Структурата на вирусните частици ифункции

Организация на вирусни геноми и експресия на вирусния геном по време на репродукцията на вирусаЦел на урока:да се изучат характеристиките на организацията на вирусните геноми и общите принципи на експресия на генома по време на репродукцията на вируса.

Материали: демонстрационни таблици (снимки) с диаграми на процеса на възпроизвеждане на вируси с различни типове геноми.

Задача 1: анализирайте структурните характеристики на вирусния геном

В протокола на урока:

1 съставете графологична схема „Видове вирусни геноми“;

2 назовават и рисуват под формата на рисунки различни форми на структурата на геномите на ДНК и РНК;

3 дават писмени отговори на въпросите от задача 1;

4 начертайте обща схема на функционалната организация на вирусните геноми.

Задача 2: анализирайте механизмите на образуване на репродуктивни видове вируси.

В протокола на урока:

1 съставят графологична схема "Репродуктивен тип-варианти на вирусите";

2 направете таблица "Механизми за образуване на репродуктивни типове вируси":

Типов вариант на вируса

Механизъм (причина) на появата

Задача 3: Научете общите принципи на експресията на генома при вирусна репродукция.

1 Разгледайте фигурите в таблиците, изобразяващи етапите на възпроизвеждане на вируси с различни типове геноми. Обърнете внимание на характеристиките на внедряването на генетична информация във вируси с различни геноми.

2 В протоколите на класовете под съответните фигури дайте имената на етапите на възпроизвеждане на вируси с различни типове геноми.

3 Съставете и изобразете в протокола на урока схемата за възпроизвеждане на вируси в зависимост от вида на генома.

Тема 4 Взаимодействие на вируси с клетка гостоприемник4.1 Формивзаимодействие между вируси и клетки

4.2 Форми на продуктивност на инфекцията

4.3 Етапи на репликация на вируса

4.1 Форми на взаимодействие на вируси с клетка

Репродукцията(лат.production, производство) на вируси е процесът на възпроизвеждане на вирусни частици в чувствителни клетки. В тях не се възпроизвеждат всички вируси, а само вирулентни с висока степен на патогенност. При интеграционните вируси способността за възпроизвеждане възниква след изключване (разцепване) на техния геном от генома на клетките.

Вирусите не са способни на самовъзпроизвеждане. Синтезът на вирусни протеини и възпроизвеждането на копия на вирусния геном осигуряват биосинтетични процеси на клетката гостоприемник. Вирусите се характеризират сдизюнктивен(разделен)тип на възпроизвеждане,, осъществяван по време на взаимодействието на вируса със заразената клетка - протеинови макромолекули и нуклеинови киселини се образуват отделно, след което дъщерните популации се събират. Осъществяването на репродуктивния цикъл до голяма степен зависи от вида на инфекцията на клетката и естеството на взаимодействието на вируса с чувствителна (възможно заразена) клетка.

Известни са следните типове взаимодействия вирус-клетъчни: продуктивни (формира се дъщерна популация), интегративна (вирогения), абортивна (не се формира дъщерна популация) и вирусна интерференция (заразяване на чувствителни клетки с различни вируси).

Продуктивното взаимодействие"вирус - клетка" често ималитичен характер,т.е. завършва със смъртта и лизиране на заразената клетка, което настъпва след пълното сглобяване на дъщерната популация. Клетъчната смърт се причинява от следните фактори: ранно потискане на клетъчния протеинов синтез, натрупване на токсични и увреждащи клеткивирусни компоненти, увреждане на лизозомите и освобождаване на техните ензими в цитоплазмата.

Интегрираното взаимодействие,иливирогения,не води до клетъчна смърт. Нуклеиновата киселина на вируса е интегрирана в генома на клетката гостоприемник и впоследствие функционира като негова съставна част. Най-ярките примери за такова взаимодействие са бактериалната лизогения и вирусната трансформация на клетките.

Абортивното взаимодействиене води до появата на дъщерна популация и възниква, когато вирус взаимодейства с клетка в покой (етап на клетъчния цикъл на Go) или когато клетка е заразена с вирус с променени (дефектни) свойства. Необходимо е да се прави разлика междудефектни вируси и дефектни вириони.Първите съществуват като независими видове и са функционално дефектни, тъй като тяхната репликация изисква „помощен вирус“ (например наличието на аденовируси е необходимо за репликацията на адено-асоцииран вирус). Последните съставляват дефектна група, която се образува по време на образуването на големи дъщерни популации (например могат да се образуват празни капсиди или нуклеокапсиди без обвивка). Специална форма на дефектни вириони сапсевдовироните,, които включват нуклеиновата киселина на клетката гостоприемник в капсида.

