Jak se přenáší virus tabákové mozaiky?

V 300. století se v rodině holandského řemeslníka Leeuwenhoeka narodil chlapec. Pojmenovali ho Anthony. Když vyrostl, stal se galantérem. Ale celý život se Anthony zajímal o broušení lup. V této věci dosáhl mimořádného úspěchu. Jeho lentikulární čočky produkovaly ostrý a jasný obraz se zvětšením až XNUMXx. To je mnohem více, než bylo možné získat pomocí tehdy dostupných dvoučočkových mikroskopů.

S pomocí svých čoček viděl Leeuwenhoek mnoho věcí, které byly dříve neviditelné. Dokonce byl schopen vidět bakterie – popsal bacily, koky a spirilly. Leeuwenhoek způsob výroby čoček tajil, takže vědci byli schopni bakterie znovu vidět až v 19. století, kdy se naučili vyrábět dobré mikroskopy. Leeuwenhoekovo dílo otevřelo cestu k výzkumu nového světa – světa mikroorganismů.

Skoro detektivka

. Jeho jméno ve vědě o virech by mělo být posuzováno téměř ve stejném světle jako jména Pasteur a Koch v bakteriologii. Existují všechny důvody, proč považovat Ivanovského za otce nové vědy – virologie.

W. Stanley

V roce 1887 postihla tabákovou plantáž na Krymu neznámá choroba: listy rostlin byly pokryty složitým abstraktním vzorem, který se šířil po listu, jako barva třpytící se z jednoho listu na druhý, z jedné rostliny na druhou. Zemědělství utrpělo těžké ztráty.

Na místo incidentu byl vyslán absolvent Petrohradské univerzity D.I. Ivanovský. Mladý vědec se rozhodl zjistit, která bakterie způsobuje onemocnění tabákem. Je třeba poznamenat, že mikrobiologie vzkvétala na konci 19. století. Existuje mikroskop, způsoby přípravy a barvení přípravků jsou známé. Proto nebude obtížné prokázat mikrobiální povahu léze. Úkol se však ukázal jako poměrně obtížný.

DI. Ivanovský

Listování obrovským množstvím přípravků připravených z výtažků z nemocných listů štěstí nepřineslo. Nebylo možné získat odpověď na otázku: jsou v extraktech z napadených listů mikrobi? Přitom při napadení zdravých listů mízou z nemocných listů (injekce do tloušťky zdravých listů) byl výsledek vždy stejný: zdravé listy po 10–15 dnech onemocněly. To připomínalo inkubační dobu charakteristickou pro jakoukoli infekci, během níž se množící mikroby pronikají do těla a způsobují onemocnění. Ale žádný přímý důkaz neexistoval.

List infikovaný virem tabákové mozaiky

Výzkumník se nevzdává a provádí pokusy na živných půdách (v té době již sloužily ke kultivaci mikroorganismů). Vědce však pronásledují neúspěchy. Je to opravdu slepá ulička? Ne! Metoda filtrování zatím nebyla vyzkoušena. Ve Francii už Chamberlant, student a přítel slavného Pasteura, vyrobil bakteriální filtr – „svíčku Chamberland“ vyrobenou z porcelánu s extrémně malými póry, které nepropouštěly nejmenší mikroby viditelné pod mikroskopem.

Ivanovský filtruje šťávu z nemocných listů přes tento filtr. Myšlenka je jednoduchá, filtrovaná šťáva by měla být bez choroboplodných zárodků. A proto nebude schopen infikovat zdravé tabákové listy. Ale k úžasu badatele, když se na zdravé listy nanese kapka absolutně průhledné tekutiny, objeví se na nich charakteristický abstraktní vzor, ​​tzn. nemoc se vyvíjí. Existuje pouze jeden závěr – filtrovaná šťáva rostliny obsahuje neznámé mikroby – původce onemocnění tabákové mozaiky (TMD).

Kresba Ivanovského zobrazující virové krystaly a amorfní virové inkluze v buňkách mozaikového tabáku

DI. Ivanovský navrhl, že TMV je tisíckrát menší než již známé mikroby, a proto prošly bakteriálním filtrem. Takto byly objeveny nové neviditelné mikroby“ – filtrovatelné viry (1892 g.).

Výraz „virus“ (z lat. virus – jed) navrhl Holanďan Beijerinck k označení infekční povahy filtrovaných rostlinných tekutin. Název „filtrovatelné viry“ se používal až do konce 30. a počátku 40. let. XX století.

Mikrofotografie různých virů

Následně se ukázalo, že malými póry (0,5 mikronu) bakteriálních filtrů mohou procházet nejen viry, ale i tzv. L-formy bakterií. V důsledku toho nelze filtrovatelnost, určovanou malou velikostí, považovat za vlastnost, která odlišuje viry od jiných mikroorganismů, a proto není důvod zachovávat definici „filtrovatelné“. Filtrovatelné viry se staly jen viry.

