• Cara menghapus instalan aplikasi di smartphone Lenovo
• Emulator Android terbaik untuk PC
• Baidu Root (versi Rusia)
• Haruskah saya meningkatkan ke iOS 11?
• Sniffer penganalisa lalu lintas jaringan
• FRP: Pemrograman Reaktif Fungsional apa adanya
• Apa yang harus dilakukan jika GTA IV tidak memulai Masalah dengan gta 4
• Semua tentang Android GTA San Andreas
• Panduan lengkap unduhan GTA 5 simpan
• Memasang mod di GTA San Andreas Cara mengunduh mod untuk GTA San Andreas

Virus - makhluk atau substansi?

Selama 100 tahun terakhir, para ilmuwan telah berulang kali mengubah pemahaman mereka tentang sifat virus, pembawa penyakit mikroskopis.

Pada awalnya, virus dianggap sebagai zat beracun, kemudian - salah satu bentuk kehidupan, kemudian - senyawa biokimia. Saat ini diasumsikan bahwa mereka ada di antara dunia yang hidup dan yang tidak hidup dan merupakan peserta utama dalam evolusi.

Pada akhir abad ke-19, ditemukan bahwa penyakit tertentu, termasuk rabies dan penyakit mulut dan kuku, menyebabkan partikel yang terlihat seperti bakteri, tetapi jauh lebih kecil. Karena bersifat biologis dan ditularkan dari satu korban ke korban lainnya, menyebabkan gejala yang sama, virus mulai dianggap sebagai organisme hidup terkecil yang membawa informasi genetik.

Pengurangan virus ke tingkat entitas kimia tak bernyawa terjadi setelah tahun 1935, ketika Wendell Stanley pertama kali mengkristalkan virus mosaik tembakau. Ditemukan bahwa kristal terdiri dari komponen biokimia yang kompleks dan tidak memiliki sifat yang diperlukan untuk sistem biologis - aktivitas metabolisme. Pada tahun 1946, ilmuwan menerima Hadiah Nobel untuk pekerjaan ini di bidang kimia, dan bukan di bidang fisiologi atau kedokteran.

Penelitian lebih lanjut oleh Stanley dengan jelas menunjukkan bahwa setiap virus terdiri dari asam nukleat (DNA atau RNA) yang dikemas dalam selubung protein. Selain protein pelindung, beberapa di antaranya memiliki protein virus spesifik yang terlibat dalam infeksi sel. Jika kita menilai virus hanya dari uraian ini, maka mereka lebih mirip zat kimia daripada organisme hidup. Tetapi ketika virus memasuki sel (setelah itu disebut sel inang), gambarannya berubah. Itu melepaskan cangkang protein dan menaklukkan seluruh peralatan seluler, memaksanya untuk mensintesis DNA atau RNA virus dan protein virus sesuai dengan instruksi yang tercatat dalam genomnya e. Kemudian virus merakit diri dari komponen-komponen ini dan partikel virus baru muncul, siap menginfeksi sel lain.

Skema ini telah memaksa banyak ilmuwan untuk melihat kembali virus. Mereka mulai dianggap sebagai objek yang terletak di perbatasan antara dunia yang hidup dan yang tidak hidup. Menurut ahli virologi Mark van Regenmortel (M.H.V. van Regenmortel) dari Universitas Strasbourg di Prancis dan Brian Mahy (B.W. Mahy) dari Pusat Pencegahan dan Pengendalian Penyakit, cara hidup seperti ini bisa disebut "kehidupan pinjaman". Fakta yang menarik adalah bahwa untuk waktu yang lama ahli biologi memandang virus sebagai "kotak protein" yang diisi dengan detail kimiawi, mereka menggunakan kemampuannya untuk bereplikasi di sel inang untuk mempelajari mekanisme pengkodean protein. Biologi molekuler modern berutang banyak keberhasilannya pada informasi yang diperoleh dari studi virus.

Para ilmuwan telah mengkristalkan sebagian besar komponen seluler (ribosom, mitokondria, struktur membran, DNA, protein) dan saat ini memandangnya sebagai "mesin kimia" atau sebagai bahan yang digunakan atau diproduksi oleh mesin tersebut. Pandangan tentang struktur kimia kompleks yang memastikan aktivitas vital sel telah menyebabkan sedikit perhatian ahli biologi molekuler tentang status virus. Peneliti hanya tertarik pada mereka sebagai agen yang mampu menggunakan sel untuk tujuan mereka sendiri atau berfungsi sebagai sumber infeksi. Masalah yang lebih kompleks dari kontribusi virus terhadap evolusi tetap tidak penting bagi sebagian besar ilmuwan.

Menjadi atau tidak menjadi?

Apa arti kata "hidup"? Sebagian besar ilmuwan sepakat bahwa selain kemampuan memperbanyak diri, organisme hidup juga harus memiliki sifat lain. Misalnya, kehidupan makhluk apa pun selalu dibatasi oleh waktu - ia lahir dan mati. Selain itu, organisme hidup memiliki tingkat otonomi tertentu dalam pengertian biokimia e, yaitu. mengandalkan sampai batas tertentu pada proses metabolisme mereka sendiri untuk memberi mereka zat dan energi yang menopang mereka.

Sebuah batu, serta setetes cairan tempat berlangsungnya proses metabolisme, tetapi tidak mengandung materi genetik dan tidak mampu bereproduksi sendiri, tidak diragukan lagi adalah benda mati. Sebaliknya, bakteri adalah organisme hidup, dan meskipun hanya terdiri dari satu sel, ia dapat menghasilkan energi dan mensintesis zat yang memastikan keberadaan dan reproduksinya. Apa dalam konteks ini yang dapat dikatakan tentang benih? Tidak setiap benih menunjukkan tanda-tanda kehidupan. Namun, dalam keadaan diam, ia mengandung potensi yang diperolehnya dari zat hidup yang tidak diragukan lagi dan yang, dalam kondisi tertentu, dapat direalisasikan. Pada saat yang sama, benih dapat dihancurkan secara permanen, dan potensinya akan tetap tidak terealisasi. Dalam hal ini, virus lebih seperti benih daripada sel hidup: ia memiliki beberapa kemungkinan yang mungkin tidak menjadi kenyataan, tetapi tidak ada kemampuan untuk hidup secara mandiri.

Dimungkinkan juga untuk menganggap makhluk hidup sebagai keadaan di mana, dalam kondisi tertentu, sebuah sistem yang terdiri dari komponen-komponen tak hidup dengan sifat-sifat tertentu lewat. Kehidupan dan kesadaran dapat dikutip sebagai contoh dari sistem yang kompleks (muncul). Untuk mencapai status yang sesuai, mereka harus memiliki tingkat kesulitan tertentu. Jadi, neuron (dengan sendirinya atau bahkan sebagai bagian dari jaringan saraf) tidak memiliki kesadaran; ini membutuhkan otak. Tetapi otak yang utuh bisa hidup secara biologis dan pada saat yang sama tidak memberikan kesadaran. Dengan cara yang sama, baik gen seluler maupun virus atau protein sendiri tidak berfungsi sebagai zat hidup, dan sel yang tidak memiliki nukleus mirip dengan orang yang dipenggal, karena tidak memiliki tingkat kerumitan yang kritis. Virus juga tidak mampu mencapai level ini. Jadi kehidupan dapat didefinisikan sebagai semacam keadaan darurat kompleks yang mencakup "blok bangunan" dasar yang sama dengan yang dimiliki virus. Jika kita mengikuti logika ini, maka virus, meskipun bukan benda hidup dalam arti sebenarnya, tetap tidak dapat diklasifikasikan sebagai sistem lembam: mereka berada di perbatasan antara yang hidup dan yang tidak hidup.

Virus dan evolusi

Virus memiliki sejarah evolusinya sendiri yang sangat panjang, kembali ke asal-usul organisme bersel tunggal. Jadi, beberapa sistem perbaikan virus yang memastikan eksisi basa yang salah dari DNA dan menghilangkan kerusakan yang disebabkan oleh aksi radikal oksigen, dll., hanya ada pada masing-masing virus dan tidak berubah selama miliaran tahun.

Para peneliti tidak menyangkal bahwa virus berperan dalam evolusi. Namun, mengingat mereka sebagai benda mati, mereka menempatkannya setara dengan faktor-faktor seperti kondisi iklim. Faktor seperti itu memengaruhi organisme yang telah mengubah sifat-sifat yang ditentukan secara genetik dari luar. Organisme yang lebih tahan terhadap pengaruh ini berhasil bertahan hidup, bereproduksi, dan mewariskan gen mereka ke generasi berikutnya.

Namun, pada kenyataannya, virus memengaruhi materi genetik organisme hidup tidak secara tidak langsung, tetapi dengan cara yang paling langsung - mereka menukar DNA dan RNA dengannya, yaitu. adalah pemain biologis. Kejutan besar bagi para dokter dan ahli biologi evolusi adalah bahwa sebagian besar virus ternyata adalah makhluk yang tidak berbahaya, tidak terkait dengan penyakit apa pun. Mereka diam-diam tertidur di dalam sel inang atau menggunakan peralatan mereka untuk reproduksi yang tidak tergesa-gesa tanpa merusak sel. Virus semacam itu memiliki banyak trik yang memungkinkan mereka menghindari pengawasan sistem kekebalan sel - untuk setiap tahap respons kekebalan, mereka menyiapkan gen yang mengontrol atau memodifikasi tahap ini sesuai keinginan mereka.

Selain itu, dalam proses kohabitasi sel dan virus, genom virus (DNA atau RNA) "menjajah" genom sel inang, memasoknya dengan lebih banyak gen baru, yang akhirnya menjadi bagian integral dari genom. dari spesies organisme tertentu. Virus memiliki efek yang lebih cepat dan lebih langsung pada organisme hidup daripada faktor eksternal yang memilih varian genetik. Populasi virus yang besar, ditambah dengan tingkat replikasi yang tinggi dan tingkat mutasi yang tinggi, menjadikannya sumber utama inovasi genetik, yang terus-menerus menciptakan gen baru. Gen unik apa pun yang berasal dari virus, bepergian, berpindah dari satu organisme ke organisme lain dan berkontribusi pada proses evolusi.

Sebuah sel yang DNA intinya telah dihancurkan adalah "orang mati" yang sebenarnya: ia kehilangan materi genetik dengan instruksi tentang cara beroperasi. Tetapi virus dapat menggunakan komponen sel utuh dan sitoplasma yang tersisa untuk replikasinya. Dia menaklukkan peralatan seluler dan memaksanya untuk menggunakan gen virus sebagai sumber instruksi untuk sintesis protein virus dan replikasi genom virus. Kemampuan unik virus untuk berkembang di sel mati paling menonjol ketika inangnya adalah organisme bersel tunggal, terutama yang menghuni lautan. (Sebagian besar virus hidup di darat. Menurut para ahli, tidak lebih dari 1030 partikel virus di lautan.)

Bakteri, cyanobacteria fotosintetik, dan alga, inang potensial bagi virus laut, sering terbunuh oleh radiasi ultraviolet, yang merusak DNA mereka. Pada saat yang sama, beberapa virus ("tamu" organisme) menyertakan mekanisme sintesis enzim yang memulihkan molekul sel inang yang rusak dan menghidupkannya kembali. Misalnya, cyanobacteria mengandung enzim yang terlibat dalam fotosintesis, dan di bawah pengaruh cahaya yang berlebihan kadang-kadang dihancurkan, yang menyebabkan kematian sel. Dan kemudian virus yang disebut cyanophages "menyalakan" sintesis analog dari enzim fotosintetik bakteri yang lebih tahan terhadap radiasi UV. Jika virus semacam itu menginfeksi sel yang baru saja mati, enzim fotosintesis dapat menghidupkannya kembali. Dengan demikian, virus berperan sebagai "resusitasi gen".

Dosis radiasi UV yang berlebihan juga dapat menyebabkan kematian cyanophage, tetapi terkadang mereka berhasil hidup kembali dengan bantuan beberapa perbaikan. Biasanya, ada beberapa virus di setiap sel inang, dan jika rusak, mereka dapat menyusun genom virus sepotong demi sepotong. Bagian yang berbeda dari genom dapat berfungsi sebagai pemasok gen individu, yang, bersama dengan gen lain, akan mengembalikan fungsi genom secara penuh tanpa membuat virus utuh. Virus adalah satu-satunya organisme hidup yang, seperti burung Phoenix, dapat terlahir kembali dari abu.

Menurut Konsorsium Pengurutan Genom Manusia Internasional, antara 113 dan 223 gen yang ditemukan pada bakteri dan manusia hilang dari organisme yang dipelajari dengan baik seperti ragi Sacharomyces cerevisiae, lalat buah Drosophila melanogaster, dan cacing gelang Caenorhabditis elegans, yang terletak di antara keduanya. ekstrim organisme hidup. Beberapa ilmuwan percaya bahwa ragi, lalat buah, dan cacing gelang, yang muncul setelah bakteri tetapi sebelum vertebrata, kehilangan gen yang sesuai di beberapa titik dalam perkembangan evolusi mereka. Yang lain percaya bahwa gen dipindahkan ke seseorang melalui bakteri yang masuk ke tubuhnya.

Bersama dengan rekan-rekan di Institut Vaksin dan Terapi Gen di Universitas Kesehatan Masyarakat Oregon, kami berhipotesis bahwa ada rute ketiga: gen awalnya berasal dari virus, tetapi kemudian dikolonisasi oleh perwakilan dari dua garis organisme yang berbeda, seperti bakteri. dan vertebrata. Gen yang diberikan bakteri pada umat manusia dapat ditransfer ke dua garis yang disebutkan oleh virus.

Selain itu, kami yakin inti sel itu sendiri berasal dari virus. Munculnya nukleus (struktur yang hanya ditemukan pada eukariota, termasuk manusia, dan tidak ada pada prokariota, seperti bakteri) tidak dapat dijelaskan dengan adaptasi bertahap organisme prokariotik terhadap perubahan kondisi. Itu bisa saja dibentuk berdasarkan DNA virus molekul tinggi yang sudah ada sebelumnya, yang membangun "rumah" permanen untuk dirinya sendiri di dalam sel prokariotik. Ini dikonfirmasi oleh fakta bahwa gen DNA polimerase (enzim yang terlibat dalam replikasi DNA) dari fag T4 (fag disebut virus yang menginfeksi bakteri) dekat dalam urutan nukleotidanya dengan gen DNA polimerase dari eukariota dan virus itu. menginfeksi mereka. Selain itu, Patrick Forterre dari University of the South of Paris, yang mempelajari enzim yang terlibat dalam replikasi DNA, sampai pada kesimpulan bahwa gen yang menentukan sintesisnya pada eukariota berasal dari virus.

virus lidah biru

Virus benar-benar memengaruhi semua bentuk kehidupan di Bumi, dan seringkali menentukan nasibnya. Pada saat yang sama, mereka juga berevolusi. Kemunculan virus baru, seperti human immunodeficiency virus (HIV), penyebab AIDS, merupakan bukti langsung.

Virus terus-menerus mengubah batas antara dunia biologis dan biokimia. Semakin jauh kita maju dalam studi genom berbagai organisme, semakin kita akan menemukan bukti keberadaan gen dari kumpulan dinamis dan sangat kuno di dalamnya. Peraih Nobel Salvador Luria pada tahun 1969 mengatakan ini tentang pengaruh virus pada evolusi: “Mungkin virus, dengan kemampuannya untuk dimasukkan ke dalam genom seluler dan meninggalkannya, adalah peserta aktif dalam proses mengoptimalkan materi genetik semua makhluk hidup di jalannya evolusi. Kami tidak menyadarinya." Terlepas dari dunia mana - hidup atau tidak hidup - kita akan menghubungkan virus, saatnya telah tiba untuk mempertimbangkannya tidak dalam isolasi, tetapi dengan mempertimbangkan hubungan konstan dengan organisme hidup.

TENTANG PENULIS:
Luis Villareal(Luis P. Villarreal) - Direktur Pusat Studi Virus di University of California, Irvine. Ia menerima gelar PhD dalam bidang biologi dari University of California, San Diego, kemudian bekerja di Stanford University di laboratorium peraih Nobel Paul Berg. Dia aktif terlibat dalam pengajaran, saat ini berpartisipasi dalam pengembangan program untuk memerangi ancaman bioterorisme.

Pada awalnya, virus dianggap sebagai zat beracun, kemudian - salah satu bentuk kehidupan, kemudian - senyawa biokimia. Saat ini diasumsikan bahwa mereka ada di antara dunia yang hidup dan yang tidak hidup dan merupakan peserta utama dalam evolusi.

Pada akhir abad ke-19, ditemukan bahwa beberapa penyakit disebabkan oleh partikel yang mirip dengan bakteri, tetapi jauh lebih kecil. Karena sifatnya biologis dan berpindah dari satu korban ke korban lainnya, menyebabkan gejala yang sama, Virus mulai dianggap sebagai organisme hidup terkecil yang membawa informasi genetik.

Pengurangan virus ke tingkat benda kimia tak bernyawa terjadi setelah tahun 1935, ketika Wendell Stanley pertama kali mengkristalkan virus mosaik tembakau. Ditemukan bahwa kristal terdiri dari komponen biokimia yang kompleks dan tidak memiliki sifat yang diperlukan untuk sistem biologis - aktivitas metabolisme. Pada tahun 1946, ilmuwan menerima Hadiah Nobel untuk pekerjaan ini di bidang kimia, dan bukan di bidang fisiologi atau kedokteran.

Penelitian lebih lanjut oleh Stanley dengan jelas menunjukkan bahwa setiap virus terdiri dari asam nukleat (DNA atau RNA) yang dikemas dalam selubung protein. Selain protein pelindung, beberapa di antaranya memiliki protein virus spesifik yang terlibat dalam infeksi sel. Jika kita menilai virus hanya dari deskripsi ini, maka mereka benar-benar lebih seperti zat kimia daripada organisme hidup.

Tetapi ketika virus memasuki sel (setelah itu disebut sel inang), gambarannya berubah. Itu melepaskan cangkang proteinnya dan menaklukkan seluruh peralatan seluler, memaksanya untuk mensintesis DNA atau RNA virus dan protein virus sesuai dengan instruksi yang direkam dalam genomnya. Kemudian virus berkumpul sendiri dari komponen-komponen ini dan partikel virus baru muncul, siap menginfeksi sel lain Skema ini telah memaksa banyak ilmuwan untuk melihat kembali virus. Mereka mulai dianggap sebagai objek yang terletak di perbatasan antara dunia yang hidup dan yang tidak hidup. Fakta yang menarik adalah bahwa untuk waktu yang lama ahli biologi memandang virus sebagai "kotak protein" yang diisi dengan detail kimiawi, mereka menggunakan kemampuannya untuk bereplikasi di sel inang untuk mempelajari mekanisme pengkodean protein. Biologi molekuler modern berutang banyak keberhasilannya pada informasi yang diperoleh dari studi virus.

Sebaliknya, bakteri adalah organisme hidup, dan meskipun hanya terdiri dari satu sel, ia dapat menghasilkan energi dan mensintesis zat yang memastikan keberadaan dan reproduksinya. Apa yang dapat dikatakan tentang benih dalam konteks ini? Tidak setiap benih menunjukkan tanda-tanda kehidupan. Namun, dalam keadaan diam, ia mengandung potensi yang diperolehnya dari zat hidup yang tidak diragukan lagi dan yang, dalam kondisi tertentu, dapat direalisasikan. Pada saat yang sama, benih dapat dihancurkan secara permanen, dan potensinya akan tetap tidak terealisasi. Dalam hal ini, virus lebih seperti benih daripada sel hidup: ia memiliki beberapa kemungkinan yang mungkin tidak menjadi kenyataan, tetapi tidak ada kemampuan untuk hidup secara mandiri.

