1. Forma delle cellule La forma delle cellule dipende dalla loro struttura interna e dalle proprietà della membrana cellulare e dal loro ambiente: cellule vicine e superfici di contatto. Pertanto, quando le singole cellule vengono coltivate sulla superficie del vetro, tutte le cellule tendono a diffondersi sul substrato.

Capitolo II. I virus nella natura e nella vita umana

La leucemia è una forma generalizzata di cancro. Il cancro è un problema del 20° secolo. La definizione strettamente scientifica di “cancro” comprende solo le malattie tumorali maligne della pelle e i suoi derivati. Un concetto più ampio di cancro, comune, in particolare, tra i non specialisti

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§ 34. Virus

Insieme agli organismi unicellulari e multicellulari, in natura esistono forme di vita non cellulari. Questi sono virus. Virus (dal lat. virus- veleno) furono scoperti nel 1892 dallo scienziato russo D.I. Ivanovsky nel suo studio sulla malattia del mosaico delle foglie di tabacco.

che origina dalla membrana plasmatica della cellula ospite.

Molti dei virus nell’ambiente esterno si presentano sotto forma di cristalli. Le dimensioni dei virus variano da 20 a 300 nm (Fig. 5.13).

La struttura dei virus. I virus hanno una struttura molto semplice. Ogni particella virale è costituita da RNA o DNA racchiusi in un guscio proteico - capside(Fig. 5.12). Viene chiamata una particella infettiva completamente formata virione. Il guscio proteico protegge l'acido nucleico da condizioni ambientali sfavorevoli e impedisce inoltre la penetrazione degli enzimi cellulari, impedendone così la degradazione.

Alcuni virus (ad esempio l'herpes o l'influenza) hanno anche una membrana lipoproteica aggiuntiva, che 161

Poiché i virus contengono sempre un tipo di acido nucleico: DNA o RNA, i virus sono divisi in contenenti DNA e contenenti RNA. La stragrande maggioranza dei virus è del tipo RNA (Tabella 5.3.)

__________ 5.3. Caratteristiche di alcuni gruppi di virus ____________________

DNA o Ch o Ob

Gruppo di virus a RNA - °" Ospiti Malattie umane

Non avvolto con RNA One No Plants, batterio- Poliomielite

RNA a più filamenti riya, animali

Avvolto con RNA Uno Sì Artropodi, alcune specie di vertebrati con RNA a filamento rapplus ka, AIDS, giallo

febbre

Con RNA a filamento negativo Uno Sì Piante, influenza viva, parotite, animali con RNA be

Viroidi RNA Uno Nessuno Solo piante

RNA a doppia elica Due Sì Piante e animali RNA della febbre del Colorado

Con DNA genomico piccolo Uno Sì Principalmente DNA di epatite virale o due verruche animali

Con DNA medio e grande Due Sì Animali Herpes, alcuni

tipi di cancro del DNA nogenomico, vaiolo

Inoltre, insieme al DNA a doppio filamento e all’RNA a filamento singolo, esistono il DNA a filamento singolo e l’RNA a doppio filamento. Il DNA ha una struttura lineare o circolare e l'RNA, di regola, ha una struttura lineare.

I virus si riproducono solo nelle cellule viventi di altri organismi, al di fuori dei quali non mostrano alcun segno di vita. Le molecole di RNA virale possono autoreplicarsi, sebbene questa sia una caratteristica solo del DNA. Ciò significa che l’RNA virale è una fonte di informazioni genetiche e allo stesso tempo di mRNA. Pertanto, nella cellula colpita, secondo il programma dell'acido nucleico del virus, vengono sintetizzate proteine ​​virali specifiche sui ribosomi ospiti e avviene il processo di autoassemblaggio con l'acido nucleico in nuove particelle virali (Fig. 5.14). La cellula si esaurisce e muore. Quando vengono infettate da alcuni virus, le cellule non vengono distrutte, ma iniziano a dividersi rapidamente, formando spesso tumori maligni negli animali, compreso l’uomo.

I virus includono anche viroidi e batteriofagi. Viroidi Sono molecole di RNA corte a filamento singolo prive di capside. Sono agenti causali di numerose malattie di piante, animali e esseri umani (ad esempio, la demenza senile precoce).

Vengono chiamati i virus che infettano i batteri batteriofagi, O fagi. Si chiamano virus cianobatterici cianofagi, attinomiceti - attinofagi.

La particella fagica di Escherichia coli è costituita da una testa dalla quale si estende un bastoncino cavo circondato da una guaina di proteina contrattile (Fig. 5.15). L'asta termina con una piastra basale sulla quale sono fissati 6 fili. All'interno della testa c'è il DNA. Utilizzando processi, il batteriofago si attacca alla superficie di E. coli e, nel punto di contatto con esso, dissolve la parete cellulare con l'aiuto di un enzima. Successivamente, a causa della contrazione della testa, la molecola di DNA fagico viene iniettata attraverso il canale dell'asta nella cellula. Dopo circa 10-15 minuti, sotto l'influenza di questo DNA, l'intero metabolismo della cellula batterica viene riorganizzato e inizia a riprodurre il DNA del batteriofago e non il proprio DNA. Allo stesso tempo, viene sintetizzata anche la proteina fagica. Questo processo termina con la comparsa di 200-1000 nuove particelle fagiche, a seguito delle quali la cellula batterica muore (Fig. 5.16a).

