Poliomyelitis, Tollwut, Pocken, Herpes, Acquired Human Immunodeficiency Syndrome sind jedem bekannte Krankheiten, die durch ganz bestimmte Erreger verursacht werden. Organismen, die an der Grenze zwischen lebenden und nicht lebenden, obligatorischen (obligatorischen) zellulären Parasiten stehen - Viren. Morphologie, Physiologie und ihre bloße Existenz auf dem Planeten werfen heute viele Fragen auf.
Virologie: Erste Schritte
Schauplatz ist das Labor des Nikitsky Botanical Garden der Russischen Akademie der Wissenschaften, wo der Biologe Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) die mysteriöse Mosaikkrankheit des Tabaks untersucht. Der Krankheitserreger einer Pflanze passiert kleinste Bakterienfilter, wächst nicht auf Nährmedien und verursacht keine Symptome, wenn gesunde Pflanzen mit Filtraten kranker Pflanzen infiziert werden.
Damals, im Jahr 1892, kam der Wissenschaftler zu dem Schluss, dass es sich nicht um Bakterien handelte. Und er nennt die Erreger Viren (vom lateinischen Virus,- ICH). Dmitry Ivanovsky hat sein ganzes Leben lang versucht, Viren zu sehen, aber wir haben die Morphologie von Viren in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts gesehen, als Elektronenmikroskope erfunden wurden.
Aber genau dieses Datum gilt als der Beginn der Wissenschaft der Virologie, und Dmitry Ivanovsky ist ihr Begründer.
Erstaunliches Königreich
Die Morphologie und Physiologie von Viren sind so erstaunlich, dass diese Organismen in einem unabhängigen Königreich von Vira isoliert sind. Diese einfachste Lebensform hat mikroskopische Abmessungen (von 25 bis 250 Nanometer) und ist eine Nukleinsäure mit einer Reihe von Genen, die in einer Hülle eingeschlossen sind. Dies sind Parasiten, die sich nur in den Zellen anderer lebender Organismen vermehren können – Pflanzen, Pilze, Tiere, Bakterien und sogar andere Viren (Satellitenviren).
Viren unterscheiden sich wie folgt:
- Enthält nur eine Art von Nukleinsäure (RNA oder DNA).
- Der Morphologie von Viren fehlen Proteinsynthese- und Energiesysteme.
- Haben keine Zellstruktur.
- Virusparasitismus wird auf genetischer Ebene realisiert.
- Passieren Bakterienfilter und werden nicht auf künstlichen Medien kultiviert.
Teil der organischen Welt des Planeten
Viren haben als obligate Parasiten eine eindeutige genetische Verbindung mit Vertretern der Flora und Fauna der Erde. Darüber hinaus bestehen laut neueren Studien 32% des menschlichen Genoms aus Elementen eines Virus-ähnlichenStrukturen.
Bis heute wurden mehr als 6.000 Viren beschrieben, aber es wird geschätzt, dass es mehr als hundert Millionen gibt. Dies ist die zahlreichste biologische Form auf dem Planeten, und sie ist in allen Ökosystemen vertreten (ubiquitäre (ubiquitäre) Verbreitung).
Ihr Erscheinen auf dem Planeten heute ist nicht klar. Eines ist bekannt – als die ersten zellulären Lebensformen auftauchten, existierten bereits Viren.
Lebend und nicht lebendig
Diese erstaunlichen Organismen haben zwei Existenzformen, die sich deutlich voneinander unterscheiden.
Außerhalb der Zelle ist die Form ihrer Existenz das Virion. Beim Eindringen in eine Zelle lösen sich deren Hüllen auf und die Nukleinsäuren des Virus werden in das Erbgut des Wirts eingebaut. Dann sprechen wir von einer Virusinfektion. Das Virusgenom integriert sich in die natürlichen Replikationsmechanismen des Wirtszellgenoms und startet eine Kette von Reaktionen, die seine parasitäre Existenz ausführt.
Virion ist im Wesentlichen ein unbelebter Teil des Lebens. Und das Genom eines Virus in einer Zelle ist sein lebender Bestandteil, denn dort vermehren sich Viren.
Morphologie und Ultrastruktur von Viren
In diesem Zusammenhang sprechen wir von einem Virion - einer extrazellulären Form.
Die Größe von Virionen wird in Nanometern gemessen - 10-9 Meter. Influenzaviren sind mittelgroß - 80-120 Nanometer, und das Pockenvirus ist ein Riese mit Abmessungen von 400 Nanometern.
Die Struktur und Morphologie von Viren ähnelt der von Astronauten. Innerhalb des Kapsids (Proteinhülle, manchmalenthält Fette und Kohlenhydrate), wie in einem "Raumanzug", ist der wertvollste Teil - Nukleinsäuren, das Genom des Virus. Darüber hinaus wird dieser „Kosmonaut“auch in einer minimalen Menge präsentiert - nur direktes Erbmaterial und ein Minimum an Enzymen für seine Replikation (Kopieren).
Äußerlich kann der „Anzug“stabförmig, kugelförmig, kugelförmig, in Form eines komplexen Ikosaeders oder überhaupt nicht regelmäßig geformt sein. Es hängt vom Vorhandensein bestimmter Proteine im Kapsid ab, die für das Eindringen des Virus in die Zelle verantwortlich sind.
Wie der Erreger in den Wirtskörper gelangt
Es gibt viele Möglichkeiten einzudringen, aber die häufigste ist die Luft. Myriaden winziger Partikel werden nicht nur beim Husten oder Niesen, sondern einfach beim Atmen in den Weltraum geschleudert.
