Cosa studia la virologia in biologia in breve. Guarda cos'è "Virologia" in altri dizionari

V. occupa un posto significativo nella biologia e nella medicina, poiché i virus causano molte malattie di esseri umani, animali e piante e infettano muffe, protozoi e batteri, e anche per il fatto che i problemi di base della genetica e della biologia molecolare.

Storia

Il fondatore di V. è lo scienziato russo D.I.Ivanovsky. Studiando la malattia del mosaico del tabacco e utilizzando il metodo della filtrazione, stabilì nel 1892 che il filtrato della sospensione frantumata delle foglie colpite da questa malattia non conteneva microrganismi visibili al microscopio, ma provocava i segni tipici della malattia del mosaico nelle piante sane. Sulla base di questi esperimenti, Ivanovsky ha concluso che la malattia del mosaico del tabacco è causata dai più piccoli microrganismi che passano attraverso filtri ceramici che intrappolano tutti i batteri conosciuti in quel momento, che non sono in grado di crescere su mezzi nutritivi artificiali utilizzati in batteriologia e sono trasmessi in una serie di passaggi successivi (vaccinazioni). Nel 1902 Ivanovsky scoprì inclusioni cristalline nelle cellule delle piante di tabacco colpite dalla malattia del mosaico, in seguito altri scienziati confermarono che si trattava di un accumulo di particelle virali.

L'uso del metodo di filtrazione ha permesso di stabilire ulteriormente il passaggio di altri agenti patogeni attraverso i filtri ceramici. malattie conosciute uomo e animali: afta epizootica [F. Leffler e P. Frosch, 1898], febbre gialla [W. Reed, 1901, et al.]. Nel 1911 F. Routh dimostrò l'eziologia virale del sarcoma di pollo, cioè fu il primo a stabilire sperimentalmente che i virus possono causare processi neoplastici.

Per studiare i virus che infettano animali e piante, sono state utilizzate come modello le corrispondenti specie di animali e piante. Per studiare e isolare i virus che causano malattie umane, sono stati utilizzati animali da laboratorio sensibili a questo virus (topi, ratti, cavie, conigli, furetti, ecc.). Metodi per introdurre vari materiali infettivi nella cornea dell'occhio, della pelle, del cervello, delle vie respiratorie, nonché del principio dei passaggi ripetuti su tipi diversi animali. Pertanto, utilizzando animali da esperimento, hanno isolato e studiato i virus della rabbia, del vaiolo, dell'herpes, dell'afta epizootica, dell'influenza, dell'encefalite, della poliomielite, della coriomeningite, ecc. Tuttavia, alla fine degli anni '30, le possibilità di questo metodo erano esaurite , poiché non era possibile isolare molti virus, a cui gli animali da esperimento erano immuni, o era impossibile ottenere un largo numero virus, purificati da elementi tissutali e in alte concentrazioni.

Nel 1931, M. F. Woodruff e E. Goodpascher proposero un metodo per coltivare virus su un embrione di pollo di 8-13 giorni. Negli anni '40, il metodo si diffuse in virologia, poiché presentava una serie di vantaggi: facilità d'uso, alta sensibilità, possibilità di accumulare una grande quantità di virus, relativa tenuta, che protegge dalla contaminazione, relativa facilità di purificazione dalle impurità , la capacità di determinare rapidamente la presenza di un virus nei fluidi dell'embrione in base alla reazione di emoagglutinazione.

Virus dell'influenza umana e animale, peste aviaria, vaccinia, herpes umano, ecc. Enders, Robbins, Weller (JF Enders, F. C. Robbins, T. H. Weller, 1948-1952) hanno utilizzato il metodo delle colture cellulari e tissutali per isolare e studiare i virus. Questo metodo è diventato ampiamente utilizzato in varie ricerche virologiche e per diversi anni ha arricchito la scienza non solo con la scoperta di centinaia di virus precedentemente sconosciuti, ma ha ampliato le possibilità per la produzione di vaccini virali e preparati diagnostici di qualità superiore; il metodo delle colture tissutali ha aperto nuove possibilità per lo studio di vari aspetti e fasi del processo di interazione tra virus e cellula (vedi Coltivazione di virus, Colture di cellule e tessuti).

Gli ulteriori progressi di V., e in particolare lo studio della struttura, della fisiologia, della biochimica e della genetica dei virus, dipendevano dall'ottenerli in forma concentrata e purificata ed erano associati all'introduzione di nuove sostanze fisiche e chimiche. metodi di ricerca: centrifugazione differenziale ea gradiente, adsorbimento molecolare e cromatografia a scambio ionico, elettroforesi su carta e in gel di poliacrilammide, isotopi radioattivi e molti altri.

Rapidi progressi V. L'uso di un insieme dei metodi di cui sopra ha permesso di studiare l'organizzazione strutturale dei virioni di vari virus, proporre una nuova classificazione dei virus basata sulla loro struttura e biochimica, ecc.), avviare ricerche approfondite su genetica virale e iniziare a sviluppare approcci razionali alla chemioterapia delle infezioni virali.

Lo sviluppo di V. ha contribuito allo studio e alla soluzione della biologia generale. problemi: dimostrazione della funzione genetica degli acidi nucleici, decifrazione del codice genetico, comprensione dei più importanti meccanismi di regolazione della sintesi delle macromolecole cellulari, determinazione del trasferimento di informazioni da cellula a cellula, ecc.

La salute pubblica pratica ha ricevuto una serie di vaccini affidabili per la prevenzione specifica non solo del vaiolo, che era noto molto prima della nascita di V. come scienza, ma anche della febbre gialla, della poliomielite e del morbillo; c'erano nuovi mezzi per un effetto non specifico sulle infezioni virali, ad esempio l'interferone (vedi).

