Povijest istraživanja

Postojanje virusa (kao nove vrste patogena) prvi su dokazali 1892. godine ruski znanstvenik D.I.Ivanovski i drugi. Nakon dugogodišnjeg istraživanja bolesti duhanskih biljaka, D. I. Ivanovsky u radu iz 1892. godine dolazi do zaključka da duhanski mozaik uzrokuju “bakterije koje prolaze kroz Chamberlantov filter, a koje, međutim, ne mogu rasti na umjetnim podlogama. ”

Pet godina kasnije, tijekom proučavanja bolesti goveda, odnosno slinavke i šapa, izoliran je sličan mikroorganizam koji se može filtrirati. A 1898., kada je nizozemski botaničar M. Beijerinck reproducirao pokuse D. Ivanovskog, nazvao je takve mikroorganizme "filterirajućim virusima". U skraćenom obliku, ovaj naziv je počeo označavati ovu skupinu mikroorganizama.

U godinama koje su uslijedile, proučavanje virusa igralo je ključnu ulogu u razvoju epidemiologije, imunologije, molekularne genetike i drugih grana biologije. Tako je eksperiment Hershey-Chase postao odlučujući dokaz o ulozi DNK u prijenosu nasljednih svojstava. Tijekom godina dodijeljeno je još najmanje šest Nobelovih nagrada za fiziologiju ili medicinu i tri Nobelove nagrade za kemiju za istraživanja koja su izravno povezana s proučavanjem virusa.

Struktura

Jednostavno organizirani virusi sastoje se od nukleinske kiseline i nekoliko proteina koji tvore ljusku oko nje - kapsida. Primjer takvih virusa je virus mozaika duhana. Njegova kapsida sadrži jednu vrstu proteina male molekularne težine. Složeno organizirani virusi imaju dodatnu ljusku - protein ili lipoprotein; ponekad vanjske ljuske složenih virusa osim proteina sadrže i ugljikohidrate. Primjeri složeno organiziranih virusa su uzročnici gripe i herpesa. Njihova vanjska ljuska je fragment nuklearne ili citoplazmatske membrane stanice domaćina, iz koje virus izlazi u izvanstanični okoliš.

Uloga virusa u biosferi

Virusi su brojčano jedan od najčešćih oblika postojanja organske tvari na planetu: vode svjetskih oceana sadrže kolosalan broj bakteriofaga (oko 250 milijuna čestica po mililitru vode), njihov ukupan broj u oceanu iznosi oko 4 10 30, a broj virusa (bakteriofaga) u pridnenim sedimentima oceana praktički ne ovisi o dubini i posvuda je vrlo visok. Ocean je dom stotinama tisuća vrsta (sojeva) virusa, od kojih velika većina nije opisana, a još manje proučavana. Virusi igraju važnu ulogu u regulaciji veličine populacije nekih vrsta živih organizama (na primjer, divlji virus smanjuje broj arktičkih lisica nekoliko puta u razdoblju od nekoliko godina).

Položaj virusa u živom sustavu

Podrijetlo virusa

Virusi su skupna skupina koja nema zajedničkog pretka. Trenutno postoji nekoliko hipoteza koje objašnjavaju podrijetlo virusa.

Podrijetlo nekih RNA virusa povezuje se s viroidima. Viroidi su visoko strukturirani kružni RNA fragmenti koje replicira stanična RNA polimeraza. Vjeruje se da su viroidi "odbjegli introni" - beznačajni dijelovi mRNA izrezani tijekom spajanja, koji su slučajno stekli sposobnost repliciranja. Viroidi ne kodiraju proteine. Vjeruje se da je stjecanje kodirajućih regija (otvoreni okvir čitanja) od strane viroida dovelo do pojave prvih RNA virusa. Doista, poznati su primjeri virusa koji sadrže izražene regije slične viroidima (virus hepatitisa Delta).

Primjeri ikosaedarskih struktura viriona.
A. Virus koji nema lipidnu ovojnicu (na primjer, pikornavirus).
B. Virus s ovojnicom (npr. herpesvirus).
Brojevi označavaju: (1) kapsid, (2) genomsku nukleinsku kiselinu, (3) kapsomer, (4) nukleokapsid, (5) virion, (6) lipidnu ovojnicu, (7) proteine ​​membranske ovojnice.

