Poliomielite, rabbia, vaiolo, herpes, sindrome da immunodeficienza umana acquisita sono malattie note a tutti che sono causate da agenti patogeni molto specifici. Organismi che si trovano al confine tra parassiti cellulari viventi e non viventi, obbligatori (obbligatori) - virus. Morfologia, fisiologia e la loro stessa esistenza sul pianeta sollevano oggi molte domande.
Virologia: per iniziare
La scena è il laboratorio del Giardino Botanico Nikitsky dell'Accademia Russa delle Scienze, dove il biologo Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) sta studiando la misteriosa malattia del mosaico del tabacco. L'agente eziologico di una malattia in una pianta passa attraverso i più piccoli filtri batterici, non cresce sui mezzi nutritivi e non dà sintomi quando le piante sane vengono infettate con i filtrati di quelle malate.
Fu allora, nel 1892, che lo scienziato concluse che non si trattava di batteri. E chiama virus patogeni (dal latino virus,- IO). Dmitry Ivanovsky ha provato per tutta la vita a vedere i virus, ma abbiamo visto la morfologia dei virus negli anni '30 del XX secolo, quando furono inventati i microscopi elettronici.
Ma proprio questa data è considerata l'inizio della scienza della virologia e Dmitry Ivanovsky ne è il fondatore.
Amazing Kingdom
La morfologia e la fisiologia dei virus sono così sorprendenti che questi organismi sono isolati in un regno indipendente di Vira. Questa forma di vita più semplice ha dimensioni microscopiche (da 25 a 250 nanometri) ed è un acido nucleico con un insieme di geni racchiusi in un guscio. Questi sono parassiti che possono riprodursi solo nelle cellule di altri organismi viventi: piante, funghi, animali, batteri e persino altri virus (virus satellitari).
Le caratteristiche distintive dei virus sono le seguenti:
- Contiene solo un tipo di acido nucleico (RNA o DNA).
- La morfologia dei virus è priva di sistemi energetici e di sintesi proteica.
- Non hanno una struttura cellulare.
- Il parassitismo virale si realizza a livello genetico.
- Passano attraverso i filtri batterici e non vengono coltivati su terreni artificiali.
Parte del mondo organico del pianeta
I virus, in quanto parassiti obbligati, hanno una chiara connessione genetica con i rappresentanti sia della flora che della fauna della Terra. Inoltre, secondo studi recenti, il 32% del genoma umano è costituito da elementi di tipo viralestrutture.
Finora sono stati descritti più di 6.000 virus, ma si stima che ce ne siano più di cento milioni. Questa è la forma biologica più numerosa sul pianeta ed è rappresentata in tutti gli ecosistemi (distribuzione onnipresente (onnipresente)).
La loro apparizione sul pianeta oggi non è chiara. Una cosa è nota: quando sono apparse le prime forme di vita cellulare, i virus esistevano già.
Vivo e non vivo
Questi incredibili organismi hanno due forme della loro esistenza, che sono significativamente diverse l'una dall' altra.
Fuori dalla cella, la forma della loro esistenza è il virione. Quando entra in una cellula, i suoi gusci si dissolvono e gli acidi nucleici del virus vengono incorporati nel materiale genetico dell'ospite. È allora che si parla di un'infezione virale. Il genoma del virus si integra nei meccanismi naturali di replicazione del genoma della cellula ospite e avvia una catena di reazioni, portando avanti la sua esistenza parassitaria.
Virion è essenzialmente una parte inanimata della vita. E il genoma di un virus in una cellula è il suo componente vivente, perché è lì che i virus si riproducono.
Morfologia e ultrastruttura dei virus
In questo contesto, stiamo parlando di un virione, una forma extracellulare.
La dimensione dei virioni è misurata in nanometri - 10-9 metri. I virus dell'influenza sono di dimensioni medie - 80-120 nanometri e il virus del vaiolo è un gigante con dimensioni di 400 nanometri.
La struttura e la morfologia dei virus sono simili a quelle degli astronauti. All'interno del capside (rivestimento proteico, a voltecontenente grassi e carboidrati), come in una "tuta spaziale", è la parte più preziosa: gli acidi nucleici, il genoma del virus. Inoltre, questo "cosmonauta" è anche presentato in una quantità minima - solo materiale direttamente ereditario e un minimo di enzimi per la sua replicazione (copia).
Esteriormente, la “seta” può essere a forma di bastoncello, sferica, a forma di proiettile, a forma di icosaedro complesso, o per niente di forma regolare. Dipende dalla presenza nel capside di proteine specifiche che sono responsabili della penetrazione del virus nella cellula.
Come l'agente patogeno entra nel corpo ospite
Ci sono molti modi per penetrare, ma il più comune è in volo. Miriadi di minuscole particelle vengono lanciate nello spazio non solo quando si tossisce o si starnutisce, ma semplicemente quando si respira.
