Nota esplicativa

Esiste un folto gruppo di esseri viventi che non hanno una struttura cellulare. Queste creature sono chiamate virus ("virus" latino - veleno) e rappresentano forme di vita non cellulari. Sono estremamente piccoli e possono essere studiati solo utilizzando un microscopio elettronico.

I virus possono vivere e svilupparsi solo nelle cellule di altri organismi. Insediandosi all'interno delle cellule di animali e piante, i virus causano molte malattie pericolose. Le malattie delle piante, degli animali e dell’uomo, la cui natura virale è ormai accertata, da secoli causano danni all’economia e danni alla salute umana. Attualmente è aumentata la proporzione delle infezioni nosocomiali causate da organismi opportunisti, sono comparsi nuovi agenti patogeni di malattie infettive molto pericolose (infezione da HIV, febbri emorragiche, malattia dei legionari); è emerso un nuovo campo della medicina: l'immunopatologia, che studia le malattie basate su reazioni immunologiche; lo sviluppo della genetica e della biologia molecolare, con l'aiuto del quale sono stati ottenuti i dati più recenti sull'organizzazione genetica molecolare dei virus, ha portato alla possibilità di creare nuovi antigeni, anticorpi, immunomodulatori mediante l'ingegneria genetica e alla creazione di una nuova generazione di farmaci immunobiologici diagnostici, preventivi e terapeutici.

A questo proposito, credo che la direzione prioritaria della moderna scienza biologica sia la virologia. Il suo significato sia teorico che applicato è grande. La virologia e l'immunologia moderne sono penetrate in tutte le specialità biologiche. Pertanto, a mio avviso, è molto rilevante approfondire il contenuto di questo argomento nell'ambito della materia “Biologia Generale”. Ciò è rilevante sia dal punto di vista della formazione di una visione del mondo scientifica e umanistica naturale, sia dal punto di vista dell'educazione della cultura biologica ed ecologica delle generazioni più giovani. Sulla base di ciò è stata sviluppata una lezione modulare “Virus”. La lezione insegnata è inclusa nel capitolo “La didattica della cellula” ed è la decima di seguito.

Requisiti di base per conoscenze e abilità:

Come risultato dello studio di questo argomento, gli studenti dovrebbero espandere e rafforzare le proprie conoscenze e abilità.

Gli studenti dovrebbero sapere:

1. concetti di base della virologia, storia di questa scienza;

2. leggi generali della struttura, dell'attività vitale e della diffusione dei virus;

3. idee chiare sulla patogenicità dei virus e sulla sua implementazione in condizioni specifiche di insorgenza di malattie infettive;

4. caratteristiche dell'immunità come stato del macroorganismo in cui si sviluppa il processo infettivo;

5. Caratteristiche del trattamento e della prevenzione delle malattie infettive.

Gli studenti dovrebbero essere in grado di:

1. applicare la conoscenza della terminologia in ulteriori studi di biologia;

2. prenditi cura della tua salute;

3. lavorare in modo indipendente con la letteratura educativa;

4. prendi appunti tu stesso.

Lo scopo della lezione:

Come risultato della padronanza del contenuto del modulo, gli studenti amplieranno e rafforzeranno il loro sistema di conoscenza sulle forme di vita non cellulari: i virus, riveleranno le caratteristiche della loro struttura e attività vitale, nonché il loro significato evolutivo in natura.

Compiti:

Educativo:

1. Conoscere gli studenti con la storia dell'emergere della virologia come scienza, con i concetti e i termini di base di questa scienza.

2. Sistematizzare la conoscenza sulle forme di vita non cellulari: virus, la loro origine evolutiva, struttura, classificazione e processi vitali.

3. Approfondire la conoscenza sulla varietà delle malattie virali (soprattutto umane) e sui metodi della loro prevenzione.

4. Insegnare agli studenti a utilizzare la conoscenza dei concetti di base della virologia per spiegare i meccanismi delle malattie virali e le caratteristiche del meccanismo immunitario.

5. Sviluppare l'interesse cognitivo degli studenti nello studio dei problemi scientifici legati alla virologia come scienza.

Educativo:

1. Sviluppare competenze: vedere un problema e trovare modi per risolverlo, cercare risposte alle domande poste.

2. Migliorare la capacità degli studenti di lavorare con libri di testo e strumenti informatici.

3. Continuare lo sviluppo della sfera cognitiva degli studenti e delle loro capacità di pensiero (sintesi, analisi e altro).

4. Contribuire all'ulteriore formazione delle qualità personali degli studenti (attenzione e osservazione).

5. Promuovere lo sviluppo delle competenze per lavorare in gruppo e in modo indipendente.

6. Sviluppo delle capacità comunicative degli studenti.

Educativo:

1. Continuare la formazione di una visione scientifica del mondo.

2. Creare le condizioni per la formazione di un atteggiamento responsabile nei confronti della propria salute come valore.

3. Fornire le condizioni per la formazione di una cultura della salute per la prevenzione delle malattie virali.

4. Creare le condizioni per sviluppare le capacità di lavoro di gruppo.

5. Promuovere una cultura della comunicazione tra gli studenti.

Tipo di lezione: una lezione modulare per l'apprendimento di nuovi materiali utilizzando un'installazione e una presentazione multimediale.

Rami della virologia La virologia generale studia i principi di base della struttura e della riproduzione dei virus, la loro interazione con la cellula ospite, l'origine e la distribuzione dei virus in natura. Uno dei rami più importanti della virologia generale è la virologia molecolare, che studia la struttura e le funzioni degli acidi nucleici virali, i meccanismi di espressione genica virale, la natura della resistenza degli organismi alle malattie virali e l’evoluzione molecolare dei virus. Virologia privata: studia le caratteristiche di alcuni gruppi di virus umani, animali e vegetali e sviluppa misure per combattere le malattie causate da questi virus. La virologia molecolare è uno dei rami più importanti della virologia generale, che studia la struttura e le funzioni degli acidi nucleici virali, i meccanismi di espressione genica virale, la natura della resistenza degli organismi alle malattie virali e l’evoluzione molecolare dei virus.

