¿Cómo se heredan los subvirus que sólo tienen proteínas?
El microscopio electrónico se inventó a principios de la década de 1930. Kausche et al. (1940) en Alemania observaron por primera vez la forma de varilla del TMV utilizando un microscopio electrónico. La aplicación de la tecnología de microscopía electrónica en virología ha llevado la investigación de virus al nivel molecular:
Kersheg y Chase demostraron en 1952 que el material genético de los bacteriófagos es el ADN.
Franenkel-Conrat completó experimentos sobre el despliegue y reconstrucción de virus en 1955.
Anderer encontró en 1960 la secuenciación AA de las subunidades de la proteína de la cápside del TMV.
En 1965, el científico estadounidense Spiegelman replicó con éxito por primera vez el fago ARNa de Escherichia coli fuera de la célula. La transcriptasa inversa fue descubierta por Baltimore Clitmin (1970).
Subvirus: se han descubierto uno tras otro viroides, priones y pseudovirus, y se han detectado varios virus uno tras otro. Los subvirus se estudiaron a nivel de ácido nucleico.
Hasta ahora, la investigación sobre los virus como vectores de genes extraños en la ingeniería genética se está ampliando y profundizando. Esto traerá beneficios económicos impredecibles para los humanos; además, la virología es cada vez más importante para el cuidado de la salud humana, la cría de animales y la medicina veterinaria, la protección de plantas y la industria de la fermentación.
A través de la comprensión anterior de la breve historia de la virología, parece claro qué es un virus. Sin embargo, a medida que aumentó el conocimiento de la virología, se descubrieron nuevos tipos de virus y los organismos no celulares se dividieron en virus y subvirus.
Como se desprende de lo anterior, el descubrimiento de subvirus, especialmente priones, ha dificultado la definición de virus. Nuestra definición de virus es la siguiente: un virus es un organismo ultramicroscópico sin células. Cada virus contiene sólo un tipo de ácido nucleico y sólo puede parasitar exclusivamente en células vivas. Con la ayuda del metabolismo del huésped, puede replicar ácidos nucleicos para sintetizar proteínas y otros componentes, que luego pueden ensamblarse y multiplicarse. En condiciones in vitro, puede existir durante mucho tiempo en estado de macromoléculas químicas inanimadas y mantener su actividad infecciosa.
Sección 1 Virus
La definición de virus se ha comentado anteriormente. Con el continuo enriquecimiento del conocimiento de la virología, diferentes estudiosos han resumido las características básicas de los virus desde diferentes perspectivas. Las principales características que distinguen a los virus de otros organismos se resumen a continuación:
(1) La forma es extremadamente pequeña, debe observarse con un microscopio electrónico y generalmente es filtrable.
②No existe una estructura celular, por eso también se le llama biología molecular.
③ Sus principales componentes son los ácidos nucleicos y las proteínas.
(4) Cada virus contiene sólo un tipo de ácido nucleico, ya sea ADN o ARN.
⑤ No existe ni un sistema de capacidad ni un sistema de síntesis de proteínas.
⑥ Utilice equipos de células huésped para la proliferación y no habrá división celular, como crecimiento individual o división en dos.
⑦ Parasitismo obligado en las células vivas del huésped.
⑧Puede existir en estado de macromoléculas químicas inanimadas fuera del cuerpo y puede formar cristales.
⑨ No es sensible a los antibióticos generales, pero sí al interferón.
El número de virus es una variable en rápido aumento: si su huésped es dañino o beneficioso para los humanos, si causa desastres o beneficios.
1. Estructura morfológica y composición química de los virus
(1) Escala de los virus
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Se pueden utilizar diferentes métodos para estudiar el tamaño del virus:
(1) La microscopía electrónica puede medir directamente el tamaño del virus.
(2) Método de filtración gradual: Según el tamaño de los poros del virus que puede atravesar la membrana de ultrafiltración, se puede evaluar su tamaño.