Un altro modo in cui i virioni possono entrare nel corpo è contagioso (contatto fisico diretto). Questo metodo è inerente a un gruppo abbastanza piccolo di agenti patogeni, è così che vengono trasmessi l'herpes, le infezioni veneree, l'AIDS.
Il metodo di infezione attraverso un vettore, che può essere costituito da diversi gruppi di organismi, è piuttosto complicato. Un vettore che ha acquisito un agente patogeno da un serbatoio di infezione diventa un sito in cui i virus possono replicarsi o progredire attraverso le fasi dello sviluppo. Il virus della rabbia è proprio un tale agente patogeno.
Cosa succede nel corpo dell'ospite
Con l'aiuto delle proteine esterne del capside, il virus si attacca alla membrana cellulare e penetra attraverso l'endocitosi. Sonoentrano nei lisosomi, dove, sotto l'azione degli enzimi, si liberano della "tuta spaziale". E gli acidi nucleici dell'agente patogeno entrano nel nucleo o rimangono nel citoplasma.
Gli acidi nucleici del patogeno vengono incorporati nelle catene degli acidi nucleici dell'ospite e viene avviata la reazione di replicazione (copiatura) delle informazioni ereditarie. Quando un numero sufficiente di particelle virali si accumula nella cellula, i virioni utilizzano l'energia, i meccanismi e le risorse plastiche dell'ospite.
L'ultimo stadio è il rilascio dei virioni dalla cellula. Alcuni virus portano alla completa distruzione delle cellule ed entrano nello spazio intercellulare, altri vi entrano attraverso l'esocitosi o il germogliamento.
Strategie di agenti patogeni
L'interazione tra un virus e una cellula ospite può svilupparsi secondo diversi scenari. La cui caratteristica principale è il grado di autonomia del parassita.
Struttura La morfologia dei virus porta alla completa dipendenza del patogeno dal potenziale energetico e di sintesi proteica della cellula, l'unica condizione è che replichi i suoi acidi nucleici secondo il proprio calendario. Tale interazione è chiamata produttiva (è naturale per un virus, ma non per una cellula). Avendo esaurito la scorta della cellula, il virus porta alla sua morte.
Un altro tipo di interazione è consensuale. In questo caso, il genoma del virus, integrato nel genoma ospite, si replica in modo covalente con gli acidi nucleici della cellula. E poi lo sviluppo dello scenario può andare in due direzioni. Il virus si comporta tranquillamente e non si manifesta. I giovani virioni se ne vannocellula solo in determinate condizioni. Oppure i geni patogeni sono costantemente al lavoro, producendo un gran numero di giovani generazioni, ma la cellula non muore, ma la lasciano per esocitosi.
Difficoltà nella tassonomia
La classificazione e la morfologia dei virus varia in varie fonti. Allo stesso tempo, vengono utilizzate le seguenti caratteristiche per classificarli:
- Tipo di acido nucleico (contenente RNA e contenente DNA) e metodo della sua replicazione. La classificazione più comune dei virus proposta dal virologo americano David B altimore nel 1971.
- Morfologia e struttura del virus (a filamento singolo, a doppio filamento, lineare, circolare, frammentato, non frammentato).
- Dimensioni, tipo di simmetria, numero di capsomeri.
- Presenza di un supercapside (guscio esterno).
- Proprietà antigeniche.
- Tipo di interazione genetica.
- Cerchia di potenziali host.
- Localizzazione nella cellula ospite - nel nucleo o nel citoplasma.
È la scelta del criterio principale e della morfologia dei virus che determina i vari approcci alla classificazione dei virus in microbiologia. Non è abbastanza facile. La difficoltà sta nel fatto che iniziamo a studiare la morfologia e la struttura del virus solo quando portano a processi patologici.
Pignolo e non così buono
Per scelta dell'ospite, questi agenti patogeni sono estremamente diversi nelle loro preferenze. Alcuni attaccano solo una specie biologica: hanno una "registrazione" molto rigida. Ad esempio, mangiavirus influenzali di gatti, gabbiani, maiali, che sono completamente sicuri per altri animali. A volte la specializzazione è sorprendente: il virus del batteriofago P-17 infetta solo i maschi di una varietà di E. coli.
Altri virus si comportano in modo abbastanza diverso. Ad esempio, i virus a forma di proiettile, la cui morfologia è simile a quella di un proiettile, causano malattie completamente diverse e, allo stesso tempo, la loro gamma di host è estremamente ampia. Tali virus includono il virus della rabbia, che infetta tutti i mammiferi, o il virus della stomatite vescicolare bovina (trasmesso dagli insetti, tra l' altro).
Ci sono altre sfumature. I virus con una coda (virioni) attaccano principalmente le cellule batteriche, quelli filamentosi o a spirale sono parassiti delle piante e nelle cellule animali i virus con un capside complesso e una forma virione sfaccettata hanno maggiori probabilità di parassitizzare.