Scoperta dei virus L'esistenza di un virus (come un nuovo tipo di agente patogeno) fu dimostrata per la prima volta nel 1892 dallo scienziato russo D.I. Ivanovsky. Dopo molti anni di ricerca sulle malattie delle piante di tabacco, in un lavoro del 1892, D. I. Ivanovsky giunge alla conclusione che la malattia del mosaico del tabacco è causata da “batteri che passano attraverso il filtro Chamberlant, che però non sono in grado di crescere su substrati artificiali .” Sulla base di questi dati sono stati determinati i criteri in base ai quali gli agenti patogeni sono stati classificati in questo nuovo gruppo: filtrabilità attraverso filtri “batterici”, incapacità di crescere su terreni artificiali e riproduzione del quadro patologico con un filtrato privo di batteri e funghi. L'agente eziologico della malattia del mosaico è chiamato da D.I. Ivanovsky in diversi modi, il termine virus non era ancora stato introdotto, allegoricamente venivano chiamati "batteri filtrabili" o semplicemente "microrganismi")

Cinque anni dopo, durante lo studio delle malattie del bestiame, vale a dire l'afta epizootica, fu isolato un microrganismo filtrabile simile. E nel 1898, riproducendo gli esperimenti di D. Ivanovsky da parte del botanico olandese M. Beijerinck, chiamò tali microrganismi "virus filtrabili". In forma abbreviata, questo nome cominciò a denotare questo gruppo di microrganismi. Cinque anni dopo, durante lo studio delle malattie del bestiame, vale a dire l'afta epizootica, fu isolato un microrganismo filtrabile simile. E nel 1898, riproducendo gli esperimenti di D. Ivanovsky da parte del botanico olandese M. Beijerinck, chiamò tali microrganismi "virus filtrabili". In forma abbreviata, questo nome cominciò a denotare questo gruppo di microrganismi. Nel 1901 fu scoperta la prima malattia virale umana: la febbre gialla. Questa scoperta è stata fatta dal chirurgo militare americano W. Reed e dai suoi colleghi. Nel 1911, Francis Rous dimostrò la natura virale del cancro - il sarcoma di Rous (solo nel 1966, 55 anni dopo, gli fu assegnato il Premio Nobel per la fisiologia e la medicina per questa scoperta

L'opera può essere utilizzata per lezioni e relazioni sul tema "Biologia"

Le presentazioni già pronte sulla biologia contengono varie informazioni sulle cellule e sulla struttura dell'intero organismo, sul DNA e sulla storia dell'evoluzione umana. In questa sezione del nostro sito Web puoi scaricare presentazioni già pronte per una lezione di biologia per i gradi 6,7,8,9,10,11. Le presentazioni di biologia saranno utili sia per gli insegnanti che per i loro studenti.

1 di 7

Presentazione sul tema:

Diapositiva n.1

Descrizione diapositiva:

Diapositiva n.2

Descrizione diapositiva:

Diapositiva n.3

Diapositiva n.4

Descrizione diapositiva:

Rami della virologia La virologia generale studia i principi di base della struttura e della riproduzione dei virus, la loro interazione con la cellula ospite, l'origine e la distribuzione dei virus in natura. Una delle sezioni più importanti della virologia generale è la virologia molecolare, che studia la struttura e le funzioni degli acidi nucleici virali, i meccanismi di espressione dei geni virali, la natura della resistenza degli organismi alle malattie virali, l'evoluzione molecolare dei virus. virologia: studia le caratteristiche di alcuni gruppi di virus umani, animali e vegetali e sviluppa misure per combattere le malattie causate da questi virus. La virologia molecolare è uno dei rami più importanti della virologia generale, studiando la struttura e le funzioni degli acidi nucleici virali, i meccanismi di espressione genica virale, natura della resistenza degli organismi alle malattie virali e evoluzione molecolare dei virus.

Diapositiva n.5

Descrizione diapositiva:

Scoperta dei virus L'esistenza di un virus (come un nuovo tipo di agente patogeno) fu dimostrata per la prima volta nel 1892 dallo scienziato russo D.I. Ivanovsky. Dopo molti anni di ricerca sulle malattie delle piante di tabacco, in un lavoro del 1892, D. I. Ivanovsky giunge alla conclusione che la malattia del mosaico del tabacco è causata da “batteri che passano attraverso il filtro Chamberlant, che però non sono in grado di crescere su substrati artificiali .” Sulla base di questi dati sono stati determinati i criteri in base ai quali gli agenti patogeni sono stati classificati in questo nuovo gruppo: filtrabilità attraverso filtri “batterici”, incapacità di crescere su terreni artificiali e riproduzione del quadro patologico con un filtrato privo di batteri e funghi. L'agente eziologico della malattia del mosaico è chiamato da D.I. Ivanovsky in diversi modi, il termine virus non era ancora stato introdotto, allegoricamente venivano chiamati "batteri filtrabili" o semplicemente "microrganismi")

Diapositiva n.6

Descrizione diapositiva:

Cinque anni dopo, durante lo studio delle malattie del bestiame, vale a dire l'afta epizootica, fu isolato un microrganismo filtrabile simile. E nel 1898, riproducendo gli esperimenti di D. Ivanovsky da parte del botanico olandese M. Beijerinck, chiamò tali microrganismi "virus filtrabili". In forma abbreviata, questo nome iniziò a denotare questo gruppo di microrganismi.Nel 1901 fu scoperta la prima malattia virale umana: la febbre gialla. Questa scoperta fu fatta dal chirurgo militare americano W. Reed e dai suoi colleghi.Nel 1911, Francis Rous dimostrò la natura virale del cancro - il sarcoma di Rous (solo nel 1966, 55 anni dopo, gli fu assegnato il Premio Nobel per la fisiologia e la medicina per questa scoperta

Diapositiva n.7

Virologia – la scienza dei virus Anna Fedorenko

La virologia è una branca della microbiologia che studia i virus (dalla parola latina virus - veleno).

