Строение вируса табачной мозаики

Вирусы сопровождают все живое со дня рождения до самой смерти. Эти коварные невидимки приносят огромный вред. Больше половины всех заболеваний человека (более 500 различных вирусных инфекций) на «совести» вирусов. Они поражают животных, растения и даже ближайших своих «родственников» по микромиру – бактерии.

«Империя вирусов – империя зла». На протяжении тысячелетий злодеяния вирусов (оспа, бешенство, грипп, полиомиелит, рак, энцефалиты, корь, свинка и другие заболевания человека; ящур, лейкозы, инфекционная анемия, псевдобешенство и др. – у животных; морщинистая и полосчатая мозаика картофеля, мозаика и стрик томата, мозаика табака и свеклы, желтуха свеклы, закукливание злаков и т.д.) оставались безнаказанными. Первые успехи в борьбе с вирусами пришли относительно недавно.

Свойства вирусов

Вирусы – мельчайшие живые организмы. Их размеры меньше половины длины световой волны, поэтому их измеряют в нанометрах (1 нм = 10-9 м). Размеры вирусов колеблются в пределах от 20 до 300 нм. Вирусы не способны расти на искусственных питательных средах и развиваются только в живых клетках.

Однако со временем выяснилось, что кроме вирусов существуют и бактерии, размеры которых не более 0,5 мкм. Это риккетсии, названные в честь первооткрывателя, американского ученого Х.Т. Риккетса, (группа возбудителей пятнистой лихорадки Скалистых гор, сыпного тифа, от которого и умер исследователь), хламидии (возбудитель трахомы, воспаления легких, паховой гранулемы и др.) и микоплазмы. Мало того, эти микроорганизмы также не растут на питательных средах. Не способен расти на искусственных питательных средах и такой простейший, как малярийный плазмодий. Всем им для существования необходима живая клетка В этой фразе пропущено слово «только». Случайно ли это?

Сегодня ученые «предложили» вирусам размножаться не только в изолированных клетках, но и на субклеточных структурах (изолированных ядрах, митохондриях, рибосомах). И, представьте, им пришлось это «по вкусу».

Таким образом, два критерия, по которым вирусы были ранее выделены среди микроорганизмов, потерпели фиаско. Возникают вопросы: кто или что такое вирусы и чем они отличаются от других представителей микромира?

Вирусы устроены довольно просто. Самые простые состоят из нуклеиновых кислот и белков. Генетический аппарат вирусов представлен различными формами нуклеиновых кислот, такого разнообразия нет у других форм жизни. Как известно, у растений и животных генетический аппарат состоит из двухнитчатой ДНК, а РНК, выполняющая роль переносчика информации, всегда однонитчатая. У вирусов же природа будто бы опробовала все возможные варианты нуклеиновых кислот: одно- и двухнитчатая РНК, одно- и двухнитчатая ДНК. При этом ДНК может быть либо линейной, либо замкнутой в кольцо.

ДНК или РНК составляют сердцевину вируса, окруженную защитной белковой оболочкой – капсидом. Полностью сформированная вирусная частица называется вирионом. Некоторые вирусы (герпеса или гриппа) имеют также липопротеидную оболочку, образующуюся из плазматической мембраны клетки-хозяина. Вирусы, в отличие от всех остальных организмов, не имеют клеточного строения.

Оболочка вируса часто может быть построена из повторяющихся идентичных субъединиц – капсомеров. Из них образуются структуры с высокой степенью симметрии. Эти структуры и способны кристаллизоваться, что и обнаружил Д.И. Ивановский. Это свойство вирусов использовали для изучения их строения методами кристаллографии, основанными на применении рентгеновских лучей, и электронной микроскопии.

Здесь сделаем вынужденную остановку. И... отправимся на «игровую площадку» вирусов.

Игра без правил

1. Для борьбы с инфекциями люди с давних пор использовали разные дезинфицирующие средства. Сравнительно недавно для этих целей применяли 3–5%-ный раствор фенола (карболку), убивающий все микроорганизмы, а для обеззараживания небольших ран – различные спиртовые настойки.

У вирусов все не так! Нуклеиновую кислоту вируса выделяют с помощью фенола и хранят в спирту!

2. Антибиотики, убивающие бактерии, безвредны для вирусов.

3. Клетку, расчлененную на «простые» составные структуры (оболочку, цитоплазму, ядро, ядрышки, митохондрии, рибосомы и т.д.), невозможно восстановить. А вирусы возможно! В 1957 г. два немецких исследователя Гиррер и Шрамм разрушили вирус табачной мозаики, выделили по-отдельности нуклеиновую кислоту и белок. Затем они смешали эти части снова и получили исходный жизнеспособный вирус. Впоследствии были поставлены опыты по гибридизации вирусов. Смешивали нуклеиновую кислоту одного вируса (Аа) с белками другого вируса (Вв), и при этом получался жизнеспособный гибрид (Ав). По ряду свойств он был тождествен вирусу Аа. Однако в первом же поколении давал потомство вируса Вв. Таким образом, и у вирусов за передачу генетической информации ответственна нуклеиновая кислота.

Схема 1. Гибридизация вирусов

Оказалось, что такие гибриды образуются и естественным путем, вызывая хронические вирусные болезни.