Тема: Віруси та вакцини
Розділ: вірусологія
Методичний паспорт проекту
Мотивація вибору теми: Актуалізація теми, перехід навчальних закладів на дистанційне навчання.
Мета проекту: Сформувати знання про будову, класифікацію і властивості вірусів, особливості їх життєдіяльності, екології та значення; поглибити знання про віруси, віроїди, пріони; з’ясувати взаємодію вірусів з клітиною-хазяїном; розуміти поділ клітин вірусів; визначити, що собою являють вакцини, їх види, класифікації і виробництво.
Завдання проекту:
Сформувати знання про віруси та вакцини;
З’ясувати звідки з’явились віруси та виробництво вакцин;
Поглибити знання про віроїди і пріони;
Зробити висновки.
Гіпотеза: Можливо, даний проект дасть змогу краще ознайомитися з неклітинними формами життя, поглибити свої знання про вакцини та їх виробництво.
Тип проекту: інформаційно-навчальний.
Виконала: Чалбаш Діана
студентка 3 курсу біологічного ф-ту
ДВНЗ УжНУ
Ужгород - 2022
ЗМІСТ
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. Теоретична частина
Хімічний склад вірусів, їх стійкість до навколишнього середовища та класифікація
Класифікація вірусних інфекцій
Види вакцин та їх розробка
РОЗДІЛ 2. Практична частина
2.1 Методи ідентифікації вірусів
2.2 Профілактика вірусних інфекцій
Вступ
Надзвичайно важливим серед досягнень мікробіології останньої чверті ХІХ ст. є відкриття неклітинної форми життя - вірусів. Тоді багато вчених вважали, що бактерії є найменшими і найпростішими організмами, і що саме вони стоять на межі живої і неживої природи. У 1887 р. за рекомендацією відомих вчених А.М. Бекетова і А.С. Фаміцина було відряджено талановитого студента Петербурзького університету Д.Й. Івановського на південь України для вивчення мозаїчної хвороби тютюну. Досліджуючи цю хворобу Івановський виявив, що збудник проходить через бактеріальний фільтр. Отже було відкрито організм у сотні разів менший за бактерії. Відкриттям невидимого в оптичний мікроскоп ультрамікроба по суті було закладено фундамент нової науки - вірусології. Вірусологія - наука про віруси-збудники захворювань людей, тварин та рослин. Тож віруси - це група ультрамікроскопічних (які не видно в звичайний світловий мікроскоп) облігатних внутрішньоклітинних паразитів, здатних розмножуватись тільки в клітинах живих організмів, як в багатоклітинних (високоорганізованих) так і в одноклітинних організмах. Просто організовані віруси складаються з нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), кількох білків які вона кодує (формують оболонку навколо нуклеїнової кислоти - капсид). Віруси складнішої будови мають додаткові оболонки (білкової або ліпопротеїдної природи) і складніший хімічний склад. Крім нуклеїнової кислоти і білків вони містять ліпіди в зовнішніх оболонках і вуглеводи в складі білків зовнішніх оболонок (глікопротеїдів). Молекулярна маса вірусних ДНК коливається від 1-106 до 250-106. В геномах, представлених дволанцюговими ДНК, інформація зазвичай закодована на двох ланцюгах ДНК.
РОЗДІЛ 1
Хімічний склад вірусів, їх стійкість до навколишнього середовища та класифікація
Обовязковим структурним елементом вірусів є капсид - білкова оболонка, яка оточує вірусну нуклеїнову кислоту. Прості віруси (пікорновірус, парвовірус) складаються з капсиду, що оточує одну молекулу нуклеїнової кислоти. Віруси складнішої будови мають додаткову внутрішню оболонку - суперкапсид. Ця термінологія введена Д. Каспаром і А. Клагом 1962 р. Морфологічні субодиниці, видимі в електронному мікроскопі, називаються капсомерами. Структурними одиницями капсиду є білкові субодиниці. Структурна одиниця віруса тютюнової мозаїки складається з однієї молекули білка, віруса поліомієліту - з чотирьох молекул білка. Існує два типи будови капсидів віріонів. Перший тип називається спіральним типом симетрії, а сама структура - нуклеокапсидом. Такий тип симетрії нуклеокапсида притаманний віріонам тютюнової мозаїки, пароміксовірусів, рабдовірусів. Другий вид - кубічний тип симетрії.
Досить складна будова у віріонів вісповакцини. Серцевина (має вірусну ДНК) має форму подвійноувігнутого кола і оточена двома лінзоподібними латеральними тільцями. Вірус має декілька оболонок з яких найскладнішу будову має зовнішня оболонка.
Віріони просто організованих вірусів являють собою вірусну нуклеїнову кислоту, укладену в оболонку (капсид), що складається з повторюваних субодиниць (капсомерів). Кожен капсомер побудований з одного чи декількох білків, закодованих у геномі вірусу. Крім нуклеїнової кислоти і білків вони містять ліпіди і гліколіпіди, які здебільшого розташовуються в зовнішній (суперкапсидній) оболонці віріонів. До складу останніх часто входять глікопротеїди (гліколізовані білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані вуглеводні ланцюги), ліпопротеїди, найчастіше ациліровані білки (білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані залишки жирних кислот) і фосфопротеїди (білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані залишки фосфорної кислоти). Здебільшого ліпіди і гліколіпіди клітинного походження, за винятком, можливо, поксвірусів. Ліпіди не завжди розташовані в зовнішній оболонці віріону.
