Virusų morfologija ir struktūra tiriama elektroniniu mikroskopu, nes jų dydis yra mažas ir panašus į bakterijų membranos storį. Virionų forma gali būti įvairi: lazdelės formos (tabako mozaikos virusas), kulkos formos (pasiutligės virusas), sferinė (poliomielito virusai, ŽIV), spermatozoidų formos (daug bakteriofagų).
Virusų dydžiai nustatomi naudojant elektroninę mikroskopiją, ultrafiltruojant per filtrus, kurių porų skersmuo žinomas, ultracentrifuguojant. Vienas mažiausių virusų yra poliomielito virusas (apie 20 nm), didžiausias – raupai (apie 350 nm).
Atskirkite paprastus (pavyzdžiui, poliomielito viruso) ir kompleksinius (pavyzdžiui, gripo, tymų) virusus. Paprasčiausiai išdėstytuose virusuose nukleino rūgštis yra prijungta prie baltymo apvalkalo, vadinamo kapsidu (iš lot. capsa – apvalkalas). Kapsidas susideda iš pasikartojančių morfologinių subvienetų – kapsomerų. Nukleino rūgštis ir kapsidė sąveikauja viena su kita, sudarydamos nukleokapsidę. Sudėtinguose virusuose kapsidą supa papildomas lipoproteininis apvalkalas – superkapsidė (ląstelė-šeimininkės membraninių struktūrų darinys), turintis spyglių. Virionams būdinga spiralinė, kubinė ir sudėtinga kapsidų simetrijos rūšis. Spiralinis simetrijos tipas atsiranda dėl spiralinės nukleokapsidės struktūros, kubinis simetrijos tipas – dėl izometriškai tuščiavidurio kūno susidarymo iš kapsidės, kurioje yra virusinės nukleorūgšties.
Kapsidas ir superkapsidas saugo virionus nuo aplinkos poveikio, sukelia selektyvią sąveiką (adsorbciją) su ląstelėmis, nustato antigenines ir imunogenines virionų savybes. Vidinės virusų struktūros vadinamos šerdimi.Virusologijoje naudojamos šios taksonominės kategorijos: šeima (vardas baigiasi viridae), pošeimis (vardas baigiasi virinae), gentis (vardas baigiasi virusu).
Tačiau genčių ir ypač pošeimių pavadinimai suformuluoti ne visiems virusams. Viruso tipas negavo dvejetainio pavadinimo, kaip bakterijos.
Virusai klasifikuojami pagal šias kategorijas:
§ nukleorūgšties tipas (DNR arba RNR), jos struktūra, grandžių skaičius (viena arba dvi),
§ viruso genomo dauginimosi ypatumai;
§ virionų dydis ir morfologija, kapsomerų skaičius ir simetrijos tipas;
§ superkapsidės buvimas;
§ jautrumas eteriui ir deoksicholatui;
§ veisimosi vieta narve;
§ antigeninės savybės ir kt.
Virusai užkrečia stuburinius ir bestuburius, taip pat augalus ir bakterijas. Virusai, būdami pagrindiniais žmogaus infekcinių ligų sukėlėjais, dalyvauja ir kancerogenezės procesuose, gali būti perduodami įvairiais būdais, taip pat ir per placentą (raudonukės virusas, citomegalovirusas ir kt.), pažeidžiant žmogaus vaisius. Jie gali sukelti poinfekcinių komplikacijų – miokardito, pankreatito, imunodeficito ir kt.
Be įprastų virusų, žinomi vadinamieji nekanoniniai virusai - prionai - baltymų infekcinės dalelės, kurios yra baltyminio pobūdžio sukėlėjai, fibrilių pavidalu, kurių dydis yra 10,20x100,200 nm. Prionai, matyt, yra ir žmonių ar gyvūnų autonominio geno induktoriai, ir produktai, o lėtos virusinės infekcijos sąlygomis (Creutzfeldt liga, Jacob, Kuru ir kt.) sukelia jiems encefalopatiją. Kiti neįprasti virusams artimi agentai yra viroidai, mažos žiedinės, superspiralinės RNR molekulės, kuriose nėra baltymų, sukeliančių augalų ligas.
3 skyrius
MIKROORGANIZMŲ FIZIOLOGIJA
Mikroorganizmų fiziologija tiria mikrobų ląstelių gyvybinę veiklą, jų mitybos, kvėpavimo, augimo, dauginimosi procesus, sąveikos su aplinka dėsnius.
Medicininės mikrobiologijos dalykas – patogeninių ir oportunistinių mikroorganizmų, galinčių sukelti žmonių ligas, fiziologija. Šių mikroorganizmų fiziologijos išaiškinimas svarbus mikrobiologinei diagnostikai, patogenezės supratimui, infekcinių ligų gydymui ir profilaktikai, žmogaus santykiams su aplinka reguliuoti ir kt.
Cheminė bakterijų sudėtis
Į mikroorganizmų sudėtį įeina vanduo, baltymai, nukleino rūgštys, angliavandeniai, lipidai ir mineralai.
Vanduo yra pagrindinis bakterinės ląstelės komponentas, kuris sudaro apie 80% jos masės. Jis yra laisvoje arba surištoje būsenoje su ląstelės struktūriniais elementais. Ginčų metu vandens kiekis sumažinamas iki 18,20 proc. Vanduo yra daugelio medžiagų tirpiklis ir taip pat atlieka mechaninį vaidmenį užtikrindamas turgorą. Vykstant plazmolizei – ląstelei netenkant vandens hipertoniniame tirpale – protoplazma atsiskiria nuo ląstelės membranos. Vandens pašalinimas iš ląstelės, džiovinimas, medžiagų apykaitos procesų sustabdymas. Dauguma mikroorganizmų gerai toleruoja džiovinimą. Trūkstant vandens, mikroorganizmai nesidaugina. Vakuuminis džiovinimas iš užšaldytos būsenos (liofilizavimas) sustabdo dauginimąsi ir skatina ilgalaikį mikrobų mėginių išsaugojimą.
Baltymai (40,80 % sausos masės) lemia svarbiausias bakterijų biologines savybes ir dažniausiai susideda iš 20 aminorūgščių derinių. Bakterijos apima diaminopimelio rūgštį (DAP), kurios nėra žmogaus ir gyvūnų ląstelėse. Bakterijose yra daugiau nei 2000 skirtingų baltymų, randamų struktūriniuose komponentuose ir dalyvaujančių medžiagų apykaitos procesuose. Dauguma baltymų turi fermentinį aktyvumą. Bakterijų ląstelės baltymai lemia bakterijų antigeniškumą ir imunogeniškumą, virulentiškumą ir rūšis.
Bakterijų nukleorūgštys atlieka panašias funkcijas kaip ir eukariotinės ląstelės: chromosomos pavidalo DNR molekulė atsakinga už paveldimumą, ribonukleorūgštys (informacinė, arba matricinė, transportinė ir ribosominė) dalyvauja baltymų biosintezėje.
