Деннис Тейлор – Биология. В 3-х томах. Т. 1 (страница 9)

Рис. 2.13. Схематический разрез вируса, имеющего капсомерное строение

Икосаэдры и додекаэдры (например, у аденовирусов, вируса полиомы/папилломы, вируса полиомиелита). У икосаэдра имеется 20 треугольных граней, 12 вершин и 30 ребер. Правильный икосаэдр показан на рис. 214, А. Ультраструктуру вирусов можно рассмотреть с помощью негативного контрастирования. Краситель проникает между частицами и позволяет рассмотреть все особенности их поверхности. Как видно из рис. 2.14, Б и В, у аденовируса каждая из 20 граней состоит из нескольких капсомеров. В сумме число капсомеров составляет 252 (240 шестиугольных и 12 пятиугольных по вершинам икосаэдра). У разных вирусов это число варьирует. Так, например, у бактериофага φХ174 оно равно 12, у вируса герпеса — 162, у вируса полиомы — 42. У всех этих вирусов по 12 пятиугольных капсомеров, при этом у бактериофага шестиугольных капсомеров нет вообще, и образуется структура, которая называется додекаэдром.

Рис. 2.14. А. Геометрическая модель икосаэдра. Б. Частица аденовируса икосаэдрической формы с угловыми шипами. Электронная микрофотография негативно контрастированного препарата. × 480000. В. Рисунок, сделанный с трехмерной модели аденовируса. Капсид состоит из 252 капсомеров, 12 находятся по углам икосаэдра, а 240 — на гранях и ребрах. Аденовирусы — это ДНК — содержащие вирусы, которые были выделены из клеток самых разных млекопитающих и птиц. Они поражают лимфоидную ткань и вызывают у человека различные респираторные заболевания

Спиральная симметрия. Лучшей иллюстрацией спиральной симметрии может служить вирус табачной мозаики (ВТМ), содержащий РНК (рис. 2.15). 2130 одинаковых белковых субъединиц составляют вместе с РНК единую целостную структуру — нуклеокапсид. У некоторых вирусов, например у вирусов свинки и гриппа, нуклеокапсид окружен оболочкой.

Рис. 2.15. Строение палочковидного вируса табачной мозаики (на рисунке изображена часть этого вируса). В основу рисунка положены данные по дифракции рентгеновских лучей и результаты биохимических и электронно-микроскопических исследований

Бактериофаги. Вирусы, которые нападают на бактерий, образуют группу так называемых бактериофагов. У некоторых бактериофагов имеется явно выраженная икосаэдрическая головка, а хвост обладает спиральной симметрией (рис. 2.16).

Рис. 2.16. А Строение бактериофага. Б. Электронная микрофотография бактериофага после негативного контрастирования частицы

Сложные вирусы. Некоторые вирусы, например рабдовирусы и вирусы оспы, имеют сложное строение.

2.5.3. Жизненный цикл бактериофага

На рис. 2.17 представлен жизненный цикл одного из типичных бактериофагов; рис. 2.18 позволяет сравнить относительные размеры фага и бактериальной клетки. Самый типичный хозяин бактериофагов — Escherichia coli, ее клетки лизируют по меньшей мере семь штаммов фага T₁-T₇. На рис. 2.16 и 2.17 изображен Т-четный фаг (в данном случае фаг Т₂).

Рис. 2.17. Жизненный цикл бактериофага

Рис. 2.18. Электронная микрофотография бактериофагов, инфицирующих клетку Escherichia coli

2.5.4. Жизненные циклы других вирусов

Жизненные циклы большинства вирусов, вероятно, схожи. А вот в клетку, они, по-видимому, проникают по-разному, поскольку в отличие от вирусов животных бактериальным и растительным вирусам приходится проникать еще и через клеточную стенку. Проникновение в клетку не всегда происходит путем инъекции (рис. 2.17), и не всегда белковая оболочка вируса остается на внешней поверхности клетки.

Попав внутрь клетки-хозяина, некоторые фаги не реплицируются. Вместо этого их нуклеиновая кислота включается в ДНК хозяина. Здесь эта нуклеиновая кислота может оставаться в течение нескольких поколений, реплицируясь вместе с собственной ДНК хозяина. Такие фаги известны под названием умеренных фагов, а бактерии, в которых они затаились, называются лизигенными. Это означает, что бактерия потенциально может лизироваться, но лизиса клеток не наблюдается до тех пор, пока фаг не возобновит свою деятельность. Такой неактивный фаг называется профагом или провирусом.

2.5.5. Эволюционное происхождение вирусов

Наиболее правдоподобной и приемлемой является гипотеза о том, что вирусы произошли из "беглой" нуклеиновой кислоты, т. е. нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться независимо от той клетки, из которой она возникла, хотя при этом подразумевается, что такая ДНК реплицируется с использованием (паразитическим) структур этой или других клеток. Таким образом, вирусы, должно быть, произошли от клеточных организмов, и их не следует рассматривать как примитивных предшественников клеточных организмов. О том, насколько обычны такие "побеги", судить достаточно трудно, но кажется вполне вероятным, что дальнейшие успехи генетики позволят нам выявить и другие варианты паразитических нуклеиновых кислот.