I batteriofagi che formano una nuova generazione di particelle fagiche nelle cellule infette, portando alla distruzione (lisi) della cellula batterica, sono chiamati fagi virulenti.

Alcuni batteriofagi non si replicano all'interno della cellula ospite. Il loro acido nucleico viene invece incorporato nel DNA ospite, formando con esso un'unica molecola capace di replicarsi (Fig. 5.166). Questi fagi sono chiamati fagi temperati O profagi.

Malattie virali. Insediandosi nelle cellule degli organismi viventi, i virus causano molte malattie pericolose delle piante agricole (malattia del mosaico del tabacco, dei pomodori, dei cetrioli, arricciatura delle foglie, nanismo, ittero, ecc.), degli animali domestici (afta epizootica, peste suina e aviaria, anemia infettiva equina, cancro, ecc.) e l'uomo. Queste malattie riducono drasticamente i raccolti e portano alla morte di massa degli animali.

I virus sono gli agenti causali di molte malattie umane pericolose, tra cui influenza, morbillo, vaiolo, poliomielite, parotite, rabbia, febbre gialla, AIDS, ecc.

AIDS(sindrome da immunodeficienza acquisita)- una malattia umana che colpisce principalmente il sistema immunitario. Sconfitta

Il sistema immunitario cellulare umano si manifesta con lo sviluppo di malattie infettive progressive e neoplasie maligne e il corpo diventa indifeso nei confronti dei microbi che in condizioni normali non causano malattie.

L'agente eziologico della malattia è virus dell’immunodeficienza umana (HIV). Il genoma dell'HIV è costituito da due molecole di RNA identiche costituite da circa 10mila paia di basi. Inoltre, i virus dell'immunodeficienza isolati da vari pazienti affetti da AIDS differiscono tra loro nel numero di basi (da 80 a 100).

È ormai accertato che l'HIV codifica per almeno cinque proteine ​​strutturali e l'enzima trascrittasi inversa, che vengono utilizzati come materiale nella formazione di nuove particelle virali in una cellula infetta.

Dopo essere penetrati nella cellula, i virioni dell'HIV si disintegrano (Fig. 5.17). Questo rilascia l'RNA e l'enzima. La trascrittasi inversa, utilizzando il virus RNA come modello, sintetizza il DNA specifico del virus a sua somiglianza (questo è il cosiddetto DNA meno). Questo processo è chiamato trascrizione inversa. Quindi, come sua immagine speculare, viene sintetizzato un altro filamento di DNA, oltre al DNA. Insieme formano una trascrizione del DNA, o copia del DNA, del genoma virale. Quest'ultimo penetra nel nucleo della cellula infetta e si integra nel suo genoma (in questo stato viene chiamato anche provirus).

Non esistono sintomi tipici specifici dell’AIDS. Con questa malattia, si verifica una diminuzione delle proprietà protettive del corpo a causa dell'interruzione del funzionamento del sistema immunitario. Di conseguenza, una persona colpita dal virus dell’immunodeficienza si ammala molto più facilmente e soffre di altre malattie infettive in forma più grave.

L'AIDS è caratterizzato da un periodo di incubazione molto lungo (il tempo che intercorre dal momento dell'infezione alla comparsa dei primi segni della malattia). Negli adulti, la media è di circa 8 anni. Si presume che l'HIV possa persistere nel corpo umano per tutta la vita. Ciò significa che per il resto della loro vita le persone infette possono infettare altri e, nelle giuste condizioni, possono sviluppare esse stesse l’AIDS.

Uno dei modi principali di trasmissione dell'HIV e di diffusione dell'AIDS è attraverso il contatto sessuale, poiché l'agente eziologico si trova più spesso nel sangue, nello sperma e nelle secrezioni vaginali delle persone infette. Un’altra via di infezione avviene attraverso strumenti medici non sterili, spesso utilizzati dai tossicodipendenti. È anche possibile trasmettere l'infezione attraverso il sangue e alcuni farmaci, durante il trapianto di organi e tessuti, l'utilizzo di sperma di donatori, ecc. L'infezione può verificarsi anche durante la gravidanza, durante la nascita di un bambino o durante l'allattamento al seno da parte di una madre infetta da HIV o affetti da AIDS.

Una garanzia di protezione contro l'AIDS è uno stile di vita sano, forti legami matrimoniali e familiari. Come misura preventiva speciale, dovrebbe essere evidenziato l'uso di contraccettivi meccanici - preservativi.