Bakterijas galima apibūdinti (taksonomiškai) pagal guanino ir citozino (GC) sumos kiekį moliniais procentais (M%) nuo bendro DNR bazių skaičiaus. Tikslesnė mikroorganizmų savybė yra jų DNR hibridizacija. Hibridizacijos metodo pagrindas
DNR – denatūruotos (viengrandės) DNR gebėjimas renatūruotis, t.y. susijungia su komplementaria DNR grandine ir sudaro dvigrandės DNR molekulę.
Bakterinius angliavandenius sudaro paprastos medžiagos (mono- ir disacharidai) ir sudėtingi junginiai. Polisacharidai dažnai randami kapsulėse. Kai kurie tarpląsteliniai polisacharidai (krakmolas, glikogenas ir kt.) yra rezervinės maistinės medžiagos.
Lipidai daugiausia yra citoplazminės membranos ir jos darinių dalis, taip pat bakterijų ląstelių sienelė, pavyzdžiui, išorinė membrana, kurioje, be biomolekulinio lipidų sluoksnio, yra ir LPS. Lipidai gali atlikti rezervinių maistinių medžiagų vaidmenį citoplazmoje. Bakterinius lipidus sudaro fosfolipidai, riebalų rūgštys ir gliceridai. Mycobacterium tuberculosis turi daugiausia lipidų (iki 40%).
Bakterijų mineralinės medžiagos randamos pelenuose po ląstelių sudeginimo. Dideliais kiekiais aptinkama fosforo, kalio, natrio, sieros, geležies, kalcio, magnio, taip pat mikroelementų (cinko, vario, kobalto, bario, mangano ir kt.), kurie dalyvauja reguliuojant osmosinį slėgį, pH. terpės redokso potencialas, aktyvina fermentus, yra fermentų, vitaminų ir mikrobinės ląstelės struktūrinių komponentų dalis.
Bakterijų mityba
Bakterinės ląstelės maistinės savybės yra maistinių medžiagų substratų įsisavinimas per visą jos paviršių, taip pat greitas medžiagų apykaitos procesų greitis ir prisitaikymas prie kintančių aplinkos sąlygų.
Maisto rūšys... Bakterijų paplitimą skatina įvairus maistas. Mikroorganizmams reikia angliavandenių, azoto, sieros, fosforo, kalio ir kitų elementų. Priklausomai nuo anglies šaltinių mitybai, bakterijos skirstomos į autotrofus (iš graikų autos - pati, trophe - maistas), naudojant anglies dioksidą CO2 ir kitus neorganinius junginius savo ląstelėms kurti, ir heterotrofus (iš graikų heteros - kitas, trofas). - maistas), maitinantis jau paruoštais organiniais junginiais. Autotrofinės bakterijos – tai dirvožemyje randamos nitrifikuojančios bakterijos; sieros bakterijos, gyvenančios vandenyje su vandenilio sulfidu; geležies bakterijos, gyvenančios vandenyje su juodąja geležimi ir kt.
Mikroorganizmai skirstomi į dvi grupes, priklausomai nuo oksiduojamo substrato, vadinamų elektronų arba vandenilio donoru. Mikroorganizmai, naudojantys neorganinius junginius kaip vandenilio donorus, vadinami litotrofiniais (iš graikų lithos – akmuo), o mikroorganizmai, naudojantys organinius junginius kaip vandenilio donorus – organotrofais.
Atsižvelgiant į energijos šaltinį, tarp bakterijų išskiriami fototrofai, t.y. fotosintezės (pavyzdžiui, melsvadumbliai, naudojantys šviesos energiją) ir chemotrofai, kuriems reikalingi cheminiai energijos šaltiniai.
Augimo veiksniai... Kad mikroorganizmai augtų maistinėse terpėse, reikalingi tam tikri papildomi komponentai, vadinami augimo faktoriais. Augimo faktoriai – mikroorganizmams būtini junginiai, kurių jie negali susintetinti patys, todėl turi būti dedami į maistines terpes. Tarp augimo faktorių išskiriamos: aminorūgštys, reikalingos baltymams gaminti; purinai ir pirimidinai, reikalingi nukleorūgščių susidarymui; vitaminų, kurie yra kai kurių fermentų dalis. Terminai "auksotrofai" ir "prototrofai" vartojami mikroorganizmų ir augimo faktorių santykiui apibūdinti. Auksotrofams reikalingas vienas ar daugiau augimo faktorių; prototrofai patys gali susintetinti augimui reikalingus junginius. Jie gali sintetinti komponentus iš gliukozės ir amonio druskų.
Mitybos mechanizmai.Įvairių medžiagų patekimas į bakterijų ląstelę priklauso nuo jų molekulių dydžio ir tirpumo lipiduose ar vandenyje, terpės pH, medžiagų koncentracijos, įvairių membranos pralaidumo faktorių ir kt. Ląstelės sienelė leidžia mažas molekules ir jonus. praeiti, sulaikant makromolekules, sveriančias daugiau nei 600 D. Pagrindinis medžiagų patekimo į ląstelę reguliatorius yra citoplazminė membrana. Tradiciškai galima išskirti keturis maistinių medžiagų įsiskverbimo į bakterijų ląstelę mechanizmus: tai paprasta difuzija, palengvinta difuzija, aktyvus transportavimas ir grupinė perkėlimas. Paprasčiausias medžiagų patekimo į ląstelę mechanizmas yra paprasta difuzija, kurios metu medžiagų judėjimas vyksta dėl jų koncentracijos skirtumo abiejose citoplazminės membranos pusėse. Medžiagos prasiskverbia per citoplazminės membranos lipidinę dalį (organinės molekulės, vaistai), o rečiau – vandens pripildytais kanalais citoplazminėje membranoje. Pasyvi difuzija vyksta nenaudojant energijos.
Palengvinta difuzija taip pat atsiranda dėl medžiagų koncentracijos skirtumo abiejose citoplazminės membranos pusėse. Tačiau šis procesas vyksta naudojant nešiklio molekules, lokalizuotas citoplazminėje membranoje ir turinčias specifiškumą. Kiekvienas nešiklis perneša atitinkamą medžiagą per membraną arba pereina į kitą citoplazminės membranos komponentą – patį nešiklį.
Baltymai-nešėjai gali būti permeazės, kurių sintezės vieta yra citoplazminė membrana. Supaprastinta difuzija vyksta nenaudojant energijos, medžiagos pereina iš didesnės koncentracijos į mažesnę.
Aktyvus pernešimas vyksta permeazių pagalba ir yra skirtas pernešti medžiagas iš mažesnės koncentracijos į didesnę, t.y. tarsi prieš srovę, todėl šį procesą lydi medžiagų apykaitos energijos (ATP), susidarančios dėl redokso reakcijų ląstelėje, sąnaudos.
