Место вирусов в окружающей среде

      2. Вторая стадия состоит в проникновении целого вириона или его нуклеиновой кислоты внутрь клетки-хозяина.

      3.Третья стадия называется депротеинизация. В ходе ее происходит освобождение носителя генетической информации вируса - его нуклеиновой кислоты.

      4. В ходе четвертой стадии на основе вирусной нуклеиновой кислоты происходит синтез необходимых для вируса соединений.

      5.В  пятой стадии происходит синтез компонентов вирусной частицы - нуклеиновой кислоты и белков капсида, причем все компоненты синтезируются многократно.

      6. В ходе шестой стадии из синтезированных ранее многочисленных копий нуклеиновой кислоты и белков формируются новые вирионы путем самосборки.

      7. Последняя - седьмая стадия - представляет собой выход вновь собранных вирусных частиц из клетки-хозяина. У разных вирусов этот процесс проходит неодинаково. У некоторых вирусов это сопровождается гибелью клетки за счет освобождения литических ферментов лизосом - лизис клетки. У других вирионы выходят из живой клетки путем отпочкования, однако и в этом случае клетка со временем погибает. 

      Время, прошедшее с момента проникновения  вируса в клетку до выхода новых вирионов, называется скрытым или латентным периодом. Оно может широко варьировать : от несколько часов (5-6  у вирусов оспы и гриппа) до нескольких суток(вирусы кори, аденовирусы и др.

      Иной  путь проникновения в клетку у  вирусов бактерий – бактериофагов. Толстые клеточные стенки не позволяют белку-рецептору вместе с присоединившимся к нему вирусом погружаться в цитоплазму, как это происходит при инфицировании клеток животных. Поэтому бактериофаг вводит полый стержень в клетку и вталкивает через нее ДНК (или РНК), находящуюся в его головке. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а капсид остается снаружи. В цитоплазму бактериальной клетки начинается редупликация генома бактериофага, синтез его белков и формирование капсида. Через определенный промежуток времени бактериальная клетка гибнет, и зрелые фаговые частицы выходят в окружающую среду.

      Бактериофаги, образующие в зараженных клетках  новое поколение фаговых частиц, что приводит к лизису(разрушению) бактериальной клетки, называются вирулентными фагами.

      Некоторые бактериофаги внутри клетки хозяина  не реплицируются. Вместо этого их нуклеиновая  кислота включается в ДНК хозяина, образуя с ней единую молекулу, способную к репликации.  Такие  фаги получили названия умеренных фагов, или профагов. Профаг не оказывает литического воздействия на клетку-хозяина и при делении реплицируется вместе клеточной ДНК. Бактерии, содержащие профаг, называются лизогенными .Они проявляют устойчивость к содержащемуся в них фагу, а так же  к близким к нему другим фагам. Связь профага с бактерией весьма прочная , но она может быть нарушена под воздействием индуцирующих факторов(УФ - лучами, ионизирующая радиация, химические мутагены). Следует отметить, что лизигенные бактерии могут менять свойства(например, выделять новые токсины).  

ПРОТИВОВИРУСНЫЙ ИММУНИТЕТ 

      Проникновение и размножение в организме  человека вирусов вызывает ответ  со стороны иммунной системы. Противовирусный  иммунный ответ состоит из двух составляющих: гуморальной и клеточной.

      Гуморальный иммунитет опосредован специфическими антителами, которые вырабатываются клетками иммунной системы в ответ на присутствие в организме вируса. В первые дни вирусной инфекции вырабатываются иммуноглобулины (антитела) класса IgM. В последующие дни секреция IgM прекращается и им на смену приходят антитела типа IgG, обладающие большей специфичностью и активностью. Также вырабатываются антитела типа IgА, которые выделяются на поверхность слизистых оболочек и осуществляют локальную защиту от вирусов. Определение специфических антител является важным диагностическим тестом, позволяющим с большой точностью определить наличие той или иной вирусной инфекции и оценить состояние постинфекционного иммунитета.  

      Клеточный иммунитет осуществляется Т-лимфоцитами  и макрофагами, которые регулируют выделение антител и разрушают клетки зараженные вирусом, тем самым препятствуя его размножению. После перенесенной вирусной инфекции, в крови человека остаются клетки иммунной системы, «помнящие» вирус. При повторном проникновении в организм того же вируса эти клетки быстро распознают его и запускают мощный иммунный ответ – в этом и состоит суть длительного постинфекционного иммунитета.

      Однако  далеко не всегда иммунный ответ организма  приносит только положительный эффект. Так, при вирусном гепатите В, избыточное разрушение клеток печени происходит как раз под воздействием активированных Т-лимфоцитов, в то время как размножение самого вируса не разрушает клеток печени.