Insieme agli organismi unicellulari e multicellulari, in natura esistono forme di vita non cellulari: i virus. Hanno un'organizzazione semplice e si riproducono solo nelle cellule degli organismi viventi, utilizzando il sistema cellulare di sintesi proteica. I virus sono la causa di molte malattie nell’uomo, negli animali e nelle piante.

1. Perché i virus sono chiamati forme di vita non cellulari anziché organismi? 2. Quali caratteristiche dei virus li distinguono dalla materia inanimata? 3. Che struttura hanno virus e fagi e come si riproducono? 4. Quali malattie sono causate da virus nelle piante, negli animali e nell'uomo? 5. Cos'è l'AIDS e qual è l'agente eziologico di questa malattia? 6. Quali sono le caratteristiche strutturali e le proprietà dell’HIV? 7. Quali sono le modalità di trasmissione dell'HIV e di diffusione dell'AIDS? 8. Come può una persona proteggersi dall'AIDS? 9. Quali ipotesi esistono riguardo all’origine dei virus?

Biologia generale: Libro di testo per la classe 11a della scuola secondaria di 11 anni, per i livelli base e avanzato. ND Lisov, L.V. Kamlyuk, N.A. Lemeza et al. ND Lisova.- Mn.: Bielorussia, 2002.- 279 p.

Contenuto del libro di testo Biologia generale: Libro di testo per l'11a elementare:

Capitolo 1. Specie: un'unità di esistenza degli organismi viventi

• § 2. La popolazione è un'unità strutturale di una specie. Caratteristiche della popolazione

Capitolo 2. Rapporti di specie, popolazioni con l'ambiente. Ecosistemi

• § 6. Ecosistema. Connessioni degli organismi in un ecosistema. Biogeocenosi, struttura della biogeocenosi
• § 7. Movimento della materia e dell'energia in un ecosistema. Circuiti e reti di potenza
• § 9. Circolazione delle sostanze e flusso dell'energia negli ecosistemi. Produttività delle biocenosi

Capitolo 3. Formazione di visioni evolutive

• § 13. Prerequisiti per l'emergere della teoria evoluzionistica di Charles Darwin
• § 14. Caratteristiche generali della teoria evoluzionistica di Charles Darwin

Capitolo 4. Idee moderne sull'evoluzione

• § 18. Sviluppo della teoria evoluzionistica nel periodo post-darwiniano. Teoria sintetica dell'evoluzione
• § 19. La popolazione è un'unità elementare dell'evoluzione. Prerequisiti per l'evoluzione

Capitolo 5. Origine e sviluppo della vita sulla Terra

• § 27. Sviluppo delle idee sull'origine della vita. Ipotesi sull'origine della vita sulla Terra
• § 32. Le principali tappe dell'evoluzione della flora e della fauna
• § 33. La diversità del mondo organico moderno. Principi di tassonomia

Capitolo 6. Origine ed evoluzione dell'uomo

• § 35. Formazione delle idee sull'origine dell'uomo. Il posto dell'uomo nel sistema zoologico

Scoperta dei virus da parte di D.I Ivanovsky nel 1892 gettò le basi per lo sviluppo della scienza della virologia. Il suo sviluppo più rapido è stato facilitato dall'invenzione del microscopio elettronico e dallo sviluppo di un metodo per coltivare microrganismi in colture cellulari.

Attualmente, la virologia è una scienza in rapido sviluppo, dovuto a una serie di ragioni:

Il ruolo principale dei virus nella patologia infettiva umana (esempi sono il virus dell'influenza, il virus dell'immunodeficienza umana HIV, il citomegalovirus e altri virus dell'herpes) sullo sfondo della quasi completa assenza di chemioterapia specifica;

L'uso dei virus per risolvere molte questioni fondamentali in biologia e genetica.

Le principali proprietà dei virus (e dei plasmidi), per le quali differiscono dal resto del mondo vivente.

1. Dimensioni ultramicroscopiche (misurate in nanometri). I virus di grandi dimensioni (virus del vaiolo) possono raggiungere dimensioni di 300 nm, quelli piccoli - da 20 a 40 nm. 1 mm=1000 µm, 1 µm=1000 nm.

3. I virus non sono capaci di crescita e di fissione binaria.

4. I virus si riproducono riproducendosi in una cellula ospite infetta utilizzando il proprio acido nucleico genomico.

6. L'habitat dei virus sono le cellule viventi: batteri (si tratta di virus batterici o batteriofagi), cellule vegetali, animali e umane.

Tutti i virus esistono in due forme qualitativamente diverse: extracellulare- virione e intracellulare virus. La tassonomia di questi rappresentanti del microcosmo si basa sulle caratteristiche dei virioni, la fase finale dello sviluppo del virus.

Struttura (morfologia) dei virus.

1. Genoma del virus formano acidi nucleici, rappresentati da molecole di RNA a filamento singolo (nella maggior parte dei virus a RNA) o molecole di DNA a doppio filamento (nella maggior parte dei virus a DNA).

