Минус - РНК-вирусы подразделяются на три главные морфологические категории: рабдовирусы, парамиксовирусы и ортомиксовирусы. В плане биохимической стратегии рабдовирусы и парамиксовирусы очень близки друг к другу и составляют большую часть хорошо изученных вирусов класса Vа. В данном разделе основное внимание будет уделено только одному рабдовирусу - вирусу везикулярного стоматита (ВВС), так как он изучен наиболее детально. Хотя ВВС и патогенен для крупного рогатого скота, вызываемые им заболевания протекают легко и не приводят к серьезным экономическим убыткам. В культурах клеток ВВС размножается быстро и урожай его достигает высоких титров. Зараженные им клетки погибают. При заражении чувствительных клеток другими рабдовирусами или парамиксивирусами обычо развивается персистентная инфекция, не приводящая к гибели клеток. Поэтому такие системы вирус-клетка намного труднее поддаются изучению. Ортомиксовирусы, из которых наиболее известными являются вирусы гриппа человека, имеют сегментированным геном, состоящий из ряда отдельных минус-цепей РНК.
Вирион ВВС, подобно вирионам всех других тогавирусов, покрыт внешней оболочкой, но в отличие от них имеет характерную форму пули. Само название «рабдовирусы» происходит от греческого корня, означающего «палочка», и обусловлено асимметричностью этих частиц. Пулеобразная форма вириона отражает форму его нуклеокапсида, предоставляющего собой свернутую в цилиндр спираль и содержащего одну молекулу РНК с мол. Весом 4 . 10 6 . Эта РНК не обладает ни одним из характерных признаков м РНК вирусов эукариот: на ее 3-м конце нет последовательности poly (А), а на 5-м конце нет «шапочки». Кроме того, она не обладает инфекционностью. Ее функция состоит в том, что она служит мартицей для синтеза вирусных м РНК и, следовательно, является минус - цепью РНК. Нуклеокапсид ВВС представляет собой очень стабильную структуру, и находящаяся в нем РНК полностью защищена от действия рибонуклеазы. Нуклеокапсид этого вируса инфекционен, но его удельная инфекционность очень мала. Вирион ВВС содержит пять различных белков, и других вирусных белков в зараженных клетках не обнаруживается. Белок, на долю которого приходится основная масса белков нуклеокапсида и вириона в целом, называется белком N. Нуклеокапсид содержит небольшое количество еще двух белков, называемых белками L и № 9. Они принимают участие в синтезе вирусной РНК. Пространство между нуклеокапсидом и липопротеидной оболочкой вириона заполнено молекулами еще одного вирусного белка, называемого белком М. Наконец, снаружи от двойного слоя липидов оболочки находится белок G, образующий упорядоченную систему расположенных на поверхности вириона шипов. Давно не попадалось порно с перчинкой? А что ты думаешь про секс с бабушками? Эти старые развратницы могут еще многое. Поэтому даже и не обсуждается – надо смотреть порно бабушки на этом обновленном портале. Опытные актрисы есть на любой вкус. Их любовники ничего не стесняются и сексом с бабушками наслаждаются! Насладись и ты! И не забудь добавить сайт в закладки, чтобы не потерять.
В отличие от рабдовирусов парамиксовирусы не имеют пулеобразной формы, а представляют собой неправильные сферы, что отражает менее упорядоченную укладку их нуклеокапсидов.
Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронного микроскопа, так как их размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий.
Форма вирионов может быть различной: палочковидной (вирус табачной мозаики), пулевидной (вирус бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), в виде сперматозоида (многие бактериофаги) (рис. 8).
Рис. 8. Формы вирионов:
1 вирус оспы; 2 вирус герпеса; 3 аденовирус; 4 паповавирус; 5 гепаднавирус; 6 парамиксовирус; 7 вирус гриппа; 8 коронавирус; 9 аренавирус; 10 ретровирус;
Размеры вирусов определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Одними из самых мелких вирусов являются вирусы полиомиелита и ящура (около 20 нм), цирковирусы (16 нм), наиболее крупным вирус натуральной оспы (около 350 нм). Вирусы имеют уникальный геном, так как содержат либо ДНК, либо РНК. Поэтому различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы. Они обычно гаплоидны, то есть имеют один набор генов. Геном вирусов представлен различными видами нуклеиновых кислот: двунитчатыми, однонитчатыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными.
Различают просто устроенные (например, вирус полиомиелита) и сложно устроенные (например, вирусы гриппа, кори) вирусы. У просто устроенных вирусов нуклеиновая кислота связана с белковой оболочкой, называемой капсидом (от лат. capsa футляр). Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид, взаимодействуя друг с другом, образуют нуклеокапсид. У сложно устроенных вирусов капсид окружен дополнительной липопротеидной оболочкой суперкапсидом (производное мембранных структур клетки-хозяина), имеющим «шипы». Капсид и суперкапсид защищают вирионы от влияния окружающей среды, обусловливают избирательное взаимодействие (адсорбцию) с клетками, определяют антигенные и иммуногенные свойства вирионов. Внутренние структуры вирусов называют сердцевиной.