L'esistenza di un virus (come nuovo tipo di agente patogeno) fu dimostrata per la prima volta nel 1892 dallo scienziato russo D.I. Ivanovsky. Dopo molti anni di ricerca sulle malattie delle piante di tabacco, in un lavoro del 1892, D. I. Ivanovsky giunge alla conclusione che la malattia del mosaico del tabacco è causata da “batteri che passano attraverso il filtro Chamberlant, 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 patogeni sono stati classificati in questo nuovo gruppo

Cinque anni dopo, durante lo studio delle malattie del bestiame, vale a dire l'afta epizootica, fu isolato un microrganismo filtrabile simile. E nel 1898, riproducendo gli esperimenti di D. Ivanovsky da parte del botanico olandese M. Beijerinck, chiamò tali microrganismi "virus filtrabili". In forma abbreviata, questo nome cominciò a denotare questo gruppo di microrganismi.

Nel 1901 fu scoperta la prima malattia virale umana: la febbre gialla. Questa scoperta è stata fatta dal chirurgo militare americano W. Reed e dai suoi colleghi

Nel 1911, Francis Rous dimostrò la natura virale del cancro: il sarcoma di Rous (solo nel 196, 55 anni dopo, per questa scoperta gli fu assegnato il Premio Nobel per la fisiologia o la medicina).

Rami della Virologia Virologia Generale La Virologia Generale studia i principi di base della struttura e della riproduzione dei virus, la loro interazione con la cellula ospite, l'origine e la distribuzione dei virus in natura. Uno dei rami più importanti della virologia generale è la virologia molecolare, che studia la struttura e le funzioni degli acidi nucleici virali, i meccanismi di espressione genica virale, la natura della resistenza degli organismi alle malattie virali e l’evoluzione molecolare dei virus.

Virologia privata La virologia privata studia le caratteristiche di alcuni gruppi di virus umani, animali e vegetali 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. In questo simposio sono stati utilizzati termini non del tutto familiari ai virologi: architettura del virione, nucleocapsidi, capsomeri. È iniziato un nuovo periodo nello sviluppo della virologia: il periodo della virologia molecolare.

Dalla fine degli anni '50, quando cominciò a prendere forma un campo sintetico della conoscenza, steso al confine tra l'inanimato e il vivente e impegnato nello studio dei vivi, i metodi della biologia molecolare si riversarono in virologia in un flusso abbondante. Questi metodi, basati sulla biofisica e sulla biochimica degli esseri viventi, hanno permesso di studiare rapidamente la struttura, la composizione chimica e la riproduzione dei virus.

Se negli anni '60 l'attenzione principale dei virologi era fissata sulle caratteristiche degli acidi nucleici e delle proteine ​​virali, all'inizio degli anni '80 fu decifrata la struttura completa di molti geni e genomi virali e non solo fu stabilita la sequenza di aminoacidi, ma anche la struttura spaziale terziaria di proteine ​​così 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 aminoacidi in essi contenuti, ma anche calcolare i cambiamenti passati, presenti e futuri in questi antigeni.

Dal 1974, una nuova branca della biotecnologia e una nuova branca della biologia molecolare - la genetica o l'ingegneria genetica - iniziarono a svilupparsi rapidamente. Fu subito assegnata al servizio di virologia.

Kafarskaya Lyudmila Ivanovna

Diapositiva 2: Virus

Diapositiva 3: Virus

I virus (dal latino virus - veleno) sono le più piccole forme di vita non cellulari, che si trovano al confine tra viventi e non viventi, con il proprio genoma, in grado di riprodursi nelle cellule di organismi viventi o colture cellulari, in possesso di capacità adattative proprietà e variabilità. Le dimensioni dei virus sono misurate in nm. 3

Diapositiva 4: Virus

Gruppi di virus: che colpiscono l'uomo e i vertebrati, uccelli, pesci, artropodi, piante, microrganismi 4

Diapositiva 5: La scoperta dei virus ha dato inizio allo sviluppo della scienza della virologia

DI. Ivanovsky (1892) - lavoro sullo studio della malattia del mosaico del tabacco (virus vegetali). La scoperta dei virus diede inizio allo sviluppo della scienza virologica, dimostrando che l'agente patogeno è un microrganismo capace di passare attraverso i filtri batterici e infettare piante sane, ma non è in grado di coltivarsi. 5

Diapositiva 6: Scoperta dei virus

F. Leffler e P. Frosch (1898) - scoperta del virus che causa l'afta epizootica negli animali; W. Reed e J. Carroll (1901) - isolamento del virus della febbre gialla nell'uomo; F. d'Herrel e F. Twort (1915 - 1917) scoprirono virus nei batteri (batteriofagi). 6

Diapositiva 7: Proprietà dei virus (virus – veleno) Separati in un regno separato

Diapositiva 8: Proprietà dei virus

La presenza di un capside distingue i virus dagli acidi nucleici infettivi simili ai virus: i viroidi. I viroidi sono agenti patogeni delle piante costituiti da un breve frammento (diverse centinaia di nucleotidi) di RNA circolare a filamento singolo, non rivestito da un rivestimento proteico. 8

Diapositiva 9: ​​Morfologia e struttura dei virus

9 Morfologia e struttura dei virus.

10

Diapositiva 10: Esistono 3 forme di esistenza dei virus

conservazione del virus nell’ambiente esterno e trasferirlo in un’altra cellula 10

11

Diapositiva 11: Struttura dei virus: distinguere tra semplici e complessi

NUCLEOCAPSIDE 11

12

Diapositiva 12: Struttura dei virioni complessi (avvolti).

