Виды вирусов человека: классификация по среде обитания и какое строение они имеют

Определение вируса кратко

Вирус — это частица, имеющая неклеточную жизненную форму, содержащую молекулы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белки.

Вирус состоит из генетического материала (ДНК или РНК), окруженного защитной оболочкой, состоящей из белков, а в некоторых вирусах — мембранной оболочкой, которая позволяет ему выживать между последовательными проникновениями в клетки организмов.

Эти частицы характеризуются своей простой организацией и уникальным методом репликации.

Репликация — размножение вируса — это процесс, при котором вирусная частица воспроизводит потомство, похожее на себя, или воспроизводит себя, используя генетический материал, принадлежащий только ей, и системные механизмы функционирования клетки-хозяина, в которую она вошла.

Другими словами, вирусы можно назвать внутриклеточными паразитами, функционирующими на генетическом уровне.

Они обладают способностью проникать в живые клетки и размножаться внутри них, у них есть собственный генетический аппарат (ДНК или РНК), они кодируют синтез новых вирусных частиц, используя энергию и биосинтетические системы клеток.

Вирусы были открыты русским ученым Дмитрием Ивановским в 1892 году, а термин «вирус» в 1899 году предложил ботаник и микробиолог Мартин Бейеринк из Нидерландов.

Какие болезни вызываются бактериями?

Как и вирусы, бактерии5 могут быть безвредными для живых организмов или вызывать болезни. Такие паразитические бактерии попадают в организм и начинают им питаться, активно размножаются, повреждая клетки и отравляя их продуктами жизнедеятельности. Так начинается болезнь. У человека бактерии вызывают туберкулез, коклюш, менингит, чуму, тиф, столбняк, холеру, дифтерию, фурункулез, стрептококковую ангину. У животных — бруцеллез, сибирская язва. У растений подобная инфекция вызывает гниение, ожоги, пятна, увядание. Но есть еще много других полезных бактерий. Например, миллионы бактерий населяют наш кишечник, кожу и даже дыхательные пути. Их называют микробиотой, и ее баланс очень важен для поддержания здоровья: он создает условия, в которых не могут жить вредные микроорганизмы. Вы точно знаете две группы таких бактерий: это бифидобактерии и лактобациллы, обитающие в кишечнике.

Структура, строение и функционирование вируса

В отличие от клеточных организмов вирусные частицы не содержат всех биохимических механизмов собственной репликации. Их можно увидеть только в электронный микроскоп. Они настолько малы, что могут проходить через антибактериальные фильтры.

В природе существует огромное количество вирусов с разным строением.

Самый маленький — всего 17 нанометров, что чуть больше среднего размера белков. Самый большой почти в тысячу раз больше: 1500 нанометров. На самом деле это очень мало. Человеческие волосы имеют поперечное сечение около 20 000 нанометров.

Это означает, что большинство вирусных частиц далеко за пределами возможностей обычного светового микроскопа. Кроме того, они являются облигатными паразитами на клетках животных или растений, то есть существами, неспособными жить вне организма хозяина.

Структура вируса проста. В отличие от других живых организмов, они не нуждаются в пище, воздухе или воде. У них нет определенного рождения или смерти, и они представляют собой просто частицы, которые размножаются (размножаются) в клетках-хозяевах.

Структура вируса зависит от того, какой вид выступает в качестве хозяина. Вирус, который реплицируется в клетках млекопитающих, будет иметь белковую оболочку, которая позволит ему прикрепляться к клеткам млекопитающих и проникать в них. Форма, структура и функция этих белков различаются в зависимости от типа вируса.

Несмотря на простоту конструкции, все они имеют все признаки жизни:

• способность к размножению;
• наследование;
• изменчивость;
• приспособляемость к условиям окружающей среды;
• они занимают определенную экологическую нишу в природе;
• они подчиняются законам эволюции органического мира.

Однако их нельзя называть организмами, так как у них нет собственных систем, синтезирующих белки.

Нуклеиновая кислота образует центр вирусной частицы. Обычно это ДНК — у вирусов и бактериофагов животных, РНК — у вируса, поражающего растения. Эта нуклеиновая кислота, образующая ядро, окружена белковой оболочкой, называемой капсидом.

Помимо размножения, у вирусов нет других физиологических процессов.

Воспроизведение (репликация) вируса происходит после того, как совместимая клетка была введена или инфицирована, то есть когда РНК вируса атакует растительную клетку, а вирус, содержащий ДНК, заражает животную клетку. Размножение или весь жизненный цикл вирусных частиц происходит в четыре этапа:

1. Стадия заражения: здесь вирусная частица прикрепляется к клетке, вводит вирусный геном в клетку-хозяин.
2. Фаза затмения: здесь вирусная ДНК берет на себя управление хромосомным механизмом клетки и направляет его на производство различных частей вирусной частицы.
3. Вегетативная фаза: на этой фазе компоненты вируса, которые образуются, объединяются, чтобы сформировать новые вирусы с ДНК в качестве ядра и окружающей его белковой капсулой.
4. Литическая фаза: новые вирусные частицы инициируют разрушение бактериальной клетки, а затем высвобождаются из нее.

