Bệnh viêm tủy răng, bệnh dại, bệnh đậu mùa, bệnh mụn rộp, hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải ở người được mọi người biết đến là những căn bệnh do các mầm bệnh rất cụ thể gây ra. Các sinh vật đứng ở ranh giới giữa sống và không sống, ký sinh tế bào bắt buộc (bắt buộc) - vi rút. Hình thái, sinh lý và sự tồn tại của chúng trên hành tinh đặt ra nhiều câu hỏi ngày nay.
Virology: Bắt đầu
Bối cảnh là phòng thí nghiệm của Vườn bách thảo Nikitsky thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, nơi nhà sinh vật học Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) đang nghiên cứu căn bệnh khảm bí ẩn của cây thuốc lá. Tác nhân gây bệnh trên cây đi qua các bộ lọc vi khuẩn nhỏ nhất, không phát triển trên môi trường dinh dưỡng và không gây ra các triệu chứng khi cây khỏe mạnh bị nhiễm dịch lọc từ cây bệnh.
Sau đó, vào năm 1892, nhà khoa học kết luận rằng đó không phải là vi khuẩn. Và ông gọi các vi rút gây bệnh (từ vi rút tiếng Latinh,- TÔI). Dmitry Ivanovsky đã cố gắng cả đời để xem vi rút, nhưng chúng tôi đã thấy hình thái của vi rút vào những năm 30 của thế kỷ XX, khi kính hiển vi điện tử được phát minh.
Nhưng chính ngày này được coi là sự khởi đầu của khoa học virus học, và Dmitry Ivanovsky là người sáng lập ra nó.
Amazing Kingdom
Hình thái và sinh lý học của vi rút tuyệt vời đến mức những sinh vật này bị cô lập trong một vương quốc độc lập của Vira. Dạng sống đơn giản nhất này có kích thước cực nhỏ (từ 25 đến 250 nanomet) và là một axit nucleic với một tập hợp các gen được bao bọc trong một lớp vỏ. Đây là những ký sinh trùng chỉ có thể sinh sản trong tế bào của các sinh vật sống khác - thực vật, nấm, động vật, vi khuẩn và thậm chí cả các loại vi rút khác (vi rút vệ tinh).
Các đặc điểm phân biệt của virus như sau:
- Chỉ chứa một loại axit nucleic (RNA hoặc DNA).
- Hình thái của virus thiếu hệ thống tổng hợp protein và năng lượng.
- Không có cấu trúc tế bào.
- Sự ký sinh của virus được thực hiện ở cấp độ di truyền.
- Đi qua bộ lọc vi khuẩn và không được nuôi cấy trên môi trường nhân tạo.
Một phần của thế giới hữu cơ của hành tinh
Vi rút, với tư cách là ký sinh trùng bắt buộc, có mối liên hệ di truyền rõ ràng với các đại diện của cả hệ động thực vật trên Trái đất. Hơn nữa, theo các nghiên cứu gần đây, 32% bộ gen của con người bao gồm các yếu tố giống như viruscấu trúc.
Cho đến nay, hơn 6.000 vi rút đã được mô tả, nhưng ước tính có hơn một trăm triệu. Đây là dạng sinh vật có số lượng nhiều nhất trên hành tinh và nó có mặt trong tất cả các hệ sinh thái (phân bố ở khắp nơi (ở khắp nơi)).
Sự xuất hiện của họ trên hành tinh ngày nay không rõ ràng. Một điều đã biết - khi các dạng sống tế bào đầu tiên xuất hiện, vi rút đã tồn tại.
Sống và không sống
Những sinh vật kỳ thú này có hai dạng tồn tại, khác hẳn nhau.
Bên ngoài tế bào, hình thức tồn tại của chúng là virion. Khi xâm nhập vào tế bào, vỏ của nó sẽ tan ra và các axit nucleic của vi rút được kết hợp vào vật chất di truyền của vật chủ. Đó là khi chúng ta nói về một bệnh nhiễm vi-rút. Bộ gen của vi rút tích hợp vào cơ chế sao chép tự nhiên của bộ gen tế bào chủ và bắt đầu một chuỗi phản ứng, thực hiện sự tồn tại ký sinh của nó.
