Вирустардың генетикалық сипаттамасы.ДНҚ және РНҚ-сы бар вирустар. РНҚ-сы бар вирустардың геномикалық репликация әдістері

Қарағанды Мемлекеттік МедицинаУниверситеті

Молекулярлық биология және медициналық генетика кафедрасы

 

 

CӨЖ

Тақырыбы: Вирустардың генетикалық сипаттамасы.ДНҚ және РНҚ-сы бар вирустар. РНҚ-сы бар вирустардың геномикалық репликация әдістері.

 

 

 

 

 

 

                                                                          Орындаған: Амузаева Г.М.

                                                                                      126-ЖМФ                           

                                                                 Тексерген: Сүлейменова А.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қарағанды  2013 жыл

Жоспары:

 

1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім
1. Вирустардың генетикалық ақпаратының ерекшелігі. Құрамында РНҚ және ДНҚ бар вирустар
2. РНҚ-да болатын вирустардың геномикалық репликация әдістері
3. Қорытынды
4. Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Вирус (лат. vīrus - «у») – тірі организмдердің ішіндегі жасушасыз  тіршілік иесі. Олар рибонуклеин қышқылынан немесе дезоксирибонуклеин қышқылынан құралған нуклеопротеидтерден, сондай-ақ ферментті нәруызбен қапталған  қабықшадан – кабсидтерден тұрады. Бұл қабықша вирустың құрамындағы  нуклеин қышқылдарын сыртқы ортаның  қолайсыз жағдайларынан корғайды. Кейбір вирустардың құрамында нуклеин  қышқылдарынан басқа көмірсулар, май текті заттар, биотин (Н витамині) және мыс молекулалары кездеседі. Вирустар тек тірі жасушада өніп-өсіп көбеюге  бейімделген. Электрондық микроскоппен 300 мың есе үлкейтіп қарағанда, оның пішіні таяқша тәрізді, жіп тәрізді  немесе іші қуыс цилиндр пішінді  болатыны дәлелденді. Вирустар тірі организмдердің барлығын уландырады. Қазіргі кезде  вирустардың жылы қанды омыртқалыларды уландыратын 500-дей, ал өсімдіктерді уландыратын 300-ден астам түрі белгілі болып  отыр.

Вирустардың құрылысы мен  іс-әрекетін темекі теңбілі ауруын мысалға алып қарастырайық. Темекі теңбілі вирусы темекі жапырағындағы  хлоропластарды зақымдайды. Осының салдарынан жапырақ тақтасы бүрісіп, шиыршықтанады. Сонымен қатар тостағанша, күлте  жапырақшалары да өзгереді. Темекі теңбілі вирусымен зақымдалған  жапырақ 9-11 күннен кейін сарғая бастайды.

У. Стенлидің дәлелдеуі  бойынша, темекі жапырағында вирус  бөлшектері алты қырлы кристалл пішінді  шоғыр түзеді.

Бактерияларды зақымдап, ерітіп (лизис) жіберетін вирустарды бактериофагтар деп атайды. Бұларды алғаш рет 1915 жылы Ф. Туорт сипаттап жазды. Кейбір бактериофагтың пішіні итшабаққа ұқсайды. Олардың денесі – басы, құйрығы  және іші қуыс тармақталған базальді түтікшелерден тұрады.

Дүниежүзілік микробиология  тарихында орыс ғалымы Д. И. Ивановскийдің  алатын орны ерекше. Ол XІX ғасырдың соңында  темекі теңбілі ауруын зерттеп, ол аурудың  қоздырғыштары бактериялардан да ұсақ тіршілік иесі екенін тапқан. Д. И. Ивановский ауруға шалдыққан жапырақты жуып, ол жуындыны бактерияларды сүзетін  сүзгіден өткізгенде одан өтіп кеткен. Осы сұйықтықты темекіге жұқтырғанда, оның жапырағы қайтадан сарғайып, ауруға ұшыраған. Зақымданған темекі жапырағын  үлкейткіш құралдармен тексергенде  кристалдар байқалған. Кейіннен 1935 жылы америкалық ғалым У. Стенли бұл кристалдардың  темекі теңбілі вирустарының шоғырланған жиынтығы екенін тапты.

