Principes de classification des virus. Morphologie des virus, caractéristiques de classification
La morphologie et la structure des virus sont étudiées au microscope électronique, car leurs tailles sont petites et comparables à l'épaisseur de la coque bactérienne.
La forme des virions peut être différente : en forme de bâtonnet (virus de la mosaïque du tabac), en forme de balle (virus de la rage), sphérique (virus de la poliomyélite, VIH), en forme de spermatozoïde (nombreux bactériophages) (Fig. 8).
Riz. 8. Formes de virions :
1 virus de la variole ; 2 virus de l'herpès ; 3 adénovirus; 4 papovavirus; 5 hépadnavirus ; 6 paramyxovirus; 7 virus de la grippe ; 8 coronavirus; 9 arénavirus ; 10 rétrovirus ;
La taille des virus est déterminée par microscopie électronique, ultrafiltration à travers des filtres dont le diamètre des pores est connu et ultracentrifugation. Certains des plus petits virus sont les virus de la polio et de la fièvre aphteuse (environ 20 nm), les circovirus (16 nm) et le plus gros virus variolique (environ 350 nm). Les virus ont un génome unique car ils contiennent soit de l'ADN, soit de l'ARN. Par conséquent, une distinction est faite entre les virus contenant de l’ADN et ceux contenant de l’ARN. Ils sont généralement haploïdes, ce qui signifie qu’ils possèdent un seul ensemble de gènes. Le génome des virus est représenté par différents types d'acides nucléiques : double brin, simple brin, linéaire, circulaire, fragmenté.
Il existe des virus simples (par exemple le virus de la polio) et des virus complexes (par exemple les virus de la grippe, les virus de la rougeole). Dans les virus simples, l’acide nucléique est associé à une enveloppe protéique appelée capside (du latin capsa). La capside est constituée de sous-unités morphologiques répétitives de capsomères. L'acide nucléique et la capside interagissent les uns avec les autres pour former une nucléocapside. Dans les virus complexes, la capside est entourée d’une coque lipoprotéique supplémentaire, une supercapside (un dérivé des structures membranaires de la cellule hôte), qui possède des « pointes ». La capside et la supercapside protègent les virions des influences environnementales, déterminent l'interaction sélective (adsorption) avec les cellules et déterminent les propriétés antigéniques et immunogènes des virions. Les structures internes des virus sont appelées le noyau.
Les virions sont caractérisés par des types de symétrie de capside spirale, cubique et complexe. Le type de symétrie hélicoïdale est dû à la structure hélicoïdale de la nucléocapside, la formation cubique d'un corps creux isométrique à partir de la capside contenant l'acide nucléique viral.
Outre les virus ordinaires, on connaît également des virus dits non canoniques : des prions, des particules protéiques infectieuses qui se présentent sous la forme de fibrilles mesurant 10-20 x 100-200 nm. Les prions, apparemment, sont à la fois des inducteurs et des produits d'un gène autonome chez l'homme ou l'animal et provoquent chez eux une encéphalopathie dans des conditions d'infection virale lente (maladie de Creutzfeldt-Jakob, kuru, etc.). D’autres agents inhabituels étroitement liés aux virus sont les viroïdes, de petites molécules d’ARN circulaires et enroulées qui ne contiennent pas de protéines et provoquent des maladies chez les plantes.
Les virus forment un royaume indépendant (Vira) et présentent les caractéristiques suivantes :
Le génome est représenté par un acide nucléique - ADN ou ARN (on distingue respectivement 2 sous-royaumes - les ribovirus et les désoxyribovirus).
Structure non cellulaire. L'acide nucléique est recouvert d'une coque protéique - capside, qui se compose de sous-unités individuelles - capsomères(se compose généralement de 5 à 6 polypeptides). La capside et l'acide nucléique forment nucléocapside. Les virus simples (virus de la poliomyélite, adénovirus, etc.) ont cette structure. Les virus complexes ont une enveloppe externe - supercapside, qui contient des lipides, des glycolipides. La supercapside est formée en partie par la cellule hôte.
Absence de systèmes de synthèse de protéines (en présence d'enzymes d'adsorption, de distribution, de polymérases dépendantes de l'ADN et de l'ARN).
Une méthode de reproduction spéciale (disjonctive) : les protéines du virus sont synthétisées sur les ribosomes de la cellule affectée, dans d'autres zones - l'acide nucléique du virus, puis l'assemblage des particules virales se produit.
