Клітина-елементарна структурна і функціональна одиниця живого

У житті вірусів можна  виділити такі етапи: прикріплення вірусу до клітини, вторгнення вірусу в клітину, латентну стадію, утворення нового покоління вірусів, вихід віріонів. У латентну стадію вірус ніби зникає. Його не вдається виявити або виділити з клітини, але в цей період уся клітина синтезує необхідні для вірусу білки і нуклеїнові кислоти, в результаті чого утворюється нове покоління віріонів.

19. Особливості  будови  вірусів

Розміри більшості вірусів коливаються від 10 до 300 нм. У середньому віруси в 50 разів менші за бактерій. Їх неможливо побачити у оптичний мікроскоп, тому що їх розмір менший за довжину світлової хвилі.

Віруси складаються  з різноманітних компонентів:

• серцевина — генетичний матеріал (ДНК або РНК). Генетичний апарат вірусу кодує від декількох (Вірус Тютюнової Мозаїки) до сотень генів (Вірус Віспи, більше 100 генів). Необхідний мінімум — гени, що кодують вірус-специфічну полімеразу та структурні білки.

• білкова оболонка, що називають капсидом. Оболонка часто побудована з ідентичних повторюваних субодиниць — капсомерів. Капсомери утворюють структури з високою симетрією.

• додаткова ліпопротеїдна оболонка. Ліпідна оболонка походить з плазматичної мембрани клітини-хазяїна та зустрічається в порівняно складних вірусів (вірус грипу, вірус герпесу). Цілком сформована інфекційна вірусна частка називається віріоном.

20. Будова і життєвий  цикл вірусу  імунодефіциту  людини

ВІЛ (англ. Human Immunodeficiency Virus, HIV) — вірус імунодефіциту людини, що призводить до захворювання на СНІД. ВІЛ схильний до стрімких мутацій. Передається через прямий контакт слизових оболонок або крові з рідиною тілесного походження, яка містить ВІЛ, як то кров, сперма, передсемінна рідина і грудне молоко.

Геном Вірусу складається з двох копій молекули РНК— ВІЛ є ретровірусом.

Під електронним мікроскопом  вірус має вигляд екзотичної квітки(рис.3). Це обумовлено тим, що його зовнішня оболонка має своєрідні пелюстки – шипоподібні виступи, кінці яких потовщені у вигляді булави. У незрілих, молодих вірусів – віріонів ці пелюстки довші ніж у дорослих.

Рис. 3 Будова ВІЛ

1-двошарова ліпідна мембрана

2-пелюстки мембрани                                 

3-серцевина вірусу

4-віроскелет

5-білкова оболонка

6-РНК (2 молекули)

7-зворотня транскриптаза

Ретровіруси, у тому числі  і ВІЛ, являють собою унікальну  групу генетичних паразитів, які  вбудовуються в клітинну хромосому  і набувають статусу (положення) частини клітинного геному. Таку форму генетичного паразитизма називають молекулярним симбіозом.

Але, щоб вбудуватись  в геном клітини, вірус спочатку повинен проникнути в неї. Нормальна, здорова клітина являє собою  “фортецю” ворота якої закриті  на суперсекретний замок. ВІЛ може розмножуватись і в інших клітинах – макрофагах, моноцитах, клітинах нейроглії і дендритах. У цих клітин на поверхні є рецептор, який відіграє роль замка в воротах клітини “фортеці”. Ключем до цього замка буде ВІЛ (пелюстки на поверхні оболонки віруса(рис.3)).

Клітина в яку проник вірус нічого не “відчуває” і веде себе, як доброзичлива господиня: вічливі протеази допомагають хитрому гостю роздягнутись. А більше йому нічого і не треба, він вже починає диктувати свої умови, проникнувши в “штаб” клітини – ядро.

Життєвий цикл ВІЛ

     Проникнення   ВІЛ  у  клітини.  Звичайно  інфекція починається

тоді,   коли   частинка   ВІЛ,  що  містить  дві  копії  ВІЛ  РНК, зустрічається  з  клітиною, на поверхні якої знаходиться структура під  назвою  група  4  (Claster  Designation 4 = CD4). Клітина, що містить  на  поверхні  таку  молекулу,  має  назву  CD4-позитивної (CD4+).  Одна  або декілька  молекул gp120, що входять до складу вірусу,  міцно  пов'язуються  з  молекулою  (або  молекулами) CD4. Мембрани  вірусу  та  клітини  зливаються,  цей  процес, імовірно, відбувається  за  участі  gp41  вірусу  та  іншої  молекули, яка є

"кофактором  злиття"  і  знаходиться на поверхні  клітини (виявлено два  кофактори  злиття  для різних типів штамів ВІЛ). Після злиття вірусна  РНК,  білки  й  ферменти потрапляють у клітину. Хоча CD4+ Т-лімфоцити  є  головною  мішенню  для  ВІЛ,  інші клітини імунної системи,   що  містять  молекули  CD4  на  своїй  поверхні,  також інфікуються.  До цих клітин належать довгоживучі клітини (моноцити й  макрофаги),  які  можуть  накопичувати велику кількість вірусу; таким  чином,  вони  виступають  резервуарами  ВІЛ. ВІЛ може також інфікувати   клітини,  які  не  містять  CD4  на  своїй  поверхні, використовуючи  для  цього  інші  контактні  молекули.  Наприклад, клітини  центральної  нервової  системи  можуть інфікуватися через рецептор  під  назвою  галактозил цераміду. Роль кофакторів злиття ВІЛ  у  цьому  процесі  зараз  є  об'єктом інтенсивних досліджень. Поширення  ВІЛ  від  клітини  до клітини може відбуватися також за рахунок  здійснення  за допомогою CD4 злиття інфікованої клітини з неінфікованою клітиною в результаті взаємодії gp120-CD4, при цьому

утворюються гігантські багатоядерні клітини та синцитій.

