Взаємодія вірусів з клітиною-хазяїном та їхній вплив на її функціонування.

Механізми потрапляння вірусів у клітину:

• вірусні оболонки можуть зливатися з клітинною мембраною (вірус грипу);
• вірус потрапляє в клітину шляхом піноцитозу, при цьому ферменти клітини-хазяїна розщеплюють його оболонку і вивільняють його нуклеїнову кислоту (вірус поліомієліту);
• через пошкоджені ділянки клітинної стінки рослинних клітин з наступним переходом від однієї клітини до іншої цитоплазматичними містками (вірус тютюнової мозаїки).
• Бактеріофаги (віруси, що уражають бактерії) впорскують власну ДНК всередину клітини-хазяїна. Оболонка вірусу при цьому залишається ззовні.

​

Стадії вірусної інфекції:

• адсорбція вірусу на клітинній мембрані і проникнення вірусу в клітину;
• експресія і реплікація вірусного геному;
• збирання вірусів і їх вихід із клітини

Адсорбція – прикріплення вірусної частки

• Адсорбція відбувається через взаємодію поверхневих білків вірусу з мембранними рецепторами клітини.

Проникнення в клітину тварин

• Клітини тварин мають здатність до фаго- і піноцитозу. Захоплюючи поживні речовини, вони часто “ковтають” і зрілі вірусні частинки.
• Якщо клітини з’єднані одна з одною, то вірус може «мандрувати», заражаючи одну клітину за одною.

​

Проникнення в клітину рослин

• Віруси рослин, клітини яких захищені міцною оболонкою із клітковини, можуть проникати в них лише в місцях механічних ушкоджень.
• Переносниками цих вірусів можуть бути комахи.

Проникнення в клітину бактерій

• Бактеріофаги проникають у клітини бактерій за допомогою своєї незвичайної будови.
• Вони являють собою «живий шприц», що впорскує свою нуклеїнову кислоту в клітину хазяїна.
• Порожня оболонка віріону залишається зовні — вона вже не потрібна, оскільки виконала свою функцію.

Експресія і реплікація вірусного геному

• Всередині зараженої клітини відбувається синтез вірусних нуклеїнових кислот та вірусних білків, із яких збираються нові віруси.
• Заражаючись вірусом, клітина активує спеціальні механізми противірусного захисту, відбувається перепрограмування клітини. Вона починає синтезувати сигнальні молекули – інтерферони, що активують системи імунітету.

​

Особливості реплікації вірусу

• Реплікація вірусного геному й складання нуклеокапсидів більшості РНК-вмісних вірусів відбуваються в цитоплазмі, а більшості ДНК-вмісних вірусів — у ядрі.
• Є віруси, у яких іРНК може безпосередньо служити матрицею для синтезу білка, тому такі віруси не мають у своєму складі ферментів.
• В інших вірусів є РНК-полімераза, яка проникає в клітину разом з вірусним геномом. Ця вірусна РНК-полімераза здійснює транскрипцію іРНК, на якій синтезується вірусний геном.
• У ретровірусів на матриці вірусної РНК за допомогою зворотної транскриптази синтезується дволанцюгова ДНК.

​

Збирання вірусів і їх вихід із клітини

• Як тільки вірусні нуклеїнові кислоти і вірусні білки синтезовані в достатній кількості, починається збирання вірусів.
• З живої клітини віруси виходять шляхом відбруньковування з частиною оболонки клітини-господаря.
• Вихід із клітини вірусів, які не мають зовнішньої оболонки, можливий лише за умови загибелі клітини й розпаду її мембрани.

​

Інфекційний процес

• Основою взаємодії вірусу з організмом є інфекційний процес, який розвивається в результаті конкуренції вірусного генома з клітинним.
• Понад 75 % інфекційних хвороб спричинені вірусами.
• Найчастіше вірусні хвороби мають форму гострого захворювання з відповідною симптоматикою та звільненням організму від вірусу в процесі одужання.
• Можливе і тривале існування вірусу в організмі (органі, клітині). Цей випадок називають персистентною вірусною інфекцією.

​

Роль вірусів у еволюції організмів

• Віруси є природним засобом переносу генів між різними видами живих організмів. Це сприяє генетичному різноманіттю та еволюції.
• Є думка, що віруси зіграли центральну роль у ранній еволюції щодо розходження бактерій, архей і еукаріотів — за часів, коли на Землі існував останній універсальний спільний предок.
• Віруси мають генетичні зв’язки з рослинами, тваринами, бактеріями та грибами. Геном людини на 8-32 % складається з вірусоподібних елементів, транспозонів та їхніх залишків. Такі ділянки з’явилися від 10 до 50 млн років тому як наслідок інфікування зародкових клітин наших предків.
• За допомогою вірусів може відбуватися горизонтальний перенос генів, тобто передача генетичної інформації не від безпосередніх батьків до своїх нащадків (вертикальний перенос), а між двома неспорідненими особинами. При цьому можливе захоплення ділянок ДНК клітини-хазяїна. Таким чином генетична інформація може мігрувати між організмами.
• Віруси є потужним мутагенним фактором: після вірусних хвороб у людини та тварин суттєво збільшується кількість пошкоджених хромосом. Таким чином, віруси є постачальниками нових мутацій для природного відбору.
• Існує теорія, за якою кембрійський вибух (різке збільшення видового різноманіття 540 млн років тому) відбувся, в тому числі, завдяки активності вірусів.
• Віруси могли стимулювати розвиток імунітету і появу багатоклітинності (одна з клітин приймає на себе удар і, загинувши за спеціальними механізмами, може врятувати інші клітини від вірусу).

Біологічні методи боротьби�зі шкідливими видами

• Використання бактеріофагів у боротьбі з бактеріальними захворюваннями. Метод має низку переваг порівняно зі звичайними антибіотиками:
• не викликають алергії;
• не вбивають корисні бактерії;
• не виникає небезпеки передозування.
• Боротьба з кліщами, комахами та гризунами — шкідниками сільськогосподарських культур та лісу. Приклади: ентомопатогенні віруси, що викликають ядерний поліедром, гранульоз, віспу комах, хворобу райдужності та деякі інші.
• У середині XX ст. в Австралії також застосували вірус міксо-матозу для зменшення кількості кроликів.

Визначте послідовність стадій життєвого циклу вірусу імунодефіциту людини:

• A) вихід вірусних частинок із клітини в кров;

​

• Б) потрапляння вірусу в організм, взаємодія з клітиною-хазяїном;

​

• B) збирання вірусних частинок;

​

• Г) потрапляння вірусних частинок в організм іншої людини;

​

• Д) проникнення в клітину, синтез вірусних нуклеїнових кислот і білків.

Запитання для повторення та обговорення

• У чому полягають особливості життєвого циклу вірусів?
• Як відбувається проникнення вірусу в клітину?
• Чим відрізняються механізми проникнення вірусів у клітини людини й тварин, рослин, бактерій? Що відбувається після проникнення вірусу в клітину
• Де відбувається реплікація вірусного геному ДНК-вмісних вірусів та РНК-вмісних вірусів?
• Як здійснюється складання вірусів і вихід їх із клітини?

​