Розмноження вірусів у клітині

Найдрібніші збудники різних інфекційних захворювань називаються вірусами. Вони є внутрішньоклітинними паразитами.

Поширення вірусів

Всі найбільш відомі інфекції на планеті викликаються цими паразитами. Вони здатні вражати все живе, включаючи найпростіші мікроорганізми. Практично 80% всіх інфекційних хвороб, які вражають людину, викликаються саме вірусами. Існує понад 10 основних груп, які є патогенними для організму.

Але віруси не можуть бути надто небезпечними для свого господаря. Інакше це може призвести до повного зникнення донорського організму, а значить, буде знищений і збудник хвороб. Але й занадто слабкими віруси бути не можуть. Якщо в організмі господаря занадто швидко буде розвиватися імунітет, то вони зникнуть як вид. Часто буває, що дані мікроорганізми мають одного господаря, всередині якого вони живуть, не завдаючи останньому неприємностей, а патогенний вплив при цьому чинять на інших живих істот.

Розмножуються вони шляхом репродукції. Це означає, що спочатку відтворюються їх нуклеїнові кислоти і білки. А потім зі створених компонентів комплектуються віруси.

Види віріонів і шляхи зараження

Перш ніж розбиратися, як відбувається розмноження вірусів у клітці, треба зрозуміти, як ці частинки туди потрапляють. Наприклад, є інфекції, які поширюються виключно людиною. До них відносять, кір, герпес і частково грип. Вони передаються контактним або повітряно-крапельним шляхом.

Ентеровіруси, реовіруси, аденовіруси можуть потрапляти в організм харчовим шляхом. Заразитися, наприклад, папіломавірусом можна при прямому контакті з людиною (як побутовому, так і статевому). Але існують й інші шляхи інфікування. Наприклад, деякими видами рабдовірусів можна заразитися через укус кровосисних комах.

Зустрічається і парентеральний шлях зараження. Наприклад, вірус гепатиту В може потрапити в організм людини при хірургічних маніпуляціях, стоматологічних процедурах, переливанні крові, педикюрі або манікюрі.

Не варто забувати і про вертикальний шлях передачі інфекцій. У цьому випадку при захворюванні матері під час вагітності вражається плід.

Опис вірусів

Досить довгий час про збудників більшості захворювань судили лише виходячи з хвороботворного впливу на організм. Побачити ці патогенні організми у вчених вийшло лише тоді, коли був винайдений електронний мікроскоп. Тоді ж вдалося з’ясувати, як здійснюється розмноження вірусів.

Ці мікроорганізми помітно розрізняються за розміром. Деякі з них схожі на невеликі бактерії. Найменші наближаються за розміром до білкових молекул. Для їх вимірювання використовують умовну величину — нанометр, який дорівнює одній мільйонній частині міліметра. Вони можуть бути від 20 до декількох сотень нанометрів. По виду вони бувають схожі на палички, кульки, кубики, нитки, багатогранники.

Склад мікроорганізмів

Щоб зрозуміти, як розмноження вірусів відбувається в клітинах, треба розібратися з їх складом. Прості патогенні мікроорганізми складаються з нуклеїнової кислоти і білків. Причому перший компонент є носієм генетичних даних. Вони складаються лише з одного виду нуклеїнової кислоти — це може бути ДНК або РНК. На цій відмінності і заснована їх класифікація.

Якщо всередині клітини віруси є компонентами живої системи, то поза ними вони є інертними нуклепротеїнами, які називаються віріонами. Обов’язковим їх компонентом є білки. Але у різних видів вірусів вони розрізняються. Завдяки цьому їх вдається розпізнати за допомогою специфічних імунологічних реакцій.

Вченими були виявлені не тільки прості віруси, але і більш складні за структурою організми. До їх складу також можуть входити ліпіди, вуглеводи. Кожна група вірусів відрізняється унікальним складом жирів, білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот. У деяких з них є навіть ферменти.

Початок процесу розмноження

Віруси вважаються абсолютними паразитами. Вони не можуть жити, якщо не будуть завдавати шкоди. Їхня патологічна дія ґрунтується на тому, що, розмножуючись, вони вбивають клітку, в якій знаходяться.

