Віроїди і пріони
- 24-09-2021, 10:29
- 910
10 Клас , Біологія 10 клас Балан, Вервес, Поліщук (рівень стандарту, академічний рівень)
§ 34. Віроїди і пріони
Пригадайте: як відбувається передача і реалізація генетичної інформації у вірусів?
Ви дізналися про особливості будови життєдіяльності вірусів, а також про їхню відмінність від клітинних форм життя. Однак до неклітинних форм життя належать віроїди і пріони, побудовані ще простіше, ніж віруси. Ці інфекційні частинки здатні до самовідтворення. Що ж відрізняє віроїди і пріони від звичайних вірусів?
• Віроїди відкрив 1971 року Теодор Дінер, який вивчав інфекційне захворювання картоплі, відоме під назвою «веретеноподібність бульб» (мал. 34.1). На превеликий подив дослідника під час біохімічного аналізу очищеного збудника не виявили жодних ознак білка. З’ясувалося, що інфекцію спричиняла одноланцюгова молекула РНК. Подальші детальні дослідження дали змогу встановити, що вона має форму замкненого ланцюга і складається всього з 375 нуклеотидів (мал. 34.2). Ця РНК не кодує жодного білка, оскільки самовідтворюється в клітині хазяїна. Отже, запам’ятайте: віроїди - інфекційні частинки, що становлять собою низькомолекулярні одноланцюгові молекули РНК, які не кодують власних білків.
Мал. 34.1. Симптоми інфекції, спричинені віроїдом веретеноподібності бульб картоплі: 1 - на бульбах; 2 - на надземній частині рослин
Мал. 34.2. Схема будови молекули віроїду: 1 - комплементарні ділянки одноланцюгової РНК; 2 - некомплементарні ділянки одноланцюгової РНК
Наразі відомо вже багато різних захворювань рослин (екзокортіс цитрусових, «каданг-каданг» кокосових пальм, сонячного опіку авокадо та ін.). Цікаво, що віроїди знайдено виключно у рослин: у людини, тварин і бактерій подібних збудників не виявлено. Віроїди передаються від рослини до рослини під час механічного ушкодження. В інфікованій клітині ця частинка потрапляє до ядра або хлоропласта, де використовує клітинний фермент РНК-полімеразу для відтворення власних молекул. Симптоми захворювання виникають унаслідок активного відтворення молекул РНК віроїду, що спричиняє патологічний1 процес в інфікованій клітині.
• Пріони (від англ. proteinaceous infectious particle - інфекційні білкові частинки) - білкові частинки, здатні спричиняти захворювання нервової системи людини і тварин. Пріонові (або повільні) інфекції характеризуються повільним, але неухильним розвитком симптомів та завершуються загибеллю хазяїна.
Повільні інфекційні захворювання тварин відомі людству понад 300 років; це, наприклад, захворювання овець під назвою «скрейпі». Відкриття повільних інфекцій у людини пов’язане з ім’ям Карлтона Гайдучека, який у 60-х роках XX ст. досліджував місцеву хворобу «куру» у представників племені Форе в Новій Гвінеї («куру» в перекладі з місцевого діалекту - «смерть, що сміється»). Ця хвороба має дуже тривалий латентний період - від кількох місяців до десятків років. К. Гайдучек довів, що збудник цієї інфекційної хвороби передається при ритуальному канібалізмі2, зокрема поїданні мозку загиблої людини. У хворих людей та овець виявили особливий білок, який дістав назву «пріон». Виявилося, що захворювання виникають при потраплянні в організм цього інфекційного білка.
Пріони в організмі можуть з’являтись унаслідок інфікування чи успадкування або самочинно утворюватися без впливу будь-яких чинників. В організмі людини та тварин знайдений близький до пріонного білок, закодований у ДНК. Таким чином, пріон - це особлива форма природного білка. На малюнку 34.3 показано, як утворюється пріоновий білок. При потраплянні в іншу клітину пріон перетворює нормальний подібний до себе білок на інфекційну форму. Цікаво, що при цьому амінокислотна послідовність клітинного білка залишається попередньою, а змінюється лише його третинна структура. Пріонна форма білка може накопичуватися в клітині у вигляді кристалів та ниток - фібрил, які й спричиняють патологічні зміни. Насамперед це відбувається у нейронах головного мозку - так розвивається губкоподібна енцефалопатія.
