Что значит облигатный вирус

Вирусы

Вирус (лат. virus — яд) — неклеточная форма жизни, мельчайшие болезнетворные микроорганизмы, не видимые в микроскоп. Они значительно меньше бактерий: легко проходят через бактериальные фильтры.

Вирусы способны размножаться только внутри живых клеток, до проникновения в них вирусы не имеют признаков жизни: пассивно перемещаются во внешней среде, ожидая встречи с клеткой-мишенью.

В 1892 году Ивановский Д.И. в ходе изучения мозаичной болезни табака обнаружил, что болезнь вызывается мельчайшими субстанциями, которые проходят через бактериальный фильтр, то есть были меньше бактерий. Вирусы впервые увидели в электронный микроскоп в 1939 году (спустя 19 лет со смерти Ивановского), однако считается, что именно Ивановский положил начало вирусологии как науке.

Вирусы выделяют в отдельное, пятое царство. Несмотря на их кажущуюся безжизненность, от неживой материи их отличают следующие черты:

• Наличие наследственности и изменчивости
• Способность к репродукции (воспроизведению себе подобных)

Рекомендую обратить особое внимание на черты, которые отличают вирусы от живых организмов:

Неживое (инертное) состояние

Вне клетки хозяина находятся в неживом состоянии, ожидая внедрения. Вирусы — облигатные внутриклеточные паразиты.

У вирусов отсутствует обмен веществ с внешней средой (метаболизм).

Не имеют клеточной мембраны, ограничивающих их от внешней среды, и, соответственно, клеточного строения.

Не делятся, не размножаются половым путем

У вирусов отсутствует половое размножение и деление. Попав в живую клетку, вирус встраивает свою нуклеиновую кислоту (РНК/ДНК) в наследственный материал клетки-мишени. В результате клетка начинает синтезировать вирусные белки (новые вирусы): так увеличивается численность вирусов.

Вирусы не растут, не увеличиваются в размерах. Стратегия их жизни — безудержное размножение.

Если мы заглянем в клетку, инфицированную вирусом, то от вируса мы увидим только один элемент — его нуклеиновую кислоту (ДНК/РНК). Во внешней среде вирусы существуют в виде вирионов — полностью сформированных вирусных частиц, состоящих из белковой оболочки (капсида) и нуклеиновой кислоты внутри.

Носителем наследственной информации у вирусов может быть ДНК, РНК. В связи с этим все вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие.

Взаимодействие вируса с клеткой

Найдя клетку, на поверхности которой есть подходящий рецептор, вирус взаимодействует с ним и прикрепляется к мембране клетки. Путем эндоцитоза (образование вакуоли) вирус проникает внутрь клетки, выходит из вакуоли в цитоплазму. Наследственный материал (ДНК/РНК) вируса реализуется по схеме: ДНК ↔ РНК → белок.

Проникнув внутрь клетки (инфицировав ее), вирус реализует собственный генетический материал (ДНК/РНК) путем синтеза вирусного белка на рибосомах клетки хозяина. Клетка даже и не подозревает, что вирус встроил в ее РНК/ДНК свой генетический код — она принимает его как свой собственный, а в результате синтезирует вирусные белки.

Образовавшиеся белки объединяются в вирусные частицы, которые могут выходить из клетки разными путями. Вирионы вирусов гепатита C выходят из клетки путем почкования (экзоцитозом), при таком варианте клетка долгое время остается живой и служит для продукции новых вирионов.

Известен и другой механизм выхода вирионов из клетки: взрывной, при котором оболочка клетки разрывается, и тысячи вирионов отправляются инфицировать новые клетки. Такой способ характерен для аденовирусов, ротавирусов.

Бактериофаги («бактерия» + греч. phag(os) — пожирающий)

Это уникальная группа вирусов, инфицирующая только бактерии. Бактериофаг имеет капсид, с содержащимся внутри наследственным материалом — ДНК (реже РНК), протеиновым хвостом. Бактериофаги открыты в 1915 году и с тех пор активно применяются в ходе генетических исследований.

Ниже вы можете видеть типичное строение бактериофага. Бактериофаг напоминает шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает внутрь нее свою нуклеиновую кислоту.

Бактериофаги успешно применяются в медицине для лечения многих заболеваний. Это высокоэффективные, дорогостоящие препараты, которые помогают, например, нормализовать микрофлору кишечника при бактериальных инфекциях.

