Віруси є найдрібнішими з усіх мікроорганізмів. Їх прийнято вимір в миллимикрон і в ангстремах. Для визначення таких розмірів частинок застосовується кілька методів. Так, суспензія вірусів пропускають через спеціальні фільтри з коллодия, мають дуже дрібні пори певної величини. Фільтрування проводять через кілька фільтрів з різною величиною пір. Різницю між діаметрами пір останнього фільтра, який пропустив вірусні частинки, і фільтра, вже не пропустив вірусні частинки, вказує середні розміри вірусних частинок. При надшвидкісний центрифугировании (50 і більше тисяч обертів на хвилину) величина вірусних частинок визначається за спеціальною формулою залежно від числа обертів і часу осадження частинок. При цьому відбувається і очищення вірусу від сторонніх речовин. Для цього підбирають такі швидкості, при яких випадають сторонні частинки, спочатку великі, а потім найдрібніші. При найбільш високу швидкість отримують лише частинки вірусу.
Людина побачила віруси лише після 1940, коли був побудований і вдосконалений електронний мікроскоп. При збільшенні в десятки і сотні тисяч разів вдалося вивчити форму, величину, а також будова частинок деяких вірусів.
Було знайдено, що як величина, тому і форми окремих особин (елементарних частинок) різних видів вірусів досить різноманітні. Ми маємо великі віруси (наприклад, вірус орнітозу, віспи, трахоми і ін.), Віруси середніх розмірів (грипу, чуми, сказу) і дрібні (вірус поліомієліту, кору, ящуру, енцефалітів, віруси багатьох рослин). У таблиці наводяться розміри деяких вірусів, визначені різними способами, в миллимикрон (по В. М. Жданову і Шен).
Найбільші віруси наближаються за своїми розмірами до найдрібніших бактерій, а найдрібніші віруси близькі до великих білкових молекул.
За зовнішнім виглядом одні віруси мають кулясту форму (вірус грипу), другі - кубовидную форму (Вірус віспи), треті - вид палички. Вірус тютюнової мозаїки (ВТМ) має вигляд тонкої шестигранною палички довжиною 300 ммк і в діаметрі 15 ммк.
При багатьох вірусних інфекціях (віспа, сказ, трахома і ін.) Спостерігаються в цитоплазмі або ядрі клітини організму господаря особливі, специфічні для кожної інфекції внутрішньоклітинні тільця - включення. Вони досить великі, і їх можна бачити в світловий мікроскоп.
У більшості випадків включення являють собою скупчення елементарних тілець, вірусних частинок, як би їх колонію. Наявність їх в клітинах допомагає при діагностиці деяких захворювань.
Одним із своєрідних властивостей багатьох вірусів рослин є їх здатність утворювати кристали. Д. І. Івановський перший спостерігав в листі тютюну, уражених ВТМ, включення, звані тепер кристалами Івановського. Вони складаються з елементарних частинок вірусу тютюнової мозаїки. Кристали вірусу можна розчиняти, як розчиняють цукор, сіль. З розчину цей вірус можна виділити в аморфному, некристалічні, стані. Осад можна знову розчинити, а потім знову перетворити в кристали. Якщо розчинити кристалічний вірус в тисячу разів, то крапля такого розчину викличе у рослини мозаїчну хворобу. З вірусів людини і тварин поки отримані кристали вірусу поліомієліту. Кожен кристал перебуває з мільйонів вірусних частинок.
Хімічний склад вірусів був вивчений перш за все у збудника тютюнової мозаїки. Цей вірус є чистий нуклеопротеїд, т. Е. Полягає з білка і нуклеїнової кислоти. Вірусний нуклеопротеїд тютюнової мозаїки має величезний молекулярний вагу (40-50 млн.).
Вірусна частка має складну будову. Нуклеїнова кислота знаходиться всередині вірусної частинки, вона оточена білковою оболонкою. В вірусної частинки зазвичай міститься одна молекула нуклеїнової кислоти.