Для вирионов характерен спиральный, кубический и сложный типы симметрии капсида. Спиральный тип симметрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида, кубический образованием изометрического полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую кислоту.
Кроме обычных вирусов, известны и так называемые неканониче ские вирусы прионы белковые инфекционные частицы, имеющие вид фибрилл размером 10-20 х 100 200 нм. Прионы, по-видимому, являются одновременно индукторами и продуктами автономного гена человека или животного и вызывают у них энцефалопатии в условиях медленной вирусной инфекции (болезни Крейтцфельдта Якоба, куру и др.). Другими необычными агентами, близкими к вирусам, являются вироиды небольшие молекулы кольцевой, суперспирализованной РНК, не содержащие белка, вызывающие заболевания у растений.
А) обладает инфекционной активностью
Б) несет наследственную функцию
Г) не обладает функцией информационной РНК
У каких микроорганизмов материальной основой наследственности является РНК?
А) у бактерий
Б) у спирохет
В) у РНК – содержащих вирусов
Г) у ДНК – содержащих вирусов
Д) у микоплазм
Что такое трансформация?
А) восстановление поврежденной ДНК
Б) передача генетической информации при контакте бактериальных клеток разной «половой» направленности
В) передача генетической информации с помощью фрагмента ДНК
Г) передача генетической информации от клетки донора клетке реципиента с помощью бактериофага
Какие различают формы генетических рекомбинаций?
А) репарация;
Б) трасформация;
В) трансдукция;
Г) конъюгация;
Д) все ответы правильные;
Е) все ответы неправильные.
Что такое трансдукция?
А) передача генетического материала при помощи бактериофага
Б) необходим контакт клеток донора и реципиента
В) передача генетического материала с помощью РНК
Г) передача генетического материала с помощью полового фактора
Что изучает генетика микроорганизмов?
А) Ультраструктуру микроорганизмов;
Б) Вопросы наследственности и изменчивости микроорганизмов;
В) Процессы метаболизма микроорганизмов;
Г) Все ответы правильные;
Д) Все ответы неправильные.
Чем характеризуется «плюс» цепь РНК?
А) несет наследственную функцию
В) способна встраиваться в хромосому клетки
Г) обладает функцией информационной РНК
Д) не обладает функцией информационной РНК
Е) все ответы правильные.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6.
Тема: Симбиоз и антибиоз. Резидентная и патогенная микрофлора. Факторы вирулентности микробов. Синергизм и антагонизм у микробов. Антибиотики, механизм действия и методы определения чувствительности к антибиотикам.
Тестовый контроль.
I. Вопросы для проверки исходного (базового) уровня знаний:
1. История открытия антибиотиков, принципы получения и применения антибиотиков (исследования А.Флеминга, Г.Флори, Э.Чейна, З.Ермольевой, С.Ваксмана и др).
2. Место антибиотиков в современной медицине. Основные принципы антибиотикотерапии.
3. Классификация по химическому строению, характеру и механизму противомикробного действия, происхождению и спектру действия на микробную клетку..
4.Демонстрация антибиотиков с различным механизмом и спектром действия. Принципы рациональной антибиотико- и химиотерапии.
5.Третий и четвертый этапы выделения чистой культуры аэробов.
6.Выделение чистой культуры анаэробов (продолжение).
7.Дисбактериоз, эубиотики.
8.Определение чувствительности к антибиотикам методом индикаторных дисков.
9.Генетический контроль резистентности к антибиотикам у бактерий.
II.Целевые задачи:
| Студент должен знать: | Литература: |
| · основные принципы антибиотикотерапии; · классификацию антибиотиков по механизму действия, спектру и конечному результату действия на микробную клетку; · сравнительную характеристику основных групп антибиотиков (пенициллины, цефалоспорины, макролиды, аминогликозиды, тетрациклины, левомицетины); · Выполнение 3 и 4-го этапов исследования выделения чистой культуры аэробов и анаэробов. · Чувствительность методом индикаторных дисков. | 1. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. / Под ред. А.И. Коротяева, С.А. Бабичева. – Санкт –Петербург, 1989. 2. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. / Под. ред. А.А. Воробьева. - М., 1999, 2001, 2004. 3. Медицинская микробиология. / Под ред. акад. РАМН В.И. Покровского. – М., 2001. 4. Микробиология. / Под. Ред. А.А. Воробьева, А.С. Быкова, Е.П. Пашкова, А.М. Рыбаковой. – М., Медицина, 2003. 5. Микробиология, вирусология и иммунология. / Под ред. В.Н. Царева, 2009. 6. Навашин С.М., Фомина И.П. Рациональная антибиотикотерапия. - М., 1082. 7.Яковлев С.В., Яковлев В.П. Краткий справочник по антибиотикотерапии. - М., 1998. 8.Машковский М.Д. Лекарственные средства. – М, 2000. |
| Студент должен уметь: · Определить биохимическую и протеолитическую активность выделенной чистой культуры. · Описать характеристику чувствительности чистой культуры к антибиотикам. · Запротоколировать. | Литература: 1.Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии. / Под ред. Л.Б. Борисова. – М., 1984. 2.Руководство к практическим занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии. / Под. Ред. В.В. Теца, 2002. |
Восполнить недостающие знания поможет изучение специальной литературы, указанной выше.