Po stopách, které zanechali mazaní neviditelní lidé, se pečlivému badateli podařilo proniknout do jejich tajemství. Ukázalo se, že TMV může krystalizovat. V roce 1935 slavný virolog W. Stanley potvrdil schopnost tvorby krystalů a prokázal možnost existence v krystalické formě nejen TMV, ale i řady dalších virů. Výraz „Ivanovského krystaly“ tak získal uznání.

Viry však stále zůstávaly nepolapitelné a záhadné, protože jsou extrémně malé a ve světelném mikroskopu je nelze vidět. Ukázalo se tedy, že viry se po svém vynálezu ve 30. letech staly jedním z prvních biologických objektů studovaných pomocí elektronového mikroskopu. minulého století.

Virové impérium

A zpětně, právě naopak.
Pokud by tomu tak bylo,
to by nebylo nic, ale kdyby to nebylo nic,
bylo by to tak, ale protože to tak není,
Tak to je a není to tak! To je logika věci.

L. Carroll, “Alice’s Travels in Wonderland”

Objev virů začal patogenem tabákové mozaiky. V současné době existuje velké množství známých virů, ale jsou tak malé, že podle akademika V.M. Ždanov, sbírka všech známých virů, „by se vešla do krabice velikosti zrnka máku“.

Struktura viru tabákové mozaiky

Viry doprovázejí vše živé ode dne narození až do smrti. Tato zákeřná neviditelná stvoření způsobují velké škody. Více než polovina všech lidských onemocnění (více než 500 různých virových infekcí) je způsobena viry. Infikují zvířata, rostliny a dokonce i jejich nejbližší „příbuzné“ v mikrokosmu – bakterie.

“Říše virů je říší zla.” Po tisíce let zvěrstva virů (neštovice, vzteklina, chřipka, dětská obrna, rakovina, encefalitida, spalničky, příušnice a další lidské nemoci; slintavka a kulhavka, leukémie, infekční anémie, pseudovzteklina atd.) – u zvířat; pruhovaná mozaika z brambor, mozaika a rajče pruhované, mozaika z tabáku a řepy, žloutenka řepy, zakuklení obilnin atd.) zůstaly nepotrestány. První úspěchy v boji proti virům přišly relativně nedávno.

Vlastnosti virů

Viry jsou nejmenší živé organismy. Jejich rozměry jsou menší než polovina vlnové délky světla, proto se měří v nanometrech (1 nm = 10-9 m). Velikosti virů se pohybují od 20 do 300 nm. Viry nejsou schopny růst na umělých živných médiích a vyvíjejí se pouze v živých buňkách.

Postupem času se však ukázalo, že kromě virů existují také bakterie, jejichž velikosti nejsou větší než 0,5 mikronu. Jde o rickettsie, pojmenované po objeviteli, americkém vědci H.T. Ricketts (skupina patogenů způsobujících horečku Skalistých hor, tyfus, na který výzkumník zemřel), chlamydie (původce trachomu, pneumonie, granuloma inguinale atd.) a mykoplazma. Navíc tyto mikroorganismy také nerostou na živných médiích. Ani takový prvok jako malarické plazmodium není schopen růst na umělých živných půdách. Všichni potřebují k existenci živou buňku Slovo „pouze“ v této frázi chybí. Je to náhoda?

Dnes vědci „navrhli“ viry, aby se množily nejen v izolovaných buňkách, ale také na subcelulárních strukturách (izolovaná jádra, mitochondrie, ribozomy). A představte si, že se jim to líbilo.

Dvě kritéria, podle kterých byly viry dříve izolovány z mikroorganismů, tedy selhala. Vyvstávají otázky: kdo nebo co jsou viry a jak se liší od ostatních zástupců mikrokosmu?

Viry jsou docela jednoduché. Nejjednodušší se skládají z nukleových kyselin a proteinů. Genetický aparát virů je reprezentován různými formami nukleových kyselin, jiné formy života nemají takovou rozmanitost. Jak je známo, u rostlin a živočichů se genetický aparát skládá z dvouvláknové DNA a RNA, která funguje jako nosič informace, je vždy jednovláknová. Zdá se, že příroda ve virech vyzkoušela všechny možné varianty nukleových kyselin: jednovláknovou a dvouvláknovou RNA, jednovláknovou a dvouvláknovou DNA. V tomto případě může být DNA buď lineární, nebo uzavřená v kruhu.

DNA nebo RNA tvoří jádro viru, obklopené ochranným proteinovým obalem – kapsidou. Plně vytvořená virová částice se nazývá virion. Některé viry (herpes nebo chřipka) mají také lipoproteinový obal vytvořený z plazmatické membrány hostitelské buňky. Viry, na rozdíl od všech ostatních organismů, nemají buněčnou strukturu.