Віруси рослин містять рибонуклеїнової кислоту, фаги містять дезоксирибонуклеїнової кислоти. У віруси людини і тварин знаходиться або РНК, або ДНК. РНК міститься у вірусах грипу (1,6%) поліомієліту (24%), некрозу тютюну (18%), мозаїки тютюну (6%), ящуру (40%) саркоми Рауса (10%) і ін. ДНК міститься в віруси осповакціни (6%), папіломи (6,8%), герпесу (3,8%), поліоми (12%) і ін.
Тепер інтенсивно вивчається питання, як з'єднуються білок і нуклеїнова кислота, як вони підігнані одна до одної. Для вирішення цього питання користуються методом рентгенокрісталлографіі. Якщо в вірусної частинки є субодиниці, то цей метод може встановити їх число, а також їх взаємне розташування. Виявилося, що для більшості вірусів характерно закономірне, високоупорядоченние розташування елементів вірусної частинки.
У вірусу поліомієліту нуклеїнова кислота згорнута в клубок, білкова оболонка складається з 60 однакових субодиниць, які об'єднані в 12 груп, по 5 субодиниць в кожній. Частка вірусу має сферичну форму.
Нуклеїнова кислота вірусу тютюнової мозаїки має вигляд спіралі або пружини. Білкова оболонка ВТМ складається також з окремих однакових за формою і розмірами білкових субодиниць. Всього є 2200 субодиниць, розташованих у вигляді 130 витків навколо стрижня нуклеїнової кислоти. Молекулярний вага такої субодиниці 18 000. Кожна субодиниця являє собою пептидную ланцюжок, що містить 158 певних амінокислот, причому вже визначено послідовне розташування цих амінокислот. В даний час інтенсивно вивчається послідовність розташування 6500 нуклеотидів, утворюючих нуклеїнових кислот. Коли це завдання буде вирішено, те стане відомий план, яким визначається тип вірусу, що утворюється в зараженій клітині. Будова, подібне частинкам ВТМ і поліомієліту мають інші дрібні віруси рослин.
У більших вірусів, крім нуклеїнової кислоти, білкової оболонки, є ще зовнішні оболонки, що містять білки, липоиди, вуглеводи. Деякі віруси містять ферменти. Так, грипозний вірус має фермент нейрамінідазу, парагріппозние вірус - Сендай-лізин, вірус міелобластоза птахів містить аденовінтріфосфатазу. Ці ферменти розчиняють оболонку клітин для проникнення вірусу в тіло свого майбутнього господаря.
Іншою особливістю вірусів є їх внутрішньоклітинний паразитизм. Починаючи з Іванівського нікому з учених не вдавалося вирощувати віруси на таких штучних поживних середовищах, на яких так пишно розмножуються найвибагливіші паразити з бактерій. Віруси розвиваються і розмножуються тільки всередині живих клітин слабости ними організмів, які називаються господарями. Різні віруси пристосувалися до паразитування у певних господарів. Так, вірус поліомієліту розмножується тільки в організмі людини і миші; вірус кору вражає тільки людей. Крім того, розмноження вірусу відбувається не у всіх тканинах організму господаря і неоднаково в різних тканинах: грипозний вірус добре розвивається в легеневій тканині; вірус сказу - нервової тканини; вірус трахоми мешкає тільки на слизовій оболонці ока. Таким чином, віруси володіють специфічністю. Але багато вірусів рослин можуть паразитувати на різних видах рослин. Так, ВТМ (вірус тютюнової мозаїки) вражає майже всі види пасльонових рослин. Багато віруси рослин добре розмножуються в тканинах комах, які переносять вірус з однієї рослини на іншу.
У вільному стані, у зовнішньому середовищі поза живої клітини, віруси не проявляють активності, вони тільки зберігають свою життєздатність, іноді тривалий час. Але як тільки віруси трапляються з чутливими до них клітинами, вони стають активними, впроваджуються в них і виявляють всі ознаки життєдіяльності.