Menurut Lvov, "organisme adalah sejenis unit independen dari struktur dan fungsi yang terintegrasi dan saling berhubungan." Pada protozoa yaitu pada organisme uniseluler, sellah yang merupakan unit mandiri, dengan kata lain organisme. Dan organisme seluler - mitokondria, kromosom, dan kloroplas - bukanlah organisme, karena tidak mandiri. Ternyata jika mengikuti definisi yang diberikan oleh Lvov, virus bukanlah organisme, karena tidak memiliki kemandirian: diperlukan sel hidup untuk tumbuh dan mereplikasi materi genetik.

Pada saat yang sama, pada spesies multisel, baik hewan maupun tumbuhan, garis sel individu tidak dapat berkembang secara independen satu sama lain; oleh karena itu, sel mereka bukanlah organisme. Agar perubahan menjadi signifikan secara evolusioner, perubahan itu harus diteruskan ke generasi baru individu. Sesuai dengan penalaran ini, suatu organisme adalah unit elementer dari suatu rangkaian yang berkesinambungan dengan sejarah evolusi masing-masing.

Dan pada saat yang sama, masalah ini dapat dipertimbangkan dari sudut pandang definisi lain: suatu materi hidup jika diisolasi, mempertahankan konfigurasi spesifiknya sehingga konfigurasi ini dapat diintegrasikan kembali, yaitu dimasukkan kembali ke dalam siklus di mana substansi genetik berpartisipasi: ini mengidentifikasi kehidupan dengan memiliki mode organisasi yang mandiri, spesifik, dan mereplikasi diri. Urutan basa spesifik asam nukleat dari gen tertentu dapat disalin; gen adalah bagian tertentu dari stok informasi yang dimiliki organisme hidup. Sebagai ujian hidup, definisi di atas menunjukkan reproduksi dalam berbagai lini sel dan dalam sejumlah generasi organisme. Virus, menurut tes ini, hidup seperti materi genetik lainnya, yang dapat dikeluarkan dari sel, dimasukkan kembali ke dalam sel hidup, dan dengan melakukan itu akan disalin di dalamnya dan menjadi, setidaknya untuk sementara, bagian dari alat keturunannya. Dalam hal ini, transmisi genom virus adalah alasan utama keberadaan bentuk-bentuk ini - hasil dari spesialisasi mereka dalam proses seleksi. Oleh karena itu, spesialisasi virus sebagai pembawa asam nukleat memungkinkan untuk menganggap virus "lebih hidup" daripada fragmen materi genetik mana pun, dan "lebih banyak organisme" daripada organel seluler mana pun, termasuk kromosom dan gen.

Postulat ketat Koch

Apa ketentuan dasar yang dirumuskan oleh Robert Koch (1843-1910) yang harus dipatuhi oleh ahli mikrobiologi setiap kali patogen yang tidak diketahui ditemukan? Apa yang bisa menjadi bukti bahwa dialah penyebab penyakit menular ini? Inilah ketiga kriteria tersebut:

Mendapatkan kembali biakan murni dari patogen yang diambil dari tubuh pasien.

Terjadinya penyakit yang persis sama atau serupa (baik dalam sifat perjalanannya maupun dalam perubahan patologis yang ditimbulkannya) ketika organisme sehat terinfeksi dengan kultur patogen yang diduga.

Munculnya tubuh seseorang atau hewan setelah terinfeksi patogen ini selalu merupakan zat pelindung spesifik yang sama. Setelah kontak serum darah kekebalan dengan patogen dari biakan, yang terakhir akan kehilangan sifat patogennya.

Virologi modern dicirikan oleh perkembangan pesat dan penggunaan luas berbagai metode - baik biologis (termasuk genetik) dan fisika-kimia .. Mereka digunakan untuk mengidentifikasi virus baru yang masih belum dikenal, dan untuk mempelajari sifat dan struktur biologis dari spesies yang sudah ditemukan. .

Studi teoritis fundamental biasanya memberikan informasi penting yang digunakan dalam kedokteran, di bidang diagnostik, atau dalam analisis mendalam tentang proses infeksi virus. Pengenalan metode virologi baru yang efektif biasanya dikaitkan dengan penemuan luar biasa.

Misalnya, metode menumbuhkan virus dalam embrio ayam yang sedang berkembang, yang dipelopori oleh A. M. Woodroffe dan E. J. Goodpasture pada tahun 1931, telah digunakan dengan sukses luar biasa dalam mempelajari virus influenza.

Kemajuan metode fisikokimia, khususnya metode sentrifugasi, pada tahun 1935 mengarah pada kemungkinan kristalisasi virus mosaik tembakau (TMV) dari jus tanaman yang sakit, dan kemudian pembentukan protein penyusunnya. Ini memberikan dorongan pertama untuk mempelajari struktur dan biokimia virus.

Pada tahun 1939, A. V. Arden dan G. Ruska adalah orang pertama yang menggunakan mikroskop elektron untuk mempelajari virus. Pengenalan perangkat ini ke dalam praktik berarti titik balik sejarah dalam penelitian virologi, karena dimungkinkan untuk melihat - meskipun pada tahun-tahun itu masih belum cukup jelas - partikel individu dari virus, virion.

Pada tahun 1941, G. Hurst menemukan bahwa virus influenza dalam kondisi tertentu menyebabkan aglutinasi (pengeleman dan pengendapan) sel darah merah (eritrosit). Ini meletakkan dasar untuk mempelajari hubungan antara struktur permukaan virus dan eritrosit, serta untuk mengembangkan salah satu metode diagnostik yang paling efektif.

Perubahan radikal dalam penelitian virologi terjadi pada tahun 1949, ketika J. Enders, T. Weller dan F. Robbins berhasil memperbanyak virus polio pada sel kulit dan otot janin manusia. Mereka mencapai pertumbuhan potongan jaringan pada media nutrisi buatan. Kultur sel (jaringan) terinfeksi virus polio, yang sampai saat itu dipelajari secara eksklusif pada monyet dan sangat jarang pada tikus jenis khusus.

Virus dalam sel manusia yang tumbuh di luar tubuh ibu berkembang biak dengan baik dan menyebabkan perubahan patologis yang khas. Metode kultur sel (pengawetan dan kultivasi sel yang diisolasi dari organisme manusia dan hewan dalam media nutrisi buatan dalam jangka panjang) kemudian diperbaiki dan disederhanakan oleh banyak peneliti dan akhirnya menjadi salah satu yang paling penting dan efektif untuk kultivasi virus. Berkat metode yang lebih mudah diakses dan lebih murah ini, dimungkinkan untuk mendapatkan virus dalam bentuk yang relatif murni, yang tidak dapat dicapai dalam suspensi dari organ hewan mati. Pengenalan metode baru berarti kemajuan yang tidak diragukan tidak hanya dalam diagnosis penyakit virus, tetapi juga dalam memperoleh vaksin vaksinasi. Dia juga memberikan hasil yang baik dalam studi biologi dan biokimia virus.

Pada tahun 1956, dimungkinkan untuk menunjukkan bahwa pembawa infektivitas virus adalah asam nukleat yang terkandung di dalamnya. Dan pada tahun 1957, A. Isaacs dan J. Lindeman menemukan interferon, yang memungkinkan untuk menjelaskan banyak fenomena biologis yang diamati dalam hubungan antara virus dan sel inang atau organisme inang.

S. Brenner dan D. Horn memperkenalkan metode pewarnaan kontras negatif ke dalam teknik mikroskop elektron, yang memungkinkan untuk mempelajari struktur halus virus, khususnya elemen strukturalnya (subunit).

Pada tahun 1964, ahli virologi Amerika Gaiduzek, yang telah kami sebutkan sebelumnya, dan rekan-rekannya membuktikan sifat menular dari sejumlah penyakit kronis pada sistem saraf pusat manusia dan hewan. Dia mempelajari virus aneh yang baru ditemukan, hanya dalam beberapa hal mirip dengan yang diketahui sebelumnya.

Pada saat yang sama, ahli genetika Amerika Baruch Blumberg menemukan (selama studi genetik protein darah) serum antigen hepatitis (antigen Australia), suatu zat yang diidentifikasi dengan tes serologis. Antigen ini ditakdirkan untuk memainkan peran utama dalam studi virologi hepatitis.

Dalam beberapa tahun terakhir, salah satu keberhasilan terbesar dalam virologi dapat dianggap sebagai penemuan beberapa mekanisme biologis molekuler untuk mengubah sel normal menjadi sel tumor. Keberhasilan yang tidak kalah dicapai dalam bidang mempelajari struktur virus dan genetika mereka.

unit infeksius

Jumlah terkecil virus yang mampu menyebabkan infeksi dalam percobaan tertentu disebut unit menular.

Dua metode biasanya digunakan untuk menentukannya. Yang pertama didasarkan pada definisi dosis mematikan 50%, yang ditetapkan LD 50 (dari bahasa Latin Letatis - mematikan, dosis - dosis). Metode kedua menetapkan jumlah unit infeksius dengan jumlah plak yang terbentuk dalam kultur sel.

Apa sebenarnya nilai LD 50 dan bagaimana cara menentukannya? Bahan virus yang diselidiki diencerkan sesuai dengan penurunan derajat konsentrasi, katakanlah kelipatan sepuluh: 1:10; 1:100; 1:1000 dst. Setiap larutan dengan konsentrasi virus yang ditunjukkan menginfeksi sekelompok hewan (sepuluh individu) atau kultur sel dalam tabung reaksi. Kemudian mereka mengamati kematian hewan atau perubahan yang terjadi pada budaya di bawah pengaruh virus. Metode statistik menentukan tingkat konsentrasi yang mampu membunuh 50% hewan dari antara mereka yang terinfeksi bahan awal. Saat menggunakan kultur sel, seseorang harus menemukan dosis virus yang menghasilkan efek merugikan pada 50% kultur yang terinfeksi. Dalam hal ini, pengurangan CPP 50 (dosis sitopatik) digunakan. Dengan kata lain, kita berbicara tentang dosis virus yang menyebabkan kerusakan atau kematian setengah dari kultur yang terinfeksi.

Metode plak tidak dapat memberikan data statistik, tetapi dimungkinkan untuk menetapkan jumlah unit virus yang sebenarnya dalam bahan yang menghasilkan plak dalam kultur sel. Idealnya, unit seperti itu sesuai dengan satu partikel yang fungsional lengkap.

Titrasi

Respons yang diinduksi oleh virus dapat berupa semua atau tidak sama sekali (yaitu, ada atau tidaknya infeksi) atau dapat diukur, seperti lamanya waktu yang diperlukan untuk munculnya infeksi, atau jumlah lesi pada orang yang rentan. lapisan sel Penentuan kuantitatif aktivitas virus disebut titrasi. Titer suspensi virus awal dinyatakan sebagai jumlah unit menular per satuan volume. Asam nukleat infeksius, baik yang diisolasi dari fag atau dari virus hewan atau tumbuhan, umumnya memiliki titer infeksius yang jauh lebih rendah daripada virus induknya (yaitu, rasio jumlah molekul asam nukleat yang terkandung dalam sediaan terhadap jumlah unit infeksius secara signifikan lebih besar dari nilai yang sesuai untuk virion dari mana asam nukleat ini diisolasi). Namun, baik dalam titrasi asam nukleat bebas maupun dalam titrasi virion, probabilitas menemukan jumlah rata-rata partikel dalam sampel dinyatakan dengan satu rumus. Oleh karena itu, satu molekul asam nukleat virus juga dapat menyebabkan infeksi virus. Sebagai aturan, hanya DNA dan RNA virus utuh yang menular. Pengecualian diamati dengan infeksi sel multipel dengan molekul asam nukleat yang mengandung genom virus yang tidak lengkap.

Meringkas hal di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa titer suspensi virus, yang dinyatakan sebagai jumlah unit infeksius yang terkandung dalam volume satuan, sebagai aturan, sesuai dengan jumlah virion (atau jumlah molekul asam nukleat virus) yang mampu menyebabkan infeksi di bawah kondisi percobaan ini.

Kehilangan infektivitas

Biasanya, sensitivitas virion virus tertentu terhadap aksi zat inaktivasi tertentu ditentukan oleh sifat spesifik proteinnya, akibatnya metode inaktivasi infektivitas yang dikembangkan untuk virus khusus ini hanya efektif melawan virus yang terkait erat. Pengecualian adalah sensitivitas virus terhadap sinar-X, yang bergantung pada jenis asam nukleat virion dan jumlahnya. Pola ini didasarkan pada fakta bahwa aksi sinar-X menyebabkan pecahnya molekul asam nukleat, dan bahkan satu pecah seperti itu seringkali cukup untuk menghilangkan virus yang menular. Hasil percobaan menunjukkan bahwa virus kecil dinonaktifkan oleh sinar-X jauh lebih efisien, karena dicirikan oleh rasio besar kandungan asam nukleat dalam virion dengan kandungan protein di dalamnya daripada virion besar yang lebih kaya protein. .

Metode serologis

Untuk menentukan jenis virus ini, metode serologis digunakan untuk mempelajari proses perlindungan dalam tubuh orang yang sakit atau hewan yang terinfeksi. Serologi (dari bahasa Latin Serum - serum, komponen cair darah) adalah cabang imunologi yang mempelajari reaksi suatu antigen dengan zat pelindung spesifik, antibodi yang ada di dalam serum darah. Antibodi menetralkan aksi virus. Mereka mengikat zat antigenik tertentu yang ada di permukaan partikel virus. Sebagai hasil dari pengikatan molekul antibodi ke struktur permukaan virus, yang terakhir kehilangan sifat patogennya. Untuk menetapkan kadar (kuantitas) antibodi dalam serum atau menentukan jenis virus ini, dilakukan reaksi netralisasi virus. Ini dapat dilakukan baik pada hewan maupun dalam kultur sel.

Konsentrasi minimum serum yang mengandung antibodi yang cukup untuk menetralkan virus, untuk mencegahnya menunjukkan efek sitopatik, disebut titer serum yang menetralkan virus. Konsentrasi ini juga dapat dideteksi dengan menggunakan metode plak.

Untuk mendeteksi antibodi, digunakan metode penghambatan hemaglutinasi (pengeleman sel darah merah di bawah pengaruh virus) dan metode fiksasi komplemen. Dari metode yang digunakan dalam virologi untuk berbagai tujuan penelitian, kami juga dapat menyebutkan metode persiapan bahan virologi untuk analisis fisik dan kimia, yang memfasilitasi studi tentang struktur halus dan komposisi virus. Tes ini membutuhkan sejumlah besar virus murni sempurna. Pemurnian virus adalah proses di mana semua partikel pencemar asing dihilangkan dari suspensi dengan virus. Pada dasarnya, ini adalah potongan dan "puing-puing" sel inang. Bersamaan dengan pemurnian, suspensi biasanya mengental dan konsentrasi virus meningkat. Ini adalah bahan sumber untuk banyak penelitian.

Dari masing-masing metode pemurnian, kami hanya akan menyebutkan yang paling efektif - metode ultrasentrifugasi, yang memberikan konsentrasi persiapan virus yang sangat tinggi.

Mari kita jelaskan secara singkat prosedur untuk mendapatkan dan memurnikan suspensi virus. Proses ini dimulai dengan masuknya virus secara artifisial ke dalam otak hewan percobaan. Setelah beberapa hari, virus akan berkembang biak di jaringan otak. Dalam hal ini, pelanggaran karakteristik fungsi sistem saraf "pemilik" akan terdeteksi, dan tanda-tanda penyakit akan terungkap pada hewan. Ketika gejala telah mencapai perkembangan terbesar, hewan tersebut dibunuh, dan otaknya, di dalam jaringan yang mengandung virus dalam jumlah besar, dikeluarkan dari tengkorak hewan dalam kondisi steril. Kemudian, katakanlah, suspensi 10% disiapkan dari otak. Selain virion, ia juga mengandung sejumlah besar potongan jaringan saraf, sisa-sisa pembuluh darah, sel darah, dan komponen biologis lainnya. Potongan jaringan dan partikel besar lainnya dihilangkan dengan sentrifugasi pertama dengan kecepatan 5.000-10.000 rpm. Ini berlanjut selama sekitar setengah jam. Cairan di atas endapan (supercatact) dituangkan dengan hati-hati ke dalam tabung sentrifus khusus yang terbuat dari plastik atau baja tahan karat, karena kaca tidak dapat menahan tekanan yang berkembang selama sentrifugasi berkecepatan tinggi. Dan sedimen dinetralkan dengan desinfektan. "Supernatan" yang dikeringkan kemudian diproses dalam ultrasentrifus.

Untuk pengendapan virus terkecil, diperlukan ultrasentrifugasi berjam-jam, dan endapan yang dihasilkan seringkali tidak lebih besar dari kepala pin. Tetapi bahkan setelah pemrosesan seperti itu, kami tidak memiliki bahan virus yang murni, masih mengandung kotoran asing. Untuk analisis halus, endapan ini harus diperlakukan beberapa kali dengan berbagai reagen dan pengulangan ultrasentrifugasi. Hanya dengan demikian suspensi virus pekat dengan kemurnian tinggi dapat diperoleh, yang diperlukan untuk analisis biokimia, kristalografi yang akurat dan andal, atau untuk pengamatan dalam instrumen optik-elektron.

Secara umum, ahli virologi memiliki banyak perangkat teknis yang berbeda, seperti, misalnya, sentrifugasi gradien konsentrasi, ketika virion dipisahkan menurut derajat konsentrasi atau menurut bentuk. Instrumen lain yang kini menjadi perlengkapan standar di hampir setiap laboratorium penelitian virologi adalah mikroskop elektron. Ini adalah alat yang mahal, besar dan rumit.

Ada banyak metode berbeda untuk mencitrakan virus, dan semuanya telah melalui tahap perkembangannya sendiri. Untuk mendeteksi virion dalam sel, metode bagian ultrathin saat ini digunakan Bahan tetap, diisi dengan resin epoksi, dipotong dengan kaca tertipis atau pisau berlian. Dengan bantuan ultramicrotom yang presisi, satu sel dapat dipotong menjadi lebih dari seribu bagian tipis. Bagian yang diperoleh dengan cara ini kemudian diolah dengan bahan kimia khusus, yang memastikan visibilitas yang lebih baik.

Untuk mengamati struktur halus masing-masing virion, metode kontras negatif (pewarnaan) digunakan, pengenalan yang secara signifikan meningkatkan tingkat kualitas mikroskop elektron. Partikel virus dicampur dengan hati-hati dengan larutan asam fosfotungstat, yang menghasilkan endapan yang tidak mengirimkan berkas elektron. Hasilnya, virion muncul dalam bentuk sidik jari yang sangat akurat, yang dapat digunakan untuk mempelajari detail terbaik dari permukaannya. Dalam metode pewarnaan positif (atau "metalisasi" obat), zat tersebut digunakan yang mampu secara selektif menempel pada permukaan virion (misalnya, antibodi spesifik berlabel feritin, yang mengandung zat besi dalam molekulnya dan oleh karena itu bersifat jelas dibedakan dalam mikroskop elektron).

Metode Umum untuk Mempelajari Virus

Kehadiran virus di dalam tubuh, baik selama penyakit spontan maupun selama infeksi eksperimental pada inang, dinilai dari munculnya gejala patologis tertentu. Setiap kali kecurigaan akan adanya virus pada objek yang diteliti muncul, perlu untuk memilih serangkaian kondisi tertentu - organisme yang cocok dan metode infeksi yang tepat - di mana virus menyebabkan perubahan yang dapat dikenali pada organisme yang terinfeksi. Jadi ahli virologi harus menghabiskan banyak upaya untuk mengembangkan metode untuk mendapatkan infeksi eksperimental.