Когда полная вирусная частица (вирион) вступает в контакт с клеткой-хозяином, капсид разрушается, и только вирусная нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) попадает в клетку, а в случае некоторых других вирусов вводятся другие ферменты.

Вирусы также могут иметь дополнительные компоненты, наиболее распространенным из которых является дополнительный мембранный слой, окружающий нуклеокапсид, называемый оболочкой. Оболочка фактически получается из ядерной или плазматической мембраны инфицированной клетки-хозяина, а затем модифицируется вирусными белками, называемыми пепломерами. Некоторые вирусы содержат вирусные ферменты, необходимые для заражения клетки-хозяина. Они закодированы в вирусном геноме.

Полный вирус, содержащий все компоненты, необходимые для репликации, называется вирионом.

Следовательно, вирион представляет собой целую вирусную частицу, которая состоит из внешней белковой оболочки (капсида) и внутреннего ядра, которое представляет собой нуклеиновую кислоту (РНК или ДНК).

Ядро вириона — это его инфекционность (информативность), а капсид — его специфичность. Некоторые вирионы имеют капсид, который дополнительно имеет жировую оболочку, и в этом случае вирион может быть разрушен жирными растворителями.

Многие вирионы имеют сферическую форму, а некоторые — сложные геометрические формы с плотно заключенной в них нуклеиновой кислотой. У других типов вирионов есть капсид, поверхность которого состоит из шипов, а нуклеиновая кислота свернута внутри. Вирионы, контактирующие со многими представителями растительного мира, имеют палочковидную форму. В этом случае капсид представляет собой цилиндр без оболочки, а нуклеиновая кислота выглядит как прямой или спиральный стержень.

Хотя многие вирусные частицы имеют простую форму, подобную приведенной выше, некоторые из них намного сложнее.

Что такое бактериофаги кратко

Бактериофаг, также называемый фагом или бактериальным вирусом, — это вирус, поражающий бактериальную клетку. Фаги размножаются внутри самой бактерии и в конечном итоге вызывают ее лизис.

Лизис — это процесс растворения или исчезновения клеток, даже целых систем, а также микроорганизмов при воздействии на них различных агентов, в том числе бактериофагов.

Количество фагов примерно равно количеству бактерий. Вирусы фагов активно участвуют в эволюции микроорганизмов.

Бактериофаги были открыты Ф. Твортом (Англия) в 1915 г и Ф. Д’Эрреллем (Франция) в 1917 г. Д’Эррелл ввел термин «бактериофаг», что означает «поедатель бактерий». Бактериофаги также заражают одноклеточные организмы, известные как археи.

На изображении выше показан фаг, тип вируса, который размножается в бактериальных клетках. Белковая оболочка фагов довольно сложна и состоит из множества специализированных частей. Головная часть содержит вирусный геном. Воротник, оболочка, опорная пластина (базальная) и хвостовые волокна (фибриллы) являются частью сложной системы, которая атакует и вводит геном в бактериальную клетку. Волокна хвоста захватывают бактериальную клетку, прижимая опорную пластину к клеточной стенке или мембране. Оболочка и воротник сжимаются, прокалывают клетку и вставляют в нее вирусный геном.

Некоторые вирусные молекулы либо вообще не имеют белковой оболочки, либо никогда не были идентифицированы. У некоторых из этих видов вирус передается от клетки к клетке внутри растения. Когда семена создаются внутри растения, вирус распространяется на семена. Следовательно, вирус может жить в клетках все время своего существования и никогда не нуждается в белковой оболочке для защиты от окружающей среды.

Характеристика бактериофагов

Есть много разновидностей фагов. У каждого из них есть своя цель, которая состоит в том, чтобы заразить один или несколько конкретных подобных типов одноклеточных организмов (архей) или бактерий.

Фаги — это простые вирусные частицы, которые, как и все вирусы, состоят из ядра генома (нуклеиновой кислоты) и белкового капсида, который действует как оболочка. Вирусологи разделили бактериофаги на три основные структурные формы:

1. икосаэдрическая голова (20 сторон) с хвостом;
2. икосаэдрическая голова без хвоста;
3. нитевидная форма.

Жизненный цикл бактериофагов

Во время заражения бактериофаг прикрепляется к бактерии, а затем вводит в нее генетический материал. Кроме того, фаг обычно действует в одном из двух циклов своей жизни:

1. литический (вирулентный);
2. лизогенный (умеренный).

В литическом цикле фаги берут под контроль клеточные механизмы, чтобы создавать свои собственные компоненты и собирать их. Далее следует разрушение или лизис клеток, после чего высвобождаются новые бактериофаги. В лизогенном цикле фаги вводят свою нуклеиновую кислоту в хромосому клетки-хозяина и размножаются, не разрушая клетку, становясь с ней одним целым.