XІX ғасырдың соңында  Д. И. Ивановский ашқан өте  ұсақ тіршілік иесінің вирустар  екендігі дәлелденді.

Бактериофагтарды алғаш  рет 1915 жылы ағылшын вирусологі және бактериологі Ф. Туорт сипаттап жазғандығы белгілі. Бірақ бұл тіршілік иесі ерте кезден зерттеле бастаған болатын. Мысалы, топалаңды қоздыратын бактерияларды  ерітіп жіберетін бактериофагтарды 1898 жылы орыс микробиологі Н. Ф. Гамалея алғаш рет анықтаған. Іш сүзегі бактериясын ерітіп жіберетін бактериофагтарды 1917 жылы канадалық бактериолог Д’Эрелль (Ф. д’Эрелль) байқаған.

Зерттеушілер осындай  көзге көрінбейтін бактериялардың паразитін егжей-тегжей зерттеп  жазды да, оларды бактерия «жеушілер» немесе «жалмаушылар» деп атады.

Бұдан кейінгі зерттеушілер басқа бактерияларды ерітіп жіберетін  табиғатта көптеген бактериофагтардың  бар екендігін анықтаған болатын. Олар ауру қоздырғыш бактерияларды  ғана жоймай, пайдалы түрлерін де жояды. Бактериофагтар өндіріске, тамақ өнеркәсібіне және тағыда басқа көп зиян келтіреді. Мысалы, олар пайдалы сүт қышқылы  бактерияларын ерітіп жіберіп, алынған  сүт тағамдарының сапасын төмендетеді.