Мал. 34.3.1. Перетворення нормального клітинного білка (світлий колір) на пріоновий білок (темний колір) з утворенням особливих ниток (фібрил). 2. Фібрили
1 Патологічний (від грец. патос - біль, страждання та логос - наука, вчення) - хворобливий, ненормальний.
2 Канібалізм - поїдання людьми інших людей.
Мал. 34.4. Один з ланцюжків передачі збудника хвороби Крейтцфельдта-Якоба: 1 - з їжею до корови; 2 - від тварини до тварини при поїданні екскрементів; 3 - з їжею до людини; 4 - ураження півкуль головного мозку
На сьогоднішній день у різних видів ссавців знайдено лише один білок, що має пріонові властивості. У людини пріони викликають ряд повільних інфекцій, а саме: куру, хворобу Крейтцфельдта-Якоба, синдром Герстмана-Штрауслера тощо. У тварин описані скрейпі овець і кіз, губкоподібна енцефалопатія1 (сказ корів) та захворювання головного мозку курей, кішок, оленів та ін.
Для людини найнебезпечною вважають хворобу Крейтцфельдта-Якоба, на прикладі якої можна прослідкувати можливості передачі пріонної інфекції. Існує кілька варіантів цієї хвороби. Родинний варіант зумовлюють зміни у гені, який кодує природний білок; тому пріон передається спадково - звідси і назва. За ятрогенної2 форми захворювання інфікування відбувається при пересадці пацієнту тканин або органів інфікованої людини. Спорадична (від грец. спорадикос - розсіяний, окремий) форма зумовлена спонтанними перетвореннями нормального білка на пріоновий. Ще один варіант хвороби характеризується тим, що людина інфікується, поїдаючи мозок заражених пріонами корів (мал. 34.4).
Пріонові білки відкрито також у дріжджів.
1 Енцефалопатія (від грец. енцефалос - мозок та патос - біль, страждання) - загальна назва захворювань головного мозку.
2 Ятрогенія (від грец. ятрос - лікар та генео - породжений; той, що виник) - захворювання, спричинюване необережними висловлюваннями або поведінкою лікаря, які людина сприймає як доказ особливої складності її хвороби. Ятрогенія також може виникнути під впливом прочитаної медичної літератури.
Ключові терміни та поняття. Віроїди, пріони.
Коротко про головне
- Вірусологія, крім вірусів, вивчає також інші інфекційні неклітинні форми живого - віроїди та пріони.
- Віроїди - інфекційні частинки, які становлять собою кільцеві одноланцюгові молекули РНК, які не кодують білків. Вони спричиняють інфекційні захворювання рослин, які передаються при механічних ушкодженнях хазяїв. В інфікованій клітині віроїд усередині ядра або хлоропласта використовує клітинний фермент РНК-полімеразу для відтворення власних молекул.
- Пріони - інфекційні білкові частинки, які спричиняють довготривалі інфекційні захворювання нервової системи, що закінчуються загибеллю організму хазяїна.
- Пріони в організмі можуть з’являтись унаслідок інфікування чи успадкування або самочинно утворюватися без впливу будь-яких чинників.
- В організмі людини та тварин знайдений близький до пріонного закодований у ДНК білок. Отже, пріон - це особлива форма природного білка.
Запитання для самоконтролю
1. Що собою становлять віроїди? В організмах видів якого царства живої природи вони паразитують? 2. Що спільного та відмінного у будові РНК еукаріотів та віроїдів? 3. Як віроїди проникають в організм рослини? 4. Що таке пріони? 5. Які причини виникнення пріонних захворювань? 6. В організмах яких видів паразитують пріони? 7. Які шляхи поширення пріонних інфекцій?
Поміркуйте
Внаслідок порівнянь між собою віроїдів, пріонів і вірусів знайдіть їхні спільні та відмінні риси.
