Особенности генетического аппарата вирусов. ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы

Карагандинский  Государственный Медицинский Университет

Кафедра Молекулярной биологии и медицинской генетики

 

 

 

 

СРС

На тему: «Особенности генетического аппарата вирусов.

ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил : студент 154 группы ОМ

Антипин Е

Проверили: Рогова Н.Р. и

Джангильдинова С.А.

 

Караганда 2012

Содержание

1. Введение
2. Особенности генетического аппарата вирусов.
3. Обратная транскриптаза
4. Характеристика пикорнавирусов
5. Характеристика рабдовирусов
6. Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 Заболевания растений, животных и человека, вирусная природа которых в настоящее время установлена, в течение многих столетий наносили ущерб хозяйству и вред здоровью человека. Хотя многие из этих болезней были описаны, но попытки установить их причину и обнаружить возбудитель оставались безуспешными.

 

В результате наблюдений Д. И. Ивановский и В. В. Половцев впервые высказали предположение, что болезнь табака, описанная в 1886 году A. D. Mayer в Голландии под название мозаичной, представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения: одно из них - рябуха, возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения. Исследование мозаичной болезни табака Д. И. Ивановский продолжает в Никитинском ботаническом саду (под Ялтой) и ботанической лаборатории Академии наук и приходит к выводу, что мозаичная болезнь табака вызывается бактериями, проходящими через фильтры Шамберлана, которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах. Возбудитель мозаичной болезни называется Ивановским то "фильтрующимися" бактериями, то микроорганизмами, так как сформулировать сразу существование особого мира вирусов было весьма трудно.

 

Подчеркивая, что возбудитель  мозаичной болезни табака не мог  быть обнаружен, получили Нобелевскую  премию.

 

В знак признания выдающихся заслуг Д. И. Ивановского перед вирусологической наукой Институту вирусологии АМН  СССР в 1950 году было присвоено его  имя, в Академии медицинских наук учреждена премия имени Д. И. Ивановского, присуждаемая один раз в три года.

 

 

 

 

Особенности генетического аппарата вирусов.

 

Размеры вирусов колеблются от 20 до 300 нм. В среднем они в 50 раз меньше бактерий. Их нельзя увидеть  в световой микроскоп, так как  их длины меньше длины световой волны.

 

Вирусы состоят яз различных  компонентов:

 

а) сердцевина-генетический материал (ДНК или РНК) . Генетический аппарат вируса несет информацию о нескольких типах белков, которые необходимы для образования нового вируса: ген, кодирующий обратную транскриптазу и другие.

 

б) белковая оболочка, которую  называют каспидом.

 

Оболочка часто построена  из идентичных повторяющихся субъедениц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.

 

в) дополнительная липопротеидная оболочка.

 

Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина. Она встречается  только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес) .

 

Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом.

 

Положение о том, что вирусы представляют собой полноценные  организмы, позволило окончательно объединить все три названных  группы вирусов вирусы животных, растений и бактерий - в одну категорию, занимающую определенное место среди живых  существ, населяющих нашу планету. Тот  факт, что их не удалось выращивать на искусственных питательных средах, вне клеток, не вызывал особого  удивления, так как вирусы с самого начала были определены как строгие  внутриклеточные паразиты. Это свойство признавалось не уникальным, присущим только вирусам, поскольку внутриклеточные  паразиты известны и среди бактерий, и среди простейших. Как и другие организмы, вирусы способны к размножению. Вирусы обладают определенной наследственностью, воспроизводя себе подобных. Наследственные признаки вирусов можно учитывать по сектору поражаемых хозяев и симптомам вызываемых заболеваний, а также по специфичности иммунных реакций естественных хозяев или искусственных иммунизируемых экспериментальных животных. Сумма этих признаков позволяет четко определить наследственные свойства любого вируса, и даже больше - его разновидностей, имеющих четкие генетические маркеры, например: нейтронность некоторых вирусов гриппа, сниженную патогенность у вакциональных вирусов и т.п.

 

Изменчивость является другой стороной наследственности, и в этом отношении вирусы подобны всем другим организмам, населяющим нашу планету. При этом у вирусов можно наблюдать  как генетическую изменчивость, связанную  с изменением наследственного вещества, так и фенотипическую изменчивость, связанную с проявлением одного и того же генотипа в разных условиях. Примером первого типа изменчивости являются мутанты одного и того же вируса, в частности температурочувствительные мутанты. Примером второго типа изменчивости служит разный тип поражений, вызываемых одним и тем же вирусом у различных животных, растений и бактерий.

