Лекция 19

1. Лекция 19 Вирусы. Бактериофаги

Преподаватель Гордеева Е.В.

2.

Вирусы (лат. virus яд) — неклеточные формы жизни, обладающие
собственным геномом и способные к воспроизведению лишь в клетках
более высокоорганизованных существ.

3. История открытия вирусов

В 1892 г. Д. И. Ивановский установил, что сок
пораженных мозаичной болезнью растений
табака, пропущенный через фарфоровый
бактериальный фильтр и свободный от бактерий,
сохраняет инфекционность.
Д. И. Ивановский доказал, что возбудитель
мозаичной болезни неспособен расти на
искусственных питательных средах и может
размножаться только в клетках растения.
Ивановский
Дмитрий Иосифович

4. История открытия вирусов

• В 1917 г. Ф. Д'Эррель открыл бактериофаги.
• В 1931 году А. М. Вудроф и Э. Дж. Гудпэсчур впервые применили метод
выращивания вирусов в развивающемся курином эмбрионе.
• В 1939 году А. В. Арден и Г.Руска впервые применили для изучения вирусов
электронный микроскоп.

5. Особенности вирусов

Вирусы очень малы(от 15 до 400 нм);
НЕ имеют клеточного строения, можно
рассматривать как генетический
элемент, состоящий из ДНК или РНК,
одетый в защитную белковую или
белково-липидную оболочку;
Содержат только один тип
нуклеиновой кислоты (или ДНК, или
РНК);
Химический состав представлен только
органическими веществами,
неорганические компоненты
отсутствуют;

6. Особенности вирусов

НЕ имеют собственного метаболизма;
НЕ способны к росту;
НИКОГДА не размножаются вне клетки хозяина;
Являются внутриклеточными паразитами;
Проявляют признаки, характерные для живых организмов, только
паразитируя в клетках других организмов.
Обладают наследственностью и изменчивостью;
Способны кристаллизоваться подобно неживому веществу, сохраняя при
этом свои свойства;

7. Капсид

Капсид, или белковая оболочка, — это не единая полая белковая молекула,
а множество более мелких белков. Эти белки объединяются в группы —
капсомеры, которые в свою очередь формируют капсид. Капсидные белки
всегда кодируются геномом вируса.

8. Суперкапсид

Некоторые вирусы также имеют
внешнюю липидную мембрану суперкапсид, которая окружает весь
капсид.
Вирусы, покидая клетку-хозяина,
«заимствуют» фрагменты её мембраны.
Однако в суперкапсиде содержатся
белки, определяемые вирусом, которые,
как правило, помогают частицам вируса
прикрепляться к клетке-хозяину.

9.

Вирусы
Простые
Сложные
Состоят из нуклеиновой
кислоты – ДНК или РНК – и
белковой оболочки (капсида)
Состоят из нуклеиновой кислоты –ДНК
или РНК, белковой оболочки, могут
содержать липопротеидную мембрану,
углеводы и ферменты
Вирус табачной мозаики
Вирус гриппа
(увеличение Вирус
в 30000
раз)
гриппа

10.

Вирусы
ДНК - содержащие
РНК - содержащие
С одной нитью
нуклеиновой кислоты
С двумя нитями
нуклеиновой кислоты
С одной нитью
нуклеиновой кислоты
С двумя нитями
нуклеиновой кислоты
Бактериофаги
Аденовирусы;
Вирус оспы;
Вирусы герпеса
Энтеровирусы;
Вирусы гриппа;
Вирусы бешенства;
Большинство вирусов
растений
Ретровирусы
(онкогенные);
ВИЧ

11.

12.

Название
Происходящие процессы
Адсорбция
Прикрепление вирионов к поверхности клетки
Инъекция
Проникновение вириона в клетку и высвобождение вирусной нуклеиновой
кислоты из белкового капсида. У бактериофагов в клетку попадает только
нуклеиновая кислота
Репликация
вирусной
нуклеиновой
кислоты
На молекуле вирусной нуклеиновой кислоты по принципу комплементарности,
из нуклеотидов, содержащихся в пораженной клетке, синтезируется большое
количество молекул вирусной нуклеиновой кислоты. (При этом репликация
нуклеиновых кислот клетки сильно подавляется)
Синтез вирусных
белков
На матрицах вирусной НК происходит синтез вирусных белков (белков капсида
и ферментов). Процесс происходит на рибосомах пораженной клетки с
использованием ее аминокислот. При этом процессы биосинтеза белков в
клетке сильно подавляются.
Сборка вирионов
Сборка вирусных частиц из синтезированных пораженной клеткой вирусных
белков и нуклеиновых кислот.
Выход вирионов
из пораженной
клетки
Часто сопровождается лизисом (разрушением) клетки бактерии; у эукариот
происходит выталкивание вирусных частиц в межклеточное вещество. Новые
вирионы заражают новые клетки.

13. Обратная транскрипция – синтез ДНК на РНК матрице

Вирусная РНК
репликация
Обратная транскрипция
Двойная спираль ДНК
Вирусная ДНК
(одна цепь)
транскрипция
трансляция
Вирусная иРНК
Белки вируса
Ретровирусы – семейство РНК – содержащих вирусов, для которых характерна обратная транскрипция.

14. Бактериофаги

Вирусы, поражающие бактерии, называются бактериофагами.
Циклы бактериофагов
Литический цикл:
Лизогенный цикл:
Вирус заражает бактериальную клетку, затем
воспроизводит себя и убивает клеткухозяина, заставляя ее раствориться (лизис).
Фаг заражает бактерию и интегрирует
свою ДНК в бактериальную хромосому,
что приводит к тому, что встроенная ДНК
фага (такая стадия вируса называется
профагом) уже реплицируется как часть
хозяйской ДНК.

15.

16. Этапы литического цикла

1. Адсорбция: белки в "хвосте" фага связываются со специфическими рецепторами на
поверхности бактериальной клетки.
2. Проникновение: фаг вводит двухцепочечный геном ДНК в цитоплазму бактерии.
3. Репликация ДНК и синтез белков: Происходит транскрипция вирусных генов и репликация
его генетического материала, кроме того, синтезируются вирусные белки, например, белки
капсида.
4. Сборка нового фага: Капсиды собираются из капсидных белков, заполняют ДНК с
образованием большого количества новых фагов.
5. Лизис: в конце литического цикла фаг экспрессирует гены для синтеза белков, которые
нарушают целостность плазматической мембраны и клеточной стенки. Отверстия впускают
воду, в результате чего клетка расширяется и лопается, как переполненный водяной шар.

17.

18.

Этапы лизогенного цикла
В лизогенном цикле первые два этапа (прикрепление и введение ДНК) происходят так же, как и в
литическом.
Однако, как только ДНК фага попадает внутрь клетки, она интегрируется в определенную область
бактериальной хромосомы.
При определённых условиях профаг может стать активным и вернуться из бактериальной
хромосомы, запуская последующие стадии литического цикла (копирование ДНК и синтез белка,
сборку фага и лизис).

19. Значение вирусов в эволюционном процессе

Вирусы являются важным естественным средством переноса генов между
различными видами, что вызывает генетическое разнообразие (материал
для естественного отбора).