Єдиним методом вивчення життєдіяльності вірусів раніше було зараження сприйнятливих до них досвідчених тварин: мишей, кроликів, мавп і ін. Більш зручно і економно вирощувати віруси в розвиненому зародку курячого яйця. Матеріал, що містить вірус, вводять шприцом в зародок на 8-12-й день його розвитку. Через кілька днів перебування зародка в термостаті вивчають патологічні зміни, викликані вірусом в зародку. Потім пересівають в свіжий зародок іншого яйця. Останнім часом набув найбільшого застосування метод одношарових культур з ізольованих клітин тварин тканин. Подрібнену свіжу тканину обробляють ферментом трипсином, який руйнує міжклітинні зв'язку. Вивільнені клітини відмивають від трипсину, розводять поживним складом (№ 199, що містить необхідні амінокислоти і солі) і поміщають в пробірки або в спеціальні плоскі чашки. В термостаті клітини розмножуються, утворюючи одношаровий пласт по склу. Потім цю культуру однорідних клітин заражають вірусом і що відбуваються в ній вивчають під мікроскопом або іншими способами. Так трудомісткий і дорогий спосіб, наприклад культура вірусу поліомієліту на печінці мавп, був замінений швидким способом вирощування його в тканинної культурі.
У 1955 року або пізніший термін були отримані незвичайні факти, що викликали подив у вчених біологів. Хімічним шляхом вірус тютюнової мозаїки був розділений на свої складові частини: білок і нуклеїнових кислот. Кожна з них окремо не викликала захворювання мозаїкою у листя тютюну. Але коли їх знову з'єднали разом в пробірці (10 частин білка і 1 частина нуклеїнової кислоти) і заразили цією сумішшю листя тютюну, то отримали типову мозаїку на листках, як від вихідного цільного ВТМ. При електронній мікроскопії були знайдені типові палочки вірусу, що складаються з білкової оболонки, в якій був укладений тяж нуклеїнової кислоти. Таким чином, нуклеїнова кислота зв'язалася з білкової частиною і зайняла в ній своє нормальне положення. Відкриття цього явища - ресіітеза (відновлення) вірусу - є найбільшим досягненням сучасної мікробіології, який відкриває нові шляхи в біології та медицині.
Далі виявилося, що досить натерти лист тютюну лише однієї нуклеїнової кислотою, виділеної з ВТМ м'яким способом, як на аркуші виникають (звичайно, не в великій кількості) типові некрози, в яких знаходилися у величезній кількості типові цілісні вірусні частки.
Такі ж результати були отримані з вірусами людини: поліомієліту, грипу та ін.
Вив отриманий навіть гібридний вірус мозаїки тютюну з білка одного типу вірусу і РНК іншого типу вірусу, який відрізнявся за деякими ознаками від вірусу першого типу. При розмноженні цей гібридний вірус давав потомство тільки того вірусу, чию РНК утримував гібрид.
Всі ці факти говорять про те, що нуклеїнових кислот належить провідна роль в розмноженні вірусів і інфекціозность їх. Нуклеїнові кислоти забезпечують передачу спадкових властивостей. У кислотах укладена спадкова інформація по синтезу повноцінних вірусних частинок усередині клітини.
Білкова оболонка вірусу несе захисну функцію, охороняючи від зовнішніх впливів тендітну нитку нуклеїнової кислоти крім того, допомагає вірусу проникати в клітину, визначає специфічність вірусів. Але деякі вчені не вважають за можливе так обмежувати значення білків. Потрібні подальші дослідження про роль вірусних білків.
Процес розмноження вірусів принципово відрізняється від процесу розмноження бактерій, найпростіших і інших клітинних організмів.
Розрізняють чотири фази цього процесу: прикріплення вірусних частинок до клітки господаря, проникнення вірусу всередину клітини, внутрішньоклітинний розмноження вірусу і вихід нових частинок вірусу з клітини.
