فلج اطفال، هاری، آبله، تبخال، سندرم نقص ایمنی اکتسابی انسانی بیماری هایی هستند که توسط عوامل بیماری زا بسیار خاص ایجاد می شوند. موجوداتی که در مرز بین انگل های سلولی زنده و غیر زنده و اجباری (اجباری) - ویروس ها قرار دارند. مورفولوژی، فیزیولوژی و وجود آنها در این سیاره امروزه سوالات زیادی را مطرح می کند.
ویروس شناسی: شروع به کار
صحنه آزمایشگاه باغ گیاه شناسی نیکیتسکی در آکادمی علوم روسیه است، جایی که زیست شناس دیمیتری یوسفوویچ ایوانوفسکی (1864-1920) در حال مطالعه بیماری اسرارآمیز موزاییک تنباکو است. عامل بیماری در یک گیاه از کوچکترین فیلترهای باکتریایی عبور می کند، در محیط های غذایی رشد نمی کند و هنگامی که گیاهان سالم به فیلترهای گیاهان بیمار آلوده می شوند، علائمی ایجاد نمی کند.
در آن زمان، در سال 1892، دانشمند به این نتیجه رسید که این باکتری نیست. و او عامل بیماری زا را ویروس ها می نامد (از ویروس لاتین،- من). دیمیتری ایوانوفسکی تمام زندگی خود را برای دیدن ویروس ها تلاش کرد، اما ما مورفولوژی ویروس ها را در دهه 30 قرن بیستم، زمانی که میکروسکوپ های الکترونی اختراع شدند، دیدیم.
اما همین تاریخ را آغاز علم ویروس شناسی می دانند و دیمیتری ایوانوفسکی بنیانگذار آن است.
پادشاهی شگفت انگیز
مورفولوژی و فیزیولوژی ویروس ها آنقدر شگفت انگیز است که این موجودات در یک پادشاهی مستقل از ویرا جدا شده اند. این ساده‌ترین شکل حیات دارای ابعاد میکروسکوپی (از 25 تا 250 نانومتر) است و یک اسید نوکلئیک با مجموعه‌ای از ژن‌های محصور در یک پوسته است. این ها انگل هایی هستند که فقط در سلول های موجودات زنده دیگر - گیاهان، قارچ ها، حیوانات، باکتری ها و حتی سایر ویروس ها (ویروس های ماهواره ای) می توانند تکثیر شوند.
ویژگی های متمایز ویروس ها به شرح زیر است:
- حاوی فقط یک نوع اسید نوکلئیک (RNA یا DNA).
- مورفولوژی ویروس ها فاقد سیستم های سنتز پروتئین و انرژی است.
- ساختار سلولی ندارید.
- انگلی ویروسی در سطح ژنتیکی مشاهده می شود.
- از فیلترهای باکتریایی عبور می کنند و روی محیط های مصنوعی کشت نمی شوند.
بخشی از دنیای ارگانیک سیاره
ویروس ها، به عنوان انگل های اجباری، ارتباط ژنتیکی واضحی با نمایندگان گیاهان و جانوران زمین دارند. علاوه بر این، طبق مطالعات اخیر، 32 درصد از ژنوم انسان از عناصری شبیه ویروس تشکیل شده استساختارها.
تا به امروز، بیش از 6000 ویروس توصیف شده است، اما تخمین زده می شود که بیش از صد میلیون وجود داشته باشد. این پرتعدادترین شکل بیولوژیکی روی کره زمین است، و در همه اکوسیستم ها (توزیع همه جا حاضر (همه جا حاضر)) نشان داده شده است.
ظاهر امروز آنها در این سیاره مشخص نیست. یک چیز شناخته شده است - زمانی که اولین اشکال حیات سلولی ظاهر شد، ویروس ها از قبل وجود داشتند.
زنده و نه زنده
این موجودات شگفت انگیز دو شکل از وجود خود دارند که تفاوت های چشمگیری با یکدیگر دارند.