Вирусные инфекции

Вирусы вызывают множество заболеваний человека и животных. Некоторые из них неизлечимы даже на современном этапе развития медицины, например бешенство. К вирусным инфекциям относятся грипп, корь, свинка, СПИД (вызванный ВИЧ), полиомиелит, желтая лихорадка, онковирусы.

Такая группа, как онковирусы, потенцируют развитие опухолей в организме. К ВИЧ и онкогенным вирусам не существует специфических антител, что затрудняет процесс создания вакцины. В то же время против ряда вирусных инфекций: корь, ветряная оспа созданы вакцины, создающие стойкий пожизненный иммунитет.

Клетки вырабатывают защитный белок — интерферон. Это вещество подавляет синтез новых вирусных частиц, приводит к повышению температуры тела (например, при гриппе).

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) представляет для организма большую опасность. Он размножается в T-лимфоцитах — клетках крови, которые выполняют иммунную функцию. С гибелью T-лимфоцитов разрушается иммунная система, становится невозможным сопротивление организма бактериями, вирусам и грибам, что в отсутствии лечения приводит к вторичным инфекциям.

Риск заражения ВИЧ присутствует при гемотрансфузии (переливании крови), половом акте. Инфекция также может быть передана от ВИЧ инфицированной матери к плоду.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Почему вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами

Вирусы являются наиболее распространенными биологическими объектами на Земле. Технически они не являются живыми, но, как инфекционные средства генетической информации, они обладают замечательной способностью вторгаться, размножаться и развиваться в живых клетках.

Синтезируя большой объем недавних исследований, Майкл Кордингли выходит за рамки нашего знакомства с вирусными инфекциями, чтобы показать, как вирусы стимулируют эволюционные изменения в организме их хозяев, формируют глобальные экосистемы и влияют на каждую область жизни.

Кордингли объясняет, каким образом вирусы ответственны за создание многих опасных бактериальных, устойчивых к лекарствам заболеваний. Но все не так безнадежно. Автор показывает, что мы можем адаптироваться, ограничив последствия вирусных инфекций.

Облигатные паразиты клеток

История вирусов начиналась в 1879 году на экспериментальной сельскохозяйственной станции в голландском Вагенингене. В середине девятнадцатого века посевы табака были поражены неизвестной ранее болезнью. В некоторых местностях эта болезнь распространилась так широко, что крестьянам «пришлось полностью отказаться от выращивания табака» (Zaitlin, 1998). Адольф Майер окрестил эту болезнь табачной мозаикой, так как на листьях пораженных растений появлялись темные полиморфные пятна.

Он искал причину болезни, когда обнаружил, что сок, выдавленный из листьев пораженных растений, мог передавать заболевание здоровым растениям. Майер справедливо предположил, что за возникновение болезни несет ответственность какой-то заразный инфекционный агент, и проведенные исследования, действительно, позволяли предположить, что табачная мозаика вызывается каким-то неизвестным микробом.

В 1892 году русский ученый Дмитрий Ивановский показал, что возбудитель табачной мозаики свободно проходит через фарфоровый фильтр. Этот фильтр, сконструированный Луи Пастером и Чарльзом Чемберлендом, имел поры, которые задерживали бактерии, но пропускали частицы, меньшие 0,5–1,0 микрона. Опыты Ивановского позволили исключить бактерии из числа возможных возбудителей табачной мозаики. Сам Ивановский заключил, что болезнь вызывается каким-то побочным продуктом жизнедеятельности бактерий или каким-то неизвестным ядом (токсином). Несколько лет спустя голландский ученый Мартинус Виллем Бейеринк уточнил концепцию инфекционного заболевания. Определенно, возбудителем табачной мозаики была не бактерия.

Этот возбудитель не удавалось вырастить на питательных средах, на которых беспрепятственно росли другие бактерии. Бейеринк предположил, что этот инфекционный агент нуждался в тесном взаимодействии с метаболизмом живого растения для своего размножения и распространения. Это инфекционное начало, очевидно, зависело от нормального функционирования живой системы. Прозрачный фильтрат, вызывавший болезнь, Бейеринк назвал “Contagium vivum fluidum” — «заразная живая жидкость».

На рубеже двадцатого столетия у ученых не было подходящих инструментов для того, чтобы описать физическую природу вирусов, если не считать фильтра Чемберленда. Все понимали, что возбудителями были мельчайшие организмы, способные проходить сквозь крошечные поры фарфорового фильтра. То есть определенно говорить можно было только о размерах частиц. Потребовалось еще сорок лет для того, чтобы выделить сами частицы вируса табачной мозаики, получившие название «ферментоподобного белка». Затем, после уточнения состава, их назвали нуклеопротеинами — частицами, состоящими из белка и нуклеиновых кислот.

