Являются ли вирусы живыми

                    ЯВЛЯЮТСЯ  ЛИ  ВИРУСЫ  ЖИВЫМИ  ?

    Организм  – некая независимая единица  интегрированных и взаимосвязанных  структур и функций. У простейших, то есть у одноклеточных именно клетка является независимой единицей, иными словами организмом. И клеточные организмы – митохондрии, хромосомы, хлоропласты – это не организмы, т.к. они не являются независимыми. Получается вирусы не являются организмами, т.к. не обладают независимостью: для выращивания и репликации генетического материала нужна живая клетка. В то же время, у многоклеточных видов независимо от того животные или растения отдельные линии клеток не могут эволюционировать независимо друг от друга; следовательно, их клетки не являются организмами. Для того чтобы изменения были эволюционно значимыми, оно должно быть передано новому поколению индивидуумов. В соответствии с этим рассуждением организм представляет собой элементарную единицу некоторого непрерывного ряда со своей индивидуальной эволюционной историей.

     Вирус обретает относительно  независимую историю благодаря  его способности к адаптации  в направлении, ведущем к приобретению  им способности передаваться  от хозяина к хозяину. Он  может пережить клетку или  организм, в котором паразитирует. Фактически вирус часто «эксплуатирует»  клетку. Один вирус может встречаться  в разных видах и типах и  так же один  и тот же вирус  может передаваться от растений  насекомым и размножаться в  клетках тех и других. Вирус,  обладающий соответствующей приспособляемостью, может использовать разнообразные  эволюционные ниши. Таким образом,  вирус обладает большей независимостью, чем любая клеточная органелла.  То есть, в эволюционном плане  вирус в большей степени организм, чем клетка многоклеточного организма, хотя функционально он значительно менее независим, чем любая такая клетка.

      И в то же время, можно рассматривать данный вопрос с точки зрения другого определения: материал является живым, если, будучи изолированным, он сохраняет свою специфическую конфигурацию так, что эта конфигурация может быть реинтегрирована, то есть вновь включена в цикл, в котором участвует генетическое вещество: это отождествляет жизнь с наличием независимого специфического самореплицирующего способа организации. Специфическая последовательность оснований нуклеиновой кислоты того или иного гена может копироваться, ген – это некая часть запасов информации, которой располагает живой организм. Вирус, согласно этому определению живой точно так же, как и любой другой фрагмент генетического материала, его можно извлечь из клетки, вновь ввести в живую клетку и при этом он будет копироваться в ней и станет на некоторое время частью её наследственного аппарата. При этом передача вирусного генома составляет основной смысл существования этих форм – результат их специализации в процессе отбора. Поэтому специализированность вирусов как переносчиков нуклеиновых кислот даёт возможность считать вирусы более живыми, чем какие либо фрагменты генетического материала, и более организмами, чем любые клеточные органеллы.

      Для современной вирусологии  характерно бурное развитие и  широкое применение самых разнообразных  методик – как биологических,  так и физико-химических. Они используются  при установлении новых, до  сих пор ещё неизвестных вирусов,  и при изучении биологических  свойств и строения уже обнаруженных  видов. 

    Фундаментальные  теоретические исследования дают  обычно важные сведения, которые  используются в медицине, в области  диагностики  или при глубоком анализе процессов вирусной инфекции. Введение новых методов вирусологии связано с выдающимися открытиями. Так, например, метод выращивания вирусов в развивающемся курином эмбрионе был использован при изучении вируса гриппа. Прогресс физико-химических методов, в частности метода центрифугирования, привёл к возможности кристаллизации вируса табачной мозаики из сока больных растений, а впоследствии и к установлению входящих в его состав белков. Этим был дан первый толчок к изучению строения и биохимии вируса.

     Коренной перелом в вирусологических  исследованиях произошел когда удалось размножить вирус полиомиелита в клетках кожи и мышц человеческого зародыша. Вирус в человеческих клетках, выращенных вне материнского организма, хорошо размножался и вызывал характерные патологические изменения. Метод культуры клеток был впоследствии усовершенствован и упрощен и стал одним из наиболее важных и результативных для культивирования вирусов благодаря этому появилась возможность получать вирусы относительно чистом виде, чего нельзя было достичь в суспензиях из органов погибших животных. Введение нового метода означало несомненный прогресс не только в диагностике вирусных заболеваний, но и в получении прививочных вакцин. 

            ОБЩИЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСОТАВ ВИРУСОВ.

    Непременным  компонентом вирусной частицы  является какая-либо нуклеиновая  кислота, белок и зольные элементы. Эти три компонента являются  общими для всех без исключения  вирусов, тогда как остальные  двалипоиды и углеводы входят в состав далеко не всех вирусов.

