Жалпы вирусология. Вирустарды жүйелеу негіздері

Ф КГМУ 4/3-04/02

ИП №6 УМС  при КазГМА

от 14 июня 2007 г.

ҚАРАҒАНДЫ МЕМЛЕКЕТТІК  МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ

МИКРОБИОЛОГИЯ ЖӘНЕ ИММУНОЛОГИЯ КАФЕДРАСЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДӘРІС

 

Тақырыбы: «Жалпы   вирусология.   Вирустарды   жүйелеу   негіздері. Вириондардың   құрылымы   және   химиялық   құрамы. Бактериофагтар»

 

 

 

 

 

Микробиология пәні

5В130100 - «Жалпы медицина» мамандығы

II курс 

Уақыты (ұзақтығы) 1 сағ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қарағанды 2011 ж

 

Кафедра мәжілісінде  талқыланды

«23» 09. 2011. хаттама № 2

Кафедра меңгерушісі, доцент ________________ Ахметова С.Б.

 

Тақырыбы: Жалпы   вирусология.   Вирустарды   жүйелеу   негіздері. Вириондардың   құрылымы   және   химиялық   құрамы. Бактериофагтар.

Дәрісті оқу мақсаты: студенттерді вирустар мен бактериофагтың құрылысындағы ерекшеліктермен таныстыру, вирустың торша-иесімен әрекеттесу кезеңдері және осының нәтижесі, вирустарды дақылдандыру әдістері, бактериофагты тәжірибеде қолдану, сонымен қатар хромосомадан тыс генетикалық ақпаратты тасымалдаушылар, медициналық биотехнология.

 

Дәрістің  жоспары:

Кіріспе

1. Вирустардың негізгі құрылысы
2. Вирустардың морфологиялық құрылысы
3. Вирустың торша-иесімен әрекеттесу кезеңдері
4. Вирустың торша-иесімен әрекеттесуінің нәтижесі.
5. Вирустарды дақылдандыру әдістері
6. Торша дақылының типі
7. Торшаны дақылдандыруға арналған арнайы қоректік орта
8. Торша дақылында вирустық инфекциялардың пайда болуы
9. Вирустардың номенклатурасы
10. Бактерияның вирусы (бактериофаги)
11. Фаг пен бактерияның әрекеттесуінің негізгі кезеңдері
12. Фагтың негізгі қасиеттері
13. Бактериофагты тәжірибеде қолдануы
14. Бактерия және вирустың генетикасы
15. Вирустардың генетикасы
16. Медициналық биотехнология және гендік инженерия.

 

ВИРУСТАР ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ  ЖІКТЕЛУІ, ҚҰРЫЛЫСЫ,  
РЕПРОДУКЦИЯСЫ, ӨСІРУ ӘДІСТЕРІ. ВИРУСҚА ҚАРСЫ ИММУНИТЕТ.

 

      Вирустар – тұқым қуалаушылық  қасиеті бар, өзгеруге, көбеюге бейім өте ұсақ, тірі микроорганизмдер. Вирустардың бактериялардан айырмашылығы – клеткалық құрылысы болмайды, тек қана бір нуклеин қышқылы – ДНҚ немесе РНҚ болады. Клетка ішінде генетикалық дәрежедегі паразиттер болып саналады. Белок синтездейтін рибосомалары болмайды, сондықтанда оларда зат алмасу жүрмейді.

      Вирустардың пайда болуы жөніндегі  әртүрлі гипотезалардың арасында  көп таралған пікір мынау: клеткалық  ДНҚ-сынан  ДНҚ вирустар, клеткалық  РНҚ-дан РНҚ-вирустар пайда болады. Бұл гипотезаның негізгі дәлелі – клеткалық және вирустық нуклеин қышқылдарының ұқсастығы болып табылады.