(3) Método de sedimentación ultracentrífuga: en función de la velocidad de sedimentación de las partículas de virus, se puede calcular el tamaño y el peso molecular de las partículas de virus.
(4) Electroforesis: Determina el tamaño de las partículas de virus en función de la velocidad de la electroforesis. En términos generales, cuanto más pequeñas sean las partículas (cuanto mayor sea la carga electrostática), más rápida será la velocidad de electroforesis.
2. Tamaño del virus
Las investigaciones muestran que los virus son mucho más pequeños que las bacterias, pero más grandes que la mayoría de las moléculas de proteínas, y el tamaño de los virus varía mucho. El diámetro está entre 10 y 300 nm, generalmente entre 10 y 300 nm.
(2) Forma del virus
1. Construcción de partículas virales típicas
Las partículas de virus (o viriones) se refieren a virus individuales maduros con estructuras completas. Los principales componentes de las partículas virales son los ácidos nucleicos y las proteínas. Los ácidos nucleicos se encuentran en el centro de la partícula del virus y forman su núcleo o genoma. Las proteínas están rodeadas de estructuras nucleares y componentes antigénicos que tienen un efecto protector sobre los ácidos nucleicos. Bajo el microscopio electrónico, la subunidad morfológica de la cápside puede verse como partículas de la cápside. En algunos virus, la nucleocápside está rodeada por una envoltura compuesta de lípidos o lipoproteínas, a veces con membranas largas.
2. Sistema simétrico de partículas de virus
Las investigaciones muestran que debido a diferentes disposiciones y combinaciones de partículas de la cápside, las partículas de virus a menudo exhiben diferentes configuraciones y formas. La simetría helicoidal permite un contacto más estrecho entre los ácidos nucleicos y las subunidades Pr, y la simetría icosaédrica facilita que los ácidos nucleicos se empaqueten en pequeñas cápsides en una forma muy enrollada. Otros virus estructuralmente complejos se caracterizan por una combinación de simetría helicoidal y simetría icosaédrica y, por lo tanto, se denominan simetrías compuestas.
3. Morfología de la población de virus
Las partículas de virus no se pueden observar con un microscopio óptico, pero cuando se acumulan en grandes cantidades y provocan cambios en las células huésped, se pueden observar con una luz. microscopio. Por ejemplo, los cuerpos de inclusión de virus en células animales y vegetales también son visibles a simple vista, como los fagocitos.
(1) Cuerpos de inclusión: En algunas células huésped infectadas por virus aparecen individuos de diferentes tamaños, formas y números, llamados cuerpos de inclusión. Algunos están en el citoplasma, otros en el núcleo y otros. tanto en el citoplasma como en el núcleo. Según las características de los cuerpos de inclusión, se pueden dividir en los siguientes cuatro tipos: ① agregación de virus; ② sitio de síntesis de virus; ③ cuerpos de inclusión no virales de proteínas virales y proteínas relacionadas con la infección viral. Formado por factores químicos o infección bacteriana.
En la práctica, existen dos aplicaciones principales de los cuerpos de inclusión viral: ① diagnóstico de virus; ② control biológico.
(2) Placa
Después de mezclar una pequeña cantidad de fagos con una gran cantidad de células huésped, se mezcla completamente con medio agar en una placa de Petri a aproximadamente 45 °C. y culta rotundamente. Desde unas pocas horas hasta más de 65.438 00 horas, la superficie de la placa se cubre con césped bacteriano de células huésped, y a simple vista se ven pequeñas manchas redondas sin bacterias, que son placas. Cada placa suele formarse a partir de una partícula de fago y la formación de placas se puede utilizar para la detección y el aislamiento.
(3) Placas y lesiones: Las placas similares a las placas de cultivos de células animales se denominan lesiones debidas a la infección por virus tumorales.
(4) Puntos muertos: Poblaciones de virus vegetales en las hojas de las plantas.