III. Задания для самостоятельной работы по изучаемой теме:
1.Заполните таблицу:
2. Заполните протокол исследования:
САМОКОНТРОЛЬ
Укажите правильные ответы:
3. Укажите антибиотик, обладающий наибольшей антианаэробной активностью:
а) Ампициллин
б) Гентамицин
в) Цефоперазон
г) Метронидазол
д) Ципрофлоксацин
4. Принципами рациональной антибактериальной терапии являются:
а) Начало лечения с минимальных доз антибактериальных препаратов
б) Начало антибактериальной терапии после идентификации возбудителя
в) Учет предшествовавшей антибактериальной терапии
г) Учет возраста и сопутствующей патологии
д) Обязательный забор биоматериалов для бактериологического исследования до начала лечения
5. Выберите антибактериальные препараты, активные в отношении внутриклеточных возбудителей (микоплазмы, хламидии, легионеллы):
а) Левофлоксацин
б) Кларитромицин
в) Амоксициллин
г) Доксициклин
д) Клиндамицин
6.Укажите антибиотик, являющийся препаратом выбора при лечении инфекций, вызванных метициллинрезистентным стафилококком (MRSA):
а) Клиндамицин (далацин)
б) Метронидазол (трихопол, флагил)
в) Ванкомицин (эдицин)
г) Ампициллин/сульбактам (уназин)
д) Меропенем (меронем)
7. Укажите антибактериальный препарат, неактивный в отношении Streptococcus pneumoniaе :
а) Азитромицин (сумамед)
б) Бензилпенициллин
в) Цефтриаксон (лонгацеф)
г) Ципрофлоксацин
д) Клиндамицин (далацин)
8. Основным отличием цефалоспоринов II поколения от препаратов III поколения является более высокая активность в отношении:
а) Полирезистентной Гр (–) флоры
б) Полирезистентной Гр (+) флоры
в) Анаэробных возбудителей
г) Внутриклеточных возбудителей
д) Энтерококков
9. Установите соответствие:
Показание Препарат
1. Цефазолин Б а) Высокая Гр.(+), Гр.(–) и антианаэробная активность
2. Цефуроксим Д б) Гр.(+) флора
3. Цефтриаксон Г в) Гр.(–) флора, внутриклеточные возбудители
4. Цефепим А г) Высокая Гр.(–) и умеренная Гр.(+) активность
5. Ципрофлоксацин В д) Умеренная Гр.(+) и Гр.(–) активность
10. На какие 4 группы по происхождению делятся антибиотики:
1. животного
2. растительного
3. микробного
4. синтетические и полусинтетические
5. широкого спектра действия
6. противогрибковые
7. узкого спектра действия
8. противотуберкулезные
11.Приведите 2 примера антибиотиков животного происхождения:
1. лизоцим
2. экмолин
3. грамицидин
4. полимиксин
12. Представители каких трех групп микроорганизмов являются продуцентами антибиотиков:
1. актиномицеты
3. бактерии
4. микоплазмы
5. риккетсии
6. спирохетты
13. Приведите 2 примера антибиотиков вырабатываемых бактериями:
1. полимиксин
2. грамицидин
3. стрептомицин
4. эритромицин
14.На какие 5 групп по антимикробному спектру действия делятся антибиотики:
1. действующие на грамположительные и грамотрицательные кокки
2. активные на большинство грамположительных и грамотрицательных бактерий
3. противотуберкулезные
4. противомикозные
5. активные в отношении простейших
6. кишечные
7. бактериоцидные
8. бактериостатистическое
9. нарушение синтез клеточной стенки
10. нарушающие функции цитоплазматической мембраны
15.Назовите 2 метода определения чувствительности бактерий к антибиотикам:
1. метод бумажных дисков
2. метод серийных разведений
3. методом флокуляции в агаре
4. методом дифузии в агар
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7.
Тема: Серологический метод диагностики. Механизмы неспецифической резистентности человека. Фагоцитоз, система комплемента, лизоцим и т.д. Антигены и антитела. Серологические реакции: агглютинация, преципитация, лизис, гемолиз и связывания комплемента. Иммунофлюоресцентный, иммуноферментный и радиоиммунный анализ в диагностике инфекционных болезней.
Мотивационная характеристика темы: Изучение физиологических механизмов иммунитета. Строение, свойства антигена и антител.