Grupių perkėlimas (translokacija) panašus į aktyvų transportą, besiskiriantis tuo, kad pernešama molekulė pernešimo metu modifikuojama, pavyzdžiui, fosforilinama. Medžiagos išsiskiria iš ląstelės difuzijos būdu ir dalyvaujant transportinėms sistemoms - bakterijų fermentams. Fermentai atpažįsta atitinkamus metabolitus (substratus), sąveikauja su jais ir pagreitina chemines reakcijas. Fermentai – tai baltymai, dalyvaujantys anabolizmo (sintezės) ir katabolizmo (skilimo) procesuose, t.y. medžiagų apykaitą. Daugelis fermentų yra tarpusavyje susiję su mikrobų ląstelės struktūromis. Pavyzdžiui, citoplazminėje membranoje yra redokso fermentų, dalyvaujančių kvėpavime ir ląstelių dalijimuisi; fermentai, kurie aprūpina ląstele mitybą ir kt. Citoplazminės membranos ir jos darinių redokso fermentai suteikia energijos intensyviems įvairių struktūrų, tarp jų ir ląstelės sienelės, biosintezės procesams. Ląstelės sienelėje randami fermentai, susiję su ląstelių dalijimusi ir autolize. Vadinamieji endozimai katalizuoja medžiagų apykaitą, vykstančią ląstelės viduje.
Egzofermentus ląstelė išskiria į aplinką, skaidydami maistinių medžiagų substratų makromolekules iki paprastų junginių, kuriuos ląstelė pasisavina kaip energijos, anglies ir kt. šaltinius. Kai kurie egzofermentai (penicilinazė ir kt.) inaktyvuoja antibiotikus, atlikdami apsauginę funkciją. .
Atskirkite konstitucinius ir indukuojamus fermentus. Konstituciniai fermentai apima fermentus, kuriuos ląstelė sintetina nuolat, nepriklausomai nuo substratų buvimo maistinėje terpėje. Indukuojamus (adaptyvius) fermentus bakterijos ląstelė sintetina tik tuo atveju, jei terpėje yra šio fermento substratas. Pavyzdžiui, E. coli p-galaktozidazė praktiškai nesusidaro terpėje su gliukoze, tačiau jos sintezė smarkiai padidėja, kai auginama terpėje su laktoze ar kita p-galaktozidoze.
Kai kurie fermentai (vadinamieji agresijos fermentai) naikina audinius ir ląsteles, todėl užkrėstame audinyje dauginasi mikroorganizmai ir jų toksinai. Šie fermentai apima hialuronidazę, kolagenazę, dezoksiribonukleazę, neuraminidazę, lecitovitellazę ir kt. Taigi streptokokinė hialuronidazė, skaidydama jungiamojo audinio hialurono rūgštį, skatina streptokokų ir jų toksinų plitimą.
Yra žinoma daugiau nei 2000 fermentų. Jie skirstomi į šešias klases: oksidoreduktazės – redokso fermentai (joms priklauso dehidrogenazės, oksidazės ir kt.); transferazės, pernešančios atskirus radikalus ir atomus iš vieno junginio į kitą; hidrolazės, kurios pagreitina hidrolizės reakcijas, t.y. medžiagų skaidymas į paprastesnes, pridedant vandens molekulių (esterazės, fosfatazės, gliukozidazės ir kt.); liazės, kurios nehidroliziniu būdu skaido chemines grupes iš substratų (karboksilazės ir kt.); izomerazės, paverčiančios organinius junginius į jų izomerus (fosfoheksoizomerazė ir kt.); ligazės, arba sintetazės, kurios pagreitina sudėtingų junginių sintezę iš paprastesnių (asparagino sintetazės, glutamino sintetazės ir kt.).
Mikroorganizmų identifikavimui naudojami fermentinės sudėties skirtumai, nes jie lemia įvairias jų biochemines savybes: sacharolitines (cukrų skaidymas), proteolitines (baltymų skaidymas) ir kitas, nustatomas pagal galutinius skilimo produktus (susidaro šarmai, rūgštys, vandenilio sulfidas, amoniakas ir kt.) ...
Mikroorganizmų fermentai naudojami genų inžinerijoje (restrikcijos fermentai, ligazės ir kt.) biologiškai aktyviems junginiams, acto, pieno, citrinos ir kitoms rūgštims, pieno rūgšties produktams gauti, vyndarystėje ir kitose pramonės šakose. Fermentai naudojami kaip biologiniai priedai skalbimo milteliuose ("Oka" ir kt.), siekiant sunaikinti baltyminius teršalus.
Bakterijų kvėpavimas
Kvėpavimas, arba biologinė oksidacija, pagrįsta redokso reakcijomis, dėl kurių susidaro ATP – universalus cheminės energijos kaupiklis. Mikrobų ląstelei gyvybinei veiklai reikia energijos. Kvėpavimo metu vyksta oksidacijos ir redukcijos procesai: oksidacija – donorų (molekulių ar atomų) išskyrimas vandenilio ar elektronų; redukcija – vandenilio arba elektronų pridėjimas prie akceptoriaus. Vandenilio ar elektronų akceptorius gali būti molekulinis deguonis (toks kvėpavimas vadinamas aerobiniu) arba nitratas, sulfatas, fumaratas (toks kvėpavimas vadinamas anaerobiniu – nitratas, sulfatas, fumaratas). Anaerobiozė (iš graikų Aeg - oras + bios - gyvybė) yra gyvybiškai svarbi veikla, kuri vyksta, kai nėra laisvo deguonies. Jei organiniai junginiai yra vandenilio donorai ir akceptoriai, tai šis procesas vadinamas fermentacija. Fermentacijos metu anaerobinėmis sąlygomis vyksta fermentinis organinių junginių, daugiausia angliavandenių, skaidymas. Atsižvelgiant į galutinį angliavandenių skilimo produktą, išskiriamas alkoholis, pieno rūgštis, acto rūgštis ir kitos fermentacijos rūšys.
Molekulinio deguonies atžvilgiu bakterijas galima suskirstyti į tris pagrindines grupes: privalomąsias, t.y. privalomieji, aerobai, privalomieji anaerobai ir fakultatyviniai anaerobai.
Privalomi aerobai gali augti tik esant deguoniui. Privalomi anaerobai (klostridijų botulizmas, dujinė gangrena, stabligė, bakteroidai ir kt.) auga tik aplinkoje, kurioje nėra deguonies, kuris jiems yra toksiškas. Esant deguoniui, bakterijos sudaro deguonies peroksido radikalus, įskaitant vandenilio peroksidą ir deguonies superoksido anijoną, kurie yra toksiški privalomoms anarobinėms bakterijoms, nes nesudaro atitinkamų inaktyvuojančių fermentų. Aerobinės bakterijos atitinkamais fermentais (katalaze, peroksidaze ir superoksido dismutaze) inaktyvuoja vandenilio peroksidą ir superoksido anijoną. Fakultatyviniai anaerobai gali augti esant deguoniui arba jo nesant, nes jie gali pereiti nuo kvėpavimo, esant molekuliniam deguoniui, į fermentaciją, kai jo nėra. Fakultatyviniai anaerobai geba atlikti anaerobinį kvėpavimą, vadinamą nitratais: nitratas, kuris yra vandenilio akceptorius, redukuojamas iki molekulinio azoto ir amoniako. Tarp privalomųjų anaerobų išskiriamos aerotolerantiškos bakterijos, kurios išlieka ir esant molekuliniam deguoniui, bet ne. panaudok tai.