Petites tailles ; petits virus (podiovirus, etc.) - 25-30 nm (nanomètres) ; milieu (virus de la grippe, etc.) - 50-125 nm ; grand (virus variolique) - 150-200 nm.
7. Filtabilité (passage à travers des filtres bactériens).
8. Cristallisation (virus extracellulaires purifiés des substances de ballast, virions, capable de former des cristaux).
9. Forme de virioïdes (il existe en forme de tige - y virus de la rage, etc., sous forme de polyèdre, icosaèdre - pour les adénovirus, cuboïde formes - dans le virus variolique, sphérique - dans les virus de la grippe capiter(ressemblant à des spermatozoïdes) - bactériophages).
La culture de virus a aussi ses propres particularités. Ils sont cultivés sur des cellules en prolifération active avec une activité métabolique accrue. J'utilise ce qui suit systèmes vivants. Dans le corps des animaux de laboratoire : souris (adultes et nourrissons), lapins, singes sont généralement infectés (intramusculaire, intranasal, intrapéritonéal, intracérébral, sur la cornée). Sur embryons de poulet âgés de 9 à 12 jours : le plus souvent cultivés sur la membrane embryonnaire-allantoïque, moins souvent - dans le sous-réseau allantoïdien ou amniotique. En culture cellulaire : les monocouches sont plus souvent utilisées culture tissulaire provenant de cellules en prolifération active. Les cellules sont cultivées sur des milieux nutritifs naturels (extraits embryonnaires, cheval, sérum humain), des hydrolysats enzymatiques de protéines (hydrolysat tryptique de lactalbumine), sur des milieux synthétiques (par exemple, sur milieu 199, constitué de 63 composants, dont acides aminés, vitamines, glucose , sels , sérum humain, indicateur rouge de phénol). Les types de cultures cellulaires suivants sont utilisés : primaires trypsinisées (généralement des fibroblastes d'embryons de poulet ; ils ne sont pas entrelacés et doivent toujours être préparés ex tempore ; l'inconvénient est qu'ils ne sont pas standards) ; transplantables (les mêmes dans tous les laboratoires, puisqu'il s'agit d'un clone spécifique de cellules, par exemple des cellules de tissus portes- amnios humain, reins d'embryons de porc ; cellules des tissus tumoraux - HeLa (cellules cancéreuses du col de l'utérus), HEp-2, etc. ; l'inconvénient de ce groupe est que les cellules dégénèrent souvent spontanément, deviennent atypiques, polyploïdes et sont également spontanément infectées par des virus et des mycoplasmes latents) ; diploïdes semi-continus (par exemple, cellules pulmonaires humaines diploïdes ; elles sont stables, ne dégénèrent pas spontanément et ne sont pas contaminées par des virus et des mycoplasmes).
On distingue les formes suivantes d'infections virales. Infection abortive (survient dans un organisme immunitaire qui ne répond pas) : soit le virus ne pénètre pas dans la cellule, soit, après pénétration, il meurt et est expulsé de la cellule. Infection productive : le virus est adsorbé sur les cellules sensibles et pénètre dans la cellule en immergeant sa membrane avec le virus à l'intérieur, dans le cytoplasme de la cellule ( viro-rexis); dans le phagosome résultant, l'acide nucléique du virus est libéré des coques protéiques (« déshabillage du virus ») ; après le déshabillage final, l'acide nucléique du virus qui est entré dans la cellule modifie le fonctionnement du génome cellulaire et des systèmes métaboliques correspondants de la cellule pour reproduction virus; les particules virales qui en résultent quittent la cellule et envahissent les cellules voisines. Souvent, cette interaction aboutit à la mort cellulaire ; ce processus est appelé cytopathiqueaction(DPC). Un signe précoce de DPC est l’arrêt de la mitose ; la cellule gonfle temporairement, puis se déforme, se ride, se tache plus intensément, se décolle du verre (en culture) et meurt. Parfois, avant de mourir, des cellules se forment simplistes(cellules multinucléées fusionnées). Virogenèse : l'acide nucléique du virus entré dans la cellule est incorporé (intégré) à l'ADN de la cellule hôte (comme dans le cas d'un phage tempéré) et sous forme virus existe dans la cellule et est transmise à sa progéniture. Le phénomène de virogénie est caractéristique aussi bien des virus à ADN que des virus à ARN, puisque ces derniers possèdent l'enzyme transcriptase inverse(par exemple, les rétrovirus).