Le principali direzioni della virologia moderna

Le direzioni principali del generale moderno e del miele. Virologia: ulteriore studio della struttura fine dei virus, della loro biochimica e genetica, replicazione degli acidi nucleici virali, interazione virus-cellula, studio approfondito dell'immunità antivirale, miglioramento dei metodi per l'isolamento dei virus e diagnosi delle malattie virali, sviluppo del fondamenti di chemioterapia e chemioprofilassi delle infezioni virali; lo studio dell'ecologia dei virus, lo sviluppo di metodi di prevenzione più avanzati, la ricerca e la sperimentazione di farmaci per la cura delle malattie virali.

Particolare attenzione sarà rivolta allo studio dei virus che causano processi neoplastici, nonché delle infezioni virali latenti e del trasporto virale latente, alla ricerca di agenti patogeni dell'epatite infettiva e sierica e allo sviluppo della prevenzione dell'influenza.

Negli anni '30 furono creati i primi laboratori virologici in URSS: per lo studio dei virus delle piante - presso l'Istituto ucraino per la protezione delle piante (1930), per lo studio dei virus animali - presso l'Istituto di medicina veterinaria sperimentale a Mosca nel 1930 (NF Gamaleya), il Laboratorio Virologico Centrale dell'NKZ RSFSR di Mosca (L.A. Zilber) e il Dipartimento di Virologia presso l'Istituto di Epidemiologia e Microbiologia. L. Pasteur a Leningrado (A. A. Smorodintsev) nel 1935. Negli anni del dopoguerra in URSS sono state create e funzionano istituzioni specializzate di ricerca, produzione scientifica e pratica. Secondo dati il ​​1 gennaio 1973, in URSS, ricerca su generale e miele. V. sono stati effettuati in 60 istituzioni scientifiche, scientifiche e industriali e istituzioni educative... Il più significativo: Istituto di Virologia li. DI Ivanovsky dell'Accademia dell'URSS di Scienze Mediche, Ying t di poliomielite ed encephalitis virale dell'Accademia dell'URSS di Scienze Mediche, Ying t di epidemiologia e microbiologia loro. NF Gamalei dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS, Istituto di oncologia sperimentale e clinica dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS, Istituto di biologia molecolare dell'Accademia delle scienze dell'URSS, Istituto di microbiologia dell'Accademia delle scienze dell'URSS, All-Union Institute of Influenza M3 URSS, Istituto di ricerca sui preparati virali di Mosca M3 URSS, Istituto di ricerca sulle infezioni virali di Sverdlovsk M3 RSFSR, Istituto di virologia e microbiologia dell'Accademia delle scienze dell'SSR ucraino, Istituto di ricerca di virologia ed epidemiologia di Odessa intitolato a I.I. II Mechnikov M3 dell'SSR ucraino, Istituto di malattie infettive M3 dell'SSR ucraino, Istituto di microbiologia intitolato a I.I. A. Kirkhenstein dell'Accademia delle Scienze della Lettonia SSR; laboratori e dipartimenti virologici sono stati creati in tutti gli istituti di ricerca di microbiologia ed epidemiologia delle repubbliche sindacali.

Le più grandi istituzioni straniere che conducono ricerca in generale e medica. V.: National Institute for Medical Research (Londra), National Communicable Disease Center (Atlanta, USA), National Institute of Health (Tokyo), National Institute of Health (Bethesda, USA), Institute of Epidemiology and Microbiology (Praga), Institute of Virology (Bratislava), Institute Pasteur (Paris), Institute Inframicrobiology (Bucharest), Institute of Virology (Glasgow, England), State Institute of Hygiene (Budapest), Virus Research Center (Pune, India), Queensland Institute of Medical Research ( Brisbane, Australia).

I risultati della ricerca scientifica sul generale e sul miele. V. sono pubblicati nelle seguenti riviste scientifiche: Reports of the USSR Academy of Sciences (Mosca), Bulletin of Experimental Biology and Medicine (Mosca), Problems of Virology (Mosca), Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunology (Mosca), Bulletin dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS (Mosca), Archiv fur die gesamte Virusforschung (Vienna), Acta Virologica (Praga), Virology (New York), Ann. Institute Pasteur (Parigi), Revue Romanine de Virologie (Bucarest), Inter. Journal of Cancer (Helsinki), Journal of Virology (Washington), Advances Virus Research (Pittsburgh, USA), Journal of National Cancer Institute (Bethesda, USA), Intervirology (Berna).

Nel 1950, il Consiglio dei ministri dell'URSS istituì il V. D.I. Ivanovsky, premiato dall'Accademia delle scienze mediche dell'URSS ogni tre anni per i migliori lavori nel campo di V. Negli ultimi anni, i seguenti scienziati hanno ricevuto questo premio: nel 1969 - V. M. Zhdanov e S. Ya. Gaidamovich per la leadership di "Virology"; nel 1973 - V. D. Soloviev e T. A. Bektemirov per la monografia "Interferone nella teoria e nella pratica della medicina".

Prime monografie di virologia: Rivers T., Filterable Viruses, Baltimora, 1928; Hauduroy P., Les Ultra Virus, Parigi, 1929; Virus filtrabili Gamaleya H.F., M., 1930.

I risultati della ricerca scientifica su V. sono discussi in convegni, sessioni tenute da istituti specializzati, nonché in congressi internazionali.

In URSS, il primo Conferenza scientifica sulle malattie virali delle piante ebbe luogo nel marzo 1935 a Kharkov, la prima conferenza scientifica su ultramicrobi, virus filtrabili e batteriofagi - nel dicembre 1935 a Mosca. Nel 1966, il Comitato Internazionale sulla Nomenclatura dei Virus fu eletto per la prima volta al 9° Congresso Internazionale di Microbiologia.

