Введение.Предмет и задачи вирусологии

Лекция 1

1Предмет и задачи вирусологии

2 История развития вирусологии.

3 Природа и происхождение вирусов, роль в биосфере.

4 Классификация вирусов.

Вирусология это наука о вирусах. Вирусы- мелкие невидимые в световой микроскоп живые формы, не имеющие клеточной структуры, внутриклеточные паразиты, способные вызывать инфекционные заболевания у всех жителей планеты.

Термин «вирус» не совсем удачный и точный.

Слово вирус в переводе с латинского языка означает яд животного происхождения. В древности люди не знали причин заразных заболеваний и предполагали, что укус змеи и бешенной собаки вносит в организм яд и возникает заболевание .

До 18-19 веков под словом «вирус» подразумевались различные инфекционные агенты, в том числе и бактерии,рекетсии, вирусы и тд. Вирусы всегда играли и играют важную роль в жизни всего живого нашей планеты.

Во-первых вирусы являются причиной многих инфекционных заболеваний. Большинство из которых , несмотря на усилия ученых многих стран, нельзя считать побежденными. У бактерий это инфекция вызываемая фагами, приводящая к гибели клеток.

Существуют вирусные болезни у растений

Они есть у насекомых и птиц.

Все больше сведений о роли вирусов в патологии животных (оспа, ящур, чума, герпесвирусная инфекция),

И наконец человк болеет вирусными инфекциями.Это оспа, СПИД человека, гепатиты, бешенство, грипп. Без вирусов не обходятся ни респираторные ни желудочно-кишечные инфекции , где вирусы вместе с бактериями, хламидиями и другими микроорганизмами вызывают инфекционный процесс. Так доказано ,что некоторые врожденные уродства и пороки развития вирусного происхождения . Так у человека вирус краснухи вызывает слабоумие, герпесвирус вызывает уродства и слепоту у новорожденных. Накапливаются сведения о роли вирусов при сердечно-сосудистых заболеваниях, заболеваниях почек, глаз, опухолевых заболеваниях (лейкозы, болезнь Марека птиц)

Во-вторых, по последним научным данным играют не только отрицательную роль в жизни других организмов. Так еще в 1974 году Ждановым В.М. была высказана гипотеза о том что вирусы – важный фактор эволюции органического мира. Преодолевая видовые барьеры, вирусы могут переносить отдельные гены или группы генов. Встраивание вирусной ДНК в клеточную, может приводить к тому,что вирусные гены становятся клеточными, выполняющими важные функции. В настоящие время ученые все больше склоняются к тому , что любой организм является симбиозом многочисленных микро и макро организмов, в том числе и вирусов. И если положительная роль бактерий уже неоспоримо доказана , то положительную роль вирусов находится в стадии изучения.

В-третих вирусы, благодаря относительной простоте их строения являются прекрасной биологической моделью для решения фундаментальных проблем биологии( происхождения жизни) , генетики ( вопросы наследственности и изменчивости), биохимии ( обмен веществ), иммунологии (проблемы противовирусного иммунитета), генной инженерии(создание новых препаратов). Только благодаря вирусам был открыт механизм репликации ДНК, синеза белка и др.

Вирусы существенно отличаются от всех жителей планеты. Они находятся на границе между неживой и живой природой.

Наиболее характерными признаками вирусов являются.

1. Малая величина. Размер вирусов измеряется в нанометрах 1 нм=1/1000000000 м. Вирусы не видны в световой микроскоп.

