Какими свойствами живого обладают вирусы
Существенной характеристикой вируса как организма является его способность к размножению — воспроизведению потомства, сходного с родительской формой. Другим важным свойством является обладание наследственностью. Наследственным материалом служит имеющаяся у вируса нуклеиновая кислота — РНК или ДНК.
Кроме того, вирусу, как и прочим организмам, свойственна изменчивость. Примером тому может служить изменчивость, проявляющаяся у вируса гриппа A. Каждая пандемия гриппа A в XX в. вызывалась новой разновидностью этого вируса: A0 (испанка) — в 1918 г., А1 (Сингапур) — в 1947 г., A2 (Гонконг) — в 1968 г., A3 (Виктория) — в 1972 г. Каждая из названных вариаций гриппа A отличалась некоторой сменой белков в капсиде. Наличие изменчивости обеспечивает процесс эволюции видов вирусов.
Вирусы, как и все другие организмы, обладают приспособляемостью к изменяющимся условиям окружающей среды (адаптацией). Следует только помнить, что средой для них является организм хозяина. Каждый вирус имеет строго определённый круг хозяев. Этот круг хозяев может быть очень узким, например у группы бактериофагов, паразитирующих только на кишечной палочке, или очень широким, как у вируса бешенства, поражающего всех млекопитающих животных и человека. Кроме того, проявляя свою активность и воспроизведение в ядре или в цитоплазме клеток-хозяев — растений, животных или бактерий, вирусы занимают различные экологические ниши, что свойственно живому миру.
Однако, в отличие от всех клеточных организмов, вирусы не способны размножаться бинарным делением, т. е. разделяться надвое. Размножение осуществляется путём репродукции их генетического материала в клетке-хозяине. Этот процесс репродукции уникален, так как, проникнув, например, в бактериальную клетку, вирус своими нуклеиновыми кислотами начинает управлять клеточными механизмами бактерии и программирует синтез вирусного материала из её веществ. Материал с сайта https://doklad-referat.ru
 |
| Рис. 21. Семейства вирусов |
Впервые вирусы (вирус мозаики табака) были открыты отечественным учёным-ботаником Дмитрием Иосифовичем Ивановским в 1892 г. С тех пор выявлено более 1 000 различных видов. Виды объединяют в роды и семейства. Все вместе их выделяют в особое царство живой природы — Вирусы как неклеточную форму жизни. Более 500 разных видов вирусов могут вызывать разнообразные инфекционные заболевания человека. Семейства этих вирусов показаны на рис. 21.
Таким образом, вирусы являются уникальной формой жизни. С одной стороны, вирусы — дискретные (автономные) генетические структуры, которым присущи основные свойства живых организмов: размножение, изменчивость, адаптация и способность к эволюции. С другой стороны, вирусы не имеют таких важнейших свойств живого организма, как метаболизм (обмен веществ и энергии), и не способны к самостоятельной репродукции своей наследственности вне клетки хозяина. Весь цикл репродукции вирусов и их размножение происходят в клетке-хозяине и за счёт её метаболических систем.
На этой странице материал по темам:
Вирусы обладают признаками живого организма
Свойства вирусов микробиология
Какими свойствами живого организма обладают вирусы
Какой признак живого характерен для вирусов?
Вирусы обладают такими признаками живого как обмен веществ
Источник
Вирусы у всех на слуху. С одними мы неизбежно сталкиваемся лично, например, с вирусами гриппа или теми, что вызывают простуду. Другие будоражат медицинское сообщество, наводняют новости и становятся зловещими прообразами для популярной литературы и кино.
И это неудивительно хотя бы потому, что вирусы — штука довольно непонятная. Неясно даже, считать их живыми или нет. С одной стороны, это просто хрупкий набор молекул, который не может существовать автономно, без живой клетки. Он не производит и не накапливает энергии, а также не поддерживает постоянства внутренней среды — ее попросту нет. Но когда вирус попадает в клетку, он проходит жизненный цикл, копирует себя и эволюционирует. Невидимое глазу нечто существует в огромном количестве, постоянно меняется, переходит от одних хозяев к другим и причиняет страдания разной степени тяжести всему человечеству.
Как устроены вирусы?
Вирусная частица, или вирион, — это нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) в обертке из белков. В некоторых случаях она покрыта дополнительным слоем липидов, «украденных» у клетки-хозяина. У вирусов есть своя классификация: царства, семейства и прочие таксоны (группы), за списком которых следит Международный комитет по таксономии вирусов. Самый большой таксон — реалм. Сейчас ученые выделяют четыре реалма, из которых три — ДНК-содержащие вирусы. К ним относятся, например, вирусы оспы, герпеса и папилломавирусы.