Il 1 ° Congresso internazionale su V. si è svolto nel 1968 a Helsinki, il 2 - nel 1971 a Budapest (è stato adottato lo statuto della sezione dei virologi istituito nell'ambito dell'Associazione internazionale dei microbiologi), il 3 ° nel 1975 a Madrid . ..

Lo sviluppo di V. ha portato alla scoperta di nuovi virus, il cui numero è cresciuto rapidamente, e quindi sono state create raccolte di virus: musei in cui venivano conservati i virus isolati sia in un determinato paese che quelli ottenuti da altri paesi. Le più grandi collezioni di virus: nell'URSS (Mosca, Istituto di virologia, Accademia delle scienze mediche dell'URSS) - la collezione statale di virus, fondata nel 1956 come filiale del Museo All-Union delle culture viventi e dei microrganismi condizionatamente patogeni ; negli Stati Uniti (Washington) - una raccolta di virus e rickettsia, fondata nel 1959 sulla base di una raccolta di culture di tipo (raccolta di culture di tipo americano, Washington 7, Rockville, Maryland, USA); in Cecoslovacchia (Praga, Istituto di Epidemiologia e Microbiologia) - Collezione nazionale cecoslovacca di culture tipo dell'Istituto di Epidemiologia e Microbiologia, Praga); in Giappone (Tokyo) - Collezione giapponese di colture di microrganismi, fondata nel 1962 (raccolta di microrganismi della Federazione giapponese di colture, Tokyo, Giappone); in Inghilterra (Londra) - il catalogo della collezione nazionale delle culture dei tipi, fondata nel 1936 (Medical Research Council, Catalogo della collezione nazionale delle culture dei tipi, Londra, Inghilterra); in Svizzera (Losanna, Centro Internazionale culture viventi) esiste un catalogo internazionale di virus.

L'insegnamento di V. nel miele. università dell'URSS è svolta dai dipartimenti di microbiologia a II e III corsi, e sulle infezioni virali le lezioni e gli studi clinici sono condotti dal Dipartimento di Malattie Infettive nel 5° anno.

Negli ultimi 10 anni, sono stati creati dipartimenti di V. presso biol, facoltà di Mosca e Kiev un-t, dove vengono formati specialisti-virologi e V. viene insegnato durante un semestre a studenti di altre facoltà.

Progresso miele. V. in URSS è stato accompagnato da un aumento del numero di specialisti altamente qualificati: dal 1946 al 1960, sono stati preparati 16 dottorati, scienze, dal 1961 al 1972 - 140, candidati alle scienze, rispettivamente, 217 e 836 (di cui 54 % attraverso studi post-laurea). Un ruolo importante nella formazione dei virologi (specializzazione e miglioramento) è stato svolto dal dipartimento di V. presso l'Istituto Centrale di Management, creato nel 1955, che ha formato 688 specialisti dall'ottobre 1955 al 1964 e dal 1965 al gennaio 1974. - 933, cap. arr. assicurare il lavoro virologico in modo dignitoso - epid, stazioni.

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V.D.Soloviev, A.M. Zhukovsky.

Il corpo umano è suscettibile a tutti i tipi di malattie e infezioni e anche animali e piante sono spesso malati. Gli scienziati del secolo scorso hanno cercato di identificare la causa di molte malattie, ma anche avendo determinato i sintomi e il decorso della malattia, non potevano dire con sicurezza sulla sua causa. Fu solo alla fine del diciannovesimo secolo che apparve un termine come "virus". La biologia, o meglio una delle sue sezioni - la microbiologia, ha iniziato a studiare nuovi microrganismi che, come si è scoperto, sono stati a lungo adiacenti a una persona e contribuiscono al deterioramento della sua salute. Per combattere più efficacemente i virus, è emersa una nuova scienza: la virologia. È lei che può dire molte cose interessanti sui microrganismi antichi.

Virus (biologia): che cos'è?

Solo nel diciannovesimo secolo gli scienziati hanno scoperto che gli agenti causali del morbillo, dell'influenza, dell'afta epizootica e di altre malattie infettive, non solo nell'uomo, ma anche negli animali e nelle piante, sono microrganismi invisibili all'occhio umano.

Dopo la scoperta dei virus, la biologia non è stata immediatamente in grado di fornire risposte alle domande poste sulla loro struttura, origine e classificazione. L'umanità ha bisogno di nuova scienza- virologia. V attualmente i virologi stanno lavorando allo studio di virus già familiari, osservando le loro mutazioni e inventando vaccini per proteggere gli organismi viventi dalle infezioni. Abbastanza spesso, ai fini dell'esperimento, viene creato un nuovo ceppo del virus, che viene conservato in uno stato "dormiente". Sulla base di ciò, vengono sviluppati farmaci e vengono fatte osservazioni sul loro effetto sugli organismi.

V società moderna La virologia è una delle scienze più importanti e il ricercatore più richiesto è il virologo. La professione di virologo, secondo le previsioni dei sociologi, sta diventando sempre più popolare ogni anno, il che riflette bene le tendenze del nostro tempo. Dopotutto, come credono molti scienziati, presto con l'aiuto di microrganismi verranno combattute e installate guerre regimi dominanti... In tali condizioni, uno stato con virologi altamente qualificati può rivelarsi il più persistente e la sua popolazione la più vitale.

L'emergere di virus sulla Terra

Gli scienziati datano l'emergere dei virus ai tempi più antichi del pianeta. Anche se è impossibile dire con certezza come apparissero e quale forma avessero in quel momento. Dopotutto, i virus hanno la capacità di penetrare assolutamente in qualsiasi organismo vivente, le forme di vita più semplici, piante, funghi, animali e, naturalmente, gli esseri umani sono a loro disposizione. Ma i virus non lasciano resti fossili visibili, ad esempio. Tutte queste caratteristiche della vita dei microrganismi complicano significativamente il loro studio.

