення мРНК вірусу і плюс-ланцюга РНК. Вона, своєю чергою, стає матрицею для синтезу мінус-ланцюга ДНК.

Методи боротьби

ДНК — віруси, які, безумовно, становлять небезпеку для здоров’я людини. Основним методом боротьби з ними може стати проведення профілактичних заходів, спрямоване на зміцнення імунітету, а також регулярна вакцинація.

Як правило, антитіла, спрямовані на боротьбу з тими чи іншими вірусами виробляються як результат вторгнення шкідливих мікроорганізмів у систему носія. Однак посилити вироблення антитіл можна заздалегідь, зробивши профілактичне щеплення.

Види вакцинації

Існує кілька основних видів вакцинації, що включають:

1. Введення в організм ослаблених клітин вірусу. Це провокує вироблення збільшеної кількості антитіл, що дозволяє боротися з нормальним вірусним штамом.

2. Введення вже мертвого вірусу. Принцип дії аналогічний першому варіанту.

3. Пасивна імунізація. Цей метод полягає у введенні вже синтезованих антитіл. Це може бути як кров людини, яка перенесла захворювання, проти якого робиться щеплення, так і тварини, наприклад, коней. Послідовність розмноження ДНК-містять вірусів ми розглянули.

Щоб уникнути зараження організму різними видами вірусів, небезпечних для здоров’я людини, слід берегти тіло від потенційного контакту з патогенними мікроорганізмами. Цілком під силу уникнути токсоплазми, мікоплазми, герпесу, хламідій та інших поширених форм вірусу, просто дотримуючись певних рекомендацій. Це особливо стосується дітей до 15 років.

Якщо тіло дитини не було заражене перерахованими вище штаммами вірусів, то у неї виробляється в підлітковому періоді здоровий і посилений імунітет. Головна небезпека вірусів — не завжди в тому, як вони виражаються, а в тому, який вплив впливають на захисні властивості нашого організму. Приклади ДНК і РНК-вірусів цікавлять багатьох.

Герпесний вірус, який присутній в тілі 9 з 10 жителів Землі, знижує імунні властивості приблизно на 10 відсотків протягом усього життя, хоча може і ніяк не проявляти себе.

Ув’язнення

Крім такого вірусного навантаження, яке часом не обмежується тільки герпесом, умови сучасного життя далекі від ідеалу, що також позначається на захисних бар’єрах організму. У даний пункт можна віднести форсований міський ритм життя, погану екологію, неправильне харчування тощо. На тлі зниження загального стану здоров’я людини його організм стає менш резистентним до різних вірусів і, відповідно, частих хвороб.