(3) Tres tipos de virus típicos
1. Representante de la simetría helicoidal: el virus del mosaico del tabaco
TMV fue el primero descubierto y el más intensamente estudiado, el virus más claramente comprendido. La cápside y el ácido nucleico están dispuestos en simetría helicoidal y su forma es recta como una varilla.
El hueco de 300nm de largo, 15nm de ancho (diámetro interior 4nm) contiene 95 PRN y 5 SSRNA, * * * 2130 subunidades proteicas (cápside), cada subunidad está compuesta por 158 AA. La subunidad con un peso molecular de 17500 está dispuesta en una espiral en sentido antihorario durante ***130 vueltas (cada vuelta tiene 2,3 nm de largo y tiene 16,33 subunidades). El SSRNA consta de 6390 unidades de nucleótidos con un peso molecular de 2*106, enrolladas en una cubierta de proteína (por lo que el paso helicoidal es igual a Pr), cada 3 veces.
El significado estructural anterior es estable. Algunas personas también han intentado utilizar "TMV modificado" inactivado como vacuna para las plantas de Solanaceae y han logrado resultados preliminares.
2. Adenovirus, representante de la simetría icosaédrica.
Se trata de un virus animal que parece una esfera pero que en realidad es un icosaedro como se ve con microscopía electrónica de alta resolución. Se aisló por primera vez de las amígdalas de niños en 1953. Hasta ahora se han aislado casi cien especies de adenovirus. Sus huéspedes incluyen humanos y varios animales.
Una simetría de ADNbc núcleo-capa formada por diferentes números de partículas de la cápside a lo largo de tres ejes mutuamente perpendiculares. Un icosaedro con un diámetro de 70-80 nm tiene 20 caras y 30 aristas, con un ángulo de vértice de 12, y cada cara es un triángulo equilátero. La cápside está compuesta por 252 partículas de cápside, incluidos 12 pentones y 240 hexones, y cada pentón sobresale por un extremo.
El adenovirus sólo puede cultivarse en células y tejidos humanos, no en embriones de pollo. Los adenovirus proliferan y se agregan en el núcleo de la célula huésped y pueden formar cuerpos de inclusión.
3. Representante de simetría compuesta: fago T-incluso
Hay tres tipos de fagos T-incluso en Escherichia coli, que se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza. Son materiales excelentes para la investigación en biología molecular, por eso los conocemos bien, especialmente el T4, que ya cuenta con micrografías electrónicas muy claras y el mapa del genoma más completo.
T4 consta de tres partes: cabeza, cuello y cola. Debido a que la cabeza tiene simetría icosaédrica y la cola tiene simetría espiral, es una estructura simétrica compuesta.
El tubo hueco de la cola es el canal a través del cual se inyecta el ácido nucleico de la cabeza en la célula huésped.
Seis colas: plegadas en dos trozos Pr: tiene especificidad de adsorción.
Seis púas en la cola: función de adsorción
El bacteriófago T-even tiene forma de renacuajo, pero se adsorbe a través de la fibra de la cola. Después de que se adsorbe la fibra de la cola, se estimula el sustrato para que se ajuste y luego la proteína de la vaina de la cola se contrae, permitiendo que el tubo de la cola se inserte en la célula huésped.
(4) Composición química del virus
1. Ácido nucleico del virus 2. Proteína del virus 3. Otra química.
En segundo lugar, varios virus y sus métodos de reproducción
Hay muchos tipos de virus, y sus métodos de reproducción son * * * y tienen sus propias características. Este artículo se centra en los métodos únicos de reproducción de los fagos.
(1) Virus-bacteriófagos procarióticos
1. Introducción general
Los bacteriófagos existen ampliamente en la naturaleza, y se han encontrado virus correspondientes en la mayoría de los bacteriófagos procariotas. Se observan al menos 2850 tipos de fagos al microscopio electrónico. Según Bradley (1967), los fagos * * * se presentan en seis formas.
En la investigación virológica, E. coli es el huésped con más fagos y el que más intensamente se investiga. En la tabla se enumeran ahora varias características de los fagos de E. coli.