• facevano parte del DNA e si separarono nel tempo;
• sono stati incorporati nel genoma fin dall'inizio e, in determinate circostanze, "si sono svegliati" e hanno iniziato a moltiplicarsi.

Gli scienziati suggeriscono che il genoma delle persone moderne è grande quantità virus che hanno infettato i nostri antenati e ora sono naturalmente incorporati nel DNA.

Virus: quando sono stati scoperti

Basta studiare i virus nuova sezione nella scienza, perché si ritiene che sia apparso solo alla fine del XIX secolo. Si può infatti affermare che un medico inglese scoprì inconsapevolmente i virus stessi e i vaccini contro di essi alla fine dell'ottocento. Lavorò alla creazione di una cura per il vaiolo, che a quel tempo uccise centinaia di migliaia di persone durante un'epidemia. Riuscì a creare un vaccino sperimentale direttamente dalla piaga di una delle ragazze che aveva il vaiolo. Questo vaccino si è dimostrato molto efficace e ha salvato molte vite.

Ma DI Ivanovsky è considerato il "padre" ufficiale dei virus. Questo scienziato russo ha studiato a lungo le malattie delle piante di tabacco e ha fatto un'ipotesi su piccoli microrganismi che passano attraverso tutti i filtri conosciuti e non possono esistere da soli.

Pochi anni dopo, il francese Louis Pasteur, nel processo di lotta contro la rabbia, ne individuò i patogeni e introdusse il termine "virus". Un fatto interessante è che i microscopi della fine del diciannovesimo secolo non potevano mostrare i virus agli scienziati, quindi tutte le ipotesi erano fatte sui microrganismi invisibili.

Sviluppo della virologia

La metà del secolo scorso ha dato un potente impulso allo sviluppo della virologia. Ad esempio, il microscopio elettronico inventato ha finalmente permesso di vedere i virus ed eseguire la loro classificazione.

Negli anni Cinquanta del XX secolo fu inventato il vaccino contro la poliomielite, che divenne la salvezza da questa terribile malattia per milioni di bambini in tutto il mondo. Inoltre, gli scienziati hanno imparato a coltivare cellule umane in ambiente speciale, che ha portato all'emergere della possibilità di studiare i virus umani in laboratorio. Al momento sono già stati descritti circa un migliaio e mezzo di virus, sebbene cinquant'anni fa fossero conosciuti solo duecento di questi microrganismi.

Proprietà del virus

I virus hanno una serie di proprietà che li distinguono dagli altri microrganismi:

• Dimensioni molto ridotte, misurate in nanometri. I grandi virus umani, come il vaiolo, hanno una dimensione di trecento nanometri (sono solo 0,3 millimetri).
• Ogni organismo vivente sul pianeta contiene due tipi di acidi nucleici e i virus ne hanno solo uno.
• I microrganismi non possono crescere.
• La riproduzione dei virus avviene solo in una cellula vivente dell'ospite.
• L'esistenza si verifica solo all'interno della cellula, al di fuori di essa il microrganismo non può mostrare segni di attività vitale.

Forme di virus

Al momento, gli scienziati possono dichiarare con sicurezza due forme di questo microrganismo:

• extracellulare - virione;
• intracellulare - un virus.

Fuori dalla cellula, il virione è in uno stato "dormiente", non mostrerà alcun segno di vita. Una volta nel corpo umano, trova una cellula adatta e, solo dopo essere penetrato in essa, inizia a moltiplicarsi attivamente, trasformandosi in un virus.

La struttura del virus

Quasi tutti i virus, nonostante siano piuttosto diversi, hanno la stessa struttura:

• acidi nucleici che formano il genoma;
• rivestimento proteico (capside);
• alcuni microrganismi hanno anche un rivestimento a membrana sulla parte superiore del guscio.

Gli scienziati ritengono che questa semplicità di struttura consenta ai virus di sopravvivere e adattarsi alle mutevoli condizioni.

Attualmente, i virologi distinguono sette classi di microrganismi:

• 1 - sono costituiti da DNA a doppia elica;
• 2 - contengono DNA a singolo filamento;
• 3 - virus che copiano il loro RNA;
• 4 e 5 - contengono RNA a singolo filamento;
• 6 - trasformare l'RNA in DNA;
• 7 - trasforma il DNA a doppio filamento attraverso l'RNA.

Nonostante il fatto che la classificazione dei virus e il loro studio siano avanzati, gli scienziati ammettono la possibilità dell'emergere di nuovi tipi di microrganismi che differiscono da tutti quelli già elencati sopra.

Tipi di infezione virale

L'interazione dei virus con una cellula vivente e la via d'uscita determina il tipo di infezione:

• litico

Nel processo di infezione, tutti i virus lasciano la cellula contemporaneamente e, di conseguenza, muore. In futuro, i virus "si stabiliscono" in nuove cellule e continuano a distruggerle.

• Persistente

I virus lasciano gradualmente la cellula ospite, iniziano a infettare nuove cellule. Ma quello vecchio continua la sua attività vitale e "dà vita" a tutti i nuovi virus.

• Latente

Il virus è incorporato nella cellula stessa, nel processo della sua divisione viene trasmesso ad altre cellule e si diffonde in tutto il corpo. I virus possono rimanere in questo stato per molto tempo. Sotto la necessaria confluenza delle circostanze, iniziano a moltiplicarsi attivamente e l'infezione procede secondo i tipi già elencati sopra.

Russia: dove vengono studiati i virus?

