Вирусы — неклеточные формы жизни

Открыты Д. И. Ивановским (1892, вирус табачной мозаики). Строение: нуклеиновая кислота (ДНК или РНК, одно- или двухцепочечная) + белковая оболочка — капсид; у сложных вирусов сверху липопротеидная оболочка (суперкапсид) из мембраны клетки-хозяина с гликопротеиновыми шипами (грипп, ВИЧ, коронавирус). Вне клетки — вирион (кристаллизуется, не проявляет признаков живого). Вирусы — облигатные внутриклеточные паразиты: нет собственного обмена веществ и рибосом, размножаются только в клетке хозяина, используя её ферменты, рибосомы и АТФ.

Строение вирусных частиц подробнее. Капсид собран из множества одинаковых белковых субъединиц — капсомеров, уложенных по спирали (палочковидный вирус табачной мозаики) или в многогранник-икосаэдр (аденовирус, вирус полиомиелита). Простые вирусы состоят только из нуклеиновой кислоты и капсида, у сложных поверх капсида есть суперкапсид. У бактериофага T4, прикрепившегося хвостовыми нитями к бактерии, сокращается чехол хвоста, фермент лизоцим растворяет участок клеточной стенки, и полый стержень, как шприц, вводит ДНК в клетку. Ретровирус ВИЧ — сложный вирус: в коническом капсиде лежат две одинаковые молекулы РНК и ферменты — обратная транскриптаза, интеграза (встраивает ДНК-копию в хромосому клетки) и протеаза; гликопротеины его оболочки узнают рецептор CD4 на T-хелперах.

Цикл вируса: прикрепление к рецептору → проникновение (эндоцитоз или слияние оболочек) → синтез вирусных нуклеиновых кислот и белков ресурсами клетки → сборка → выход (лизис клетки или отпочковывание). Вирусные болезни: у человека — грипп, ОРВИ, корь, краснуха, ветрянка, гепатиты, полиомиелит, бешенство, СПИД, COVID-19; у животных — ящур, бешенство, чума птиц; у растений — мозаики (табачная, огуречная).

СПИД и COVID-19 — социальные и медицинские проблемы. ВИЧ передаётся через кровь, половым путём, от матери ребёнку; профилактика — барьерная контрацепция, стерильные инструменты, тестирование; антиретровирусная терапия сдерживает вирус, вакцины нет. COVID-19 показал значение вакцинации, карантинных мер и быстрых тестов (ПЦР). Антибиотики на вирусы не действуют (нет клеточной стенки, рибосом и обмена веществ); защита — вакцины, интерферон, противовирусные препараты.

COVID-19 вызывает коронавирус SARS-CoV-2 — сложный вирус с одноцепочечной РНК (около 30 тыс. нуклеотидов). Его S-белок — шипы, образующие «корону», — связывается с рецептором АПФ2 на клетках дыхательных путей, лёгких, сосудов; вирус размножается в цитоплазме и, в отличие от ВИЧ, в геном клетки не встраивается. Передаётся воздушно-капельным путём и с аэрозолем; тяжёлые формы — пневмония и поражение сосудов, чаще у пожилых и хронически больных. Пандемия, объявленная ВОЗ в марте 2020 г., перегрузила больницы, потребовала карантина, дистанционной работы и учёбы, принесла экономические потери; меньше чем за год были созданы вакцины разных типов — векторные (на основе аденовирусов), на основе иРНК, инактивированные, пептидные. У ВИЧ-инфекции свои медико-социальные проблемы: годы бессимптомного течения, когда человек не знает о заражении и может заражать других, пожизненное лечение и стигматизация, из-за которой люди избегают обследования; при регулярной терапии вируса в крови так мало, что половым путём он практически не передаётся.

Жизненный цикл вируса: прикрепление к рецепторам клетки (этим определяется специфичность — вирус гриппа поражает эпителий дыхательных путей) → проникновение нуклеиновой кислоты → перестройка обмена клетки на синтез вирусных белков и копий нуклеиновой кислоты → сборка частиц → выход с разрушением клетки или отпочковыванием. У бактериофагов различают литический цикл (быстрое размножение и гибель клетки) и лизогенный: ДНК фага встраивается в хромосому бактерии (профаг) и передаётся дочерним клеткам, пока не перейдёт к активному размножению.

Ретровирусы содержат РНК и фермент обратную транскриптазу, который строит ДНК по РНК-матрице; эта ДНК встраивается в геном клетки. Так устроен ВИЧ: он поражает T-лимфоциты (хелперы), разрушая их и лишая организм координации иммунного ответа, — развивается СПИД, и человек погибает от инфекций, безопасных для здорового. Передача — через кровь, при незащищённых половых контактах, от матери ребёнку; бытовым путём и через воздух ВИЧ не передаётся.

Вирусные болезни животных и растений. У животных — ящур, бешенство, африканская чума свиней, птичий грипп, лейкоз крупного рогатого скота; меры борьбы — вакцинация, карантин, уничтожение заболевших животных. У растений — мозаичные болезни (табака, огурца, картофеля), курчавость и скручивание листьев. Вирусы растений проникают в клетки через повреждения и переносятся сосущими насекомыми (тли, цикадки), с семенами и при вегетативном размножении, поэтому посадочный материал картофеля оздоравливают, выращивая растения из верхушечной меристемы, где вирусов почти нет.

Значение вирусов. Они вызывают болезни человека, животных и растений (мозаика табака), но и служат инструментом науки: бактериофаги применяют против устойчивых бактерий, вирусные векторы — в генной инженерии и генной терапии, а изучение вирусов дало ключевые сведения о работе генов.