ЖІКТЕЛУІ

Vira дүниесі екі үлкен топқа бөлінеді – ДНҚ және РНҚ – құратын топтар. Топтар тұқымдастықтың тармағынан, туыстардан және түрлерден тұрады. Жіктелу принципі мына белгілерге негізделген:

    А.  Вирустардың қасиеттері – нуклеин  қышқылдары, капсид симметриясының  типі, суперкапсидтің болуы және  болмауы, вирионның бетіндегі  рецепторлық құрылыстардың өзгешелігі, вирионның формасы және өлшемі, оның антигендік сипаттамасы:

    Б.  Сезімтал өзгерулердің тобы, әртүрлі  органдар мен тіндерде тропизмі  болады.

    В.  Инфекцияның әсер ету жолы  және географиялық таралуы.

 

ҚҰРЫЛЫСЫ.

    Вирус  құрылысының компоненттері: капсомер-белокты  бөлек бірлігі, капсид-капсомерлерден құралған, нуклеокапсид – нуклеин қышқылы мен капсид белогының комплексі, вирион – вирустың бүтін бөлшегі.

   Вирустардың  құрамы өте қарапайым. Олар  нуклеин қышқылынан және оларды  қоршап жататын – капсид және  суперкапсид деп аталатын қабаттардан, сондай-ақ вирус қабығының сыртындағы рецепторлардан  (синонимі – бекітуші белоктар, тікенектер) құралады. Аздаған ферменттер болады, олардың біреулері вирус нуклеин қышқылдарының репликациясына және вирус белоктарының транскрипциясына қажет, албасқалары – клетканың ішіндегі метоболиттік процесстерді өзгертіп немесе тежей отырып, зат алмасу процесстерінің вирустардың бөлшектерін құрастыру үшін жұмыс істетеді.

   Морфологиялық  құрылысы бойынша вирустар 2 топқа  бөлінеді:

1. жай, қарапайым құрылысы – нуклеин қышқылы және оны қоршаған капсидтен тұрады (полимиелит вирусы, аденовирустар, құтыру вирусы)
2. күрделі құрылысты – нуклеин қышқылынан, капсид және суперкапсидтен тұрады.

 

     ДНҚ  немесе РНҚ вирионның ортасында  орналасады. Вирус геномы 3-4-тен (парвовирустар) 150-ге дейін (шешек вирусы) геннен құралады. Әртүрлі вирустардың геномындағы нуклеин қышқылы бір немесе екі жіпшелі, үздіксіз немесе үзікті, түзу сызықты немесе сақиналы болуы мүмкін. Мысалы: ЖИТС вирусында екі үзіксіз түзу сызықты РНҚ жіптері, әрі 1/3 қысқартылған ішкі жіп; тұмау вирусында бір үзікті РНҚ жібі бар. Нуклеин қышқылы геномды белоктармен байланыстырады.

      Капсид – жеке-жеке белоктық  суббірліктен құралған – капсомерлерден  тұрады. Капсомерлердің кеңістіктегі  орнына сәйкес капсид симметриясының екі түрі болады – спиральдық және кубтық. Спиральды типінде капсид нуклеин қышқылын орап жатады, кубты типінде – капсид ортасында нуклеин қышқылы орналасқан қуыс дене тәрізді болады.  Бактерия вирустарында – бактериофагтарда симметрияның кубтық болса, ал өсіндісінде – спиральдық болып келеді.

    Құрылысы  күрделі вирустардың суперкапсиді  липопротеидтық комплекстен тұрады. Вирионның құрамындағы липидтер  мен көмірсутектердің шығу тегі  клеткалық екендігі осы күні  мойындалып отыр.

    Вирионның  бетіндегі рецепторлардың формасы әртүрлі: таяқшалы, саңырауқұлақты, шоқпарлы т.б. Химиялық құрамы бойынша бұлар гликопротеидтердің қатарына жатады. Вирустар рецепторлар арқылы сезімтал клетканың бетіне жабысады (адсорбцияланады), ал сондай-ақ рецепторлардың белгілі физика-химиялық қасиеттері бар. Мысалы, тұмау вирусының 2 түрлі рецепторы бар – таяқшалық – гемагглютининдер және шоқпарлық – нейраминидазалар.

