16

Вирусы и бактерии. Проблемы СПИДа

СОДЕРЖАНИЕ

1.0. Вирусы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1 Строение и химический состав вирионов . . . . . . . . . . . 3

1.2 Размножение вирусов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3 Болезнетворные свойства вирусов . . . . . . . . . . . . . . 5

1.4 Полезные вирусы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.5 Лечение вирусных инфекций . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.0. Бактерии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.1 Строение бактерий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2 Размножение бактерий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.3 Физиология бактерий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.4 Антибактериальные химиотерапевтические агенты . . . . . . . 11

2.5 Устойчивость бактерий к фактором окружающей среды . . . . . 12

2.6 Болезнетворность бактерий . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.0. Проблемы СПИДа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1 Заражение ВИЧом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.2 Клинические симптомы СПИДа . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.3 Препараты для борьбы против СПИДа . . . . . . . . . . . . . . 16

1. Вирусы.

Вирусы (лат. - яд) - мельчайшие возбудители многочисленных инфекционных заболеваний человека, животных, растений и бактерий. Являются

внутриклеточными паразитами, не способные к жизнедеятельности живых

клеток. Это неклеточная форма жизни.

Первооткрыватель вирусов Д.И. Ивановский выявил два их основных

свойства - они столь малы, что проходят через фильтры, задерживающие

бактерии, и их невозможно, в отличие от клеток, выращивать на ис

кусственных питательных средах. Лишь с помощью электронного микрос

копа удалось увидеть эти мельчайшие из живых существ и оценить мно

гообразие их форм.

Ни один из известных вирусов не способен к самостоятельному су

ществованию. Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной и

внутриклеточной. Вне клеток вирионы (вирусные частицы) не обнаружи

вают признаков жизни. Попав в организм, они проникают в чувствитель

ные к ним клетки и переходят из покоящейся формы в размножающуюся.

Начинается сложное и многообразное взаимодействие вирусов и клетки,

заканчивающееся образованием и выходом в окружающую среду дочерних

вирионов.

В зависимости от длительности пребывания вируса в клетке и харак

тера изменения её функционирования различают три типа вирусной ин

фекции.

Если образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, то она раз

рывается и гибнет. Вышедшие из неё вирусы поражают новые клетки. Так

развивается литическая

(разрушение, растворение) инфекция.

При вирусной инфекции другого типа, называемойперсистентной

( стойкой ), новые вирусы покидают клетку-хозяина постепенно. Клетка

продолжает жить и делится, производя новые вирусы, хотя её функцио-

нирование может измениться.

Третий тип инфекции называется латентным (скрытым). Генетический

материал вируса встраивается в хромосомы клетки и при её делении

воспроизводится и передаётся дочерними клетками. При определённых

условиях в некоторых из заражённых клеток латентный вирус активиру

ется, размножается, и его потомки покидают клетки. Инфекция развива-

ется по литическому или персистентному типу.

Болезни, которые вызываются вирусами, легко передаются от больных

здоровым и быстро распространяются. Долгое время полагали, что виру

сы вызывают острые массовые заболевания. К настоящему времени накоп

лено много доказательств того, что вирусы являются причиной и раз

личных хронических болезней длящихся годами и даже десятилетиями.

Разработка методов изучения вирусов, открытие вирусов (теперь их

известно около полутора тысяч), определение диапазона их болезнет-

ворных проявлений и попытки борьбы с ними были основным содержанием

вирусологии первый половины нашего столетия. Именно негативные

свойства вирусов, точнее способность вызывать болезни, послужили

вначале главным стимулом к их изучению. Но в процессе этой работы

были обнаружены многие положительные свойства вирусов ,благодаря ко

торым во второй половине 20 в. они стали замечательной моделью для

исследования фундаментальных проблем биологии. С их помощью были

сделаны такие выдающиеся открытия, как расшифровка генетического ко

да и строение генетических нуклеиновых кислот, установлены законо

мерности синтеза белков. Вирусы оказались основным инструментом ге-

нетической инженерии. Теперь мы знаем что по своему строению и

свойствам вирусы занимают промежуточное место между сложнейшими хи

мическими веществами (полимерами, макромолекулами) и простейшими ор

ганизмами (бактериями).