Anaerobų auginimui bakteriologinėse laboratorijose naudojami anaerostatai – specialūs konteineriai, kuriuose oras pakeičiamas dujų mišiniu, kuriame nėra deguonies. Orą iš auginimo terpės galima pašalinti virinant, naudojant cheminius deguonies adsorbentus, dedamus į anaerostatus ar kitus konteinerius su pasėliais.
Bakterijų augimas ir dauginimasis
Bakterijų gyvybinei veiklai būdingas augimas - ląstelės struktūrinių ir funkcinių komponentų susidarymas ir pačios bakterijos ląstelės padidėjimas, taip pat dauginimasis - savaiminis dauginimasis, dėl kurio padidėja bakterijų ląstelių skaičius. gyventojų.
Bakterijos dauginasi dvejetainiu būdu dalijantis per pusę, rečiau – pumpurus.
Aktinomicetai, kaip ir grybai, gali daugintis sporomis. Aktinomicetai, būdami šakojančios bakterijos, dauginasi skaidydami gijines ląsteles. Gramteigiamos bakterijos dalijasi įaugdamos į ląstelę susintetintas dalijimosi pertvaras, o gramneigiamos – susiaurėjimo būdu, susidariusios hantelio formos figūrėlės, iš kurių susidaro dvi identiškos ląstelės.
Ląstelių dalijimasis vyksta prieš bakterinės chromosomos replikaciją pusiau konservatyviai (atsidaro dvigrandė DNR grandinė ir kiekviena grandinė užbaigiama komplementaria grandine), dėl ko bakterijos branduolio DNR molekulės padvigubėja. nukleoidas. Chromosominės DNR replikacija vykdoma nuo pradinio taško ogi (iš anglų kalbos, origin – pradžia).
Bakterijos ląstelės chromosoma regione yra sujungta su citoplazmine membrana. DNR replikaciją katalizuoja DNR polimerazės. Pirma, įvyksta dvigubos DNR grandinės išsivyniojimas (despiralizacija), dėl ko susidaro replikacinė šakutė (išsišakojusios grandinės); viena iš grandinių, užbaigdama konstrukciją, suriša nukleotidus nuo 5 "- iki Z" galo, kita užbaigiama segmentas po segmento.
DNR replikacija vyksta trimis etapais: iniciacijos, pailgėjimo arba grandinės augimo ir nutraukimo. Dvi chromosomos, susidariusios dėl replikacijos, išsiskiria, o tai palengvina augančios ląstelės dydžio padidėjimas: prie citoplazminės membranos ar jos darinių (pavyzdžiui, mezosomų) prisirišusios chromosomos tolsta viena nuo kitos, didėjant ląstelės tūriui. dideja. Galutinė jų izoliacija baigiasi susidarius susiaurėjimo arba padalijimo pertvarai. Ląstelės, turinčios dalijimosi pertvarą, išsiskiria dėl autolitinių fermentų, kurie sunaikina dalijimosi pertvaros šerdį, veikimo. Tokiu atveju autolizė gali vykti netolygiai: besidalijančios ląstelės vienoje srityje lieka sujungtos ląstelės sienelės dalimi dalijimosi pertvaros srityje. Tokios ląstelės išsidėsčiusios kampu viena prieš kitą, kas būdinga difterinėms korinebakterijoms.
Bakterijų dauginimasis skystoje maistinėje terpėje. Bakterijos, pasėtos į tam tikrą, nekintamą maistinės terpės tūrį, daugindamosi sunaudoja maisto medžiagas, o tai dar labiau veda prie maistinės terpės išeikvojimo ir bakterijų augimo nutraukimo. Bakterijų auginimas tokioje sistemoje vadinamas paketine kultūra, o kultūra – paketine kultūra. Jei auginimo sąlygos palaikomos nuolat tiekiant šviežią maistinę terpę ir ištekėjus tokiam pat kiekiui kultūros skysčio, tai toks auginimas vadinamas nuolatiniu, o kultūra – nuolatiniu.
Kai bakterijos auginamos skystoje maistinėje terpėje, pastebimas dugno, difuzinis arba paviršinis (plėvelės pavidalo) kultūros augimas. Bakterijų, auginamų skystoje maistinėje terpėje, paketinės kultūros augimas skirstomas į keletą fazių arba periodų:
§ vėlavimo fazė;
§ logaritminio augimo fazė;
§ stacionaraus augimo fazė arba maksimali koncentracija
§ bakterijos;
§ bakterijų mirties fazė.
Šios fazės gali būti pavaizduotos grafiškai kaip bakterijų augimo kreivės segmentai, atspindintys gyvų ląstelių skaičiaus logaritmo priklausomybę nuo jų auginimo laiko. Vėlavimo fazė (iš anglų k., lag - lag) - laikotarpis nuo bakterijų sėjos iki dauginimosi pradžios. Vėlavimo fazės trukmė vidutiniškai 4,5 val.. Bakterijos didėja ir ruošiasi dalytis; didėja nukleorūgščių, baltymų ir kitų komponentų kiekis. Logaritminio (eksponentinio) augimo fazė – tai intensyvaus bakterijų dalijimosi laikotarpis.
Jo trukmė apie 5,6 val.. Optimaliomis augimo sąlygomis bakterijos gali dalytis kas 20-40 min. Šios fazės metu bakterijos yra labiausiai pažeidžiamos, o tai paaiškinama dideliu intensyviai augančios ląstelės metabolinių komponentų jautrumu baltymų sintezės inhibitoriams, nukleino rūgštims ir kt. Jo trukmė išreiškiama valandomis ir skiriasi priklausomai nuo bakterijų rūšies, jų savybių ir auginimo. Bakterijų augimo procesą užbaigia mirties fazė, kuriai būdinga bakterijų mirtis, kai išsenka maistinės terpės šaltiniai ir joje kaupiasi bakterijų apykaitos produktai. Jo trukmė svyruoja nuo 10 valandų iki kelių savaičių. Bakterijų augimo ir dauginimosi intensyvumas priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant optimalią maistinės terpės sudėtį, redokso potencialą, pH, temperatūrą ir kt.
Bakterijų dauginimasis tankioje maistinėje terpėje. Bakterijos, augančios ant kietų maistinių medžiagų, sudaro izoliuotas apvalios formos kolonijas su lygiais arba nelygiais kraštais (S ir R formos; žr. 5 skyrių), kurių konsistencija ir spalva, priklausomai nuo bakterijų pigmento, skiriasi.
Vandenyje tirpūs pigmentai difunduoja į auginimo terpę ir ją nuspalvina, pvz., Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa) nuspalvina terpę mėlynai. Kita pigmentų grupė netirpsta vandenyje, bet tirpsta organiniuose tirpikliuose. Taigi, „stebuklingos lazdelės“ kolonijos turi kraujo raudonumo pigmentą, tirpstantį alkoholyje. Ir galiausiai yra pigmentų, kurie netirpsta vandenyje ar organiniuose junginiuose.