2. Reproducción de fagos
(1) Adsorción (2) Invasión (3) Proliferación
El proceso de proliferación incluye la replicación de ácidos nucleicos y la biosíntesis de proteínas. La proliferación se logra mediante la expresión de genes en fagos.
Según los diferentes tipos de ácidos nucleicos, los métodos de proliferación de fagos virulentos se dividen principalmente en tres categorías: ① Los métodos de proliferación de fagos se transcriben en el orden de genes tempranos, subtempranos y tardíos y ADN bicatenario traducido y replicado; ② "Rodillo" El modo de replicación del ADN monocatenario en el modelo "anillo" ③El modo de replicación de la proteína de la cápside A y la proteína replicasa en el modelo "flor"; A continuación sólo se presenta como representante típico el modo de proliferación del fago de ADN bicatenario.
(1) Características de la proliferación (expresión génica): Características de la expresión génica durante la proliferación de fagos de ADN bicatenario.
① La expresión génica se produce primero y luego después, por lo que los genes de los fagos se dividen en genes tempranos, segundos genes tempranos y genes tardíos.
②La secuencia de expresión génica es expresión temprana, expresión subretemprana, replicación de ácidos nucleicos y expresión tardía.
③El producto de la primera expresión es la segunda expresión genética de Polymyxa (el producto de la segunda expresión genética temprana también descompone el ADN de Polymyxa responsable de su propia replicación de ADN).
④ El resultado de la expresión genética tardía es la síntesis de diversas integrinas (excepto la bacteriólisis).
Lo anterior es el proceso de expresión génica del dsDNA del fago T-incluso. Los diferentes genotipos de fagos tienen sus propias características en la expresión génica (transcripción y traducción), que se resumen a continuación.
3. Replicación del ácido nucleico viral
(1) Replicación del ADN bicatenario: El ácido nucleico se replica de forma semiconservadora (también se puede utilizar ADN parental). como plantilla para transcribir ARNm. La replicación, la transcripción y la traducción se llevan a cabo de acuerdo con la ley "central" ADN → ADN.
(2) Replicación del ADN monocatenario: todo el ADN monocatenario primero sintetiza ADN complementario para formar ADN y luego utiliza el ADN recién sintetizado como plantilla para sintetizar ARNm. Finalmente, sólo contiene ADN.
(3) Replicación del virus de ARN bicatenario: primero, la cadena "-" del virus se copia de forma semi-reservativa para generar " "ARN, y luego el ARN copiado se empareja en ARN.
(4) Los virus de ARN se replican primero: el ARN constituye ARN y finalmente contiene solo ARN.
La replicación del virus (5)-ARN (no invasivo) no es invasivo y no actúa como mensajero, por eso se llama -ARN.
(6) Replicación del ARN monocatenario retroviral: Debido a la acción del molde sintetizador de ADN, se sintetiza -ADN a través de -ADN para sintetizar ARN. Finalmente, se utiliza (-)ADN como. plantilla para producir ARN.
4. Transcripción del ácido nucleico viral (síntesis de ARNm utilizando material genético como plantilla)
Aunque la célula huésped puede proporcionar la mayoría de las condiciones para la síntesis del virus, no todas, algunas nuevas. enzimas Se sintetiza utilizando la información genética proporcionada por el virus, es decir, el ARNm sintetizado después de la infección del virus. Por tanto, el primer paso en la biosíntesis del virus es la síntesis del ARNm viral.
La forma de sintetizar correctamente un nuevo ARNm viral depende del tipo de virus, especialmente de su tipo de ácido nucleico, ADN o ARN, bicatenario o monocatenario.
Los virus que contienen (1) ADN se pueden transcribir directamente en ARNm utilizando la cadena (-) como plantilla, ADN→ARNm como el virus de la viruela, el virus libre de virus y el fago T4.
(2) Virus ADN. Primera copia: ADN y luego transcríbalo a ARNm como ψ x 174.