2. Capside- un involucro proteico in cui è confezionato l'acido nucleico genomico. Il capside è costituito da subunità proteiche identiche: capsomeri. Esistono due modi per impacchettare i capsomeri in un capside: elicoidale (virus elicoidali) e cubico (virus sferici).

Con simmetria a spirale le subunità proteiche sono disposte a spirale e tra di esse, sempre a spirale, è disposto l'acido nucleico genomico (virus filamentosi). Con tipo di simmetria cubica i virioni possono avere la forma di poliedri, molto spesso ventiedri - Icosaedri.

3. I virus dal design semplice hanno solo nucleocapside, cioè. il complesso del genoma con il capside è detto “nudo”.

4. Altri virus hanno un guscio aggiuntivo simile a una membrana sopra il capside, acquisito dal virus al momento dell'uscita dalla cellula ospite - supercapside. Tali virus sono chiamati “vestiti”.

Oltre ai virus, esistono forme ancora più semplici di agenti trasmissibili: plasmidi, viroidi e prioni.

Le principali fasi di interazione tra il virus e la cellula ospite.

1. L'adsorbimento è un meccanismo di attivazione associato all'interazione specifica recettori del virus e dell'ospite (nel virus dell'influenza - emoagglutinina, nel virus dell'immunodeficienza umana - glicoproteina gp 120).

2. Penetrazione - mediante fusione del supercapside con la membrana cellulare o mediante endocitosi (pinocitosi).

3. Rilascio di acidi nucleici - “spogliatura” del nucleocapside e attivazione dell'acido nucleico.

4. Sintesi di acidi nucleici e proteine ​​virali, ad es. subordinazione dei sistemi cellulari ospiti e il loro lavoro per la riproduzione del virus.

5. Assemblaggio di virioni - associazione di copie replicate dell'acido nucleico virale con la proteina del capside.

6. Uscita delle particelle virali dalla cellula, acquisizione del supercapside da parte dei virus avvolti.

Risultati dell'interazione dei virus con la cellula ospite.

1. Processo di aborto- quando le cellule vengono liberate dal virus:

Quando infetto difettoso un virus la cui replicazione richiede un virus aiutante, la replicazione indipendente di questi virus è impossibile (i cosiddetti virusoidi). Ad esempio, il virus dell'epatite delta (D) può replicarsi solo in presenza del virus dell'epatite B, la sua Hbs - antigene, virus adeno-associato - in presenza di adenovirus);

Quando un virus infetta cellule geneticamente insensibili ad esso;

Quando le cellule sensibili vengono infettate da un virus in condizioni non permissive.

2. Processo produttivo- replicazione (produzione) di virus:

- morte (lisi) delle cellule(effetto citopatico) - il risultato di una riproduzione intensiva e della formazione di un gran numero di particelle virali - un risultato caratteristico di un processo produttivo causato da virus con elevata citopatogenicità. L'effetto citopatico sulle colture cellulari di molti virus è di natura specifica abbastanza riconoscibile;

- interazione stabile, che non porta alla morte cellulare (infezioni persistenti e latenti) - il cosiddetto trasformazione virale di una cellula.

3. Processo integrativo- integrazione del genoma virale con il genoma della cellula ospite. Questa è una versione speciale di un processo produttivo simile all'interazione stabile. Il virus si replica insieme al genoma della cellula ospite e può rimanere latente per lungo tempo. Solo i virus a DNA possono integrarsi nel genoma del DNA ospite (il principio del “DNA nel DNA”). Gli unici virus a RNA in grado di integrarsi nel genoma di una cellula ospite, i retrovirus, dispongono a tale scopo di un meccanismo speciale. La particolarità della loro riproduzione è la sintesi del DNA provirale basato sull'RNA genomico utilizzando l'enzima trascrittasi inversa, seguita dall'integrazione del DNA nel genoma ospite.

Metodi di base per la coltivazione dei virus.

1. Nel corpo degli animali da laboratorio.

2. Negli embrioni di pollo.

3. Nelle colture cellulari: il metodo principale.

Tipi di colture cellulari.

1. Colture primarie (tripsinizzate).- fibroblasti di embrioni di pollo (CHF), fibroblasti umani (CHF), cellule renali di vari animali, ecc. Le colture primarie si ottengono da cellule di vari tessuti il ​​più delle volte mediante frantumazione e trypsinizzazione e vengono utilizzate una volta, ad es. È sempre necessario disporre di organi o tessuti adeguati.

2. Linee cellulari diploidi adatti per dispersione e crescita ripetute, solitamente non più di 20 passaggi (perdono le loro proprietà originali).

3. Linee interconnesse(colture eteroploidi), sono capaci di ripetute dispersioni e innesti, cioè a passaggi multipli, più convenienti nel lavoro virologico - ad esempio, le linee cellulari tumorali Hela, Hep, ecc.

Terreni nutritivi speciali per colture cellulari.