1.1 Строение и химический состав вирионов.

Самые крупные вирусы (вирусы оспы) приближаются по размерам к не

большим размерам бактерий, самые мелкие (возбудители энцефалита, по

лиомиелита, ящура) - к крупным белковым молекулам, направленных к

молекулам гемоглобина крови. Иными словами, среди вирусов есть свои

великаны и карлики. Для измерения вирусов используют условную вели-

чину, называемую нанометром ( нм ). Один нм составляет миллионную долю

миллиметра. Размеры разных вирусов варьируют от 20 до нескольких со

тен нм .

Простые вирусы состоят из белка и нуклеиновый кислоты. Наиболее

важная часть вирусной частицы - нуклеиновая кислота - является носи

телем генетической информации. Если клетки человека, животных, рас

тений и бактерий всегда содержат два типа нуклеиновых кислот дезок-

сирибонуклиновую кислоту - ДНК и рибонуклеиновую - РНК, то у разных

вирусов обнаружен лишь один тип - или ДНК, или РНК, что положено в

основу их классификации. Второй обязательный компонент вириона -

белки отличаются у разных вирусов, что позволяет распознавать их с

помощью иммунологических реакций.

Более сложные по структуре вирусы, кроме белков и нуклеиновых кис

лот, содержат углеводы, липиды. Для каждой группы вирусов характерен

свой набор белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Некоторые

вирусы содержат в своём составе ферменты.

Каждый компонент вирионов имеет определённые функции: белковая

оболочка защищает их от неблагоприятных воздействий, нуклеиновая

кислота отвечает за наследственные и инфекционные свойства и играет

ведущую роль в изменчивости вирусов, а ферменты участвуют в их разм

ножении. Обычно нуклеиновая кислота находится в центре вириона и ок

ружена белковой оболочкой (капсидом), как бы одета в неё (рис.1).

Капсид состоит из определённым образом уложенных однотипных белковых

молекул (капсомеров), которые образуют симметричные геометрические

формы в месте с нуклеиновой кислотой вирусы (нуклеокапсид ). В случае

кубической симметрии нуклеокапсида нить нуклеиновой кислоты свёрнута

в клубок, а капсомеры плотно уложены вокруг неё. Так устроены вирусы

полиомиелита, ящура и др.

При спиральной (палочковидной) симметрии нуклеокапсида нить вируса

закручена в виде спирали, каждый её виток покрыт капсомерами, темно

прилегающими друг к другу. Структуру капсомеров и внешний вид вирио

нов можно наблюдать с помощью электронной микроскопии.

Большая часть вирусов, вызывающих инфекции у человека и животных,

имеет кубический тип симметрии. Капсид почти всегда имеет форму ико

саэдра - правильного двадцатигранника с двенадцатью вершинами и с

гранями из равносторонних треугольников.

Многие вирусы помимо белкового капсида имеют внешнюю оболочку.

Кроме вирусных белков и гликопротеинов она содержит ещё и липиды,

позаимствованные у плазматической мембраны клетки-хозяина. Вирус

гриппа - пример спирального вириона в оболочке с кубическим тип симметрии.

Современная классификация вирусов основана на виде и формы их нук

леиновой кислоты, типе симметрии и наличии или отсутствие внешней

оболочки.

1.2 Размножение вирусов.

Размножение вирусов происходит особым, ни с чем не сравнимым спо

собом. Сначала вирионы проникают внутрь клетки, и освобождаются ви

русные нуклеиновые кислоты. Затем «заготавливаются» детали будущих

вирионов. Размножение заканчивается сборкой новых вирионов и выходом

их окружающую среду.

Рассмотрим простейший способ размножения вирусов (рис. 2). Предс

тавим себе некий обобщённый вариант вирусной частицы, состоящей из

двух основных компонентов - нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), зак

лючённой в белковой чехол (оболочку). Встреча вирусов с клетками на

чинается с его адсорбций, то есть прикрепления к клеточной стенки,

плазматической мембране клетки. Причём каждый вирион способен прик

репляться лишь к определённым клеткам, имеющие специальные рецепто

ры. На одной клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вири

онов. Затем начинается внедрение или проникновение вириона в клетку,

которое осуществляет она сама. Этот процесс называется виропексисом.