Nel nostro paese, i virus sono stati studiati a lungo e sono gli esperti russi a guidare in questo settore. L'Istituto di ricerca di virologia DI Ivanovsky si trova a Mosca, i cui specialisti danno un contributo significativo allo sviluppo della scienza. Sulla base dell'istituto di ricerca lavoro laboratori di ricerca, c'è un centro di consulenza e un dipartimento di virologia.

Parallelamente, i virologi russi stanno collaborando con l'OMS e reintegrando la loro collezione di ceppi virali. Gli specialisti dell'Istituto di ricerca lavorano in tutte le sezioni della virologia:

• generale:
• privato;
• molecolare.

Va notato che negli ultimi anni c'è stata la tendenza a unire gli sforzi dei virologi di tutto il mondo. Tale lavoro congiuntoè più efficace e consente seri progressi nello studio del problema.

I virus (la biologia come scienza lo ha confermato) sono microrganismi che accompagnano tutta la vita sul pianeta per tutta la loro esistenza. Pertanto, il loro studio è così importante per la sopravvivenza di molte specie sul pianeta, compresi gli umani, che più di una volta nella storia sono stati vittime di varie epidemie causate da virus.

Causato da "batteri che passano attraverso il filtro Chamberlain, che però non sono in grado di crescere su substrati artificiali". Sulla base di questi dati sono stati determinati i criteri con cui gli agenti eziologici delle malattie sono stati attribuiti a questo nuovo gruppo: filtrabilità attraverso filtri "batterici", incapacità di crescere su supporti artificiali, riproduzione del quadro della malattia con un filtrato liberato da batteri e funghi. L'agente eziologico della malattia del mosaico è chiamato da D.I. Ivanovsky in modi diversi, il termine "virus" non è stato ancora introdotto, allegoricamente erano chiamati "batteri filtranti" o semplicemente "microrganismi".

Cinque anni dopo, nello studio delle malattie dei bovini, vale a dire l'afta epizootica, è stato isolato un microrganismo filtrabile simile. E nel 1898, mentre riproduceva gli esperimenti di D. Ivanovsky del botanico olandese M. Beijerinck, chiamò tali microrganismi "virus filtrabili". In forma abbreviata, questo nome iniziò a denotare questo gruppo di microrganismi.

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Sottotitoli

Un virus è un agente infettivo non cellulare. È un organismo vivente o no? Non abbiamo ancora una risposta univoca a questa domanda. Oggi conosciamo 6.000 virus, ma ce ne sono diversi milioni. I virus non sono uguali e possono essere una sfera o una spirale o un complesso plesso asimmetrico. I virus hanno dimensioni comprese tra 20 e 300 nanometri di diametro. Come funziona un virus? Al centro dell'agente c'è il materiale genetico: RNA o DNA. Intorno è una struttura proteica - un capside. Il capside serve a proteggere il virus e aiuta l'assorbimento delle cellule. Alcuni virus sono inoltre rivestiti con una membrana lipidica, una struttura grassa che li protegge dai cambiamenti ambiente... Il virologo David Baltimore ha combinato tutti i virus in 8 gruppi. Alcuni gruppi di virus contengono uno o due filamenti di DNA, altri - un filamento di RNA, che può essere raddoppiato o completato sul suo modello di DNA. Inoltre, ogni gruppo di virus si riproduce in vari organelli della cellula infetta. Ogni virus ha una certa gamma di ospiti, cioè è pericoloso per alcune specie e innocuo per altre. Ad esempio, solo gli umani sono malati di vaiolo e alcuni carnivori di peste. Il virus di solito entra nel corpo umano attraverso il sangue e la secrezione. Ogni virus infetta una cellula in modo diverso. I virus dell'herpes sono incorporati nella membrana, dopo di che il materiale genetico scarta il capside ed entra nel nucleo. Il virus dell'epatite C entra completamente nella cellula e i batteriofagi iniettano il loro materiale genetico nei batteri e lasciano il guscio proteico all'esterno. Il genoma del virus viene inserito in uno degli organelli o citoplasma e trasforma la cellula in una vera pianta virale. I processi naturali nella cellula vengono interrotti e inizia a impegnarsi nella produzione e nell'assemblaggio del genoma e della proteina del virus. Questo processo è chiamato replica e il suo scopo principale è quello di conquistare i territori. Durante la replicazione, il materiale genetico del virus si mescola con i geni della cellula ospite. Questo porta alla mutazione attiva del virus e ne aumenta la sopravvivenza. Quando il processo di replicazione è in atto, la particella virale germoglia e infetta nuove cellule e la cellula infetta continua la produzione. Secondo un altro scenario, si verifica la lisi, cioè la cellula si rompe e l'organismo infetto si riempie di nuovi virus. Perché i virus sono così difficili da combattere? L'evoluzione dei virus sta avvenendo letteralmente sotto i nostri occhi. C'è una corsa agli armamenti costante tra virus e organismi viventi e quando il virus inventa una nuova arma, si verifica una pandemia. Gli esseri umani sono già riusciti a sconfiggere alcuni virus, come il vaiolo, ma altri richiedono lo sviluppo o la scoperta di nuovi vaccini ogni anno.

La natura dei virus

• Virologia generale

La virologia generale studia i principi di base della struttura, la riproduzione dei virus, la loro interazione con la cellula ospite, l'origine e la distribuzione dei virus in natura. Una delle sezioni più importanti virologia generale- virologia molecolare, che studia la struttura e la funzione degli acidi nucleici virali, i meccanismi di espressione dei geni virali, la natura della resistenza degli organismi a malattie virali, l'evoluzione molecolare dei virus.

