Общая микробиология - Шлегель Г. 1987

Вирусы: распространение и структура

Название «вирус» (лат. virus-яд) применяли сначала для обозначения различных малоизученных болезнетворных агентов. Позднее оно закрепилось за группой возбудителей, открытых в 1892 г. Ивановским, которые оказались способными проходить через бактериальные фильтры. Их стали называть «фильтрующимися вирусами» или просто «вирусами». Вирусы отличаются от микроорганизмов следующими особенностями: 1) они содержат нуклеиновую кислоту только одного типа - или ДНК, или РНК; 2) для их репродукции необходима только нуклеиновая кислота; 3) они не способны размножаться вне живой клетки. Вирусы, таким образом, не являются самостоятельными организмами, а используют для своего размножения живые клетки: их репродукция происходит в клетке-хозяине. Клеточные механизмы нужны как для репликации нуклеиновой кислоты, так и для синтеза белковой оболочки вируса. Развитие вируса приводит к гибели клетки-хозяина. Вне клетки вирус существует в виде вирусной частицы (вириона), которая состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки-капсида. Поэтому вирусную частицу называют также нуклеокапсидом.

Вирусы распознаются по последствиям своего развития в клетках хозяина. Они разрушают целые комплексы клеток и вызывают поражения тканей, что ведет к появлению некротических пятен или зон лизиса (рис. 4.1). Обычные хозяева вирусов - это растения, животные и микроорганизмы.

Вирусы растений (фитопатогенные вирусы). Эти вирусы попадают внутрь растительных клеток через повреждения, а не в результате активного внедрения. Количественное определение фитопатогенных вирусов основано на учете некрозов, возникающих в тех местах, где искусственно были созданы первичные повреждения. В естественных условиях распространение фитопатогенных вирусов происходит путем прямого контакта или через переносчиков. Нередко вирусы попадают в лист через повреждения, возникшие в результате трения листьев друг о друга. Передаче вирусов могут способствовать и растения-паразиты. Например, повилика (Cuscuta), проникая в растения своими гаусториями, создает прямую связь между растениями через систему своих проводящих пучков, по которой вирусы могут распространяться. Переносчиками многих вирусов служат насекомые. Иногда вирусы размножаются в пищеварительном тракте насекомого (персистентные вирусы); в таких случаях заражение нового растения возможно лишь после некоторого инкубационного периода в насекомом. Неперсистентные вирусы передаются прямо при механическом повреждении растения ротовыми частями насекомого. Вирусы вызывают у растений множество болезней. Большое хозяйственное значение имеют вирусы, поражающие картофель. Лучше всего изучен вирус табачной мозаики. Генетическим материалом фитопатогенных вирусов чаще всего служит РНК.

Рис. 4.1. Выявление вирусов по местным некрозам, зонам лизиса или стерильным пятнам. А. Местные некрозы, вызванные вирусом табачной мозаики на листе табака. Б. Зоны лизиса, возникшие в культуре ткани под действием вируса полиомиелита. В. Стерильные пятна, или «бляшки», на бактериальном газоне — результат заражения бактериофагом.

Вирусы, патогенные для животных и человека. У людей и животных вирусы вызывают такие болезни, как оспа, ветрянка, корь, бешенство, полиомиелит (детский паралич), гриппозные инфекции, насморк, ящур и т.п. Так же как и вирусы растений, они передаются либо при контакте, либо через насекомых и попадают в клетки, по-видимому, в результате фагоцитоза или пиноцитоза. В лабораторных исследованиях для размножения вирусов приходится использовать подопытных животных или куриных эмбрионов. Некоторые вирусы животных удается выращивать и количественно определять на тканевых культурах. Генетическим материалом этих вирусов может быть либо ДНК, либо РНК. В то время как ДНК почти всегда представлена двойной спиралью, вирусная РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи.

Вирусы бактерий. Вирусы, поражающие бактерии, называются бактериофагами. Вряд ли существуют бактерии, для которых при достаточно усердных поисках нельзя было бы найти соответствующего фага. Бактериофаги выявляются по образованию «стерильных пятен» («бляшек») в сплошном бактериальном газоне. В бактериальной взвеси они размножаются так быстро, что за короткое время способны лизировать все клетки. Нуклеиновая кислота фага -это либо двухцепочечная или одноцепочечная ДНК, либо одноцепочечная РНК. В качестве модельных объектов служат бактериофаги Escherichia coli. Исследование фагов и различных циклов их развития существенно помогло выяснению механизмов передачи генетического материала от клетки к клетке.