Seperti diketahui, untuk membuktikan bahwa penyakit tertentu memang disebabkan oleh mikroorganisme tertentu, perlu memenuhi apa yang disebut postulat Koch: 1) untuk menunjukkan bahwa mikroorganisme tersebut secara teratur ditemukan pada organisme yang sakit; 2) mendapatkan biakan mikroorganisme ini pada media nutrisi buatan; 3) mereproduksi penyakit ini dengan menginfeksi hewan percobaan dengan biakan yang diisolasi, dan akhirnya; 4) mengisolasi kembali mikroorganisme ini, tetapi sekarang dari tubuh inang yang terinfeksi secara artifisial. Postulat yang sama mutatis mutandis berlaku untuk diagnosis penyakit virus. Dalam hal ini, menurut Rivers, terbentuk postulat sebagai berikut: 1) isolasi virus dari tubuh pasien, 2) pembiakan virus di dalam tubuh atau di sel hewan percobaan, 3) pembuktian kemampuan filter. agen infeksi (untuk mengecualikan agen patogen dengan ukuran lebih besar, seperti bakteri), 4) reproduksi penyakit serupa pada anggota lain dari spesies yang sama atau terkait, dan terakhir 5) isolasi ulang virus yang sama.

Budidaya dan identifikasi virus adalah metode virologi utama yang digunakan dalam virologi praktis dalam diagnosis penyakit virus. Bahan yang diduga mengandung virus, seperti bakteri lisat, potongan jaringan, atau cairan tubuh, dihancurkan atau dihomogenkan, jika perlu, untuk membuatnya menjadi suspensi dalam kondisi yang terkendali.

Fragmen sel besar serta mikroorganisme yang mungkin mencemari dihilangkan dengan sentrifugasi dan filtrasi. Suspensi yang dimurnikan tersebut diberikan ke inang yang cocok, baik ditambahkan ke suspensi sel atau diterapkan ke lapisan tunggal dari sel yang sesuai. Akibatnya, lesi lokal, yang disebut plak, yang merupakan ciri khas virus ini, dapat muncul di lapisan sel sensitif, seperti bakteri yang tumbuh di cawan agar, atau sel hewan yang tumbuh di permukaan kaca. akibat infeksi yang terletak di area sel ini, reproduksi virus di dalamnya dan lisis seluruhnya atau sebagian. Jika replikasi virus tidak menghasilkan plak diskrit yang dapat dideteksi secara visual, virus dapat dideteksi dan ditandai dengan perubahan yang disebabkannya pada kultur sel, atau kerusakan pada lapisan sel, atau dengan tes lainnya.

Jika bahan uji tidak diterapkan pada lapisan sel yang dikultur, tetapi dimasukkan ke dalam organisme inang, maka tujuan percobaan adalah untuk mengidentifikasi reaksi tubuh secara umum yang mengindikasikan perkembangan infeksi: munculnya gejala penyakit, kematian hewan, atau reaksi spesifik lainnya, seperti pembentukan antibodi.

Akhirnya, jika infeksi kultur sel atau masuknya materi ke dalam organisme inang tidak menyebabkan munculnya gejala infeksi virus, ahli virologi menggunakan apa yang disebut "saluran buta", yaitu. untuk transfer berulang dari bahan uji, yang sering menyebabkan peningkatan virulensi virus atau peningkatan titernya.

Komposisi kimia umum virus

Komponen tak terpisahkan dari partikel virus adalah salah satu dari dua asam nukleat, protein dan unsur abu. Ketiga komponen ini umum untuk semua virus tanpa kecuali, sedangkan dua lipoid dan karbohidrat lainnya bukan bagian dari semua virus.

Protein virus

Protein dari semua virus yang dipelajari sejauh ini dibangun dari asam amino biasa milik seri-L alami. Asam D-amino tidak ditemukan dalam komposisi partikel virus. Rasio asam amino dalam protein virus cukup dekat dengan protein hewan, bakteri, dan tumbuhan.

Protein virus biasanya tidak mengandung asam amino basa (arginin, musin) dalam jumlah besar, mis. bukan milik kelompok protein seperti histon dan protamine dengan sifat basa yang diucapkan. Mengabaikan asam amino netral, kita dapat mengatakan bahwa asam dikarboksilat asam mendominasi protein virus. Ini berlaku baik untuk virus dengan kandungan asam nukleat rendah maupun untuk virus dengan kandungan RNA dan DNA yang tinggi.

DNA virus

Fitur struktural utama dari sebagian besar molekul DNA virus, serta DNA dari sumber lain, adalah adanya dua untai antiparalel berpasangan. Namun, genom DNA virus kecil, dan oleh karena itu muncul pertanyaan di sini mengenai ujung heliks dan bentuk umum molekul DNA, dan bukan bagian "tengah" heliks yang monoton, yang sebenarnya tidak memiliki ujung. Jawaban yang mereka terima ternyata cukup mengejutkan: molekul DNA virus bisa linier atau melingkar, beruntai ganda atau beruntai tunggal di sepanjang panjangnya, atau beruntai tunggal hanya di ujungnya. Selain itu, ternyata sebagian besar sekuens nukleotida dalam genom virus hanya terjadi satu kali, tetapi pada ujungnya mungkin terdapat bagian yang berulang atau berlebihan.

Dari semua DNA virus yang dijelaskan sejauh ini, yang paling kompleks adalah DNA virus herpes. Genom di sini tampaknya terdiri dari dua segmen besar yang terhubung, masing-masing dengan urutan terminal yang berulang. Ada empat cara yang mungkin untuk menghubungkan dua segmen seperti ujung ke ujung, dan semuanya tampaknya terjadi di setiap persiapan virion.

Virus terbesar yang diketahui, virus vaccinia, memiliki genom 15-10 8 dalton. DNA yang diisolasi dari preparat virion baru tampaknya memiliki ikatan silang karena tidak terbelah menjadi dua helai. Salah satu model yang mungkin dari molekul semacam itu adalah struktur cincin raksasa yang tidak terdenaturasi yang terbentuk ketika ujung heliks ganda linier ditutup.

Selain perbedaan yang sangat menarik pada bentuk molekul dan struktur ujung DNA virus, terdapat juga perbedaan besar pada ukuran genom. Di antara virus “lengkap” terkecil (yaitu, virus yang dapat bereplikasi dalam sel inang) adalah fag Æ X174, parvovirus, papovirus, virus polioma, dan SV40. Di sisi lain, pada bakteriofag besar dan virus manusia dan hewan (paprilar, herpes, dan vaksinia), genomnya jauh lebih besar - dari 1 hingga 1,5. 10 8 dalton, sehingga bisa mengkode lebih dari 100 protein. Memang, lebih dari seratus gen kini telah diidentifikasi dalam bakteriofag T4.

Pada tahun 1953, Wyatt dan Cohen membuat penemuan tak terduga, sangat penting untuk eksperimen selanjutnya: ternyata DNA bakteriofag T-genap tidak mengandung sitosin, tetapi 5-hidroksimetilsitosin. Perbedaan ini memungkinkan untuk mempelajari DNA fag secara independen dari DNA inang. Enzim yang dikodekan oleh fag telah ditemukan yang mengubah metabolisme sel yang terinfeksi, dan mulai mensintesis komponen yang diperlukan untuk virus. Perbedaan biokimia lain dari DNA bakteriofag adalah bahwa residu glukosa melekat pada hidroksimetilsitosinnya: yang terakhir, tampaknya, mencegah gangguan DNA fag oleh beberapa enzim inang.

Sebaliknya, pada virus hewan, DNA hampir tidak pernah dimodifikasi. Misalnya, meskipun DNA sel inang mengandung banyak basa termetilasi, virus hanya memiliki beberapa gugus metil per genom. Sebagian besar deoksinukleotida virus tidak dimodifikasi, dan oleh karena itu menemukan modifikasi yang tidak diragukan lagi akan sangat menarik.

RNA virus

Penelitian RNA virus telah menjadi salah satu kontribusi virologi yang paling signifikan terhadap biologi molekuler. Fakta bahwa sistem genetik yang direplikasi pada virus tanaman hanya terdiri dari RNA jelas menunjukkan bahwa RNA juga mampu menyimpan informasi genetik. Infektivitas RNA virus mosaik tembakau ditetapkan, dan ternyata seluruh molekulnya diperlukan untuk infeksi; ini berarti bahwa struktur utuh RNA dengan berat molekul tinggi sangat penting untuk aktivitasnya. Hasil yang sama pentingnya dari studi awal pada virus yang sama adalah pengembangan metode untuk mengisolasi RNA dengan berat molekul tinggi dan mempelajari sifat-sifatnya. Metode ini kemudian menjadi dasar untuk mempelajari berbagai jenis RNA yang ditemukan pada virus lain.

Ukuran virion virus RNA sangat bervariasi - dari 7 . 10 6 dalton dalam picornavirus hingga >2 . 10 8 dalton untuk retrovirus; namun, ukuran RNA dan, akibatnya, jumlah informasi yang terkandung di dalamnya berbeda jauh lebih sedikit.

RNA picornavirus, mungkin yang terkecil yang diketahui, mengandung sekitar 7.500 nukleotida, dan RNA paramyxovirus, mungkin yang terbesar, hampir 15.000 nukleotida. Rupanya, semua virus RNA yang bereplikasi secara independen memerlukan beberapa informasi minimum untuk sistem replikasi dan protein kapsid, tetapi mereka tidak memiliki informasi tambahan yang sangat kompleks yang dapat dimiliki oleh virus DNA besar.

Protein virus

Selain protein kapsid yang membentuk “selubung” asam nukleat, virus berselubung juga memiliki protein lain. Contoh serupa dapat ditemukan di antara virus pada hewan (termasuk serangga), tumbuhan, dan bakteri. Selain protein yang membentuk "inti" nukleoprotein, virion juga dapat mengandung protein spesifik virus yang telah dibangun ke dalam membran plasma sel yang terinfeksi dan menutupi partikel virus ketika meninggalkan sel atau "tunas" dari permukaannya. . Selain itu, beberapa virus beramplop memiliki protein matriks submembran antara amplop dan nukleokapsid. Kelompok besar kedua dari protein spesifik virus adalah protein virus nonkapsid. Mereka terutama terkait dengan sintesis asam nukleat virion.

Komposisi asam amino dari protein virus

Protein dari semua virus yang dipelajari sejauh ini dibangun dari asam amino biasa milik seri-L alami. Asam D-amino tidak ditemukan dalam komposisi partikel virus. Rasio asam amino dalam protein virus cukup dekat dengan protein hewan, bakteri, dan tumbuhan. Protein virus biasanya tidak mengandung asam amino basa (arginin, musin) dalam jumlah besar, mis. bukan milik kelompok protein seperti histon dan protamine dengan sifat basa yang diucapkan. Mengabaikan asam amino netral, kita dapat mengatakan bahwa asam dikarboksilat asam mendominasi protein virus. Ini berlaku baik untuk virus dengan kandungan asam nukleat rendah maupun untuk virus dengan kandungan RNA dan DNA yang tinggi.

Subunit kimia dari protein virus

Bahan yang tersedia saat ini pada subunit protein virus dirangkum, dapat disimpulkan bahwa komponen protein virus, seperti semua protein lainnya, dibangun dari rantai peptida. Satu-satunya kekhasan rantai polipeptida protein virus dikaitkan dengan "penutupan" keduanya atau salah satu asam amino terminal C atau N, yang, tampaknya, merupakan adaptasi evolusioner yang menghambat penghancuran protein virus di bawah pengaruh protease dalam sel inang. Dalam partikel virus, rantai peptida berinteraksi dengan cara tertentu satu sama lain, memperoleh struktur sekunder dan tersier. Dalam bentuk inilah rantai peptida adalah subunit struktural dari protein virus, biasanya diamati dalam mikroskop elektron.

Beberapa sifat umum protein virus

Rantai peptida protein virus, kecuali untuk "penutupan" kelompok terminal C atau N, tidak memiliki sifat unik apa pun dengan sendirinya. Ini mudah dihidrolisis oleh protease dan menunjukkan karakteristik labil yang biasa dari peptida sehubungan dengan sejumlah faktor fisik dan kimia. Pada saat yang sama, cangkang protein virus secara keseluruhan dicirikan oleh sejumlah ciri unik. Pertama-tama, perlu diperhatikan resistensi seluruh partikel terhadap enzim proteolitik, yang dengan mudah menghidrolisis protein jaringan. Pada saat yang sama, beberapa penelitian melaporkan inaktivasi sebagian atau seluruhnya dari persiapan virus yang dimurnikan dan ekstrak yang mengandung virus setelah inkubasi dengan berbagai jenis enzim proteolitik.Mengherankan bahwa bahkan virus yang berkerabat dekat pun, tampaknya, berbeda dalam kepekaan terhadap protease. Dengan demikian, baik infektivitas maupun aktivitas hemaglutinasi virus influenza A dan C tidak berubah setelah inkubasi dengan trypsin, sementara dalam kondisi yang sama infektivitas persiapan virus influenza B menurun sebesar 87%, sedangkan titer hemagglutinin tidak berubah. Saat mengevaluasi sensitivitas satu atau beberapa jenis virus terhadap enzim proteolitik, perlu juga diingat bahwa virus menunjukkan sensitivitas yang berbeda terhadap berbagai protease. Virus vaccinia, misalnya, resisten terhadap trypsin dan chymotrepsin, relatif cepat dicerna oleh papoin.Namun, bagaimanapun pertanyaan tentang efek protease pada beberapa virus selanjutnya diselesaikan, tetap harus diingat bahwa resistensi protease tersebar luas properti dari mantel protein virus utuh. Oleh karena itu, ketika mengisolasi virus, pengobatan preparat virus dengan enzim proteomatik sering digunakan untuk menghilangkan kontaminan protein. Ketahanan virus yang unik terhadap protease tidak terkait dengan karakteristik individu dari protein virus itu sendiri, karena dengan kerusakan sebagian atau sedikit denaturasi sel virus, serta dengan isolasi protein virus dalam bentuknya yang murni, yang terakhir mudah dicerna oleh protease. Oleh karena itu, resistensi partikel virus terhadap aksi enzim proteolitik tidak dapat dijelaskan oleh anomali apa pun dalam komposisi asam amino atau adanya jenis ikatan khusus. Sifat virus ini disebabkan oleh ciri struktural sel darah secara keseluruhan, yaitu. struktur protein tersier dan kuaterner, dan sangat penting secara biologis, karena virus berkembang biak dalam sel yang mengandung sejumlah besar enzim proteolitik. Fitur kedua dari protein virus, biasanya, resistensi tinggi terhadap sejumlah faktor fisik dan kimia, meskipun tidak ada pola umum yang dapat dicatat dalam hal ini. Beberapa spesies virus yang tahan terhadap rezim pemrosesan yang sangat keras dapat dinonaktifkan di bawah pengaruh faktor yang tidak bersalah seperti konsentrasi garam rendah atau tinggi, liofilisasi, dll. Pada fag-T genap, pemisahan DNA dari cangkang protein ("bayangan") mudah dicapai dengan perubahan tekanan osmotik yang cepat, yang disebut "kejutan osmotik", sedangkan fag-T ganjil tidak merespons penurunan cepat dalam konsentrasi garam media.

Virus juga sangat berbeda dalam stabilitasnya dalam larutan garam. Salah satu yang paling stabil dalam hal ini adalah papillomavirus kelinci, yang tidak kehilangan aktivitas selama berbulan-bulan dalam larutan natrium klorida 2% dan dalam larutan amonium sulfat setengah jenuh dan bertahan selama beberapa dekade dalam larutan gliserol 50%, berdasarkan pada fakta di atas, Anda benar-benar dapat menyimpulkan bahwa ada jenis virus yang sangat stabil dan sangat labil, tetapi paling sering virus dicirikan oleh kepekaan selektif terhadap jenis pengaruh tertentu bersama dengan stabilitas ikatan nukleoprotein yang cukup terhadap sejumlah faktor lingkungan lainnya. . Kestabilan virus ini atau itu terhadap pengaruh tertentu tidak dapat dianggap sebagai karakteristik spesies yang tidak berubah-ubah, sekali dan untuk selamanya. Itu, bersama dengan sifat lain dari partikel virus, dapat mengalami perubahan paling radikal akibat mutasi. Saat mengevaluasi stabilitas partikel virus, juga harus diingat bahwa inaktivasi fisik dan biologis virus tidak selalu bersamaan. Paling sering, konsep ini bertepatan dalam kasus virus sederhana yang tidak memiliki struktur khusus yang bertanggung jawab untuk menginfeksi sel, dan struktur fisik dan kimia partikel virus ditandai dengan tingkat homogenitas yang tinggi dan tingkat kepekaan yang sama terhadap berbagai jenis pengaruh. Pada virus yang lebih kompleks, inaktivasi biologis sangat sering dikaitkan dengan kerusakan pada struktur khusus yang menentukan adsorpsi partikel virus atau masuknya asam nukleat ke dalam sel yang terinfeksi, meskipun sel virus secara keseluruhan tetap utuh. Dari pertimbangan data tentang stabilitas partikel virus dan perubahan karakteristik ini selama proses mutasi, menjadi jelas bahwa tidak ada keteraturan universal yang dapat ditetapkan dalam hal ini. Stabilitas virus terhadap faktor fisik dan kimia tertentu ditentukan oleh totalitas fitur struktur primer, sekunder dan tersier dari protein dan asam nukleat, serta interaksinya.

Messenger RNA (mRNA) - pembawa perantara

informasi genetik

Mekanisme di mana informasi genetik DNA "ditranskripsi" menjadi messenger RNA dan kemudian diterjemahkan menjadi protein muncul beberapa tahun setelah ahli biologi molekuler menyadari bahwa urutan nukleotida dalam DNA gen secara langsung bertanggung jawab atas urutan asam amino protein. Fakta bahwa beberapa virus tumbuhan dan hewan mengandung RNA sebagai bahan genetiknya, dan bahwa RNA virus itu sendiri menular, sudah menunjukkan kemungkinan peran perantara RNA dalam transfer informasi genetik. Ketika Jacob dan Monod meramalkan keberadaan perantara yang berumur pendek dan tidak stabil antara gen dan peralatan sintesis protein, pencarian molekul RNA dengan sifat seperti itu sudah dimulai. Indikasi pertama adanya RNA fag, yang baru disintesis setelah infeksi fag dan dikaitkan dengan ribosom bakteri yang sudah ada sebelumnya. Bukti terakhir peran mRNA dalam sintesis polipeptida diperoleh dalam percobaan dengan sistem sintesis protein bebas sel. Ekstrak sel E coli normal dapat diprogram untuk mensintesis protein fag F2 spesifik dengan menambahkan RNA dari fag ini.

Selanjutnya, mRNA diidentifikasi dan dipelajari baik dalam sel bakteri maupun hewan. Belakangan, ditunjukkan bahwa banyak molekul mRNA, baik virus maupun non-virus, mampu memprogram sintesis protein spesifik dalam berbagai ekstrak sel. Ini menegaskan bahwa spesifisitas sintesis protein dalam berbagai sistem bergantung pada mRNA, dan bukan pada sistem sintesis protein. Di semua sel, tahap pertama ekspresi gen adalah "transkripsi" DNA dengan pembentukan mRNA yang sesuai.

Karbohidrat

Komponen keempat yang terkadang ditemukan dalam sediaan virus yang dimurnikan adalah karbohidrat (melebihi kandungan gula asam nukleat). Glukosa dan gentibiosa, ditemukan pada T-even dan beberapa fag lainnya, merupakan komponen asam nukleat dan dibahas pada bagian komposisi DNA dan RNA. Selain karbohidrat "ekstra" ini, bakteriofag juga dapat mengandung polisakarida lainnya. Satu-satunya kelompok virus yang keberadaan karbohidratnya telah dibuktikan secara akurat adalah virus hewan, meskipun berbagai penulis memberikan data yang sangat kontradiktif baik tentang komposisi kuantitatif maupun kualitatif komponen karbohidratnya. Komposisi badan dasar virus influenza dan wabah burung klasik mengandung karbohidrat hingga 17%.

Enzim Virus

Aspek masalah

Istilah "enzim virus" dapat digunakan dalam arti kata yang sempit dan luas. Dalam kasus pertama, ini mengacu pada aktivitas enzimatik yang terkait dengan partikel virus yang beristirahat, dengan virus ekstraseluler. Interpretasi luas dari istilah ini mengacu pada seluruh rangkaian sistem enzim yang terlibat dalam sintesis virus dalam sel yang terinfeksi, yaitu enzim dari virus intraseluler yang mengalikan.