• virologia privata

La virologia privata studia le caratteristiche di alcuni gruppi di virus nell'uomo, negli animali e nelle piante e sviluppa misure per combattere le malattie causate da questi virus.

• Virologia molecolare

Nel 1962, virologi di molti paesi si riunirono in un simposio negli Stati Uniti per riassumere i primi risultati dello sviluppo della virologia molecolare. A questo simposio sono stati suonati termini che non erano molto familiari ai virologi: architettura dei virioni, nucleocapsidi, capsomeri. È iniziato un nuovo periodo nello sviluppo della virologia: il periodo della virologia molecolare.

Virologia molecolare, o biologia molecolare dei virus, - componente biologia molecolare generale e allo stesso tempo - una branca della virologia. Questo non è sorprendente. I virus sono i più forme semplici vita, ed è quindi del tutto naturale che siano diventati sia oggetti di studio che strumenti di biologia molecolare. Con il loro esempio, puoi studiare fondamenti la vita e le sue manifestazioni.

Dalla fine degli anni '50, quando iniziò a formarsi un campo sintetico della conoscenza, che giaceva al confine tra inanimato e vivente e si occupava dello studio degli esseri viventi, i metodi della biologia molecolare si riversarono in abbondanza nella virologia. Questi metodi, basati sulla biofisica e sulla biochimica degli esseri viventi, hanno permesso di studiare la struttura, la composizione chimica e la riproduzione dei virus in breve tempo.

Poiché i virus sono oggetti ultra-piccoli, sono necessari metodi supersensibili per studiarli. Con l'aiuto di un microscopio elettronico, è stato possibile vedere singole particelle virali, ma la loro composizione chimica può essere determinata solo riunendo trilioni di tali particelle. Per questo, sono stati sviluppati metodi di ultracentrifugazione.

Se negli anni '60 l'attenzione principale dei virologi era fissata sulla caratterizzazione degli acidi nucleici virali e delle proteine, allora all'inizio degli anni '80 fu decifrata la struttura completa di molti geni e genomi virali e non solo la sequenza amminoacidica, ma anche è stata stabilita la struttura spaziale terziaria di tali proteine ​​complesse, come una glicoproteina dell'emoagglutinina del virus dell'influenza. Attualmente, è possibile non solo associare i cambiamenti nei determinanti antigenici del virus dell'influenza con la sostituzione degli amminoacidi in essi, ma anche calcolare i cambiamenti passati, presenti e futuri in questi antigeni.

Dal 1974, un nuovo ramo della biotecnologia e un nuovo ramo della biologia molecolare - genetica, o ingegneria genetica - hanno iniziato a svilupparsi rapidamente. Fu subito assegnata al servizio di virologia.

Famiglie inclusi virus umani e animali

• Famiglia Poxviridae(poxvirus)
• Famiglia Iridoviridae (iridovirus)
• Famiglia Herpesviridae(virus dell'herpes)
• Famiglia Adenoviridae(adenovirus)
• Famiglia Papovaviridae(papovavirus)
• Famiglia Hepadnaviridae(virus simili al virus dell'epatite B)
• Famiglia Parvoviridae(parvovirus)
• Famiglia Reoviridae(reovirus)
• Famiglia Birnaviridae (virus con RNA a doppio filamento, costituito da due segmenti)
• Famiglia Togaviridae (Togavirus)
• Famiglia

La virologia generale studia la natura dei virus, la loro struttura, la riproduzione, la biochimica, la genetica. La virologia medica, veterinaria e agricola studia i virus patogeni, le loro proprietà infettive, sviluppa misure per la prevenzione, la diagnosi e il trattamento delle malattie da essi causate.

La virologia risolve il fondamentale e compiti applicati ed è strettamente legato ad altre scienze. La scoperta e lo studio dei virus, in particolare dei batteriofagi, hanno dato un enorme contributo alla formazione e allo sviluppo della biologia molecolare. La branca della virologia che studia le proprietà ereditarie dei virus è strettamente correlata alla genetica molecolare. I virus non sono solo oggetto di studio, ma anche uno strumento per la ricerca genetica molecolare, che collega la virologia con l'ingegneria genetica. I virus sono gli agenti causali di un gran numero di malattie infettive nell'uomo, negli animali, nelle piante, negli insetti. Da questo punto di vista, la virologia è strettamente correlata alla medicina, alla veterinaria, alla fitopatologia e ad altre scienze.

Emersa alla fine del XIX secolo come branca della patologia umana e animale, da un lato, e della fitopatologia, dall'altro, la virologia è diventata una scienza indipendente, occupando di diritto uno dei posti principali tra le scienze biologiche.

La virologia è una scienza giovane, la sua storia risale a poco più di 100 anni. Nata come scienza dei virus che causano malattie nell'uomo, negli animali e nelle piante, la virologia si sta attualmente sviluppando nella direzione di studiare le leggi fondamentali della moderna biologia a livello molecolare, basate sul fatto che i virus fanno parte della biosfera e fattore importante evoluzione del mondo organico.

STORIA DELLA VIRUSOLOGIA

La storia della virologia è insolita in quanto uno dei suoi soggetti - le malattie virali - iniziò a essere studiato molto prima che venissero scoperti i virus stessi. L'inizio della storia della virologia è la lotta alle malattie infettive e solo più tardi avviene la graduale divulgazione delle fonti di queste malattie. Ciò è confermato dal lavoro di Edward Jenner (g.) Sulla prevenzione del vaiolo e dal lavoro di Louis Pasteur (g.) Con l'agente eziologico della rabbia.

Alla fine del XIX secolo divenne chiaro che un certo numero di malattie umane, come rabbia, vaiolo, influenza, febbre gialla, erano infettive, ma i loro agenti patogeni non venivano rilevati con metodi batteriologici.