   Гемагглютининдердің  рецепторлық қызметінен басқа  эритроциттерді гемолиздеу қабілеті  бар, сонымен қатар ауру адамның организмінде талғамды антиденелер түзіліп, жоғары иммуногендік қасиет көрсетеді, талғамды антиденелер әсіресе рецепторлық құрылымдарға қарсы пайда болатындығына назар аудара кету керек. Вирустық талғамдылығы бар белоктар құрылысты және құрылыссыз түрге бөлінеді. Құрылысты белоктарға капсидтің, суперкапсидтің, рецепторлық құрылымдардың белоктары, сонымен қатар нуклеин қышқылымен байланысқан геномдық белоктар жатады.

    Құрылыссыз  белоктар вирионды репродукцияға  дайындайды және төменде көрсетілген  ферменттерден тұрады: нуклеин қышқылының репликациясына және транскрипциясына қажетті полимеразалар, вирустық талғамдылығы бар белоктарды бөлуші – протеазалар және реттеуші белоктар – ферменттер.

    Вирустар  мөлшеріне байланысты төмендегідей  топтарға бөлінеді:

1. ұсақ – 50 нм кем (полимиелит вирусы, А және В гепатиттервирустары)
2. орташа – 150 нм кем (құтыру вирусы, тұмау вирусы)
3. ірі – 400нм дейін (шешек вирусы)

Вирус бөлшектерінің  өлшемін анықтау әдістері:

1. диаметрі белгілі микропорлары бар мембраналық фильтр арқылы сүзу:
2. ультрацентрифгалау кезінде вирус бөлшектерінің тұнбаға түсу жылдамдығымен;
3. электрондық микроскоп көмегімен;
4. вирус бөлшектері суспензиясынан өткен иондаушы радиация ағынын өлшеу арқылы анықталады.

 

РЕПРОДУКЦИЯ.

     Вирустардың  жануарлардан, өсімдіктерден және микробтардан айырмашылығы олар тек қана тірі сезімтал клетканың ішінде дисьюниктивті жолымен көбейеді. Вирустар өздерінің белоктерын және нуклеин қышқылын синтездеу үшін, клетканың құрылысын және зат алмасу процесін пайдалынылады. Вирус жұққан клетка өзінің гентикалық және рибосомдық аппаратымен вирусспецификалық нуклеин қышқылдарының және белоктарының түзілуіне мүмкіндік туғызады. Осы нуклеин қышқылдарынан, белоктардан капсидтер, суперкапсидтер және рецепторлық құрылымдар түзіледі. Сондықтан, вирустар генетикалық паразиттер болып саналады. Және де, вирус компоненттерінің синтезі бөлек-бөлек жүргізіледі. Нуклеин қышқылдары цитоплазмада немесе ядрода, ал вирус белоктары клеткалық рибосомаларда жиналады және содан кейін барып олар қосылып бүтін вирион құрылу процесі басталады. Осындай көбею немесе репродукция әдісі, дисьюниктивті немесе бөлектенген әдіс деп саналады.

    Репродукцияның  негізгі кезеңдері: сезімтал клетканың  бетіне вирус бөлшектерінің адсорбцилануы,  вирус клетканың ішіне енуі, оның шешінуі; транскрипция, трансляция және репликация; вирус бөлшектерінің жиналуы және клеткадан шығуы.

1. Сезімтал клетка – нысана (мишень) бетіндегі рецепторларға вирустың адсорбциясы. Макроорганизмнің әртүрлі тіндер вирустық инфекцияның тропизмімен анықталады. Мысалы: тұмау вирусы – тек қана тыныс алу жолының шырышты қабығының клеткаларына бекінеді, құтыру вирусы – нерв клеткаларына, ЖИТС вирусы – лимфоциттерге бекінеді. Тұмау вирусы гемагглютинин рецепторлары арқылы тыныс алу жолдарының юоғарға бөліміндегі эпителиальді клеткалардың бетіндегі комплементарлы рецепторлар арқылы байланысады. Егер де вирус клетка ішіне өте алмаса, нейраминидаза – вирус бетіндегі бекітуші белок – вирусты бұл клеткадан бөліп алып басқа клеткаға өтуіне мүмкіндік жасайды. Бір клетканың бетінде спецификалық рецепторларлың саны 10⁴-10⁵ болады.
2. Вирустық бөлшектердің клеткаға енуі энергияға тәуелді процесс және екі әдіспен іске асырылады: 

А) пиноцитоз  арқылы клетка қабығынан өтуі. Цитоплазмалық  мембрана вирус бөлшегін қамтып алып клетканың ішіне өтеді, вирус содан кейін мембранадан ажырайды (осындай әдіспен құтыру, полимиелит вирустары енеді).