Labiausiai paplitę tarp mikroorganizmų yra pigmentai, tokie kaip karotinai, ksantofilai ir melaninai. Melaninai yra netirpūs juodi, rudi arba raudoni pigmentai, susintetinti iš fenolinių junginių. Melaninai kartu su katalaze, superoksido cismutaze ir peroksidazėmis apsaugo mikroorganizmus nuo toksinių deguonies peroksido radikalų poveikio. Daugelis pigmentų turi antimikrobinį, į antibiotikus panašų poveikį.
Nustatant bakterijas, taip pat atrenkant kolonijas grynosioms kultūroms gauti, galima atsižvelgti į kietoje maistinėje terpėje esančių kolonijų tipą, formą, spalvą ir kitas savybes.
Pramoninėmis sąlygomis, kai gaunama mikroorganizmų biomasė antibiotikams, vakcinoms, diagnostiniams preparatams, eubiotikams gaminti, bakterijos ir grybai auginami fermentatoriuose, griežtai laikantis optimalių kultūrų augimo ir dauginimosi parametrų (žr. 6 skyrius).
Mikrobiologija: paskaitų konspektas Tkačenko Ksenija Viktorovna
1. Virusų morfologija ir struktūra
Virusai yra mikroorganizmai, sudarantys Virų karalystę.
Funkcijos:
2) neturi savo baltymų sintezės ir energijos sistemų;
3) neturi korinio ryšio organizacijos;
4) turėti disjunkcinį (atjungtą) dauginimosi būdą (baltymų ir nukleorūgščių sintezė vyksta skirtingose vietose ir skirtingu laiku);
6) virusai praeina per bakterijų filtrus.
Virusai gali egzistuoti dviem formomis: ekstraląsteliniu (virionu) ir intraceluliniu (virusu).
Savo forma virionai gali būti:
1) suapvalintas;
2) strypo formos;
3) taisyklingų daugiakampių pavidalu;
4) siūliškas ir kt.
Jų dydžiai svyruoja nuo 15-18 iki 300-400 nm.
Viriono centre yra virusinė nukleorūgštis, padengta baltyminiu apvalkalu - kapsidu, kuris turi griežtai sutvarkytą struktūrą. Kapsidinė membrana sudaryta iš kapsomerų. Nukleorūgštis ir kapsidės apvalkalas sudaro nukleokapsidę.
Kompleksinių virionų nukleokapsidė yra padengta išoriniu apvalkalu – superkapside, kurioje gali būti daug funkciškai skirtingų lipidų, baltymų ir angliavandenių struktūrų.
DNR ir RNR virusų struktūra iš esmės nesiskiria nuo kitų mikroorganizmų NK. Kai kurių virusų DNR yra uracilo.
DNR gali būti:
1) dvigrandė;
2) viengrandžiai;
3) apskritas;
4) dvigrandė, bet su viena trumpesne grandine;
5) dvigrandės, bet su viena ištisine, o kita suskaidytomis grandinėmis.
RNR gali būti:
1) viengrandžiai;
2) linijinė dvigrandė;
3) linijinis fragmentuotas;
4) apskritas;
Virusiniai baltymai skirstomi į:
1) genominiai – nukleoproteinai. Užtikrinti virusų nukleorūgščių replikacijos ir virusų dauginimosi procesus. Tai fermentai, dėl kurių padaugėja pradinės molekulės kopijų arba baltymų, kurių pagalba nukleorūgščių matricoje sintetinamos molekulės, užtikrinančios genetinės informacijos įgyvendinimą;
2) kapsidinės membranos baltymai - paprasti baltymai, turintys galimybę savarankiškai surinkti. Jie susideda į geometriškai taisyklingas struktūras, kuriose išskiriami keli simetrijos tipai: spiralinė, kubinė (sudaro taisyklingus daugiakampius, veidų skaičius griežtai pastovus) arba mišrus;
3) superkapsidės membranos baltymai yra sudėtingi baltymai, kurių funkcijos skiriasi. Dėl jų virusai sąveikauja su jautria ląstele. Jie atlieka apsaugines ir receptorines funkcijas.
Tarp superkapsidės membranos baltymų yra:
a) inkaro baltymai (viename gale jie yra paviršiuje, o kitame gale eina į gylį; užtikrina viriono kontaktą su ląstele);
b) fermentai (gali sunaikinti membranas);
c) hemagliutininai (sukelia hemagliutinaciją);
d) ląstelės šeimininkės elementai.
Iš knygos „Rūšių kilmė taikant natūralią atranką arba palankių veislių išsaugojimas kovoje už gyvybę“ pateikė Darwinas CharlesasMorfologija. Matėme, kad tos pačios klasės nariai, nepaisant jų gyvenimo būdo, yra panašūs vienas į kitą bendrajame organizacijos plane. Šis panašumas dažnai išreiškiamas terminu „tipo vienybė“ arba nuoroda, kad kai kurios skirtingų rūšių tos pačios rūšies dalys ir organai
Iš knygos Neurofiziologijos pagrindai Autorius Šulgovskis Valerijus ViktorovičiusGLIA – MORFOLOGIJA IR FUNKCIJA Žmogaus smegenys susideda iš šimtų milijardų ląstelių, o nervinės ląstelės (neuronai) nesudaro daugumos. Didžiąją nervinio audinio tūrio dalį (iki 9/10 kai kuriose smegenų srityse) užima glialinės ląstelės (iš graikų k. Klijuoti). Faktas yra tas
Iš knygos Mikrobiologija: paskaitų konspektai Autorius Tkačenka Ksenija ViktorovnaPASKAITA Nr. 2. Bakterijų morfologija ir ultrastruktūra 1. Bakterijos ląstelės sandaros ypatumai. Pagrindinės organelės ir jų funkcijos Bakterijų ir kitų ląstelių skirtumai 1. Bakterijos priskiriamos prokariotams, t. y. jos neturi atskiro branduolio. Bakterijų ląstelės sienelėje
Iš knygos Mikrobiologija Autorius Tkačenka Ksenija Viktorovna3. Virusų auginimas Pagrindiniai virusų auginimo būdai: 1) biologinis – laboratorinių gyvūnų užkrėtimas. Užsikrėtęs virusu gyvūnas suserga. Jei liga nesivysto, patologinius pokyčius galima aptikti skrodimo metu. Gyvūnuose
Iš knygos Bendroji ekologija Autorius Černova Nina Michailovna1. Morfologija ir kultūrinės savybės Sukėlėjas priklauso Carinobakterium genčiai, C. difteria rūšiai.Tai plonos lazdelės, tiesios arba šiek tiek išlenktos, gramteigiamos. Jiems būdingas ryškus polimorfizmas. Galuose klavatiniai sustorėjimai yra metachromatiniai volutino grūdeliai.