Grazie al lavoro di Robert Koch), che ha aperto la strada alla tecnica delle colture batteriche pure, è stato possibile distinguere tra malattie batteriche e non batteriche. Nel 1890, al X Congresso degli Igienisti, Koch fu costretto a dichiarare che "... con le malattie elencate, non si tratta di batteri, ma di agenti patogeni organizzati che appartengono a un gruppo di microrganismi completamente diverso". Questa affermazione di Koch suggerisce che la scoperta dei virus non sia stata un evento casuale. Non solo l'esperienza di lavorare con agenti patogeni sconosciuti per loro natura, ma anche la comprensione dell'essenza di ciò che stava accadendo, ha contribuito alla formulazione dell'idea dell'esistenza di un gruppo originale di agenti patogeni di malattie infettive di un non- natura batterica. Restava da provare sperimentalmente la sua esistenza.

Per un certo periodo di tempo in pubblicazioni straniere, la scoperta di virus è stata associata al nome dello scienziato olandese Beijerinck), che studiò anche la malattia del mosaico del tabacco e pubblicò i suoi esperimenti nel 1898. Beijerinck collocò il succo filtrato di una pianta infetta sul superficie dell'agar, incubate e ottenute colonie batteriche sulla sua superficie ... Successivamente, lo strato superiore di agar con colonie di batteri è stato rimosso e lo strato interno è stato utilizzato per infettare una pianta sana. La pianta è malata. Da ciò, Beyerinck concluse che la causa della malattia non erano i batteri, ma una sostanza liquida che poteva penetrare nell'agar e chiamò l'agente patogeno "contagio vivo liquido". A causa del fatto che Ivanovsky ha descritto solo in dettaglio i suoi esperimenti, ma non ha prestato la dovuta attenzione alla natura non batterica dell'agente patogeno, è sorto un malinteso della situazione. Il lavoro di Ivanovsky ha guadagnato fama solo dopo che Beyerinck ha ripetuto e ampliato i suoi esperimenti e ha sottolineato che Ivanovsky è stato il primo a dimostrare con precisione la natura non batterica dell'agente eziologico della più tipica malattia virale del tabacco. Lo stesso Beijerinck ha riconosciuto il primato di Ivanovsky e attualmente la priorità della scoperta dei virus da parte di D.I. Ivanovsky è riconosciuto in tutto il mondo.

La parola VIRUS significa veleno. Questo termine è stato usato da Pasteur per indicare un principio infettivo. Va notato che all'inizio del 19 ° secolo, tutti gli agenti patogeni erano chiamati la parola virus. Solo dopo che la natura di batteri, veleni e tossine è diventata chiara, i termini "ultravirus" e quindi semplicemente "virus" hanno iniziato a denotare "un nuovo tipo di agente patogeno filtrabile". Il termine "virus" è stato ampiamente radicato negli anni '30 di questo secolo.

I virus sono una classe unica, la più piccola classe di agenti infettivi che passano attraverso i filtri batterici e differiscono dai batteri per morfologia, fisiologia e modalità di riproduzione.

I virus sono forme di vita extracellulari, il super-regno dei Nuclear-free (Akkarioti), il regno di Vir.

È ormai chiaro che i virus sono caratterizzati dall'ubiquità, cioè dall'ubiquità. I virus infettano rappresentanti di tutti i regni dei viventi: umani, vertebrati e invertebrati, piante, funghi, batteri.

NATURA DEI VIRUS

I virus sono una forma di vita extracellulare.

I virus sono i più piccoli agenti infettivi

Metodo di riproduzione. I virus non si moltiplicano per divisione, moltiplicazione del virus - riproduzione - l'assemblaggio di singoli componenti virali in una particella virale.

I virus si presentano in natura in due stati: al di fuori della cellula, la particella virale ha la forma di un virione - una struttura virale in cui si possono trovare tutti i principali componenti virali; all'interno della cellula, il virus è in forma vegetativa - è un acido nucleico virale replicante.

I virus non possono riprodursi nei normali mezzi nutritivi, ma solo nelle cellule, nei tessuti o negli organismi.

Composizione chimica. La particella virale ha un guscio proteico: una proteina, un tipo di acido nucleico, RNA o DNA, e anche un componente di cenere. I virus complicati hanno anche capsidi e carboidrati.

Struttura dell'acido nucleico (NK). I virus NK (RNA o DNA) sono i custodi dell'informazione genetica. I virus hanno forme atipiche di NK - RNA a doppio filamento e DNA a filamento singolo.

Le particelle virali non crescono.

DIMENSIONI DEI VIRUS

I virus sono gli agenti più piccoli, nm (0,01-0,35 micron). Non sono visibili al microscopio ottico convenzionale e vengono utilizzati vari metodi per determinare la dimensione dei virus:

1. filtrazione tramite filtri con dimensione dei pori nota;

2. determinazione della velocità di sedimentazione delle particelle durante la centrifugazione;

3. fotografia al microscopio elettronico.

COMPOSIZIONE CHIMICA DEI VIRUS

I virus hanno tre componenti principali: proteine, NK, componente di cenere.

Le proteine ​​sono costituite da aminoacidi (a/k) della serie L. Tutti a / c di natura banale, di regola, nella struttura prevalgono gli acidi dicarbossilici neutri e acidi. I virus complessi contengono le principali proteine ​​istoniche associate a NK per stabilizzare la struttura e aumentare l'attività antigenica.

Tutte le proteine ​​virali sono divise in: strutturali - formano una membrana proteica - un capside; funzionali - proteine ​​enzimatiche, alcune delle proteine ​​enzimatiche sono nella struttura del capside, queste proteine ​​sono associate all'attività enzimatica e alla capacità del virus di penetrare nella cellula (ad esempio, ATPasi, sialasi - neiromeidasi, che si trovano nella struttura del virus nell'uomo e negli animali, nonché nel lisozima).