В течение длительного периода времени при некоторых хронических инфекциях постоянно образуются новые частицы фага, но они не разрушают клетки.

Как уберечься от вирусов и бактерий?

В мире обитает огромное количество бактерий и вирусов, и избавиться от них совершенно невозможно, да и неразумно — ведь без них мы сами существовать не можем. Но предотвратить вирусное или бактериальное заболевание можно и в повседневной жизни. Просто нужно соблюдать правила:

• соблюдать гигиену, чаще мыть руки с мылом и реже прикасаться к лицу руками;
• сделать прививку;
• в разгар эпидемического сезона заболеваемости ОРВИ и гриппом используйте противовирусные препараты, например, гель Виферон;
• ношение медицинских масок в местах массового скопления людей;
• избегать путешествий в экзотические страны;
• предоставить вам доступ к медицинской помощи;
• не злоупотребляйте антибиотиками;
• пить чистую воду;
• овощи, фрукты и зелень тщательно вымыть, мясо разогреть.

Справочные материалы

Примеры вирусов

Вирус полиомиелита

Вирус полиомиелита, парализовавший президента Франклина Д. Рузвельта, поражает скелетную систему человеческого тела. Интересно, что вирус полиомиелита был смертельным, пока люди не научились дезинфицировать воду. До появления хлорированной воды полиомиелит сохранялся в большинстве источников воды. Поэтому большинство детей сразу же заразились полиомиелитом.

Однако после хлорирования воды болезнь не искоренилась. Многие люди в зрелом возрасте подвергались вспышкам полиомиелита, которые продолжаются до сих пор. Эти люди сильно пострадали от болезни, поскольку иммунная система не отреагировала на вирус достаточно быстро. К счастью, вакцина от полиомиелита была изготовлена ​​одной из первых в мире. Он легко производился живым вирусом полиомиелита, убитым жарой. Мертвые белковые мембраны позволяют организму выработать иммунитет к вирусу, не заражая клетки. По сей день вакцина против полиомиелита находится в обязательном списке.

Коронавирус

Вирус бешенства

Вирус бешенства представляет собой белковый вирус, покрытый оболочкой пули. Геном вируса бешенства кодирует пять белков из 12 000 нуклеотидов. Интересно, что симптомы бешенства у многих животных включают повышенную агрессию. Эта черта, вызванная тем, где вирус атакует и наносимым им ущербом, заставляет животных кусать других животных чаще, чем обычно. Собранные частицы вируса бешенства накапливаются в слюне. Следовательно, когда инфицированное животное кусает другое животное, вирус передается новому животному.

Вирус бешенства почти всегда фатален для человека, если не лечить его немедленно. Ежегодно делается около 15 миллионов прививок от бешенства после контакта. С помощью вакцины мертвый вирус попадает в организм, вызывая тем самым сильный иммунный ответ против вируса. Это может остановить вирус до того, как он проникнет в клетки. Если произойдет инфекция, шансов на выздоровление будет очень мало. Собаки обычно вакцинируются перед дрессировкой, что обеспечивает общую защиту их владельцев в случае укуса животного, инфицированного вирусом.

Вирус Эбола

Здесь видна только белковая оболочка вируса Эбола. Каждый вирус похож на маленького изогнутого червяка. Однако это не клетки. Внутри белковой оболочки находится тщательно свернутая молекула вирусного генома, которая содержит информацию, необходимую для репликации белковой оболочки, молекулы вируса и компонентов, необходимых для захвата естественных процессов в клетке-хозяине.

Вирусы, опасные для человека

Вирусы в настоящее время уносят бесчисленное количество жизней, вот некоторые из самых опасных:

• вирус Марбург и вирус Эбола (острая геморрагическая лихорадка с тяжелыми последствиями, в настоящее время идентифицировано пять штаммов вируса Эбола, смертность 90%);
• хантавирус (этот вирус на самом деле включает несколько типов вирусов, которые могут вызывать заболевание легких, почечную недостаточность и лихорадку);
• некоторые штаммы птичьего гриппа, вирус Ласса (острое инфекционное заболевание);
• вирус Хунина (аргентинская геморрагическая лихорадка);
• вирус Крымско-Конго лихорадки (общая интоксикация, тяжелое течение, передается клещами и аналогичные по своим последствиям при Эболе и Маргбурге),
• вирус Мачупо (боливийская геморрагическая лихорадка, передается мышами),
• вирус денге (передается комарами, с очень высоким уровнем смертности; лихорадка денге распространена в популярных туристических направлениях, таких как Таиланд, Индия и Филиппины, от 50 до 100 миллионов человек в год).

Важно! Отправляясь в туристическое путешествие по странам Африки, Азии, Южной Америки, узнавайте об эпидемиологической ситуации в этих местах, не рискуйте своей жизнью. Может, перед отъездом сделать прививку ?! Выбор всегда за нами!