 

Все вирусы по своей природе - паразиты. Они способны воспроизводить себя, но только внутри живых клеток. Обычно вирусы вызывают явные признаки заболевания. Попав внутрь клетки, они "включают" ее ДНК и, используя свою собственную ДНК или РНК, дают клетке команду синтезировать компоненты вируса. Компоненты вируса способны к спонтанному образованию вириона. Клетка, израсходовав все жизнетворные соки на синтез вирусов, гибнет, перегруженная паразитами. Вирусы "разрывают" оболочку клетки и передаются в другую клетку в виде инертных частиц. Вирусы вне клетки представляют собой кристаллы, но при попадании в клетку "оживают".

 

Ученные, анализируя строение вещества, до сих пор не решили: считать  вирусы живыми или мертвым. Вирусы, с одной стороны, обладают способностью размножатся, наследственностью и изменчивостью, но с другой стороны, не имеют обмена веществ, и их можно рассматривать, как гигантские молекулы.

 

Вирусы как и другие организмы, характеризуются приспособляемостью к условиям внешней среды. Нужно только не забывать, что для них организм хозяина является средой обитания, поэтому многие условия внешней среды влияют на вирус опосредованно - через организм хозяина. Однако многие факторы внешней среды могут и непосредственно воздействовать на вирусы. Достаточно вспомнить уже названные температурочувствительные мутанты вирусов, которые, например, размножаются при температуре 32-37 С и гибнут при температуре 38-40 С, хотя их хозяева остаются вполне жизнеспособными при этих температурных режимах. В связи с тем, что вирусы являются паразитами, они подчиняются закономерностям и к ним применимы понятия экологии паразитизма. Каждый вирус имеет круг естественных хозяев, иногда очень широкий, как, например, у мелких РНК-геномных фагов: в первом случае поражаются все млекопитающие, во втором - отдельные клоны кишечной палочки. Циркуляция вирусов может быть горизонтальной (распространение среди популяции хозяев) и вертикальной (распространение то родителей потомству) . Таким образом, каждый вирус занимает определенную экологическую нишу в биосфере.

Классификация.

 

а) Вирусы классифицируются по сердцевине: ДНК-содержащие и РНК-содержащие (ретро) вирусы.

 

б) По структуре капсомеров.

 

Изометрические (кубические) , спиральные, смешанные.

 

в) По наличию или отсутствию дополнительной липопротеидной оболочки

 

г) По клеткам-хозяинам

 

Кроме этих классификаций  есть еще много других. На пример, по типу переноса инфекции от одного организма к другому.

 

3. Бактериофаги.

 

 

Обратная транскриптаза

Обратная транскриптаза  используется для транскрипции м-РНК в комплементарную цепь ДНК. При изучении ретровирусов, геном которых представлен молекулами одноцепочечной РНК, было обнаружено, что в процессе внутриклеточного развития ретровирус проходит стадию интеграции своего генома в виде двухцепочечной ДНК в хромосомы клетки-хозяина. В 1964 г. Темин выдвинул гипотезу о существовании вирусспецифичного фермента, способного синтезировать на РНК-матрице комплементарную ДНК. Усилия, направленные на выделение такого фермента, увенчались успехом, и в 1970 г. Темин с Мизутани, а также независимо от них Балтимор открыли искомый фермент в препарате внеклеточных вирионов вируса саркомы Рауса. Данная РНК-зависимая ДНК-полимераза получила название обратная транскриптаза, или ревертаза.

Наиболее детально изучена  ревертаза ретровирусов птиц. Каждый вирион содержит около 50 молекул этого фермента. Обратная транскриптаза состоит из двух субъединиц — a (65 кДа) и b (95 кДа), присутствующих в эквимолярном количестве. Обратная транскриптаза обладает, по крайней мере, тремя ферментативными активностями:

1) ДНК-полимеразной, использующей в качестве матрицы как РНК, так и ДНК;

2) активностью РНКазы Н, гидролизующей РНК в составе гибрида РНК - ДНК, но не одно- или двухцепочечную РНК;

3) ДНК-эндонуклеазной активностью.

Первые две активности необходимы для синтеза вирусной ДНК, а эндонуклеаза, по-видимому, важна для интеграции вирусной ДНК в геном клетки-хозяина. Очищенная обратная транскриптаза синтезирует ДНК как на РНК-, так и на ДНК-матрицах. Чтобы начать синтез, ревертазе, как и другим полимеразам, необходим короткий двухцепочечный участок (праймер). Праймером может служить одноцепочечный сегмент как РНК, так и ДНК, которые в процессе реакции оказываются ковалентно связанными с новосинтезированной цепью ДНК.