Необходимый исходный уровень знаний: Неспецифическая резистентность организма человека.
I. Вопросы для проверки исходного (базового) уровня знаний:
1. Неспецифические факторы защиты организма;
2.Иммунная система человека;
1. Иммунокомпетентные клетки, иммуногенез;
2. Что такое антигены?
3. Что такое антитела?
II. Целевые задачи:
Студент должен знать:
1.Определение иммунитета, виды иммунитета.
2. Органы иммунной системы человека.
3. Иммунокомпетентные клетки. Иммуногенез.
4. Антигены. Гаптены. Антигены бактерий.
5. Физиологические механизмы иммунитета. Кооперация иммуноком-петентных клеток.
6. Гуморальный и клеточный иммунный ответ.
7. Антитела. Структура иммуноглобулинов, основные классы, функции антител.
8. Иммунологическая память.
9. Иммунологическая толерантность.
Студент должен уметь:
Определять концентрацию иммуноглобулинов разных классов в сыворотке методом радиальной иммунодиффузии по Манчини
Литература:
Основная литература:
1. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. / Под ред.
2. А.И. Коротяева, С.А. Бабичева. - Санкт-Петербург, 1989.
3. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. / Под. ред. А.А. Воробьева. - М., 1999, 2001, 2004.
4. Медицинская микробиология. / Под ред. акад. РАМН В.И. Покровского. - М., 2001.
5. Микробиология. / Под. Ред. А.А. Воробьева, А.С. Быкова, Е.П. Пашкова, A.M. Рыбаковой. - М., Медицина, 2003.
6. Микробиология, вирусология и иммунология. / Под ред. В.Н. Царева, 2009.
7. Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии. / Под ред. Л.Б. Борисова. - М., 1984.
8. Руководство к практическим занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии. / Под. Ред. В.В. Теца, 2002.
Дополнительная литература:
1. Краткий терминологический словарь микробиолога-биотехнолога. / Под ред. Ю.А. Овчинникова. - М.: Ан СССР, 1989.
2. Основы медицинской биотехнологии. /Под ред. А.А. Воробьева. - М., 1990.
3. Внутрибольничные инфекции. / Под ред. В.П. Венцела. - М., 1990.
4. Основы биотехнологии. - СПБ.: Изд-во фирма «Наука». - 1995.
5. Экологическая иммунология. /Под ред. P.M. Хаитова, Б.В. Пинегина, Х.И. Истамова.- М.:Изд-во ВНИИРО, 1995.
6. Иммунология для врача. / Под ред. С.А. Кетлинской, Н.М. Калининой. -СПБ., 1998.
7. Клиническая иммунология. / Под ред. А.В. Караулова. - М., 1999.
8. Медицинская микробиология (учебное пособие) / Под ред. А.М.Королюка и В.Б.Сбойчакова. - СПб., 1999.
9. Микробиология для врачей / Под ред.А.Н. Маянского.-Н.Новгород., 1999.
III. Задание для самостоятельной работы по изучаемой теме:
1. Дополнить схему:
ВИДЫ ИММУНИТЕТА
ИММУНИТЕТ
4. Заполнить таблицу
6. Заполнить таблицу
Общие представления о вирусах. Строение вирусов. Классификация вирусов
Используемая в нашем центре Программа лечения хронических вирусных инфекций дает возможность:Это достигается за счет применения:
- в короткие сроки подавить активность инфекционного процесса
- эффективно восстановить иммунную защиту организма
- снизить дозы противовирусных препаратов и уменьшить токсический эффект этих препаратов на организм пациента
- повысить чувствительность к традиционным противовирусным препаратам
- профилактировать рецидив инфекции
- метода Криомодификации аутоплазмы позволяющего удалить из организма токсические метаболиты микроорганизмов, медиаторы воспаления, циркулирующие иммунные комплексы
- технологий Инкубации клеточной массы с противовирусными препаратами , обеспечивающих доставку препаратов непосредственно в очаг инфекции
- технологий Экстракорпоральной иммунофармакотерапии , работающих непосредственно с клетками иммунной системы и позволяющих эффективно и на длительное время повысить противовирусный иммунитет
Вирусные инфекции
Часть VI. Генитальный герпес
Часть VII. Офтальмогерпес
Часть VIII. Опоясывающий лишай
Часть IX. Вирус Эпштейна–Барр
Часть X. Цитомегаловирус
Часть XI. Герпесвирусы человека типов 6, 7 и 8
Часть XII. Вирус папилломы человека
Часть XIII. Лабораторные анализы при диагностике вирусных инфекций
Часть XIV. Лечение вирусных инфекций
Медицинская вирусология
Вирусология – наука о вирусах возникла примерно 100 лет назад, хотя болезни, вызываемые вирусами (поксвирусами и герпесвирусами), известны со времен античности.