РНК-содержащие вирусы можно разделить на собственно РНК-вирусы и ретровирусы. Первые — это вирусы гриппа, бешенства, гепатита С, а также коронавирусы и вирус Эбола. Они содержат РНК и используют для размножения РНК-зависимую РНК-полимеразу, с ее помощью на исходной молекуле РНК сразу синтезируется новая. А к ретровирусам относится, например, ВИЧ. Он содержит РНК, но в ходе жизненного цикла она превращается в ДНК и встраивается в геном клетки-хозяина. После чего новая РНК синтезируется уже на основе молекулы ДНК — то есть так же, как у нас.
Жизненный цикл вируса, на примере вируса иммунодефицитаКак с ними бороться?
Можно выделить три стратегии борьбы с вирусами. Первая — «пожар проще предотвратить, чем потушить». Защититься от заражения можно по-разному, например, избегать незащищенного секса или контакта с зараженной кровью. Более изощренный способ — контроль природных резервуаров вируса: осушение болот (чтобы предотвратить вспышки желтой лихорадки), карантин, вакцинация или отстрел животных.
Еще одна стратегия — активная и пассивная иммунопрофилактика. Активная — это простая и всем знакомая вакцинация. Человеку вводят неактивную форму вируса или его кусочек, в организме срабатывает иммунный ответ и синтезируются антитела, которые защитят человека в будущем, если он когда-нибудь встретится с настоящим живым вирусом. Но вакцину не всегда можно создать, да и уже существующие порой не работают на все сто. Так, вакцина от гриппа защищает только от нескольких — самых распространенных в текущем сезоне — штаммов (видов) вируса. Пассивная иммунопрофилактика — это введение готовых антител тем, кто уже встретился с вирусом или с большой вероятностью сделает это. Такие лекарства существуют для респираторно-синцитиального вируса (рекомендованы недоношенным младенцам) и ветряной оспы (для людей с подавленным иммунитетом).
И, наконец, последняя стратегия на случай, если ничто не помогло и человек заболел, — антивирусные препараты. Их развитие подстегивали научный прогресс и насущные проблемы. Чтобы придумать противовирусный препарат, нужно сначала изучить вирус и его жизненный цикл и выбрать возможные мишени для атаки. Причем такие, чтобы они как можно сильнее отличались от человеческих аналогов. Иначе лекарство будет бороться и с вирусами, и с невинными человеческими клетками, вызывая сильные побочные эффекты.
Первые клеточные культуры, в которых можно было имитировать взаимодействие вируса с хозяином, появились в 1950-х годах. До этого удобных моделей in vitro (в пробирке) не существовало, и изучение вирусов было затруднено. Уже в 1963 году появился первый антивирусный препарат — идоксуридин. Это был нуклеозидный аналог дезоксиуридина — одного из четырех «кирпичиков» молекулы ДНК. Препарат до сих пор используется при лечении герпеса.
В 80-е произошло другое громкое открытие — вирус иммунодефицита человека. Это породило шквал научных работ, посвященных разработке новых противовирусных лекарств. К тому времени связанный с ним СПИД уже распространился по миру, а в США началась эпидемия.
Какие бывают антивирусные препараты?
Их можно разделить на 13 групп, причем к шести относятся различные лекарства против ВИЧ. Это ингибиторы входа вируса в клетку, вирусных ферментов интегразы и протеазы, а также три вида ингибиторов вирусного фермента обратной транскриптазы, или ревертазы. Все они действуют на разные этапы жизненного цикла вируса:
1. Проникновение в клетку
Это первое, что должен сделать вирус, попав в организм. То, какую клетку он поразит, определяется рецептором на ее поверхности. У ВИЧ это рецептор CD4, который есть у Т-хелперов, макрофагов, а также некоторых других видов клеток. Кроме него в связывании вируса и его проникновении участвуют: рецепторы CXCR4 и CCR5 со стороны клетки и поверхностные гликопротеины gp120 и gp41 — со стороны вируса.
Сейчас FDA (американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов) одобряет четыре лекарства, работающие на этой стадии. Каждый связывается с каким-то из участников процесса и мешает его работе. Например, к этой группе принадлежит самый новый препарат против ВИЧ — фостемсавир, его одобрили в США в июле 2020 года. В организме он превращается в активную форму темсавир, соединяется с вирусным гликопротеином gp120 и мешает ему связаться с клеточным рецептором CD4. Другой препарат — ибализумаб — связывается с самим CD4, причем так, что рецептор не может участвовать в проникновении вируса, но выполняет свою нормальную иммунную функцию — связывает и узнает антигены на поверхности антигенпрезентирующих клеток.