Вирус ұғымы 1899 жылы ғылымға  алғаш рет голландиялық ғалым  Мартин Бейеринк енгізді. 1935 жылы америкалық вирусолог Уэнделл Стэнли вирусты  кристалл күйінде бөліп алды. Осы  кристалдарды сау темекі өсімдігіне енгізгенде, ол теңбіл ауруымен ауыратынын дәлелдеді. 1898 ж. неміс ғалымы Фридрих  Лефлер сиыр аусылының қоздырғышы аусыл  вирусын, ал 1911 жылы америкалық ғалым  Фрэнсис Роус тауық саркомасының вирусын тауып зерттеді. Қазіргі  кезде жылы қанды жануарларда  ауру тудыратын вирустардың бес  жүздей, ал өсімдіктерде үш жүздей түрі белгілі. Кейбір қатерлі ісік ауруын тудыратын вирустардың адам мен  жануарларда вирустық микрофлорасы қалыптасады. Вирустардың пішіні әр түрлі (мысалы, таяқша, иілгіш жіпше  тәрізді, сфералық, көп қырлы, тағыда басқа). Вирустың клеткадан тыс (вириондар) және клетка ішінде тіршілік ететін топтары  бар. Барлық вирустар шартты түрде жай  және күрделі болып бөлінеді. Жай  вирустар – нуклеин қышқылдары мен  белокты қабықтан (капсид) тұрады; бұларға  таяқша, жіп және сфералық формалары  жатады. Күрделі вирустар – нуклеин  қышқылы мен капсидтен басқа, липопротеидті мембрана, көмірсу  және ферменттерден тұрады. Вириондардың мөлшері 15 – 350 нм (кейбір жіптәрізді вирустардың  ұзындығы 2000 нм-ге жетеді); негізінен  вирустарды тек электрондық микроскоп  арқылы көруге болады. Вирус тек  бір типті нуклеин қышқылынан (ДНҚ немесе РНҚ) тұрады. ДНҚ-да вирустардың молекулалық саны 106 – 206, ал РНҚ-дағы вирустардікі – 106 – 15-106 болады. Вирустардың көптеген жылдар бойы тіршілік ортасында әрекетсіз жата беру қабілеті бар. Олар дамуына қолайлы жағдай туғанда бірнеше минуттың ішінде көбейіп, өзіне тән қасиеттерін көрсете алады. Адам мен жануарларда жиі кездесетін вирусты көпшілігі 60С-та қыздырғанда тіршілігін немесе ауру қоздырғыштық қасиеттерін жояды. Ал темекі теңбілінің вирусы 10 минут бойы 90С-қа дейін, сары ауру вирусы отыз минут бойы 80С-қа дейін қыздырғанда ғана тіршілігін жояды. Вирус ультракүлгін сәулелер мен химиялық заттарға (қышқыл, сілті) төзімді келеді. Тотықтырғыш заттар вирустың белсенділігін жояды, ал барлық тотықсыздандырғыш заттар олардың тіршілігіне қолайлы келеді. Мысалы, полиомиелит вирусы фенолдың 0,5%, күкірт қышқылы аммонийдың 50%-дық ерітіндісінде сақтала береді. Ал тотықтырғыштарда, мысалы, сутек асқын тотығы немесе марганецқышқыл калий (1%) ерітіндісінде олар тіршілігін тез жояды. Вирус көбеюі бес сатыға бөлінеді: клеткаға ену; клеткада вирус нуклеин қышқылының құрылуын қамтамасыз ететін ферменттердің түзілуі; вирус құрылым бөлшектерінің жиналуы; одан вирионның түзілуі; ересек вирустың клеткадан шығуы. Вирус бактериялар клеткасына клетка қабырғасы арқылы өтсе, жануарларда клетка мембранасы арқылы адсорбцияланады. Өсімдіктерге вирус тек қана клетканың зақымдалған жерінен ғана ене алады. Бір клетканы «іштей жеген» вирустар көршілес клеткаларға ауысып, барлық организмді зақымдап, ауруға шалдықтырады. Вирустарды молекулалық биология зерттейді. Вирустар нуклеин қышқылдарының гендік қызметін ашу үшін (генетикикалық кодты анықтау) пайдаланылады. Компьютерлік вирус – компьютердегі мәліметтерді қасақана бүлдіру мақсатында жазылған арнаулы шағын бағдарлама. Ол өзінен-өзі (автоматты түрде) басқа бағдарламалардың соңына немесе алдына қосымша жасырын жазылып, оларды бүлдіруге кіріседі. Кейіннен дискідегі немесе желідегі мәліметтерді тасымалдау, көшіру кезінде, мәліметтерге ілесе отырып, басқа компьютерлерге «ауру жұқтырады». Мұндай зақымданған бағдарламаны пайдаланғанда зиянды іс-әрекеттер байқалады (мысалы, дискідегі файлдардың орналасу тәртібі бұзылады; кейбір бағдарламалар жұмыс істемей қалады; экранға әдеттегіден тыс бөтен символдар шығады; компьютердің жұмыс істеу жылдамдығы баяулайды; көптеген файлдардың бүлінгені не жоғалып кеткені байқалады, тіпті компьютердің қатты дискісін қайта форматтап шығады). Қазіргі кезде компьютерлік вирустардың жүз мыңдаған түрлері белгілі. Компьютердегі вирустарды анықтап, оларды жою үшін арнайы антивирустық (вирустарға қарсы) бағдарламалар қолданылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вирустардың генетикалық  ақпаратының ерекшелігі. Құрамында РНҚ және ДНҚ бар вирустар

 

Вирустар – клеткасыз  организмдер. Олар негiзiн құрайтын ДНҚ немесе РНҚ және оны қоршап тұрған белокты капсидтен тұрады. Вирустар бактериялардан миллион есе  кiшi және оны 40000 есе үлкейтетiн электрондық  микроскоп арқылы көруге болады. Вирусты сыртынан нәруыз қабаты қаптайды, ішінде ДНҚ немесе РНҚ болады. Басының мөлшері 40 нм, ал «құйрығының» ұзындығы 20-22 нм-ге тең. «Құйрығының» ұшы – нәруыз молекуласынан тұратын қуыс түтік.

Топтары: I: dsDNA вирустары,II: ssDNA вирустары,III: dsRNA вирустары,IV: (+)ssRNA вирустары,V: (−)ssRNA вирустары,VI: ssRNA-RT вирустары,VII: dsDNA-RT вирустары, Ротавирус  кездеседі.