2.6. Вирусы и бактерии как возбудители заболеваний

Как мы уже упоминали ранее, вирусы всегда являются паразитами и поэтому вызывают у своих хозяев определенные симптомы того или иного заболевания. К серьезным заболеваниям животных можно отнести ящур крупного рогатого скота, рожистое воспаление у свиней, чуму птиц и миксоматоз кроликов. Все эти болезни вызываются вирусами. Вирусное заражение растений обычно приводит либо к появлению желтых крапинок на листьях (так называемой мозаики листьев), либо к морщинистости или карликовости листьев. Вирусы вызывают и задержку роста растений, что впоследствии приводит к снижению урожая. Ряд серьезных заболеваний вызывают вирусы желтой мозаики турнепса (ВЖМТ), табачной мозаики (ВТМ), карликовой кустистости томатов и бронзовости томатов. Появление полосок на цветках некоторых сортов тюльпанов также обусловлено вирусом, а ведь цветоводы продают эти тюльпаны, выдавая их за особый сорт. Вирусы растений, по-видимому, всегда относятся к РНК — содержащим вирусам.

Некоторые самые распространенные вирусные заболевания человека описаны в табл. 2.6. Эту таблицу можно сравнить с табл. 2.7, в которой приводится аналогичная информация о бактериальных болезнях. Дополнительные сведения даны на рис. 2.6.

Таблица 2.6. Некоторые наиболее известные вирусные заболевания человека[5]

Таблица 2.7. Некоторые наиболее известные бактериальные заболевания человека[6]

Таблица 2.8. Типы вакцин

Аттенуированный микроорганизм — микроорганизм, вирулентность которого сильно ослаблена путем специальной лабораторной обработки, например выращиванием при высокой температуре. Это может быть и мутантная разновидность с теми же антигенными свойствами, но утратившая вирулентность.

Микроорганизм, убитый с помощью специальной лабораторной обработки, например инкубацией в 75%-ном спирте (вакцина TAB). Антигенные свойства все еще сохраняются.

Анатоксин — это инактивированный токсин, сохранивший свои антигенные свойства. Токсин инактивируют с помощью лабораторной обработки, например формальдегидом.

Близкородственный, но не патогенный штамм: так, например, в старину вместо вируса человеческой оспы брали вирус коровьей оспы.

2.6.1. Способы передачи вирусных и бактериальных болезней

Основные способы передачи вирусных и бактериальных болезней в принципе одинаковы, поэтому этот вопрос удобнее рассматривать вместе. Ниже описаны все способы передачи инфекции, а в табл. 2.6 и 2.7 приведены соответствующие примеры.

Капельная инфекция

Капельная инфекция — самый обычный способ распространения респираторных заболеваний. При кашле и чихании в воздух выбрасываются миллионы крошечных капелек жидкости (слизи и слюны). Эти капли вместе с находящимися в них живыми микроорганизмами могут вдохнуть другие люди, особенно в местах скопления большого количества народа, к тому же еще и плохо вентилируемых. Стандартные гигиенические приемы для защиты от капельной инфекции — правильное пользование носовыми платками и проветривание комнат.

Некоторые микроорганизмы, такие, как вирус оспы или туберкулезная палочка, очень устойчивы к высыханию и сохраняются в пыли, содержащей высохшие остатки капель. Даже при разговоре изо рта вылетают микроскопические брызги слюны, поэтому подобного рода инфекции очень трудно предотвратить, особенно если микроорганизм очень вирулентен.

Контагиозная передача (при непосредственном физическом контакте)

В результате непосредственного физического контакта с больными людьми или животными передаются сравнительно немногие болезни. Сюда прежде всего относятся венерические (т. е. передающиеся половым путем) болезни, такие, как гонорея и сифилис. В тропических странах весьма распространено заболевание, называемое фрамбезия. Эта очень похожая на сифилис болезнь передается через кожу при непосредственном контакте. К контагиозным вирусным болезням относятся трахома (болезнь глаз, очень распространенная в тропических странах), обычные бородавки и обыкновенный герпес — "лихорадка" на губах. Проказу и туберкулез вызывают бактерии из рода Mycobacterium; это тоже контагиозные бактериальные заболевания.

Переносчики инфекций

Переносчик — это любой живой организм, который разносит инфекцию. Он получает инфекционное начало от организма, называемого резервуаром или носителем. Например, блохи служат переносчиками таких бактериальных заболеваний, как эндемический сыпной тиф и чума (бубонная чума, или "черная смерть"), а резервуаром являются крысы. Вирус бешенства сохраняется и передается одним и тем же животным, например собакой или летучей мышью.