Общая вирусология. Происхождение вирусов, общая характеристика

1.

Приволжский исследовательский медицинский университет
Кафедра эпидемиологии, микробиологии и доказательной медицины
Тема:
ОБЩАЯ ВИРУСОЛОГИЯ
Дисциплина: Микробиология
Лектор: доцент Махрова Татьяна Владимировна
2022

2.

Вирусы
• поражают животных, бактерии, грибы и
растения
• основные возбудители инфекционных
заболеваний человека
• участвуют в процессах канцерогенеза
• могут передаваться различными путями, в том
числе через плаценту (вирус краснухи, цитомегаловирус и др.), поражая плод человека
• могут приводить и к постинфекционным
осложнениям - развитию миокардитов,
панкреатитов, иммунодефицитов и др.

3.

Происхождение вирусов
Эволюция генетических систем и появление вирусов (по: Leipe et al., 1999).
Репликация ДНК — позднее приобретение, развивалась она у бактерий и
архей независимо; у общего предка ее не было.

4.

Общая характеристика
• Вирусы - мельчайшие микробы, относящиеся к
царству Virae (от лат. virus - яд)
• не имеют клеточного строения и состоят из ДНК
или РНК-генома, окруженного белками
• автономные генетические структуры
• облигатные внутриклеточные паразиты
• размножаются в цитоплазме или ядре клетки
• не имеют собственной метаболической системы
• особый разобщенный (дизъюнктивный) способ
размножения (репродукции): в разных частях
вирусинфицированной клетки синтезируются вирусные компоненты, а затем
происходят их сборка и формирование вирусных частиц
• зрелая вирусная частица - вирион

5.

Строение и классификация вирусов
Структуру вирусов из-за их малых размеров
изучают с помощью электронной микроскопии
как вирионов, так и их ультратонких срезов
Размеры вирусов (вирионов)
определяют напрямую с
помощью электронной
микроскопии или косвенно
методом ультрафильтрации через
фильтры с известным диаметром
пор,
методом
ультрацентрифугирования

6.

Размер вирусов
колеблется от 15 до 400 нм (1 нм равен 1/1000 мкм):
• наименьший – сходен с размером рибосом - парвовирусы,
вирус полиомиелита
• наиболее крупный - вирус натуральной оспы (350 нм)

7.

8.

Строение и классификация вирусов
форма вирионов
• вид палочек (вирус табачной мозаики)
• пули (вирус бешенства)
• сферы (вирусы полиомиелита, ВИЧ)
• нити (филовирусы)
• сперматозоида (многие бактериофаги)

9.

Геном вирусов
• В отличие от клеточных геномов, которые содержат
однородную двунитевую ДНК, вирусные геномы
чрезвычайно разнообразны
• Различают ДНК- и РНК-содержащие вирусы,
которые гаплоидны, т.е. имеют один набор генов
• Диплоидный геном имеют только ретровирусы
• Геном вирусов содержит от 6 до 200 генов и
представлен различными видами нуклеиновых
кислот: двунитевыми, однонитевыми, линейными,
кольцевыми, фрагментированными

10.

Виды нуклеиновых кислот вирусов

11.

Эволюция систем репликации
(по: Leipe et al., 1999).
От РНК-геномов к чередованию РНК и ДНК в жизненном цикле, как у
ретровирусов, и, наконец, к репликации ДНК без участия РНК

12.

Полярность РНК
однонитевые РНК-вирусы геномные
плюс-нить РНК
минус-нить РНК
ПЛЮС-НИТЬ (позитивная нить) РНК вирусов,
• геномная (наследственная) функция,
• информационная или матричная функция, РНК
(иРНК, или мРНК);
• является матрицей для белкового синтеза на
рибосомах инфицированной клетки
• является инфекционной: при введении в
чувствительные клетки она способна вызвать
инфекционный процесс

13.

Полярность РНК
• МИНУС-НИТЬ (негативная нить) РНКсодержащих вирусов выполняет только
наследственную функцию;
• для синтеза белка на минус-нити РНК
синтезируется комплементарная ей нить
• У некоторых вирусов РНК-геном является
амбиполярным (ambisense от греч. амби - с обеих
сторон, двойная комплементарность), т.е. содержит
плюс- и минус-сегменты РНК

14.

• Геном вирусов может
включаться в геном клетки в
виде провируса, проявляя
себя генетическим паразитом
клетки
• Нуклеиновые кислоты
некоторых вирусов,
например вирусов герпеса,
могут находиться в
цитоплазме инфицированных
клеток, напоминая плазмиды

15.

Белки вирусов
неструктурные участвуют в репродукции
вирусов
структурные обусловливают строение вирусов
вирусспецифические
клеточные, захваченные вирусом при
репродукции в клетке хозяина
• Липиды и полисахариды имеют в своем составе главным
образом сложные вирусы

16.

Строение вирусов
ПРОСТЫЕ
СЛОЖНЫЕ
(вирус гепатита А)
(вирусы гриппа, герпеса,
коронавирусы)
1. Геном
2. Капсид
1. Геном
2. Капсид
3. Суперкапсид

17.

Строение вирусов

18.

