Фагоцитоз: основные этапы и механизм действия
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 ноября 2022 года; проверки требуют 10 правок.
Что такое фагоцитоз?
Фагоцитоз (др.-греч. пожирать + клетка) — это процесс, при котором клетки, будь то простейшие или специальные клетки крови и тканей организма (фагоциты), захватывают и переваривают твёрдые частицы.
Типы профессиональных фагоцитов у человека
У человека можно выделить два типа профессиональных фагоцитов:
- Фагоциты крови.
- Фагоциты тканей организма.
Этапы фагоцитарной реакции
Основные этапы фагоцитарной реакции сходны для клеток обоих типов.
Распознавание объекта
При фагоцитозе бактерий или старых клеток организма хозяина происходит распознавание концевых сахаридных групп, таких как глюкоза, галактоза, фукоза, манноза и другие.
Адгезия фагоцитов к объекту
Фагоциты обладают рецепторами для молекул, представленных на поверхности объекта, что инициирует процесс адгезии.
Активация мембраны
Происходит подготовка объекта к погружению, включая активацию протеинкиназы и другие важные процессы.
Погружение
Объект обволакивается и погружается.
Образование фагосомы
Мембрана замыкается, погружая объект внутрь клетки.
Образование фаголизосомы
Фагосома сливается с лизосомой, создавая условия для расщепления поглощенного объекта.
Киллинг и расщепление
Происходит бактериолиз и разрушение клетки под влиянием различных ферментов.
Выброс продуктов деградации
Завершающий этап процесса фагоцитоза.
Виды фагоцитоза
Фагоцитоз может быть различным:
- Запросы: Вирус.
- Ротавирус: компьютерная реконструкция на основе данных электронной криомикроскопии.
Международное научное название.
Вирусы: характеристики и классификация
Геномы вирусов могут быть представлены как ДНК, так и РНК, причем в обоих случаях как одноцепочечной, так и двуцепочечной. Некоторые вирусы способны к обратной транскрипции. Кроме того, у некоторых РНК-содержащих вирусов в репликации участвует рибозим, что сближает их с вироидами.
Однако все вирусы, в отличие от вироидов, образуют белковые капсиды, в которые заключен их генетический материал.
Влияние вирусов на животных
У животных вирусные инфекции вызывают иммунный ответ, который чаще всего приводит к уничтожению болезнетворного вируса. Иммунный ответ также можно вызвать вакцинами, дающими активный приобретенный иммунитет против конкретной вирусной инфекции.
Однако некоторым вирусам, в том числе вирусу иммунодефицита человека и возбудителям вирусных гепатитов, удается избежать иммунного ответа, вызывая хроническую болезнь. Антибиотики не действуют на вирусы, однако было разработано несколько противовирусных препаратов.
Гипотезы о происхождении вирусов
Препарат головного мозга коровы, пораженной коровьим бешенством, показывает микроскопические полости в сером веществе, что придает ткани вид губки.
Вирусы как форма жизни
Пока вирус находится во внеклеточной среде или в процессе заражения клетки, он существует в виде независимой частицы. Вирусные частицы (вирионы) состоят из генетического материала в виде ДНК или РНК, белковой оболочки (капсида) и, в некоторых случаях, дополнительных липидных оболочек. Наличие капсида отличает вирусы от вирусоподобных инфекционных нуклеиновых кислот — вироидов. Размеры среднего вируса составляют около одной сотой размеров средней бактерии. Большинство вирусов неотличимы под световым микроскопом.
Вирусы являются облигатными паразитами, так как не способны размножаться вне клетки. Вне клетки вирусные частицы не проявляют признаки живого и ведут себя как частицы биополимеров. От живых паразитарных организмов вирусы отличаются полным отсутствием основного и энергетического обмена и отсутствием сложнейшего элемента живых систем — аппарата трансляции.
Структура икосаэдрических вирионов
Итак, давайте рассмотрим структуру икосаэдрических вирионов вирусов.
A. Вирус без липидной оболочки
Примером такого вируса может служить пикорнавирус.
B. Оболочечный вирус
В качестве примера такого вируса можно привести герпесвирус.
Что обозначают цифры?