Ein weiterer Weg für Virionen, in den Körper einzudringen, ist ansteckend (direkter Körperkontakt). Diese Methode ist einer ziemlich kleinen Gruppe von Krankheitserregern eigen, so werden Herpes, Geschlechtskrankheiten, AIDS übertragen.
Die Methode der Infektion durch einen Vektor, bei dem es sich um verschiedene Gruppen von Organismen handeln kann, ist ziemlich kompliziert. Ein Vektor, der ein Pathogen aus einem Infektionsreservoir aufgenommen hat, wird zu einem Ort, an dem sich Viren replizieren oder Entwicklungsstadien durchlaufen können. Das Tollwutvirus ist so ein Erreger.
Was im Körper des Wirtes passiert
Mit Hilfe externer Proteine des Kapsids heftet sich das Virus an die Zellmembran und dringt durch Endozytose ein. Sie sindgelangen in die Lysosomen, wo sie unter Einwirkung von Enzymen den "Raumanzug" loswerden. Und die Nukleinsäuren des Erregers gelangen in den Zellkern oder verbleiben im Zytoplasma.
Nukleinsäuren des Erregers werden in die Nukleinsäureketten des Wirts eingebaut und die Reaktion der Replikation (Kopieren) der Erbinformation gestartet. Wenn sich eine ausreichende Anzahl viraler Partikel in der Zelle ansammelt, nutzen die Virionen die Energie- und Plastikmechanismen und Ressourcen des Wirts.
Die letzte Phase ist die Freisetzung von Virionen aus der Zelle. Manche Viren führen zur vollständigen Zerstörung von Zellen und dringen in den Interzellularraum ein, andere durch Exozytose oder Knospung.
Krankheitsstrategien
Die Interaktion zwischen einem Virus und einer Wirtszelle kann sich nach mehreren Szenarien entwickeln. Das Hauptmerkmal davon ist der Grad der Autonomie des Parasiten.
Struktur Die Morphologie von Viren führt zu einer völligen Abhängigkeit des Erregers vom Energie- und Proteinsynthesepotential der Zelle, einzige Bedingung ist, dass er seine Nukleinsäuren nach eigenem Zeitplan repliziert. Eine solche Interaktion wird als produktiv bezeichnet (sie ist natürlich für einen Virus, aber nicht für eine Zelle). Nachdem der Vorrat der Zelle erschöpft ist, führt das Virus zu dessen Tod.
Eine andere Art der Interaktion ist einvernehmlich. Dabei repliziert sich das Virusgenom, integriert in das Wirtsgenom, kovalent mit zelleigenen Nukleinsäuren. Und dann kann die Entwicklung des Szenarios in zwei Richtungen gehen. Das Virus verhält sich ruhig und manifestiert sich nicht. Junge Virionen gehenZelle nur unter bestimmten Bedingungen. Oder die pathogenen Gene arbeiten ständig und produzieren eine große Anzahl junger Generationen, aber die Zelle stirbt nicht, sondern sie verlassen sie durch Exozytose.
Schwierigkeiten bei der Taxonomie
Die Klassifizierung und Morphologie von Viren ist in verschiedenen Quellen unterschiedlich. Gleichzeitig werden die folgenden Merkmale verwendet, um sie zu klassifizieren:
- Typ der Nukleinsäure (RNA-h altig und DNA-h altig) und die Methode ihrer Replikation. Die am weitesten verbreitete Klassifikation von Viren, die 1971 vom amerikanischen Virologen David B altimore vorgeschlagen wurde.
- Morphologie und Struktur des Virus (einzelsträngig, doppelsträngig, linear, kreisförmig, fragmentiert, nicht fragmentiert).
- Abmessungen, Art der Symmetrie, Anzahl der Kapsomere.
- Vorhandensein eines Superkapsids (äußere Hülle).
- Antigene Eigenschaften.
- Art der genetischen Interaktion.
- Kreis potenzieller Gastgeber.
- Lokalisierung in der Wirtszelle - im Zellkern oder im Zytoplasma.
Es ist die Wahl des Hauptkriteriums und der Morphologie von Viren, die verschiedene Ansätze zur Klassifizierung von Viren in der Mikrobiologie bestimmt. Es ist nicht ganz einfach. Die Schwierigkeit liegt darin, dass wir erst dann mit dem Studium der Morphologie und Struktur des Virus beginnen, wenn sie zu pathologischen Prozessen führen.
Wählerisch und nicht so gut
Durch die Wahl des Wirts sind diese Krankheitserreger äußerst unterschiedlich in ihren Vorlieben. Einige greifen nur eine biologische Art an - sie haben eine sehr strenge "Registrierung". Zum Beispiel essenInfluenzaviren von Katzen, Möwen, Schweinen, die für andere Tiere völlig sicher sind. Manchmal ist die Spezialisierung überraschend – das Bakteriophage-P-17-Virus infiziert nur Männchen einer Sorte von E. coli.
Andere Viren verh alten sich ganz anders. Beispielsweise verursachen kugelförmige Viren, deren Morphologie einer Kugel ähnelt, völlig unterschiedliche Krankheiten und gleichzeitig ist ihr Wirtsspektrum extrem breit. Zu solchen Viren gehören das Tollwutvirus, das alle Säugetiere befällt, oder das bovine vesikuläre Stomatitisvirus (übrigens durch Insekten übertragen).
Es gibt andere Nuancen. Viren mit einem Schwanz (Virionen) greifen meist Bakterienzellen an, fadenförmige oder spiralförmige sind Parasiten von Pflanzen, und in tierischen Zellen parasitieren Viren mit einem komplexen Kapsid und einer facettenreichen Virionenform eher.