Virion thực chất là một phần vô tri vô giác của cuộc sống. Và bộ gen của vi rút trong tế bào là thành phần sống của nó, bởi vì ở đó vi rút sinh sản.
Hình thái và cấu trúc siêu vi của virus
Trong bối cảnh này, chúng ta đang nói về virion - một dạng ngoại bào.
Kích thước của virion được đo bằng nanomet - 10-9mét. Vi rút cúm có kích thước trung bình - 80-120 nanomet, và vi rút đậu mùa là một loại khổng lồ với kích thước 400 nanomet.
Cấu trúc và hình thái của virus tương tự như các phi hành gia. Bên trong capsid (lớp áo protein, đôi khichứa chất béo và cacbohydrat), như trong "bộ đồ không gian", là phần có giá trị nhất - axit nucleic, bộ gen của vi rút. Hơn nữa, “nhà du hành vũ trụ” này cũng được trình bày với số lượng tối thiểu - chỉ vật chất di truyền trực tiếp và tối thiểu các enzym để sao chép (sao chép).
Nhìn bề ngoài, “bộ quần áo” có thể có hình que, hình cầu, hình viên đạn, ở dạng một khối icosahedron phức tạp, hoặc hoàn toàn không có hình dạng bình thường. Nó phụ thuộc vào sự hiện diện trong capsid của các protein cụ thể chịu trách nhiệm cho sự xâm nhập của vi rút vào tế bào.
Cách mầm bệnh xâm nhập vào cơ thể vật chủ
Có nhiều cách xâm nhập, nhưng phổ biến nhất là đường hàng không. Vô số hạt nhỏ bị ném vào không gian không chỉ khi ho hoặc hắt hơi, mà chỉ đơn giản là khi thở.
Một cách khác để virion xâm nhập vào cơ thể là lây nhiễm (tiếp xúc trực tiếp). Phương pháp này vốn có trong một nhóm khá nhỏ mầm bệnh, đây là cách lây truyền bệnh mụn rộp, bệnh hoa liễu, bệnh AIDS.
Phương thức lây nhiễm qua vật trung gian, có thể là các nhóm sinh vật khác nhau, khá phức tạp. Vectơ đã tiếp nhận mầm bệnh từ ổ chứa bệnh sẽ trở thành nơi cho vi rút tái tạo hoặc tiến triển qua các giai đoạn phát triển. Virus dại chỉ là một mầm bệnh.
Điều gì xảy ra trong cơ thể vật chủ
Với sự trợ giúp của các protein bên ngoài của capsid, virus sẽ bám vào màng tế bào và xâm nhập qua quá trình nội bào. họ đangxâm nhập vào các lysosome, tại đây, dưới tác động của các enzym, chúng thoát ra khỏi "bộ không gian". Và các axit nucleic của mầm bệnh xâm nhập vào nhân hoặc vẫn ở trong tế bào chất.
Axit nucleic của mầm bệnh được xây dựng thành chuỗi axit nucleic của vật chủ, và phản ứng sao chép (sao chép) thông tin di truyền được khởi động. Khi có đủ số lượng các phần tử virus tích tụ trong tế bào, các virion sẽ sử dụng các cơ chế và tài nguyên năng lượng và dẻo của vật chủ.
Giai đoạn cuối cùng là giải phóng virion khỏi tế bào. Một số vi rút dẫn đến phá hủy hoàn toàn các tế bào và xâm nhập vào không gian gian bào, một số khác xâm nhập vào nó thông qua quá trình xuất bào hoặc nảy chồi.
Chiến lược về mầm bệnh
Tương tác giữa virus và tế bào chủ có thể phát triển theo một số tình huống. Đặc điểm chính của nó là mức độ tự chủ của ký sinh trùng.