I virioni complessi hanno un guscio esterno (supercapside), costituito da una membrana lipidica a due strati (presa in prestito dalla membrana della cellula ospite, il virus acquisisce quando lascia la cellula), in cui sono inserite le glicoproteine ​​superficiali del virus (virus dell'influenza, retrovirus). incorporato: il supercapside. 12

13

Diapositiva 13: Struttura dei virioni complessi (avvolti).

Le glicoproteine ​​virali sono responsabili dell'adesione ai recettori cellulari e della penetrazione nella cellula e hanno proprietà antigeniche. Dall'interno, uno strato di proteina della matrice (strato M) può essere adiacente al supercapside 13

14

Diapositiva 14: Tipi di simmetria

Il guscio del capside è costituito da molte subunità proteiche identiche: i capsomeri. Esistono due modi per impacchettare i capsomeri in un capside: elicoidale (virus elicoidali) e cubico (virus sferici). I virus semplici con simmetria di tipo spirale (virus vegetali) non causano malattie nell’uomo 14

15

Diapositiva 15: Tipi di simmetria

Con il tipo di simmetria elicoidale, le subunità proteiche sono disposte a spirale e tra di esse, a spirale, è disposto l'acido nucleico genomico (virus filamentosi). L'acido nucleico è chiuso saldamente, vengono consumate molte proteine, ma la struttura è forte. 15

16

Diapositiva 16: Tipi di simmetria

Con un tipo di simmetria cubica, i virioni possono avere la forma di poliedri, molto spesso ventiedri - icosaedri. Il capside è costituito da subunità proteiche identiche, mentre viene realizzata una piccola quantità di informazioni genetiche (il genoma dei virus è piccolo). 16

17

Diapositiva 17: Struttura dei virioni semplici (“nudi”)

18

Diapositiva 18: Struttura dei virus

Ogni capsomero è costituito da 5 (pentomeri) o 6 (sessomeri) unità proteiche strutturali. La simmetria cubica è una combinazione di triangoli equilateri che forma una superficie con una cavità all'interno. Capsidi di vari virus provenienti da un certo numero di capsomeri per una determinata specie (poliomielite 32) 18

19

Diapositiva 19: Virus semplice: adenovirus

20

Diapositiva 20: Composizione chimica del virione

21

Diapositiva 21: Virus dell'influenza con involucro

22

Diapositiva 22: Acidi nucleici dei virus

Il DNA può essere: 1) a filamento singolo (raramente) 2) a doppio filamento (più spesso) circolare a doppio filamento, ma con una catena più corta a doppio filamento, ma con una catena continua e l'altra frammentata. 22

23

Diapositiva 23: Acidi nucleici dei virus

L'RNA può essere: 1) lineare a doppio filamento (raramente, di solito con un genoma frammentato) 2) a filamento singolo (più spesso) 3) lineare frammentato; 4) anello; 5) contenente due RNA a filamento singolo identici. 23

24

Diapositiva 24: Acidi nucleici

25

Diapositiva 25: Acidi nucleici

Gli RNA virali sono divisi in due gruppi a seconda delle loro funzioni. 1o gruppo - RNA, in grado di tradurre direttamente le informazioni genetiche nei ribosomi di una cellula sensibile, cioè svolgere le funzioni di mRNA.-+RNA (genoma positivo). Hanno terminazioni caratteristiche (“cappucci”) per il riconoscimento specifico dei ribosomi

26

Diapositiva 26: Acidi nucleici dei virus

Gruppo 2 – “-” L’RNA non è in grado di tradurre le informazioni genetiche direttamente nei ribosomi e di funzionare come mRNA. L’RNA “-” funge da modello per la formazione dell’mRNA, cioè Durante la replicazione, viene inizialmente sintetizzato uno stampo (+RNA) per la sintesi di -RNA. 26

27

Diapositiva 27: RNA virale

La replica dell'RNA “-” differisce dalla trascrizione per la lunghezza delle molecole risultanti: durante la replicazione, la lunghezza dell'RNA corrisponde al filamento madre e durante la trascrizione si formano molecole di mRNA accorciate. La trascrizione viene effettuata dalle trascrittasi del virus e possono formarsi RNA sia corti che lunghi, seguiti dalla traduzione di proteine ​​mature o proteine ​​precursori. 27

28

Diapositiva 28

I virus a RNA a filamento singolo, come i virus dell’influenza, hanno genomi segmentati. La replicazione di questi frammenti di RNA avviene nel nucleo e termina con la creazione di diversi mRNA unici che codificano la struttura di una proteina specifica. In questo caso, la sintesi di ciascuna proteina virale è regolata in modo indipendente. 28

29

Diapositiva 29: I genomi a filamento singolo possono avere 2 polarità di RNA con un genoma positivo + RNA e un genoma negativo - RNA

30

Diapositiva 30: Genoma del virus

Il genoma dei virus contiene da 3 a 100 o più geni, che sono divisi in strutturali, che codificano per la sintesi delle proteine ​​che compongono il virione, e regolatori, che modificano il metabolismo della cellula ospite e regolano la velocità di riproduzione del virus. trenta

31

Diapositiva 31: Genoma del virus

Anche gli enzimi virali sono codificati nel genoma. Questi includono: RNA polimerasi RNA-dipendente (trascrittasi), che si trova in tutti i virus RNA a senso negativo. I poxvirus contengono una RNA polimerasi DNA-dipendente. 31

