Характер взаимодействия вируса с клеткой. Размножение вирусов.

В свободном состоянии вирусы не проявляют активности, но, встретившись с чувствительными к ним клетками, они активируются и вступают с ними во взаимодействие. В зависимости от свойств вируса и поражаемой клетки, а также условий внешней среды можно наблюдать три основных типа последствий взаимодействия вируса с клеткой хозяином:

1. Размножение вируса приводит к гибели клетку - продуктивная инфекция;

2. Клетка выживает, а зрелые вирусы не образуются - абортивная инфекция;

3. Геном вируса объединяется с геномом клетки и передаётся дочерней клетке. В последующих поколениях, в клетках может начаться размножение вируса, приводящее их к гибели - вирогения.

Самые простые взаимодействия вируса с клеткой происходят в несколько фаз, протекающих последовательно:

1. адсорбция вируса на поверхности клетки;

2. проникновение вируса в клетку;

3. скрытый период (эклипс);

4. репродукция вируса;

5. освобождение зрелого вирусного потомства из клетки.

Адсорбция: происходит благодаря взаимодействию клеточных и вирусных рецепторов. Капсид разрушается под действием клеточных протеаз и НК освобождается. У животных освобождение НК происходит в клетке, после проникновения вируса путём пиноцитоза.

Фитопатогенные вирусы проникают через повреждения в клеточной стенке, после чего адсорбируются на внутренних клеточных рецепторах и высвобождают НК.

Проникновение вируса в клетку

В клетки вирусы могут проникать разными путями. Так, у вируса гриппа этот проникновение связано с явлением пиноцитоза (вироренсиса). Возможно и прямое проникновение этого вируса. В случае пиноцитоза происходит образование вакуоли, которая погружает вирус в цитоплазму, где он расцепляется на НК и белок. Во втором случае, после адсорбции на поверхности клеточной стенки, под влиянием ее ферментов происходит расщепление вирусной частицы на НК и белок. Внутрь клетки поступает только НК.

Скрытый период - эклипс (греч. исчезновение).

На этой стадии вирус как бы исчезает из клетки. Предпологают, что НК вируса проникает в ядро и встраивается в НК клетки. Механизм не изучен. Длительность фазы: грипп 5-9 часов; E. coli - 15 минут.

Репродукция вируса. Компоненты вируса синтезируются в различных частях клетки - поэтому сам процесс размножения получил название репродукции. Этот сложный процесс условно делят на 3 стадии:

1. подготовительная;

2. синтез компонентов вибриона;

3. формирование полноценного инфекционного вибриона;

4. освобождения вирусного потомства.

1. Подготовительная стадия.

НК вируса встраивается в НК клетки и нарушается нормальное функционирование ее генетического аппарата. На этой стадии вирус максимально использует компоненты клетки и энергетические ресурсы.

У разных вирусов этот процесс имеет свои особенности. У вирусов, содержащих РНК, в подготовительной стадии происходит синтез белков самой клеткой. РНК вируса, освободившись от белка, соединяется с рибосомами клетки и образует рибосомальные комплексы, которые выполняют роль и-РНК.

РНК вируса полиомелита выполняет роль особого фермента вирусной полимеразы и одновременно является матрицей для новых молекул РНК вируса.

У вирусов человека и животных, которые содержат ДНК, в меньшей степени выражен признак блокирования клеточного метаболизма и более длительно идет процесс накопления ферментов, участвующих в подготовке и репликации ДНК. Используя РНК - полимеразу клетки, на вирусной ДНК строится и - РНК которая и осуществляет синтез вирусных белков..

2. Синтез компонентов вириона.

Синтез НК и белков происходит в различных частях клетки, но эти процессы тесно связаны и протекают в определенной последовательности.

У вирусов, содержащих РНК или ДНК эти процессы имеют свои особенности. Синтез вирусных ДНК происходит по принципу комлементарности. Субстратом для синтеза служат те же 4 нуклеотида, которые имеются в клетке. Ферменты, необходимые для синтеза формируются на и-РНК, как на матрице. В синтезе могут участвовать ферменты самой клетки. Синтез вирусной ДНК может осуществляться в цитоплазме и ядре.

Синтез вирусной РНК в РНК - содержащих вирусах происходит на самой вирусной РНК в качестве матрицы (при участии РНК- полимеразы). Субстратом синтеза являются нуклеотиды пораженной клетки. Синтез РНК осуществляется как в цитоплазме, так и ядре.

Субстратом для синтеза вирусных белков являются аминокислоты белков пораженной клетки. Полагают, что синтез вирусных белков происходит в цитоплазме клетки.

3. Формирование зрелых частиц.

В процессе сборки вируса из НК и белка принимает участие сама клетка. У более сложных вирусов, которые имеют оболочки, происходит включение в вирусную частицу кроме белков липидных и углеводных компонентов самой клетки.

Пример: Компоненты вируса Герпеса в основном формируется и объединяются в ядре, но при выходе через ядерную оболочку клетки он как бы «одевается» ею. Вторичную оболочку он приобретает, проходя через клеточную мембрану.

4. Освобождения вирусного потомства.

Выход вирусного потомстваиз клетки проходит неодинаково у разных вирусов. Так, при входе наружу вирусы Герпеса, полиомелита полностью разрушают пораженную клетку.

Скорость размножения вирусов может быть велика: через несколько минут может образовываться 50-100 вирусных частиц.

В настоящее время вирусы культивируют и в лабораторных условиях, главным образом в курином эмбрионе или однослойной тканевой культуре. В 1955 г. американские учёные Х. Френкель - Конрат и Р. Уильямс произвели реконструкцию табачной вируса мозаики из белка и НК. В СССР реконструирован вирус желтухи дубового шелкопряда. Сейчас реконструируют смешанные вирусы. Белок от штамма А, а НК от штампа В. Изучение вирусов имеет большое практическое значение, так как 2/3 инфекционных заболеваний являются вирусными.