Вирусы и их значение в жизни человека

Вирусы. Фаги

Изобретение электронного микроскопа позволило впервые наблюдать мельчайшие организмы — вирусы и фаги. Вирус (лат.- viris — яд) — это особая группа организмов меньших размеров и более простой организации, чем бактерии. Человек встречается с вирусами, прежде всего, как с возбудителями наиболее распространенных болезней, поражающих человека, животных, растения и даже одноклеточные организмы-бактерии, грибы и простейшие. Вирусы поражают все живое на земле.

Первый вирус — вирус мозаики табака — был открыт нашим соотечественником Д. И. Ивановским в 1892 г., и открытие это положило начало вирусологии. Первый вирус, поражающий одноклеточные организмы, был открыт канадским микробиологом Ф. д’Эррелем в 1916 г. и назван бактериофагом, что означает пожиратель бактерий.

Размер некоторых вирусов всего в несколько раз превышает размер крупных белковых молекул. Исчисляется он в нанометрах (1 нм = 1~10^-6 мм). Наиболее мелкими являются вирусы ящура (8−12 нм), вирусы гриппа средних размеров (80−120 нм), одним из наиболее крупных является вирус оспы (120−200 нм). Вирусы различимы лишь с помощью электронных микроскопов, дающих увеличение в десятки тысяч раз.

Вирусы не имеют клеточного строения. Они бывают шарообразной, палочковидной; нитевидной и сперматозоидной формы. Вирусная частица называется вирионом. Она состоит из двух нуклеиновых кислот и белка глобулина. Если она содержит ДНК, то такие вирусы паразитируют у человека и животных. РНК содержится в вирусах растений. Из белка построена одно-двухслойная оболочка, в которой заключена ДНК или РНК.

Важнейшим отличием вирусов от бактерий является неспособность размножаться вне организма. Вирусы являются внутриклеточными паразитами и размножаются только в живых клетках.

Каким же образом размножается вирус, как он синтезирует свои белки, как формируется его потомство? Всю работу по производству молекул для вирусного потомства выполняет сама клетка-хозяин, которая предоставляет вирусу все свои возможности для синтеза вирусных белков и нуклеиновых кислот — сырье, ферменты. Хорошо отлаженный аппарат для синтеза белка, механизмы транспорта. С зараженной клеткой происходит удивительная метаморфоза: она перестает работать по своей информации и узнавать свои собственные молекулы информационной РНК. Вместо этого клеточные рибосомы связывают вирусные информационные РНК и по их программе синтезируют вирусные белки.

Вирусы обладают разной устойчивостью к внешним воздействиям. Многие инактивируются при 60 °C в течение 30 мин, другие выдерживают температуру 90 °C до 10 мин. Вирусы легко переносят высушивание и низкие температуры, но малоустойчивы ко многим антисептикам, ультрафиолетовым лучам, радиоактивным излучениям.

Вирусы бактерий называют бактериофагами или фагами, вирусы грибов — микофагами, актиномицетов — актинофагами.

Размеры фагов колеблются от 40 до 140 км. Проникая в клетки, бактериофаги вызывают их лизис — растворение. Воздействие фага на бактериальную клетку происходит в несколько стадий (см. рис. 1): абсорбция фага на бактериальной клетке с помощью базальной пластинки с зубцами и нитями; проникновение ДНК из головки фага по каналу в бактериальную клетку, в которой затем под влиянием фаговой ДНК происходит полная перестройка обмена веществ, синтезируется уже не бактериальная ДНК, а фаговая, что приводит к образованию в бактериальной клетке новых частиц фага; растворение клеточной стенки бактерии; ее гибель.

Рис. 1.

Бактериофаги наносят большой вред в молочной промышленности (производстве сыров, творога, сметаны) и в производстве маргарина. Они поражают в основном молочнокислые стрептококки заквасок, используемых для получения этих продуктов. В антибиотической промышленности актинофаги лизируют производственную культуру актиномицетов продуцентов антибиотиков.

Некоторые фаги применяют в медицинской практике для профилактики или лечения заболеваний (например, дизентерии, холеры). В последнее время фаги служат объектами и «моделями» при изучении многих имеющих теоретическое и практическое значение вопросов общей и молекулярной биологии, биохимии, генетики, медицины и др.