Terbukti bahwa keberadaan enzim tunggal dalam sediaan virus adalah fenomena yang agak langka, yang sekarang telah ditetapkan dengan kepastian penuh untuk aktivitas lisozim dan fosfatase bakteriofag dan aktivitas neutraminidase dari myxovirus. Dalam semua kasus lain, bukti yang meyakinkan tentang asal virus sebenarnya dari enzim yang ditentukan tidak diperoleh, atau, sebaliknya, asal mula aktivitas enzim dari kontaminasi seluler terbukti dengan kuat.

Komponen virion selain asam nukleat dan protein

Yang paling penting dari komponen ini, yang telah kami sebutkan, adalah lapisan ganda lipid, yang membentuk sebagian besar kulit terluar pada virus yang memilikinya. Dipercayai bahwa lipid amplop hanya dipinjam dari membran plasma sel inang dan oleh karena itu, sebenarnya, tidak dapat dianggap "spesifik virus". Memang, paramyxovirus bereproduksi dalam sel yang berbeda mungkin mengandung lipid yang berbeda. Oleh karena itu, spesifisitas selubung virus bergantung pada glikoprotein virus yang terletak di permukaannya. Persiapan virion yang sangat murni mengandung sejumlah komponen dengan berat molekul rendah, fungsinya dalam beberapa kasus jelas. Poliamina telah ditemukan pada bakteriofag dan virus hewan dan tumbuhan. Ada kemungkinan bahwa satu-satunya fungsi fisiologis mereka adalah menetralkan muatan negatif asam nukleat. Misalnya, virus herpes mengandung cukup spermine untuk menetralkan setengah dari DNA virus, dan selubung virus juga mengandung spermidine.

Beberapa virus tanaman (keriput lobak, bintik kacang, mosaik tembakau) mengandung bis(3-aminopropil)amina. Dipercayai bahwa poliamina ini, seperti poliamina fag, menetralkan muatan RNA virus; karena tidak ditemukan pada daun yang sehat, kemungkinan hanya disintesis pada sel yang terinfeksi.

Jenis organisasi virion

Komponen struktural utama virion adalah kapsid, yang mengandung asam nukleat. Kapsid dibangun dari subunit protein yang dirakit dengan cara yang terdefinisi dengan baik sesuai dengan prinsip geometris yang relatif sederhana. Itulah sebabnya kapsid dari virus yang sama sekali berbeda, seperti fag, virus hewan, atau virus tumbuhan, dapat dibangun persis dengan rencana yang sama dan secara morfologis hampir tidak dapat dibedakan.

Crick dan Watson, berdasarkan fakta bahwa informasi genetik yang terkandung dalam asam nukleat virus tidak cukup bagi virus untuk menyandikan banyak protein berbeda, mereka menyimpulkan bahwa kapsid virus harus dibangun dari banyak subunit yang identik. Ada dua jenis organisasi di mana subunit asimetris yang identik, seperti molekul protein, dapat bergabung satu sama lain untuk membentuk kapsid biasa: rakitan heliks dan pembentukan cangkang protein tertutup. Karenanya, hanya ada dua jenis kapsid: spiral dan isometrik (atau kuasi-bola); kapsid semua virus termasuk dalam salah satu dari dua kategori ini. Masing-masing jenis struktur ini dibentuk oleh protein kapsid dalam proses yang disebut perakitan sendiri. Proses ini terjadi hanya jika menguntungkan secara energik. Ini berarti bahwa dari semua kemungkinan bentuk kapsid, bentuk yang sesuai dengan energi bebas minimum dari protein spesifik dari virus tertentu terwujud. Bentuk dan ukuran kapsid yang sebenarnya ditentukan oleh bentuk spesifik dari molekul protein, yang merupakan subunit dari mana kapsid dibangun, dan sifat ikatan yang dibentuk oleh subunit ini satu sama lain. Kestabilan struktur yang akhirnya timbul bergantung pada jumlah dan kekuatan ikatan lemah yang terbentuk antara protein penyusun kapsid tertentu. Semakin banyak energi bebas yang dilepaskan selama perakitan kapsid, semakin kuat kapsid yang dirakit.

Kapsid spiral. Virion dari banyak virus tumbuhan dan sejumlah fag memiliki kapsid heliks telanjang, tanpa kulit terluar. Virus yang paling banyak dipelajari dari kelompok ini adalah TMV.

Kapsid TMV adalah struktur batang yang relatif kaku. Kapsid dari setidaknya satu fag lagi memiliki struktur yang sama-sama kaku. Kapsid virus tumbuhan lain, seperti virus ikterus bit gula dan virus kentang X, juga berbentuk batang spiral, tetapi batang ini fleksibel. Kapsid spiral sejumlah virus hewan dengan selubung luar juga fleksibel. Fleksibilitas kapsid berbentuk batang ini menunjukkan bahwa subunit dari mana mereka dibangun membentuk ikatan yang lebih lemah dan lebih mobile satu sama lain daripada yang terbentuk antara subunit batang jenis virion TMV.

Kapsid isometrik (kuasi-bulat). Kapsid dari banyak virus memiliki bentuk yang hampir sama dengan bola, tetapi mikroskop elektron menunjukkan bahwa sebenarnya kapsid ini bukanlah bola, tetapi polihedra biasa. Kapsid semacam itu disebut isometrik, karena dimensi liniernya di sepanjang sumbu ortogonal identik.

Kapsid kompleks. Studi serologi dan morfologi kapsid menunjukkan bahwa mereka adalah struktur yang kompleks. Analisis mikroskopis elektron terperinci dari struktur kapsid pada bagian permukaannya dapat mengungkapkan tonjolan, atau disebut paku, yang biasanya terletak di masing-masing dari 12 simpul ikosahedron. Paku ini memainkan peran penting dalam memulai infeksi. Fag "berbulu" dijelaskan dalam literatur, di mana banyak fibril memanjang dari permukaan kepala virion.

Fag terbesar memiliki proses, "ekor". Proses ini adalah organ tempat fag menempel pada permukaan bakteri inang. Ada beberapa entitas biologis yang lebih menakjubkan daripada fag T-genap.

Virion fag ini dirakit dari lebih dari 50 protein berbeda dan memiliki struktur yang sangat teratur, sangat kompleks, dan teratur. Kerah dan pelat basal fag ini memiliki simetri heksagonal. Cangkang protein kepala mereka adalah icosadeltahedron yang cacat dengan deretan subunit tambahan, akibatnya lebih panjang di satu arah daripada di arah lain. Hasil heksagonal dari fag semacam itu entah bagaimana menempel di bagian atas kepala menurut rencana simetri pentagonal. Selama perakitan fag T4, virion terkadang terbentuk dengan dua pertumbuhan, bukan satu. Banyak virus hewan, beberapa virus tumbuhan, dan setidaknya satu kelas bakteriofag memiliki selubung luar yang mengelilingi kapsidnya. Struktur integral dari membran ini, seperti semua membran biologis lainnya, adalah lapisan ganda fosfolipid, di mana molekul protein spesifik dibenamkan. Dalam kasus di mana lapisan ganda fosfolipid terletak di permukaan virion dan, oleh karena itu, mudah diakses oleh eter atau pelarut lipid lainnya, virion mudah dihancurkan dan dinonaktifkan oleh pelarut tersebut. Fosfolipid dari kulit terluar virus identik atau mirip dengan lipid sel inang, yang, misalnya, merupakan karakteristik dari sebagian besar cangkang virus hewan; dalam kasus lain, perbedaan yang cukup mencolok antara fosfolipid diamati. Cangkang virus hewan terbentuk sebagai bagian dari plasma atau membran inti sel. Mikrograf elektron dari sel yang terinfeksi virus menunjukkan bahwa protein virus muncul di area kecil membran plasma sel, tempat kapsid virus kemudian bermigrasi, yang pada akhirnya mengarah pada pembentukan virion dan tunasnya. Namun, harus ditekankan bahwa tidak semua virus hewan memiliki virion kuasi-sferis. Misalnya, virion rhabdovirus berbentuk seperti peluru; cangkangnya, seperti virus hewan lainnya, terbentuk sebagai hasil tunas dari membran plasma sel. Cangkang virus lain, seperti virus cacar, jauh lebih kompleks dan terbentuk sempurna di sitoplasma sel. Virion semacam itu tidak peka terhadap aksi eter, tidak melintasi reaksi imunologis dengan protein sel inang, dan, tampaknya, hanya terdiri dari komponen spesifik virus.

Masalah dan metodologi

Partikel virus, atau virion, adalah bentuk virus yang lembam dan statis. Ketika virion berada di luar sel, mereka tidak berkembang biak dan tidak ada proses metabolisme yang terjadi di dalamnya. Semua peristiwa dinamis - biosintesis komponen virus, kerusakan organisme inang - dimulai hanya ketika virus memasuki sel. Bahkan pada inang multisel, kejadian yang menentukan dalam infeksi virus terjadi pada tingkat sel. Penyebaran virus terjadi sebagai akibat dari siklus berulang interaksi virus dengan sel dan hamburan virion di lingkungan ekstraseluler. Semua yang telah kita ketahui tentang berbagai komponen virion menunjukkan bahwa pengorganisasian komponen ini di dalam sel inang harus berbeda dari yang ada di partikel virus bebas. Memang, dalam sel yang terinfeksi virus, ada restrukturisasi yang mendalam dari materi virus, dan seringkali juga komponen sel inang. Sistem baru muncul - kompleks sel virus, organisasi fungsional, yang ditentukan oleh interaksi fungsi virus dan seluler. Mekanisme aktif kompleks ini berbeda secara signifikan dari mekanisme sel yang tidak terinfeksi.

Fase perkembangan: elips, replikasi dan pematangan

Dengan bantuan berbagai metode, banyak situasi berbeda telah ditemukan, yang, bagaimanapun, memiliki kesamaan, yaitu bahwa untuk setiap virus interaksi dengan inang adalah urutan peristiwa tertentu. Setiap virus adalah organisme dengan proses ontogenesis dan morfogenesisnya sendiri, serta dengan masa lalu filogenetiknya sendiri. Namun, siklus pengembangan virus yang berbeda, jika dilihat secara luas, memiliki sejumlah kesamaan.

Setelah virus menempel pada sel, serangkaian peristiwa terjadi yang mengarah pada pelepasan materi genetik virus di dalam sel. Dalam hal ini, virion yang menginfeksi tidak ada lagi sebagai struktur yang terorganisir. Karena infektivitas asam nukleat virus bebas biasanya jauh lebih kecil daripada infektivitas seluruh virion, pelepasan genom virus dan perjalanannya ke dalam sel inang disertai dengan penurunan atau hilangnya infektivitas. Fenomena ini disebut gerhana. Penetrasi asam nukleat virus ke dalam sel selama infeksinya dapat terjadi dengan berbagai cara. Misalnya, pada fag yang menyuntikkan DNA mereka dengan cara yang ditargetkan melalui dinding sel bakteri, asam nukleat dilepaskan langsung di permukaan sel. Beberapa fag menempel pada flagela atau vili bakteri dan kemudian menyuntikkan materi genetiknya melalui organel ini atau menggunakannya untuk lebih dekat ke permukaan sel. Virus dengan selubung luar dapat menyatu dengan membran sel, dan seluruh kapsid dalam virus menembus ke dalam sitoplasma sel, setelah itu genom virus dilepaskan. Setelah genom virus bebas dari protein, ia dapat berfungsi sebagai sumber informasi untuk replikasi dan transkripsi, bertindak sebagai templat untuk biosintesis produk yang sesuai. Reproduksi genom virus berlangsung dengan replikasi materi genetik, yaitu DNA atau RNA. Replikasi DNA terjadi terutama melalui mekanisme biokimia yang sama dengan replikasi materi genetik sel. Replikasi genom DNA virus dalam sel inang dimungkinkan jika genom tersebut merupakan replika yang dikenali oleh mesin replikasi asal seluler atau virus. Enzim seluler dan virus dapat terlibat dalam proses replikasi. Dalam beberapa kasus, replikasi dimulai hanya setelah serangkaian langkah pendahuluan dan pembuatan kondisi khusus. Selama infeksi virus, kumpulan enzim seluler dapat diisi ulang - terkadang karena enzim yang dimasukkan ke dalam sel oleh virion (vaksin, stomatitis vesikular dan virus influenza, retrovirus), dan terkadang karena enzim yang baru disintesis sebagai produk gen virus. Yang terakhir, khususnya, telah dibuktikan untuk beberapa fag, yang reproduksinya membutuhkan komponen DNA khusus. Fag ini mengandung informasi yang diperlukan untuk sintesis enzim yang sesuai. Virus juga dapat menginduksi sintesis enzim yang mengkatalisis reaksi yang sebelumnya telah dilakukan dengan bantuan enzim seluler.

Sebagian besar virus yang mengandung RNA bereproduksi dengan membuat salinan RNA tanpa partisipasi templat DNA perantara, dan oleh karena itu replikasinya dapat terjadi dalam sel dengan sintesis DNA yang terhambat. Virus ini menyandikan replikase RNA mereka sendiri.

Sel inang tidak memiliki enzim ini. Pada beberapa kelompok virus RNA, RNA bereplikasi pada DNA komplementer perantara yang disintesis dari RNA virus menggunakan reverse transcriptase. Enzim ini dimasukkan ke dalam sel inang oleh virion bersama dengan RNA virus. Pengenalan enzim virus yang sudah disintesis ke dalam sel bukanlah fenomena langka.

Jumlah komponen peralatan biosintetik yang dapat dikodekan oleh virus dibatasi oleh ukuran genom virus. Virus terkecil mengandung sekitar 10 6 dalton DNA atau RNA. Karena rasio berat molekul asam nukleat penyandi dengan protein yang disandikan kira-kira 9:1 untuk RNA atau DNA beruntai tunggal dan 18:1 untuk DNA beruntai ganda, virus ini hanya mampu mensintesis beberapa protein, dan biasanya ini hanya protein struktural dari virion. Jelas, semua virus sangat bergantung pada peralatan enzimatik sel inang. Beberapa virus bahkan membutuhkan bantuan virus lain. Misalnya, RNA virus satelit nekrosis tembakau hanya terdiri dari 1200 nukleotida, dan subunit protein kapsid yang dikodekan oleh RNA ini terdiri dari 400 residu asam amino. Jelas, tidak akan ada cukup ruang untuk informasi lain dalam genom virus ini. Oleh karena itu, ia hanya dapat berkembang biak di sel-sel yang secara bersamaan terinfeksi virus nekrosis tembakau. Yang terakhir berfungsi sebagai sumber replikasi yang diperlukan. Ada contoh virus lain yang bertahan dalam kondisi alami hanya berkat virus pembantu yang menginfeksi sel yang sama.

Selama replikasinya, asam nukleat virus tidak berasosiasi dengan protein spesifik yang ditemukan pada virion dewasa. Dalam kondisi tertentu, replikasi asam nukleat terjadi ketika sintesis protein dihambat secara kimiawi. Selama infeksi yang mengarah pada pembentukan dan pelepasan partikel virus baru, sintesis protein virion biasanya dimulai setelah replikasi asam nukleat telah berlangsung. Sebagai hasil dari sintesis protein ini, dana prekursor terkumpul, yang berfungsi sebagai sumber bahan yang digunakan dalam perakitan kapsid. Pematangan adalah proses yang kompleks dan ireversibel: baik asam nukleat maupun protein struktural yang termasuk dalam kapsid lengkap atau bagian darinya tidak lagi dilepaskan dalam sel yang sama. Jadi, selama perakitan kapsid, genom virus dikeluarkan dari populasi asam nukleat yang bereplikasi, dan protein kapsid dikeluarkan dari kumpulan prekursor protein. Jika virus memiliki kulit terluar, maka ia kemudian bergabung dengan kapsid, baik di sitoplasma sel, atau saat berinteraksi dengan membran sel. Proses perakitan seperti itu, termasuk tahapan pengisian prekursor, memungkinkan untuk menjelaskan fenomena pencampuran fenotipik, ketika virion dengan kapsid yang dibangun dari subunit yang dikodekan oleh genom berbeda terbentuk dalam sel yang terinfeksi dua virus berbeda tetapi kompatibel.

Virion yang baru terbentuk dilepaskan ke lingkungan eksternal (sering bersama dengan bentuk yang belum matang) baik sebagai akibat dari lisis sel inang yang disebabkan oleh enzim virus, seperti dalam kasus infeksi bakteri oleh fag, atau dengan mendorong keluar bagian sitoplasma. , atau, akhirnya, dengan pelepasan virion individu atau kelompok kecilnya. Beberapa virus hewan sulit dilepaskan dari sel dalam kultur in vitro; dalam organisme hidup, pelepasan virus semacam itu dari sel dan penyebarannya difasilitasi oleh penangkapan sel yang rusak oleh virus oleh fagosit dan pencernaannya. Virus tumbuhan biasanya tidak dilepaskan oleh lisis sel, tetapi berpindah dari sel ke sel melalui sambungan antar sel.

Interaksi fag dengan bakteri. Masalah dan fenomena utama

Lampiran dan penetrasi

Lampiran virion fag ke sel bakteri adalah reaksi orde pertama dan biasanya terjadi pada permukaan sel. Yang terakhir berbeda dalam strukturnya pada berbagai jenis bakteri. Beberapa fag menempel pada hasil khusus, yang disebut F dan L-villi, yang mengambil bagian dalam proses konjugasi. Virion dari fag grup x secara reversibel menempel pada flagela bakteri dan kemudian meluncur di sepanjang mereka ke permukaan sel, dan proses ini tampaknya difasilitasi oleh pergerakan flagela itu sendiri (karena mutan bakteri yang tidak bergerak bukanlah inang dari fag ini). Pada permukaan sel bakteri terdapat reseptor khusus untuk fag, tetapi data tentang sifatnya sangat terbatas. Fakta bahwa fag tidak dapat menyerap mutan bakteri tidak berarti bahwa mutan telah kehilangan gugus kimia yang bertindak sebagai reseptor fag—yang terakhir mungkin hanya disembunyikan oleh komponen lain dari dinding sel. Reseptor tidak selalu diperlukan untuk sel itu sendiri; misalnya, ketika bakteri tumbuh dalam kondisi suhu tertentu, mereka bisa hilang.

Dari cangkang bakteri yang peka terhadap fag, dimungkinkan untuk mengekstrak zat tertentu yang mampu menonaktifkan fag. Mungkin zat ini adalah reseptor itu sendiri atau komponen dari struktur reseptor pada permukaan bakteri. Reseptor itu sendiri tampaknya hanya berkontribusi pada langkah adsorpsi reversibel pertama. Ada kemungkinan bahwa mereka juga terlibat dalam proses lain, khususnya dalam pengangkutan ion besi. Setelah menempel pada fag, bakteri tidak mengalami perubahan morfologis yang nyata untuk beberapa waktu (periode laten), bahkan jika infeksi pada akhirnya menyebabkan lisis sel, karena lisis selalu terjadi secara tiba-tiba.

Penetrasi genom fag ke dalam sel disertai dengan pemisahan fisik asam nukleat dari sebagian besar protein kapsid yang tertinggal di luar.

Selain asam nukleat fag, sejumlah kecil protein dan beberapa zat lain, termasuk oligopeptida dan poliamina, juga disuntikkan ke dalam sel bakteri. Peran zat ini dalam proses perkembangan fag tidak diketahui; beberapa di antaranya merupakan residu proteolisis protein kapsid selama perakitan virion. Jika sel bakteri mampu menyerap DNA bebas dari lingkungan, maka genom fag juga dapat memasukkannya dalam bentuk molekul DNA bebas. Fenomena ini disebut transfeksi. Kemampuan bakteri untuk menyerap molekul DNA dapat terjadi sebagai fenomena normal pada beberapa tahap pertumbuhan, seperti yang diamati, misalnya pada B subtilis.