Подобные препараты также используются для лечения респираторно-синцитиального вируса, вирусов ветряной оспы и простого герпеса. Они тоже действуют на вирусные гликопротеины и их связывание с клеточными рецепторами. К этой же группе можно отнести препараты для пассивной иммунопрофилактики антителами.
2. Подготовка к размножению, часть 1
Когда вирус попал в клетку, он должен в ней размножиться, то есть создать копии себя, используя ресурсы самой клетки. Так как ВИЧ — ретровирус, его генетический материал — РНК, которая должна достроиться до двухцепочечной ДНК и встроиться в ДНК клетки. Процесс достраивания называется обратной транскрипцией, и для него необходим вирусный фермент обратная транскриптаза, ее еще называют ревертазой. Это самая популярная мишень препаратов против ВИЧ, которые делятся на две группы: нуклеозидные и ненуклеозидные.
Механизм дейсвтия ингибиторов обратной транскриптазы3. Подготовка к размножению, часть 2
Чтобы наконец размножиться, ВИЧ, уже в виде молекулы ДНК, необходимо встроиться в геном клетки-хозяина. В этом участвует другой вирусный фермент — интеграза. Ее ингибируют несколько одобренных лекарств, причем они часто используются вместе с другим препаратом — кобицистатом. Он никак не действует на вирус, но ингибирует некоторые ферменты печени и увеличивает биодоступность самих антивирусных препаратов.
Попав в геном, вирус может запустить транскрипцию и синтезировать новые РНК и белки. А может и «заснуть». Именно поэтому ВИЧ почти нельзя вылечить: всегда останутся клетки со «спящим» вирусом, который себя не проявляет, а значит, не может быть мишенью для атаки. Активация вируса связана с активацией клетки. Так как ВИЧ инфицирует в основном иммунные клетки, именно те из них, что борются с инфекцией, и становятся его жертвой.
4. Созревание
Белки ВИЧ синтезируются в виде длинных полипротеинов, которые нужно «нарезать», чтобы получить зрелые формы. Для этого необходим вирусный фермент протеаза. Это — вторая по популярности мишень антивирусных препаратов. Большинство из них — белковые аналоги вирусного полипептида. Они ингибируют работу фермента, и зрелые вирусные белки и новые вирусные частицы не образуются. Подобно ингибиторам обратной транскриптазы, к препаратам из этой группы тоже очень быстро развивается резистентность. И, как и с ингибиторами вирусной интегразы, с ними часто используется кобицистат.
Препараты ингибирования вирусной протеазы также существуют для лечения вируса гепатита С. Несмотря на большие отличия в структуре и способе репликации, белки этого вируса тоже синтезируются в незрелой форме, которую нужно «нарезать».
Другие препараты
Есть три группы антивирусных препаратов, которые мы еще не упоминали. Во-первых, это ингибиторы белков NS5A и NS5B вируса гепатита С, которые играют важную роль в репликации РНК вируса. Во-вторых, лекарства против вируса гриппа: три ингибитора вирусного белка нейраминидазы и один ингибитор РНК-полимеразы вируса. И, наконец, сборная солянка препаратов, которые не действуют прицельно на вирусные компоненты. Это интерфероны, а также иммуностимуляторы и ингибиторы митоза клеток.
Первые заслуживают особого внимания из-за обилия отечественных лекарств против гриппа и простуды на их основе. FDA одобряет инъекции (!) интерферонов только для лечения гепатита B и С, причем на практике они используются очень осторожно из-за серьезных побочных эффектов. Отечественные противовирусные препараты с интерферонами, которые выпускаются в форме мазей, спреев и суппозиториев, вряд ли работают. И слава богу. Иммуностимуляторы и ингибиторы митоза клеток выпускаются в виде мазей и используются для лечения генитальных бородавок, то есть папилломавируса человека.
Наука не стоит на месте, и разработка противовирусных препаратов продолжается, подстегиваемая новыми вирусами, эпидемиями, а также развитием резистентности к существующим лекарствам. Но по-прежнему самыми изученными и многочисленными препаратами остаются ингибиторы вирусных обратной транскриптазы или ДНК-полимеразы и протеазы. Для разработки других стратегий борьбы ученым еще предстоит изучить детали работы вирусов — как давно известных, так и совершенно новых.
Да, вирусы остаются источником зловещих идей в популярной культуре. Но существующих препаратов и методов уже достаточно, чтобы мы могли избежать заражения, быстро вылечиться или свести негативные последствия болезни к нулю.