Iš knygos Biologija [Visas pasiruošimo egzaminui vadovas] Autorius Lerneris Georgijus Isaakovičius1. Morfologija ir kultūrinės savybės Sukėlėjas priklauso Mycobakterium genčiai, M. tuberculesis rūšiai.Tai ploni strypeliai, šiek tiek išlenkti, nesudarantys sporų ir kapsulių. Ląstelės sienelę supa glikopeptidų sluoksnis, vadinamas mikozidais (mikrokapsulėmis).
Iš knygos Kelionė į mikrobų šalį Autorius Betina Vladimiras4. Bakterijų morfologija, pagrindiniai organai Bakterijų dydžiai svyruoja nuo 0,3-0,5 iki 5-10 mikronų.Pagal ląstelių formą bakterijos skirstomos į kokus, lazdeles ir gofruotus Bakterijų ląstelėje yra: 1) pagrindinės organelės: (nukleoidas, citoplazma, ribosomos, citoplazminė
Iš knygos Naujausia faktų knyga. 1 tomas. Astronomija ir astrofizika. Geografija ir kiti žemės mokslai. Biologija ir medicina Autorius Kondrašovas Anatolijus Pavlovičius5. Bakterijų morfologija, papildomos organelės Villi (pili, fimbriae) yra plonos baltyminės ataugos ląstelės sienelės paviršiuje. Komon-pili yra atsakingi už bakterijų sukibimą su makroorganizmo ląstelių paviršiumi. Jie būdingi gramteigiamoms bakterijoms.
Iš Klemačio knygos Autorius Beskaravainaja Margarita Aleksejevna10. Virusų morfologija, viruso sąveikos su ląstele tipai Virusai yra mikroorganizmai, sudarantys Virų karalystę.Virusai gali egzistuoti dviem formomis: ekstraląsteliniu (virionu) ir intraceluliniu (virusu) Pagal formą virionai gali būti: apvalios, strypo formos, formos
Iš knygos „Atsitiktinumo logika“ [Apie biologinės evoliucijos prigimtį ir kilmę] Autorius Kuninas Jevgenijus Viktorovičius6 skyrius. ADAPTYVIOJI ORGANIZMŲ MORFOLOGIJA Tarp gyvūnų ir augalų prisitaikymo prie aplinkos svarbų vaidmenį vaidina morfologiniai prisitaikymai, tai yra tokios išorinės struktūros ypatybės, kurios prisideda prie organizmų išlikimo ir sėkmingo gyvenimo įprastoje aplinkoje.
Iš autorės knygos Iš autorės knygosInfekcinė RNR ir viruso rekonstrukcija Įrodymus, kad virusų RNR yra genetinė medžiaga, mums pateikė tas pats TMV. Visų pirma, mokslininkams pavyko pakeisti TMV daleles iš jų sudėties pašalinant baltymų komponentą. Šioje būsenoje virusai
Iš autorės knygosViruso grėsmė Viena iš knygų apie virusus taikliai pavadinta „Virusai yra gyvybės priešai“. Ir ne tik gripo virusai, bet ir kiti virusai, užkrečiantys žmones, „ant sąžinės“ dešimčių tūkstančių, o gal ir milijonų gyvybių.. Raudonukė turėtų būti laikoma nesaugia liga. Tai
Iš autorės knygos Iš autorės knygosClematis Clematis morfologija ir biologija? daugiamečiai, daugiausia lapuočių, rečiau visžaliai augalai.Šaknų sistema. Suaugusių klematių šaknų sistemos yra dviejų tipų: šaknų ir pluoštinių. Su ribotu laistymu (pietuose)
Iš autorės knygos10 skyrius Virusų pasaulis ir jo raida Per. G. Janusa Virusai buvo atrasti kaip kažkas visiškai nepastebimo – tai neįprasta infekcijų sukėlėjų įvairovė ir galbūt ypatingas toksinų tipas, sukeliantis augalų ligas, pavyzdžiui, tabako mozaika. Kadangi šie agentai
Dalyko "Mikroorganizmų rūšys. Virusai. Virionas" turinys:1. Mikroorganizmai. Mikroorganizmų rūšys. Mikroorganizmų klasifikacija. Prionai.
2. Virusai. Virionas. Virusų morfologija. Virusų dydis. Virusų nukleorūgštys.
3. Viruso kapsidas. Virusų kapsidų funkcijos. Kapsomerai. Virusų nukleokapsidė. Nukleokapsidės spiralinė simetrija. Kubinė kapsido simetrija.
4. Viruso superkapsidė. Aprengti virusai. Nuogi virusai. Virusų matriciniai baltymai (M-baltymai). Virusų dauginimasis.
5. Viruso sąveika su ląstele. Viruso ir ląstelės sąveikos pobūdis. Produktyvi sąveika. Virogeniškumas. Viruso trukdžiai.
6. Ląstelių užsikrėtimo virusais tipai. Virusų dauginimosi ciklas. Pagrindiniai virusų dauginimosi etapai. Viriono adsorbcija į ląstelę.
7. Viruso įsiskverbimas į ląstelę. Viropexis. Viruso nurengimas. Viruso dauginimosi šešėlinė fazė (užtemimo fazė). Viruso dalelių susidarymas.
8. Viruso transkripcija ląstelėje. Virusų transliavimas.
9. Viruso replikacija ląstelėje. Sukurkite virusus. Dukterinių virionų išlaisvinimas iš ląstelės.
Virusai. Virionas. Virusų morfologija. Virusų dydis. Virusų nukleorūgštys.
Ekstraląstelinė forma - virionas- apima visus sudedamuosius elementus (kapsidą, nukleorūgštį, struktūrinius baltymus, fermentus ir kt.). Intraląstelinė forma - virusas- gali būti pavaizduotas tik viena nukleorūgšties molekule, nes, patekęs į ląstelę, virionas skyla į jo sudedamąsias dalis.
Virusų morfologija. Virusų dydis.
Virusų nukleorūgštys
Virusai turi tik vieno tipo nukleorūgštį, DIC arba RNR, bet ne abiejų tipų vienu metu. Pavyzdžiui, raupų virusai, herpes simplex virusai, Epstein-Barr - turintys DNR, o togavirusai, pikornavirusai - turintys RNR. Virusinės dalelės genomas yra haploidinis. Paprasčiausias viruso genomas koduoja 3-4 baltymus, sudėtingiausias – daugiau nei 50 polipeptidų. Nukleino rūgštys atstovaujamos viengrandėmis RNR molekulėmis (išskyrus reovirusus, kurių genomą sudaro dvi RNR grandinės) arba dvigrandės DNR molekulės (išskyrus parvovirusus, kurių genomą sudaro viena DNR grandinė). Sergant hepatito B virusu, dvigrandės DNR molekulės grandinės nėra vienodo ilgio.
Virusinė DNR sudaryti apskritas, kovalentiškai susietas superspiralines struktūras (pavyzdžiui, papovavirusuose) arba linijines dvigrandes struktūras (pavyzdžiui, herpes ir adenovirusuose). Jų molekulinė masė yra 10-100 kartų mažesnė nei bakterijų DNR. Viruso DNR transkripcija (mRNR sintezė) atliekama virusu užkrėstos ląstelės branduolyje. Viruso DNR molekulės galuose yra tiesios arba apverstos (išsiskleidusios 180") pasikartojančios nukleotidų sekos. Jų buvimas suteikia galimybę DNR molekulei užsidaryti į žiedą. Šios sekos yra vienos ir dvigubos. grandinės DNR molekulės, yra savotiški virusinės DNR žymenys.