Их размеры от 17 до 250 нм. Исключение составляет вирус оспы 250-400 нм =размеру мелких коков, поэтому его можно увидеть в световой микроскоп. В связи с малыми размерами вирусы проходят сквозь бактериологические фильтры,;

2. Простота строения и химического состава. Вирусы не имеют клеточного строения. Отдельный экземпляр вируса представляет собой нуклеиновую кислоту, окруженную белковым чехлом. При этом нуклеиновая кислота только одного вида РНК или ДНК

3. Жизнедеятельность вируса связана только с живой клеткой. Поэтому вирусы называются абсолютными паразитами или паразитами на генетическом уровне. Вирус не имеет собственных ферментативных систем для синтеза белка и других веществ, использует клеточные системы и энергоресурсы . Вне клетки вирус не проявляет признаков жизни, и в виде кристаллов могут сохраняться длительное время. Вирусы неспособны расти на питательных средах, на которых растут бактерии.

4. Способ размножения вируса специфичный отличный от размножения других организмов нашей планеты. Вирусы не растут и не могут делится. Они воспроизводят себе подобных особым способом. Компоненты вируса (нуклеиновые кислоты и белки) синтезируются в разных частях клетки, а потом происходит сборка в вирусные частицы. Такой способ размножения назвали репродукцией.

Вот такие особенные существа изучает наука вирусология.

Всю вирусологию можно разделить условно на общую и частную

Общая вирусология изучает природу и происхождение вирусов, принципы строения, химический состав, классификацию , генетику, устойчивость вирусов к химико-физическим факторам, общие механизмы взаимодействия с живой клеткой, особенности противовирусного иммунитета, принципы диагностики лечения и профилактики вирусных болезней.

Частная вирусология изучает свойства отдельных представителей царства вирусов методы их обнаружения, особенности вызываемых ими заболеваний диагностики, лечения и специфической профилактики.

Вирусология молодая, но быстро развивающаяся наука. Она тесно связана с микробиологией, из которой она и оформилась в самостоятельную науку. Историю развития вирусологии можно разделить на три периода

1. С древнейших времен до 1892 г.

2. 1892 г. до 50 годов XX века

3. с 50-х годов XX века до настоящего времени.

С древнейших времен люди сталкивались с вирусами Из всех заболеваний инфекционного характера вирусные считаются самыми опасными и не поддающимися лечению ( бешенство , оспа, чума животных) Но бороться с ними пытались и в древности. Так в Китае высушенные оспенные корочки вкладывали в нос здоровых людей для предохранения от оспы. Это не всегда получалось : недосушенные вызывали заболевание , пересушенные не вызывали образование иммунитета. Одним из первых ученых , который посвятил свою работу борьбе с вирусными инфекциями был английский врач Эдуард Дженнер. На основании длительного наблюдения за оспенной инфекцией (25 лет) он разработал метод вакцинации людей от оспы . В 1796 году он привил мальчика оспенным материалом, взятым от женщины , больной коровьей оспой, а затем через 1,5 месяца заразил натуральной. Мальчик остался здоров.

В изучении такой болезни как бешенство большой вклад внес французский ученый микробиолог Луи Пастер. Он разработал методику изготовления и применения вакцины от бешенства.

Н.Ф. Гамалея, русский ученый в 1886 году установил, что кровь коровы, больной чумой, профильтрованная через бактериологический фильтр, остается заразной для здоровых животных. Он был практически на пороге открытия вирусов, высказав предположение о развивающихся микроорганизмах в крови больных животных, но не доказав это.

Первооткрывателем вирусов является русский ученый физиолог растений Дмитрий Иосифович Ивановский (1864-1920). Еще будучи студеном он в Крыму на практике исследовал причины мозаичной болезни табака. Изучая эту болезнь, Д.И. Ивановский пришел к выводу, что возбудитель имеет необычную природу.

Он фильтруется через бактериальные фильтры, сохраняя свои инфекционные свойства, не видим в микроскоп и неспособен расти на питательных средах. Ивановский назвал их фильтрующиеся вирусы, так как все инфекционные агенты тогда называли вирусами. На основании своих исследований он сделал доклад на заседании Российской академии наук в 1892 году и с этого дня начался второй этап развития вирусологии.