В 1892 г. русский микробиолог Ивановский показал, что возбудитель табачной мозаики проходит через керамический фильтр и, следовательно, не относится к бактериям. Эта работа положила начало вирусологии. В течение последующих 20 лет были обнаружены фильтрующиеся возбудители некоторых инфекционных болезней животных, которые получи название – вирусы.
В 1920 – 1950 гг. прогресс вирусологии был связан с развитием методов культивирования вирусов. Для изучения вирусов используют заражение вирусами животных, растений или бактерий.
В 1948 – 1952 гг. был предложен метод культур клеток и тканей, создавший условия для исследования генетики и биохимии вирусов. Вирусы стали рассматривать как генетически простые инструменты для изучения фундаментальных биологических и биохимических процессов, протекающих в живых организмах.
Общие представления о вирусах
Вирусы отличаются от вироидов, вирусоидов и прионов.
- Вироиды – это лишенные оболочки небольшие молекулы кольцевой, обычно одноцепочечной РНК, вызывающие заболевания у растений
- Вирусоиды похожи на вироиды, но включены в структуру вируса-помощника и реплицируются только с его помощью
- Прионы – Основной компонент прионов – аномальная изоформа прионного белка (один из белков ЦНС). Проникновение прионов в клетку приводит к нарушению конформации синтезируемого клеткой прионного белка, нарушению функции клетки и дальнейшему накоплению прионов. Прионы вызывают некоторые дегенеративные заболевания ЦНС – болезнь Крейтцфелъдта–Якоба, куру и болезнь Герстмана–Штросслера. Предполагают также участие прионов в передаче человеку губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота
Строение вирусов
Вирусные геномы содержат от нескольких до 200 генов и могут быть представлены:
- одноцепочечной вирусной ДНК
- двухцепочечной вирусной ДНК
- плюс-цепью вирусной РНК
- минус-цепью вирусной РНК
- сегментированной минус-цепью вирусной РНК
- сегментированной двухцепочечной вирусной РНК
Плюс-цепь вирусной РНК – непосредственно служит матрицей для синтеза вирусных белков на рибосомах клетки-хозяина.
Минус-цепь вирусной РНК – служит матрицей для синтеза комплементарной ей цепи, на которой в последующем и синтезируются вирусные белки.
В состав сердцевины вирусов обычно входят белки одного или нескольких типов, связанные с нуклеиновой кислотой. Вирусная нуклеиновая кислота практически всегда окружена белковой оболочкой – капсидом . Поскольку объем информации, закодированной в вирусном геноме, ограничен, капсид вируса , как правило, строится из идентичных субъединиц – капсомеров , которые, в свою очередь, образованы белками одного или нескольких типов. Капсомеры укладываются в капсиды со спиральным или икосаэдрическим типом симметрии.
Вирусные капсиды со спиральным типом симметрии обычно имеют палочковидную или нитевидную форму. В основе капсидов с икосаэдрическим типом симметрии лежит фигура икосаэдра; форма таких вирусных капсидов приближается к сферической. Капсид вместе с находящейся в нем нуклеиновой кислотой называют нуклеокапсидом. Многие патогенные вирусы состоят только из нуклеокапсида; другие, более сложно организованные вирусы содержат еще и внешнюю оболочку.
Внешняя оболочка вирусов образуется из мембраны зараженной клетки; при этом в клеточную мембрану встраиваются вирусные гликопротеиды. Пространство между нуклеокапсидом и внешней оболочкой вируса обычно заполнено белками вирусного матрикса . Разрушение внешней оболочки вируса под действием растворителей и неионных детергентов инактивирует вирусы. Вирусы, состоящие только из нуклеокапсида, обычно более устойчивы. Строение имеющего внешнюю оболочку ДНК-содержащего вируса из семейства герпесвирусов представлено на рисунке 1. Сведения о вирусах, патогенных для человека, собраны в таблице 1, а рисунок 2 демонстрирует относительные размеры и строение этих вирусов.
Рисунок 1 . Строение ДНК-содержащего вируса из семейства герпесвирусов. Вирус имеет внешнюю оболочку. Капсид в форме икосаэдра состоит из 162 капсомеров. Диаметр внешней оболочки вируса – 180 нм, нуклеокапсида – 100 нм.
Классификация патогенных вирусов
В основу классификации вирусов положен тип нуклеиновой кислоты, размер и тип симметрии вирусного нуклеокапсида, наличие или отсутствие внешней оболочки (табл. 1 и рис. 2). Вирусы, принадлежащие к одному семейству, обладают сходным типом генома и сходными морфологическими характеристиками (по данным электронной микроскопии).
При делении вирусов на роды учитывают эпидемиологические и биологические особенности вирусов, а также степень гомологии нуклеотидных последовательностей.
Каждый вирус человека имеет общепринятое название, связанное с его патологическим действием или обстоятельствами открытия, и официальное видовое название, присвоенное Международной комиссией по таксономии вирусов, которое складывается из названия хозяина вируса, семейства или рода, к которому принадлежит вирус, и номера. Поэтому один и тот же вирус может называться по-разному, например вирус varicella-zoster и герпесвирус человека типа 3.