32

Diapositiva 32: Genoma del virus

I retrovirus hanno un enzima unico, una DNA polimerasi RNA-dipendente chiamata trascrittasi inversa. Il genoma di alcuni virus contiene geni che codificano per RNasi, endonucleasi e proteina chinasi32

33

Diapositiva 33: La classificazione più semplice dei virus

34

Diapositiva 34: Virus a DNA

35

Diapositiva 35: Virus a DNA

36

Diapositiva 36: Virus a RNA

37

Diapositiva 37: Virus a RNA

38

Diapositiva 38: Proteine ​​virali: predominano gli acidi dicarbossilici acidi

39

Diapositiva 39: Proteine ​​strutturali

40

Diapositiva 40: Proteine ​​non strutturali

41

Diapositiva 41: Lipidi

42

Diapositiva 42: Carboidrati (polisaccaridi) di origine cellulare

Residui glicosilici delle proteine ​​di superficie - glicoproteine; Il processo di glicosilazione avviene nell'apparato del Golgi durante il trasporto delle proteine ​​​​al guscio esterno del supercapside; Funzioni: protezione contro gli effetti delle proteasi e legame con gli anticorpi, influenza sul corretto confezionamento delle proteine. 42

43

Diapositiva 43: Struttura dell'HIV

(1) genoma dell'RNA del virus, (2) nucleocapside, (3) capside, (4) matrice proteica, (5) membrana lipidica, (6) gp120 - glicoproteina, (7) gp41 - glicoproteina transmembrana. (8-11) - proteine ​​che fanno parte del virione e sono necessarie nelle prime fasi dell'infezione: (8) - integrasi, (9) - trascrittasi inversa, (10) - Vif, Vpr, Nef e p7, (11 ) - proteasi. 43

44

Diapositiva 44: Struttura dell'HIV

Proteina di superficie gp41 RNA Proteina di superficie gp 120 Proteina della matrice p 17 Membrana lipidica Proteina del capside p 24 Trascrittasi inversa Virus dell'AIDS 44

45

Diapositiva 45: Classificazione

46

Diapositiva 46: Classificazione

La classificazione moderna è universale. Si basa sulle proprietà fondamentali dei virus, le principali sono quelle che caratterizzano l'acido nucleico, la morfologia dei virus, la strategia del genoma virale e le proprietà antigeniche. 46

47

Diapositiva 47: Criteri di classificazione

Tipo di acido nucleico (RNA o DNA) e sua struttura primaria - (a singolo o doppio filamento, lineare, circolare, continuo o frammentato). Caratteristiche dei virioni: presenza di un guscio proteico (capside) e/o di un ulteriore guscio lipoproteico (supercapside), dimensione e morfologia, tipo di simmetria. Strategia del genoma virale nella cellula ospite. Proprietà antigeniche e fisico-chimiche. Fenomeni di interazioni genetiche. Interazioni ecologiche (gamma di ospiti sensibili, areale di distribuzione). Meccanismi di patogenicità. Modalità di trasmissione e resistenza ai fattori ambientali. 47

48

Diapositiva 48: Criteri di classificazione

A tutti i virus vengono dati nomi latini. Dominio: Virus I nomi delle famiglie terminano in viridi, generi – virus. I nomi scientifici dei virus si scrivono con la lettera maiuscola e sono formati da due parole latine che significano genere (al primo posto e scritto con la lettera maiuscola) e specie (al secondo posto e scritto con la lettera minuscola) 48

49

Diapositiva 49: Tassonomia dei virus

Sulla base dei criteri 1 e 2, i virus sono suddivisi in sottotipi, ordini e famiglie e, in base ad altre caratteristiche, in generi e specie. La classificazione è determinata dal Comitato internazionale per la tassonomia dei virus.Il moderno database contiene 1550 virus: 3 ordini, 56 famiglie (22 patogene per l'uomo), 203 generi. 49

50

Diapositiva 50: Tassonomia dei virus

51

Diapositiva 51: Classificazione dei virus

52

Diapositiva 52: Classificazione dei virus

53

Diapositiva 53: Ciclo di vita del virus

54

Diapositiva 54: Ciclo di vita del virus

Una proprietà distintiva dei virus è che sono metabolicamente inerti e non possono trasformare autonomamente le informazioni genetiche in nuove particelle infettive, ma sono in grado di riprodursi in cellule sensibili. La riproduzione (replicazione) dei virus è un processo durante il quale un virus, utilizzando il proprio materiale genetico e l'apparato sintetico della cellula ospite, riproduce una prole simile a se stessa. 54

55

Diapositiva 55: Ciclo di vita del virus

La replicazione virale coinvolge tre processi: replicazione dell’acido nucleico virale, sintesi proteica virale e assemblaggio del virione. Il ciclo di riproduzione dei virus varia da 6-8 ore (picornavirus) a 40 ore o più (alcuni herpesvirus). La replicazione del virus a livello di singola cellula consiste in diverse fasi successive: 55

56

Diapositiva 56: Fasi del ciclo di vita

57

Diapositiva 57: Ciclo di vita del virus

Il passaggio di tutte queste fasi costituisce un ciclo di riproduzione. La riproduzione del virus è accompagnata dalla soppressione delle funzioni biologiche della cellula e da disturbi del metabolismo cellulare ed è possibile la completa distruzione della cellula con liberazione di progenie virale (effetto citopatogeno) 57

58

Diapositiva 58: Ciclo di vita del virus

Le prime fasi dello sviluppo di un virus in una cellula, in termini generali, consistono nella costruzione delle prime proteine, proteine ​​enzimatiche necessarie affinché il virus possa replicare (raddoppiare) il proprio acido nucleico. Le proteine ​​tardive sono coinvolte nella formazione degli involucri proteici delle particelle virali figlie 58

