Молекулярный уровень организации - это уровень функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, стероидов. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации. Этот уровень изучают: биохимия, молекулярная генетика, молекулярная биология, генетика, биофизика.
Во всем многообразии организмов можно выделить две резко различные группы – неклеточные и клеточные формы жизни. К неклеточным формам жизни относятся вирусы. Вирусы проявляют жизнедеятельность только в стадии внутриклеточного паразитизма. Благодаря своей незначительной величине вирусы могут проходить через любые фильтры, в том числе каолиновые, имеющие наиболее мелкие поры, поэтому первоначально они назывались фильтрующимися вирусами.
Впервые были открыты в 1892 году Ивановским.
Характеристика вирусов:
- Неклеточные формы жизни, способные проникать в живые клетки и размножаться в них. Для вирусов, как живых форм жизни, характерны 2 свойства:
А. Наличие генетического материала
Б. Способность размножаться в клетке хозяина.
2. Вирусы- инфекционные частицы, т.е внутриклеточные паразиты на генетическом уровне, возбудители вирусных заболеваний.
- У человека: респираторные инфекции, грипп, оспа, полиомиелита.
- У животных: ящир, чумка.
- У растений: мозаичная болезнь табака, карликовость у пшеницы.
Вирус размножается в клетке-хозяине, используя его генетический механизм: только в ядре, только в цитоплазме, в ядре и цитоплазме.
- Вирусы отражают молекулярный уровень жизни, т. к. состоят из молекул ДНК или РНК, упакован в белковую оболочку - капсид ( образована капсомерами).
Вирусы делят на:
- Простые или mini:
ДНК- белок --- ДНП (дезоксирибонуклеопротеид).
РНК- белок --- РНП ( рибонуклеопротеид).
Т.е простые вирусы состоят из 1 типа Н.К и белка.
2. Сложные вирусы кроме ДНП или РНП включают: липопротеиды, белки- ферменты, углеводы.
Характеристика Н.К вирусов :
ДНК ( одноцепочечные, двуцепочечные).
РНК ( одноцепочечные, двуцепочечные).
Капсомеры – молекулы белка.
Классификация вирусов, в зависимости от вида Н.К:
1.ДНК-содержащие ( аденовирусы, вирус оспы)
2.РНК- содержащие ( вирус гриппа, полиомиелита, СПИДа).
3. ДНК+РНК- содержащие ( некоторые онковирусы).
Особенности паразитирования вирусных частиц:
- Вирус видоспецифичен ( вирусы гриппа и полиомиелита- в клетках человека, вирус табачной мозайки- в клетках листьев табака, вирус ящира- в клетках КРС).
- Вирус тканеспецифичен (вирусы гриппа и простуды- в клетках эпителия верхних дыхательных путей, вирус гепатита- в клетках печени).
- Вирус поражает ослабленные, старые, травмированные клетки, клетки с нарушенной клеточной мембраной.
Строение:
По лекции Аскольда:
Вирусы являются возбудителями: гриппа, оспы, кори, герпеса, бешенства, гепатита, более 1 тыс. заболеваний.
Грипп ( эпителий верхних дыхательных путей, клетки слизистой оболички и полости).
Оспа, корь ( клетки эпидермиса).
Бешенство ( клетки ЦНС)
Гепатит ( клетки печени).
Литический цикл :
- Прикрепление или адсорбция. Бактериофаг прикрепляется к клетке-хозяину базальной пластиной.
- Проникновение. ДНК бактериофага проникает в клетку-хозяина ( за счет сокращения полового стрежня бактериофага). Дезинтеграция- распыление фаговой ДНК.
- Синтез ДНК и белка бактериофага.
- Сборка новых фаговых частиц ( вокруг фаговой ДНК формируется белковая оболочка).
- Выход новых фагов, лизис клетки хозяина.
Лизогенный жизненный цикл:
Фаговая ДНК проникает в клетку-хозяина, внедряется ее геном, но синтеза вирусспецифичных частиц не происходит. Такой бактериофаг называется умеренным фагом или профагом, а бактерия лизогенной.
- Прикрепление к клетке и введение в нее ДНК
- Образование кольцевой формы ДНК
- Включение ДНК бактериофага в хромосому клетки-хозяина.
- Клеточное деление.
Вирусные частицы проникают в клетку-хозяина и частично размножаются в ней. Инфицированная таким образом клетка ведет себя по разному:
А. никаких изменений в ней не происходит
Б. происходит перерождение клетки в опухолевую
В. Угнетается синтез клеточных макромолекул
Г. Активируются защитные реакции клетки
Клетки в период атаки вирусов выделяет интерферон (имеет белковую природу). Интерферон производят искусственно- профилактическое средство при заболевании гриппа.
Фаги, проникая в определенные виды бактерий, размножаются и вызывают растворение (лизис) бактериальной клетки. В связи с этим они используются с профилактической и лечебной целью, например, против возбудителей холеры, брюшного тифа и др. Иногда проникновение фагов в клетку не сопровождается лизисом бактерии, а ДНК фага включается в наследственные структуры бактерии и передается ее потомкам. Это может продолжаться на протяжении многих поколений потомков бактериальной клетки, воспринявшей фаг. Такие бактерии получили название лизогенных. Под влиянием внешних факторов, особенно лучистой энергии, фаг в лизогенных бактериях начинает проявлять себя, и бактерии подвергаются лизису. Эта особенность лизогенных бактерий сделала их обязательными «пассажирами» космических кораблей, где они служат индикатором проникновения космической радиации в кабину корабля. Их используют также для изучения явлений наследственности.
Вирусы широко используются как объекты молекулярно-генетических исследований. В генной инженерии вирусы применяются для переноса генетического материала.
Благодаря успехам генетики в будущем, возможно, искусственные вирусы смогут уничтожать больные клетки, не затрагивая при этом здоровые, или излечивать их, добавляя необходимый ген.
Некоторые вирусы могут нарушать нормальное функционирование генетического аппарата клетки хозяина, что приводит к развитию онкологических заболеваний.
Общая вирусология изучает природу вирусов, их строение, размножение, биохимию, генетику. Медицинская, ветеринарная и сельскохозяйственная вирусология исследует патогенные вирусы, их инфекционные свойства, разрабатывает меры предупреждения, диагностики и лечения вызываемых ими заболеваний. Раздел вирусологии, изучающий наследственные свойства вирусов, тесно связан с молекулярной генетикой.