Dalam beberapa kasus, keadaan seperti itu disebabkan secara artifisial, seperti misalnya pada E coli.

Proses perkembangan fag setelah transfeksi pada dasarnya tidak berbeda dari yang terjadi selama infeksi fag normal, kecuali bahwa dalam kasus ini tidak ada resistensi yang disebabkan oleh tidak adanya reseptor atau sifat lain dari membran sel.

Penetrasi genom fag ke dalam bakteri yang rentan menghasilkan infeksi lisogenik atau litik, tergantung pada sifat fag (dan terkadang bakteri) dan kondisi lingkungan seperti suhu. Dalam jenis interaksi lisogenik, genom fag dalam bentuk tidak menular ditransmisikan oleh sel bakteri dari generasi ke generasi, dan dari waktu ke waktu dalam sejumlah sel virion yang sesuai disintesis, yang melisiskan sel-sel ini dan kemudian pergi. keluar ke lingkungan eksternal. Sel lisogenik yang terinfeksi ulang dengan virion ini tidak lisis (karena mereka kebal terhadap fag ini), sehingga biakan lisogenik terus berkembang secara normal. Kehadiran virion bebas dapat dideteksi dengan memaparkan sel ke strain bakteri non-lisogenik lainnya yang dilisiskan oleh fag ini. Fag yang mampu melisogenisasi bakteri yang diinfeksinya disebut sedang, dan fag yang tidak memiliki kemampuan ini disebut virulen. Namun, harus diingat bahwa fag sedang pada infeksi pertama bakteri yang rentan terhadapnya menyebabkan infeksi produktif di banyak atau bahkan semua sel. Munculnya lisogeni dan pencegahan pematangan virion dan lisis sel membutuhkan serangkaian peristiwa khusus yang tidak selalu terjadi pada setiap bakteri yang terinfeksi. Probabilitas terjadinya lisogeni atau infeksi produktif bervariasi dari fag ke fag dan tergantung pada kondisi budidaya.

Hubungan antara struktur virion dan timbulnya infeksi

Filamen panjang (fibril) dari proses tersebut berfungsi untuk pengenalan spesifik oleh fag pada area tertentu pada permukaan sel inang, tempat ia menempel. Mutasi gen yang mengkode protein filamen menyebabkan perubahan atau hilangnya kemampuan fag untuk menempel pada sel inang. Bukti lain dari peran penting filamen proses adalah percobaan dengan antiserum antifag, yang menunjukkan bahwa hanya antibodi terhadap protein bagian distal ujung filamen yang mencegah fag menempel ke sel.

Benang dililitkan di sekitar proses sedemikian rupa sehingga bagian tengahnya ditopang oleh "antena" yang dipasang ke tempat kepala terhubung ke proses. Sintesis protein antena mungkin dikodekan oleh gen wac. Kontak ujung filamen dengan reseptor sel dapat menyebabkan lipatan dan pelurusan. Ciri khas fag T4, yang mudah hilang karena mutasi dan seleksi, adalah pelepasan filamen proses dari "antena" bergantung pada L-triptofan sebagai kofaktor. Ketergantungan pelurusan filamen dan perlekatan fag berikutnya ke sel pada konsentrasi triptofan menunjukkan bahwa kontak beberapa filamen dengan sel dapat memfasilitasi pelepasan filamen yang tersisa. Tahap interaksi selanjutnya antara fag dan bakteri membutuhkan posisi spasial yang benar dari proses lamina basal, yang, pada gilirannya, dipastikan dengan kontak keenam filamen dengan reseptor sel. Rupanya, pelekatan partikel fag dengan bantuan filamen yang tumbuh memungkinkannya melakukan gerakan geser tertentu di sepanjang permukaan sel sampai ditemukan tempat di mana DNA dapat dimasukkan. Dalam hal ini, pengamatan bahwa perlekatan fag yang tidak dapat diubah ke sel dan penetrasi DNA-nya ke dalamnya hanya terjadi di area membran tertentu (ada sekitar 300 di antaranya), di mana sitoplasma dan membran luar membentuk kontak yang kuat. tahan terhadap goncangan osmotik ringan, ternyata sangat penting. Ini mungkin juga berlaku untuk bakteriofag lain. Akan sangat penting untuk mengetahui apa hubungan daerah ini dengan tempat sintesis komponen membran dan reseptor fag. Pada tahap interaksi selanjutnya antara fag dan sel, selubung proses berkontraksi, akibatnya batang menembus membran sel. Kontraksi dirangsang oleh lamina basal, yang mengubah konformasinya di bawah pengaruh filamen proses. Semua 144 subunit selubung mengambil bagian dalam proses kontraksi, dan gerakan bersama mereka menyebabkan penurunan panjang selubung dua kali lipat. Telah dikemukakan bahwa energi untuk kontraksi selubung dipasok oleh molekul ATP yang terkait dengan fag, tetapi hal ini belum terbukti secara meyakinkan. Bagian distal batang didekatkan ke membran sitoplasma bagian dalam, tetapi tidak harus menembusnya. DNA dari fag yang diberi urea dengan selubung yang diperpendek dan batang yang terbuka dapat memasuki spheroplast E coli di mana membran luar dan cangkang keras dihilangkan seluruhnya atau dihancurkan secara signifikan. Infeksi spheroplas yang dilakukan dalam media hipertonik mengarah pada pembentukan keturunan fag normal. Molekul DNA fag utuh atau terfragmentasi dapat dimasukkan ke dalam spheroplast, yang kemudian bereplikasi dan berpartisipasi dalam rekombinasi.

Secara alami, reseptor permukaan tidak terlibat dalam proses infeksi spheroplasts. Oleh karena itu, fag T4 yang diobati dengan urea dapat menginfeksi mutan E. coli yang resisten atau bahkan bakteri resisten dari spesies jauh. Lampiran ke spheroplasts partikel fag diperlakukan dengan urea diblokir oleh fosfatidilgliserol, yang mungkin merupakan komponen membran yang merangsang masuknya DNA ke dalam sel.

Jika bakteri yang sudah terinfeksi dengan fag T-genap terinfeksi kembali dengan fag yang sama beberapa menit kemudian, kontingen fag kedua tidak berpartisipasi dalam reproduksi (yang disebut eksklusi selama superinfeksi) dan tidak meneruskan DNA-nya. kepada keturunan. Telah ditunjukkan bahwa DNA partikel fag yang masuk ke dalam sel selama infeksi ulang dihancurkan (penghancuran selama superinfeksi). Kedua proses ini berada di bawah kendali gen fag yang diaktifkan di sel inang, yang fungsinya dapat dirusak oleh mutasi yang sesuai.

Perakitan virion

Berbeda dengan tahap awal perkembangan fag, perakitan kapsid dan virion lengkap tidak diprogram oleh ekspresi gen fag secara berurutan. Rupanya, semua protein virion dan protein akhir lainnya, seperti lisozim fag, disintesis kurang lebih secara bersamaan dan, terakumulasi, membentuk "kumpulan prekursor". Dari sini mereka diekstraksi melalui interaksi spesifik langsung dengan molekul protein lain, menghasilkan substruktur yang kemudian dirangkai menjadi virion utuh. Kursus umum perakitan menjadi jelas dari hasil percobaan in vivo dengan fag mutan dan dari studi lisat; namun, sejak ditemukannya kemungkinan perakitan in vitro progenitor fag yang telah dibentuk sebelumnya, banyak data baru telah diperoleh dengan menggunakan metode yang efisien ini. Perakitan virion terdiri dari empat tahap utama, yang mengarah pada pembentukan struktur perantara yang berinteraksi satu sama lain hanya pada titik kritis tertentu.

1. Pelat basal dari proses fag dibangun dari 15 protein, di mana sintesisnya, selain yang utama, beberapa gen lain juga berpartisipasi. Sangat menarik bahwa pelat tersebut mengandung, tampaknya, beberapa molekul dari dua enzim yang dikodekan oleh fag - reduktase dihidrofolat dan sintetase timidilat, serta sejumlah asam folat.
2. Lamina basal yang dirakit, setelah penambahan protein gen B4 ke dalamnya, berfungsi sebagai benih untuk perakitan batang proses, yang terdiri dari 144 molekul produk gen 19. Selubung dirakit di sekitar batang, yaitu polimer yang dibangun dari 144 molekul produk gen 18. struktur. Tidak jelas bagaimana keteguhan panjang batang tercapai selama perakitan. Ada kemungkinan bahwa ada beberapa protein linier lain yang mengukur jarak yang diperlukan, atau kontak dengan lamina basal memberi subunit batang konformasi spesifik yang memiliki energi bebas minimum hanya dalam kasus ukuran batang tertentu. Hipotesis terakhir ini menunjukkan bahwa proses perakitan mungkin tidak murni mekanis.
3. Cangkang kepala fag, dibangun dari lebih dari 10 protein, terbentuk sebagai hasil aktivitas banyak gen. Yang utama adalah produk gen 23, yang merupakan bagian dari kepala jadi hanya setelah pembelahan dari fragmen polipeptida utama dengan mol. dengan berat 10.000 Proteolisis dilakukan terutama oleh produk gen 22, dan mungkin juga gen 21, yang tidak ada dalam virion dewasa. Namun, protein gen 22 pada dasarnya adalah protein internal, yang akhirnya mencerna diri sendiri menjadi peptida kecil, beberapa di antaranya tetap berada di kepala fag. Ada juga protein internal lain yang sebagian dicerna oleh protein gen 22.
4. Setelah akhir perakitan terpisah dari kepala dan proses, mereka secara spontan menggabungkan in vitro dan in vivo.
5. Filamen proses terdiri dari produk dari empat gen. Perakitan mereka berlangsung secara independen, tetapi mereka melekat pada pelat dasar hanya setelah menghubungkan kepala dan proses. Reaksi ini membutuhkan protein gen 63, serta interaksi dengan "antena", yang dipasang pada kerah yang terletak di antara kepala dan proses.

Kepala fag memiliki bentuk spesifik yang ditentukan oleh protein gen 23 dan protein lainnya. Strukturnya berubah sebagai akibat mutasi gen yang sesuai. Kepala normal fag 74 berbentuk icosadeltahedron tidak beraturan, sepanjang sumbu panjangnya terdapat deretan subunit tambahan, yang terdiri dari 840 salinan protein gen 23. Subunit protein gen 20 terletak di bagian atas . Bentuk kepala ini mencerminkan adanya batasan spasial tertentu yang dipaksakan oleh interaksi protein-protein. Dengan tidak adanya batasan ini, struktur fag sangat berubah.

Bakteriofag l

Bacteriophage l adalah fag sedang, yaitu. itu dapat berpindah dari sel ke sel selama infeksi, atau ditularkan dari satu generasi ke generasi lainnya selama penggandaan strain bakteri tertentu. Dalam kasus terakhir, genom fag laten disebut profag, dan sel yang membawa profag tersebut disebut lisogenik. Kehadiran genom fag dalam kultur lisogenik dapat dideteksi dengan pelepasan fag secara spontan dari sebagian kecil populasi sel tempat fag berkembang secara spontan.

Inang alami fag l adalah galur E coli K 12, yang genetikanya telah dipelajari dengan baik. Oleh karena itu, fag l dipilih sebagai objek penelitian intensif yang bertujuan untuk menjelaskan sifat lisogeni. Strain liar asli K 12 adalah lisogenik untuk fag yang tidak membentuk plak pada galur ini, yang, seperti kebanyakan bakteri lisogenik, kebal terhadap fag yang terkandung di dalamnya sebagai profag. Fag l biasanya menyebar pada varian galur K 12 yang “diekstrak” dari profag. Varian yang diekstraksi tersebut ditemukan dalam jumlah kecil di antara sel-sel yang bertahan setelah penyinaran intensif. Saat membentuk garis sel lisogenik yang stabil, dua kondisi berikut harus dipenuhi. Pertama, profag harus berada dalam sel sedemikian rupa sehingga selama pembelahan sel setiap sel anak menerima setidaknya satu salinannya. Dalam kasus fag l, masalah ini diselesaikan dengan memasukkan DNA-nya ke dalam kromosom bakteri, akibatnya DNA profag direplikasi dan dipisahkan secara pasif menggunakan peralatan sel inang. Kedua, gen virus yang produknya berpotensi mengganggu integritas sel harus diatur sedemikian rupa sehingga sel dapat tumbuh dan berkembang biak dengan aman. Ini dicapai dengan menekan transkripsi gen. Dalam sel lisogenik untuk fag l, tidak ada gen virus yang diperlukan untuk infeksi produktif yang ditranskripsi. Hanya sejumlah kecil mRNA virus yang ditemukan dalam kultur lisogenik.

Virus hewan

Adsorpsi dan penetrasi ke dalam sel

Tahap pertama infeksi virus, terlepas dari jenis virusnya, secara tradisional disebut adsorpsi, penetrasi, dan "membuka baju" (penghancuran selubung virus). Adsorpsi biasanya dipahami sebagai kontak utama virus dengan sel. Seringkali kontak ini sangat lemah pada awalnya - adsorpsi reversibel. Kemudian kekuatan kontak meningkat - adsorpsi yang tidak dapat diubah. Istilah-istilah ini sama-sama berlaku untuk menggambarkan tahap awal penetrasi ke dalam sel virus apa pun. Istilah "penetrasi" keliru karena menyiratkan pengaruh aktif pada sel yang diserang dari bagian tertentu dari virion, yang belum terbukti. Lebih mungkin bahwa dalam banyak kasus proses yang sama sekali berbeda benar-benar terjadi - perlekatan virus ke sel, karena komplementaritas fisikokimia antara permukaan virus dan molekul reseptor yang terletak di permukaan sel, menyebabkan perubahan pada sel yang diperlukan untuk penetrasi virus ke dalamnya.

Gambaran umum adsorpsi virus hewan

Hasil yang diperoleh dalam studi adsorpsi pada sel berbagai macam virus hewan (baik dengan maupun tanpa amplop) membuat gambaran umum proses penempelan virus ke sel sebagai berikut. Prosesnya dimulai dengan tabrakan acak banyak virion dengan permukaan sel, tetapi hanya satu tabrakan dari setiap 10 detik atau 10 4 yang mengarah pada pembentukan ikatan antara bagian permukaan sel yang saling melengkapi secara fisik dan virion. Ada kemungkinan bahwa ion media kultur juga berperan dalam pembentukan ikatan tersebut. Ikatan ini dapat langsung diwujudkan dengan tonjolan pada permukaan virion, yang terdiri dari protein virus khusus, seperti "paku" pada virus yang diselimuti, misalnya mikrovirus, togavirus dan paramyxovirus, atau filamen protein (fibril) yang memanjang dari puncak ikosahedral. virion (misalnya, beberapa adenovirus). Situs pengikatan pada permukaan virion, yang secara langsung berinteraksi dengan reseptor sel, dapat terdiri dari protein virus struktural individu, atau mungkin merupakan mosaik dari beberapa protein kapsid (tampaknya, ini terjadi pada picornavirus). Reseptor dalam semua kasus adalah protein atau glikoprotein yang terletak di permukaan sel. Ada berbagai reseptor di permukaan sel, masing-masing khusus untuk virusnya sendiri. Kekhususan reseptor ini tidak mutlak, yang mengarah pada kemungkinan pengelompokan virus menurut sifat ini menjadi "keluarga" yang khas. Virus yang terkait satu sama lain dalam sifat ini mungkin terkait dengan cara lain, tetapi syarat ini tidak wajib. Permukaan sel tunggal dapat mengandung 10 4 hingga 10 5 salinan dari setiap jenis reseptor.

Harus ditekankan bahwa fakta adsorpsi virus pada sel sama sekali tidak berarti permulaan infeksi virus. Ikatan yang terbentuk selama adsorpsi antara virus dan sel bisa "lemah", sedangkan adsorpsi "reversibel", mis. virion dapat meninggalkan permukaan sel. Namun, beberapa virion yang teradsorpsi pada sel mengikatnya dengan ikatan “tidak dapat diubah” yang lebih kuat.

Penetrasi virus hewan ke dalam sel dan "membuka baju".

Tahap selanjutnya setelah perlekatan kuat virion ke permukaan sel sensitif adalah penetrasi seluruh virion atau sebagian darinya ke dalam sel dan dimulainya sintesis protein spesifik virus atau mRNA virus. Proses yang pada dasarnya serupa dapat mendasari pengikatan awal berbagai virus ke sel. Sebaliknya, penetrasi virion ke dalam sel dan aktivasi genom virus dapat terjadi secara berbeda pada virus yang berbeda. Jelas bahwa virus yang diselimuti dan telanjang harus masuk ke dalam sel sebagai akibat dari proses fisikokimia yang berbeda. Sudah lama diasumsikan bahwa penetrasi virus yang diselimuti ke dalam sel mungkin didasarkan pada proses yang agak mirip dengan "pelelehan membran", atau proses "fusi". Adapun struktur protein yang relatif besar seperti virion telanjang, hanya satu mekanisme penetrasi ke dalam sel yang diketahui - ini adalah fagositosis, dan telah lama diasumsikan bahwa virus semacam itu memasuki sel sebagai hasil dari varian fagositosis yang disebut "viropexis ”. Dalam beberapa tahun terakhir, detail penting lainnya telah diketahui mengenai penetrasi virus ke dalam sel. Memang, dalam beberapa kasus, satu-satunya komponen virion yang secara langsung bertanggung jawab untuk sintesis komponen baru virus adalah asam nukleatnya, dan dalam kasus lain RNA atau DNA polimerase juga merupakan bagian dari virion.

Reproduksi virus hewan

Salah satu perbedaan tajam antara virus bakteri dan virus hewan adalah durasi siklus reproduksi tunggal mereka yang tidak sama. Jadi, satu siklus reproduksi, bahkan pada virus hewan yang berkembang biak paling cepat, berlangsung 5-6 g, dan pada sejumlah virus lain - beberapa hari. Selain itu, banyak virus hanya menyebabkan infeksi terus-menerus, di mana sel inang tidak mati, meskipun virus terus terbentuk baik di dalamnya maupun di keturunannya. Siklus reproduksi virus hewan yang begitu panjang, dibandingkan dengan siklus reproduksi yang lebih pendek dari sebagian besar fag, mungkin bergantung pada ukuran relatif sel inang masing-masing.

Banyak ciri virus hewan dikaitkan dengan ciri spesifik arsitektur sel eukariotik. DNA dari sebagian besar virus yang mengandung DNA disintesis di dalam inti sel. Sebaliknya, protein semua virus, tanpa kecuali, disintesis di sitoplasma. Infeksi sel dengan virus pada prinsipnya dapat menyebabkan dua konsekuensi. Sel yang terinfeksi dapat mati, menghasilkan virus dalam jumlah besar (jenis interaksi litik antara virus dan sel), atau terus hidup dan membelah, mensintesis sejumlah kecil virus. Kultur sel yang berkembang biak yang menghasilkan virus disebut terinfeksi terus-menerus. Hampir semua virus hewan, dalam kondisi yang tepat, dapat menyebabkan infeksi terus-menerus. Selain itu, banyak virus melisiskan sel dengan sangat jarang, dan biasanya keadaan keseimbangan stabil terbentuk pada sel yang terinfeksi - kultur sel yang terinfeksi terus-menerus terbentuk.

Telah ditetapkan bahwa selama infeksi litik yang berhasil pada sel yang terinfeksi, lima peristiwa berbeda terjadi, yang disadari oleh protein spesifik virus yang aktif secara fungsional. Selama satu siklus reproduksi virus, peristiwa ini berkembang secara paralel atau berurutan. Urutan waktu mereka ditentukan oleh sifat spesifik dari setiap virus. Ini adalah peristiwa berikut: 1) penekanan sejumlah fungsi seluler oleh virus; 2) sintesis mRNA virus; 3) replikasi genom virus; 4) morfogenesis virion; 5) pelepasan virion dari sel.