(3) Los virus que contienen ARN pueden transcribir directamente el ARNm utilizando -ARN como plantilla.
(4) Los virus que contienen ARN primero sintetizan -ARN complementario para formar ARN y utilizan -ARN como plantilla para transcribir ARNm, como el poliovirus.
(5) Los virus de ARN sintéticos pueden transcribirse directamente a ARNm bajo la acción de la ARN polimerasa.
(4) Madurez (ensamblaje)
El proceso de maduración del fago es en realidad el proceso de ensamblaje de componentes de la síntesis de E. Se lleva a cabo la replicación del ácido nucleico viral y la replicación de las proteínas virales. fuera por separado. El proceso de combinar ácidos nucleicos y proteínas sintetizados por separado en una partícula viral completamente nueva se llama maduración.
Proceso específico: inicio, fin, primera subcontratación.
(1) Pirólisis (liberación)
(2) El proceso de transferir partículas de virus maduras de las células infectadas al mundo exterior se llama liberación de virus (cantidad de lisis).
3. Determinación del título de fagos: se refiere a la concentración de fagos.
El título se refiere al número de fagos virulentos (infecciosos) por mililitro de muestra.
El método de los fagos se utiliza generalmente para determinar indicadores.
Debido al alto contenido de partículas de fagos en la muestra, la muestra debe diluirse paso a paso y luego determinarse el título utilizando un método adecuado.
(1) Método de verificación puntual
Este es un método de prueba previa que solo puede estimar aproximadamente la potencia de la muestra que se va a analizar y no puede obtener datos precisos.
(2) Método del tubo de dilución líquida
4. Método para describir la ley de proliferación de fagos
Curva de crecimiento en un paso
Del fago lítico Todo el proceso desde la infección de una célula huésped hasta la lisis de la célula huésped para liberar partículas de fago recién replicadas se denomina ciclo de crecimiento de fago virulento, que puede representarse mediante una curva de crecimiento de un paso.
Mezcle un cultivo bacteriano sensible de alta concentración con una cantidad adecuada de suspensión de fagos durante un cierto período de tiempo, use centrifugación o sangre antiviral para eliminar los fagos libres y luego diluya mucho (para evitar una infección por adsorción secundaria). ) para que cada célula contenga un fago que se cultive en condiciones adecuadas, se tomen muestras periódicamente y se determine el número de fagos en el cultivo mediante el método de la placa. La curva dibujada con el tiempo de cultivo en abscisas y el número de placas en ordenadas se denomina curva de crecimiento en un solo paso.
5. Solubilidad
(1) Fagos templados
Los fagos que no lisan las células huésped se denominan fagos templados. Por ejemplo, los fagos de E. coli simplemente integran su ADN en el genoma de la célula huésped y pueden replicarse en sincronía con la replicación del ADN del huésped durante largos períodos de tiempo.
Características de los fagos templados ① Todos son dsDNA ② Bacterias lisogénicas ② Las bacterias que contienen profagos (fagos templados) también son lisogénicas y se denominan bacterias lisogénicas. ① La lisogenia de las bacterias se hereda, y las células descendientes también se heredan y también son bacterias lisogénicas. ② Las bacterias lisogénicas son inmunes a los fagos homólogos y solo pueden detectarse cuando se forman placas en el medio de cultivo; ③ Las bacterias lisogénicas son generalmente difíciles de detectar en cultivo y solo pueden detectarse en cultivos mixtos con cepas sensibles no lisogénicas. detectarse cuando se forman placas en la base. ④ Las bacterias lisogénicas a veces pueden perder su profago y convertirse en células insolubles para la recuperación lisogénica; ⑤ Lisis espontánea y lisis inducida: algunos fagos pueden inducir espontáneamente la lisis de la célula huésped; ⑤ Las bacterias lisogénicas pueden adquirir algunas propiedades fisiológicas nuevas, por ejemplo. El bacteriófago que contiene puede producir la toxina de la difteria y enfermar al huésped.