Cấu trúc Hình thái của virus dẫn đến sự phụ thuộc hoàn toàn của mầm bệnh vào năng lượng và tiềm năng tổng hợp protein của tế bào, điều kiện duy nhất là nó tự sao chép các axit nucleic theo lịch trình riêng. Một sự tương tác như vậy được gọi là hiệu quả (đó là điều tự nhiên đối với virus, nhưng không phải đối với tế bào). Khi cạn kiệt nguồn cung cấp tế bào, vi rút sẽ dẫn đến cái chết của nó.
Một loại tương tác khác là đồng thuận. Trong trường hợp này, bộ gen của vi rút, được tích hợp vào bộ gen của vật chủ, sẽ sao chép cộng hóa trị với các axit nucleic của chính tế bào. Và khi đó sự phát triển của kịch bản có thể đi theo hai hướng. Virus hoạt động lặng lẽ và không tự biểu hiện. Virions trẻ rời điô chỉ trong những điều kiện nhất định. Hoặc các gen gây bệnh không ngừng hoạt động, tạo ra một số lượng lớn thế hệ trẻ, nhưng tế bào không chết đi mà chúng để lại qua quá trình xuất bào.
Khó khăn trong phân loại
Phân loại và hình thái của virus khác nhau ở nhiều nguồn khác nhau. Đồng thời, các tính năng sau được sử dụng để phân loại chúng:
- Loại axit nucleic (chứa RNA và DNA) và phương pháp sao chép của nó. Cách phân loại virus phổ biến nhất do nhà virus học người Mỹ David B altimore đề xuất vào năm 1971.
- Hình thái và cấu trúc của virus (sợi đơn, sợi kép, tuyến tính, hình tròn, phân mảnh, không phân mảnh).
- Kích thước, kiểu đối xứng, số lượng mao quản.
- Sự hiện diện của một supercapsid (vỏ ngoài).
- Đặc tính kháng nguyên.
- Kiểu tương tác di truyền.
- Vòng kết nối các máy chủ tiềm năng.
- Khu trú trong tế bào chủ - trong nhân hoặc trong tế bào chất.
Đó là sự lựa chọn tiêu chí chính và hình thái của vi rút quyết định các cách tiếp cận khác nhau để phân loại vi rút trong vi sinh vật học. Nó không phải là khá dễ dàng. Khó khăn nằm ở chỗ, chúng tôi chỉ bắt đầu nghiên cứu hình thái và cấu trúc của virus khi chúng dẫn đến các quá trình bệnh lý.
Cầu kỳ và không tốt lắm
Theo sự lựa chọn của vật chủ, những mầm bệnh này rất đa dạng theo sở thích của chúng. Một số chỉ tấn công một loài sinh vật - chúng có "đăng ký" rất nghiêm ngặt. Ví dụ, ănvi rút cúm của mèo, mòng biển, lợn, hoàn toàn an toàn đối với các động vật khác. Đôi khi sự chuyên môn hóa rất đáng ngạc nhiên - vi-rút P-17 thực khuẩn chỉ lây nhiễm cho con đực của một số loại vi khuẩn E. coli.
Các loại virus khác hoạt động hoàn toàn khác. Ví dụ, vi rút hình viên đạn, có hình thái tương tự như viên đạn, gây ra các bệnh hoàn toàn khác nhau, đồng thời, phạm vi ký chủ của chúng cực kỳ rộng. Những loại vi rút như vậy bao gồm vi rút bệnh dại, lây nhiễm cho tất cả các loài động vật có vú hoặc vi rút viêm miệng mụn nước ở bò (lây truyền qua côn trùng).
Có những sắc thái khác. Vi rút có đuôi (virion) chủ yếu tấn công các tế bào vi khuẩn, dạng sợi hoặc xoắn ốc là ký sinh trên thực vật và trong tế bào động vật, vi rút có dạng capsid phức tạp và dạng virion nhiều mặt có nhiều khả năng ký sinh hơn.