Ryžiai. 2-1. Pagrindinių žmogaus virusinių infekcijų sukėlėjų dydžiai ir morfologija.
Virusinė RNR yra pavaizduotos viengrandėmis arba dvigrandėmis molekulėmis. Vienagrandės molekulės gali būti segmentuojamos – nuo 2 segmentų arenovirusuose iki 11 – rotavirusuose. Segmentų buvimas padidina genomo kodavimo pajėgumą. Virusinė RNR skirstomi į tokias grupes: pliusinės grandinės RNR (+ RNR), minusinės grandinės RNR (-RNR). Įvairiuose virusuose genomas gali sudaryti grandines + RNR arba -RNR, taip pat dvigubas grandines, iš kurių viena yra -RNR, kita (ją papildanti) - + RNR.
Plius grandinė RNR yra pavaizduotos atskiromis grandinėmis su būdingomis galūnėmis ("dangteliais"), skirtomis ribosomų atpažinimui. Šiai grupei priklauso RNR, kurios gali tiesiogiai išversti genetinę informaciją virusu užkrėstos ląstelės ribosomose, tai yra atlikti mRNR funkcijas. Pliusinės grandinės atlieka šias funkcijas: jos tarnauja kaip mRNR struktūrinių baltymų sintezei, RNR replikacijos matrica ir yra supakuotos į kapsidą, kad susidarytų dukterinė populiacija. RNR minus grandinės nesugeba tiesiogiai perkelti genetinės informacijos į ribosomas, tai yra, jos negali veikti kaip mRNR. Tačiau tokios RNR tarnauja kaip mRNR sintezės šablonas.
Virusinių nukleorūgščių užkrečiamumas
Daugelis virusinės nukleino rūgštys savaime užkrečiami, nes juose yra visa genetinė informacija, reikalinga naujų virusinių dalelių sintezei. Ši informacija suvokiama po to, kai virionas prasiskverbia į jautrią ląstelę. Infekcines savybes rodo daugumos + RNR ir DNR turinčių virusų nukleorūgštys. Dvigubos RNR ir dauguma RNR nėra užkrečiamos.
Spartus virusologijos vystymosi tempas XX amžiaus antroje pusėje. leido gauti svarbiausią informaciją apie įvairių virusų struktūrą ir cheminę sudėtį, įskaitant jų genomą, taip pat apie sąveikos su ląstelėmis šeimininkėmis pobūdį. Gautos medžiagos rodo, kad virusai egzistuoja dviem kokybiškai skirtingomis formomis: ekstraląsteliniu – virionu ir intraceluliniu – virusu. Paprasčiausio viruso virionas yra nukleoproteinas, apimantis viruso genomą, apsaugotą baltymo apvalkalu – kapsidu. Tuo pačiu metu viduląstelinis virusas yra savaime besidauginanti forma, kuri negali dalytis dvejetainiu būdu.
Taigi viruso apibrėžime yra esminis skirtumas tarp mikroorganizmų ląstelinės formos, besidauginančios dvejetainiu dalijimusi, ir besidauginančios formos, kuri dauginasi tik iš virusinės nukleino rūgšties. Tačiau kokybinis skirtumas tarp pro- ir eukariotų virusų neapsiriboja tik šia puse, bet apima daugybę kitų:
vienos rūšies nukleino rūgšties (DNR arba RNR) buvimas;
ląstelių struktūros ir baltymų sintezės sistemų trūkumas;
gebėjimas integruotis į ląstelės genomą ir sinchroniškai su juo replikuotis.
Tuo pačiu metu virusai skiriasi nuo įprastų replikonų, kurie yra visų mikroorganizmų ir bet kokių kitų ląstelių DNR molekulės, taip pat plazmidžių ir transpozonų, nes šie replikonai yra biomolekulės, kurių negalima priskirti gyvoms medžiagoms.
Virusų klasifikacija ir taksonomija. Virusai sudaro Vira karalystę, kuri pagal nukleorūgščių tipą yra suskirstyta į dvi subkaralystes - ribovirusus ir dezoksiribovirusus. Subkaralystes skirstomos į šeimas, kurios savo ruožtu skirstomos į gentis. Virusų tipo sąvoka dar nėra aiškiai suformuluota, taip pat skirtingų tipų priskyrimas.
Kaip taksonominės charakteristikos, pirminė reikšmė teikiama nukleorūgšties tipui ir jos molekulinėms biologinėms savybėms: dvigrandė, viengrandė, segmentuota, nesegmentuota, su pasikartojančiomis ir atvirkštinėmis sekomis ir kt. Tačiau praktiniame darbe charakteristikos virusų, gautų elektroninės mikroskopijos ir imunologinių tyrimų metu: viriono morfologija, struktūra ir dydis, išorinio apvalkalo (superkapsidės) buvimas ar nebuvimas, antigenai, intrabranduolinė ar citoplazminė lokalizacija ir kt. Kartu su minėtais požymiais, atsižvelgiama į atsparumą temperatūrai, pH, ploviklius ir kt.
Šiuo metu žmonių ir gyvūnų virusai yra įtraukti į 18 šeimų. Virusų priklausymą tam tikroms šeimoms lemia nukleino rūgšties tipas, jos struktūra, taip pat išorinio apvalkalo buvimas ar nebuvimas. Nustatant priklausymą retrovirusų šeimai, reikia atsižvelgti į atvirkštinės transkriptazės buvimą.
Virionų morfologija ir struktūra
Įvairių virusų virionų dydžiai yra labai įvairūs: nuo 15-18 iki 300-400 nm. Jie būna įvairių formų: lazdelės formos, siūliški, sferiniai gretasieniai, spermatozoidiniai (5.1 pav.). Paprasto viriono – nukleokapsidės – struktūra rodo, kad virusinė nukleorūgštis – DNR arba RNR – yra patikimai apsaugota baltymo apvalkalo – kapsidės. Pastaroji turi griežtai sutvarkytą struktūrą, kuri paremta spiralinės arba kubinės simetrijos principais. Strypo formos ir siūlinių virionų kapsidai susideda iš struktūrinių subvienetų, išdėstytų spirale aplink ašį. Su tokiu subvienetų išdėstymu susidaro tuščiaviduris kanalas, kurio viduje kompaktiškai supakuota viruso nukleorūgšties molekulė. Jo ilgis gali būti daug kartų didesnis už strypo formos viriono ilgį. Pavyzdžiui, tabako mozaikos viruso (TMV) ilgis yra 300 nm, o jo RNR siekia 4000 nm, arba 4 μm. Šiuo atveju RNR yra taip surišta su kapsidu, kad jos negalima išleisti nepažeidžiant pastarosios. Panašūs kapsidai randami kai kuriuose bakterijų virusuose ir žmogaus virusuose (pavyzdžiui, gripo viruse).