      Для ВИЧ инфекции свойственно глубокое подавление иммунной системы организма. Это происходит потому, что одной из целей вируса являются лимфоциты Т-помощники, разрушение которых приводит к полному подавлению сопротивляемости организма. 

      РОЛЬ  ВИРУСОВ В ВОЗНИКНОВЕНИИ НЕВИРУСНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

      Как уже упоминалось выше, размножение вируса в организме приводит к развитию того или иного вирусного заболевания. Однако негативное воздействие вирусов на организм человека этим не исчерпывается. В ряде случаев вирусы становятся причиной возникновения заболеваний совершенно другой природы.

      На  данный момент достоверно известно что  вирус папилломы человека вызывает рак шейки матки. Это происходит из-за того, что проникая в эпителий шейки матки вирус активирует гены ответственные за раковое перерождение нормальных клеток. В патогенезе диабета 1 типа важная роль отводится вирусной инфекции, как возможного фактора повреждающего эндокринные клетки поджелудочной железы. Целый ряд патологий беременности и пороков развития плода связан с различными вирусными инфекциями в период беременности.

      ЗНАЧЕНИЕ ВИРУСОВ

      Науке известны вирусы бактерий, растений, насекомых, животных и человека. Всего их более 1000. Связанные с размножением вируса процессы чаще всего, но не всегда, повреждают и уничтожают клетку-хозяина. Размножение  вирусов, сопряженное с разрушением клеток, ведет к возникновению болезненных состояний в организме. Вирусы вызывают многие заболевания человека: корь, свинку, грипп, полиомиелит, бешенство, оспу, желтую лихорадку, трахому, энцефалит, некоторые онкологические (опухолевые) болезни, СПИД. Нередко у людей начинают расти бородавки. Всем известно как после простуды зачастую "обметывают" губы и крылья носа. Это тоже всё вирусные заболевания. Ученые установили, что в организме человека живет много вирусов, но проявляют они себя не всегда. Воздействиям болезнетворного вируса подвержен лишь ослабленный организм. Пути заражения вирусами самые различные: через кожу при укусах насекомых и клещей; через слюну, слизь и другие выделения больного; через воздух; с пищей; половым путем и другие. Капельная инфекция- самый обычный способ распространения респираторных заболеваний. При кашле и чихании в воздух выбрасывается миллионы крошечных капелек жидкости(слизи  и слюны).Эти капли вместе с находящимися в них живыми микроорганизмами могут вдохнуть другие люди, особенно в местах большого скопления народа.  У животных вирусы вызывают ящур, чуму, бешенство; у насекомых - полиэдроз, грануломатоз; у растений - мозаику или иные изменения окраски листьев либо цветков, курчавость листьев и другие изменения формы, карликовость; наконец, у бактерий - их распад. Представление о вирусах как о не останавливающихся ни перед чем "уничтожителях" сохранялось  при изучении особой группы вирусов, которые поражают бактерии. Речь идет о бактериофагах .  Способность фагов уничтожать бактерии может быть использована при лечении некоторых заболеваний, вызываемых этими бактериями. Фаги действительно стали первой группой вирусов, "прирученных" человеком. Быстро и безжалостно расправлялись они со своими ближайшими соседями по микромиру. Палочки чумы, брюшного тифа, дизентерии, вибрионы холеры буквально "таяли" на глазах после встречи с этими вирусами. Их стали применять для предупреждения и лечения многих инфекционных заболеваний, но, к сожалению, за первыми успехами последовали неудачи. Это было связано с тем, что в организме человека фаги нападали на бактерии не так активно, как в пробирке. Кроме того, бактерии оказались "хитрее" своих врагов: они очень быстро приспосабливались к фагам и становились нечувствительными к их действию.

      После открытия антибиотиков фаги как лекарство  отступили на задний план, но до сих  пор их с успехом используют для  распознавания бактерий. Дело в том, что фаги умеют очень точно находить "свои бактерии" и быстро растворять их. Подобные свойства фагов и легли в основу лечебной диагностики. Обычно это делается так: выделенные из организма больного бактерии выращивают на твердой питательной среде, после чего на полученный "газон" наносят различные фаги, например, дизентерийные, брюшнотифозные, холерные и другие. Через сутки чашки просматривают на свет и определяют, какой фаг вызвал растворение бактерий. Если такое действие оказал дизентерийный фаг, значит из организма больного выделены бактерии дизентерии, если брюшнотифозный - бактерии брюшного тифа.

