Информационно-познавательный сайт     Вирусология  

Вирус в клетке

Вирус в клетке

Рассказанное в предыдущем разделе относится к вирусам, находящимся вне организма, по-латыни такое состояние называется in vitro. Если же возбудитель находится в живом организме, то состояние его обозначают in vivo. Для того чтобы изучить структуру вирионов, приходится выделять вирусы, отделять их от жизненно необходимой им среды, в результате чего они перестают размножаться. Правда, применяют и такие методы очистки, после которых они могут сохранить жизнеспособность и инфекционность и, если их вернуть в благоприятные условия, они не замедлят проявить свою агрессивность. Но в электронном микроскопе приходится все же исследовать «убитые» вирусы, а точнее, препараты, приготовленные из вирусов.

Чтобы составить полное представление об обитателях этого мира природы, мало одних визуальных наблюдений очищенных вирусов. Вирус «живет» и делает свое черное дело тогда, когда проникает внутрь клетки. Решающие события в жизни вирусов происходят на клеточном уровне и, к сожалению, абсолютно невидимы. Однако ученым все же удается представить характер взаимодействия. Общая схема строится из отдельных фрагментов остановленных в какой-то момент процессов. Вирионы на месте преступления можно «поймать», сделав тонкий срез клетки. О месте нахождения вирусов специфических частиц можно судить по иммунологическим реакциям, с помощью цитологических методов, меченых атомов, путем определения активности частей вирусов и т. п. Чтобы взаимодействовать с клеткой, компоненты вируса должны перестроиться. А взаимодействие это может протекать по-разному. Вирус может размножаться и быстро разрушить клетку. Бывает, что между вирусом и клеткой устанавливается прочная связь, не мешающая воспроизводству клетки. Не исключено и полное разрушение вируса при его вторжении в клетку.

 

Вирус в клетке

 

«Рабочее» место вируса. Клетка является основным «кирпичиком» жизни. Вне клетки жизни нет. Такая оценка роли биологических клеток известна каждому школьнику. Название «клетка» предложил англичанин Р. Гук еще в 1665 г., но только в XIX в. началось ее систематическое изучение. Подробно исследовать клетку удалось при помощи электронного микроскопа. Для изучения элементарной живой системы используются химические методы, точнее — биохимические.

Несмотря на то что клетки могут быть в составе различных организмов и органов (бактерий, икринок, эритроцитов, нервов и др.) и даже существовать как самостоятельные (простейшие) организмы, в их строении и функциях обнаружено много общего. В каждой клетке имеются ядро и цитоплазма (кроме клеточных стенок и цитоплазматических мембран). Большинство клеток содержит одно ядро, но существуют и многоядерные клетки (в печени, в мышцах и др.). Жизненный цикл большинства клеток составляет два периода.

В период деления образуются две дочерние клетки. Второй период — промежуточный между делениями. В этот момент в ядре клетки можно обнаружить ядерную оболочку, ядерный сок, ядрышко, хроматин. В ядрышке сосредоточена РНК и белок; там же и синтезируется РНК. ДНК находится в хромосомах.

Продолжительность жизни клеток составляет от нескольких часов (бактерии, дрожжи) до нескольких суток (клетки корешков растений). В многоклеточном организме имеются и неделящиеся клетки (например, нервные клетки). 

Все части клетки взаимодействуют между собой. Удаление ядра делает клетку нежизнеспособной. Если по какой-либо причине число хромосом в дочерней клетке окажется меньше или больше, чем в материнской, изменится их форма или расположение, то жизнедеятельность клетки нарушится, что может привести ее к гибели.

Незначительные повреждения, такие, как одиночный разрыв наружной мембраны или повреждение незначительного участка цитоплазмы, органоидам удается ликвидировать. Однако от повреждений больших участков, вызывающих существенные нарушения жизнедеятельности ядра и органоидов цитоплазмы, клетка погибает.

 

Фабрика клеток. Для проведения различного рода вирусологических исследований необходимы живые клетки. Если нужно размножать или изучать вирусы растений, то заражают восприимчивые растения. Растения растут, и в них размножается вирус. Намного сложнее обстоят дела с вирусами животных и человека.

Эксперименты на людях, да и на многих животных недопустимы. Необходима искусственная среда. Проблема заключается в том, что живой организм, в котором находятся клетки, имеет специальные системы регулирования, которые поддерживают условия их существования. Создать такие условия даже при современном высоком уровне развития техники очень не просто. Еще до того, как были разработаны составы питательных сред, установлены пределы температуры, обеспечена стерильность и прочие условия, в которых могут существовать культивируемые клетки, для размножения и выделения вирусов стали применять куриные яйца. Не все, но многие вирусы в таких условиях размножались; популяции их достигали миллиардов частиц. Однако такой способ размножения не лишен недостатков.

В течение многих лет ученые одну за одной устраняли причины, мешающие успешному выращиванию клеток вне живого организма. В конечном итоге удалось найти метод выращивания клеток в плоских стерильных сосудах. В соответствии с этим методом (названным к у л ь т у р о й   т к а н е й) клетки первоначально выделяют из живых тканей животных, обрабатывают и помещают вместе с питательным раствором на дно сосуда. Когда в результате деления клетки заполняют всю площадь, часть из них переносят в новые сосуды (перевивают), где вырастает новое поколение клеток, и т. д.

Потребность вирусологов и других специалистов в клеточных культурах очень велика, поэтому был разработан промышленный метод их выращивания. Сложная аппаратура автоматически поддерживает условия, требуемые для роста клеток в реакторе. Клетки в реакторах культивируются во взвешенном состоянии, что позволило наладить их массовое производство.