Клетка как бы «втягивает» прикрепившихся вирионов внутрь.

Более просто устроены бактерии не способны сами захватывать вирионы

из окружающей среды. Этим,по-видимому, и можно объяснить наличие у

поражающих их вирусов сложного и совершенного аппарата, подобно

шприцу, впрыскивающего нуклеиновые кислоты.

В зараженной клетке бактериальные ферменты репликации синтезируют

комплементарную ей цепь, которая служит матрицей для образования фа

говых ДНК. Они соединяются с фаговыми белками, также синтезированные

бактериальными ферментами, и новые фаги покидают клетку-хозяина.

Разнообразие видов и форм вирусов нуклеиновых кислот определяет и

разнообразие способов их репликации. Бактериофаг (вирус, который по

селяется в клетках бактерий) Т4 имеет одну двухцепочечную линейную

молекулу, состоящую из 160 x 10^530 пар нуклеотидов. В ней закодировано

более 150 различных белков, в том числе более 30 белков, участвующих

в репликации фаговой ДНК. Обезьяний вирус SV40 имеет двухцепочечную

кольцевую ДНК. Репликация у вирусов с двухцепочечной ДНК принципи

ально не отличается от репликации бактериальной и или эукариотичес

кой ДНК.

Многие вирусы растений содержат одну линейную молекулу РНК, напри

мер первый из описанных вирус табачной мазаики (ВТМ). Молекула РНК

ВТМ заключена в белковый капсид, состоящий из 2130 идентичных поли

пептидных субъединиц.

Репликация РНК вируса табачной мозаики осуществляется ферментом,

Называемым 1 РНК-зависимой РНК-полимеразой 0, закодированной в геноме

вируса. Сначала этот фермент строит комплементарную РНК, а затем по

ней, как по матрице, синтезирует множество вирусных РНК.

Поразительно, как вирусы, которые в десятки и даже сотни раз мень

ше клеток, умело и уверенно распоряжаются клеточным хозяйством. Для

построения себе подобных они используют клеточные материалы и энер

гию. Размножаясь, они истощают клеточные ресурсы и глубоко, часто

необратимо, нарушают обмен веществ, что в конечном счёте является

причиной гибели клеток.

1.3 Болезнетворные свойства вирусов.

Диапазон патологических процессов, вызываемых вирусами, очень ши

рок (таб.). Здесь и так называемые генерализованные инфекции

(грипп, корь, бешенство, свинка, оспа и др.), и местные поражения

кожи и слизистых оболочек (герпес, бородавки), и болезни отдельных

органов и тканей (миокардиты, гепатиты, лейкозы), и, наконец, злока

чественные образования (рак, саркома у животных). Распространёными

заболеваниями остаются грипп и острые респираторные заболевания,

корь, вирусный гепатит, тропические лихорадки, герпес и другие ви

русные болезни. В природе существует мало чисто человеческих виру

сов; все они близки и аналогичны соответствующим вирусам животным.

Какова вероятность встречи с вирусами? С возбудителями гриппа, ко

ри, свинки, герпеса, цитомегалии, гастроэнтерита и различных ОРЗ

контакты практически неизбежны (90-100%); с вирусами вызывающими ге

патит, краснуху, бешенство, везикулярный стоматит, полиомиелит, мио

кардиты, встреч можно избежать. Так или иначе, но человек на протя

жении всей жизни подвергается опасности заразиться и заболеть ка

кой-либо вирусной инфекцией, хотя существует определённая возрастная

чувствительность к вирусам.

Ещё не родившемуся плоду человека грозят два вируса - краснухи и

цитомегалии, которые передаются внутриутробно и очень опасны. Ново

рождённые и грудные младенцы ещё более уязвимы: им угрожают вирусы

герпеса 1-го и 2-го типа и вирус гепатита. Также подстерегают их но

вые опасности - грипп, различные ОРЗ, полиомиелит, острые гастроэн

териты.

Итак, вирусы являются постоянными спутниками человека от рождения

вплоть до глубокой старости. Считается, что при средней продолжи

тельности жизни 70 лет около 7 лет человек болеет вирусными заболе

ваниями. Подсчитано, что в среднем человек ежегодно сталкивается с 2