Poliomielite, raiva, varíola, herpes, síndrome da imunodeficiência humana adquirida são doenças conhecidas por todos que são causadas por patógenos muito específicos. Organismos que estão na fronteira entre vivos e não vivos, parasitas celulares obrigatórios (obrigatórios) - vírus. Morfologia, fisiologia e sua própria existência no planeta levanta muitas questões hoje.
Virologia: Introdução
O cenário é o laboratório do Jardim Botânico Nikitsky da Academia Russa de Ciências, onde o biólogo Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) estuda a misteriosa doença do mosaico do tabaco. O agente causador de uma doença em uma planta passa pelos menores filtros bacterianos, não cresce em meios nutritivos e não apresenta sintomas quando plantas saudáveis são infectadas com filtrados de plantas doentes.
Foi então, em 1892, que o cientista concluiu que não se tratava de uma bactéria. E ele chama os vírus patogênicos (do latim vírus,- EU). Dmitry Ivanovsky tentou toda a sua vida ver vírus, mas vimos a morfologia dos vírus nos anos 30 do século XX, quando os microscópios eletrônicos foram inventados.
Mas esta data é considerada o início da ciência da virologia, e Dmitry Ivanovsky é seu fundador.
Reino Incrível
A morfologia e fisiologia dos vírus são tão surpreendentes que esses organismos estão isolados em um reino independente de Vira. Essa forma de vida mais simples tem dimensões microscópicas (de 25 a 250 nanômetros) e é um ácido nucleico com um conjunto de genes encerrado em uma concha. São parasitas que se reproduzem apenas nas células de outros organismos vivos - plantas, fungos, animais, bactérias e até outros vírus (vírus satélites).
As características distintivas dos vírus são as seguintes:
- Contém apenas um tipo de ácido nucleico (RNA ou DNA).
- A morfologia dos vírus carece de sistemas de síntese de proteínas e energia.
- Não possui estrutura celular.
- O parasitismo do vírus é realizado no nível genético.
- Passam por filtros bacterianos e não são cultivados em meio artificial.
Parte do mundo orgânico do planeta
Os vírus, como parasitas obrigatórios, têm uma clara conexão genética com representantes tanto da flora quanto da fauna da Terra. Além disso, de acordo com estudos recentes, 32% do genoma humano consiste em elementos de um vírusestruturas.
Até o momento, mais de 6.000 vírus foram descritos, mas estima-se que existam mais de cem milhões. Esta é a forma biológica mais numerosa do planeta e está representada em todos os ecossistemas (distribuição ubíqua).
Sua aparência no planeta hoje não é clara. Uma coisa é conhecida - quando as primeiras formas de vida celular apareceram, os vírus já existiam.
Vivo e não vivo
Esses organismos incríveis têm duas formas de existência, que são significativamente diferentes umas das outras.
Fora da célula, a forma de sua existência é o virion. Quando ele entra em uma célula, suas conchas se dissolvem e os ácidos nucléicos do vírus são incorporados ao material genético do hospedeiro. É quando falamos de uma infecção viral. O genoma do vírus se integra aos mecanismos naturais de replicação do genoma da célula hospedeira e inicia uma cadeia de reações, realizando sua existência parasitária.
Virion é essencialmente uma parte inanimada da vida. E o genoma de um vírus em uma célula é seu componente vivo, porque é lá que os vírus se reproduzem.
Morfologia e ultraestrutura de vírus
Neste contexto, estamos falando de um virion - uma forma extracelular.
O tamanho dos virions é medido em nanômetros - 10-9 metros. Os vírus da gripe são de tamanho médio - 80-120 nanômetros, e o vírus da varíola é um gigante com dimensões de 400 nanômetros.
A estrutura e morfologia dos vírus são semelhantes aos dos astronautas. Dentro do capsídeo (revestimento de proteína, às vezescontendo gorduras e carboidratos), como em um "traje espacial", é a parte mais valiosa - ácidos nucleicos, o genoma do vírus. Além disso, este “cosmonauta” também é apresentado em uma quantidade mínima - apenas material diretamente hereditário e um mínimo de enzimas para sua replicação (cópia).
Externamente, o “traje” pode ser em forma de bastão, esférico, em forma de bala, na forma de um icosaedro complexo, ou não de forma regular. Depende da presença no capsídeo de proteínas específicas que são responsáveis pela penetração do vírus na célula.
Como o patógeno entra no corpo do hospedeiro
Existem muitas maneiras de penetrar, mas a mais comum é pelo ar. Miríades de partículas minúsculas são lançadas no espaço não apenas ao tossir ou espirrar, mas simplesmente ao respirar.