Таблица 1. Патогенные вирусы
| Семейство | Представители | Нуклеиновая кислота | Внешняя оболочка |
| РНК-содержащие вирусы | |||
| Пикорнавирусы | Вирус полиомиелита | Плюс-цепь РНК | Нет |
| Вирусы Коксаки | |||
| ЕСНО-вирусы | |||
| Риновирусы | |||
| Вирус гепатита А | |||
| Вирус Норуолк | Плюс-цепь РНК | Нет | |
| Вирус гепатита Е | |||
| Вирус краснухи | Плюс-цепь РНК | Есть | |
| Вирус восточного энцефаломиелита лошадей | |||
| Вирус западного энцефаломиелита лошадей | |||
| Флавивирусы | Вирус желтой лихорадки | Плюс-цепь РНК | Есть |
| Вирусы денге | |||
| Вирус энцефалита Сент-Луис | |||
| Вирус гепатита С | |||
| Вирус гепатита G | |||
| Плюс-цепь РНК | Есть | ||
| Рабдовирусы | Вирус бешенства | Минус-цепь РНК | Есть |
| Вирус везикулярного стоматита | |||
| Филовирусы | Вирус Марбург | Минус-цепь РНК | Есть |
| Вирусы Эбола | |||
| Парамиксовирусы | Вирусы парагриппа | Минус-цепь РНК | Есть |
| Респираторный синцитиальный вирус | |||
| Вирус ньюкаслской болезни | |||
| Вирус эпидемического паротита | |||
| Вирус кори | |||
| Ортомиксовирусы | Вирусы гриппа А, В и С | Минус-цепь РНК, 8 сегментов | Есть |
| Буньявирусы | Хантавирусы | Минус-цепь РНК, 3 кольцевых сегмента | Есть |
| Вирус калифорнийского энцефалита | |||
| Вирус сицилийской лихорадки | |||
| Вирус неаполитанской лихорадки | |||
| Аренавирусы | Вирус лимфоцитарного хориоменингита | Минус-цепь РНК, 2 кольцевых сегмента | Есть |
| Вирус Ласса | |||
| Вирусы южноамериканских геморрагических лихорадок | |||
| Реовирусы | Ротавирусы | Двухцепочечная РНК, 10-12 сегментов | Нет |
| Реовирусы | |||
| Вирус колорадской клещевой лихорадки | |||
| Ретровирусы | ВИЧ-1 и ВИЧ-2 | Две плюс-цепи РНК | Есть |
| Т-лимфотропные вирусы человека типов 1 и 2 | |||
| ДНК-содержащие вирусы | |||
| Гепаднавирус | Вирус гепатита В | Частично двухцепочечная ДНК | Есть |
| Парвовирусы | Парвовирус В19 | Одноцепочечная ДНК | Нет |
| Паповавирусы | Вирус папилломы человека | Двухцепочечная ДНК | Нет |
| Вирус JC | |||
| Вирус BK | |||
| Аденовирусы | Аденовирусы человека | Двухцепочечная ДНК | Нет |
| Герпесвирусы | Вирусы простого герпеса типов 1 и 2 1 | Двухцепочечная ДНК | Есть |
| Вирус varicella-zoster 2 | |||
| Вирус Эпштейна-Барр 3 | |||
| Цитомегаловирус 4 | |||
| Герпесвирус человека типа 6 | |||
| Герпесвирус человека типа 7 | |||
| Герпесвирус человека типа 8 | |||
| Поксвирусы | Вирус натуральной оспы | Двухцепочечная ДНК | Есть |
| Вирус контагиозного пустулезного дерматита | |||
| Вирус контагиозного моллюска | |||
1 Другое название - герпесвирусы человека типов 1 и 2.
2 Другое название - герпесвирус человека типа 3.
3 Другое название - герпесвирус человека типа 4.
4 Другое название - герпесвирус человека типа 5.
Строение основных вирусов
Рисунок 2
. Строение основных вирусов. Вирусы разделены по типу генома, по семействам и изображены с соблюдением масштаба.
Т. н. – тысяча нуклеотидов.
| Пикорнавирусы | |||||
| Размер генома (т.н.) | 7,2 - 8,4 | 8 | 12 | 10 | 16 - 21 |
| Внешняя оболочка | Нет | Нет | Есть | Есть | Есть |
| Тип симметрии капсида | Икосаэдрический | Икосаэдрический | Икосаэдрический | Икосаэдрический | Икосаэдрический |
Тема сегодняшней лекции – синтез ДНК, РНК и белков. Синтез ДНК называется репликацией или редупликацией (удвоением), синтез РНК – транскрипцией (переписывание с ДНК), синтез белка, проводимый рибосомой на матричной РНК называется трансляцией, то есть переводим с языка нуклеотидов на язык аминокислот.