Baltimorska klasifikacija

Biolog David Baltimore, dobitnik Nobelove nagrade, predložio je vlastitu shemu za klasifikaciju virusa na temelju razlika u mehanizmu proizvodnje mRNA. Ovaj sustav uključuje sedam glavnih grupa:

• (I) Virusi koji sadrže dvolančanu DNA i nemaju stadij RNA (na primjer, herpesvirusi, poksvirusi, papovavirusi, mimivirusi).
• (II) Dvolančani RNA virusi (npr. rotavirusi).
• (III) Virusi koji sadrže jednolančanu molekulu DNA (npr. parvovirusi).
• (IV) Virusi koji sadrže jednolančanu molekulu RNA pozitivnog polariteta (na primjer, pikornavirusi, flavivirusi).
• (V) Virusi koji sadrže jednolančanu molekulu RNA negativnog ili dvostrukog polariteta (na primjer, ortomiksovirusi, filovirusi).
• (VI) Virusi koji sadrže jednolančanu molekulu RNA i imaju u svom životnom ciklusu stadij sinteze DNA na šabloni RNA, retrovirusi (npr. HIV).
• (VII) Virusi koji sadrže dvolančanu DNA i imaju u svom životnom ciklusu stadij sinteze DNA na šabloni RNA, retroidni virusi (npr. virus hepatitisa B).

Trenutno se oba sustava koriste istovremeno za klasificiranje virusa, kao komplementarni jedan drugome.

Daljnja podjela se vrši na temelju takvih karakteristika kao što su struktura genoma (prisutnost segmenata, kružne ili linearne molekule), genetička sličnost s drugim virusima, prisutnost lipidne membrane, taksonomska pripadnost organizma domaćina i tako dalje.

Virusi u popularnoj kulturi

U književnosti

• S.T.A.L.K.E.R. (fantastični roman)

U kinu

• Resident Evil" i njegovi nastavci.
• U znanstvenofantastičnom horor filmu “28 dana kasnije” i njegovim nastavcima.
• Radnja filma katastrofe "Epidemija" prikazuje izmišljeni virus "motaba", čiji opis podsjeća na pravi virus ebole.
• U filmu "Dobrodošli u Zombiland".
• U filmu "Ljubičasta lopta".
• U filmu "Nosači".
• U filmu "Ja sam legenda".
• U filmu "Zaraza".
• U filmu "Izvješće".
• U filmu "Karantena".
• U filmu "Karantena 2: Terminal".
• U seriji "Regenesis".
• U televizijskoj seriji "The Walking Dead".
• U televizijskoj seriji "Zatvorena škola".
• U filmu "Nosači".

U animaciji

Virusi posljednjih godina često postaju “junaci” crtanih filmova i animiranih serija, među kojima su, primjerice, “Osmosis Jones” (SAD), 2001., “Ozzy i Drix” (SAD, 2002.-2004.) i “ Virus napada” (Italija, 2011.).

Bilješke

1. Na engleskom . U latinskom je pitanje množine ove riječi kontroverzno. Riječ je lat. virus pripada rijetkoj varijanti II deklinacije, riječi srednjeg roda na -us: Nom.Acc.Voc. virus, gen. viri,Dat.Abl. viro. Lat je također nagnut. vulgus i lat. pelagus; u klasičnom latinskom plural je fiksiran samo u potonjem: lat. krzno, oblik starogrčkog podrijetla, gdje je η<εα.
2. Taksonomija virusa na web stranici Međunarodnog odbora za taksonomiju virusa (ICTV).
3. (Engleski)
4. Cello J, Paul AV, Wimmer E (2002). “Kemijska sinteza cDNA poliovirusa: stvaranje zaraznog virusa u nedostatku prirodnog uzorka.” Znanost 297 (5583): 1016–8. DOI:10.1126/znanost.1072266. PMID 12114528.
5. Bergh O, Børsheim KY, Bratbak G, Heldal M (kolovoz 1989.). "Velika zastupljenost virusa pronađena u vodenom okolišu." Priroda 340 (6233): 467–8. DOI:10.1038/340467a0. PMID 2755508.
6. Elementi - vijesti iz znanosti: Uništavanjem bakterijskih stanica virusi aktivno sudjeluju u kruženju tvari u dubinama oceana

Ako su virusi izolirani u svom čistom obliku, onda postoje u obliku kristala (nemaju vlastiti metabolizam, reprodukciju i druga svojstva živih bića). Zbog toga mnogi znanstvenici smatraju viruse međufazom između živih i neživih objekata.

Virusi su nestanični oblici života. Virusne čestice (virioni) nisu stanice:

• virusi su puno manji od stanica;
• virusi su mnogo jednostavnije strukture od stanica - sastoje se samo od nukleinske kiseline i proteinske ljuske, koja se sastoji od mnogo identičnih proteinskih molekula.
• virusi sadrže ili DNA ili RNA.

Sinteza komponenti virusa:

1. Nukleinska kiselina virusa sadrži informacije o virusnim proteinima. Stanica sama stvara te proteine, na svojim ribosomima.
2. Stanica sama reproducira nukleinsku kiselinu virusa pomoću svojih enzima.
3. Tada dolazi do samosastavljanja virusnih čestica.

