Як влаштовані віруси, кристалізація, складові частини вірусів - вірусні захворювання живих організмів

кристалізація

У 1932 році молодому американському біохіміку Венділлу Стенлі запропонували зайнятися вірусами. Стенлі почав з того, що віджав бутель соку з тонни листя тютюну, уражених вірусом тютюнової мозаїки. Він почав досліджувати сік доступними йому хімічними методами. Різні фракції соку він піддавав впливу всіляких реактивів, сподіваючись отримати чистий вірусний білок (Стенлі був переконаний, що вірус - це білок). Одного разу, Стенлі отримав майже чисту фракцію білка, що відрізнявся за своїм складом від білків рослинних клітин. Вчений зрозумів, що перед ним те, чого він так наполегливо домагався. Стенлі виділив незвичайний білок, розчинив його у воді і поставив розчин в холодильник. На ранок в колбі замість прозорої рідини лежали красиві шовковисті голчасті кристали. З тонни листя Стенлі добув столову ложку таких кристалів. Потім Стенлі відсипав трохи кристаликів, розчинив їх у воді, змочив цією водою марлю і нею натер листя здорових рослин. Сік рослин піддався цілому комплексу хімічних впливів. Після такої "масованої обробки" віруси, швидше за все, повинні були загинути.

Натерті листя захворіли. Отже, дивні властивості вірусу поповнилися ще одним - здатністю кристалізуватися.

Ефект кристалізації був настільки приголомшливим, що Стенлі надовго відмовився від думки, що вірус - це істота. Так як всі ферменти - білки, і кількість багатьох ферментів також збільшується в міру розвитку організму, і вони можуть кристалізуватися, Стенлі уклав, що віруси - чисті білки, швидше за ферменти.

Незабаром вчені переконалися, що кристалізувати можна не тільки вірус тютюнової мозаїки, а й ряд інших вірусів.

Через п'ять років англійські біохіміки Ф. Боуден і Н. Пірі знайшли помилку у визначенні Стенлі.94% вмісту вірусу тютюнової мозаїки складалося з білка, а 6% представляло собою нуклеїнових кислот. Вірус був насправді не білком, а нуклеопротеїн - з'єднанням білка і нуклеїнової кислоти.

Як тільки біологам стали доступні електронні мікроскопи, вчені встановили, що кристали вірусів складаються з тісно притиснутих один до одного декількох сотень мільярдів частинок. В одному кристалі вірусу поліомієліту стільки частинок, що ними можна заразити не по одному разу всіх жителів Землі. Коли ж вдалося розглянути в електронному мікроскопі окремі вірусні частинки, то виявилося що вони бувають різної форми але завжди зовнішня оболонка вірусів складається з білка, які відрізняються у різних вірусів, що дозволяє розпізнавати їх за допомогою імунологічних реакцій, а внутрішній вміст представлено нуклеїнової кислотою, яка є одиницею спадковості.

Складові частини вірусів

Найбільші віруси (віруси віспи) наближаються за розмірами до невеликих бактеріям, найдрібніші (збудники енцефаліту, поліомієліту, ящуру) - до великих білкових молекул. Іншими словами, серед вірусів є свої велетні і карлики. (Див. Додаток 3) Для вимірювання вірусів використовують умовну величину, яка називається нанометрів (нм). Один нм становить мільйонну частку міліметра. Розміри різних вірусів варіюють від 20 до 300 нм.

Отже, віруси складаються з декількох компонентів: (див. Додаток 1)

серцевина - генетичний матеріал (ДНК або РНК). Генетичний апарат вірусу несе інформацію про декілька типів білків, які необхідні для утворення нового вірусу.

білкова оболонка, яку називають капсидом. Оболонка часто побудована з ідентичних повторюваних субодиниць - капсомеров. Капсомери утворять структури з високим ступенем симетрії.

Додаткова липопротеідна оболонка. Вона утворена з плазматичної мембрани клітини-хазяїна. Вона зустрічається тільки в порівняно великих вірусів (грип, герпес). Ця зовнішня оболонка є фрагментом ядерної або цитоплазматичної мембрани клітини-хазяїна, з якої вірус виходить в позаклітинне середовище. Іноді в зовнішніх оболонках складних вірусів крім білків містяться вуглеводи, наприклад у збудників грипу та герпесу.

Кожен компонент віріонів має певні функції: білкова оболонка захищає їх від несприятливих впливів, нуклеїнова кислота відповідає за спадкові та інфекційні властивості і відіграє провідну роль в мінливості вірусів, а ферменти беруть участь в їх розмноження.

Більш складні за структурою віруси, крім білків і нуклеїнових кислот, містять вуглеводи, ліпіди. Для кожної групи вірусів характерний свій набір білків, жирів, вуглеводів і нуклеїнових кислот. Деякі віруси містять в своєму складі ферменти.

На відміну від звичайних живих клітин віруси не вживають їжі і не виробляють енергії. Вони не здатні розмножуються без участі живої клітини. Вірус починає розмножуватися лише після того, як він проникне в клітку певного типу. Вірус поліомієліту, наприклад, може жити тільки в нервових клітинах людини або таких високоорганізованих тварин, як мавпи. Бурдина К.С. Пархоменко І.М. «Від молекули до людини», стор. 26

Трохи іншу будову у вірусів бактерій (див. Додаток 2).