- Капсид
- Геномная нуклеиновая кислота
- Капсомер
- Нуклеокапсид
- Вирион
- Липидная оболочка
- Мембранные белки оболочки
Структура палочковидного вириона
Рассмотрим строение вириона вируса табачной мозаики.
Что обозначают цифры?
- РНК-геном вируса
- Капсомер, состоящий из одного протомера
- Зрелый участок капсида
Вирион вируса ВИЧ
Посмотрим на структуру вириона неикосаэдрического оболочечного вируса, на примере ВИЧ.
Что обозначают цифры?
- РНК-геном вируса
- Нуклеокапсид
- Капсид
- Белковый матрикс
- Липидная мембрана
- gp120 – гликопротеин для связывания с клеточной мембраной
- gp41 – гликопротеин
8-11. Белки, важные на ранних стадиях инфекции
Классификация капсидов вирусов
Существует четыре морфологических типа капсидов:
- Спиральный
- Икосаэдрический
- Продолговатый
- Комплексный
Пример гексонового капсидного вируса
Здесь мы видим, что вирусный капсид может состоять всего из двух белков.
Вирус герпеса
Пример вируса, окруженного липидной оболочкой.
Разнообразие нуклеиновых кислот и количество цепей
Существует ДНК, РНК и различные комбинации в зависимости от стадии жизненного цикла.
Полярность
Полярность может быть положительной, отрицательной или двойной.
Реассортимент и новые штаммы гриппа
Это может привести к возникновению новых, патогенных штаммов гриппа.
Репликативный цикл ии вирус гепатита С
Рассмотрим типичный репликативный цикл вируса гепатита C.
Особенности репликативного цикла
Генетический материал и способ репликации различаются у разных вирусов.
Действие на клетки
Микрофотография цитопатических эффектов, вызванных вирусом герпеса.
Классификация вирусов
Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV) разработал классификацию и ведет базу данных о вирусах.
Таким образом, изучение строения и функций вирионов вирусов является ключевым для понимания их патогенности и разработки методов борьбы.
Сравнение вирусных инфекций у животных и растений
Вирусы также могут инфицировать растения, вызывая вирусные болезни. Растения не имеют иммунной системы, как у животных, и поэтому противодействие вирусам у них более сложное. Основными методами борьбы с вирусами в растениях являются выделение здоровых растений, химическая обработка семян и растений, использование генетически модифицированных организмов, способных сопротивляться вирусам.
Вирусные заболевания растений
Помидоры, пораженные томатным мозаичным вирусом
Растения могут проявлять различные симптомы инфекции в зависимости от вирусной болезни. Некоторые виды вирусов вызывают мозаичные узоры на листьях, деформацию плодов, желтизну и побурение, а также гибель всего растения.
Методы борьбы с вирусными болезнями в растениях
- Выделение здоровых растений
- Химическая обработка семян и растений
- Использование генетически модифицированных организмов
Специалисты по вирусологии и фитопатологии активно изучают взаимодействие вирусов с растениями и разрабатывают новые методы борьбы с вирусными заболеваниями.
Заключение
Вирусы представляют опасность не только для человека, но и для животных и растений. Понимание механизмов и методов борьбы с вирусами помогает защитить организмы от различных инфекций и эпидемий. Профилактические меры, вакцинации и противовирусные препараты играют важную роль в сохранении здоровья и биоразнообразия нашей планеты.
Название вируса (род) Систематическое положение(семейство) Поражаемый протист
Bacilladnavirus Не определено Chaetoceros salsugineum
Dinodnavirus Не определено Heterocapsa circularisquama
Электронная микрофотография множества бактериофагов, прикрепившихся к бактериальной клеточной стенке
Роль вирусов в биосфере
Вирусы являются самой распространённой формой существования органической материи на планете по численности. Они играют важную роль в регуляции численности популяций некоторых видов живых организмов (например, вирус дикования с периодом в несколько лет сокращает численность песцов в несколько раз).
Однако основная роль вирусов в биосфере связана с их деятельностью в водах океанов и морей.
Роль в водных экосистемах
Учёный, изучающий вирус гриппа H5N1
В материаловедении и нанотехнологиях
Вирусная инфекция заложена в основу следующих произведений (список неполный):
Использованная литература и источники