Зрозуміти, як відбувається даний процес, можна, якщо розглянути детально, як мікроорганізм проникає в клітку, і що в ній відбувається після цього. Віріони можна уявити собі як частинку, що складається з ДНК (або РНК), укладену в білковий чохол. Розмноження вірусів починається лише після того, як мікроорганізм прикріплюється до клітинної стінки, до її плазматичної мембрани. При цьому треба розуміти, що кожен віріон може прикріплюватися лише до певних видів клітин, в яких є спеціальні рецептори. На одній клітині можуть розташуватися сотні вірусних частинок.

Після цього починається процес віропексису. Клітина сама втягує віріони, які всередину прикріпилися. Лише після цього починається «роздягання» вірусів. За допомогою комплексу ферментів, що входить до клітини, розчиняється білкова оболонка вірусу і вивільняється нуклеїнова кислота. Саме вона по каналах клітини проходить в її ядро або залишається в цитоплазмі. Кислота відповідає не тільки за розмноження вірусів, а й за їхні спадкові особливості. Власний обмін у клітинах придушується, всі сили спрямовуються на те, щоб створювати нові компоненти вірусів.

Процес композиції

Нуклеїнова кислота вірусу вбудовується в ДНК клітини. Всередині починають активно створюватися багаторазові копії вірусної ДНК (РНК), робиться це за допомогою полімераз. Деякі з новостворених частинок з’єднуються з рибосомами, там же проходить процес синтезу нових білків вірусу.

Як тільки достатню кількість компонентів вірусу буде накопичено, почнеться процес композиції. Він проходить біля клітинних стінок. Суть його полягає в тому, що з компонентів збираються нові віріони. Так і проходить розмноження вірусів.

У складі новостворених віріонів можна виявити частинки клітин, в яких вони перебували. Часто процес їх формування закінчується тим, що вони обволікуються клітинним мембранним шаром.

Завершення розмноження

Як тільки закінчується процес композиції, віруси залишають свого першого господаря. Сформоване потомство йде і починає заражати нові клітини. Розмноження вірусів відбувається безпосередньо в клітинах. Але вони в підсумку повністю руйнуються або частково пошкоджуються.

Заразивши нові клітини, віруси починають активно розмножуватися в них. Цикл репродукції повторюється. Те, як буде проходити процес виходу створених віріонів, залежить від групи вірусів, до яких вони належать. Наприклад, ентеровіруси характеризуються тим, що вони швидко вивільняються в навколишнє середовище. А ось агенти герпесу, реовіруси, ортоміксовіруси виходять у міру дозрівання. Перед тим як загинути, вони можуть пройти кілька циклів такого розмноження. При цьому ресурси клітин виснажуються.

Діагностика захворювань

Розмноження бактерій і вірусів у деяких випадках супроводжується тим, що частинки патогенних мікроорганізмів можуть накопичуватися всередині клітин, утворюючи кристалоподібні скупчення. Фахівці називають їх тільцями включень.

Наприклад, при грипі, віспі або сказі такі скупчення знаходяться в цитоплазмі клітин. При весняно-літньому енцефаліті їх виявляють в ядрі, а при інших інфекціях вони можуть бути і там і там. Цю ознаку використовують для діагностики хвороб. Важливо в цьому випадку і те, де саме відбувається процес розмноження вірусів.

Наприклад, при виявленні овальних або круглих утворень у клітинах епітелію, говорять про віспу. Цитоплазмотичні скупчення в клітинах головного мозку свідчать про сказ.

Спосіб розмноження вірусів досить специфічний. Спочатку віріони входять всередину відповідних їм клітин. Після цього починається процес вивільнення нуклеїнових кислот і створення «заготовок» деталей для майбутніх патогенних мікроорганізмів. Процес розмноження завершується тим, що комплектуються нові віріони, які виходять у навколишнє середовище. Достатньо порушити один з етапів циклу, щоб розмноження вірусів було зупинено або вони почали давати неповноцінне потомство.