Virový obal může být často sestaven z opakujících se identických podjednotek – kapsomer. Tvoří struktury s vysokým stupněm symetrie. Tyto struktury jsou schopné krystalizace, což zjistil D.I. Ivanovský. Tato vlastnost virů byla využita ke studiu jejich struktury pomocí krystalografických metod založených na využití rentgenového záření a elektronové mikroskopie.

Tady se nuceně zastavíme. Pojďme na „hřiště“ virů.

Hra bez pravidel

1. Lidé od pradávna používali různé dezinfekční prostředky k boji s infekcemi. Relativně nedávno se k těmto účelům používal 3–5% roztok fenolu (kyseliny karbolové), který zabíjí všechny mikroorganismy, k dezinfekci drobných ranek se používaly různé lihové tinktury.

S viry to tak není! Nukleová kyselina viru je izolována pomocí fenolu a skladována v alkoholu!

2. Antibiotika, která zabíjejí bakterie, jsou pro viry neškodná.

3. Buňku rozdělenou na „jednoduché“ dílčí struktury (skořápka, cytoplazma, jádro, jadérka, mitochondrie, ribozomy atd.) nelze obnovit. A viry jsou možné! V roce 1957 dva němečtí výzkumníci Girrer a Schramm zničili virus tabákové mozaiky a odděleně izolovali nukleovou kyselinu a protein. Poté části znovu smíchali, aby vytvořili původní životaschopný virus. Následně byly provedeny experimenty na hybridizaci virů. Nukleová kyselina jednoho viru byla smíchána (Aa) s proteiny jiného viru (BB), a zároveň byl získán životaschopný hybrid (Av). V řadě vlastností byl shodný s virem Aa. V první generaci však produkoval potomky viru Bv. U virů je tedy nukleová kyselina zodpovědná i za přenos genetické informace.

Schéma 1. Hybridizace virů

Ukázalo se, že i takoví kříženci vznikají přirozeně a způsobují chronická virová onemocnění.

Architektura virionu

Pojem „virionová architektura“ se objevil na počátku 1960. let XNUMX. století.

Viriony jsou obvykle symetrická tělesa skládající se, jak je naznačeno výše, z opakujících se prvků – kapsomer. Struktura virionů, určená vzájemnými interakcemi proteinů a s nukleovými kyselinami, je založena na zákonech termodynamiky, které určují správnou krystalickou strukturu virionů. Tyto struktury jsou tvořeny vlastní montáží. Možné chyby během tohoto procesu jsou také opraveny v důsledku zákonů termodynamiky. Zákony termodynamiky navíc vysvětlují rekonstrukci počáteční struktury virionu při smíchání jeho jednotlivých složek.

Viriony různých virů:
а– virus vakcíny proti neštovicím; б– lidský virus herpes simplex,
в– virus hepatitidy B, г– lidský adenovirus, д– virus chřipky
е– virus hepatitidy A, ж– bakteriofág lambda

Viriony jsou konstruovány „s největší hospodárností“ a mají jeden ze dvou typů symetrie: spirála nebo krychle. Většina virů, které infikují rostliny a lidi (viry chřipky a příušnic), jsou konstruovány podle spirálního typu symetrie. Podle kubického typu symetrie – mnoho lidských a zvířecích virů (adenoviry způsobující onemocnění dýchacích cest, poliovirus, slintavka a kulhavka atd.).

Komplexní viry – viry chřipky a parainfluenzy, rhabdoviry, virus neštovic a bakteriofágy (viry infikující bakterie). Virus neštovic je obr mezi viry.

Struktura bakteriofága

Evoluční původ virů

Nedávno byla přijata hypotéza o buněčném původu virů, podle které vznikly z „uteklé“ nukleové kyseliny. Jinými slovy, nukleová kyselina získala schopnost replikovat se nezávisle na buňce, ze které „unikla“. Nesmíme však zapomínat, že k replikaci takové nukleové kyseliny dochází pomocí materiálu z této nebo jiných buněk. V důsledku toho nelze viry považovat za primitivní prekurzory buněčných organismů. K této problematice se vrátíme na konci cesty na zastávce „Retroviry“.

Státní rozpočtová vzdělávací instituce vyššího odborného vzdělávání
„Tjumenskij
Státní zdravotní univerzita“ Ministerstva zdravotnictví a sociálního rozvoje
Ruské federace
(GBOU VPO Tyumen State Medical University Ministerstva zdravotnictví Ruska)
Tabákový virus
mozaika

2.