Огромное значение в любой науке имеет п о в т о р и м о с т ь   р е з у л ь т а т о в экспериментов. В одних и тех же условиях, при одинаковых опытах должны быть одинаковые результаты. Но если для ученых, имеющих дело с неживой природой (металлом, камнями, топливом и пр.), найти образцы с одинаковыми свойствами даже спустя месяц не очень трудно, то живые образцы за такой же период могут измениться до неузнаваемости. Да и в одно и то же время клеточные культуры, носящие одинаковые названия, могут быть совершенно разными: нормальными, перерожденными, гибридными и т. п. И то обстоятельство, что все клетки в реакторе могут быть однородными, выращенными только из одной исходной клетки, очень важно для ученых. Значит, эксперименты на одинаковых образцах смогут проводиться в разных странах, на разных континентах и даже... в космосе. Действительно, на борту космической станции «Салют- 4» в 1975 г. вместе с другими биологическими исследованиями проводились наблюдения за клетками, взятыми от хомяка. А необходимое для экспериментов количество клеток можно получить в Институте цитологии Академии наук СССР, где хранят и выращивают чистые линии клеток растений, животных, человека.

 

Адсорбция. Клетки животных имеют свойство притягивать (адсорбировать) ряд вирусов, вероятно, вследствие взаимодействия ионизированных групп. Процесс проникновения точно не установлен, но, учитывая, что клетки способны захватывать мелкие капли жидкости, можно предположить, что вирусные частицы заглатываются таким же образом и попадают в пузырьки и в цитоплазму клетки. Замечено, что определенный вирус способен адсорбироваться только на ограниченном типе клеток. Например, вирус полиомиелита адсорбируется только на некоторых клетках приматов. Существуют фаги, которые адсорбируются только на определенных мутантах микроорганизмов, только на мужских (т. е. несущих половой фактор) или только на женских клетках и т. п. Таким образом, адсорбция вируса на клетке является высокоспецифическим процессом. Каждая клетка может адсорбировать большое, но тем не менее ограниченное число вирусных частиц. Так, например, одна клетка бактерии связывает около 300 частиц бактериофага. Фактические подсчеты показали, что при этом вся поверхность клетки покрывается фагом. Прикрепление вириона к клеточной поверхности происходит путем случайных столкновений. Но не при каждом столкновении вирион прикрепляется к клетке.

Клеточная поверхность также обладает особыми клеточными рецепторами — структурами, которые ответственны за связывание вируса. В некоторых случаях эти клеточные рецепторы сосредоточены в определенных морфологических образованиях. Например, некоторые фаги прикрепляются только к жгутикам клетки-хозяина. Чаще вирусы прикрепляются к участкам клеточной поверхности, которые не имеют выраженных морфологических отличий от соседних участков. Вирусная частица может эффективно реагировать только с определенными, специфичными для данного вируса рецепторами клетки.

Таким образом, первой стадией взаимодействия вируса и клетки является реакция между вирусными и клеточными рецепторами. Наличие соответствующих рецепторов — один из важных факторов, определяющих возможность или невозможность для данного вируса вызвать инфекционный процесс в клетке.

 

Пиноцитоз. У клеток животных имеется особый механизм, который играет важную роль в проникновении вируса в клетку. Он заключается в том, что клетка захватывает («пьет») капельки окружающей среды. Если вирус находится на поверхности мембраны или в свободном виде в окружающей клетку жидкости, то в результате пиноцитоза он может переноситься внутрь ее.

После того как вирусная частица оказалась на клеточной поверхности или в цитоплазматической капсуле, наступает следующая стадия проникновения вирусного инфекционного начала в клетку. На этом этапе происходит изменение вирусной частицы. Например, у некоторых фагов изменение касается отдельных компонентов вирусной частицы — белков отростков. В других случаях под влиянием клеточных ферментов изменяется вся вирусная частица.

Из одной клетки в другую вирусы зачастую переходят по мельчайшим канальцам, даже не проходя внеклеточную среду, где они могли бы натолкнуться на опасное для них противодействие антител. 


  Вирусология
1. Из истории развития вирусологии
1.1 Становление науки о микробах
1.2 Возбудитель против возбудителя
1.3 Охота на микробов
 
2. Странные повадки «фильтрующегося яда»
2.1 Открытие Д. И. Ивановского
2.2 Вездесущие агенты невидимого царства  
2.3 Первый взгляд на вирусы 
2.4 Проблема очистки вирусных препаратов 
2.5 Организм отбивает вторжение антигенов
2.6. Прочная опора — фундаментальные науки
 
3. Архитектура вируса 
3.1 Архитектура вируса  
3.2 Однородность вирионов по форме и величине 
3.3 Вирусы с изометрическими капсидами
3.4 Проблемы классификации вирусов
 
4. Вирус в клетке 
4.1 Жизненный цикл вируса 
 
5. Агрессор в растительном царстве 
5.1 Вирусы в растениях 
5.2 Диагностика вирусных заболеваний 
5.3 Сохранение и распространение вирусов 
5.4 Защита растений от вирусов
5.5 Безвирусные и вирусоустойчивые растения
5.6. Вирус — друг растений
 
6. Человек, животные и вирусы   6.1 История вирусов
6.2 Вирусы и болезни
6.3 Латентные инфекции
6.4 Коварный враг животных 
 
7. Тайны болезни века 
7.1 Диверсия против организма  
7.2 Бактерии и рак 
7.3 Вирусы и рак
7.4 Онкогенные ДНК-содержащие вирусы 
7.5 Онкогенные РНК-содержащие вирусы
7.6 Самозащита организма от вирусов 
 

Меню разделов:
Аквариумистика
Биология
Вирусология
История
Материаловедение
Менеджмент
Радиоэлектроника
Фармация
Физика


© Сайт защищён авторскими правами.

E-mail: portal.inform@gmail.com

 

Рейтинг@Mail.ru