2 Роль вірусів в еволюції органічного світу

За ​​гіпотезою Жданова В. М., 1974, віруси є важливим фактором еволюції органічного світу. Долаючи видові бар'єри, віруси можуть переносити окремі гени чи групи генів, а інтеграція вірусної ДНК з хромосомами клітин може приводити до того, що вірусні гени стають клітинними генами, які виконують важливі функції, оскільки вірусний генетичний матеріал в хімічному відношенні подібни й з генетичним матеріалом всіх клітин

3 Еволюція вірусів та її докази

Еволюція вірусів підкоряється загальним закономірностям еволюційного процесу органічної матерії. Особливістю Е.В. є високі темпи, тісний взаємозв'язок і взаємовплив з еволюцією господарів. Особливо високі темпи Е.В. відзначені у вірусів з фрагментарним геномом, РНК-вірусів, що утворюють ДНК-копію геному, вірусів з геномом однонитчатою РНК. У першому випадку вона визначається високою частотою рекомбінації при змішаній інфекції, у другому і третьому - частими помилками при транскрипції генетичної інформації. У сучасний період темпи Е.В. ще більше прискорилися в результаті тиску, що посилюється антропогенних факторів.

Віруси, будучи генетичними паразитами і набувши недосконалу форму життя, підпорядковуються законам еволюції органічного світу і володіють необхідними атрибутами життя - спадковістю та мінливістю, а також схильні до природного відбору. Мінливість вірусів зачіпає різні біологічні властивості - морфологію, антигенну структуру, імуногенність, тканинної тропізм, патогенність, коло сприйнятливих господарів, біохімічні властивості, стійкість до фізичних і хімічних впливів. Основу спадкової мінливості вірусів складають зміни їх генетичного матеріалу.

4 Поняття про "прості" і "складні" віруси

Прості віруси – віруси, до складу яких входять білки та нуклеїнова кислота

Капсид складається з окремих одиниць капсомерів.

Складні віруси - віруси до складу яких входять білки, нуклеїнова кислота, а також ліпіди та вуглеводні. Ці віруси мають суперкапсидну оболонку, як правило клітинного походження.

5 Хімічний (елементний) склад вірусів

Елементарний склад віріонів в середньому може характеризуватись такими

показниками (%): вуглець – 50 - фосфор – 0,4-0,5 кисень – 20 - сірка – 0,1-0,2 водень – 7 - зольні елементи – 2,5 азот – 16

6 Біохімічний склад вірусів

Незважаючи на значні відмінності в будові та хімічному складі різних вірусів, усі вони мають два основні компоненти: нуклеїнову кислоту і білковий капсид (оболонку).

У найпростіших вірусів, наприклад у ВТМ, капсид складається з ідентичних субодиниць білка, які містять 158 амінокислот ВТМ. 21301100 пептидних ланцюжків субодиниць капсиду укладені по спіралі так, що виникає порожній циліндр завдовжки 300 нм і діаметром 15 нм.

У складніше організованих вірусів білкова оболонка складається з кількох білків, наприклад в аденовірусів виявлено близько 10 різних структурних білків, які беруть участь у формуванні капсида і серцевини вібріону. Крім структурних білків, у складі вірусних частинок виявлено також ферментні білки. Це, зокрема, РНК-залежна РНК полімераза (транскриптаза), РНК-залежна ДНК полімераза (ревертаза), АТФ-аза бактеріофагів зі скоротливими чохлами відростків та багато інших. Є дані, що ці ферменти кодуються вірусним геномом. Основним компонентом вірусів є також нуклеїнові кислоти (РНК або ДНК). На відміну від клітинних організмів, у вірусів, на додаток до двох основних типів нуклеїнових кислот, є також одноланцюгові ДНК і дволанцюгові РНК.

Одноланцюгова ДНК фагів має кільцеву форму, а вірусів, які уражають еукаріотні клітини, — лінійну. Вторинна структура одно-ланцюгової ДНК вірусного походження нічим не відрізняється від макромолекулярної організації одноланцюгових РНК.

Дволанцюгова РНК, вперше відкрита у реовірусів, виявилась досить поширеною в царстві вірусів. Вторинна структура РНК являє собою досконалу подвійну спіраль, що містить два комплементарні полірибонуклеотидні ланцюги.

Крім білків і нуклеїнових кислот, до складу вірусних частинок можуть входити ліпіди, вуглеводи та інші речовини. Ліпіди виявлені у складно організованих вірусів. Вони містяться переважно в складі ліпопротеїдної оболонки (суперкапсида) і формують її ліпідний бімолекулярний шар, в якому містяться суперкапсидні білки.

Вважають, що ліпідний компонент стабілізує структуру вібріону.

Вуглеводи у вірусів входять до складу глюкопротеїдів. Кількість їх може становити понад 10 % у перерахунку на масу вібріону.

Вуглеводний компонент глюкопротеїдів вірусу відіграє істотну роль у структурі та функції білка. Він є каркасом для локальних ділянок глюкопротеїду, забезпечуючи збереження конформації білкової молекули, і зумовлює її захист від ферментів протеаз.

