Биология вирусов презентация

Вирусы
Вирусы – мельчайшие микробы, относящиеся к царству Viraе, не имеющие клеточного строения и состоящие из ДНК или РНК-генома, окруженного белками.
От лат. virus – яд.
Вирусология – наука о вирусах.

Вирус табачной мозаики (ВТМ)
Д.И. Ивановский – 12 февраля 1892 г.
Д.И. Ивановский (1864 – 1920)
История открытия вирусов

1. Уровень организма (30-е годы ХХ века)
2. Уровень клетки (50-е годы ХХ века)
3. Молекулярный уровень (60-е годы ХХ века)
4. Субмолекулярный уровень (70-е годы ХХ века)
Периоды развития вирусологии

Нобелевские премии за научные исследования, где объект изучения вирусы
1954
Джон Фрэнклин Эндерс, США
Томас Хакл Уэллер, США
Фредерик Чапмен Роббинс, США
«За открытие способности вируса полиомиелита расти в культурах различных тканей»
1965
1966
Франсуа Жакоб, Франция
Андрэ Львов, Франция
Жак Моно, Франция
Пейтон Роус, США
«За открытия, касающиеся генетической регуляции синтеза ферментов и вирусов»
«За открытие онкогенных вирусов»

1975
Дэвид Балтимор, США
Ренато Дульбекко, США
Хоуард Мартин Темин, США
«За открытия, касающиеся взаимодействия между вирусами опухолей и генетическим материалом клетки»
1997
Стенли Б. Прузинер, США
«За открытие прионов – новой биологической причины инфекций»
1969
Макс Дельброк, США
Альфред Д. Херши, США
Сальвадор Э. Лурия, США
«За открытия, касающиеся механизма репликации и генетической структуры вирусов»
Нобелевские премии за научные исследования, где объект изучения вирусы

Нобелевские премии 2008 года в области медицины и физиологии
Нобелевская премия 2008 года в области медицины и физиологии присуждена за работы в области вирусологии: немецкому специалисту Харальду цур Хаузену — за открытие того, что вирусы папилломы человека ответственны за возникновение рака шейки матки

Нобелевская премия 2008 года в области медицины и физиологии присуждена за работы в области вирусологии: французским учёным Люку Монтанье и Франсуазе Барре-Синусси за открытие вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)
Нобелевские премии 2008 года в области медицины и физиологии

Систематика вирусов
Царство: Viraе
Подцарство:
ДНК-геномные вирусы
РНК-геномные вирусы
Семейство (название таксона заканчивается на –viridae)
Подсемейство (название таксона заканчивается на –virinae) Род (название таксона заканчивается на –virus) Основной таксон в классификации вирусов
Вирус
Серовары (по антигенной структуре)
Семейство: Herpesviridae
Подсемейство: Alphaherpesvirinae
Род: Simplexvirus
Вид: Вирус простого герпеса 1 (HSV-1)
Вирус простого герпеса 2 (HSV-2)

Строение вирусов
Классификация вирусов по морфологии вириона:
1. Палочковидные
2. Пулевидные
3. Сферические
4. Нитевидные
5. Сперматозоидные

Классификация вирусов
по химическому составу вириона:
1. Простые
2. Сложные
Строение вирусов

Строение простых вирусов
Нуклеиновая кислота
(ДНК или РНК)
Белковый чехол –
Капсид (от лат. сapsa - футляр)
Нуклеиновая кислота + Белок = Нуклеокапсид
Строение вирусов

Строение сложных вирусов
Суперкапсид
(липопротеиновая оболочка)
Капсид
Нуклеиновая кислота
М-белок
Шипы
Строение вирусов

Вирусные белки
1. Структурные
капсидные
суперкапсидные
2. Неструктурные
предшественники вирусных белков
белки-регуляторы
белки-ферменты (полимеразы и модифицирующие белки)
Строение вирусов

Классификация вирусов
по симметрии нуклеокапсида:
1. Кубические
2. Спиральные
3. Смешанные
1
2
3
Строение вирусов

Строение бактериофагов
1. Нитевидные
2. Полиэдрические
Головка с ДНК
Воротничок
Чехол
Базальная мембрана
Хвостовые нити
Бактериофаг Т2
Строение вирусов

Типы вирусных нуклеиновых кислот:
1. ДНК-вирусы
1-нитчатая линейная (парвовирусы)
1-нитчатая кольцевая (цирковирусы)
2-нитчатая линейная
(вирус герпеса)
2-нитчатая кольцевая (папилломавирус)
2-нитчатая кольцевая с дефектом одной цепи (вирус гепатита В)
Строение вирусов

Типы вирусных нуклеиновых кислот:
2. РНК-вирусы
1-нитчатая линейная «+» РНК (полиовирус)
1-нитчатая линейная «-» РНК (вирус парагрипп)
1-нитчатая линейная фрагментированная «-» РНК (вирус гриппа)
2-нитчатая линейная фрагментированная (ротавирус)
Строение вирусов

1. Адсорбция
неспецифическая адсорбция (обратимая)
специфическая (необратимая)
2. Проникновение в клетку
Пути:
виропексис (1948 г Фазелькас де сан Гро)
слияние вирусной и клеточной мембран
сочетание виропексиса и слияния мембран
Репродукция вирусов