خارج از سلول، شکل وجود آنها ویریون است. وقتی وارد سلول می شود، پوسته های آن حل می شود و اسیدهای نوکلئیک ویروس در ماده ژنتیکی میزبان گنجانده می شود. آن وقت است که از عفونت ویروسی صحبت می کنیم. ژنوم ویروس در مکانیسم‌های تکثیر طبیعی ژنوم سلول میزبان ادغام می‌شود و زنجیره‌ای از واکنش‌ها را آغاز می‌کند و وجود انگلی خود را انجام می‌دهد.
ویریون اساساً بخشی بی جان از زندگی است. و ژنوم یک ویروس در یک سلول جزء زنده آن است، زیرا ویروس ها در آنجا تکثیر می شوند.
مورفولوژی و فراساختار ویروسها
در این زمینه، ما در مورد یک ویریون صحبت می کنیم - یک فرم خارج سلولی.
اندازه ویریون ها در نانومتر اندازه گیری می شود - 10-9 متر. اندازه ویروس آنفولانزا متوسط است - 80 تا 120 نانومتر، و ویروس آبله یک غول بزرگ با ابعاد 400 نانومتر است.
ساختار و مورفولوژی ویروس ها شبیه فضانوردان است. داخل کپسید (پوشش پروتئینی، گاهی اوقاتحاوی چربی ها و کربوهیدرات ها)، مانند "کت و شلوار فضایی"، ارزشمندترین بخش است - اسیدهای نوکلئیک، ژنوم ویروس. علاوه بر این، این "کیهان نورد" نیز در حداقل مقدار ارائه شده است - فقط به طور مستقیم مواد ارثی و حداقل آنزیم برای تکثیر آن (کپی کردن).
از نظر ظاهری، "کت و شلوار" می تواند میله ای، کروی، گلوله ای شکل، به شکل یک ایکوساهدر پیچیده یا اصلاً منظم نباشد. این بستگی به وجود پروتئین‌های خاصی در کپسید دارد که مسئول نفوذ ویروس به داخل سلول هستند.
چگونه پاتوژن وارد بدن میزبان می شود
راه های زیادی برای نفوذ وجود دارد، اما رایج ترین آنها از طریق هوا است. هزاران ذره ریز نه تنها هنگام سرفه یا عطسه، بلکه به سادگی هنگام تنفس به فضا پرتاب می شوند.
راه دیگری برای ورود ویریون ها به بدن مسری است (تماس فیزیکی مستقیم). این روش در گروه نسبتاً کوچکی از پاتوژن ها ذاتی است، تبخال، عفونت های مقاربتی، ایدز از این طریق منتقل می شود.
روش عفونت از طریق یک ناقل که می تواند گروه های مختلفی از موجودات باشد، بسیار پیچیده است. ناقلی که یک پاتوژن را از مخزن عفونت به دست آورده است به محلی برای تکثیر ویروس ها یا پیشرفت در مراحل رشد تبدیل می شود. ویروس هاری دقیقاً یک پاتوژن است.
چه اتفاقی در بدن میزبان می افتد
با کمک پروتئین های خارجی کپسید، ویروس به غشای سلولی می چسبد و از طریق اندوسیتوز نفوذ می کند. آن ها هستندوارد لیزوزوم ها می شوند، جایی که تحت تأثیر آنزیم ها از شر "کت و شلوار فضایی" خلاص می شوند. و اسیدهای نوکلئیک پاتوژن وارد هسته می شوند یا در سیتوپلاسم باقی می مانند.
اسیدهای نوکلئیک پاتوژن در زنجیره اسیدهای نوکلئیک میزبان ساخته می شود و واکنش تکثیر (کپی) اطلاعات ارثی راه اندازی می شود. وقتی تعداد کافی ذرات ویروسی در سلول جمع می‌شوند، ویریون‌ها از انرژی و مکانیسم‌های پلاستیکی و منابع میزبان استفاده می‌کنند.
آخرین مرحله آزادسازی ویریون ها از سلول است. برخی از ویروس ها منجر به تخریب کامل سلول ها شده و وارد فضای بین سلولی می شوند، برخی دیگر از طریق اگزوسیتوز یا جوانه زدن وارد آن می شوند.
راهبردهای پاتوژن
تعامل بین یک ویروس و یک سلول میزبان می تواند بر اساس چندین سناریو ایجاد شود. که ویژگی اصلی آن میزان استقلال انگل است.