Menurut aturan pasangan basa menurut Watson dan Crick, untuk setiap molekul RNA yang diberikan, seseorang dapat menuliskan urutan nukleotida komplementernya. Untuk kenyamanan mengklasifikasikan virus, mRNA virus secara konvensional ditetapkan sebagai untai "plus", dan urutan komplementernya sebagai untai "minus". Berdasarkan hubungan struktural antara asam nukleat virion dan mRNA-nya, semua virus hewan dapat dibagi menjadi enam kelas. Tentu saja, klasifikasi ini juga dapat diterapkan pada bakteriofag, dan virus serangga dan tumbuhan, tetapi saat ini paling masuk akal untuk membatasi penerapannya pada virus hewan.

Kelas I termasuk virus yang mengandung DNA beruntai ganda, seperti virus vaccinia

mRNA dari virus ini disintesis dengan cara yang sama seperti mRNA seluler, genom virus - DNA beruntai ganda - berfungsi sebagai templat untuk sintesis mRNA. Kelas II termasuk virus yang mengandung DNA beruntai tunggal. mRNA mereka mungkin sepenuhnya homolog dengan DNA virion dalam komposisi nukleotida. Oleh karena itu, mRNA harus ditranskripsi dari untaian DNA "minus", yang merupakan bagian dari replikasi virus kompleks perantara. Kelas yang tersisa termasuk virus yang genomnya adalah RNA. Kelas III termasuk virus yang mengandung RNA beruntai ganda, seperti reovirus. RNA ini berfungsi sebagai prekursor untuk sintesis asimetris mRNA virus. Ternyata pada semua virus kelas III yang ditemukan sejauh ini, genomnya tersegmentasi, yaitu terdiri dari banyak kromosom, yang masing-masing mengkodekan satu polipeptida. Virus kelas IV mengandung RNA untai plus. Genom virus ini memiliki polaritas yang sama dengan mRNA mereka. Virus kelas ini dibagi menjadi dua subclass. Pada virus subkelas Iva, yang dicirikan oleh virus polio, semua protein disintesis melalui translasi satu molekul mRNA. Poliprotein yang dihasilkan kemudian dibelah oleh enzim proteolitik untuk membentuk protein yang aktif secara fungsional. Semua mRNA dari virus ini memiliki panjang yang sama dengan genom RNA. Virus subkelas Ivb juga disebut togavirus. Mereka mensintesis setidaknya dua jenis mRNA virus di dalam sel: mRNA dari satu jenis memiliki panjang yang sama dengan RNA virion, dan mRNA jenis kedua adalah fragmen dari RNA virion.

Virus Kelas V juga disebut "minus" - virus RNA. Menurut urutan nukleotida, mRNA virus ini saling melengkapi dengan RNA virion. Oleh karena itu, virion mengandung cetakan untuk sintesis mRNA, tetapi tidak untuk sintesis protein. Ada dua subkelas virus kelas V. Genom virus subkelas Va adalah molekul RNA tunggal dari mana sejumlah mRNA ditranskripsi, dan semua mRNA dari virus yang dipelajari sejauh ini bersifat monokistronik. Virus subkelas Vb memiliki genom tersegmentasi. Setiap segmen genom berfungsi sebagai cetakan dari mana hanya satu jenis molekul mRNA yang ditranskripsi. Salah satu mRNA ini dikodekan oleh polycisternal dan yang lainnya oleh poliprotein polycisternal. Virus kelas VI disebut juga retrovirus. Ini adalah yang paling tidak biasa dari semua virus RNA yang diketahui, karena ketika RNA mereka ditranskripsi, bukan RNA yang disintesis, seperti biasa, tetapi DNA, yang pada gilirannya berfungsi sebagai templat untuk sintesis mRNA. Oleh karena itu, mRNA dari virus ini dan RNA dari virionnya tidak berbeda polaritas satu sama lain, dan beberapa di antaranya memiliki panjang yang identik. Banyak konsekuensi luar biasa mengalir dari sifat menakjubkan dari sistem genetik ini.

Ditambah - virus RNA:

picorcaviruses (kelas IV a)

Virus dari subkelas ini, dimana virus polio telah dipelajari secara ekstensif, secara kolektif dikenal sebagai picorcavirus. Mereka juga termasuk virus mengo, virus encephalomyocarditis (murine picorcaviruses), rhinovirus (virus yang menyebabkan salah satu jenis penyakit pernapasan akut pada manusia - yang disebut flu) dan virus penyakit mulut dan kuku.

Togavirus (kelas IV c)

Togavirus mencakup semua plus - virus RNA, di mana dua jenis mRNA terbentuk, ukurannya berbeda. Nama "togavirus" mencerminkan fitur kulit terluar virion mereka. Sintesis cangkang ini dibahas di bagian lain, tetapi di sini kita hanya akan membahas mekanisme sintesis RNA dan protein yang digunakan oleh virus dari kelas ini. Sebelum beralih ke pertimbangan biologi molekuler togavirus, menarik untuk mengingat bagaimana virus dari kelompok ini ditemukan. Ahli epidemiologi telah menemukan bahwa banyak virus penyebab penyakit pada vertebrata dibawa oleh kutu atau nyamuk.

Togavirus patogen bagi manusia biasanya endemik pada berbagai spesies hewan dan ditularkan ke manusia hanya melalui gigitan vektor arthropoda. Virus dari kelompok ini disebut arbovirus (artinya "dibawa oleh arthropoda"). Namun, selanjutnya, menjadi jelas bahwa nama ini menggabungkan virus yang sangat berbeda dalam sifat biokimianya. Kesamaan yang biasanya mereka miliki adalah kemampuan untuk berkembang biak baik di sel pembawa serangga maupun di sel vertebrata tertentu. Bagian utama dari arbovirus, menurut sifat biokimianya, termasuk dalam togavirus. Secara serologis, togavirus dibagi menjadi dua kelompok (A dan B), yang saat ini disebut sebagai alphavirus dan flavirus. Togavirus termasuk setidaknya dua virus yang bukan arbovirus - virus rubella dan virus yang meningkatkan kandungan laktat dehidrogenase dalam darah hewan yang terinfeksi.

virus stomatitis vesikular

Minus - virus RNA dibagi menjadi tiga kategori morfologi utama: rhabdovirus, paramyxovirus dan orthomyxovirus. Dalam hal strategi biokimia, rhabdovirus dan paramyxovirus sangat dekat satu sama lain dan merupakan mayoritas dari virus kelas Va yang dipelajari dengan baik. Pada bagian ini, fokusnya hanya pada satu rhabdovirus, virus stomatitis vesikular (VSV), seperti yang telah dipelajari dengan sangat rinci. Meskipun VVS bersifat patogen bagi sapi, namun penyakit yang ditimbulkannya ringan dan tidak menimbulkan kerugian ekonomi yang serius. Dalam kultur sel, VVS berkembang biak dengan cepat dan hasilnya mencapai titer tinggi. Sel yang terinfeksi mati. Ketika sel yang rentan terinfeksi dengan rhabdovirus atau paramyxivirus lain, infeksi yang terus-menerus biasanya berkembang yang tidak menyebabkan kematian sel. Oleh karena itu, sistem sel virus semacam itu jauh lebih sulit dipelajari. Orthomyxoviruses, yang paling terkenal adalah virus influenza manusia, memiliki genom tersegmentasi yang terdiri dari sejumlah untai negatif RNA individu.

Virion VVS, seperti virion dari semua togavirus lainnya, ditutupi dengan kulit terluar, tetapi tidak seperti mereka, virion ini memiliki bentuk peluru yang khas. Nama "rhabdovirus" sendiri berasal dari akar bahasa Yunani yang berarti "batang", dan disebabkan oleh asimetri partikel-partikel ini. Bentuk virion yang berbentuk peluru mencerminkan bentuk nukleokapsidnya, yang merupakan heliks melingkar dan mengandung satu molekul RNA dengan satu mol. Beratnya 4. 10 6 . RNA ini tidak memiliki karakteristik mRNA dari virus eukariotik: tidak ada urutan poli (A) di ujung ke-3, dan tidak ada "tutup" di ujung ke-5. Selain itu, tidak menular. Fungsinya adalah berfungsi sebagai templat untuk sintesis mRNA virus dan, oleh karena itu, merupakan rantai minus dari RNA. Nukleokapsid VVS adalah struktur yang sangat stabil, dan RNA di dalamnya sepenuhnya terlindungi dari aksi ribonuklease. Nukleokapsid virus ini menular, tetapi infektivitas spesifiknya sangat rendah. Virion VVS mengandung lima protein berbeda, dan tidak ada protein virus lain yang ditemukan dalam sel yang terinfeksi. Protein yang menyumbang sebagian besar protein nukleokapsid dan virion secara keseluruhan disebut protein N. Nukleokapsid mengandung sejumlah kecil dua protein lagi, yang disebut protein L dan No. 9. Mereka terlibat dalam sintesis RNA virus. Ruang antara nukleokapsid dan selubung lipoprotein virion diisi dengan molekul protein virus lain, yang disebut protein M. Akhirnya, protein G terletak di luar lapisan ganda lipid selubung, membentuk sistem paku yang teratur yang terletak di permukaan dari virion.

Tidak seperti rhabdovirus, paramyxovirus tidak memiliki bentuk seperti peluru, tetapi berbentuk bola yang tidak beraturan, yang mencerminkan pengemasan nukleokapsidnya yang kurang teratur.

Cangkang luar virus

Ciri umum togavirus, minus virus RNA, dan retrovirus adalah bahwa mereka memiliki selubung luar lipoprotein yang mengelilingi inti ribonukleoprotein. Mekanisme pembentukan selubung seperti itu sama untuk semua virus: ribonukleoprotein berikatan dengan permukaan bagian dalam dari bagian membran plasma sel yang diubah dan, saat keluar dari sel, dikelilingi oleh membran yang diubah ini. Proses ini disebut budding, dan partikel virus yang dihasilkan pada saat masih berhubungan dengan membran plasma disebut ginjal. Pada mikrograf elektron dari bagian ultrathin sel, tunas ini terlihat sangat jelas, karena mereka adalah cangkang membran plasma yang berubah secara khas.

Struktur virion

Komposisi virion dengan kulit terluar mencakup tiga kelas utama protein struktural: protein tanah liat, protein matriks, dan protein nukleokapsid. Struktur makro virion ditentukan oleh sifat permukaan lapisan ganda lipid yang mengelilingi nukleokapsid. Permukaan luar lapisan ganda lipid ditutupi dengan glikoprotein, dan permukaan bagian dalam bersentuhan dengan protein matriks atau nukleokapsid. Semua lipid yang terkandung dalam kulit terluar virion berasal dari sel, karena tidak ada metabolisme lipid spesifik virus yang ditemukan. Lipid virion memiliki komposisi yang sangat mirip dengan lipid membran plasma sel inang: termasuk kolesterol, glikolipid, dan fosfolipid. Sel-sel dari spesies yang berbeda berbeda secara signifikan satu sama lain dalam komponen lipid membran plasma. Oleh karena itu, komposisi lipid dari virus yang terbentuk dalam sel tertentu sama persis dengan komposisi lipid dari membran plasmanya.

Glikoprotein yang terkandung dalam cangkang berbagai virus memiliki sifat spesifik dan sifat umum untuk semua glikoprotein virus. Semuanya terletak di permukaan luar virion dan dapat dihilangkan dengan protease. Karena protease hanya membelah glikoprotein dari virion utuh, jelas bahwa hanya molekul protein virus ini yang menonjol dari lapisan ganda lipid. Perlu dicatat bahwa protease hanya menghilangkan sebagian dari molekul glikoprotein. Bagian lainnya, "kaki", yang terdiri dari polipeptiad yang sangat hidrofobik, tampaknya terendam dalam lapisan ganda lipid dan tidak dapat diakses oleh protease.

Majelis virion

Pada tahap pertama pembentukan virion, sintesis protein individualnya terjadi. Protein dari masing-masing dari tiga kelas tampaknya disintesis secara independen satu sama lain dan seringkali pada mRNA yang terpisah.

Glikoprotein terbentuk pada mRNA yang terikat membran dan tidak pernah ditemukan dalam keadaan bebas di dalam sel. Molekul protein "matang" saat bergerak dari retikulum endoplasma kasar ke retikulum endoplasma halus, dan kemudian, mungkin, ke aparatus Golgi dan, akhirnya, ke membran plasma sel. Penempelan karbohidrat pada protein terjadi ketika yang terakhir bergerak di sepanjang membran intraseluler. Mereka akhirnya mencapai permukaan sel, di mana mereka mungkin mengapung bebas di lapisan ganda lipid cair membran plasma.

Virus dari kelas ini telah ditemukan pada jamur, tanaman tingkat tinggi, serangga, dan vertebrata. Tak satu pun dari virus ini mengandung lipid. Kapsid mereka terdiri dari dua lapisan - bagian dalam (inti) dan bagian luar, membentuk cangkang di sekitar inti. Inti mengandung banyak segmen RNA beruntai ganda dan sejumlah oligonukleotida kecil yang bervariasi yang tampaknya tidak memiliki fungsi genetik. Reovirus manusia telah dipelajari paling ekstensif dan umumnya tidak menyebabkan gejala patologis yang jelas. Pengecualiannya adalah, tampaknya, agen mirip reovirus yang diisolasi dari gastroenteritis pada anak-anak. Namun demikian, virus ini sering kali diisolasi dari tubuh manusia, dan dalam kondisi laboratorium berkembang biak dengan baik. Beberapa data juga telah diperoleh pada tanaman individual dan virus serangga yang mengandung RNA beruntai ganda.

perkembangbiakan virus hewan.

Karena tidak ada yang setara dengan sistem genetik virus RNA dalam sel normal, virus semacam itu hanya dapat bereproduksi jika mereka mensintesis enzim yang diperlukan untuk transkripsi dan replikasi genomnya. Sebaliknya, dalam kasus virus yang mengandung DNA, sintesis mRNA mereka terjadi dengan cara yang sama seperti mRNA sel normal. Replikasi genom mereka dan genom sel juga secara formal sangat mirip. Selain itu, transkripsi dan replikasi DNA sebagian besar virus, serta DNA seluler, terjadi di dalam nukleus. Kesamaan proses dasar dalam sel dan virus DNA menunjukkan bahwa untuk reproduksi yang terakhir tidak perlu menginduksi enzim khusus yang tidak ada dalam sel yang tidak terinfeksi. Oleh karena itu, keberadaan protein dalam kapsidnya cukup untuk reproduksi virus DNA, sehingga genom virus semacam itu mungkin hanya terdiri dari gen yang mengkodekan kapsidnya. Akan tetapi, harus ditekankan bahwa meskipun virus DNA yang sederhana memang ada, siklus hidup sebagian besar virus DNA jauh lebih kompleks. Virus DNA yang berbeda sangat berbeda satu sama lain baik dalam ukuran maupun kompleksitas strukturnya. Berat molekul DNA yang terkecil hanya 1,5x10 6 dalton, dan yang terbesar - 100 kali lebih banyak. Saat genom virus bertambah besar, mereka menjadi semakin kompleks. Jumlah total gen meningkat dan mekanisme replikasi DNA menjadi lebih rumit.

Karena virus DNA kecil mampu bereproduksi secara intensif, fakta kemunculan virus DNA besar tampak mengejutkan. Salah satu manfaat yang dapat diperoleh virus dengan meningkatkan genomnya adalah berkurangnya ketergantungan pada sel.

Parvovirus

Keterbatasan ini berlaku untuk jenis sel yang terkena virus ini. Parvovirus menyebabkan kelainan perkembangan pada embrio dan cacat pada jaringan yang tumbuh pada bayi baru lahir. Mereka juga menyebabkan gangguan pada fungsi usus, yang mungkin merupakan konsekuensi dari perbanyakannya dalam sel-sel crypt yang membelah dengan cepat.

Parvovirus yang rusak bereproduksi hanya dalam sel yang terinfeksi adenovirus pembantu dan tidak bergantung pada fase siklus sel. Virus pembantu mereka hanya bisa berupa adenovirus. Virus herpes juga mampu melakukan beberapa fungsi yang diperlukan dari virus pembantu, tetapi partikel parvovirus infeksius yang lengkap tidak terbentuk dalam kasus ini. Karena alasan inilah parvovirus yang rusak juga disebut adeno-associated virus (AAVs).

Salah satu perbedaan karakteristik antara parvovirus otonom dan cacat adalah bahwa genom yang pertama diwakili oleh untai tunggal DNA yang unik, sedangkan genom parvovirus yang rusak diwakili oleh molekul DNA untai tunggal dalam jumlah yang sama yang saling melengkapi satu sama lain. Selama hibridisasi, molekul DNA beruntai tunggal yang diisolasi dari virion AAV dengan mudah diubah menjadi molekul DNA beruntai ganda. Virion parvovirus ukurannya mendekati ribosom - diameternya 20 nm. Kapsid bebas lipid dari virus ini terdiri dari tiga polipeptida dengan panjang berbeda. Berat molekul yang terbesar adalah 90.000 dalton. Dilihat dari peta peptida, polipeptida kecil adalah bagian dari polipeptida besar; oleh karena itu, diyakini bahwa RNA m virus hanya mengkodekan polipeptida dengan mol. seberat 90000.

Virus papova

Virus papova lebih dikenal daripada yang lain karena virus onkogenik yang termasuk dalam kelompok ini yang telah dipelajari secara mendetail - virus polioma dan SV40, yang berkembang biak hanya dalam kisaran sel mamalia yang sangat sempit. Biasanya, ketika mempelajari sifat onkogenik dari virus ini, kemampuan mereka untuk mengubah sel in vitro dimaksudkan - mereka menginfeksi sel dari spesies yang mereka ubah, tetapi di mana mereka tidak berkembang biak, dan karenanya tidak menyebabkan lisisnya.

Kelompok papovavirus, selain virus polioma dan SV40, termasuk sejumlah virus lainnya. Nama papovaviruses - kelompok tersebut menerima nama dari tiga virus: virus papiloma kelinci, virus polioma (po) dan virus simian vacuolating (va), tipe 40 (SV40). Pada manusia, virus ini tidak menyebabkan penyakit, meskipun SV40 terkadang menginfeksi sel manusia. Pada manusia, tiga papovavirus lainnya, virus JC, virus VK, dan virus kutil, tersebar luas. Virus JC diyakini sebagai agen etiologi penyakit degeneratif progresif pada sistem saraf pusat manusia. Virus VC sering ditemukan dalam urin orang yang memakai imunosupresan, tetapi belum dikaitkan dengan patologi apa pun pada manusia. Virus kutil manusia, seperti virus papiloma hewan, hanya menyebabkan proliferasi jinak pada epidermis.

Papillomavirus tidak bereproduksi dengan baik dalam kultur sel, oleh karena itu, sejauh ini hanya sifat fisiknya yang dipelajari. DNA mereka ditemukan agak lebih besar daripada virus SV40 dan polioma.

Adenovirus

Meskipun virion adenovirus mengandung DNA 608 kali lebih banyak daripada papovavirus, dan genom adenovirus mengkodekan jumlah protein yang lebih tinggi, siklus reproduksi virus ini pada dasarnya serupa. Jadi, adenovirus, seperti papovavirus, memiliki mekanisme yang mengontrol peralihan sintesis makromolekul awal ke sintesis makromolekul akhir, dan mRNA mereka. Baca juga dari kedua untaian DNA virus. Namun, DNA adenovirus adalah molekul linier, dan oleh karena itu mekanisme replikasinya harus berbeda dari DNA papovavirus. Berbeda dengan DNA papovavirus, frekuensi rekombinasi DNA adenovirus cukup tinggi, sehingga yang terakhir juga dapat dipelajari dengan metode genetika formal.