Ә) вирус қабығымен  клеткалық мембрананың бірімен-бірі қосылу әдісімен енуі (құрылысы күрделі  вирустарға тән – тұмау, ұшық вирустары). Әдетте, клетканың ішіне репродукция процесіне қажетті вирустық нуклеин қышқылы және вирустық фермент – белктары енеді.

Б) Клетканың  мембранасына сәйкес, вирустардың шешінуі  әртүрлі болуы мүмкін. Мысалі: бактериофагтар өз қабығынан микробтық клетканың  бетіне босатыады, шешек вирусы суперкапсидті клетка мембранасында қалдырып, капсидпен клетканың ішіне босатылады, полимиелит вирусы клеткаға еніп ішінде өзінің жалғыз қабығы – капсидтен босатылады. Шешінудің мағынасы мынау: тек қана қабықтан босатылған вирус көбейе алады, инфекция процесі сонда ғана дамиды.

3. а) транскрипция – бұл гентикалық коді заңы бойынша вирустық РНҚ немесе ДНҚ көшіріп жазылуымен байланысты иРНҚ-ның пайда болуы.

б) трансляция –  бұл иРНҚ-дағы гентикалық ақпаратты  аминқышқылдарының спецификалық жүйелілігі түріне көшіру процесі және вирусспецификалық белоктардың синтезінің басталуы. Қазіргі кезде вирустық иРНҚ клетканың рибосомальді аппаратымен қалай әрекеттеседі және рибосомаларда вирусспецификалық белоктар қалай жұмыс істейтіндігі  әлі белгісіз. Синтезделген вирустық белоктар өзінің қызметін, олардан протеаза ферменттері арқылы кейбір ерекше жерлерде пептидтер кесіліп тастағаннан кейін және глюкозилденген, ацетилденген,фосфорилденгеннен кейін ғана істей алады;

в) репликация –  бұл вирус нуклеин қышқылы  молекуласының (ДНҚ немесе РНҚ) синтезі. Вирусспецификалық белоктардың синтезі тек қана клетка рибосомаларда жүрсе, ал вирустың нуклеин қышқылының репликациясы ядрода (ұшық вирусы, аденовирустар) немесецитоплазмада (шешек, құтыру, полимиелит вирустары) жүреді.

4. Вирус бөлшектерінің жинақталуының екі түрі болады;

а) вириондардың жинақталуы (толық жетілуі) клетканың  ішінде өтеді (аденовирустар, шешек, полимиелит вирустары);

б) вирионның  жинақталуы клеткадан шығу мезгілінде аяқталады (тұмау вирусы, ретровирустар).

 

         Вирустар бөлігінің жинақталу процесі клетка мембраналарында жүреді: ядро, цитоплазмалық, эндоплазмалық мембраналарында жүреді. Клетка ішінде вирустық бөлшектердің жинақталу орны – фабрикалар (вируспен зақымдалған клеткаларды зерттегенде анықталады және қосындылар деп аталады). Олар цитоплазмада (құтыру инфекциясы кезіндегі Бабеш-Негри денешіктері) немесе ядрода (ұшық инфекцияда) болуы мүмкін.

       Вирус бөлшектерінің клеткадан  шығу әдістері:

 а) «жарылу»  жолымен, кейде жиналған вирус  бөлшектері бір мезгілде клеткадан шыққанда оның бұзылып жойылуына себеп болады. Бұл әдіс құрылыстары жай вирустарға тән (полимиелит вирусы, аденовирустар);

 б) «бүршіктену»  жолымен, кейде вирус бөлшектері  аздаған мөлшерде клеткадан шығады. Бұл әдіс құрылысы күрделі  вирустарға тән (ұшық, тұмау вирустары). Клетка ұзақ уақыт тіршілігін сақтайды.