Иесінің  жасушамен вирус арасындағы өзара әрекеттесу - өте күрделі процесс.Вирустардың репродукциялану (лат. reproduce - өзіне ұқсасты өндіру ) циклы келесі сатыдан тұрады:

1. жасушаға жабысу
2. жасушаға ену
3. шешіну
4. вирустық ДНҚ немесе РНҚ -ның репликациялануы
5. вирустық геномның транскрипциялануы
6. вирустық ақпараттың  РНҚ-ның транслокациялануы
7. вирустық бөлшектердің (вириондардың )бастырылуы
8. вирустың жасушадан шығуы

Адсорбция (жасушаға жабысу) - ол жасушаның вирионмен инфицирленуінің  бірінші сатысы, вирион жасушалық  беткейлерге жабысады,әрбір вирус  жасушаларының бәріне ие,кейбіреулеріне ғана адсорбциялану қабілеттілігі  болатыны белгілі.Ол кейбір вирустардың  ақуызында "вирустық рецепторлар"  деп аталатын тиісті аминқышқылдық  реттіліктердің болуымен байланысты. Вирустық рецепторлар "тіркеуші "деп  аталатын ақуыздардың құрамында  болады, жасушалық рецепторларды  танып алу және олармен өзара  әрекеттесу қызметін атқарады,капсидтік  беткейлік ақуыздарының қатысуымен орындалады.

 

Вирустар майдаланатын жасушалық рецепторлар

 

Вирус	Жасуша рецепторлары
Эпштейн-Барр вирусы	В- лимфоциттер бетіндегі  R2(комплимент жүйесінің рецепторлары)
2,3,12 типті аденовирус	Жасушалық беткейлік интегриндер
Аденовирустың 37- типі	Гликопротеиндердің сиал қышқылы; МНЖ І
Адам иммундытапшылық  вирусы –  АИВ (ВИЧ)	Т- жасушалардың СD4 рецепторы ; CCR6\CXCR4 хемокиндік рецепторлар
Қарапайым ұшық жасушасы	TNF рецептор; комплименттің С3в компоненті
Цитомегаловирус	Эпидермалық өсу факторының рецепторы
Қызылша вирусы	СD46 комплимент жүйесінің рецепторлары
Грипп вирусы	Гликопротеитердің сиал қышқылы
Қызамық вирусы	Ацетилхолин рецепторы
С гепатит вирусы	Дендритті жасушалардың спецификалық  адгезия рецепторлары
Құтыру вирусы	Эпидермалық өсу факторының рецепторы; хемокиндік рецепторлар; гепаринсульфат.

 

Вирустың жасушаға енуі вирус  жабысуынан кейін келесі жағдайлардың нәтижесінде бірден басталады:ЦПМ  арқылы вирустың жасуша ішіне қарай  ығысуы, вирустық бөлшектің эндоцитозы , нәтижесінде олар цитоплазмалық  вакуольдерде жинақталады, цитоплазмалық  мембрананың вирус қабықшасымен бірігуі.Қосылып - бірігу процесіне  қатысатын  гликопротеиндердің бәріне  ортақ қасиеттері бар:

1. Олар вирион беткейінде шамамен 100-150 нм көтеріңкі орналасады;
2. Олигомерлер түзеді және  олардың пайда болуы вириондардың

                жасуша ішінде  тасымалдануына елеулі әсер етеді;

3. Құрылымында біріктіруші пептид болады;

Қабықшалы вирустардың шешінуі  екі кезеңмен жүреді- жасушалық мембранамен  қосылған беткейлік ақуыздардың  жойылуы және мембраналық ақуыздармен  байланысқан ДНҚ немесе РНҚ-ның  босансып шығуы.Қабықшасыз вирустардың  шешінуі бірнеше кезеңдерден  тұрады.Бұл процестердің  механизмі  толық зерттелмеген.

Вирустық нуклеин қышқылдарының  репликациялануы.Жаңа жасушалық бөлшектер - ол жұқтырылатын жасушада болмайтын  вирустық нуклеин қышқылдарының  және вирустық ақуыздардың барлық молекулалардың жиынтығы.

ДНҚ-лы вирустар  генетикалық  ақпаратты жасушалық геном тәріздес іске асырылады:вирустың геномдық ДНҚ-лы > аРНҚ транскрипциялануы > вирус  ақуызының трансляциялануы.

Оң жіпшелі РНҚ-лы вирустарда (пикорнавирус,флавивирус,тогавирустар) РНҚ-ның қызметін атқаратын геномдары  болады.Ол рибосомалармен танылып,трансляцияланады.