Вирусна интерференциявъзниква, когато два вируса заразят клетка. Има хомоложна (когато клетката е заразена със сродни вируси) и хетероложна (ако се намесват несвързани видове) интерференция. Това явление не се среща при никаква комбинация от патогени, понякога два различни вируса могат да се възпроизвеждат едновременно (например вируси на морбили и полиомиелит). Интерференцията се осъществява или поради индуцирането от един вирус на клетъчни инхибитори (например IFN), които потискат възпроизводствотодруг или поради увреждане на рецепторния апарат или клетъчния метаболизъм от първия вирус, което изключва възможността за възпроизвеждане на втория.4.2 Форми на продуктивност на инфекцията

Според естеството на взаимодействието на вирусния геном с клетъчния геном,автономна(вирусният геном не е интегриран в клетъчния геном) иинтегративен(вирусният геном е интегриран в клетъчния геном)инфекция.Специална форма е латентна и персистираща инфекция.

Латентна инфекция.ДНК на някои вируси (херпесвируси, ретровируси) може да се намира в клетката извън хромозомите или вирусната ДНК да е интегрирана в ядрения геном, но специфични за виболгар синтези не възникват. Такава вирусна ДНК образува латентенпровирус,репликиращ се заедно с хромозомата. Такива състояния на вирусна ДНК са нестабилни, възможни са периодични реактивации с преход към продуктивно взаимодействие „вирус-клетка“ или клетката се трансформира, което води до злокачествен растеж.

Устойчива инфекция.Някои РНК вируси могат да причинят упорити инфекции. В този случай има постепенно освобождаване на вирусни частици, но заразената клетка не се лизира. Доста често дъщерните популации на вириони са дефектни. Понякога такива хронични лезии при хора протичат без клинични прояви. По-специално, вирусът на хепатит В е способен да причини трайно увреждане на хепатоцитите с развитието на хроничен хепатит.4.3 Етапи на репликация на вируса

В цикъла на възпроизвеждане на вируса се разграничават четири етапа: 1)подготвителен, или начален, включващ фазите на адсорбция на вируса върху клетката, проникване и събличане в клетката; 2)правилен репродуктивенетап на образуване на структурни протеини ивирионни нуклеинови киселини; 3)вирионен възел; 4)финал, придружен от освобождаване на зрели вирусни частици от клетката (Фигура 30).

Адсорбция.Първият етап от репродуктивния цикъл е адсорбция на вириона върху повърхността на заразената клетка.Адсорбцията се осъществява чрез взаимодействието на вириона със специфични клетъчни рецептори.Концепцията за "вирусен тропизъм" се обяснява със специфичното взаимодействие на вирусните протеини с повърхностните рецептори на заразената клетка.

Процесът на адсорбция протича в две фази: фазата на йонно привличане се дължи на неспецифично взаимодействие, фазата на прикрепване възниква поради структурна хомология или комплементарност на взаимодействащите молекули.

Фигура 30 - Основните етапи на възпроизвеждане на вируса Броят на инфекциозните вирусни частици, адсорбирани върху клетката, определя термина "множество инфекция" (инфекция), т.е. голям брой вириони могат да бъдат адсорбирани върху клетката. Въпреки това,инфектираната с вируса клетка обикновено е толерантна към повторно заразяване с хомоложния вирус.

Проникване и „събличане”.„Голите” вируси навлизат в клетката чрезендоцитоза(виропексис[вирус + гръцкипексис,прикрепване]) – потапяне на участък от клетъчната мембрана на мястото на тяхната адсорбция. "Облечените" вируси навлизат в клетката чрез сливане на суперкапсида с клетъчната мембрана с участието на специфични F-протеини (слети протеини). Когато голите вируси навлязат в клетката, се образуват вакуоли (ендозоми). След проникване на "облечените" вируси в цитоплазмата настъпва частична депротеинизация на вирионите и модификация на техния нуклеопротеин(събличане).Модифицираните частици губят своите инфекциозни свойства.

Сянкафаза.След депротеинизация вирусите не могат да бъдат изолирани от клетъчната култура. Този етап на възпроизвеждане е известен като фаза на сянка или фаза назатъмнение.затъмнение,затъмнение]. Включва репликацията на вирусни нуклеинови киселини и синтеза на вирусни протеини. Фазата на сянка не настъпва при температура 0-4 °C (с изключение на грипния вирус). Фазата на сянка завършва след образуването на съставните компоненти на вируса, необходими за сглобяването на дъщерни популации.