Источник
Вирус — живой или мертвый?
Вирусы эволюционируют, мутируют и размножаются. Как и сложные организмы вроде человека, вирусы также подвержены естественному отбору. Тем не менее вне клеток они нежизнеспособны и быстро разрушаются. О том, является ли вирус переходной формой между миром живого и неживого, в рамках гида «Полезные вирусы» ПостНауке рассказывает вирусолог Леонид Марголис.
Прежде чем говорить о том, является ли вирус живым, стоит сказать, что граница между живым и неживым проведена не так однозначно. Безусловным признаком живого является способность производить потомство. Однако многие животные и люди не передают свой генетический материал следующим поколениям. Означает ли это, что они не являются живыми? Еще один признак живого — способность адаптироваться к окружающей среде. Камень при падении может изменить свою форму, и формально это адаптация к окружающей среде. Кроме того, камень при этом тратит энергию, а энергообмен — это еще один признак.
Является ли вирус живым или неживым, ученые спорят очень давно. Дело в том, что вирус не обладает всеми признаками живого, поэтому однозначно отнести его к этой категории нельзя. Например, строение у вирусов неклеточное, и они не способны жить автономно. Для размножения вирусы используют живую клетку вместе с ее ресурсами. Если говорить метафорически, то вирус напоминает запечатанное в конверте письмо от главнокомандующего. Само по себе оно не является живым, но приказы, которые в нем содержатся, приводят в движение огромное количество солдат и подразделений. Похожим образом некоторые вирусы способны менять жизнь клетки или даже организма.
Клетка — это самостоятельный организм. Клетки в нашем теле находятся в тесном взаимодействии с другими клетками, но и они в принципе могут жить обособленно. В начале XX века американский биолог Росс Гаррисон и французский хирург Алексис Каррель, который к тому времени был лауреатом Нобелевской премии, начали культивировать отдельные клетки животных, начиная с клеток цыпленка. Они доказали, что в специальном питательном растворе клетка животного может размножаться и выполнять некоторые функции, например ползать, если речь идет о бактериях или простейших. То же оказалось верным и для клеток человека.
Вирус — живой или мертвый?
Вирус, напротив, неавтономная система. Несмотря на многообразие форм вирусов, их строение более-менее одинаково: нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) и капсид — набор белковв липидной оболочке. Некоторые вирусы, например бактериофаги, обладают отростками, с помощью которых впрыскивают свой генетический материал внутрь клеток. Вне зависимости от структуры вируса его устройство в десятки раз проще, чем устройство клетки. Кроме того, вирусы не способны производить и накапливать энергию, а также поддерживать внутреннюю среду, потому как ее просто нет. Эти три параметра и отличают живую клетку от неживого вируса.
С другой стороны, вирусы способны самовоспроизводиться и развиваться, если под развитием понимать весь жизненный цикл вируса. Более того, вирусы меняют стадии своего жизненного цикла под влиянием среды. Они также способны передавать генетическую информацию следующим поколениям и эволюционировать.
И вместе с тем вирусы — это очень хрупкие создания. Например, коронавирус живет на некоторых поверхностях всего лишь несколько дней, а затем разрушается. Вирус ВИЧсохраняет свою целостность вне организма всего порядка часа. Иная ситуация с холодом: в условиях глубокой заморозки (около -80 °C) вирусы способны долго сохранять инфекционность. Тем не менее остальные среды делают вирусы очень уязвимыми.
Жизнь относительно дискретна, и переходных форм нет. Однако сравнительно недавно ученые выяснили, что все клетки выпускают пузырьки — экстраклеточные везикулы, внутри которых находится часть генома клетки, а их оболочки очень похожи на вирусные: они состоят из липидов, жиров и белков. Некоторые клетки, поглощающие эти везикулы, меняют функцию своей РНК. Это открытие повлекло за собой серьезный спор: является ли экстраклеточная везикула предшественником вируса или она представляет собой примитивную форму вируса, которая потеряла многие свои свойства? Очевидно то, что вирусы — одна из самых удачных форм существования гена из-за своей простоты, и поэтому вирусы — это очень выгодная форма жизни. А многие удачные мутации, как мы знаем, эволюция сохраняет.
Источник
Привет, я Лина! Биология – невероятная наука, о которой во взрослой жизни забывает большинство людей, не связанных с ней профессионально. Давайте вместе изучать сложную науку простым языком!
Предлагаю узнать немного больше о вирусах – одной из самых загадочных групп существ на нашей планете.