Приблизительно через двадцать лет после идентификации вируса табака, в результате совместных усилий многих ученых были, наконец, открыты вирусы, поражающие прокариотические клетки. Английский врач Фредерик Туорт изучал бактерию из семейства стафилококков, так как она часто загрязняла пузыри коровьей оспы, из которых Туорт собирал материал для изготовления противооспенной вакцины. Исследуя бактериальные культуры, он заметил отчетливые пятна на поверхности мелких бактериальных колоний, растущих на питательной среде.

Туорт совершенно правильно интерпретировал эти изменения как результат разрушения бактериальных клеток, то есть заболевания микроорганизма. Туорт обнаружил, что эту «болезнь» можно переносить из колонии в колонию и что инфекционный агент легко проникал через фарфоровый фильтр, так же как возбудитель табачной мозаики в опытах Бейеринка. Сам Туорт считал, что вызывающим болезнь началом был, вероятно, фермент или токсин, это начало соответствовало всем признакам вирусов (Twort, 1915).

Возможно, что Туорт и сам не вполне осознал значение своего открытия, но зато его осознал Феликс д’Эрелль, канадский ученый, работавший в Пастеровском институте в Париже. Д’Эрелль сумел продвинуться еще на шаг вперед в исследовании вирусов, поражающих бактерии. Он наблюдал фильтруемый «антагонистический микроб», который убивал возбудителя дизентерии шигеллу, делая прозрачными бульонные культуры этого микроорганизма. Д’Эрелль писал: «Исчезновение дизентерийных бацилл совпадает с введением невидимого микроба… являющегося облигатным бактериофагом» (D’Hérelle, 1917). Это было первое употребление термина «бактериофаг» в научной литературе (бактериофаг в переводе с греческого означает «пожирающий бактерии»). Д’Эрелль открыл то, что, как мы теперь знаем, является многочисленной группой вирусов. Эти вирусы являются паразитами прокариот — организмов, составлявших большинство форм жизни в архейскую эпоху.

Ивановский, Бейеринк и Туорт ничего не знали об истинной природе инфекционного агента — был ли он бактерией, ферментом или токсином, — но сегодня, в результате многочисленных биохимических, физических и молекулярных исследований было получено подробное описание вирусов. В словарях вирусы определяются так: «Инфекционный агент, который в типичных случаях состоит из молекулы нуклеиновой кислоты в белковой оболочке, невидимый в световом микроскопе вследствие своей малости и способный размножаться только в живых клетках организма-хозяина».

Это, в принципе, верное определение, тем не менее оно не лишено недостатков. Использование оборота «в типичных случаях» оказалось пророческим. Действительно, в большинстве случаев вирусы соответствуют такому определению, но есть и достаточно заметные исключения. Некоторые вирусы превосходно обходятся без белковой оболочки, другие размерами превосходят иные бактерии (см. главу 8). Для того чтобы сформулировать признаки фундаментальной природы вирусов, надо исследовать более исчерпывающее их определение.

Что такое облигатный паразит?

Облигатные внутриклеточные паразиты, известные как голопаразиты. Представляют организмы, которые не могут завершить или продолжить жизненный цикл без хозяина. Наличие организма хозяина имеет большое значение для обязательного паразита его размножения и выживания. Если облигатные паразиты не могут достичь организма хозяина, это влияет на их рост и размножение. Этот тип паразитарных отношений часто не вызывает гибели организма-хозяина и способен сохранять его здоровье до перехода в новый организм.

Большинство паразитов могут умирать из-за отсутствия их специфических организмов. Поэтому они имеют множество различных паразитических стратегий, чтобы найти подходящего владельца для их выживания. Риккетсии, свиной цепень, аскарида и острица — примеры облигатных паразитов. Вирусы также считаются облигатными паразитами. Не все понимают только почему? Ответ прост — поскольку они не способны размножаться, увеличиваться в количестве без организма-хозяина.

Вирусы не имеют репродуктивных систем, и поэтому они не могут, в строгом смысле этого слова, «воспроизводить» потомство. Именно поэтому вирусы часто не считаются живущими. Вирусы не имеют тел, за пределами защитной оболочки, называемой капсидом, поэтому у них нет тела для роста (они бесклеточные).