Блок 4

№1 Типи симетрії вірусів

• Спіральна симетрія (ротаційно-трансляційна). ЇЇ мають нитковидні віруси. Білкові субодиниці розташовуються по спіралі, а між ними, також по спіралі, укладена геномна нуклеїнова кислота. Найкраще всього цей тип симетрії вивчений у ВТМ

• Ікосаедрична симетрія (кубічна) У таких вірусів нуклеїнова кислота оточена капсомерами, створюючими фігуру ікосаедра— многогранника з 12 вершинами, 20 трикутними гранями і 30 кутами. До вірусів з подібною структурою відносять аденовіруси, реовіруси, ірідовіруси, герпесвіруси і пікорнавіруси. Організація за принципом кубічної симетрії надає вірусам сферичну форму. Принцип кубічної симетрії — найекономічніший для формування замкнутого капсиду, оскільки для його організації використовуються порівняно невеликі білкові блоки, створюючі великий внутрішній простір, в який вільно укладається нуклеїнова кислота.

• Змішана симетрія. КОМБІНОВАНА, або змішана, симетрія у вірусів може бути представлена різними варіантами. Наприклад, частка бактеріофага має "голівку" правильної геометричної форми і "хвіст" із спіральною симетрією.

• Плеоморфні віруси. Зустрічаються віруси з ще складнішою будовою. Віріони поксвірусів (віруси групи віспи) не мають правильного, типового капсиду: між серцевиною і зовнішньою оболонкою у них розташовуються трубчасті і мембранні структури.

№2 Принцип самозбірки вірусів з ротаційно-трансляційним типом симетрії

Капсиди, збираються за принципом самозбірки. Це означає, що зі всіх можливих форм капсиду реалізується лише та, яка відповідає мінімуму вільної енергії специфічних білків даного вірусу. Збірка складних структур (наприклад, збірка капсиду в бактеріофага Т-4) здійснюється в строго певній послідовності, коли одна група субодиниць служить остовом або адаптором для іншої групи субодиниць . В ряду вірусів у формуванні капсидів беруть участь неструктурні вірус-специфічні білки. Для спіральних вірусів:

1. Самозбірка відбувається одним способом.

2. Взаємодія між нуклеїновою кислотою і білком максимальна.

3. Площа поверхні віріона велика.

4. Вивільнення нуклеїнової кислоти неможливе без руйнування віріона.

№ 3 Принцип самозбірки вірусів з ікосаедричним типом симетрії

Капсиди, збираються за принципом самозбірки. Це означає, що зі всіх можливих форм капсиду реалізується лише та, яка відповідає мінімуму вільної енергії специфічних білків даного вірусу. Збірка складних структур (наприклад, збірка капсиду в бактеріофага Т-4) здійснюється в строго певній послідовності, коли одна група субодиниць служить остовом або адаптором для іншої групи субодиниць . В ряду вірусів у формуванні капсидів беруть участь неструктурні вірус-специфічні білки. Для сферичних вірусів:

1. Можливі варіанти самозбірки.

2. Взаємодія між нуклеїновою кислотою і білком слабка.

3. Площа поверхні віріона мінімальна.

4. Вивільнення нуклеїнової кислоти можливе без руйнування віріона

Упаковка за типом ікосаедра дозволяє здійснювати перехід від структурних одиниць (білкових субодиниць) до морфологічних – капсомерів.

• 60 протомерів (5 протомерів утворюють пентамер)

  • Кожен складається із 4 білків

    • VP1, 2, 3 та 4

      • VP4: вилимий лише із середини частки

    • VP1: зелений

    • VP2: червоний

    • VP3: синій

    • VP4: жовтий

• Приєднання

  • VP1 має каньйон клітинна молекула приєднується до дна каньйону

  • Молекули- видовжені

• АТ занадто великі, щоб досягнути цієї точки

№ 4 Принципи класифікації вірусів

У основу класифікації вірусів покладені наступні категорії:

• Геном: тип нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), її структура, кількість ниток (одна або дві), особливості відтворення вірусного генома;

• розмір і морфологія віріонів, кількість капсомерів і тип симетрії;

• Білки

• Ліпіди

• вуглеводи

• біологічні властивості

• антигенні властивості і ін.

№ 5 Таксономічні категорії вірусів:

Система класифікації представляє собою серію іерархічних таксонів:

Царство (Kingdom) Vira

Порядок (Order) (-virales) Mononegavirales

Родина (Family) (-viridae) Paramyxoviridae

Підродина (Subfamily) (-virinae) Pnevmovirinae

Рід (Genus) (-virus) Pnevmovirus

№ 6 Порівняння таксономії царства Vira з іншими царствами

Віруси:

Царство (Kingdom) Vira

Порядок (Order) (-virales) Mononegavirales

Родина (Family) (-viridae) Paramyxoviridae

Підродина (Subfamily) (-virinae) Pnevmovirinae

Рід (Genus) (-virus) Pnevmovirus

Гриби:

Царство Fungi

Відділ (-mycota) Basidiomycota

Клас (-mycetes) Agaricomycetes

Порядок (-ales) Boletales

Родина (-aceae)Boletaceae

Рід Boletus

Рослини

Царство Fungi

Відділ (-phyta) Magnoliophyta

Клас (-psida) Magnoliopsida

Порядок (-ales) Caryophyllales

Родина(-aceae) Polygonaceae

Рід Polýgonum

Тварини

• царство — regnum

• тип — phylum

• класс — classis

• отряд— ordo

• семейство — familia

• род — genus

• вид — species