Outra maneira de os virions entrarem no corpo é contagiosa (contato físico direto). Este método é inerente a um grupo bastante pequeno de patógenos, é assim que herpes, infecções venéreas, AIDS são transmitidas.
O método de infecção através de um vetor, que pode ser de diferentes grupos de organismos, é bastante complicado. Um vetor que adquiriu um patógeno de um reservatório de infecção torna-se um local para os vírus se replicarem ou progredirem nos estágios de desenvolvimento. O vírus da raiva é um patógeno assim.
O que acontece no corpo do hospedeiro
Com a ajuda de proteínas externas do capsídeo, o vírus se liga à membrana celular e penetra por endocitose. Eles estãoentram nos lisossomos, onde, sob a ação de enzimas, se livram do "traje espacial". E os ácidos nucléicos do patógeno entram no núcleo ou permanecem no citoplasma.
Os ácidos nucleicos do patógeno são incorporados nas cadeias de ácidos nucleicos do hospedeiro, e a reação de replicação (cópia) da informação hereditária é iniciada. Quando um número suficiente de partículas virais se acumula na célula, os vírions usam os mecanismos e recursos energéticos e plásticos do hospedeiro.
A última etapa é a liberação de vírions da célula. Alguns vírus levam à destruição completa das células e entram no espaço intercelular, outros entram por exocitose ou brotamento.
Estratégias de patógenos
A interação entre um vírus e uma célula hospedeira pode se desenvolver de acordo com vários cenários. A principal característica é o grau de autonomia do parasita.
Estrutura A morfologia dos vírus leva à completa dependência do patógeno do potencial de síntese de energia e proteína da célula, a única condição é que ela replique seus ácidos nucléicos de acordo com seu próprio cronograma. Essa interação é chamada produtiva (é natural para um vírus, mas não para uma célula). Tendo esgotado o suprimento da célula, o vírus leva à sua morte.
Outro tipo de interação é consensual. Nesse caso, o genoma do vírus, integrado ao genoma do hospedeiro, se replica covalentemente com os ácidos nucleicos da própria célula. E então o desenvolvimento do cenário pode ir em duas direções. O vírus se comporta silenciosamente e não se manifesta. Os jovens virions saemcélula apenas sob certas condições. Ou os genes do patógeno estão trabalhando constantemente, produzindo um grande número de jovens gerações, mas a célula não morre, mas a deixa por exocitose.
Dificuldades em taxonomia
A classificação e morfologia dos vírus é diferente em várias fontes. Ao mesmo tempo, os seguintes recursos são usados para classificá-los:
- Tipo de ácido nucleico (contendo RNA e contendo DNA) e o método de sua replicação. A classificação mais comum de vírus proposta pelo virologista americano David B altimore em 1971.
- Morfologia e estrutura do vírus (fita simples, fita dupla, linear, circular, fragmentada, não fragmentada).
- Dimensões, tipo de simetria, número de capsômeros.
- Presença de um supercapsídeo (camada externa).
- Propriedades antigênicas.
- Tipo de interação genética.
- Círculo de possíveis hosts.
- Localização na célula hospedeira - no núcleo ou no citoplasma.
É a escolha do critério principal e a morfologia dos vírus que determina várias abordagens para a classificação dos vírus em microbiologia. Não é muito fácil. A dificuldade está no fato de que começamos a estudar a morfologia e estrutura do vírus somente quando levam a processos patológicos.
Exigente e não tão bom
Por escolha do hospedeiro, esses patógenos são extremamente diversos em suas preferências. Alguns atacam apenas uma espécie biológica - eles têm um "registro" muito rigoroso. Por exemplo, comervírus influenza de gatos, gaivotas, porcos, que são completamente seguros para outros animais. Às vezes, a especialização é surpreendente - o vírus bacteriófago P-17 infecta apenas machos de uma variedade de E. coli.
Outros vírus se comportam de maneira bem diferente. Por exemplo, vírus em forma de bala, cuja morfologia é semelhante a uma bala, causam doenças completamente diferentes e, ao mesmo tempo, sua gama de hospedeiros é extremamente ampla. Esses vírus incluem o vírus da raiva, que infecta todos os mamíferos, ou o vírus da estomatite vesicular bovina (transmitido por insetos, aliás).
Existem outras nuances. Vírus com cauda (vírions) atacam principalmente células bacterianas, filamentosos ou espirais são parasitas de plantas, e em células animais vírus com capsídeo complexo e forma virion multifacetada são mais propensos a parasitar.