Простые вирусы
• или безоболочечные, имеют только
нуклеиновую кислоту, связанную с белковой
структурой, называемой капсидом
(от лат. capsa - футляр)
• Протеины, связанные с нуклеиновой
кислотой, известны как нуклеопротеины, а
ассоциация вирусных протеинов капсида
вируса с вирусной нуклеиновой кислотой
названа нуклеокапсидом.
• Некоторые простые вирусы могут формировать
кристаллы (вирус ящура)

19.

Простые вирусы
Капсид включает повторяющиеся
морфологические субъединицы капсомеры, скомпонованные из
нескольких полипептидов
• Нуклеиновая кислота вириона, связываясь с
капсидом, образует нуклеокапсид
• Капсид защищает нуклеиновую кислоту от
деградации
• У простых вирусов капсид участвует в
прикреплении (адсорбции) к клетке хозяина
• Простые вирусы выходят из клетки в результате ее
разрушения (лизиса)

20.

Сложные вирусы
• или оболочечные, вирусы, кроме капсида,
имеют мембранную двойную
липопротеиновую оболочку (синоним:
суперкапсид, или пеплос), которая
приобретается путем почкования вириона
через мембрану клетки, например через
плазматическую мембрану, мембрану ядра или
мембрану эндоплазматического ретикулума

21.

Сложные вирусы
• На оболочке вируса расположены
гликопротеиновые шипы, или шипики,
пепломеры
• Разрушение оболочки эфиром и другими
растворителями инактивирует сложные
вирусы
• Под оболочкой некоторых вирусов
находится матриксный белок (М-белок)

22.

Тип симметрии нуклеокапсида
• Спиральный
Икосаэдрический

23.

Тип симметрии нуклеокапсида
• Спиральный тип симметрии обусловлен
винтообразной структурой нуклеокапсида
(вирус гриппа, коронавирусы): капсомеры уложены
по спирали вместе с нуклеиновой кислотой
• Икосаэдрический тип симметрии
обусловлен образованием изометрически
полого тела из капсида, содержащего
вирусную нуклеиновую кислоту (вирус герпеса)

24.

Функции капсида и суперкапсида
• защищают вирионы от воздействия
окружающей среды
• избирательное взаимодействие
(адсорбция) своими рецепторными
белками с определенными клетками
• антигенные
• иммуногенные свойства вирионов

25.

Строение оболочечных вирусов с икосаэдрическим
(а) и спиральным (б) капсидом
• Внутренние
структуры
вирусы сердцевина

26.

27.

Система балтиморской классификации
• Лауреат Нобелевской премии Д. Балтимор
предложил систему балтиморской классификации,
основанной на механизме синтеза мРНК
• Эта классификация размещает вирусы в 7 группах
• Международный комитет на таксономии
вирусов (ICTV) принял универсальную систему
классификации, которая использует такие
таксономические категории, как
семейство (название оканчивается на viridae),
подсемейство (название оканчивается на virinae),
род (название оканчивается на virus).
Вид вируса не получил биноминального названия,
как у бактерий

28.

Система балтиморской классификации
• Вирусы классифицируют по типу нуклеиновой кислоты (ДНК
или РНК), ее структуре и количеству нитей. Они имеют
двунитевые или однонитевые нуклеиновые кислоты; позитивную (+),
негативную (-) полярность нуклеиновой кислоты или смешанную
полярность нуклеиновой кислоты, амбиполярную (+, -); линейную или
циркулярную нуклеиновую кислоту; фрагментированную или
нефрагментированную нуклеиновую кислоту.
• Учитывают также размер и морфологию вирионов,
количество капсомеров и тип симметрии нуклеокапсида,
наличие оболочки (суперкапсида),
• чувствительность к эфиру и дезоксихолату,
• место размножения в клетке,
• антигенные свойства и др.

29.

Система балтиморской классификации

30.

31.

32.

Жизненный цикл вирусов
1. Адсорбция
2. Проникновение
3. Депротеинизация
4. ТранскрипцияРепликацияТрансляция
5. Сборка
6. Выход

33.

Бактериофаги

34.

Прионы и вироиды
• К неклеточным формам жизни, кроме вирусов, относят прионы и вироиды
• Вироиды - небольшие молекулы кольцевой, суперспирализованной РНК,
не содержащие белок и вызывающие заболевания растений.
• Патологические прионы - инфекционные белковые частицы, вызывающие
особые конформационные болезни в результате изменения структуры
нормального клеточного прионового протеина (PrPc), который имеется в
организме животных и человека. PrPсвыполняет регуляторные функции.
• Его кодирует нормальный прионовый ген (PrP-ген), расположенный в
коротком плече 20-й хромосомы человека. Прионные болезни протекают
по типу трансмиссивных губкообразных энцефалопатий (болезнь
Крейтцфельда-Якоба, куру и др.).
• При этом прионный протеин приобретает другую, инфекционную форму,
обозначаемую как PrPsc(sc от scrapie - скрепи - прионная инфекция овец и
коз).
• Этот инфекционный прионный протеин имеет вид фибрилл и отличается
от нормального прионного протеина третичной или четвертичной
структурой.

35.

Прионы

36.

Спасибо за внимание!