La classification moderne des virus repose sur un certain nombre de caractéristiques, notamment : le type d'acide nucléique, le nombre de capsomères, la présence d'une supercapside, la sensibilité à l'ester, la gamme d'hôtes sensibles, la pathogénicité, la répartition géographique, etc.
Caractéristiques de l'immunité antivirale. L'immunité contre les infections virales peut être due aux facteurs suivants. Facteurs de résistance naturelle : insensibilité cellulaire (en raison de la phylogenèse, les humains sont immunisés contre de nombreuses maladies virales des animaux et des plantes) ; inhibiteurs - substances de nature mucoprotéique ou lipoprotéique, structurellement identiques aux récepteurs des cellules sensibles (elles circulent librement dans le sang et d'autres liquides et bloquent l'interaction du virus avec la cellule) ; le complément est impliqué dans la formation d'une réponse antivirale (immunitaire) spécifique (le lysozyme et d'autres facteurs humoraux ne jouent pas de rôle protecteur) ; la phagocytose est incomplète, mais les leucocytes dans lesquels le virus a pénétré produisent de l'interféron ; l'interféron est synthétisé par la cellule après la pénétration du virus, il inhibe de manière non spécifique la reproduction de tout virus, perturbant la synthèse des protéines virales sur les ribosomes (dans le corps humain, seul l'interféron humain est actif, qui est produit par les leucocytes humains, ou interféron génétiquement modifié - referon, produit par Escherichia coli, dans le génome duquel le gène de l'interféron humain a été introduit ; l'interféron est largement utilisé pour le traitement et la prévention d'urgence des infections virales) ; fièvre (une température élevée perturbe la reproduction des virus) ; facteur d'âge (important, par exemple, en cas d'infection à rotavirus, qui touche le plus souvent les enfants) ; facteurs endocriniens (l'hypofonctionnement de nombreuses glandes endocrines aggrave l'évolution des infections virales); facteurs du système excréteur (aident à débarrasser le corps des virus); la formation d'inclusions intracellulaires peut avoir un effet protecteur (corps de Guarnieri dans la variole, corps de Babes-Negri dans la rage).
Les caractéristiques de l'immunité antivirale acquise provoquent dans certains cas une immunité persistante (par exemple, après la rougeole), dans d'autres - à court terme (après une infection à rhinovirus). Les anticorps n'agissent que sur les virus extracellulaires (le traitement par immunoglobulines antivirales est donc effectué précocement, avant que la majeure partie des virus n'ait pénétré dans les cellules). Les cellules dans lesquelles les virus ont pénétré synthétisent des virus dépendants du virus. antigènes et deviennent étrangers au corps, ce qui conduit à leur destruction par les T-killers. Dans les réactions protectrices, la résistance cellulaire locale est également importante (par exemple, chez une personne immunisée contre la polio, les cellules du tissu nerveux et du tractus gastro-intestinal, pour lesquelles le poliovirus a un tropisme, deviennent résistantes au virus). Les immunoglobulines sécrétoires (slgA) constituent le maillon principal de l'immunité locale au niveau des muqueuses. La vaccination (avec des vaccins viraux) crée non seulement une immunité spécifique contre un virus particulier, mais forme également une résistance à d'autres virus (non seulement la production d'anticorps et la formation de lymphocytes T tueurs sont stimulées, mais également la production d'interféron).
- ce sont les plus petites particules de la vie, elles sont 50 fois plus petites que les bactéries. Les virus ne sont généralement pas visibles au microscope optique car leur taille est inférieure à la moitié de la longueur d’onde de la lumière. Les individus porteurs du virus qui sont dans un état dormant sont appelés virion. Les virus existent en deux formes: au repos, ou extracellulaires (particules virales ou virions), et reproduire, ou intracellulaire (complexe « virus - cellule hôte »).
Les formes de virus sont différentes, elles peuvent être filiforme, sphérique, en forme de balle, en forme de tige, polygonal, en forme de brique, cubique, tandis que certains ont une tête cubique et un processus. Chaque virion est constitué d'acide nucléique et de protéines.