Мы постараемся дать краткий обзор всех этих процессов, в то же время останавливаясь более подробно на молекулярных деталях, для того чтобы вы получили представление, на какую глубину этот предмет изучен.
Репликация ДНК
Молекула ДНК, состоящая из двух спиралей, удваивается при делении клетки. Удвоение ДНК основано на том, что при расплетении нитей к каждой нити можно достроить комплементарную копию, таким образом получая две нити молекулы ДНК, копирующие исходную.
Здесь также указан один из параметров ДНК, это шаг спирали, на каждый полный виток приходится 10 пар оснований, заметим, что один шаг – это не между ближайшими выступами, а через один, так как у ДНК есть малая бороздка и большая. Через большую бороздку с ДНК взаимодействуют белки, которые распознают последовательность нуклеотидов. Шаг спирали равен 34 ангстрем, а диаметр двойной спирали – 20 ангстрем.
Репликацию ДНК осуществляет фермент ДНК-полимераза. Этот фермент способен наращивать ДНК только на 3΄– конце. Вы помните, что молекула ДНК антипараллельна, разные ее концы называются 3΄-конец и 5΄ - конец. При синтезе новых копий на каждой нити одна новая нить удлиняется в направлении от 5΄ к 3΄ , а другая – в направлении от 3΄ к 5-концу. Однако 5΄ конец ДНК-полимераза наращивать не может. Поэтому синтез одной нити ДНК, той, которая растет в "удобном" для фермента направлении, идет непрерывно (она называется лидирующая или ведущая нить), а синтез другой нити осуществляется короткими фрагментами (они называются фрагментами Оказаки в честь ученого, который их описал). Потом эти фрагменты сшиваются, и такая нить называется запаздывающей, в целом репликация этой нити идет медленней. Структура, которая образуется во время репликации, называется репликативной вилкой.
Если мы посмотрим в реплицирующуюся ДНК бактерии, а это можно наблюдать в электронном микроскопе, мы увидим, что у нее вначале образуется "глазок", затем он расширяется, в конце концов вся кольцевая молекула ДНК оказывается реплицированной. Процесс репликации происходит с большой точностью, но не абсолютной. Бактериальная ДНК-полимераза делает ошибки, то есть вставляет не тот нуклеотид, который был в матричной молекуле ДНК, примерно с частотой 10-6. У эукариот ферменты работают точнее, так как они более сложно устроены, уровень ошибок при репликации ДНК у человека оценивается как 10-7 – 10 -8 . Точность репликации может быть разной на разных участках геном, есть участки с повышенной частотой мутаций и есть участки более консервативные, где мутации происходят редко. И в этом следует различать два разных процесса: процесс появления мутации ДНК и процесс фиксации мутации. Ведь если мутации ведут к летальному исходу, они не проявятся в следующих поколениях, а если ошибка не смертельна, она закрепится в следующих поколениях, и мы сможем ее проявление наблюдать и изучить. Еще одной особенностью репликации ДНК является то, что ДНК-полимераза не может начать процесс синтеза сама, ей нужна «затравка». Обычно в качестве такой затравки используется фрагмент РНК. Если речь идет о геноме бактерии, то там есть специальная точка называемая origin (исток, начало) репликации, в этой точке находится последовательность, которая распознается ферментом, синтезирующим РНК. Он относится к классу РНК-полимераз, и в данном случае называется праймазой. РНК-полимеразы не нуждаются в затравках, и этот фермент синтезирует короткий фрагмент РНК – ту самую «затравку», с которой начинается синтез ДНК.
Транскрипция
Следующий процесс – транскрипция. На нем остановимся подробнее.
Транскрипция – синтез РНК на ДНК, то есть синтез комплементарной нити РНК на молекуле ДНК осуществляется ферментом РНК-полимеразой. У бактерий, например, кишечной палочки – одна РНК-полимераза, и все бактериальные ферменты очень похожи друг на друга; у высших организмов (эукариотов) – несколько ферментов, они называются РНК-полимераза I, РНК-полимераза II, РНК-полимераза III, они также имеют сходство с бактериальными ферментами, но устроены сложнее, в их состав входит больше белков. Каждый вид эукариотической РНК-полимеразы обладает своими специальными функциями, то есть транскрибирует определенный набор генов. Нить ДНК, которая служит матрицей для синтеза РНК при транскрипции называется смысловой или матричной. Вторая нить ДНК называется некодирующей (комплементарная ей РНК не кодирует белки, она "бессмысленная").