Berbagai adenovirus

Adenovirus telah diisolasi dari berbagai spesies hewan. Selain itu, banyak adenovirus yang berbeda telah diisolasi dari masing-masing spesies ini. Dengan demikian, 31 jenis serologis telah diidentifikasi di antara adenovirus manusia. Namun, dalam aspek biologi molekuler, adenovirus sangat mirip, oleh karena itu, dalam pembahasan lebih lanjut, kami tidak akan membedakannya. Adenovirus terutama menyebabkan infeksi pernapasan akut; Beberapa serotipe adenovirus manusia menyebabkan tumor saat disuntikkan ke hamster. Hampir semua strain adenovirus mampu menginduksi transformasi fibroblas tikus dalam kultur, tetapi tidak satu pun dari virus ini yang dikaitkan dengan tumor ganas pada manusia. Dari apa yang telah disebutkan, jelas bahwa adenovirus menarik baik sebagai agen infeksius yang menyebabkan penyakit pernapasan pada manusia, maupun sebagai virus yang mampu menyebabkan tumor, dan sebagai objek penelitian biologi molekuler.

Virion adenovirus berbeda dalam keanggunan struktur. 14 jenis protein terlibat dalam sintesis partikel virus, dan mungkin lebih. Jumlah ini juga termasuk protein yang membentuk komponen permukaan virion - hekson, penton, dan fibril.

Virus herpes

Virus herpes, sangat berbeda dalam sifat reproduksinya, tetapi sangat mirip secara morfologis dan dalam hal kandungan DNA, membentuk bagian dari kelompok yang homogen secara biokimia. Virus herpes, yang menyebabkan lisis sel yang terinfeksi, telah dipelajari dengan sangat rinci. Ini termasuk virus herpes simpleks tipe 1 dan 2 dan sejumlah virus herpes hewan yang bereplikasi dengan cepat. Dari virus kelompok ini yang tidak menyebabkan lisis, yang paling banyak dipelajari adalah virus Epstein-Barr, yang menyebabkan mononukleosis menular - virus ini secara konstan diisolasi dari sel dua jenis tumor manusia - limfoma Burkitt dan karsinoma nasofaring. Tidak seperti virus herpes simpleks tipe 1 dan 2, yang berkembang biak dalam kultur banyak sel dan menyebabkan lisis, virus Epstein-Barr hanya menginfeksi B-limfosit primata dan tidak berkembang biak pada semuanya.

DNA herpesvirus mengkodekan setidaknya 49 protein berbeda, untuk sintesis yang hampir seluruh kapasitas pengkodean genom virus digunakan. Mempelajari fisiologi sistem yang begitu rumit bukanlah tugas yang mudah.

Poxvirus

Dalam semua virus yang mengandung DNA yang dibahas di atas, DNA disintesis di dalam inti sel yang terinfeksi, dan virionnya matang di sana. Semua tahapan reproduksi poxvirus hanya terjadi di sitoplasma. Akibatnya, reproduksi poxvirus terjadi dalam kondisi yang sama sekali berbeda dibandingkan dengan virus yang mengandung DNA "nuklir". Berbagai macam poxvirus dikenal. Yang paling penting bagi manusia adalah virus variola. Namun, virus vaccinia dan virus cacar kelinci dan virus vaccinia yang terkait telah dipelajari dengan sangat rinci. Semua poxvirus berbagi antigen yang sama.

Otonomi reproduksi poxvirus

Mikroskop elektron dari sel yang terinfeksi menunjukkan bahwa proses reproduksi poxvirus terbatas pada sitoplasma. Hal ini paling meyakinkan dibuktikan oleh fakta bahwa hampir seluruh siklus reproduksi virus dari kelompok ini dapat diwujudkan dalam sel yang, akibat paparan cytochalasin B, tidak memiliki nukleus. Infeksi fragmen semacam itu mengarah pada sintesis DNA virus dan banyak protein virus di dalamnya: virion tidak disintesis dalam sel bebas nuklir. Akibatnya, poxvirus memindahkan pusat aktivitas fungsional sel dari nukleus ke sitoplasma. Dapat diharapkan bahwa untuk ini virus harus memiliki informasi spesifik yang luas, dan poxvirus memang memiliki informasi tersebut, yang dinyatakan dalam jumlah protein yang dikodekan dan disintesis olehnya. Sesuai sepenuhnya dengan ini adalah bahwa berat molekul DNA dari virus semacam itu lebih besar daripada virus hewan lainnya, dan reproduksi virus ini dikaitkan dengan inisiasi aktivitas berbagai macam enzim. Bereproduksi dalam sitoplasma, poxvirus jauh lebih dekat dengan virus RNA daripada virus DNA "nuklir". Memang, seperti beberapa virus RNA, reproduksi poxvirus dimulai dengan transkripsi DNA virion oleh RNA polimerase yang terkandung dalam virion itu sendiri, virion mengandung semua enzim yang diperlukan untuk mengubah RNA prekursor menjadi mRNA yang aktif secara fungsional.

Retrovirus

Retrovirus memiliki sifat virus yang mengandung RNA dan DNA. Virion retrovirus mengandung RNA, tetapi di dalam sel mereka ada sebagai DNA yang terintegrasi dengan genom sel inang. Intinya, RNA virus ini, menembus sel, berubah menjadi gennya, yang dapat diturunkan ke keturunannya dalam bentuk molekul DNA terintegrasi yang stabil. Tidak ada virus DNA yang ditemukan mewarisi dengan cara ini, karena semua virus DNA menyebabkan infeksi produktif dan membunuh sel tempat mereka berkembang biak. Virus yang mengandung DNA dapat dimasukkan ke dalam genom sel inang hanya dalam kasus infeksi virus yang “tidak produktif”. Retrovirus, di sisi lain, bereproduksi dengan bertunas, seperti banyak virus RNA lainnya, dan mempertahankan infeksi produktif tanpa menyebabkan kematian sel inang. Dari apa yang telah dikatakan, jelas bahwa masalah utama, tanpa solusi yang tidak mungkin dipahami mekanisme reproduksi virus ini, adalah bagaimana mereka berubah dari virus RNA menjadi gen DNA; proses ini disebut transkripsi terbalik, karena di sini arah aliran informasi biologis dibalik.

Berbagai macam retrovirus telah ditemukan. Beberapa di antaranya dapat menyebabkan tumor ganas. Virus sarkoma Rous dan virus yang menyebabkan leukemia pada ayam dan tikus telah dipelajari lebih baik daripada yang lain. Dari semua virus RNA yang diketahui, hanya retrovirus yang dapat menyebabkan tumor ganas. Itulah mengapa mereka disebut dengan istilah umum "virus RNA tumor", meskipun banyak retrovirus tidak menyebabkan penyakit ganas atau penyakit lain yang signifikan secara klinis. Oleh karena itu, hanya metode reproduksi yang menyatukan mereka menjadi satu kelompok klasifikasi. Seperti kelompok virus lainnya, berbagai jenis retrovirus juga berbeda satu sama lain dalam ukuran dan ciri morfologi virion, jumlah protein, serta inang yang rentan.

Dampak infeksi virus pada tingkat sel

Ada tiga jenis efek yang diberikan oleh virus hewan pada sel. Efek destruktif, atau sitolitik, yang paling mudah dideteksi, yang ditandai dengan kerusakan ekstensif pada banyak organel sel yang berbeda. Kemungkinan besar virus - makromolekul spesifik menyebabkan kerusakan primer, yang memerlukan rangkaian proses destruktif sekunder, di mana produk metabolisme sel itu sendiri sudah terlibat. Di ujung lain spektrum konsekuensi yang mungkin terjadi adalah fenomena transformasi, ketika sel yang terinfeksi virus memperoleh kemampuan untuk membelah tanpa batas. Rupanya, ini adalah hasil dari integrasi yang stabil dari genom virus atau bagiannya dengan genom sel, yang tidak menyebabkan kematian sel. Sel yang ditransformasi seringkali tidak dapat dikendalikan oleh mekanisme yang mengatur pembelahan sel. Tindakan beberapa virus, yang genomnya tidak termasuk dalam kromosom sel, menempati posisi tengah antara efek destruktif yang diucapkan dan efek transformasi. Dalam kasus ini, sel yang terinfeksi berfungsi untuk beberapa waktu dan, setidaknya dalam satu kasus, ketika terinfeksi paramyxovirus, terus tumbuh dan membelah, secara bersamaan menghasilkan virus ("infeksi terus-menerus"). Kategori lain dari reaksi sel dimungkinkan, di mana seseorang dapat berbicara tentang tindakan induktif virus. Banyak virus mampu menginduksi pembentukan protein dalam sel yang terinfeksi yang dikodekan bukan oleh virus, tetapi oleh genom seluler, tetapi, tampaknya, disintesis oleh sel sebagai respons terhadap infeksi virus. Jenis reaksi ini belum tentu terkait dengan satu atau beberapa hasil akhir dari interaksi virus dengan sel.

Tindakan sitolik virus: data biokimia.

Mengetahui bahwa banyak virus menyebabkan perubahan destruktif yang drastis pada sel inang, ahli biokimia menjadi tertarik pada pertanyaan apakah sintesis semua RNA seluler dan protein DNA berhenti, dan jika demikian, dalam urutan apa. Jawabannya bermuara pada hal-hal berikut:

1. Mungkin, virus yang berbeda menghambat sintesis protein seluler menggunakan mekanisme yang berbeda. Derajat dan waktu penekanan ini juga tidak sama.
2. Seringkali, virus memblokir akumulasi RNA seluler, menghentikan pemrosesan RNA pra-r, tetapi tanpa mempengaruhi sintesisnya. Produksi tRNA seluler seringkali tidak berkurang. Dalam banyak kasus, sintesis mRNA seluler terganggu, tetapi mekanisme gangguan ini sama sekali tidak jelas.
3. Inisiasi sintesis DNA seluler sering ditekan, namun, pada beberapa infeksi virus, sel yang telah memasuki fase S dapat menyelesaikan siklus sintesis DNA, dan sel yang telah melewati fase S juga dapat mengalami mitosis. Penghambatan sintesis DNA seluler mungkin merupakan konsekuensi sekunder dari penghentian sintesis protein, karena sintesis DNA hanya terjadi jika sintesis protein berlanjut pada waktu yang sama.

Interferon

Mempertimbangkan interferon di sini hanya sebagai protein yang disintesis oleh sel sebagai respons terhadap infeksi virus dan memberikan resistensi terhadap infeksi ke sel lain, ini berarti mengabaikan sejarah penemuan interferon dan hubungannya dengan fenomena interferensi virus yang telah lama diketahui.

Telah lama diketahui bahwa seekor hewan sering memperoleh perlindungan terhadap tindakan mematikan dari satu virus sebagai akibat dari infeksi simultan atau sebelumnya dengan jenis virus yang kurang ganas dari virus yang sama atau beberapa virus lain yang tidak terkait. Untuk pertama kalinya, fenomena ini menjadi sasaran analisis kuantitatif ketika mempelajari efek penghambatan strain virus influenza non-neurotropik pada reproduksi strain neurotropik. Bukan hanya virus hidup yang memiliki efek ini: pembentukan virus influenza yang menular pada embrio ayam oleh virus influenza yang disinari dengan sinar ultraviolet.

Isaacs dan Lindeman menemukan bahwa cairan alantois dari embrio ayam yang disuntikkan dengan virus yang diiradiasi juga memiliki aktivitas yang mengganggu. Substansi yang bertanggung jawab atas aktivitas ini diberi nama interferon. Ini memblokir reproduksi berbagai macam virus RNA dan DNA baik dalam embrio ayam maupun dalam kultur sel. Interferon juga terbentuk di tubuh banyak hewan. Itu juga mensintesis in vitro berbagai jenis sel, baik normal maupun ganas, walaupun dalam jumlah yang sangat berbeda. Sel L tikus dan garis fibroblas manusia yang dibiakkan secara khusus dapat berfungsi sebagai produsen interferon yang sangat baik. Sejumlah besar interferon juga diproduksi oleh leukosit yang bersirkulasi. Akhirnya, beberapa jaringan tampaknya menumpuk interferon, karena masuknya berbagai zat beracun non-spesifik ke dalam tubuh, seperti endotoksin bakteri, dengan cepat menyebabkan munculnya zat dalam serum darah dalam jumlah besar yang menghambat reproduksi virus - kemungkinan besar interferon.

Pada suatu waktu diyakini bahwa interferon sangat spesifik untuk air, tetapi ini tidak benar. Misalnya, interferon manusia dan monyet melindungi sel manusia dan monyet dari virus, dan kemudian ditemukan bahwa ini juga berlaku untuk interferon spesies yang lebih jauh, seperti manusia dan berbagai hewan pengerat. Namun, efektivitas interferon heterolog sangat bervariasi.

Tingkat perlindungan virus tertentu ditentukan oleh jenis selnya, bukan oleh interferon. Interferon manusia melindungi sel manusia dari virus stomatitis vesikular lebih baik daripada dari virus hutan Semliki, dan rasio yang sama diamati ketika melindungi sel manusia dengan interferon monyet. Sebaliknya, sel monyet menerima lebih banyak perlindungan dari yang kedua dari virus ini daripada yang pertama, terlepas dari dua interferon mana yang ditambahkan ke dalamnya.

Interferon adalah protein yang sangat aktif. Interferon manusia sudah pada konsentrasi 10 -11 M mencegah reproduksi virus stomatitis vesikular pada fibroblas manusia. Sebagai perbandingan, kami ingat bahwa hormon polipeptida, seperti insulin, glukagon, dan lainnya, aktif secara fisiologis pada konsentrasi dari 5x10 -10 hingga 1x10 -8 M.

Bahkan tanpa pemurnian interferon yang lengkap, heterogenitasnya dapat ditunjukkan. Interferon yang diproduksi oleh sel dari satu spesies, seperti manusia, dapat melindungi sel dari spesies lain yang sangat jauh, seperti kelinci, dari virus. Stewart dan Desmeiter menentukan berat molekul interferon leukosit manusia, yang melindungi sel manusia dan kelinci dari virus. Dalam preparat mentah, mereka menemukan dua jenis molekul aktif dengan satu mol. Beratnya masing-masing sekitar 21.000 dan 15.000. Aktivitas molekul yang lebih kecil dalam kaitannya dengan sel manusia 20 kali lebih besar daripada dalam kaitannya dengan sel kelinci, sedangkan molekul yang lebih besar sama-sama aktif dalam kedua kasus. Selain itu, interferon dengan dermaga. Beratnya 15.000, itu benar-benar tidak aktif di bawah aksi B-mercaptoethanol, yang memutus jembatan disulfida, dan aktivitas interferon dengan mol. Berat 21000 tidak berubah. Jadi, banyak (jika tidak sebagian besar) sel menghasilkan dua jenis polipeptida yang memiliki aktivitas interferon. Induksi sintesis interferon dan induksi keadaan "antiviral" sel oleh interferon adalah dua fenomena yang terkait erat, tetapi mungkin berbeda. Sel yang memperoleh resistensi terhadap virus dapat menghasilkan interferon. Namun, hampir pasti bukan interferon itu sendiri yang bertanggung jawab untuk resistensi sel, tetapi beberapa protein lain, karena berjam-jam berlalu sejak interferon ditambahkan hingga resistensi penuh terhadap virus berkembang, dan setelah itu sel mungkin tidak menghasilkan interferon dalam jumlah yang dapat dideteksi. Namun, menambahkan virus ke sel yang dilindungi interferon dapat menyebabkan produksi interferon tambahan oleh sel ini.

Induksi resistensi sel terhadap virus oleh interferon

Kultur in vitro sel di mana sintesis interferon diinduksi oleh virus atau polinukleotida yang dibunuh juga menjadi resisten terhadap virus. Selain itu, banyak sel yang terpapar interferon, ketika terinfeksi virus, menghasilkan zat tambahan dalam jumlah yang sangat besar. Namun, beberapa sel monyet, meskipun menjadi resisten terhadap virus setelah terpapar interferon monyet, tidak dapat menghasilkan jumlah interferon yang dapat dideteksi dan tidak menjadi resisten terhadap virus setelah terpapar poli(e)poli(c) dan RNA beruntai ganda lainnya. Selain itu, sel-sel dari garis ini, tidak seperti kebanyakan sel ginjal monyet lainnya, tidak menjadi kebal terhadap banyak virus lain setelah terinfeksi virus rubella. Juga telah ditunjukkan bahwa dalam kasus di mana induksi interferon dengan poli(e) poli(c) dikombinasikan dengan penambahan antibodi anti-interferon ke kultur, sel tidak menjadi resisten terhadap infeksi virus.

Semua data ini menunjukkan bahwa untuk menciptakan resistensi terhadap virus, sejumlah kecil interferon harus ada di permukaan sel. Ada kemungkinan bahwa selama induksi resistensi dengan bantuan poli (e) poli (c), interferon pertama kali terbentuk, dan kemudian interferon ini menginduksi keadaan resistensi. Namun, setelah keadaan ini terbentuk sempurna, pembentukan interferon oleh sel tidak dapat dideteksi, dan jika interferon tidak ditambahkan lagi, resistensi menghilang. Hasil sejumlah eksperimen lain juga mendukung hipotesis bahwa interferon menginduksi resistensi sel terhadap virus melalui interaksi dengan membran sel.

Basis molekuler resistensi sel terhadap virus.

Meskipun resistensi yang diinduksi interferon melindungi sel dari berbagai macam virus RNA DNA, tingkat perlindungan terhadap virus yang berbeda bervariasi. Selain itu, untuk mencapai tingkat perlindungan sel yang sama dari kultur yang sama dari virus yang berbeda, diperlukan jumlah interferon yang berbeda. Myxovirus, togavirus dan virus vaccinia, yang memiliki selubung yang mengandung lipid, lebih sensitif terhadap aksi interferon daripada adenovirus dan enterovirus. Namun, sejumlah virus berselubung, termasuk herpes dan virus penyakit Newcastle, lebih resisten terhadap interferon. Virus ikosahedral kecil yang mengandung RNA paling stabil. Interferon memblokir infeksi virus setelah adsorpsi virus dan penetrasi ke dalam sel. Karena interferon dapat menekan replikasi virus RNA dan DNA, masuk akal untuk berasumsi bahwa interferon menghambat translasi mRNA virus pada ribosom sel, suatu proses yang umum terjadi pada semua virus. Efek seperti itu dapat diwujudkan dengan partisipasi protein antivirus yang mampu membedakan mRNA seluler dari virus. Namun, ketika mempelajari sintesis protein dalam ekstrak sel yang diobati dengan interferon, tidak ada bukti meyakinkan yang diperoleh bahwa sistem seperti itu biasanya menerjemahkan mRNA seluler, tetapi tidak menerjemahkan mRNA virus. Jadi, terlepas dari daya tarik dari hipotesis paling sederhana yang menjelaskan efek interferon dengan penekanan selektif dari translasi mRNA virus, harus diakui bahwa tidak ada mekanisme sederhana yang konsisten dengan semua data yang diketahui tentang resistensi sel terhadap infeksi virus.

Dalam sel yang terpapar interferon dan kemudian terinfeksi dengan virus vaccinia, sintesis mRNA "awal" oleh RNA polimerase yang bergantung pada virion DNA tidak ditekan, tetapi mRNA ini tidak diterjemahkan dan sintesis protein virus awal tidak terjadi. Ketika sel terinfeksi dengan reovirus, interferon dalam jumlah besar juga hanya sedikit menekan sintesis mRNA virus dan menghambat translasinya jauh lebih kuat.“tutup” atau (dalam kasus virus vaccinia) rantai poli (A) ditambahkan ke 3-akhir. Oleh karena itu, ada kemungkinan bahwa resistensi yang diinduksi terhadap virus tidak terkait dengan perubahan alat terjemahan, tetapi dengan pembentukan mRNA virus yang rusak.