El bacteriófago introduce los cinco aspectos anteriores, especialmente el proceso de proliferación de fagos, e introduce la diferencia entre el proceso de proliferación de virus animales y vegetales y la proliferación de fagos. Por lo tanto, en el futuro no introduciremos específicamente la proliferación de virus animales y vegetales.
(2) Virus vegetales
1. Descripción general Desde la perspectiva de la historia del desarrollo de la virología, algunos trabajos pioneros y resultados de investigación teórica básica se lograron por primera vez en el campo de los virus vegetales. Por primera vez, se descubrió que todos los virus vegetales estaban purificados, cristalizados y observados bajo microscopía electrónica. Hay hasta 600 virus vegetales conocidos (1983), la mayoría de los cuales son virus de ARN monocatenario, como se muestra en la tabla.
Después de que las plantas son envenenadas, hay tres síntomas principales: ① Las flores y las hojas se vuelven amarillas o rojas debido a la incapacidad de los cloroplastos para funcionar normalmente. ② Las plantas se vuelven enanas y las ramas forman placas o; están necróticos o deformados.
2. Proceso de proliferación
El modo "invasión" (1) entra a través del aparato bucal perforador y chupador del insecto (2) entra a través de heridas y se propaga rápidamente a otras zonas a través de plasmodesmos o tejidos conductores. sitio, causando infección sistémica (3) sin liberación.
(3) Virus de los vertebrados
1. Partiendo del hecho de que los virus son omnipresentes en humanos y mamíferos, también existen en otros tipos de animales, aves, reptiles, peces y los virus correspondientes. en otros vertebrados. La fiebre aftosa, la peste porcina, la peste bovina, la anemia infecciosa equina, el papiloma del conejo, etc. en los animales domésticos son causadas por virus, la peste, los tumores en los peces, la viruela de los peces, etc. en las aves de corral y los anfibios son causadas por virus. El 80% de las enfermedades infecciosas humanas son causadas por virus, como la gripe, la hepatitis, el sarampión, la varicela, las paperas, la encefalitis japonesa, la polio, la rabia, etc. Hasta ahora, estas enfermedades virales carecen de contramedidas efectivas y proliferan en grandes cantidades, provocando la lisis y muerte de la célula huésped.
Otros virus no matan las células huésped pero provocan tumores tras infectar a los animales.
2. Virus y cáncer
Los virus y los tumores son uno de los temas que más preocupan a la gente. Ya en 1908, Ellerman y Bang observaron que la leucemia en pollos podía transmitirse a través de filtrados celulares estériles.
En 1911, el médico estadounidense Rous demostró los tumores en los pollos en su investigación sobre los tumores metastásicos en pollos. Ahora se sabe que los virus pueden causar tumores en muchos animales. Se ha demostrado que los tumores humanos, especialmente los malignos, no son causados por virus. Sin embargo, este virus puede inducir tumores malignos en humanos.
El proceso de proliferación de virus animales es más o menos el mismo que el de los bacteriófagos.
(4) Virus de insectos (virus de invertebrados)
1. Descripción general
Los virus de invertebrados existen principalmente en la clase de artrópodos Insecta. realizado con virus de insectos. Actualmente existen 1.671 tipos de virus aislados de insectos (1990), 80 de los cuales son de Lepidoptera.
2. Enfermedades parasitarias
Los virus de los insectos parasitan principalmente en la dermis, el tejido adiposo, las células sanguíneas y las células intestinales de los insectos. Algunos parasitan en el núcleo del huésped y otros en el interior. el huésped en el citoplasma, provocando la destrucción y muerte del tejido del huésped.
En segundo lugar, clasificación
Según se formen poliedros y la forma y posición de los poliedros (los cuerpos de inclusión son angulares bajo el microscopio), los virus de los insectos se pueden dividir en los siguientes categorías: amable.
1. Virus de la poliedrosis nuclear 2. Virus de la poliedrosis citoplasmática 3. Virus de partículas 4. Viruela de insectos.
¿Detallado?