Вуглеводи, що входять до складу вірусних білків, являють собою полімерні ланцюги, синтезовані з мономерних ланок, що поставляються клітиною. Причому, у поксвірусів структура олігосахаридних ланцюгів залежить від структури білка, до якого вони приєднані.
Приєднання до вірусних білок залишків фосфорної і жирної кислот і вуглеводних ланцюгів здійснюється, як правило, клітинними ферментами, але специфічність приєднання залежить від структури білка.
Нуклеїнові кислоти являють собою лінійні полімери, що складаються з нуклеотидів. Нуклеотиди складаються з трьох частин: залишку фосфорної кислоти, вуглеводного залишку (дезоксирибози для ДНК, рибози для РНК) і азотистої основи. До складу ДНК входять азотисті основи тимін, аденін, гуанін і цитозін. До складу РНК звичайно входять уридін, аденін, гуанін, цитозін. Розмаїтість структури нуклеїнових кислот обумовлено різним порядком чергування в їх ланцюгах нуклеотидів.
ДНК являє собою двонитчасту молекулу, а РНК— однонитчасту. Двоспіральна ДНК - це клітинний геном, що виконує функції збереження і реплікації спадкоємної інформації. Односпіральна РНК представлена трьома класами молекул: 1) інформаційні РНК (іРНК), що утворюються в результаті транскрипції генома і які передають в геномі інформацію на білоксинтезуючий апарат клітини; 2) рибосомальні РНК, які є структурним елементом рибосоми;
3) тРНК, що доставляють амінокислоти до білоксинтезуючого апарату.
Молекули нуклеїнових кислот різної довжини, природно, розрізняються і по мол. масі. Так, мол. маса різних РНК коливається від десятків тисяч до мільйонів дальтон, а різних ДНК від мільйонів до сотень мільйонів і мільярдів дальтон. У деяких бактеріофагів мол. маса ДНК досягає 120—160 млн. Д. Це дуже великі молекули.
У 1950 році американський біохімік Э. Чаргафф визначив у клітинах різноманітного походження вміст усіх чотирьох органічних основ (А, Т, Г, Ц). Незалежно від походження двоспіральних ДНК вміст у них аденіну завжди дорівнює вмісту тиміну (А=Т, чи А:Т=1), а гуаніну - вмісту цитозіну (Г==Ц, чи Г:Ц==1). Звідси випливає, що сума А і Ц дорівнює сумі Г і Т чи (Г+Т) : (А + Ц) = 1. Ці співвідношення одержали надалі назву правил Чаргаффа. Правила Чаргаффа не поширюються на односпіральні ДНК. При аналізі іншого типу нуклеїнової кислоти - РНК (теж різного походження) зазначених закономірностей не спостерігалося.
ДНК звичайно побудована з двох полінуклеотидних ланцюжків, закручених спіралевидно одна навколо іншої. Основний вуглеводно-фосфатний кістяк обох ланцюжків ДНК розташований зовні спіралі, а органічні основи —усередині її, один проти одного. Обидва ланцюжки ДНК утримуються водневими зв'язками між парами основ А-Т і Г-Ц. Тільки при з'єднанні двох біциклічних молекул основ (А і Г) з однокільцевими (Т і Ц) може дотримуватися однакова відстань між ланцюгами. Така просторова відповідність пар основ (А-Т і Г-Ц) називається комплементарністю.
Різні групи вірусів мають різну стійкість до навколишнього середовища. Найбільш стійкими є віруси з ліпопротеїдними оболонками, найменш стійкими - ізометричні віруси. Наприклад, ортоміксовіруси і параміксовіруси інактивуються на поверхні протягом кількох годин, а віруси поліомієліту, аденовіруси, реовіруси зберігають інфекційну активність протягом кількох днів. Чутливість вірусів до УФ і ІЧ опромінення залежить від розмірів їх геному. Тому, наприклад, вірус вісповакцини інактивується при ІЧ опроміненні близько 5-104 рад, в цей час як вірусу папіломи для інактивації потрібно опромінення 4-105 рад. Важливою особливістю вірусів є їх чутливість до рН. Є віруси стійкі до кислого середовища, наприклад віруси які викликають кишкові інфекції і проникають в організм аліментарним шляхом. Однак більшість вірусів інактивуються в кислому і лужному середовищі.
В основу сучасної класифікації покладені основні критерії:
Тип нуклеїнової кислоти (ДНК і РНК), її структура (кількість ланцюгів).
Наявність ліпопротеїдної оболонки.
Розмір і морфологія віріону, тип симетрії, число капсомерів.
Патогенність.
Географічне розповсюдження.
Спосіб передачі.
На основі цих критерій віруси діляться на родини, підродини, роди і типи. Сучасна класифікація вірусів людей і тварин охоплює більше 4/5 всіх відомих вірусів які включені в 19 родин, з них 7 - ДНК-вмісні і 12 - РНК-вмісні віруси. Деякі з цих родин включають також віруси безхребетних і віруси рослин. До вірусів виключно хребетних відносяться віруси герпесу, аденовіруси, паповавіруси, параміксовіруси, ортоміксовіруси. Окремі віруси можуть розмножуватися як в хребетних так і в безхребетних хазяїнів (кліщі, комарі, москіти). До таких родин відносять буньявіруси, тоговіруси, роди Vesiculovirus і Lyssavirus, родину рабдовірусів, рід Оrbivirus, сімейства реовірусів, вірус африканської пропасниці свиней, сімейство ірвідовірусів. Такі віруси складають екологічну групу арбовірусів, тобто віруси хребетних які переносяться членистоногими.