59

Diapositiva 59

Vescicola con involucro Endosoma Traduzione Gemmazione Reticolo endoplasmatico Apparato di Golgi Sintesi delle proteine ​​dell'involucro Nucleo 59

60

Diapositiva 60: 1. Adsorbimento

I virus glicoproteici (complessi) o proteici (semplici) interagiscono con un recettore sulla superficie cellulare (glicoproteine, glicolipidi, ecc.). Il tropismo virale è la capacità di un virus di infettare una certa gamma di cellule specializzate. Adsorbimento del virus dell'herpes sulla membrana citoplasmatica 60

61

Diapositiva 61: Adsorbimento

Le fasi iniziali dell'adsorbimento non sono specifiche e sono causate dall'interazione elettrostatica dei virioni e della membrana cellulare. Sono necessari ioni Ca2+ (neutralizzare le cariche anioniche in eccesso del virus e della superficie cellulare, ridurre la repulsione elettrostatica). Il processo è reversibile. 61

62

Diapositiva 62: Adsorbimento

Sulla membrana cellulare sono espresse circa 104-106 molecole recettoriali (siti di legame). Esistono recettori ad alta affinità (primari) e co-recettori (secondari) o a bassa affinità. Inizialmente, singole sezioni del virione si legano al recettore primario; non è forte. L'adsorbimento irreversibile si osserva con connessioni multiple del virione con i recettori cellulari (legame multivalente stabile). 62

63

Diapositiva 63: 1. Adsorbimento

Il virus dell'AIDS si attacca alla glicoproteina CD4 sulle cellule T-helper e l'antirecettore del virus è la glicoproteina gp 120. Un assorbimento efficace dell'HIV richiede corecettori (recettori delle chemochine sulle cellule T-helper). 63

64

Diapositiva 64: Adsorbimento

Spesso il legame dei virus alle cellule porta a cambiamenti irreversibili nella struttura del virione. Quando la penetrazione non avviene, il virus può separarsi dalla cellula e riassorbirsi su un'altra (ortomixovirus e paramixovirus), che trasportano la neuraminidasi sulla loro superficie. Questi virus possono essere separati dai loro recettori mediante scissione dell'acido neuraminico dalla catena polisaccaridica dei recettori. 64

65

Diapositiva 65: 2. La penetrazione è un processo dipendente dall'energia e avviene quasi istantaneamente dopo l'attaccamento

66

Diapositiva 66: Penetrazione del virus in una cellula

La penetrazione inizia dopo l'adsorbimento, richiede energia e non avviene a 0°C. Dopo l'adsorbimento, l'intero virione o genoma e le polimerasi penetrano nella cellula attraverso la membrana citoplasmatica in corrispondenza del “buco” con la proteina clatrina, dove si trova il recettore. I virus semplici (poliovirus) subiscono un processo di endocitosi recettore-dipendente (viropessi) e compaiono nel citoplasma sotto forma di vescicole (endosomi). Gli endosomi possono successivamente fondersi con i lisosomi 66

67

Diapositiva 67: 2.Penetrazione: endocitosi

68

Diapositiva 68: 2. Voce: endocitosi

Membrana cellulare Endosoma Lisosoma Rilascio del nucleocapside Vescicola avvolta Adsorbimento del virione Fusione del virus e delle membrane endosomiche Fossa delimitata 68

69

Diapositiva 69: Penetrazione: endocitosi

70

Diapositiva 70: Penetrazione complessa di virus

Per penetrare nella cellula vengono utilizzati 2 metodi. Primo: dopo essersi legati a specifici recettori, provocano la loro aggregazione e formano un'invaginazione nella membrana (fossa di immersione). La pompa protonica riduce il pH nell'endosoma a 5,0, i componenti idrofobici dei polipeptidi del virus cambiano, il che favorisce la loro fusione con la membrana dell'endosoma e la penetrazione nel citoplasma mediante endocitosi dipendente dal recettore. 70

71

Diapositiva 71: Fusione del guscio del supercapside del virus con la membrana cellulare

Una delle proteine ​​di superficie (proteina di fusione) interagisce con il doppio strato lipidico della cellula; di conseguenza, il doppio strato lipidico del virus e della cellula si fondono in una membrana comune. Il contenuto del virione passa nella cellula e l'involucro del virione rimane sulla superficie della cellula. Fusione del guscio del supercapside del virus con la membrana cellulare 71

72

Diapositiva 72: 2. Penetrazione - fusione della membrana

Penetrazione del virus dell'immunodeficienza umana nel tessuto linfatico 2. Penetrazione - fusione delle membrane 72

73

Diapositiva 73: “Svestizione” (deproteinizzazione) e trasporto al sito di replicazione

La deproteinizzazione è il processo di rimozione o disintegrazione di parte o dell'intero rivestimento proteico di un virus al fine di rendere il genoma accessibile ai meccanismi di trascrizione e traduzione cellulare. 73

74

Diapositiva 74: 3. “Svestizione” (deproteinizzazione) e trasporto al sito di replicazione

Gli enzimi proteolitici della cellula rimuovono completamente o parzialmente il guscio del capside 74

75

Diapositiva 75: 5. Assemblaggio, maturazione e rilascio del virione dalle cellule

I virus semplici si formano per autoassemblaggio: l'acido nucleico interagisce con le proteine ​​del capside; I virus complessi si formano in più fasi: prima si forma il nucleocapside, interazione con le membrane cellulari (esterne o interne) 5. Assemblaggio dei virioni, maturazione e uscita dalle cellule 75

76

Diapositiva 76: Assemblaggio, maturazione e rilascio del virione dalle cellule

“vestirsi” con un guscio di supercapside proveniente dalla membrana della cellula ospite; In alcuni virus, sotto il guscio si forma uno strato proteico M. 76