 

 

 

Характеристика  пикорнавирусов

 

Группа пикорнавирусов (pico — маленький; rna — рибонуклеиновая кислота), в которую входит очень много вирусов, была выделена МКНВ в семейство Picornaviridae, включающего 3 рода: Enterovirus (entero— кишечный), Rhinovirus (rhino—нос) и Calicivirus (calix — чаша).

 

Род Enterovirus. Энтеровирусы обладают всеми признаками семейств Picornaviridae. Диаметр частиц 20—30 нм; они кислотоустойчивы (рН 3) и имеют плавучую плотность. Энтеровирусы обитают главным образом в кишечнике, и в фекалиях человека и разных животных было найдено большое количество серотипов.

 

 

Род Rhinovirus. По некоторым характеристикам риновирусы похожи на энтеровирусы, но они лабильны при рН 3. Большинство из них перестает размножаться при относительно невысокой температуре, а обнаруживают их обычно в верхних дыхательных путях человека и животных. Известно много различных серотипов риновирусов человека, а также несколько серотипов вируса ящура, которые в одних отношениях похожи на риновирусы, а в других отличны от них.

 

Род Calicivirus. Этот род существенно отличается от других родов семейства Picornaviridae как по морфологии, так и по химическому составу капсида; главное отличие состоит в своеобразном расположении капсомеров. Другие свойства рода — общие с остальными представителями Picornaviridae; по кислотоустойчивости и плавучей плотности занимают промежуточное положение между Enterovirus и Rhinovirus.

 

 

 

Характеристика  рабдовирусов

 

Рабдовирусы (лат. Rhabdoviridae) — семейство вирусов, содержащих одноцепочечную линейную молекулу РНК. Вызывают инфекционные заболевания у позвоночных, беспозвоночных и растений. Вирусы, поражающие животных, пулевидны, а растения — бациловидны. Длина вирусных частиц от 130 до 380 нм.

На основе генетических и  серологических свойств различают 4 рода рабдовирусов животных: лиссавирусы, везикуловирусы, эфемеровирусы и новирабдовирусы.

 

Род лиссавирусы содержит вирус бешенства и тесно связанные с ним вирусы, включая Моколо вирус, вирусы летучих мышей Лагоса, Европы 1 и 2, Австралии и вирус Дювнхаджи в Африке. Каждый из этих вирусов способен вызвать заболевание, подобное бешенству, у человека и животных. Летучие мыши являются для этих вирусов естественным хозяином и резервуаром.

 

Род везикуловирусы содержит около 35 серологически различных вирусов, наиболее опасным является вирус везикулярного стоматита серотипов Индиана и Нью-Джерси, так же как 6 других вирусов, вызывающих везикулярную болезнь лошадей, крупного рогатого скота, свиней и людей. В этот род также входят несколько вирусов рыб, в том числе рабдовирусы зеркального карпа и весенней виремии карпа.

 

Род эфемеровирусы включает вирус эфемерной лихорадки крупного рогатого скота и другие серологически отличные вирусы, вызывающие подобное заболевание у этого вида животных.

Род новирабдовирусы содержит вирус инфекционного гематопоэтического некроза рыб и вирус геморрагической септицемии лосося.

По организации генома рабдовирусы подобны парамиксовирусам и филовирусам и во многих отношениях сходны с ними по транскрипции и репликации.  
Вирус проникает в клетку путем сплавления вирусной оболочки с клеточной мембраной; все стадии репликации проходят в цитоплазме. Репликация начинается с транскрипции мРНК на геномной РНК с помощью вирионной РНК полимеразы; в дальнейшем используются белковые продукты этой транскрипции и образуются полимеразные позитивной полярности транскрипты, которые используются для синтеза геномной мРНК. Используя вирионную РНК в качестве матрицы, вирусная транскриптаза транскрибирует 5 видов субгеномной мРНК.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

«Молекулярная биология»  Н.Н. Мушкамбаров, С.Л. Кузнецов. Москва-2003

«Генетика» С.Ж. Стамбеков. Новосибирск 2006г.

www.referats.net

www.dommedika.com

www,meduniver.com

http://lechebnik.info/7-3.htm

http://humbio.ru/humbio/spid/000377d3.htm