Порівняльна характеристика вірусів та клітинних мікроорганізмів

При порівнянні вірусів з інфекційними агентами клітинної будови (мікоплазми, бактерії, риккетсії, хламідії та ін.) виявляються і спільні риси, і відмінності.

Спільними рисами є те, що віруси

· мають генетичну інформацію у вигляді нуклеїнової кислоти;

· відтворюють нові вірусні частинки (реалізують спадкову інформацію);

· змінюються під дією природнього або штучного відбору;

Відмінності полягають в тому. що віруси:

· мають значно менші розміри (рис.4). Розміри віріонів вимірюються в нанометрах (нм= 10^-9 м), деякі вчені для вимірювання складових віріонів користуються ангстремом (А = 10 ^–10 м). Всі відомі в наш час віруси можуть бути розміщені в інтервалі від 20-30 нм до 400-700 нм.

 

Рис. Розміри вірусів та інфекційних агентів клітинної будови.

· В складі вірусів є тільки одна з відомих нуклеїнових кислот (або РНК, або ДНК)

· Не мають органоїдів, що відповідають за синтез білка або перетворення енергії;

· Нездатні проводити обмін речовин самостійно. У відсутності хазяїна нічим не живляться, нічого не синтезують, нічого не виділяють;

· Утворюють нові віріони (розмножуються) тільки у чутливому організмі (тканині, клітині);

· Є паразитами не на клітинному, а на генетичному рівні.

 

Паразитизм на генетичному рівні здійснюється незалежно від розмірів, складності організації або особливостей біохімічних реакцій зараженого організму і тому віруси розвиваються як в організмах рослин. Так і комах чи ссавців (рис.

 

 

Рис.. Схематичне зображення вірусів різних типів.

 

В залежності від місця існування частинки вірусної популяції – віруси представляють водночас і живі, і неживі об’єкти. При розвитку в клітині хазяїна вірус є живим організмом, і тому він називається „внутрішньоклітинна форма”, „вегетативна форма”, комплекс “вірус-клітина”. За межами організму хазяїна (в оточуючому середовищі) вірус є набором хімічних речовин і тоді він – „вірусна частинка”, „вірусний корпускул” або „віріон”.

 

1.3. Ультраструктура (архітектура) віріонів

 

Кожен з вірусів характеризуються певною будовою. Замість терміну “морфологія”, який використовується для позначення будови клітинних об’єктів, будову вірусів позначають термінами “структура”, “архитектура” або “архітектоніка”.

В залежності від кількості оболонок, які захищають нуклеїнову кислоту віруса від дії факторів оточуючого середовища, їх можна розділити на прості (прості, безоболонкові) та складні (складні, оболонкові). Терміни “оболонкові” та “безоболонкові” говорять не про наявність оболонок взагалі, а про їх кількість у тих чи інших віріонів.

Табл.. Ультраструктура зрілих віріонів.

Назва структури	Наявність у віріонів
Прості або безоболонкові	Складні або оболонкові
Геном	+	+
Серцевина	Структура – необов’язкова, характернатільки для окремих вірусів. У них нуклеїнова кислота геному захищена білками. Які не є частиною капсидної оболонки. Така структура називається серцевиною, а молекула ДНК або РНК – нуклеїновою кислотою, асоційованою з білками.
Капсид	+	+
Матрикс	відсутній	+ В складі матриксу у найбільших за розмірами вірусів можуть знаходитися різноманітні білки, згруповані або у вигляді тонкої оболонки, або у вигляді дифузного шару.
Суперкапсид	відсутній	+
Пепломери	відсутні	+ або – Проходять крізь суперкапсид. Кількість у різних вірусів розрізняється. Іноді їх так багато, що їх поверхня утворює додаткову оболонку (пеплос)

 

Всі дослідники особливо виділяють структуру характерну для більшості вірусів. Вона називається нуклеокапсид і виникає тоді, коли нуклеїнова кислота геному щільно зв’язана з речовинами капсидної оболонки. Умовне зображення структури простих і складних віріонів (в розрізі) наведено на рис., а їх функцій – в таблиці.

 

Рис. 6. Прості і складні віруси із спіральним (1) та ікосаедричним (2) нуклеокапсидом.

Табл. Функції структур віріона

Назва структури	Функція
Геном	В оточуючому середовищі зберігає інформацію про будову та функції віруса, в клітини-хазяїні забезпечує розмноження вірусу.
Серцевина	Захист нуклеїнової кислоти віруса, взаємодія з геномом під час проникнення в клітину-хазяїна
Капсид	У простих – захист геному віріону від факторів оточуючого середовища, первинна взаємодія з клітиною-хазяїном; у складних – формування внутрішніх шарів віріону.
Матрикс	Проведення ферментативних реакцій для вивільнення нуклеїнової кислоти віріона всередині сприйнятливої клітини
Суперкапсид	Первинна взаємодія з клітиною-хазяїном; забезпечення проникнення в чутливу клітину
Пепломери	Взаємодія з рецепторами клітини-хазяїна під час зараження.

 

У простих вірусів сферичної форми, що мають ікосаедричний капсид, складові даної оболонки (капсомери) сформовано із п’яти або шести білкових глобул (рис.). Такі об’єднанння мають назву пентонні та гексонні структури.

Рис.. Ікосаедричні капсиди. Формування вірусних капсомерів

(гексонні та пентонні структури)

 

Нуклеокапсид вірусу може бути заповнений необхідними речовинами, а може бути порожнім (нормальні тадефектні віріони, рис.)

Рис. Вірусний препарат з нормальними та „порожніми” капсидами

Нуклеокапсид визначає і тип симетрії (зовнішній вигляд віріону), яка може бути кубічною, спіральною, складною. У віріонів хребетних, які належать до різних родин, найчасттіше зустрічається кубічний та спіральний типи симетрії (сферична та паличковидна форма віріонів, представлених на рисунках).

Рис.. Віріони із кубічною симетрією:

Г – вірус полімієліту. Д – парвовірус, Е – каліцивірус.

У кубічних вірусів геном знаходиться в оболонці з капсомерів, симетричної в 3-х взаємо перпендикулярних площинах. У вірусів із паличкоподібною формою (рис.10) капсомери асоційовані з геномом і утворюють гвинтоподібну структуру.

Рис. Віріон із спіральною симетрією – збудник везикулярного стоматиту

 

Складний тип симетрії мають тільки декілька родин оболонкових вірусів. У них капсид має сферичну або спіральну форму, але зовнішні оболонки вірусу (суперкапсид та ін.) не повторюють цю структуру (рис.11). Такий же тип симетрії характерний і для багатьох фагів. У них віріон складається з декількох частинок, з’єднаних послідовно: одна з них має кубічну симетрію, друга – спіральну.

А

Б

Рис. 11. Віруси із складною симетрією: А – бактеріофаг, Б – вірус СНІДу