    Вирусы, состоящие только из белка, нуклеиновой кислоты и зольных элементов, чаще всего принадлежат к группе простых вирусов, лишенных дифференциации, собственных ферментов или каких-либо специализированных структур. К такого рода вирусам принадлежат вирусы растений, некоторые вирусы животных и насекомых. Вирусы, в состав которых вместе с белком и нуклеиновой кислотой входят также липоиды и углеводы принадлежат к группе сложно устроенных вирусов. Большая часть этих вирусов паразитирует на животных.

                         БЕЛКИ ВИРУСОВ.   

       Белок вирусов построен из  обычных аминокислот, принадлежащих  к L-ряду. D-аминокислот в составе вирусных частиц не найдено. Соотношение аминокислот в вирусных белках достаточно близко к таковому в белках животных и растений. Вирусные белки не содержат обычно большого количества основных аминокислот, т.е. не принадлежат к группе белков типа гистонов и протаминов с ярко выраженными щелочными свойствами. Не учитывая нейтральных аминокислот, можно сказать, что в вирусном белке преобладают кислые дикарбоновые кислоты. Это справедливо как для вирусов с низким содержанием нуклеиновых кислот, так и вирусов с высоким содержанием РНК и ДНК. Главной структурной особенностью большинства вирусных молекул ДНК является наличие двух спаренных антипараллельных цепей. ДНК-геном вирусов невелик и поэтому возникают вопросы, касающиеся концов спирали и общей формы молекулы ДНК. Молекулы вирусной ДНК могут быть линейными или кольцевыми, двуцепочными или одноцепочными по всей своей длине или же одноцепочными только на концах. Кроме того выяснилось, что большинство нуклеиновых последовательностей в вирусном геноме встречается лишь по одному разу, однако на концах могут находиться повторяющиеся или избыточные участки.

     Исследование вирусной РНК составили  один из самых значительных  вкладов вирусологии в молекулярную  биологию. Тот факт, что у вирусов  растений реплицируемая генетическая  система состоит только из  РНК, ярко показал, что и  РНК способна сохранять генетическую  информацию. Была установлена инфекционность РНК вируса табачной мозаики и выяснилось, что для инфекции необходима вся её молекула. Это означало, что интактность структуры высокомолекулярной РНК существенно для её активности.

     Кроме каспидных белков, образующих «футляр» для нуклеиновой кислоты, у вирусов с оболочками имеются и другие белки. Кроме белков, входящих в состав нуклеопротеидного «ядра», вирусы могут содержать ещё вирус-спецефические белки, которые были встроены в плазматические мембраны зараженных клеток и покрывают вирусную частицу, когда она выходит из клетки или «отпочковывается» от её поверхности. Кроме того, у некоторых вирусов с оболочкой существует субмембранный матриксный белок между оболочкой и нуклеопротеидом. Вторую большую группу вирус-спецефических белков составляет некаспидные белки. Они в основном имеют отношение к синтезу нуклеиновых кислот вириона.

      Резюмируя имеющийся в настоящее время материалы субъединицах вирусного белка, можно сделать вывод, что белковый компонент вирусов , как и все прочие белки, построен из пептидных цепочек. Единственное своеобразие полипептидной цепочки вирусного белка связано с маскировкой обеих или какой-либо одной С- или N-концевой аминокислоты, что видимо является эволюционным приспособлением, затрудняющим разрушение вирусного белка под влиянием протеаз в клетках хозяина. В вирусных частицах пептидной цепочки определённым образом взаимодействуют друг с другом, приобретая вторичную и третичную структуру. Именно в такой форме пептидные цепи являются структурными субъединицами вирусного белка, наблюдаемые в электронном микроскопе.