Les virions viraux ne contiennent toujours qu'un seul type d'acide nucléique : soit l'ARN, soit l'ADN. De plus, l’un et l’autre peuvent être simple brin ou double brin, et l’ADN peut être linéaire ou circulaire. L'ARN des virus n'est toujours que linéaire, mais il peut être représenté par un ensemble de fragments d'ARN, dont chacun porte une certaine partie de l'information génétique nécessaire à la reproduction. En fonction de la présence de l'un ou l'autre acide nucléique, les virus sont appelés contenant de l'ADN et contenant de l'ARN. Il faut surtout noter que dans le royaume des virus, la fonction de gardien du code génétique est assurée non seulement par l'ADN, mais aussi par l'ARN (il peut aussi être double brin).
Les virus ont un fonctionnement très simple structure. Chaque virus se compose de seulement deux parties - noyaux Et capside. Le noyau du virus, qui contient de l'ADN ou de l'ARN, est entouré d'une coque protéique - la capside (lat. capsa- « conteneur », « boîte », « caisse »). Les protéines protègent l'acide nucléique et déterminent également les processus enzymatiques et les changements mineurs dans les protéines de la capside. La capside est constituée du même type de molécules protéiques disposées d'une certaine manière - capsomères. Il s'agit généralement soit d'une pose de type spirale (Fig. 22), soit d'un type polyèdre symétrique(type isométrique) (Fig. 23).
Tous les virus sont classiquement divisés en simple Et complexe. Virus simples constitué uniquement d’un noyau avec de l’acide nucléique et d’une capside. Virus complexesà la surface de la protéine capsi-da, ils ont également une enveloppe externe, ou supercapside, contenant une membrane lipoprotéique à deux couches, des glucides et des protéines (enzymes). Cette enveloppe externe (supercapside) est généralement construite à partir de la membrane de la cellule hôte. Matériel du site
À la surface de la capside se trouvent diverses excroissances - des épines, ou « goujons » (on les appelle fibres), et tire. Avec eux, le virion s'attache à la surface de la cellule, dans laquelle il pénètre ensuite. Il convient de noter qu'à la surface du virus se trouvent également des protéines d'attachement, lier le virion à des groupes spécifiques de molécules - récepteurs(lat. recette -«Je reçois», «J'accepte»), situés à la surface de la cellule dans laquelle pénètre le virus. Certains virus s'attachent aux récepteurs protéiques, d'autres aux lipides et d'autres encore reconnaissent les chaînes glucidiques des protéines et des lipides. Au cours du processus d'évolution, les virus ont « appris » à reconnaître les cellules qui leur sont sensibles grâce à la présence de récepteurs spéciaux à la surface cellulaire des hôtes.
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5.2 Structure, taille, forme, composition chimique des virus et phages. Classification des virus
formes, composition chimique des virus et des phages. Classification des virus
Particule virale ( virion) se compose d'un acide nucléique torsadé en spirale - ADN ou ARN, recouvert à l'extérieur d'une enveloppe protéique (capside). La capside est constituée de sous-unités individuelles - les capsomères, qui sont identiques les uns aux autres.
Lors de l'examen des virus au microscope électronique, les éléments suivants ont été découverts : formes de virus :
en forme de tige (type de cylindre droit). Le virus de la mosaïque du tabac a cette forme ;
Filiforme (flexion de fils élastiques). Certains virus végétaux ont cette forme ;
Sphérique. Les virus de la grippe et de l'herpès ont cette forme ;
Octaédrique (forme polyèdre). Il s'agit du virus de la polio, du virus du polyome, des adénovirus ;
En forme de massue (en forme de têtard, spermatozoïde). Les virus bactériens ont cette forme - bactériophages(Fig. 5.1).
Riz. 5.1 - Structure d'un bactériophage
Classification des virus
Les virus appartiennent au royaume Viro (acites).
Sur la base de la compréhension généralement acceptée de la nature des virus en tant qu'êtres vivants, la nécessité de leur taxonomie se fait sentir. Cependant, ce problème n'a pas été résolu à ce jour, bien que de nombreux principes différents pour classer les virus aient été proposés : par forme ; par composition chimique (virus à ARN et à ADN), en fonction des cellules sur lesquelles les virus agissent (virus végétaux, virus animaux, virus humains, virus microbiens). Cependant, toutes ces caractéristiques ne constituent pas des critères stables et fiables pour élaborer une classification des virus basée sur le principe de la nomenclature binaire.