В процессе транскрипции можно выделить три этапа. Первый этап - инициация транскрипции – начало синтеза нити РНК, образуется первая связь между нуклеотидами. Затем идет наращивание нити, ее удлинение – элонгация, и, когда синтез завершен, происходит терминация, освобождение синтезированной РНК. РНК-полимераза при этом «слезает» с ДНК и готова к новому циклу транскрипции. Бактериальная РНК-полимераза изучена очень подробно. Она состоит из нескольких белковых-субъединиц: двух α-субъединиц (это маленькие субъединицы), β- и β΄-субъединиц (большие субъединицы) и ω-субъединицы. Вместе они образуют так называемый минимальный фермент, или кор-фермент. К этому кор-ферменту может присоединяться σ-субъединица. σ-субъединица необходима для начала синтеза РНК, для инициации транскрипции. После того, как инициация осуществилась, σ-субъединица отсоединяется от комплекса, и дальнейшую работу (элонгацию цепи) ведет кор-фермент. При присоединении к ДНК σ-субъединица распознает участок, на котором должна начинаться транскрипция. Он называется промотор. Промотор - это последовательность нуклеотидов, указывающих на начало синтеза РНК. Без σ-субъединицы кор-фермент промотор распознать не может. σ-субъединица вместе с кор-ферментом называется полным ферментом, или холоферментом.
Связавшись с ДНК, а именно с промотором, который распознала σ-субъединица, холофермент расплетает двунитевую спираль и начинает синтез РНК. Участок расплетенной ДНК – это точка инициации транскрипции, первый нуклеотид, к которому должен комплементарно быть присоединен рибонуклеотид. Инициируется транскрипция, σ-субъединица уходит, а кор-фермент продолжает элонгацию цепи РНК. Затем происходит терминация, кор-фермент освобождается и становится готов к новому циклу синтеза.
Как происходит элонгация транскрипции?
РНК наращивается на 3΄-конце. Присоединением каждого нуклеотида кор-фермент делает шаг по ДНК и сдвигается на один нуклеотид. Так как все в мире относительно, то можно сказать, что кор-фермент неподвижен, а сквозь него «протаскивается» ДНК. Понятно, что результат будет таким же. Но мы будем говорить о движении по молекуле ДНК. Размер белкового комплекса, составляющего кор-фермент, 150 Ǻ. Размеры РНК-полимеразы - 150×115×110Ǻ. То есть это такая наномашина. Скорость работы РНК-полимеразы – до 50 нуклеотидов в секунду. Комплекс кор-фермента с ДНК и РНК называется элонгационным комплексом. В нем находится ДНК-РНК гибрид. То есть это участок, на котором ДНК спарена с РНК, и 3΄-конец РНК открыт для дальнейшего роста. Размер этого гибрида – 9 пар оснований. Расплетенный участок ДНК занимает примерно 12 пар оснований.
РНК-полимераза связанна с ДНК перед расплетенным участком. Этот участок называется передним дуплексом ДНК, его размер – 10 пар оснований. Полимераза связана также с более длинной частью ДНК, называемой задним дуплексом ДНК. Размер матричных РНК, которые синтезируют РНК-полимеразы у бактерий, могут достигать 1000 нуклеотидов и больше. В эукариотических клетках размер синтезируемых ДНК может достигать 100000 и даже нескольких миллионов нуклеотидов. Правда, неизвестно, существуют ли они в таких размерах в клетках, или в процессе синтеза они могут успеть процессировать.
Элонгационный комплекс довольно стабилен, т.к. он должен выполнить большую работу. То есть, сам по себе он с ДНК не «свалится». Он способен перемещаться по ДНК со скоростью до 50 нуклеотидов в секунду. Этот процесс называется перемещение (или, транслокация). Взаимодействие ДНК с РНК-полимеразой (кор-ферментом) не зависит от последовательности этой ДНК, в отличие от σ-субъединицы. И кор-фермент при прохождении определенных сигналов терминации завершает синтез ДНК.
Разберем более подробно молекулярную структуру кор-фермента. Как было сказано выше, кор-фермент состоит из α- и β-субъединиц. Они соединены так, что образуют как бы «пасть» или «клешню». α-субъединицы находятся в основании этой «клешни», и выполняют структурную функцию. С ДНК и РНК они, по-видимому, не взаимодействуют. ω-субъединица – небольшой белок, который также выполняет структурную функцию. Основная часть работы приходится на долю β- и β΄-субъединиц. На рисунке β΄-субъединица показана наверху, а β-субъединица - внизу.
Внутри «пасти», которая называется главным каналом, находится активный центр фермента. Именно здесь происходит соединение нуклеотидов, образование новой связи при синтезе РНК. Главный канал в РНК-полимеразе – это то место, где во время элонгации находится ДНК. Еще в этой структуре сбоку есть так называемый вторичный канал, по которому подаются нуклеотиды для синтеза РНК.
Распределение зарядов на поверхности РНК-полимеразы обеспечивает ее функции. Распределение очень логично. Молекула нуклеиновой кислоты заряжена отрицательно. Поэтому полость главного канала, где должна удерживаться отрицательно заряженная ДНК, выложена положительными зарядами. Поверхность РНК-полимеразы выполнена отрицательно заряженными аминокислотами, чтобы ДНК к ней не прилипала.