Сглобяване.При простите вируси, състоящи се от нуклеинова киселина и няколко протеина, сглобяването се състои от подредено взаимодействие на тези молекули. При сложните вируси сглобяването на дъщерни популации протича на много етапи. Взаимодействието на нуклеиновите киселини с вътрешните и обвивните протеини води до образуването на нуклеокапсиди. В процеса на образуване на "облечени" вируси, пълните нуклеокапсиди са подредени в ред от вътрешната страна на клетъчната мембрана под зони, модифицирани от протеини на вирусната обвивка (М-протеини).

Освобождаване на потомствени вириони.Вирусите без суперкапсид и поксвирусите обикновено се освобождават бързо; освобождаването на дъщерни популации е придружено от разрушаване на цитоплазмената мембрана и клетъчен лизис. Вирусите, съдържащи суперкапсид, се освобождават по-бавно. Модифицираните участъци на мембраната с вирионите, затворени в тях, изпъкват навън и след това изпъпват. Когато се освободи чрез пъпкуване, променената клетка понякога може да оцелее.Въпроси за самоконтрол

Какви форми на взаимодействие на вируси с клетка се различават?
Какви форми на продуктивност на инфекцията съществуват?
Какви са етапите на репликацията на вируса?
Опишете инициалаетап на репликация.
Как вирусите могат да проникнат в клетката гостоприемник и от какво зависи това?
Как протича синтезът на структурните елементи на вириона?
Защо една от фазите на репликацията на вируса се нарича "фаза на сянка"?
Как става освобождаването на потомствени популации на прости и сложни вируси?
Как се прилага кодиращата стратегия на вирусите в зависимост от организацията на генома?

Лаборатория 5

Взаимодействие на вирусите с клетката гостоприемникЦел на урока:Да се изучат формите на взаимодействие на вирусите с клетката гостоприемник и формите на продуктивност на вирусна инфекция.

Материали: 1) електронни микроснимки на различни етапи на възпроизвеждане на прости и сложни вируси; 2) електронни микрографии или рисунки на възпроизвеждане на вируси с репликация на генома: а) в цитоплазмата, б) в ядрото; 3) електронни микрографии или чертежи, изобразяващи освобождаването на потомствени популации на прости и сложни вируси от клетката гостоприемник.

Задача 1: Обобщете учебния материал за формите на взаимодействие "вирус - клетка".

1 Направете графологична диаграма „Форми на взаимодействие „вирус-клетка“. Отразете в тази диаграма формите на продуктивност на вирусна инфекция.

2 Направете таблица "Механизми на взаимодействие" вирус - клетка ":

Форма на взаимодействие "вирус - клетка"

Механизъм на взаимодействие

3 Направете таблица „Механизми на различни форми на продуктивност на вирусна инфекция:

Вирусна форма на продуктивност

инфекции

Механизмът на възникване на тази форма на вирусна инфекция

Задача 2: Научете стъпките на взаимодействието вирус-клеткас продуктивна инфекция.

1 Разгледайте електронни микрографии на различни етапи от репродукцията на вируса.

2 Направете таблица "Етапи на възпроизвеждане на вируса". В таблицата отразете характеристиките на възпроизвеждането на прости и сложни вируси.

Име на етап, фаза	Поток на процеса
за прости вируси	за сложни вируси

3 Направете рисунка „Етапи на възпроизвеждане на вируса“. Посочете етапите на размножаване на тази фигура.

4 Дайте писмени отговори на въпросите, поставени в протокола от урока.

Авакян, А. А. Атлас по анатомия и онтогенеза на човешки и животински вируси. / А. А. Авакян, А. Ф. Биковски. - Москва, 1970. - 240 с.
Атлас на вирусна цитопатология. / А. Ф. Биковски [и др.]; изд. М. В. Жданова. - М .: "Медицина", 1975. - 260 с.
Вирусология: в 3 тома. / под редакцията на Б. Фийлдс, Д. Найп. - Т. 1 - М .: Мир, 1989. - 499 с.

Т. 2 - М.: Мир, 1989. - 248 с.

Т. 3 - М.: Мир, 1989. - 246 с.

Вирусология: учебно помагало. / L.P. Титов [и др.]. - Минск: BSMU, 2003. - 76 с.
Класификация и номенклатура на гръбначните вируси. / Д. А. Василиев [и др.]. - Уляновск, 1999. - 22 с.
Коротяев, А. И. Медицинска микробиология, вирусология, имунология. / Коротяев А. И., Бабичев С. А. - М .: Агенция за медицинска информация LLC, 2001. - 736 с.
Павлович, С. А. Основи на вирусологията: учебник. / Павлович С. А. - Мн. : Високо училище, 2001. - 192 с.
Поздеев, О. К. Медицинска микробиология: учебник за университети. / О. К. Поздеев. - М. : ГЕОТАР-МЕД, 2002. - 768 с.