Vengono utilizzati una varietà di terreni nutritivi virologici sintetici di composizione complessa, incluso un ampio insieme di diversi fattori di crescita: terreno 199, ago, soluzione di Hanks, lattoalbumina idrolizzata. Ai media vengono aggiunti stabilizzatori del pH (Hepes), siero sanguigno di varie specie (il siero fetale di vitello è considerato il più efficace), L-cisteina e L-glutammina.

Dipende da uso funzionale gli ambienti possono essere altezza(con un alto contenuto di siero sanguigno) - vengono utilizzati per coltivare colture cellulari prima di aggiungere campioni virali e supporto(con meno contenuto di siero o senza siero) - per il mantenimento di colture cellulari infette da virus.

Manifestazioni rilevabili di infezione virale di colture cellulari.

1. Effetto citopatico.

2. Individuazione degli organismi di inclusione.

3. Rilevazione di virus mediante anticorpi fluorescenti (MFA), microscopia elettronica, autoradiografia.

4. Prova del colore. Il colore usuale dei terreni di coltura utilizzati, contenenti rosso fenolo come indicatore di pH, in condizioni ottimali di coltura cellulare (pH circa 7,2) è rosso. La riproduzione cellulare modifica il pH e, di conseguenza, il colore del mezzo da rosso a giallo a causa dello spostamento del pH verso il lato acido. Quando i virus si moltiplicano nelle colture cellulari, avviene la lisi cellulare e il pH e il colore del mezzo non cambiano.

5. Rilevazione dell'emoagglutinina virale: emoassorbimento, emoagglutinazione.

6. Metodo della placca (formazione della placca). Come risultato dell'effetto citolitico di molti virus sulle colture cellulari, si formano zone di morte cellulare di massa. Vengono rilevate placche: colonie virali “cellule negative”.

Nomenclatura dei virus.

Il nome della famiglia dei virus termina in “viridae”, il genere è “virus”, per la specie viene solitamente utilizzato nomi speciali, ad esempio - virus della rosolia, virus dell'immunodeficienza umana - HIV, virus della parainfluenza umana di tipo 1, ecc.

Virus batterici (batteriofagi).

L'habitat naturale dei fagi è una cellula batterica, quindi i fagi sono distribuiti ovunque (ad esempio nelle acque reflue). I fagi hanno caratteristiche biologiche che sono caratteristiche anche di altri virus.

Il tipo morfologicamente più comune di fagi è caratterizzato dalla presenza di una testa icosaedrica, di un processo (coda) a simmetria spirale (spesso presenta un'asta cava e una guaina contrattile), spine e processi (filamenti), cioè esteriormente assomigliano in qualche modo a uno spermatozoo.

L'interazione dei fagi con una cellula (batterio) è strettamente specifica, vale a dire i batteriofagi possono solo infettare alcuni tipi E fagotipi batteri.

Le principali fasi di interazione tra fagi e batteri.

1. Adsorbimento (interazione di recettori specifici).

2. L'introduzione del DNA virale (iniezione fagica) viene effettuata lisando una sezione della parete cellulare con sostanze come il lisozima, contraendo la guaina, spingendo l'asta della coda attraverso la membrana citoplasmatica nella cellula e iniettando il DNA nel citoplasma .

3. Riproduzione dei fagi.

4. Uscita delle popolazioni figlie.

Proprietà fondamentali dei fagi.

Distinguere fagi virulenti, capace di provocare una forma produttiva del processo, e fagi temperati, causando un'infezione da fagi riduttivi (riduzione dei fagi). In quest'ultimo caso, il genoma del fago nella cellula non viene replicato, ma viene introdotto (integrato) nel cromosoma della cellula ospite (DNA in DNA), il fago si trasforma in profago Questo processo si chiama lisogenia. Se, a seguito dell'introduzione di un fago nel cromosoma di una cellula batterica, acquisisce nuove caratteristiche ereditarie, questa forma di variabilità batterica viene chiamata conversione lisogenica (fagica). Una cellula batterica che porta un profago nel suo genoma è chiamata lisogenica, poiché il profago, se la sintesi di una speciale proteina repressore viene interrotta, può entrare nel ciclo di sviluppo litico e causare un'infezione produttiva con lisi del batterio.

I fagi delle zone temperate sono importanti nello scambio di materiale genetico tra batteri - nella trasduzione(una delle forme di scambio genetico). Ad esempio, solo l'agente eziologico della difterite ha la capacità di produrre esotossina, nel cui cromosoma è integrato un moderato profago che trasporta operone tox, responsabile della sintesi dell'esotossina difterica. La fagotossina temperata provoca la conversione lisogenica del bacillo della difterite non tossigeno in quello tossigeno.

Secondo lo spettro d'azione Nei batteri i fagi si dividono in:

Polivalente (lisa batteri strettamente correlati, come la salmonella);

Monovalente (lisa i batteri di una specie);

Specifico per il tipo (lisare solo alcuni prodotti fagici dell'agente patogeno).