77

Diapositiva 77: 5. Assemblaggio, maturazione e rilascio del virione dalle cellule

78

Diapositiva 78: 5. In erba

L'acido nucleico e la proteina del capside del virus sono assemblati in un nucleocapside; Le proteine ​​precursori della glicoproteina passano attraverso l'ER e l'apparato del Golgi; Le glicoproteine ​​mature sono integrate nella membrana plasmatica delle cellule, sostituendo le glicoproteine ​​dell'ospite; Il nucleocapside interagisce con le glicoproteine ​​e si forma un complesso che subisce esocitosi. 78

79

Diapositiva 79: 5. In erba

Micrografia elettronica di un retrovirus di tipo C del gruppo MLV in diversi stadi di formazione del virione 1 - Stadio iniziale di formazione del virione 2 - Gemmazione del virione 3 - Virione maturo 79

80

Diapositiva 80: In erba

In alcuni casi (orto- e paramixovirus), durante o dopo la protrusione, si verifica il taglio e il riarrangiamento strutturale di una delle proteine ​​superficiali, che conferisce al virione appena formato la capacità di infettare le cellule. 80

81

Diapositiva 81: 5. Citolisi

L'assemblaggio viene completato nel nucleo o nel citoplasma della cellula ospite; Il virus interrompe l'attività vitale della cellula e porta alla sua morte (morte necrotica); Gli enzimi cellulari distruggono la membrana citoplasmatica; Il virus entra nell'ambiente extracellulare. 81

82

Diapositiva 82: Citolisi

La disintegrazione delle cellule infette è un prerequisito per il rilascio di tutti i virus che si assemblano e acquisiscono infettività a livello intracellulare82

83

Diapositiva 83: Riproduzione dei virus

84

Diapositiva 84: Riproduzione dei virus

Il punto chiave nella replicazione virale è l'uso di strutture che sintetizzano le proteine ​​dell'ospite per la sintesi virale. Il virus deve fornire all'apparato di sintesi proteica della cellula eucariotica l'mRNA, che la cellula deve riconoscere e tradurre. 84

85

Diapositiva 85: Riproduzione dei virus

nella cellula ospite: a) né nel nucleo né nel citoplasma sono presenti enzimi necessari per la trascrizione dell'mRNA dal genoma dell'RNA virale, b) nel citoplasma non sono presenti enzimi in grado di trascrivere il DNA virale. 85

86

Diapositiva 86: Riproduzione dei virus

La trascrittasi cellulare per la sintesi degli mRNA virali può essere utilizzata solo dai virus che contengono DNA e sono in grado di penetrare nel nucleo. Tutti gli altri virus sono costretti a creare i propri enzimi per sintetizzare l'mRNA. 86

87

Diapositiva 87: Riproduzione dei virus

L'apparato di sintesi delle cellule eucariotiche è adatto solo alla traduzione di mRNA monocistronici, poiché non riconosce siti di iniziazione interni nell'mRNA. I virus sono costretti a sintetizzare mRNA separati per ciascun gene (mRNA monocistronico) oppure un mRNA che comprende diversi geni e codifica una “poliproteina”, che viene poi tagliata in singole proteine. 87

88

Diapositiva 88: Fasi della riproduzione

89

Diapositiva 89: Riproduzione dei virus

La traduzione avviene sui ribosomi cellulari, sui quali la sintesi delle proteine ​​cellulari viene soppressa e le proteine ​​virali vengono tradotte. Esistono 2 modi per formare le proteine ​​virali a seconda della lunghezza dell'mRNA. Gli mRNA corti e monocistronici codificano per una proteina virale separata e matura. 89

90

Diapositiva 90

Lunghi RNA policistronici si legano ai poliribosomi, il precursore poliproteico gigante viene tradotto, tagliato dalle proteasi virali e cellulari in singole proteine ​​virali (proteine ​​strutturali e non strutturali) 90

91

Diapositiva 91: Riproduzione dei virus

I virus appartenenti a famiglie diverse utilizzano diversi tipi di strategie genomiche per raggiungere l'obiettivo finale: la formazione di una prole matura. I virus contenenti DNA a doppio filamento sintetizzano l'mRNA allo stesso modo della cellula ospite, utilizzando la RNA polimerasi DNA-dipendente. 91

92

Diapositiva 92: Riproduzione di virus a DNA a doppio filamento (classe I)

Replicazione con il meccanismo consueto, solitamente nel nucleo (eccezione: poxvirus); La RNA polimerasi della cellula ospite è coinvolta nella trascrizione; le proteine ​​virali ne regolano l'attività; Si formano brevi mRNA precoci e tardivi, sui quali vengono sintetizzate le proteine ​​precoci e tardive; Per la traduzione, i virus utilizzano l'apparato di biosintesi delle proteine ​​cellulari (ribosomi e fattori di traduzione); I virus complessi possono avere una propria DNA polimerasi e sintetizzare le proprie proteine ​​92

93

Diapositiva 93: Riproduzione di virus a DNA a doppio filamento (classe I)

I virus a DNA a doppio filamento contengono NA di forma lineare (herpes, adeno e poxvirus) e ad anello (papovavirus). La replicazione del DNA virale a doppio filamento procede secondo il consueto meccanismo semi-conservativo: dopo che i filamenti di DNA si sono srotolati, nuovi filamenti vengono aggiunti ad essi in modo complementare. In tutti i virus, ad eccezione dei poxvirus, la trascrizione del genoma virale avviene nel nucleo. 93

94

Diapositiva 94

DNA Trascrizione i-RNA Proteine ​​precoci Traduzione di i-RNA Proteine ​​tardive Copie di DNA Riproduzione di virus a DNA a doppia elica (classe I) Progenie del virus 94

95

Diapositiva 95: Riproduzione di virus a DNA a doppio filamento (classe I)