Virus tabákové mozaiky – tyčinkovitý
RNA rostlinný virus
infikující rostliny rodu Nicotiana a
i ostatní členové rodiny
Solanaceae. Kapsida viru představuje
je spirála skládající se ze 130 závitů s
stoupání šroubovice je 23 Å. Spirála
tvořený z 2130 stejných molekul
protein (monomery) obsahující 158
aminokyselinové zbytky. Genetický
materiál viru tabákové mozaiky
je jednovláknová RNA. Molekula
RNA je hluboce zabudována v proteinu a opakuje se
protein helix pitch.

3.

Prvním se stal virus tabákové mozaiky
otevřený virus. Objevil ho Dmitry
Ivanovský v roce 1892 při filtraci
příprava nemocných rostlin přes filtr,
inhibující bakterie. Ukázalo se, že
roztok zůstal i po filtraci
schopnost infikovat zdravé rostliny.
Pak vznikl předpoklad, že ve vodě
buď jed nebo nějaká ultramalá stvoření,
které nejsou viditelné pod mikroskopem.
.

4.

• V roce 1935 Wendell
Stanley byl první
purifikovaný TMV přípravek
z infikované rostliny
tabák.
.
V roce 1939 se objevili
první elektronický
mikrofotografie tohoto
virus.

5.

S TMV se na listech a plodech nacházejí skvrny, v důsledku čehož první
získat mozaikový vzhled, odkud pochází tento název. U infikovaných
Na některých místech se kůže ztenčuje a stává se snadno propustnou.

6.

Infekce
virus
• K virové infekci rostlin dochází mechanickými prostředky. poškození a
doprovázené výskytem skvrn rozkladu.
prémiové barvy na listech a plodech inhibice vývoje TMV ovlivňuje buňky
chloroplasty, resp
chlorofyl je zničen, což způsobuje selhání
při fotosyntéze, narušuje dýchání a
další potřebné procesy
normální život
rostliny. Virus tabákové mozaiky
přenášených semeny, šťávou
nemocné rostliny během sběru
sazenice, při zaštipování,
kontakt mezi nemocnými a zdravými
rostlin a snadné vzájemné
zraněný, např. ve větru.
Nositelé tohoto patogenu
považovány – mšice, ploštice, roztoči, půda
háďátka. Mozaika proniká skrz
poškozené části rostliny.

7.

Co je to tabákový virus?
Mozaiky…
• Kapsida viru vypadá jako šroubovice tvořená 130
v zatáčkách. Skládá se z 2130 obsahujících monomery
158 aminokyselinových zbytků. Genetický materiál
TMV je jednovláknová RNA. Ten druhý je obsažen v
proteinová kapsida, reprezentovaná 2130 identickými
polypeptidové podjednotky. V roce 1955 ve studii s
“oblékání” dokázalo, že nejen DNA umí
působí jako nosič genetického materiálu.
Frenkel-Conrad vzal dva kmeny patogenu, které se liší
mezi sebou podle rozsahu a druhu poškození listů
tabák Oddělení proteinové kapsidy od ribonukleové kyseliny
kyseliny, zrekonstruoval patogenního agens tak, že
takže RNA z jednoho kmene je pokryta proteinovým obalem
další. To prokázalo, že se choroba projevila na listech
nebyla určena proteinovým kmenem, ale závisela na
dědičný materiál. Kopírování ribonukleové kyseliny
Kyselina TMV se vyskytuje prostřednictvím RNA-dependentní RNA polymerázy kódované v genomu tohoto druhu
patogen. Na začátku tento enzym dokončí řetězec
princip komplementarity (minus strand), nekódování
proteiny, na rozdíl od plusového řetězce, a poté se syntetizuje podél něj
obrovské množství patogenní RNA.

8.

9.

Ochrana proti viru tabákové mozaiky
• Den před výsadbou sazenic rajčat a paprik v otevřeném terénu, a pak rostliny během
vegetační období, postříkáno vodnou suspenzí obsahující 10 % mléka (obsah tuku 2,5–3,0 %) a
0,1% standardní (5%) alkoholový roztok jódu, to znamená, že je potřeba 10 litrů pracovního roztoku
9 litrů vody, 1 litr mléka a 10 ml lihového roztoku jódu. Pokud existují ekonomické
možnosti takového postřiku v první polovině vegetačního období rajčat a paprik
doporučuje se strávit 3–5 s intervalem 7–10 dní, v důsledku čehož rostliny
jsou pokryty tenkou ochrannou fólií, která zabraňuje kontaktnímu přenosu virů.

10.

• TMV sehrála důležitou roli nejen při objevu
nové
patogen a takový směr
.
moderní vědy jako je virologie, ale i v
další výzkum chování
patogenních agens, jejich rozmnožování, jakož i
pomohl pochopit mechanismus vzniku
veverka v kleci. Jeho studium, zejména
moderní metody, které jsou stále aktuální
den.