Il capside è composto da lunghe catene polipeptidiche, che possono essere composte da una o più proteine ​​a basso peso molecolare. Nella struttura della catena polipeptidica si distinguono unità chimiche, strutturali e morfologiche.

Un'unità chimica è una singola proteina che forma una catena polipeptidica.

Un'unità strutturale è un'unità ripetitiva nella struttura di una catena polipeptidica.

L'unità morfologica è un capsomere, che si osserva nella struttura del virus, visibile al microscopio elettronico.

Le proteine ​​del capside virale hanno una serie di proprietà: sono resistenti alle proteasi e il motivo della resistenza è che la proteina è organizzata in modo tale che il legame peptidico su cui agisce la proteasi sia nascosto al suo interno. Tale stabilità ha un grande significato biologico: poiché la particella virale viene raccolta all'interno della cellula, dove la concentrazione di enzimi proteolitici è elevata. Questa resistenza protegge la particella virale dalla distruzione all'interno della cellula. Allo stesso tempo, questa resistenza dell'involucro virale agli enzimi proteolitici viene persa nel momento in cui la particella virale passa attraverso il tegumento cellulare, in particolare attraverso il CPM.

Si presume che nel processo di trasporto di una particella virale attraverso il CPM, si verifichino cambiamenti nella struttura conformazionale e il legame peptidico diventi disponibile per gli enzimi.

Funzioni delle proteine ​​strutturali:

Protettivo (proteggere l'NK, che si trova all'interno del capside);

Alcune proteine ​​del capside hanno una funzione di mira, che è considerata come recettori virali, con l'aiuto della quale una particella virale si attacca alla superficie di cellule specifiche;

Nella composizione dei virioni è stata trovata una proteina interna simile all'istone associata a NK, che ha una funzione antigenica ed è anche coinvolta nella stabilizzazione di NK.

Enzimi proteici funzionali associati al capsod:

Sialasi-neyromiedasi. Trovato nei virus degli animali e dell'uomo, facilita l'uscita di una particella virale dalla cellula e crea un buco (punto calvo) nelle strutture virali;

lisozima. Strutturalmente associato ad una particella virale, distrugge la parte β-1,4-glicosidica nella struttura della mureina e facilita la penetrazione del batteriofago NK nella cellula batterica.

ATPasi. Costruito nella struttura del batteriofago e di alcuni virus dell'uomo e degli animali di origine cellulare. Le funzioni sono state studiate utilizzando i batteriofagi come esempio, con l'aiuto dell'ATPasi, si verifica l'idrolisi dell'ATP, che sono intercalati nella struttura del virus e hanno un'origine cellulare, l'energia rilasciata viene consumata dalla contrazione del processo della coda, questo facilita il trasporto di NK nella cellula batterica.

Il peso molecolare del DNA virale fluttua D e l'RNA è inferiore a D.

L'NK dei virus è 10 volte inferiore all'NK delle cellule più piccole.

Il numero di nucleotidi nel DNA varia da diverse migliaia a 250 mila nucleotidi. 1 gene - 1000 nucleotidi, il che significa che da 10 a 250 geni si trovano nella struttura dei virus.

Insieme a cinque basi azotate, la NA contiene basi anormali - basi che sono pienamente in grado di sostituire quelle standard: 5-idrossimetilcitosina - sostituisce completamente la citosina, 5-idrossimetiluracile - sostituisce la timina.

Basi anormali si trovano solo nei batteriofagi, mentre il resto ha basi classiche.

Funzioni delle basi anormali: bloccano il DNA cellulare, non consentono di realizzare le informazioni incorporate nel DNA, nel momento in cui la particella virale entra nella cellula.

Oltre a quelle anomale sono state trovate anche basi minori: una piccola quantità di 5-metilcitosina, 6-metilammino purina.

In alcuni virus si possono trovare derivati ​​metilati della citosina e dell'adenina.

I virus NK, sia RNA che DNA, possono essere trovati in due forme:

Sotto forma di catene ad anello;

Sotto forma di molecole lineari.

Catene chiuse covalentemente (non hanno estremità libere 3 '-5', le esonucleasi non agiscono su di esse);

Forma rilassata, quando una catena è chiusa in modo covalente e l'altra ha una o più interruzioni nella sua struttura.

Le molecole lineari si dividono in due gruppi:

Struttura lineare con sequenza fissa di nucleotidi (inizia sempre con un nucleotide);

Struttura lineare con una sequenza ammissibile (un certo insieme di nucleotidi, ma la sequenza è diversa).

La struttura dell'RNA contiene catene a singolo filamento + RNA e –RNA.

L'RNA è, da un lato, il custode dell'informazione genetica e, dall'altro, svolge la funzione di mRNA ed è riconosciuto dai ribosomi della cellula come mRNA.

−RNA: svolge solo la funzione di custode dell'informazione genetica e l'mRNA viene sintetizzato sulla base di essa.

Le particelle virali contengono cationi metallici: potassio, sodio, calcio, mangan, magnesio, ferro, rame e il loro contenuto può raggiungere diversi mg per 1 g di massa virale.

Funzioni di Ме2+: svolgono un ruolo importante nella stabilizzazione dell'NK virale, formano una struttura quaternaria ordinata della particella virale. La composizione dei metalli è variabile ed è determinata dalla composizione dell'ambiente. Alcuni virus hanno policationi associati alle poliammine, che svolgono un ruolo enorme nella stabilità fisica delle particelle virali. Inoltre, gli ioni metallici neutralizzano la carica negativa di NC, che forma acido fosforico (gruppi fosfato) NC.