Завдання для роботи в групі
Використовуючи різноманітні джерела інформації, докладно ознайомтеся з життєвими циклами таких поширених вірусних захворювань, як грип і ВІЛ/СНІД. Закріпіть знання щодо профілактики ВІЛ/СНІДу та інших вірусних хвороб, обговоривши свої дослідження у групі.
ТЕСТ НА ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ
І. ВИБЕРІТЬ ІЗ ЗАПРОПОНОВАНИХ ВІДПОВІДЕЙ ПРАВИЛЬНУ
1. Визначте, як називають науку, яка вивчає будову та властивості вірусів, шляхи їхньої передачі від одного хазяїна до іншого, способи лікування і профілактики вірусних інфекцій: а) біотехнологія; б) цитологія; в) біохімія; г) вірусологія.
2. Назвіть сполуки, які входять до складу простих вірусів: а) білок і нуклеїнова кислота; б) лише нуклеїнова кислота; в) білок, нуклеїнова кислота і ліпіди; г) білок, нуклеїнова кислота і вуглеводи.
3. Віруси розмножуються за допомогою: а) партеногенезу; б) статевим шляхом; в) самозбирання; г) брунькування.
4. Назвіть прізвище ученого, який відкрив віруси: а) Е. Дженнер; б) Л. Пастер; в) Д. Івановський; г) Дж. Уотсон.
5. Укажіть властивості, за якими віруси відносять до живого: а) відсутність власних систем, здатних синтезувати білки; б) можливість кристалізації; в) наявність власного спадкового матеріалу; г) наявність органел.
6. До складу вірусних частинок входить: а) тільки ДНК; б) тільки РНК; в) або ДНК, або РНК; г) одночасно і ДНК, і РНК.
II. ВИБЕРІТЬ ІЗ ЗАПРОПОНОВАНИХ ВІДПОВІДЕЙ ДВІ ПРАВИЛЬНІ
1. Визначте віруси, які належать до ДНК-вмісних: а) бактеріофаг Т4; б) вірус тютюнової мозаїки; в) вірус імунодефіциту людини; г) вірус герпесу.
2. Назвіть віруси, які належать до складних: а) вірус грипу А; б) вірус тютюнової мозаїки; в) вірус поліомієліту; г) вірус імунодефіциту людини.
3. Зазначте віруси, у поширенні яких беруть участь тварини (комахи, кліщі або круглі черви): а) вірус грипу; б) вірус тютюнової мозаїки; в) вірус кліщового енцефаліту; г) вірус герпесу.
4. Зазначте неклітинні форми життя, які складаються лише з білків або молекули нуклеїнової кислоти: а) бактеріофаги; б) віроїди; в) пріони; г) парвовіруси.
5. Назвіть віруси-паразити клітин людини: а) вірус огіркової мозаїки; б) вірус кліщового енцефаліту; в) вірус тютюнової мозаїки; г) вірус герпесу.
6. Назвіть сполуки, які можуть входити до складу оболонки складних вірусів: а) ДНК; б) ліпіди; в) РНК; г) вуглеводи.
III. ЗАВДАННЯ НА ВСТАНОВЛЕННЯ ВІДПОВІДНОСТІ
Порівняйте ознаки, притаманні пріонам, вірусам, а також клітинам прокаріотів та еукаріотів:
Порівняйте особливості організації пріонів, віроїдів, простих і складних вірусів:
IV. ЗАПИТАННЯ З ВІДКРИТОЮ ВІДПОВІДДЮ
1. Чи могли віруси бути першими формами живої матерії, які з’явилися на нашій планеті? Відповідь обґрунтуйте.
2. Чому розмноження вірусів можливе лише у клітині-хазяїні?
3. Чому проти багатьох вірусних інфекцій не вдається створити ефективні вакцини?
4. Які можливі наслідки паразитування в одній клітині двох чи більше видів вірусів?
5. Чому пріонові хвороби характеризуються тривалим прихованим (латентним) періодом?
6. Чи могли віроїди виникнути внаслідок спрощення будови вірусних частинок?
7. Які заходи можуть забезпечити повну ліквідацію ВІЛ на планеті? Чи можливо це взагалі?
Коментарі (0)