      Иногда  на помощь человеку приходят вирусы, поражающие животных и насекомых. Двадцать с  лишним лет назад в Австралии  остро встала проблема борьбы с дикими кроликами. Количество этих грызунов достигло угрожающих размеров. Они быстрее саранчи уничтожали посевы сельскохозяйственных культур и стали настоящим национальным бедствием. Обычные методы борьбы с ними оказались малоэффективными. И тогда ученые выпустили на борьбу с кроликами специальный вирус, способный уничтожить практически всех зараженных животных. Но как распространить это заболевание среди пугливых и осторожных кроликов? Помогли комары. Они сыграли роль "летающих игл", разнося вирус от кролика к кролику. При этом комары оставались совершенно здоровыми.

      Можно привести и другие примеры успешного  использования вирусов для уничтожения  вредителей. Все знают, какой ущерб  наносят гусеницы и жуки-пилильщики. Первые поедают листья полезных растений, вторые поражают деревья в садах и лесах. С ними сражаются так называемые вирусы полиэдроза и гранулоза, которые на небольших участках распыляют пульверизаторами, а для обработки больших площадей используют самолеты. Так поступали в США (в Калифорнии) при борьбе с гусеницами, которые поражают поля люцерны, и в Канаде при уничтожении соснового пилильщика. Перспективно также применение вирусов для борьбы с гусеницами, поражающими капусту и свеклу, а также для уничтожения домашней моли.

      Что произойдет с клеткой, если ее заразить не одним, а двумя вирусами? Если вы решили, что в этом случае болезнь клетки обострится, и гибель ее ускорится, то ошиблись. Оказывается, присутствие в клетке одного вируса часто надежно защищает ее от губительного действия другого. Это явление было названо учеными интерференцией вирусов. Связано оно с выработкой особого белка - интерферона, который в клетках приводит в действие защитный механизм, способный отличать вирусное от невирусного и вирусное избирательно подавлять. Интерферон подавляет размножение в клетках большинства вирусов (если не всех). Вырабатываемый в качестве лечебного препарата интерферон применяется сейчас для лечения и профилактики уже многих вирусных заболеваний.

      Каких еще полезных дел можно ожидать  в будущем от вирусов? Давайте перенесемся в область предположений. Прежде всего, стоит напомнить о генной инженерии. Вирусы могут оказать ученым неоценимую пользу, захватывая нужные гены в одних клетках и перенося их в другие. Наконец, существует еще одна возможность использования вирусов. Учеными открыт вирион, который способен избирательно разрушать некоторые опухоли мышей. Получены также вирусы, убивающие опухолевые клетки человека. Если удастся лишить эти вирусы болезнетворных свойств и сохранить при этом их свойство избирательно разрушать злокачественные опухоли, то в будущем, возможно, будет получено мощное средство для борьбы с этими тяжелыми заболеваниями. Поиски таких вирусов ведутся, и сейчас эта работа уже не кажется фантастической и безнадежной.

      «Вирусам нужны рабы…»

      Вирусы  имеют сверхмикроскопические размеры. Даже одноклеточные бактерии по сравнению  с ними — настоящие великаны. От 20 до 250 миллионных долей миллиметра — вот какими «вырастают» злейшие  враги всего живого. Вирусы не разглядеть в обычный оптический микроскоп. Но вот с помощью микроскопов электронных ученым все-таки удалось рассмотреть, как они выглядят. Оказалось, вирусам свойственно поразительное разнообразие форм. Особенно затейливо выглядят некоторые бактериофаги — вирусы, поражающие бактерий. Имея вид многогранников, посаженных на тоненькие, как бы паучьи, лапки, они напоминают то ли арахнид-мутантов, то ли пришельцев из далеких миров, то ли посадочные модули межпланетных космических кораблей. Короче, кому что подскажет фантазия. Однако при всем разнообразии, «конструкциях»  вируса весьма проста. Это, как ты уже знаешь, кусочек генетического кода в виде ДНК или РНК, окруженный капсидом, — структурой из белка. Белок — химическое соединение, лежащее в основе всего живого. У некоторых вирусов есть еще и липидная (то есть жировая) оболочка. Эта оболочка по своему составу похожа на оболочку живой клетки.

      «Контрабандисты и сборщики…»

      Сводится  ли роль вирусов в природе только к возбуждению разнообразных  болезней? Оказывается, нет. В процессе захвата клеток вирусы активно занимаются копированием генетического кода. Они вписывают свою информацию в ДНК клетки- хозяина, но иногда, в ходе размножения, копируют какие-то фрагменты «хозяйской» в свой код. Затем, попав в другой организм, они могут перенести кусочек чужого кода на новое «место жительства». Иными словами, вирусы выполняют функцию обмена генетической информацией между разными организмами и видами. И таким образом влияют на ход эволюции живой природы. Например, известно, что живущая в почве бактерия Васillus subtilis, получила устойчивость к тяжелым металлам и другим ядовитым веществам именно благодаря генам, «контрабандой» внедренным в ее ДНК вирусами.