Теріс біржіпшелі және екіжіпшелі  РНҚ-лы вирустардың геномы (ортомиксовирустарда, парамиксовирустарда, рабдовирустарда) екіжіпшелі (реовирустарда) вирустың нуклеин  қышқылымен байланысқан РНҚ-полимеразаның қатысуымен аРНҚ транскибирленетін матрица қызметін атқарады.

Ретровирустардың геномы бірдей екі РНҚ молекулаларынан  тұрады.

Вирустық геномдардың  репликациясы бір -бірімен ерекшеленетін  құрамдардан тұрады:

1. екіжіпшелі ДНҚ
2. біржіпшелі ДНҚ
3. оң-біржіпшелі РНҚ
4. теріс- біржіпшелі РНҚ
5. екіжіпшелі РНҚ
6. ұқсас оң-жіпшелі РНҚ

Екіжіпшелі ДНҚ-вирустардың  репликациясы әдеттегідей жартылай концервативті механизммен жүреді: ДНҚ-ның жіптері сөгілгеннен кейін  оларға комплиментарлы жолмен жаңа жіпшелер қосылады.Бір аналық пен бір жаңадан  түзілген жіпшеден тұрады.

Біржіпшелі ДНҚ- вирустарының жалғыз өкілі - парвовирустар болып  табылады. ДНҚ-полимеразаларды репликациялық  түрі деп аталатын екіжіпшелі вирустық геномның құрылуына пайдаланады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РНҚ-да болатын  вирустардың геномикалық репликация әдістері

 

Оң-біржіпшелі РНҚ-вирустарға - пикорнавирус,флавивирус,тогавирустар жатады,геномдық оң жіпшелі РНҚ-лы аРНҚ-ның  қызметін атқарады.

Теріс- біржіпшелі РНҚ-вирустарының құрамында (ортомиксовирустарда, парамиксовирустарда, рабдовирустарда) РНҚ-тәуелді РНҚ-полимераза болады.

Екіжіпшелі РНҚ-вирусы  (ротавирус,реовирус) репликациялану механизміне  терңс болады,жасуша цитоплазмасында  жүреді.

Ретровирустар  (ұқсас  оң-жіпшелі РНҚ) терісжіпшелі ДНҚ  синтездейді.Содан соң қосарланған  ДНҚ жіпшелі жасуша хромосомасымен интеграцияланып, провирус құрайды.

Вирустардың қалыптасуы вириондар  өздігінен жиналу жолымен қалыптасады:  вириондардың құрам бөліктері вирусты  жинақтайтын жасуша цитоплазмасына немесе ядро саласының орнына тасымалданады.вирион компоненттерініің қосылуы  гидрофобтық, иондық, сутектік, стерикалық сәйкестігі бар қосындылардың болуына негізделген.

Вирустардың жасушадан шығуы - вирустардың толық репликациясының  айналымы 5-6 сағаттан (тұмау вирусы) және бірнеше тәуліктен соң (гепатовирустар, қызылша вирусы ) аяқталады.

Жарылу жолы: жойылушы жасушадан  бір уақытта көп мөлшерде вириондардың шығуы,жасушадан жарылу жолымен  липопротеинді қабықшасы жоқ ,жай  құрастырылған вирустар шығады.

Көптеген зерттеушiлер, вирустарды тiрi организмдер емес, олар тек күрделi құрылысты химиялық заттар деп есептейдi. Бiрақ вирустың ДНҚ молекулалары өзiн-өзi өндiре алады, бұл қасиет ДНҚ  тән, сондықтан вирустық РНҚ генетикалық  информацияның көзi және РНҚ өзi бола алады. Зақымданған клеткада вирустың нуклеин қышқылдарының бағдарламасы бойынша, иесiнiң рибосомаларында  спецификалық вирусты ақуыздар синтезделедi және нуклеин қышқылдарынан жаңа вирустың бөлiмдерi түзiледi.

Осы топтың барлық түрi сияқты қызылша вирусы өзiн-өзi өмiрлiк қажеттiлiкпен қамтамасыз ете алмайды. Ол тiрi организмнiң  клеткаларын бағындырып, көптеген вирусты  бөлiмдерiн тудырады. Бiрнеше уақыт  өткеннен кейiн вирустық клетка өледi де, вирустар басқа жаңа клеткаларды  зақымдайды.