Značenje virusa:

• uzrokuju zarazne bolesti (gripa, herpes, AIDS, itd.)
• Neki virusi mogu umetnuti svoju DNK u kromosome stanice domaćina, uzrokujući mutacije.

Virusi: povijesni podaci

Viruse je prvi put otkrio 1892. godine izvrsni ruski biolog D.I. Ivanovsky, koji je postao utemeljitelj nove biološke discipline - virologije. Virologija je danas jedna od najbrže rastućih grana biologije. Moguće je da će se u budućnosti kraljevstvo virusa podijeliti na nekoliko kraljevstava.

Čovječanstvo je saznalo za postojanje virusa prije 110 godina. Dana 12. veljače 1892., na sastanku Ruske akademije znanosti, D.I. Ivanovski je izvijestio o svom otkriću: uzročnik mozaične bolesti duhana je organizam koji može proći kroz filtere koji zadržavaju bakterije. Loeffler i Frosch su 1898. godine pokazali da se stočna bolest, slinavka i šap, prenosi s jedne životinje na drugu uzročnikom koji prolazi kroz filtere koji zadržavaju čak i najmanje bakterije. Pojam "virus" predložio je M. Beijerinck 1899. godine. Pokazalo se da virusi uzrokuju bolesti ne samo kod biljaka, već i kod bakterija, insekata, algi, gljiva, životinja i ljudi.

Struktura virusa otkrivena je nakon izuma elektronskog mikroskopa. Po veličini, virusi zauzimaju mjesto između najmanjih bakterijskih stanica i najvećih organskih molekula - od 0,02 do 0,3 mikrona. Usporedbe radi, veličina ljudskih stanica je od 3 do 30 mikrona.

Spor se nastavio dugi niz godina: virusi su živa bića ili dio nežive prirode. Nemogućnost postojanja i razmnožavanja virusa izvan stanice, njihova sposobnost samosastavljanja i kristalizacije, ukazala je na to da se virus ponaša kao “neživa” materija. Nakon što je utvrđena priroda gena i otkriven genetski materijal svojstven živim organizmima u virusima, virusi su se počeli svrstavati u živu prirodu.

Prema suvremenim konceptima, virusi se nalaze na granici "živog" i "neživog", oni su izvanstanični oblici života koji mogu prodrijeti u određene žive stanice i razmnožavati se samo unutar njih.

Genetski aparat virusa predstavljen je različitim oblicima nukleinskih kiselina; nijedan drugi oblik života nema takvu raznolikost. Kod svih živih organizama, osim kod virusa, genetski aparat sastoji se od dvolančane molekule dezoksiribonukleinske kiseline (DNA), a ribonukleinska kiselina (RNA), koja u stanicama ima ulogu prijenosnika informacija, uvijek je jednolančana. Virusi imaju sve moguće varijante strukture genetskog aparata: jednolančanu i dvolančanu RNA, jednolančanu i dvolančanu DNA. U ovom slučaju i virusna RNA i virusna DNA mogu biti linearne ili zatvorene u prstenu.

Do početka 21. stoljeća proučavano je više od 1000 različitih virusa koji uzrokuju bolesti poput gripe, herpesa, hepatitisa, velikih boginja, dječje paralize, citomegalovirusne infekcije, encefalitisa, ospica itd. Sve u svemu, oko 80% trenutno prijavljenih zaraznih bolesti uzrokovano je virusima. Prva mjesta po masovnosti oštećenja zauzimaju akutne respiratorne bolesti, gripa, virusni hepatitisi, a sada im je pridodan i AIDS. Virusne bolesti također su raširene kod životinja. Poznate su epidemije virusa kod ptica, ovaca i krava. Kao posljedica epidemije virusa Visna 30-ih i 40-ih godina prošlog stoljeća, Islanđani su bili prisiljeni zaklati više od stotinu i pedeset tisuća životinja. Virus ptičje leukoze prouzročio je gubitke američkoj peradarskoj industriji u iznosu od preko 60 milijuna dolara 1955. godine. Goveda su široko pogođena virusom leukemije. U nekim zemljama svijeta njome je zaraženo preko 80% krava i bikova.

Predstavnici nestaničnih oblika života su virusi - sićušne čestice koje prodiru u stanicu. Grana mikrobiologije koja proučava viruse naziva se virologija.

Opći opis

Virusi se nalaze u atmosferi, tlu i vodi. Postoje virusi biljaka, životinja, gljiva i bakterija. Virusi koji inficiraju bakterije nazivaju se bakteriofagi. Postoje sateliti koji ulaze u stanicu samo ako se u njoj nalazi dodatni virus.

Riža. 1. Bakteriofag.