Virionų sferinę struktūrą lemia kapsidė, pastatyta pagal kubinės simetrijos principus, kuri remiasi ikosaedro figūra – dvidešimtkampiu. Kapsidas susideda iš asimetrinių subvienetų (polipeptidų molekulių), kurie susijungia į morfologinius subvienetus – kapsomerus. Viename kapsomere yra 2, 3 arba 5 subvienetai, išsidėstę išilgai atitinkamų ikosaedro simetrijos ašių. Priklausomai nuo persitvarkymo tipo ir subvienetų skaičiaus, kapsomerų skaičius bus 30, 20 arba 12. Fig. 5.1 rodo galimus paprastų virionų tipus, sudarytus iš tam tikro skaičiaus kapsomerų, pavaizduotų rutuliukų pavidalu, taip pat didėjančio tūrio kapsomerų.
Virionai su sudėtingu kapsidu, sudarytu iš daugiau nei 60 struktūrinių subvienetų, turi 5 subvienetų grupes – pentamerus arba 6 subvienetus – heksamerus. Sudėtingų virionų nukleokapsidė, vadinama „šerdimi“, yra padengta išoriniu apvalkalu – superkapside.
Cheminė virionų sudėtis
Paprastuose virionuose yra vienos rūšies nukleino rūgšties – RNR arba DNR – ir baltymų. Sudėtinguose virionuose išoriniame apvalkale yra lipidų ir polisacharidų, pirmieji gaunami iš šeimininkų ląstelių, antrieji yra užkoduoti viruso genome glikoproteinų pavidalu.
Virusinė DNR.Įvairių virusų DNR molekulinė masė labai skiriasi (1 * 106-1 * 108). Ji yra maždaug 10-100 kartų mažesnė už bakterinės DNR molekulinę masę. Virusų genome yra iki kelių šimtų genų. Pagal savo struktūrą virusinės DNR pasižymi daugybe požymių, todėl jas galima suskirstyti į keletą tipų. Tai apima dvigrandę ir viengrandę DNR, kurios gali būti linijinės arba apskritos.
Nors nukleotidų sekos kiekvienoje DNR grandinėje atsiranda tik vieną kartą, jos galuose yra tiesių arba apverstų (pasuktų 180°) pasikartojimų. Jie yra atstovaujami tais pačiais nukleotidais, kurie yra pradiniame DNR regione. Nukleotidų pasikartojimai, būdingi tiek viengrandei, tiek dvigrandei virusinei DNR, yra tam tikri žymenys, skiriantys virusą nuo ląstelinės DNR. Funkcinė šių pasikartojimų reikšmė yra galimybė užsidaryti į žiedą. Šioje formoje jis replikuojamas, transkribuojamas, tampa atsparus endonukleazėms ir gali būti įtrauktas į ląstelės genomą.
Virusinė RNR. RNR virusuose genetinė informacija yra užkoduota RNR tuo pačiu kodu, kaip ir visų kitų virusų ir ląstelinių organizmų DNR. Pagal savo cheminę sudėtį virusinės RNR nesiskiria nuo ląstelinės kilmės RNR, tačiau joms būdinga skirtinga struktūra. Be tipiškos vienos grandinės RNR, daugelis virusų turi dvigrandę RNR. Be to, jis gali būti linijinis ir apskritas. Kaip vienagrandžių RNR dalis, yra spiralinės sritys, tokios kaip dviguba DNR spiralė, susidariusi dėl komplementarių azoto bazių poravimosi. Vienagrandės RNR, priklausomai nuo jų atliekamų funkcijų, skirstomos į dvi grupes.
Virusų morfologija ir struktūra tiriama elektroniniu mikroskopu, nes jų dydis yra mažas ir panašus į bakterijų membranos storį.
Virionų forma gali būti įvairi: lazdelės formos (tabako mozaikos virusas), kulkos formos (pasiutligės virusas), sferinė (poliomielito virusai, ŽIV), spermatozoidų formos (daug bakteriofagų) (8 pav.).
Ryžiai. 8. Virionų formos:
1 raupų virusas; 2 herpes virusas; 3 adenovirusas; 4 papovavirusas; 5 hepadnavirusas; 6 paramiksovirusas; 7 gripo virusas; 8 koronavirusas; 9 arenavirusas; 10 retrovirusas;
Virusų dydžiai nustatomi naudojant elektroninę mikroskopiją, ultrafiltruojant per filtrus, kurių porų skersmuo žinomas, ultracentrifuguojant. Vieni smulkiausių virusų yra poliomielito ir snukio ir nagų ligos (apie 20 nm), cirkovirusai (16 nm), didžiausias vario virusas (apie 350 nm). Virusai turi unikalų genomą, nes juose yra DNR arba RNR. Todėl yra skiriami virusai, turintys DNR ir RNR. Paprastai jie yra haploidiniai, tai reiškia, kad jie turi vieną genų rinkinį. Virusų genomą reprezentuoja įvairių tipų nukleino rūgštys: dvigrandė, viengrandė, linijinė, apskrita, fragmentuota.
Atskirkite paprastus (pavyzdžiui, poliomielito viruso) ir kompleksinius (pavyzdžiui, gripo, tymų) virusus. Paprasčiausiai išdėstytuose virusuose nukleino rūgštis yra prijungta prie baltyminės membranos, vadinamos kapsidu (iš lotyniško capsa apvalkalo). Kapsidas susideda iš pasikartojančių kapsomerų morfologinių subvienetų. Nukleino rūgštis ir kapsidė sąveikauja viena su kita, sudarydamos nukleokapsidę. Sudėtinguose virusuose kapsidą gaubia papildomas lipoproteininis apvalkalas – superkapsidė (ląstelė-šeimininkės membraninių struktūrų darinys), turintis spyglių. Kapsidas ir superkapsidas saugo virionus nuo aplinkos poveikio, sukelia selektyvią sąveiką (adsorbciją) su ląstelėmis, nustato antigenines ir imunogenines virionų savybes. Vidinės virusų struktūros vadinamos šerdimi.
Virionams būdinga spiralinė, kubinė ir sudėtinga kapsidų simetrija. Spiralinė simetrijos rūšis atsiranda dėl spiralinės nukleokapsidės struktūros, kubinio izometrinio tuščiavidurio kūno susidarymo iš kapsidės, kurioje yra virusinės nukleorūgšties.
Be įprastų virusų, vadinamieji nekanoniniai virusai, prionai yra baltymais užkrečiamos dalelės 10–20 x 100–200 nm dydžio fibrilių pavidalu. Prionai, matyt, yra ir žmonių ar gyvūnų autonominio geno induktoriai, ir produktai, o lėtos virusinės infekcijos sąlygomis (Creutzfeldt Jakob liga, kuru ir kt.) sukelia jiems encefalopatiją. Kiti neįprasti virusams artimi agentai yra viroidai, mažos žiedinės, superspiralinės RNR molekulės, neturinčios baltymų, sukeliančios augalų ligas.