Большинство из нас знает, что все известные организмы делятся на 5 групп (царств): растения, животные, грибы, бактерии и вирусы. И если с первыми тремя все более менее понятно, то остальные вызывают неоднозначную реакцию. Как не путать бактерии с вирусами? Чем же отличаются эти микроорганизмы?
Обо всем по порядку! Первая клетка была обнаружена еще в далеком 1665 году ученым Робертом Гуком:
Роберт Гук, его собственный усовершенствованный им микроскоп и первая открытая в мире клетка – пробка в стебле.
Уже намного позже (в 19 веке!), после многочисленных исследований была сформулирована «клеточная теория Шлейдена-Шванна», из которой мы узнаем следующее:
Клетка — элементарная единица всех живых организмов. Вне клетки нет жизни
Бактерии – организмы клеточного строения, в чем и состоит их главное отличие от вирусов, а вирусов – от всех остальных известных нам существ. Итак, мы подходим к первому заключению:
ВИРУСЫ НЕ СОСТОЯТ ИЗ КЛЕТОК
Но если вне клетки нет жизни, то как они функционируют и кем являются? Если не состоят из клеток, как всем известные инфузории-туфельки, ромашки, мыши и даже человек?
Рассмотрим строение вируса на примере вируса герпеса:
Герпесвирус и куча непонятных названий
Не стоит бояться страшных «умных» слов! На деле все намного проще. Для понимания строения вируса нам нужно изучить только нуклеокапсид:
- Внутри «шара» находится нуклеопротеид: молекулы ДНК или РНК. Это значит, что именно там располагается генетическая информация нашего вируса;
- Обволакивает все это капсид – белковая оболочка, которая защищает ту самую генетическую информацию от химических, механических и физических повреждений. Своеобразная «броня» вируса.
Эти две структуры – основные структуры вируса.
ВИРУСЫ НЕ ИМЕЮТ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ЖИВОГО
Ничего не потребляют, ничего не выделяют, не имеют своего обмена веществ…Чем же тогда занимаются вирусы?
В первую очередь, вирусы – паразиты. Они не могут функционировать за пределами чужой клетки! Вне клетки эти организмы «кристаллизируются». Они не подают никаких признаков жизни и «впадают в спячку». А вот внутри наши загадочные существа размножаются, «собирая» там себе подобные.
Но попадая в клетку, вирус заставляет ее помогать производить нужные ему для размножения вирусные кислоты и белки. После выполнения цели клетка погибает (это называется лизис), а новые вирусы выходят из нее.
Воспроизведение (размножение) вируса в клетке
Итак, вирусы не имеют клеточного строения и прочих свойств живого. Почему тогда мы вообще можем считать их живыми?
СХОДСТВА ВИРУСОВ С ЖИВЫМИ ОРГАНИЗМАМИ
Свойств не много, но они все-таки есть, а значит, мы не можем их игнорировать:
- Вирусы имеют набор генов (вспомним строение вируса: в нуклеопротеиде находится ДНК или РНК, где и «живут» гены);
- Могут воспроизводить себе подобных (однако только внутри какой-либо клетки);
- И даже эволюционировать путем естественного отбора!
Однозначного мнения по этому вопросу нет и ученых: кто-то считает, что вирусы – переходная форма между неживым и живым, кто-то – что это лишь комлексы молекул.
ЧТО НАМ ДЕЛАТЬ С ВИРУСАМИ или
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ
Самое главное заблуждение насчет вирусов: они уничтожаются антибиотиками. Это совсем не так: антибиотики – ПРОТИВОМИКРОБНЫЕ препараты и совершенно не действуют на вирусы! Это значит, что их нельзя использовать при лечении любых вирусных заболеваний: гриппа, гепатитов, оспы, герпеса, краснухи и многих других.
Не все вирусы так вредны и страшны, как нам кажется: вирусы-бактериофаги являются паразитами бактерий. «Фаги» вызывают гибель бактерий, что стало основной для фаготерапии – лечении с помощью этих удивительных и во многом полезных вирусов.
Бактериофаги чем-то напоминают паучков…
Вирусы – самая распространенная форма жизни! На поверхности моря их «концентрация» составляет 10млн вирусов на 1мм2!
ЧТО МЫ ЗНАЕМ?
Вирусы нельзя однозначно причислить ни к живым, ни к неживым организмам – они обладают свойствами обеих групп.
Вирусы проявляют свойства живого только внутри других организмов – клеток, а за их пределами не могут ни размножаться,
Как Вы считаете, можно ли называть вирусы живыми существами и почему? Буду рада, если Вы оставите свой комментарий и поддержите статью лайком и подпиской на канал! Впереди нас ждет немало приключений в изучении науки о живом 🙂
Источник