Перша фаза - прикріплення, або адсорбція, вірусу до клітини - вивчена по відношенню до вірусів грипу та поліомієліту. Стінка клітини має мозаїчну будову, в одних місцях її виступають молекули мукопротеїдів, в інших молекули ліпопротеїдів. Вірус грипу адсорбується на мукопротеїдів, а вірус поліомієліту адсорбована на липопротеидах. Адсорбцію можна спостерігати в електронний мікроскоп. У місці адсорбції вірусу на стінці клітини утворюється поглиблення, куди втягується частка вірусу. Краї поглиблення змикаються, і частка вірусу виявляється всередині клітини (віропексіса). Одночасно з виропексисом відбувається руйнування білкової оболонки вірусу. Проникненню вірусу грипу в клітку сприяє фермент його оболонки. Таким чином, в клітку проникає нуклеїнова кислота, звільнена від білкових оболонок за допомогою ферментів самої клітини.
У третій фазі проникла в клітку вірусна нуклеїнова кислота включається в обмін речовин клітини і направляє апарат синтезу клітини на виробництво білка і нуклеїнової кислоти не клітини, а нових вірусних частинок. Діяльність ферментів, які беруть участь в синтезі вірусу, активізується, а інших ферментів гальмується. Крім того, створюються нові ферменти, яких клітина не мала, але які необхідні для синтезу вірусних частинок. Можна припустити, що в цей час організовується нова єдина система вірус - клітина, перемикання на синтез вірусного матеріалу. В початку цієї фази не вдається розрізнити в клітці будь-які елементи вірусу.
Зазвичай нуклеїнові кислоти і білки вірусу синтезуються не одночасно і в різних місцях клітини. Спочатку починається синтез нуклеїнової кислоти, а потім трохи пізніше йде синтез білка. Після накопичення цих складових частин вірусу відбувається їх об'єднання, складання в повноцінні вірусні частинки. Іноді утворюються неповні вірусні частинки, позбавлені нуклеїнової кислоти і тому нездатні до самопроізводству (бублики).
Швидко настає остання фаза - вихід вірусних часток із клітини. У будь-якому місці клітини відразу виходить близько 100 частинок вірусу, У більш складних вірусів є ще зовнішні оболонки вірусного нуклеопротеида, якими вони обволікаються під час проходження через клітку і виходу з неї, при цьому до складу зовнішніх оболонок входять білки клітини господаря.
У вірусів людини і тварин вихід нового потомства відбувається в кілька циклів. Так, у вірусу грипу кожен цикл триває годин 5-6 з виходом 100 і більше вірусних частинок однієї клітини, а всього спостерігається 5-6 циклів протягом 30 годин. Після цього здатність клітини виробляти вірус виснажується, і вона гине. Весь процес розмноження парагріппозние вірусу вересня дай від адсорбції до виходу з клітки триває 5-6 годин.
Іноді частинки вірусу не виходять з клітини, а накопичуються в ній у вигляді внутрішньоклітинних включень, дуже характерних для різних видів вірусів. Віруси рослин утворюють включення, що мають кристалічну форму.
Велика увага розпочинає привертати до себе сімейство мікробів, що одержало назву "мікоплазма", так як за останній час в цій групі виявлені збудники різних захворювань людини і тварин. У вигляді прихованої інфекції вони часто живуть у багатьох тканинних культурах - Хела і ін. Мікоплазми займають проміжне положення між бактеріями і вірусами. З вірусами їх зближує фільтрованість через бактеріальні фільтри, що фільтруються форми здатні до саморепродукції, внутрішньоклітинного розмноження. До ознак, що зближає віруси з бактеріями, відноситься здатність рости на поживних середовищах, утворювати на них колонії, а також ставлення до антибіотиків, сульфаміди і їх антигенна структура.
холодоелементами МХД 3