Većina virusa uzrokuje infekcije; neki tipovi nemaju vidljiv učinak. Jedna od zanimljivih činjenica je prisutnost virusnih ostataka u ljudskoj DNK.

Virusi imaju različite oblike (kuglice, spirale, štapići) i najmanje veličine - 20-300 nm (1 milijun nm u 1 mm). Najveći virusi su mimivirusi, promjera 500 nm. Oni oponašaju strukturu i aktivnost bakterija, a neki znanstvenici mimiviruse smatraju prijelaznim oblikom iz virusa u bakterije.

Riža. 2. Mimivirusi.

Kratak opis virusa i njihove razlike od žive i nežive tvari prikazan je u tablici.

TOP 4 artiklakoji čitaju uz ovo

Virusi su svrstani u zasebno carstvo i razvrstani u pet taksona. Većina virusa još nije proučena i klasificirana.
Moderna klasifikacija uključuje:

• 9 odreda;
• 127 obitelji;
• 44 podfamilije;
• 782 roda;
• 4686 vrsta.

Biolog David Baltimore 1971. razvio je alternativnu klasifikaciju virusa temeljenu na karakteristikama genetske informacije. Baltimore je razlikovao koje vrste virusa postoje na temelju sadržaja RNA ili DNA.
Njegova se klasifikacija može kombinirati u tri velike skupine:

• DNA virusi;
• RNA virusi;
• Virusi koji pretvaraju RNK u DNK.

Glavne vrste virusa u biologiji prema Baltimoreu prikazane su u tablici.

Virusi su strukture koje mijenjaju DNK stanice, uzrokujući da stanica proizvodi nove viruse. Kada ima previše virusa, oni puknu staničnu membranu, izađu i zaraze nove stanice. Ponekad ne ubijaju stanicu, već pupaju iz nje.

Riža. 3. Virus koji napada stanicu.

Što smo naučili?

Iz izvješća 5-6 razreda naučili smo o strukturi, značajkama i klasifikaciji virusa. Ne mogu se svrstati ni u živu prirodu ni u neživu materiju. Po strukturi, virusi su proteini koji nose nasljedne informacije koje su integrirane u živu stanicu. Biolog Baltimore identificirao je sedam klasa virusa ovisno o strukturnim značajkama genetskog materijala.

Test na temu

Ocjena izvješća

Prosječna ocjena: 4.6. Ukupno primljenih ocjena: 1097.

Svi virusi su ujedinjeni u kraljevstvo Vira. Virusi su jedinstvena skupina uzročnika infekcija.

Potpuna virusna čestica - virion - sadrži jednu ili više molekula DNA ili RNA, okruženih proteinskom ovojnicom, ponekad i drugim slojevima. Ovi dodatni slojevi mogu biti složeni i sadržavati ugljikohidrate, lipide, dodatne proteine ​​i slično.

Virusi mogu postojati u dva oblika: izvanstanični i unutarstanični. Virion, izvanstanični oblik, ima malo ili nimalo enzima i ne može se razmnožavati bez žive stanice. Intracelularni oblik virusa je u obliku nukleinske kiseline, koja je sposobna replicirati i uzrokovati metabolizam stanice domaćina da proizvodi komponente viriona.

Opća svojstva virusa koja ih razlikuju od drugih živih organizama:

• 1. Nedostatak stanične strukture.
• 2. Nemogućnost samostalnog rasta i dijeljenja.
• 3. Nedostatak vlastitih metaboličkih sustava.
• 4. Sadrže samo jednu vrstu nukleinske kiseline – RNA ili DNA.
• 5. Virusima je potrebna samo nukleinska kiselina za reprodukciju.
• 6. Ne razmnožavaju se izvan stanica domaćina.

Fitopatogeni virusi (biljni virusi) uzrokuju razne biljne bolesti: mozaik duhana, pšenice, zobi, soje; mrlja prstena krumpira; patuljastost grmova rajčice itd.

Zoopatogeni virusi. Kod ljudi i životinja virusi uzrokuju bolesti poput velikih boginja, encefalitisa, bjesnoće, dječje paralize, gripe, obične prehlade, slinavke i šapa i sindroma stečene imunodeficijencije (AIDS). Prenose se izravnim kontaktom s bolesnikom, kapljičnim putem, kukcima i životinjama te krvlju.

Bakteriofagi. Mikrobni virusi inficiraju bakterije, aktinomicete, gljive i alge. Gotovo da nema bakterija za koje se dovoljno savjesnom potragom ne može pronaći odgovarajući fag. Znanstvenici su pokušali upotrijebiti fage za borbu protiv bakterijskih bolesti, posebice za liječenje dizenterije i stafilokoknih infekcija, ali pokušaji nisu dali željene rezultate. U prisutnosti krvi, gnoja ili fecesa, bakteriofagi su bili neaktivni.