ساختار مورفولوژی ویروس ها منجر به وابستگی کامل پاتوژن به انرژی و پتانسیل سنتز پروتئین سلول می شود، تنها شرط آن این است که اسیدهای نوکلئیک خود را طبق برنامه زمانی خود تکرار کند. چنین تعاملی تولیدی نامیده می شود (برای یک ویروس طبیعی است، اما برای یک سلول نه). پس از اتمام ذخایر سلول، ویروس منجر به مرگ آن می شود.
نوع دیگری از تعامل، توافقی است. در این مورد، ژنوم ویروس، ادغام شده در ژنوم میزبان، به صورت کووالانسی با اسیدهای نوکلئیک خود سلول تکثیر می شود. و سپس توسعه سناریو می تواند در دو جهت پیش رود. ویروس بی سر و صدا رفتار می کند و خود را نشان نمی دهد. ویریون های جوان ترک می کنندسلول فقط تحت شرایط خاص. یا ژن‌های پاتوژن دائماً در حال کار هستند و تعداد زیادی نسل جوان تولید می‌کنند، اما سلول نمی‌میرد، بلکه از طریق اگزوسیتوز آن را ترک می‌کنند.
مشکلات در طبقه بندی
طبقه بندی و مورفولوژی ویروس ها در منابع مختلف متفاوت است. در عین حال، از ویژگی های زیر برای طبقه بندی آنها استفاده می شود:
- نوکلئیک اسید (حاوی RNA و حاوی DNA) و روش تکثیر آن. رایج ترین طبقه بندی ویروس ها توسط ویروس شناس آمریکایی دیوید بالتیمور در سال 1971 ارائه شد.
- مورفولوژی و ساختار ویروس (تک رشته ای، دو رشته ای، خطی، دایره ای، تکه تکه، غیر تکه تکه شده).
- ابعاد، نوع تقارن، تعداد کپسومرها.
- وجود یک ابر کپسید (پوسته بیرونی).
- خواص آنتی ژنی.
- نوع تعامل ژنتیکی.
- حلقه میزبانان بالقوه.
- محلی سازی در سلول میزبان - در هسته یا در سیتوپلاسم.
این انتخاب معیار اصلی و مورفولوژی ویروس ها است که رویکردهای مختلف طبقه بندی ویروس ها را در میکروبیولوژی تعیین می کند. خیلی آسان نیست. مشکل در این واقعیت نهفته است که ما فقط زمانی شروع به مطالعه مورفولوژی و ساختار ویروس می کنیم که به فرآیندهای پاتولوژیک منجر شود.
گزینه و نه چندان خوب
با انتخاب میزبان، این پاتوژن ها در ترجیحات خود بسیار متنوع هستند. برخی فقط به یک گونه بیولوژیکی حمله می کنند - آنها یک "ثبت نام" بسیار سخت دارند. مثلا بخورویروس های آنفولانزای گربه ها، مرغان دریایی، خوک ها که برای حیوانات دیگر کاملا بی خطر هستند. گاهی اوقات این تخصص تعجب آور است - ویروس باکتریوفاژ P-17 فقط مردان یک نوع E. coli را آلوده می کند.
سایر ویروس ها کاملاً متفاوت عمل می کنند. به عنوان مثال، ویروس های گلوله ای شکل که مورفولوژی آنها شبیه به گلوله است، بیماری های کاملا متفاوتی ایجاد می کنند و در عین حال، دامنه میزبان های آنها بسیار گسترده است. چنین ویروس هایی شامل ویروس هاری است که همه پستانداران را آلوده می کند، یا ویروس استوماتیت تاولی گاوی (به هر حال از طریق حشرات منتقل می شود).
تفاوت های ظریف دیگری نیز وجود دارد. ویروس‌های با دم (ویریون‌ها) بیشتر به سلول‌های باکتریایی حمله می‌کنند، رشته‌ای یا مارپیچی انگل‌های گیاهان هستند و در سلول‌های حیوانی، ویروس‌های با کپسید پیچیده و شکل ویریون چندوجهی بیشتر در معرض انگلی هستند.