Эти паразиты получают питание и белок от тела, атакуя механизм синтеза белка в организме хозяина. Их атака сильна и может проникать в клетки, осуществляющие этот синтез и сохраняя питание. Они делятся быстро, так как только они проникают в систему питания организма, они получают достаточно энергии для накопления и распространения по всему телу.

Белок является основным поставщиком энергии для роста обязательных паразитов. Они постоянно ищут клетки, несущие синтез белка, и проникают в них, когда они контактируют, чтобы извлечь больше белка. Эта готовность белков повышает их воспроизводство, и они распространяются быстро.

Бактерии – это пример обязательных паразитов ими являются:

• пневмококки;
• стрептококки группы B;
• гонококки,
• influenzae, микоплазмы.

Но не так много исследований было сделано для изучения этих типов паразитов. Поскольку их труднее выращивать в лабораторных условиях, и поэтому об этих типах облигатных паразитов доступно мало информации. Единственный анализ или исследование этих бактерий можно сделать, когда пациент, страдающий такой бактериальной атакой, находится под наблюдением врача.

Что такое факультативный паразит?

Факультативный – это паразит, способный завершить жизненный цикл даже без организма хозяина. Он может жить независимо либо в относительной зависимости от хозяина, в отличие от облигатного типа паразита.

Наличие хозяина не является существенным фактором для выживания факультативного паразита. Большинство являются свободноживущими организмами, и они редко заражают хозяина. Наглерия, Акантамеба, Кандида — примеры факультативных паразитов. Некоторые грибковые виды являются факультативными паразитами в природе.

В чем разница между облигатным и факультативным паразитом?

Рассматривая вопрос, какие микробы являются внутриклеточными организмами, нельзя не провести сравнительную характеристику облигатного и факультативного паразита, что дает лучшее понимание специфики вируса и других паразитов.

1. Организм паразитического типа, который требует, чтобы организм-хозяин завершил свой жизненный цикл, известен как облигатный тип.
2. Организм, который способен завершить и продолжить свой жизненный цикл без паразитирования в организме хозяина, известен как факультативный паразит.

Обширные паразиты, такие как глисты и вирусы, имеют сложные жизненные циклы. Факультативные паразиты имеют простые жизненные циклы. Паразит, считающийся облигатным, может выживать только при наличии хозяина, перемещающимся от одного к другому. Бактерии факультативного типа могут проходить важные этапы их жизненного цикла в разных условиях.

Опасность облигатного паразита

Облигатные паразиты вызывают заболевания у растений, животных и людей. Многие растения регулярно заражаются такими заболеваниями, как плесень, которую вызывают грибы или вирусы. Ученые пытаются понять физиологические и пищевые потребности этих паразитов. Хотя некоторые не вызывают какой-либо инфекции, они не приносят пользы хозяину своим присутствием. Их число может быть настолько велико, что почти все растения и животные находятся в состоянии зависимости от паразитов.

Бактерии, которые проникают во внутренние ткани, могут вызвать брюшной тиф. Туберкулез вызван различными микобактериями и является инфекционным заболеванием. Наиболее известное проявление туберкулеза — это туберкулез легких, но бактерии также могут вызывать туберкулез кишечника. Пневмония, малярия, дизентерия также вызваны облигатными паразитами.

Примерно 1 из 3 человек заражается кишечным паразитом. Большую часть времени иммунная система тела помогает контролировать количество паразитов, что не вызывает никаких симптомов. Иногда жалобы на пищеварение могут быть признаком того, что паразиты становятся сильнее.

В то время как кишечный паразит, являющийся облигатным, может вызывать множество симптомов. Вот несколько общих предупреждающих знаков, которые следует учитывать.

1. Изменения в частоте движений кишечника, особенно если у человека сильная диарея или в течение двух недель.
2. Хроническое истощение, отсутствие спокойного сна.
3. Необъяснимая и внезапная потеря веса.
4. Зуд вокруг ануса не менее двух недель, особенно если нет сыпи.
5. Боль в брюшной полости.

Большинство людей с инфекцией анкилостомы не имеют никаких симптомов, но поскольку личинки червя могут проникать в кожу, ранним признаком инфекции может быть зудящая сыпь в месте воздействия.

Жалобы на пищеварение могут последовать после этого, сопровождаясь тошнотой, диареей, рвотой, болью в животе, которая ухудшается после еды. Если инфекция сохраняется, может возникнуть анемия и дефицит питательных веществ, который сильно отражается на общем состоянии здоровья человека.

Источник