     Зворотна   транскрипція.   У   цитоплазмі   клітини  зворотна транскриптаза  ВІЛ  здійснює  перетворення  вірусної  РНК  у  ДНК. Порушення   саме   цієї  стадії  життєвого  циклу  ВІЛ  викликаютьантиретровірусні  препарати  двох  класів:  нуклеозидні інгібітори зворотньої  транскриптази  (НІЗТ),  а  саме  зидовудин, диданозин,

ставудин,   ламівудин,   абакавір   та   ненуклеозидні інгібітори зворотньої   транскриптази   (ННІЗТ)   -   невірапін,   іфавіренц, зареєстровані в Україні для лікування хворих на ВІЛ-інфекцію.

     Інтеграція.  Новоутворена  ВІЛ ДНК транспортується  в клітинне ядро,  де  вона  вбудовується  у  ДНК  клітини хазяїна з допомогою ферменту  ВІЛ  інтегрази. Геном ВІЛ ДНК, включений у геном клітини хазяїна,  має  назву  "провірусу". В організмі людини, інфікованої вірусом  імунодефіциту  людини,  ВІЛ  ДНК  можуть містити мільярди клітин.

     Транскрипція.  Для  утворення нових вірусів  необхідно, щоб на матриці  ДНК  провірусу  відбувався  синтез  копій РНК, які надалі використовуються  для  утворення  вірусних  білків  за рахунок дії клітинних   механізмів   синтезу   білків.  Ці  копії  називаються інформаційними  РНК  (іРНК),  а  процес  утворення  іРНК має назву транскрипції.  У транскрипції бере участь велика кількість власних ферментів  клітини-господаря.  Цей  процес контролюється вірусними генами  разом  з механізмами клітини: вірусний ген tat, наприклад, кодує  білок,  який  прискорює  транскрипцію.  Цитокіни (білки, що беруть  участь у нормальному регулюванні імунної відповіді) можуть (TNF-альфа) та  інтерлейкін (IL-6),  що виробляються у підвищеній

кількості  клітинами  ВІЛ-інфікованих,  можуть  сприяти  активації провірусів ВІЛ. Інші інфекції, наприклад, спричинені Mycobacterium tuberculosis, також можуть зініціювати транскрипцію ВІЛ РНК.

     Трансляція.   Вірусна   іРНК  транспортується   у  цитоплазму. Вирішальну  роль  у цьому процесі відіграють білки ВІЛ. Наприклад, білок,  який  кодується  геном rev, дає можливість іРНК, яка кодує структурні  білки  ВІЛ,  транспортуватися з ядра в цитоплазму. Без білка  rev  структурні  білки  не  утворюються. У цитоплазмі вірус рекрутує  білок-синтезуючу  систему  клітини-хазяїна для утворення великої кількості вірусних білків та ферментів з використанням ВІЛ РНК як матриці. Цей процес має назву трансляції.

     Збирання  та  відгалуження.  Новоутворені  серцевинні  (core) білки   ВІЛ,   ферменти  та  РНК  зустрічаються  безпосередньо  на зовнішньому  боці  клітинної  мембрани,  тоді  як  білки  вірусної оболонки агрегують у самій мембрані. При цьому утворюється незріла вірусна   частинка,  яка  відгалужується  від  клітини. Вона  має оболонку,  яка  містить  як  клітинні  білки,  так і білки ВІЛ, що прийшли  з  клітинної  мембрани. Під час цієї фази життєвого циклу вірусу  серцевинна  частинка  вірусу  є  незрілою, і вірус ще не є інфекційним.  Довгі  ланцюги  білків  та ферментів, які входять до складу  незрілого вірусного серцевинного компонента, розщеплюються тепер  на  менші  фрагменти  за допомогою вірусного ферменту, який називається  протеаза.  Цей  етап  призводить  до утворення зрілих вірусних частинок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. Список використаної літератури

 

 

 

1. „Історія відкриттів”, Москва „Росмен”, 1998 р.
2. „Біологія” посібник для вступників до ВУЗів, Київ „Либідь”, 1995 р.
3. Великий енциклопедичний словник.
4. Агол В.И., Богданов А.А., Грагеров А.И., Колчинский А.М., Мирзабеков А.Д., Никифоров В.Г. Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот. М.:Высш. шк., 1990 - 352 с.
5. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. М.: Просвещение, 1987.- 817 с.
6. Сенджер М., Берг П. Гены и геномы. В 2Т. Т.1 - М.: Мир, 1999 - 369 с.
7. Спирин А.С. Молекулярная биология. Структура рибосом и биосинтез белка. М.: Высш.шк., 1986.- 352 с.
8. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. М.:Высш. шк.,1996.