3. Депротеинизация («раздевание»)
4. Транскрипция
ДНК-вирусы:
ДНК→ мРНК → белок
-если ДНК-вирус транскрибируется в ядре, то он использует клеточную РНК-полимеразу
- если ДНК-вирус транскрибируется в цитоплазме, то он использует свою РНК-полимеразу
Репродукция вирусов

4. Транскрипция
РНК-вирусы:
+РНК → белок
-геном сразу транслируется рибосомами
-РНК→ мРНК → белок
геном транскрибируется в мРНК с помощью РНК-полимеразы
РНК→ ДНК → мРНК → белок
ретровирусы имеют диплоидный геном и обратную транскриптазу
Репродукция вирусов

5. Трансляция
-образование «ранних» белков
-образование «поздних» белков
образование сразу зрелых белков
образование гигантского полипептида-предшественника, который «нарезается» и модифицируется в зрелые белки
6. Репликация
Это накопление копий вирусного генома, которые затем будут использованы при сборке вириона
Репродукция вирусов

Молекулярный механизм репродукции +РНК-вирусов (на примере пикорнавирусов)
Репродукция вирусов
(+) нить родительской РНК
Белки, закодированные в полном геноме
(-) нить РНК
Дочерняя (+) нить РНК
Дочерние вирусные частицы

Молекулярный механизм репродукции -РНК-вирусов (на примере ортомиксовирусов)
Репродукция вирусов
Мультифункциональная (-) нить родительской РНК
Белки, закодированные в полном геноме
(+) нить РНК
Дочерняя (-) нить РНК
Дочерние вирусные частицы
(+) нить мРНК
Вирусные ферменты

Молекулярный механизм репродукции ретровирусов
Репродукция вирусов
Родительская РНК
Белки, закодированные в полном геноме
Интеграция в геном хозяина
Дочерняя РНК
Дочерние вирусные частицы
мРНК
Обратная транскриптаза
Двунитевая ДНК
Интеграза

7. Морфогенез
8. Выход вирусных частиц
-взрывной путь
-почкование (экзоцитоз)
Репродукция вирусов

Транскрипция и
синтез структурных
белков
Морфогенез вириона
и выход из клетки
Вход в клетку
и депротеинизация
1
ВИРУС
2
3
ДНК
Капсид
4
Репликация
КЛЕТКА
ХОЗЯИНА
Вирусная
ДНК
мРНК
Белки
капсида
Вирусная
ДНК
Репродукция вирусов

Капсид
РНК
Суперкапсид
Капсид и вирусный
Геном в клетке хозяина
КЛЕТКА ХОЗЯИНА
Вирусный геном (РНК)
Template
мРНК
ER
Глико-
протеины
Белки
капсида
Копии
генома (РНК)
Зрелый вирион
Репродукция вирусов

1. Продуктивный тип
2. Абортивный тип
Причины:
-заражение клеток дефектными вирусами
- интерференция
3. Интегративный тип (вирогения)
Типы взаимодействия вирусов с клеткой

1. Некроз
2. Апоптоз
3. Разрушение не самим вирусом, а иммунными реакциями
4. Латентная инфекция
5. Трансформация в раковую
Последствия заражения клетки вирусом

Классификация вирусных инфекций на клеточном уровне
Автономная
Интегративная
Продуктивная
Абортивная
Острая
Острая
Хроническая
Цитолитическая
Нецитолитическая
Интеграция полного генома
Интеграция части генома
Если вирусный геном персистирует в клетке, то говорят о латентной инфекции
Формы нахождения генома вируса в клетке при персистенции вируса
-провирус
-эписома

1
1
Адсорбция
Репродуктивный (литический) цикл
вирулентных бактериофагов

Проникновение
в клетку
1
Адсорбция
Репродуктивный (литический) цикл
вирулентных бактериофагов
2
3
Период
латенции

Проникновение
в клетку
1
Адсорбция
2
4
Синтез вирусного
генома и протеинов
3
Период
латенции
Репродуктивный (литический) цикл
вирулентных бактериофагов

Проникновение
в клетку
1
Адсорбция
2
4
Синтез вирусного
генома и протеинов
5
Морфогенез вириона
Морфогенез
вириона
3
Период
латенции
Репродуктивный (литический) цикл
вирулентных бактериофагов

Проникновение
в клетку
1
Адсорбция
2
4
Синтез вирусного
генома и протеинов
5
6
Высвобождение
Фаговых частиц
Морфогенез
вириона
Морфогенез вириона
3
Период
латенции
Репродуктивный (литический) цикл
вирулентных бактериофагов

ДНК
фага
Фаг
Инъекция
фаговой ДНК
Бактериальная
хромосома
Циркуляция
фаговой ДНК
Дочерняя клетка
с профагом
Иногда профаг выходит
из хромосомы, инициируя
литический цикл
Лизогенная
популяция
бактерий
Лизис клетки
и освобождение фага
Литический
цикл
Индукция
литического
цикла
или
Индукция
лизогенного
цикла
Лизогенный
цикл
Профаг
Бактерии размножаются,
копируют профаг и передают
его дочерним клеткам
ДНК фага встраивается в
хромосому и становится
профагом
Синтез генома, протеинов
фага и морфогенез вириона
Репродуктивный (литический) цикл
вирулентных бактериофагов

Бактериофаги: лизогенная конверсия
Примеры факторов вирулентности, переносимых фагами