Sui terreni solidi, i fagi vengono rilevati più spesso utilizzando uno spot test (formazione di uno spot negativo durante la crescita della colonia) o il metodo dello strato di agar (titolazione di Gracia).

Uso pratico dei batteriofagi.

1. Per l'identificazione (determinazione del fagotipo).

2. Per la profilassi fagica (arresto delle epidemie).

3. Per la terapia fagica (trattamento della disbatteriosi).

4. Valutare lo stato sanitario dell'ambiente e l'analisi epidemiologica.

Il corpo umano è suscettibile a tutti i tipi di malattie e infezioni, e anche gli animali e le piante si ammalano abbastanza spesso. Gli scienziati del secolo scorso hanno cercato di identificare la causa di molte malattie, ma anche dopo aver determinato i sintomi e il decorso della malattia, non sono riusciti a dirne con sicurezza la causa. Fu solo alla fine del XIX secolo che apparve il termine “virus”. La biologia, o meglio una delle sue sezioni: la microbiologia, ha iniziato a studiare nuovi microrganismi che, come si è scoperto, sono vicini da molto tempo e contribuiscono al deterioramento della sua salute. Per combattere più efficacemente i virus, è emersa una nuova scienza: la virologia. È lei che può raccontare molte cose interessanti sugli antichi microrganismi.

Virus (biologia): cosa sono?

Solo nel diciannovesimo secolo gli scienziati scoprirono che gli agenti causali del morbillo, dell'influenza, dell'afta epizootica e di altre malattie infettive non solo negli esseri umani, ma anche negli animali e nelle piante sono microrganismi invisibili all'occhio umano.

Dopo la scoperta dei virus, la biologia non è stata immediatamente in grado di fornire risposte alle domande poste sulla loro struttura, presenza e classificazione. L’umanità ha bisogno di una nuova scienza: la virologia. Attualmente, i virologi stanno lavorando per studiare virus familiari, monitorare le loro mutazioni e inventare vaccini in grado di proteggere gli organismi viventi dalle infezioni. Molto spesso, a scopo sperimentale, viene creato un nuovo ceppo del virus, che viene conservato in uno stato “dormiente”. Sulla base di esso si sviluppano farmaci e si osservano i loro effetti sugli organismi.

Nella società moderna, la virologia è una delle scienze più importanti e il ricercatore più ricercato è un virologo. La professione di virologo, secondo i sociologi, sta diventando ogni anno sempre più popolare, il che riflette bene le tendenze del nostro tempo. Dopotutto, come credono molti scienziati, le guerre saranno presto combattute con l'aiuto di microrganismi e regimi dominanti. In tali condizioni, uno Stato con virologi altamente qualificati potrebbe rivelarsi il più resiliente e la sua popolazione la più vitale.

L'emergere di virus sulla Terra

Gli scienziati attribuiscono la comparsa dei virus ai tempi più antichi del pianeta. Anche se è impossibile dire con certezza come apparissero e quale forma avessero in quel momento. Dopotutto, i virus hanno la capacità di penetrare in qualsiasi organismo vivente, hanno accesso alle forme di vita più semplici, piante, funghi, animali e, naturalmente, esseri umani. Ma i virus non lasciano resti visibili, ad esempio sotto forma di fossili. Tutte queste caratteristiche della vita dei microrganismi complicano significativamente il loro studio.

• facevano parte del DNA e si sono separati nel tempo;
• inizialmente erano incorporati nel genoma e, in determinate circostanze, si “svegliavano” e cominciavano a riprodursi.

Gli scienziati suggeriscono che il genoma dell'uomo moderno contenga grande quantità virus che hanno infettato i nostri antenati e che ora sono naturalmente integrati nel nostro DNA.

Virus: quando sono stati scoperti?

Basta studiare i virus nuova sezione nella scienza, perché si ritiene che sia apparsa solo alla fine del XIX secolo. Si può infatti affermare che i virus stessi e i relativi vaccini furono scoperti inconsapevolmente da un medico inglese alla fine del XIX secolo. Lavorò alla creazione di una cura per il vaiolo, che a quel tempo uccise centinaia di migliaia di persone durante un'epidemia. Riuscì a creare un vaccino sperimentale direttamente dalla piaga di una delle ragazze malata di vaiolo. Questa vaccinazione si è rivelata molto efficace e ha salvato più di una vita.

Ma D.I Ivanovsky è considerato il "padre" ufficiale dei virus. Questo scienziato russo ha studiato a lungo le malattie delle piante di tabacco e ha ipotizzato che piccoli microrganismi passino attraverso tutti i filtri conosciuti e non possano esistere da soli.

Alcuni anni dopo, il francese Louis Pasteur, nel tentativo di combattere la rabbia, identificò i suoi agenti causali e introdusse il termine "virus". Un fatto interessante è che i microscopi della fine del XIX secolo non potevano mostrare i virus agli scienziati, quindi tutte le ipotesi venivano fatte su microrganismi invisibili.