Gangguan virus tanpa partisipasi interferon

Beberapa infeksi virus mengecualikan kemungkinan reproduksi selanjutnya dalam sel yang sama dari virus lain yang tidak terkait, dan dalam beberapa kasus terkait. Fenomena ini disebut interferensi. Berbeda dengan aksi interferon, ini tidak terkait dengan reaksi genom sel terhadap infeksi virus, tetapi dengan fakta bahwa virus pertama membentuk produk spesifik di dalam sel yang mencegah virus lain berkembang biak di sel yang sama. Banyak kombinasi pasangan dari virus yang berbeda telah dipelajari: mungkin, dalam banyak kasus, gangguan tersebut disebabkan oleh blokade terjemahan mRNA dari virus kedua. Namun, dalam beberapa kasus, virus pertama menghalangi kemampuan virus kedua untuk melintasi membran plasma sel dengan benar.

Berbagai patogen dan penyakit yang ditimbulkannya

Sejauh ini tidak ada upaya untuk membangun sistem klasifikasi sederhana untuk virus patogen. Tidak ada sindrom klinis yang hanya dapat disebabkan oleh satu jenis virus, dan tidak ada kelompok virus yang hanya menyerang satu jaringan tertentu. Misalnya, penyakit ringan pada saluran pernapasan bagian atas dapat disebabkan oleh picornavirus (rhinovirus yang menyebabkan pilek), adenovirus, myxovirus (virus influenza), paramyxovirus (virus pernapasan syncytial), dan mungkin lainnya, seperti reovirus yang memiliki sebuah amplop - coronovirus . Hati dapat dipengaruhi oleh togavirus (misalnya, virus demam kuning) dan virus hepatitis (mungkin mengandung DNA dan lipid). Penyakit pada sistem saraf yang menyebabkan kelumpuhan dan kematian dapat disebabkan oleh togavirus - kelompok ini mencakup lusinan patogen ensefalitis yang berbeda), rhabdovirus (misalnya, virus rabies), picornavirus (virus polio), dan sejumlah lainnya. Penyakit virus sistemik disertai dengan ruam kulit yang banyak termasuk cacar, mungkin infeksi virus yang paling parah, dan penyakit umum dan ringan seperti campak, cacar air, dan rubella. Virus cacar, yang sampai saat ini membunuh banyak orang di negara berkembang, adalah anggota khas dari kelompok poxvirus.

Virus campak, agen penyebab penyakit yang berlalu dengan cepat, yang kadang-kadang mempengaruhi sistem saraf pusat, adalah paramyxovirus, dan virus rubella, biasanya penyakit ringan yang memanifestasikan dirinya terutama dalam ruam, adalah togavirus . Penyakit yang disebut “cacar air” ini sebenarnya disebabkan oleh virus herpes, sama sekali tidak berhubungan dengan virus cacar. Aetol adalah virus yang sangat menular, hampir selalu menyebabkan penyakit yang tampak secara klinis.

Infeksi persisten

Sebagian besar infeksi virus yang disebutkan di atas mengarah pada perkembangan gejala yang sesuai dalam beberapa hari atau maksimal dua hingga tiga minggu. Penyakit ini bersifat akut, yaitu. mereka mulai kurang lebih tiba-tiba dan berlangsung dalam waktu yang cukup singkat. Namun, dalam banyak kasus lain, virus berinteraksi dengan hewan atau tubuh manusia dalam waktu yang sangat lama. Ada bentuk-bentuk infeksi berikut ini:

1. infeksi laten, di mana virus yang terkandung dalam tubuh hanya sesekali menyebabkan lesi khas, yang segera hilang dengan sendirinya. Virus dapat diisolasi dari area yang terkena, tetapi kemudian menjadi "laten", mis. itu tidak dapat lagi diidentifikasi.
2. infeksi kronis adalah penyakit jangka panjang di mana virus selalu ada. Gejala mungkin sama sekali tidak ada atau mungkin disebabkan oleh kompleks antibodi virus atau oleh interaksi antibodi antivirus dengan sel yang terinfeksi, kemungkinan besar dengan membrannya.
3. infeksi lambat - penyakit menular yang berkembang perlahan dengan periode laten yang sangat lama.

reaksi imun

Respon yang paling spesifik terhadap infeksi virus tentu saja adalah produksi antibodi. Antibodi yang bersirkulasi tampaknya memainkan peran penting dalam mencegah beberapa infeksi virus. Misalnya, baik setelah penyakit yang disebabkan oleh banyak virus maupun setelah vaksinasi, kekebalan jangka panjang diamati dan antibodi spesifik terdeteksi dalam serum darah. Antibodi yang bersirkulasi pada sejumlah infeksi virus mungkin bertindak sebagai penghalang penyebaran virus ke seluruh tubuh. Hal ini ditunjukkan oleh fakta bahwa pada campak dan gondongan, pemberian globulin secara dini menghalangi perkembangan penyakit lebih lanjut. Mungkin, pada penyakit yang terjadi secara alami, kemunculan antibodi yang cepat di dalam darah dapat mencegah penyebaran virus dari fokus utama infeksi. Setelah virus polio disuntikkan ke kelinci, antibodi terhadap virus ini dapat dideteksi dalam serum dalam waktu 24 jam dengan menggunakan metode yang cukup sensitif. Oleh karena itu, sangat mungkin antibodi awal inilah yang bertanggung jawab atas fakta bahwa pada manusia, reproduksi virus ini di tenggorokan dan usus dalam banyak kasus tidak menyebabkan penyebarannya ke seluruh tubuh. Untuk alasan yang sama, vaksinasi langsung terhadap seseorang yang digigit hewan yang sakit diyakini dapat melindungi sistem saraf pusatnya agar tidak terkena virus rabies.

Virus tumor

Selama bertahun-tahun yang telah berlalu sejak fakta terjadinya sarkoma virus pada ayam pertama kali ditetapkan, banyak peneliti telah menemukan virus onkogenik yang termasuk dalam dua kelompok dalam spesies vertebrata yang berbeda: yang mengandung DNA dan retrovirus. Di antara virus DNA onkogenik adalah pacovirus, adecovirus, dan virus herpes. Dari virus RNA, hanya retrovirus yang menyebabkan tumor.

Kisaran tumor yang disebabkan oleh virus onkogenik sangat luas. Meskipun virus polioma terutama menyebabkan tumor kelenjar ludah, namanya sendiri menunjukkan bahwa ia dapat menyebabkan banyak tumor lainnya. Retrovirus terutama menyebabkan leukemia dan sarkoma, yang seringkali menjadi penyebab tumor payudara dan sejumlah organ lainnya. Meskipun kanker adalah penyakit seluruh organisme, fenomena serupa, yang disebut transformasi, juga diamati dalam kultur sel. Sistem seperti itu digunakan sebagai model untuk mempelajari virus onkogenik. Kemampuan untuk mengubah sel in vitro mendasari metode penentuan kuantitatif banyak virus onkogenik. Sistem yang sama juga digunakan untuk studi perbandingan fisiologi sel normal dan tumor.

Apa itu sel yang berubah?

Salah satu cara untuk mendapatkan populasi sel yang berubah adalah menginfeksi sel normal dengan virus onkogenik, seperti virus sarkoma Rous atau virus polioma, dan kemudian mengisolasi koloni sel yang dimodifikasi. Perubahan mungkin terkait dengan morfologi sel (misalnya, pembulatannya) dan pola pertumbuhan ("perayapan" sel di atas satu sama lain, berlawanan dengan pertumbuhan normal dalam bentuk kultur satu lapis, atau perolehan kemampuan untuk berkembang biak dalam media semi-cair di mana sel normal tidak berkembang biak).

Ada kriteria lain untuk memilih sel yang diubah. Biasanya, sel yang dipilih menurut salah satu kriteria memenuhi sebagian besar kriteria lainnya. Sebagian besar virus DNA onkogenik dan retrovirus yang menyebabkan sarkoma memiliki kemampuan untuk mengubah sel secara in vitro. Retrovirus yang menyebabkan leukemia, sebaliknya, berkembang biak di dalam sel tanpa menyebabkan transformasi. Setelah menerima kultur sel yang dikenali sebagai transformasi menurut salah satu kriteria di atas, mereka harus dibandingkan dengan sel normal dalam sejumlah parameter lainnya. Banyak buku semacam ini mencantumkan perubahan sifat sel yang terjadi selama proses transformasi. Dua kelompok besar perubahan diketahui:

1) perubahan dalam pengaturan pertumbuhan dan umur, dan

1. perubahan pada permukaan sel (membran plasma).

Perubahan sifat sel yang menentukan pertumbuhan dan reproduksi.

Sebagian besar sel normal, berkembang biak, menempel pada substrat (ke kaca atau dinding plastik kapal). Sel normal berhenti membelah bahkan sebelum media nutrisi habis. Mereka tetap melekat pada substrat sebagai sel istirahat yang layak. Jika sel-sel tersebut dikeluarkan dari substrat dan ditempatkan dalam kondisi kepadatan populasi yang berkurang, mereka akan mulai membelah lagi. Sekilas, tampaknya sel-sel dari kultur normal, yang pertumbuhannya telah berhenti, tersusun dalam satu lapisan. Namun, pada kenyataannya, dalam kultur seperti itu, hanya bagian sel yang paling terlihat - nukleusnya - yang tidak tumpang tindih, sedangkan sitoplasma, sebaliknya, tumpang tindih di area yang sangat luas; namun demikian, budaya seperti itu biasanya disebut berlapis tunggal.

Tidak seperti sel normal, sebagian besar sel yang mengalami transformasi tidak memasuki tahap istirahat, tetapi terus membelah secara terus menerus. Ini tampaknya menjadi ciri paling khas dari sel yang ditransformasi. Sel yang terus membelah tidak bereaksi terhadap kontak dengan sel tetangga: setelah menabrak sel lain dalam perjalanannya, mereka tidak berhenti membelah: mereka tumbuh secara kacau, merangkak di bawah sel lain atau merangkak di atasnya, sebagai akibatnya terbentuk massa tak berbentuk berlapis-lapis .

Cynthia Goldsmith Mikrograf elektron transmisi (TEM) berwarna ini mengungkapkan beberapa morfologi ultrastruktural yang ditampilkan oleh virion virus Ebola. Lihat PHIL 1832 untuk versi hitam putih dari gambar ini. Di mana virus Ebola ditemukan di alam?

Asal pasti, lokasi, dan habitat alami (dikenal sebagai "reservoir alami") virus Ebola masih belum diketahui. Namun, berdasarkan bukti yang tersedia dan sifat virus yang serupa, para peneliti percaya bahwa virus tersebut bersifat zoonosis (dibawa oleh hewan) dan biasanya dipelihara di inang hewan yang berasal dari benua Afrika. Inang serupa mungkin terkait dengan Ebola-Reston yang diisolasi dari monyet cynomolgous terinfeksi yang diimpor ke Amerika Serikat dan Italia dari Filipina. Virus ini tidak diketahui berasal dari benua lain, seperti Amerika Utara.

Mereka termasuk dalam definisi kehidupan: mereka berada di tengah-tengah antara kompleks supermolekuler dan organisme biologis yang sangat sederhana. Virus mengandung beberapa struktur dan menunjukkan aktivitas tertentu yang umum terjadi pada kehidupan organik, tetapi tidak memiliki banyak karakteristik lainnya. Mereka seluruhnya terdiri dari satu untai informasi genetik yang terbungkus dalam cangkang protein. Virus kekurangan banyak struktur internal dan proses yang mencirikan "kehidupan", termasuk proses biosintetik yang diperlukan untuk reproduksi. Untuk (bereproduksi), virus harus menginfeksi sel inang yang sesuai.

Ketika peneliti pertama kali menemukan virus yang berperilaku seperti tetapi jauh lebih kecil dan menyebabkan penyakit seperti rabies dan penyakit kaki dan mulut, sudah menjadi rahasia umum bahwa virus secara biologis "hidup". Namun, persepsi ini berubah pada tahun 1935 ketika virus mosaik tembakau mengkristal dan partikelnya terbukti tidak memiliki mekanisme yang diperlukan untuk fungsi metabolisme. Setelah ditetapkan bahwa virus hanya terdiri dari DNA atau RNA yang dikelilingi oleh cangkang protein, sudut pandang ilmiah menjadi bahwa mekanisme biokimia mereka lebih kompleks daripada organisme hidup.

Virus ada dalam dua keadaan yang berbeda. Saat tidak bersentuhan dengan sel inang, virus tetap tidak aktif sama sekali. Saat ini, tidak ada aktivitas biologis intrinsik di dalam virus, dan virus pada dasarnya tidak lebih dari partikel organik statis. Dalam keadaan sederhana yang tampaknya tidak hidup ini, virus disebut "virion". Virion dapat tetap dalam keadaan tidak aktif ini untuk waktu yang lama, menunggu dengan sabar untuk kontak dengan inang yang sesuai. Ketika virion bersentuhan dengan inang yang sesuai, itu menjadi virus aktif. Sejak saat itu, virus menampilkan ciri-ciri khas organisme hidup, seperti bereaksi terhadap lingkungan dan mengarahkan upaya ke arah replikasi diri.

Apa yang mendefinisikan hidup?

Tidak ada definisi yang jelas tentang apa yang memisahkan yang hidup dari yang tidak hidup. Satu definisi bisa menjadi titik di mana subjek memiliki kesadaran diri. Dalam pengertian ini, cedera kepala yang parah dapat diklasifikasikan sebagai kematian otak. Tubuh dan otak mungkin masih berfungsi pada tingkat dasar, dan juga ada aktivitas metabolisme di semua sel yang membentuk organisme besar, tetapi diasumsikan tidak ada kesadaran diri, dan oleh karena itu otak mati. Di ujung lain spektrum, kriteria untuk mendefinisikan kehidupan adalah kemampuan untuk mewariskan materi genetik ke generasi mendatang, sehingga memulihkan kemiripannya. Yang kedua, definisi yang lebih disederhanakan, virus tidak diragukan lagi hidup. Tidak dapat disangkal, mereka adalah yang paling efisien di Bumi dalam menyebarkan informasi genetik mereka.

Meskipun tidak ada jawaban pasti untuk pertanyaan apakah virus dapat dianggap sebagai makhluk hidup, kemampuannya untuk meneruskan informasi genetik kepada generasi mendatang menjadikan mereka pemain utama dalam konteks evolusi.

Dominasi virus

Organisasi dan kompleksitas perlahan-lahan meningkat sejak makromolekul mulai berkumpul dalam sup kehidupan primordial. Penting untuk memikirkan keberadaan prinsip yang tidak dapat dijelaskan, yang berlawanan langsung dengan prinsip kedua, yang mengarahkan evolusi ke organisasi yang lebih tinggi. Tidak hanya virus yang sangat efisien dalam menyebarkan materi genetik mereka sendiri, mereka juga bertanggung jawab atas pergerakan tak terhitung dan pencampuran kode genetik antara organisme lain. Variabilitas kode genetik mungkin merupakan kekuatan pendorong. Melalui ekspresi variabel, organisme mampu beradaptasi dan menjadi lebih efisien dalam mengubah kondisi lingkungan.

Pemikiran Akhir

Mungkin pertanyaan sebenarnya bukanlah apakah virus itu hidup, tetapi apa perannya dalam pergerakan dan pembentukan kehidupan di Bumi, seperti yang kita rasakan sekarang?

Ketika ditanya fenomena apa yang mencirikan kehidupan, ahli biologi menjawab bahwa setiap organisme hidup memiliki bentuk dan ukuran tertentu, organisasi eksternal dan internal, yang juga terkait dengan spesialisasi organ individu; organisme hidup dicirikan oleh pergerakan, reaksi terhadap rangsangan eksternal, pertumbuhan, proses metabolisme, dan, terakhir, ciri penting organisme hidup seperti kemampuan untuk bereproduksi. Kemungkinan perubahan keturunan juga terkait dengan reproduksi.

Namun, beberapa kriteria kehidupan yang tercantum dapat ditemukan di alam mati. Kita akan menemukan di dalamnya tingkat tertentu dari organisasi, dan gerakan, dan reaksi terhadap kejengkelan, dan pertumbuhan. Kristal garam memiliki organisasi eksternal dan internal; reaksi kimia yang terjadi di dalamnya adalah semacam manifestasi dari reaksi terhadap iritasi, yaitu kepekaan; kristal dan gletser tumbuh; semua benda sebenarnya bergerak. Jika gerakan seperti itu tidak memanifestasikan dirinya secara visual, maka molekul dan atom terus bergerak.

Namun, benda mati tidak dapat bereproduksi, oleh karena itu, mereka tidak mengalami perubahan keturunan. Jadi, yang hidup berbeda dari yang tidak hidup terutama karena ia dapat berkembang biak dan berubah dari generasi ke generasi.

Mari kita lihat virus dari sudut pandang ini dan coba cari tahu apakah mereka makhluk hidup atau tidak. Bagi seorang ahli kimia, mereka menyerupai molekul besar yang mampu mengkristal. Mereka juga memiliki ciri-ciri yang sama dengan organisme hidup - mereka dapat berkembang biak (tetapi hanya di dalam sel hidup) dan, seperti yang telah dibuktikan baru-baru ini, mengalami perubahan turun-temurun. Dualitas ini, kombinasi sifat-sifat makhluk dan zat ini, ditekankan oleh T. Rivers ketika dia menyebutnya "organula" atau "molekisme" (kombinasi kata: organisme dan molekul).

Jadi di mana seharusnya virus dikaitkan - dengan formasi hidup atau tidak hidup? Stanley menjawab pertanyaan ini seperti ini:

“Apakah mereka hidup atau tidak hidup - ini dapat diperdebatkan ad infinitum tanpa mendapatkan, pada dasarnya, jawaban yang memuaskan atas pertanyaan yang diajukan. Di satu sisi, virus mirip dengan organisme hidup, di sisi lain dengan molekul kimia biasa, tetapi berbeda dari yang pertama dan yang terakhir. Sifat ganda dan strukturnya yang relatif primitif, yang sudah dapat kita pelajari secara mendetail, memungkinkan kita untuk melihat di dalamnya, di satu sisi, makhluk hidup, dan di sisi lain, molekul kimia yang mampu bereproduksi. Jadi, kami mendekati pemahaman tentang esensi kimiawi dari proses reproduksi yang terjadi pada semua organisme hidup lainnya. Selain itu, studi tentang virus membuka perspektif baru bagi kami, karena kami tidak melihat dua kelompok yang diduga terpisah secara tajam satu sama lain, tetapi hanya kompleksitasnya yang terus meningkat. Dari sudut pandang struktur, kita memiliki kesempatan untuk melacak seluruh rangkaian objek yang terkait erat: dari atom hingga molekul sederhana, makromolekul, virus, bakteri, dan selanjutnya melalui ikan dan mamalia hingga manusia. Dari sudut pandang fungsional, kita dapat mengamati proses penggunaan energi dari pergerakan acak berbagai molekul hingga keharmonisan sempurna dari ritme biologis terbaik.”

• Windows tidak akan menginstal Cara kerja skrip wufuc dari Zeffy ini
• Hotel apa di Rabac yang punya pemandangan indah?
• Soket dan voltase apa yang digunakan di berbagai negara di dunia
• Bagaimana zona demiliterisasi antara Korea Utara dan Selatan telah berubah Mengubah pengaturan privasi
• Bandara Athena: Cara menuju pusat, ke pelabuhan: Kesulitan dan solusi
• Penanda zaragoza, spanyol Taksi
• resolusi mms. Semua tentang mms dari mts. Pesan pengaturan MTS otomatis
• Teknologi seluler dan kecepatan data
• Wakil Petugas Bendera Resmi
• MTS: "Smart" dan "Unlimited" baru

• MTS: "Smart" dan "Unlimited" baru
• Wi-Fi adalah teknologi yang menyediakan komunikasi nirkabel untuk mentransfer data dalam jarak pendek antara perangkat yang berbeda.
• Program afiliasi Wap-Click - peringkat program afiliasi terbaik
• Bagaimana cara kerja bixby di samsung
• Pilih alternatif kuat modern
• Gagal memutar suara tes - Solusi
• Mengapa tidak mencari pembaruan windows 8
• Menginstal AirSlax di mesin virtual
• Masalah dengan Pembaruan Windows Maret
• Menginstal AirSlax di mesin virtual