     Пептидная цепь вирусного белка  не обладает сама по себе  какими-либо уникальными свойствами. Она легко гидролизуется протеазами и обнаруживает обычную лабильность по отношению к ряду физических и химических факторов. В то же время белковая оболочка вирусов в целом характеризуется рядом уникальных особенностей. Прежде всего следует отметить устойчивость цельных частиц к протеолитическим ферментам, легко гидролизующим тканевые белки. В то же время в некоторых исследованиях сообщается о частичной или полной инактивации как очищенных препаратов вирусов, так и экстрактов, содержащих вирус после инкубации с различного рода протеолитическими ферментами. Любопытно, что даже близкородственными вирусы могут различаться по чувствительности к протеазам. Однако, как бы ни был решен впоследствии вопрос о действии протеаз на некоторые вирусы, следует так же помнить, что устойчивость к протеазам является широко распространенным свойством белковой оболочки  неповреждённых вирусов. Поэтому при выделении вирусов часто применяют обработку вирусных препаратов протеолитическими ферментами для удаления белковых загрязнений. Такая уникальная устойчивость вирусов к протеазам не связав с индивидуальными особенностями вирусного белка как такового, ибо при частичном повреждении вирусного корпускула последний легко переваривается протеазами. Поэтому устойчивость вирусных частиц к действию протеолитических ферментов нельзя объяснить какими-либо аномалиями в аминокислотном составе или  наличием особого вида связей. Это свойство вирусов обусловлено структурными особенностями корпускула в целом, т.е. третичной и четвертичной структурой белка и имеет большое биологическое значение, поскольку вирусы размножаются в клетках, содержащих большое количество протеолитических ферментов. Второй особенностью вирусного белка является высокая устойчивость к воздействию ряда химических и физических факторов, хотя каких-либо закономерностей нет. Стабильность того или иного вируса к определённым воздействиям нельзя считать неизменной, раз и навсегда данной видовой характеристикой. Она может подвергаться самым радикальным изменениям в результате мутаций. При оценке стабильности вирусных частиц необходимо так же иметь в виду , что физическая и биологическая инактивация вирусов не всегда совпадает. Чаще эти понятия совпадают в случаи простых вирусов, у которых отсутствует специализированные структуры, ответственные за заражение клеток, а физическая и химическая структура вирусных частиц отличается высокой степенью гомогенности и одинаковым уровнем чувствительности по отношению к различного вида воздействиям. У более сложных вирусов очень часто биологическая инактивация связана с повреждением специализированных структур, определяющих адсорбцию вирусной частицы или введение в зараженную клетку нуклеиновой кислоты, хотя вирусный корпускул в целом остаётся неповреждённым. Стабильность вируса к тем или иным физическим и химическим факторам определяется всей совокупностью особенностей первичной, вторичной и третичной структуры белка и нуклеиновой кислоты, а так же их взаимодействием.

                УГЛЕВОДЫ.

    Четвёртым  компонентом, обнаруживаемом иногда  в очищенных вирусных препаратах, являются углеводы. Единственная группа вирусов в которой наличие углеводов точно доказано – вирусы животных.

               ФЕРМЕНТЫ.

    Термин  «ферменты вирусов» может употребляться в узком и широком смысле слова. В первом случае имеется ввиду ферментативная активность, связанная с находящимися вирусными частицами, с вирусом внеклеточным. Широкое пользование этого термина обозначает всю совокупность ферментных систем, принимающих участие в синтезе вируса в зараженной клетке, т.е. ферменты размножающегося внутриклеточного вируса.

             КОМПОНЕНТЫ, НЕ ОТНОСЯЩИЕСЯ К  НУКЛЕИНОВЫМ КИСЛОТАМ И БЕЛКАМ.

    Наиболее  важный из таких компонентов  – это двойной слой липидов,  образующий основную массу наружной  оболочки у тех вирусов у которых она имеется. Полагают, что липиды оболочек просто заимствуются из плазматической мембраны клетки-хозяина и поэтому не  могут считаться вирус-спецефическими. Поэтому специфика вирусной оболочки зависит от вирусных гликопротеидов, находящихся на её1 поверхности.

              ТИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВИРИОНОВ.

       Основным структурным компонентом  вириона является каспид, в котором заключена нуклеиновая кислота. Каспиды построены из белковых субъединиц, собранных строго определённым образом в соответствии с относительно простыми геометрическими принципами. Именно поэтому каспиды совершенно различных вирусов могут быть построены по одному плану и быть практически неразличимы морфологически.

       Существуют два вида каспидов: спиральные и изометрические. Каждый из этих типов структур образуется в результате процесса, называемого самосборкой. Этот процесс идёт только в том случае, если он энергетически выгоден. Это означает, что из всех возможных форм каспида реализуется только та, которая отвечает минимуму свободной энергии специфических белков данного вируса. Реальная форма и размеры каспида, таким образом , определяются специфической формой молекул белка, являющихся субъединицами, из которых строятся каспид, и характером связей , которые эти субъединицы образуют друг с другом. Стабильность структуры, возникающей в конечном счёте, зависит от числа и силы слабых связей, образующихся между белками, входящих в состав данного каспида. Чем больше свободная энегрия выделяющаяся в процессе сборки каспида, тем прочнее собранный каспид.

    Спиральные каспиды. Вирионы многих вирусов растений и ряда фагов имеют «голый» спиральный каспид, без внешней оболочки.