Sviluppo della virologia

La metà del secolo scorso diede un forte impulso allo sviluppo della virologia. Ad esempio, il microscopio elettronico inventato ha finalmente permesso di vedere i virus e classificarli.

Negli anni Cinquanta del XX secolo fu inventato il vaccino contro la poliomielite, che divenne la salvezza da questa terribile malattia per milioni di bambini in tutto il mondo. Inoltre, gli scienziati hanno imparato a coltivare cellule umane in un ambiente speciale, il che ha dato l’opportunità di studiare i virus umani in laboratorio. Al momento sono già stati descritti circa un migliaio e mezzo di virus, anche se cinquant'anni fa si conoscevano solo duecento microrganismi simili.

Proprietà dei virus

I virus hanno una serie di proprietà che li distinguono da altri microrganismi:

• Dimensioni molto piccole, misurate in nanometri. I grandi virus umani, come il vaiolo, hanno una dimensione di trecento nanometri (ovvero solo 0,3 millimetri).
• Ogni organismo vivente sul pianeta contiene due tipi di acidi nucleici, ma i virus ne hanno solo uno.
• I microrganismi non possono crescere.
• I virus si riproducono solo in una cellula ospite vivente.
• L'esistenza avviene solo all'interno della cellula; al di fuori di essa il microrganismo non può mostrare segni di attività vitale.

Forme virali

Ad oggi, gli scienziati possono dichiarare con sicurezza due forme di questo microrganismo:

• extracellulare - virione;
• intracellulare - virus.

Fuori dalla cellula il virione è in uno stato “dormiente”; Una volta nel corpo umano, trova una cellula adatta e, solo dopo essere penetrata, inizia a moltiplicarsi attivamente, trasformandosi in un virus.

Struttura del virus

Quasi tutti i virus, nonostante siano piuttosto diversi, hanno la stessa struttura:

• acidi nucleici che formano il genoma;
• guscio proteico (capside);
• Alcuni microrganismi hanno anche un rivestimento a membrana sulla parte superiore del guscio.

Gli scienziati ritengono che questa semplicità di struttura consenta ai virus di sopravvivere e adattarsi alle mutevoli condizioni.

Attualmente i virologi distinguono sette classi di microrganismi:

• 1 - costituito da DNA a doppio filamento;
• 2 - contengono DNA a filamento singolo;
• 3 - virus che copiano il loro RNA;
• 4 e 5 - contengono RNA a filamento singolo;
• 6 - trasformare l'RNA in DNA;
• 7 - trasformare il DNA a doppio filamento attraverso l'RNA.

Nonostante il fatto che la classificazione dei virus e il loro studio abbiano fatto grandi progressi, gli scienziati ammettono la possibilità dell'emergere di nuovi tipi di microrganismi che differiscono da tutti quelli già elencati sopra.

Tipi di infezione virale

L'interazione dei virus con una cellula vivente e il metodo di uscita da essa determina il tipo di infezione:

• Litico

Durante il processo di infezione, tutti i virus escono contemporaneamente dalla cellula e, di conseguenza, la cellula muore. Successivamente, i virus “si depositano” in nuove cellule e continuano a distruggerle.

• Persistente

I virus lasciano gradualmente la cellula ospite e iniziano a infettare nuove cellule. Ma quello vecchio continua la sua attività vitale e “dà vita” a nuovi virus.

• Latente

Il virus è incorporato nella cellula stessa, durante la sua divisione viene trasmesso ad altre cellule e si diffonde in tutto il corpo. I virus possono rimanere in questo stato per un periodo piuttosto lungo. Nelle circostanze necessarie, iniziano a moltiplicarsi attivamente e l'infezione procede secondo le tipologie già elencate sopra.

Russia: dove si studiano i virus?

Nel nostro paese i virus sono studiati da molto tempo e sono gli specialisti russi ad essere leader in questo campo. L'Istituto di ricerca di virologia D.I Ivanovsky si trova a Mosca, i cui specialisti danno un contributo significativo allo sviluppo della scienza. Sulla base dell'istituto di ricerca gestisco laboratori di ricerca, mantengo un centro di consulenza e un dipartimento di virologia.

Allo stesso tempo, i virologi russi stanno lavorando con l’OMS e stanno espandendo la loro raccolta di ceppi virali. Gli specialisti degli istituti di ricerca lavorano in tutti i settori della virologia:

• generale:
• privato;
• molecolare.

Vale la pena notare che negli ultimi anni c’è stata la tendenza a unire gli sforzi dei virologi di tutto il mondo. Tale lavoro congiunto è più efficace e consente seri progressi nello studio della questione.

I virus (la biologia come scienza lo ha confermato) sono microrganismi che accompagnano tutti gli esseri viventi sul pianeta durante tutta la loro esistenza. Pertanto, il loro studio è così importante per la sopravvivenza di molte specie sul pianeta, compreso l'uomo, che più di una volta nella storia è caduto vittima di varie epidemie causate da virus.

