2.4.3. Жизненный цикл бактериофага

Рис. 2.22. Жизненный цикл бактериофага.

Жизненный цикл типичного бактериофага показан на рис. 2.22. E. coli, являющаяся типичной клеткой-хозяином, может быть атакована по меньшей мере семью штаммами Т-фагов (от Т1 до Т7). Т-четный фаг (например, Т2-фаг) показан на рис. 2.19, А и Б и 2.20.

Рис. 2.19. А. Строение бактериофага Т2. Б. Электронная микрофотография бактериофага, полученная методом негативного контрастирования.

Рис. 2.20. Несколько упрощенных схематических изображений вирусов, отражающих различие их симметрии и размеров. Фаг Т2 показан с нитями хвостового отростка, которые фаг выпускает перед тем как инфицировать клетку; у фага λ нитей хвостового отростка нет.

Жизненные циклы большинства фагов в основном схожи. Однако у одних из них жизненный цикл протекает без перерывов; в таком случае говорят о литическом цикле развития. У других фагов, таких как фаг лямбда, фаговая ДНК, оказавшись в клетке, встраивается в ДНК клетки-хозяина и никак не проявляется на протяжении многих поколений. При каждом делении клетки фаговая ДНК копируется вместе с клеточной ДНК. Такой неактивный фаг называют профагом. Но в какой-то момент профаг вновь активируется: высвобождается из клеточной ДНК и завершает свой жизненный цикл, вызывая гибель клетки-хозяина обычным путем. Такие фаги называют лизогенизирующими, а клетку с встроенным в нее профагом – лизогенной.

2.4.4. Вирусы как возбудители болезней

Вирусы способны поражать и эукариотические клетки; при этом, как и в случае с прокариотическими клетками, каждый вирус имеет собственного специфического хозяина. ВТМ, например, инфицирует только растения табака. В целом вирусы вызывают множество различных заболеваний у растений, животных и грибов. К вирусным болезням человека относятся корь, краснуха, ветряная оспа, грипп, герпес и СПИД.

Вирусы вызывают много различных болезней у организмов почти всех других видов.

2.4.5. Строение и жизненный цикл ретровируса на примере ВИЧ

Особый интерес среди вирусных болезней вызывает СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита человека), поскольку это относительно новая болезнь. Впервые сообщение о ней появилось в СШАв 1981 г. СПИД вызывается вирусом иммунодефицита человека, или сокращенно ВИЧ. Интерес к этому вирусу объясняется еще и тем обстоятельством, что ВИЧ относится к группе вирусов, получивших название ретровирусов – название, отражающее следующую особенность этого вируса. Обычно перенос генетической информации идет в направлении ДНК–> РНК, т.е. информация, закодированная в определенном отрезке ДНК (гене) транскрибируется, т.е. считывается, с образованием соответствующей РНК. У ретровирусов же, у которых наследуемым генетическим материалом служит РНК, происходит обратная транскрипция, т.е. генетическая информация считывается в обратном направлении: от РНК к ДНК. Фермент, участвующий в обратной транскрипции, называется обратной транскриптазой. Он широко используется в генетической инженерии (гл. 25).

Рис. 2.23. Жизненный цикл вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).

  1. Вирус приближается к Т4-лимфоциту
  2. Вирусный гликопротеин прикрепляется к рецепторному белку, находящемуся на плазматической мембране
  3. Вирус проникает в клетку путем эндоцитоза
  4. Вирусная РНК высвобождается в цитоплазму вместе с ферментом обратной транскриптазой
  5. В результате транскрипции одноцепочечной вирусной РНК при участии обратной транскриптазы образуется двухцепочечная ДНК
  6. Образовавшаяся ДНК проникает в клеточное ядро и встраивается в ДНК клетки-хозяина. При каждом клеточном делении одновременно с копированием клеточной ДНК происходит копирование и встроенной вирусной ДНК. В результате число инфицированных клеток увеличивается
  7. По истечении неактивного периода, называемого латентным периодом, который длится примерно 5 лет, вирус вновь активируется. Факторы, индуцирующие превращение латентного вируса в активный, не установлены
  8. С использованием белоксинтезирующего аппарата клетки-хозяина образуется новая РНК (транскрипция) и синтезируются вирусные белки
  9. Сборка новых вирусных частиц
  10. Вирусные белки отпочковываются от клетки путем экзоцитоза
  11. В конечном счете инфицирование клетки вирусом приводит к ее гибели

На рис. 2.21 показано строение ВИЧ, а на рис. 2.23 приведена схема его жизненного цикла (см. также рис. 2.24). ВИЧ инфицирует и разрушает лейкоциты определенной группы, называемые Т-хелперными лимфоцитами, подавляя в результате активность иммунной системы. Вызываемая этим вирусом болезнь (СПИД) рассматривается в гл. 15.

Рис. 2.24. ВИЧ, покидающий инфицированную клетку.

Предыдущая | Оглавление | Следующая