96

Diapositiva 96: Riproduzione del DNA a filamento singolo (Classe II)

I rappresentanti dei virus del DNA a filamento singolo sono parvovirus. Il genoma virale entra nel nucleo cellulare e le DNA polimerasi cellulari vengono utilizzate per creare un genoma virale a doppio filamento, una forma replicativa. In questo caso, sul DNA virale originale (+ filamento), viene sintetizzato in modo complementare un filamento meno di DNA, che funge da matrice nella sintesi del filamento più DNA per le nuove generazioni di virus. Allo stesso tempo, viene sintetizzato l'mRNA e vengono tradotte le proteine ​​virali, che ritornano al nucleo, dove vengono assemblati i virioni. 96

97

Diapositiva 97: Riproduzione del DNA a filamento singolo (Classe II)

98

Diapositiva 98

Trascrizione del DNA s/s Proteine ​​cellulari mRNA Proteine ​​d/s DNA Riproduzione di virus a DNA a filamento singolo (classe II) Progenie del virus 98

99

Diapositiva 99: Riproduzione di virus a DNA a filamento singolo (classe II)

100

Diapositiva 100: Riproduzione di virus a RNA a doppio filamento (Classe III)

Questo gruppo comprende reo e rotavirus; hanno un genoma segmentato, l'mRNA di ciascun segmento codifica una catena polipeptidica separata. Il processo di replicazione, trascrizione e traduzione dell'acido nucleico virale avviene nel citoplasma della cellula. L'informazione contenuta nell'RNA a doppio filamento deve prima essere copiata nell'RNA a filamento singolo (+), che funziona come mRNA. 100

Diapositiva 106: Riproduzione di virus a RNA (+) a filamento singolo (classe IV)

L'RNA polimerasi codificata dal virus (RNA trascrittasi) sintetizza il filamento complementare (-) dell'RNA utilizzando l'RNA genomico come modello. Le molecole di RNA (-) appena sintetizzate vengono immagazzinate come modello per l'ulteriore produzione della quantità richiesta di RNA del filamento genomico (+). 106

107

Diapositiva 107: Riproduzione di virus a RNA (+) a filamento singolo (classe IV)

Le molecole di RNA appena formate possono essere immagazzinate nel citoplasma come mRNA o utilizzate come molecole precursori per l'RNA virionica (genomico). Il processo è completato dall'autoassemblaggio dei virioni e dal confezionamento del +RNA genomico nei capsidi. 107

108

Diapositiva 108: Riproduzione di virus a RNA (+) a filamento singolo (classe IV)

116

Diapositiva 116: Riproduzione dei retrovirus

Le copie del genoma del DNA a doppio filamento assumono una forma circolare, vengono trasportate nel nucleo e integrate (con l'aiuto dell'integrasi) nel DNA del cromosoma, si forma un “provirus”, trascritto dalla RNA polimerasi cellulare e dalle molecole di mRNA vengono creati identici al genoma virale. 116

117

Diapositiva 117: Riproduzione dei retrovirus

Le molecole di questi RNA vengono trasportate nel citoplasma in forma non giuntata o sotto forma di più mRNA giuntati. L'RNA genomico è un messaggero per la traduzione di una serie di molecole poliproteiche. La proteasi poi scinde la molecola poliproteica nei polipeptidi, i precursori delle singole proteine ​​strutturali e non strutturali. I retrovirus sono caratterizzati da una combinazione di infezione integrativa e produttiva 117

122

Diapositiva 122: Caratteristiche delle infezioni virali

123

Diapositiva 123: Caratteristiche delle infezioni virali

Le infezioni virali si presentano sotto forma di infezione produttiva (acuta) o di persistenza. Un'infezione virale produttiva o acuta è accompagnata dalla riproduzione dei virioni nelle cellule ospiti e dal rapido rilascio dell'agente patogeno dal corpo. La persistenza è caratterizzata dalla presenza a lungo termine del virus nel corpo umano.La persistenza di un'infezione virale si manifesta in forma latente, cronica e lenta. 123

124

Diapositiva 124: Caratteristiche delle infezioni virali

L'infezione latente asintomatica è caratterizzata dal trasporto a lungo termine, possibilmente per tutta la vita, del virus, che non lascia il corpo e non viene rilasciato nell'ambiente. Ciò è dovuto alla sua difettosità, per cui non può riprodursi con la formazione di un virus a tutti gli effetti o con la formazione di uno stato di virogenesi, caratterizzato dall'incorporazione dell'acido nucleico virale nel genoma della cellula e dall'essere in uno stato repressivo 124

125

Diapositiva 125: Caratteristiche delle infezioni virali

Come risultato della replicazione sincrona con il DNA cellulare, il virus viene trasmesso a nuove cellule. A volte, quando il repressore viene inattivato, il virus si riproduce, la progenie lascia la cellula e, di conseguenza, si osserva lo sviluppo di un'infezione acuta (produttiva)125

126

Diapositiva 126

Un'infezione latente sotto forma di virogenesi si verifica con l'herpes. L’attivazione spontanea delle informazioni virali contenute nel genoma cellulare porta a ricadute della malattia per tutta la vita di una persona. 126

127

Diapositiva 127

La persistenza della forma 2 si presenta come un'infezione cronica, accompagnata da periodi di miglioramento ed esacerbazione per molti mesi e persino anni. In questo caso, il virus viene periodicamente rilasciato dal corpo del paziente. L'infezione cronica può essere causata da adenovirus 127

128

Ultima diapositiva della presentazione: Virologia

La terza forma di persistenza sono le infezioni lente. Sono caratterizzati da un periodo di incubazione molto lungo, la cui durata è stimata in molti mesi e persino anni. Si osserva un graduale aumento dei sintomi della malattia, che termina con disturbi gravi o con la morte del paziente 128