Метод фильтрации удачно примененный Д.И. Ивановским, стал широко применятся и способствовал открытию целого ряда вирусов. Вторым по счету и первым из вирусов животных был открыт вирус ящура в 1897 году Ф.Лаффлером и П.Фрошем. Затем были открыты вирус чумы крс 1899 году, в 1902 году болезни Ауески, 1903 году оспы овец и коз,чумы свиней,в 1904 году ИНАН,в 1905 году чумы собак, в 1909 году вирус полиомиелита, а в 1915-17 годах фаги идр.

Выделенные вирусы необходимо было изучать, а значит сохранять в условиях лаборатории тоесть культивировать вне организма. Для этого сначала использовали лабораторных животных (бешенство, ящур, болезнь Ауески). Но оказалось , что для многих вирусов лабораторные животные не чуствительны – высокая специфичность к клеткам определенных видов животных.

Поэтому в 1931 году Вудруфф и Гудпасчур предложили для культивирования вирусов развивающиеся куриные эмбрионы. Эта живая система отличалась более широким спектром чувствительности ко многим вирусам. Но опять не все вирусы могли репродуцироваться в организме, а лучше птичьи.

И только открытие Дюльбекко в 1952 году метода получения культур клеток и культивирование в них вирусов позволило решить эту проблему и совершило революцию в вирусологии. Теперь в условиях лаборатории стало возможным культивировать любые вирусы, так как клетки можно получить из любого организма и из любой ткани.

Создание в конце 40-х годов электронного микроскопа позволило наконец увидеть вирусы и начать их изучение на молекулярном уровне.

Именно с этого момента начинается третий этап развития вирусологии. Стали подробно изучаться вопросы строения вирусов, генетика, способ размножения вирусов, процессы взаимодействия вируса с клеткой и тд. К настоящему времени накоплен богатый и обширный материал в учении о вирусах, но есть много еще неизвестного в этой области, поэтому наука вирусология продолжает быстро развиваться.

Вопрос о природе и происхождении вирусов представляет до сих пор большой интерес.

Природа вирусов долго не была определена. Однако после длительного изучения вирусов и их свойств установлена их двойственная природа.

По строению вирус является веществом, так как вирусы обладают такими спкцифическими особенностями, как наличие одного типа нуклеиновой кислоты отсутствие обмена веществ, особый тип размножения, зависимый от клетки и др., которые не присущи живым организмам.

По функции вирусы являютя существами т.е. живыми так как размножаются, обладают наследственностью и изменчивостью, едины со средой , эволюционируют. Поэтому вирусы и выделили в третье царство.

О присхождении вирусов существует несколько гипотез, основные из них три.

1. Теория регрессивного происхождения (Бернет 1947,и Грин 1933) . Согласно нее вирусы это микроорганизмы достигшие абсолютной степени паразитизма , то есть бактерии утратили в ходе эволюции ненужные органеллы. Но все внутриклеточные паразиты имеют клеточную организацию и другой способ размножения.

2. Согласно второй гипотезе вирусы– до клеточные формы жизни и прародители микробов (Альтенбург ,В.М. Жданов 1947). По этой теории в клетки на заре эволюции проникли примитивные самореплицирующиеся молекулы ДНК и РНК, которые в процессе эволюции приобрели новые свойства в том числе и паразитарные. Подтверждает теорию способность генома вируса встраиваться в клеточный.

3. Третья теория называется теория « взбесившихся генов». (Дарнелл, Лаурия 1967). По этой теории вирусы это

обособившиеся органеллы клетки способные самовоспроизводиться

В ползу этой гипотезы тот факт , что многие органеллы клеток (митохондрии , хлоропласты, кенетопласты) имеют ДНК ,отличную от хромосомной и кодирующую собственный белок и самовоспроизводятся. Против : все эти органеллы по строению не похожи на вирусы , а скорее на сложные одноклеточные организмы. И кроме того РНК не выполняет в них функцию генома.