Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Задорожній - Нова програма

§ 73. Життєдіяльність вірусів

Поміркуйте

Як відбувається копіювання генетичного матеріалу РНК-вмісних вірусів під час їх розмноження?

Згадайте

Реплікація ДНК

Зворотна транскрипція

Процеси життєдіяльності й розмноження вірусів

Як ви вже знаєте, віруси є внутрішньоклітинними паразитами, оскільки вони не здатні розмножуватися поза клітиною. Віруси використовують ресурси клітини-хазяїна для утворення своїх численних копій.

У вірусів розрізняють дві життєві форми: позаклітинну (віріон), що не виявляє ознак життєдіяльності, і внутрішньоклітинну, в стані якої вірус активно розмножується.

Поза організмом-хазяїном вірусні частинки деякий час не втрачають здатності до зараження. Наприклад, вірус поліомієліту зберігає інфекційну активність протягом кількох діб, вірус віспи — декількох місяців.

Віріони взагалі мають високу життєздатність, вони можуть навіть переносити високі дози радіації та високий тиск. Проте вони гинуть в ультрафіолетовому опроміненні, за умов високої температури, під впливом дезінфікуючих речовин. Але вірус гепатиту В зберігає здатність до зараження навіть після короткочасного кип’ятіння.

Життєвий цикл вірусу складається з чотирьох етапів.

1. Прикріплення до клітини. Білки вірусного капсиду зв’язуються з рецепторами на поверхні клітини-хазяїна. Специфіка зв’язування визначає коло хазяїв вірусу. Наприклад, ВІЛ уражає тільки Т-лімфоцити людини, оскільки один із глікопротеїнів оболонки вірусу специфічно зв’язується з рецептором на поверхні Т-лімфоцита (мал. 73.1). Інші віруси, наприклад вірус тютюнової мозаїки, мають широкий спектр хазяїв.

2. Проникнення в клітину. Вірус переносить усередину клітини свій генетичний матеріал, а іноді й власні білки, які допомагають у реалізації його спадкової програми.

Для проникнення в клітини тварин віруси використовують різні способи: деякі впорскують нуклеїнову кислоту через плазматичну мембрану, інші зливаються з клітинною мембраною, треті потрапляють у клітину шляхом ендоцитозу.

Процес інфікування вірусами грибів і рослин відрізняється від інфікування клітин тварин, тому що клітини рослин і грибів мають міцну клітинну стінку, і віруси можуть проникнути всередину тільки після її пошкодження. Бактерії також мають клітинну стінку; віруси її ушкоджують або ж впорскують свій геном у бактеріальну клітину (мал. 73.2).

3. Реплікація вірусів. Відбувається всередині клітини, у цитоплазмі або ядрі. Клітина реплікує вірусний геном і синтезує вірусні білки. Після цього усередині клітини відбувається збирання вірусних частинок.

4. Вихід із клітини. Зазвичай розмножені вірусні частинки залишають клітину після її загибелі. Іноді віруси просто відокремлюються від клітинної мембрани: вірус обзаводиться своєю оболонкою, а клітина продовжує жити і продукувати вірус. Деякі віруси вбудовують свій геном у хромосому клітини-хазяїна. Цей геном реплікується разом з геномом клітини і не виявляє себе, доки певні чинники не спричинять його активацію (наприклад, вірус герпесу).

Мал. 73.1. Проникнення РНК-вмісного (ВІЛ) у Т-лімфоцит

Особливості репродукції різних груп вірусів

ДНК-вмісні віруси (вірус тютюнової мозаїки, герпесу). Віруси прикріплюються до поверхні клітини, проникають усередину, звільняються від капсиду. У клітинному ядрі ферменти клітини-хазяїна реплікують вірусну ДНК і транскрибують її в іРНК. Рибосоми клітини-хазяїна транслюють іРНК в білки вірусного капсиду (мал. 73.3). Вірус для виробництва власної РНК і ДНК використовує ферменти клітини-хазяїна.

РНК-вмісні віруси (вірус кору). Реплікація зазвичай відбувається в цитоплазмі. Для копіювання своїх геномів РНК-віруси використовують власний фермент РНК-репліказу.

Ретровіруси (ВІЛ). Містять одноланцюгову РНК і використовують власний фермент — зворотну транскриптазу, що переносить генетичну інформацію з РНК на ДНК. Отримана ДНК може вбудовуватися в геном клітини-хазяїна або використовуватися для транскрипції (мал. 73.1).

Мал. 73.2. Інфікування бактеріальної клітини бактеріофагом

Мал. 73.3. Репродукція ДНК-вмісного вірусу

Ключова ідея

Життєвий цикл вірусу складається з таких етапів: прикріплення до клітини-хазяїна, проникнення в клітину, реплікація вірусних частинок, вихід з клітини. Для виробництва власної РНК або ДНК віруси використовують як ферменти клітини-хазяїна, так і власні ферменти — РНК-репліказу і зворотну транскриптазу.

Запитання та завдання

1. Поясніть, як ВІЛ пригнічує реакцію імунної системи. 2. Чи можна для лікування вірусної інфекції використовувати антибіотики? 3. Які підходи можна використовувати у фармакології для розробки антивірусних препаратів?