Se i virus sono isolati nella loro forma pura, esistono sotto forma di cristalli (non hanno il proprio metabolismo, riproduzione e altre proprietà degli esseri viventi). Per questo motivo, molti scienziati considerano i virus uno stadio intermedio tra gli oggetti viventi e quelli non viventi.

I virus sono forme di vita non cellulari. Le particelle virali (virioni) non sono cellule:

• i virus sono molto più piccoli delle cellule;
• i virus hanno una struttura molto più semplice delle cellule: sono costituiti solo da acido nucleico e un guscio proteico, costituito da molte molecole proteiche identiche.
• i virus contengono DNA o RNA.

Sintesi dei componenti del virus:

1. L'acido nucleico del virus contiene informazioni sulle proteine ​​virali. La cellula produce queste proteine ​​da sola, sui suoi ribosomi.
2. La cellula riproduce l'acido nucleico del virus stesso, utilizzando i suoi enzimi.
3. Quindi avviene l'autoassemblaggio delle particelle virali.

Significato del virus:

• causare malattie infettive (influenza, herpes, AIDS, ecc.)
• Alcuni virus possono inserire il proprio DNA nei cromosomi della cellula ospite, causando mutazioni.

Virus: informazioni storiche

I virus furono scoperti per la prima volta nel 1892 dall'eccezionale biologo russo D.I. Ivanovsky, che divenne il fondatore di una nuova disciplina biologica: la virologia. La virologia oggi è uno dei rami della biologia in più rapida crescita. È possibile che in futuro il regno dei virus venga diviso in più regni.

L'umanità ha appreso dell'esistenza dei virus 110 anni fa. Il 12 febbraio 1892, in una riunione dell'Accademia delle scienze russa, D.I. Ivanovsky ha riferito della sua scoperta: l'agente eziologico della malattia del mosaico del tabacco è un organismo che può passare attraverso i filtri che trattengono i batteri. Loeffler e Frosch dimostrarono nel 1898 che una malattia del bestiame, l'afta epizootica, viene trasmessa da un animale all'altro da un agente che passa attraverso filtri che trattengono anche i batteri più piccoli. Il termine "virus" fu proposto da M. Beijerinck nel 1899. Si è scoperto che i virus causano malattie non solo nelle piante, ma anche nei batteri, negli insetti, nelle alghe, nei funghi, negli animali e nell'uomo.

La struttura dei virus è stata scoperta dopo l'invenzione del microscopio elettronico. In termini di dimensioni, i virus occupano un posto tra le cellule batteriche più piccole e le molecole organiche più grandi - da 0,02 a 0,3 micron. Per fare un confronto, la dimensione delle cellule umane va da 3 a 30 micron.

La disputa continuò per molti anni: i virus sono esseri viventi o parte della natura inanimata. L'impossibilità dell'esistenza e della riproduzione dei virus al di fuori della cellula, la loro capacità di autoassemblarsi e cristallizzarsi, indicava che il virus si comporta come materia “non vivente”. Dopo che fu stabilita la natura del gene e scoperto il materiale genetico insito negli organismi viventi nei virus, i virus iniziarono a essere classificati come natura vivente.

Secondo i concetti moderni, i virus si trovano al confine tra “viventi” e “non viventi”: sono forme di vita extracellulari che possono penetrare in alcune cellule viventi e moltiplicarsi solo al loro interno;

L'apparato genetico dei virus è rappresentato da varie forme di acidi nucleici; nessun'altra forma di vita presenta una tale diversità. In tutti gli organismi viventi, ad eccezione dei virus, l'apparato genetico è costituito da una molecola di acido desossiribonucleico (DNA) a doppio filamento e l'acido ribonucleico (RNA), che funge da vettore di informazioni nelle cellule, è sempre a filamento singolo. I virus esistono tutti possibili opzioni dispositivi dell'apparato genetico: RNA a singolo e doppio filamento, DNA a singolo e doppio filamento. In questo caso, sia l'RNA virale che il DNA virale possono essere lineari o chiusi in un anello.

All’inizio del 21° secolo erano stati studiati oltre 1000 virus diversi, che causavano malattie come influenza, herpes, epatite, vaiolo, poliomielite, infezione da citomegalovirus, encefalite, morbillo, ecc. Nel complesso, circa l’80% delle malattie infettive attualmente segnalate sono causate da virus. I primi posti in termini di danni di massa sono occupati da malattie respiratorie acute, influenza, epatite virale, a cui ora si è aggiunto l'AIDS. Le malattie virali sono diffuse anche negli animali. Le epidemie di virus negli uccelli, nelle pecore e nelle mucche sono ben note. A seguito dell'epidemia del virus Visna negli anni '30 e '40 del secolo scorso, gli islandesi furono costretti a macellare più di centocinquantamila animali. Nel 1955 il virus della leucosi aviaria causò perdite all’industria del pollame statunitense per oltre 60 milioni di dollari. I bovini sono ampiamente colpiti dal virus della leucemia. In alcuni paesi del mondo, oltre l’80% delle mucche e dei tori ne sono infetti.