Wirusy. Wirion. Morfologia wirusów. Rozmiary wirusów. Kwasy nukleinowe wirusów. Budowa, właściwości, formy i rodzaje wirusów Morfologia bakterii i budowa wirusów

06.11.2020

Przeczytaj także

Złoty wiek poezji rosyjskiej Złoty wiek poezji rosyjskiej Iwan Turgieniew

Jakie substancje rakotwórcze występują w żywności

Morfologię i strukturę wirusów bada się za pomocą mikroskopu elektronowego, ponieważ ich rozmiary są małe i porównywalne z grubością otoczki bakteryjnej. Kształt wirionów może być różny: w kształcie pręcika (wirus mozaiki tytoniowej), w kształcie kuli (wirus wścieklizny), kulistym (wirusy poliomyelitis, HIV), w kształcie plemnika (wiele bakteriofagów).

Rozmiary wirusów określa się za pomocą mikroskopii elektronowej, ultrafiltracji przez filtry o znanej średnicy porów i ultrawirowania. Jednym z najmniejszych wirusów jest wirus polio (około 20 nm), największym jest ospa (około 350 nm).

Istnieją proste wirusy (na przykład wirus polio) i złożone wirusy (na przykład wirusy grypy, wirusy odry). W prostych wirusach kwas nukleinowy jest powiązany z białkową otoczką zwaną kapsydem (od łacińskiego capsa - przypadek). Kapsyd składa się z powtarzających się podjednostek morfologicznych - kapsomerów. Kwas nukleinowy i kapsyd oddziałują ze sobą, tworząc nukleokapsyd. W złożonych wirusach kapsyd jest otoczony dodatkową otoczką lipoproteinową - superkapsydem (pochodną struktur błonowych komórki gospodarza), który ma „kolce”. Wiriony charakteryzują się spiralną, sześcienną i złożoną symetrią kapsydu. Symetria typu helikalnego wynika ze spiralnej struktury nukleokapsydu, symetria sześcienna wynika z tworzenia izometrycznie pustego korpusu z kapsydu zawierającego wirusowy kwas nukleinowy.

Kapsyd i superkapsyd chronią wiriony przed wpływami środowiska, określają selektywną interakcję (adsorpcję) z komórkami oraz określają właściwości antygenowe i immunogenne wirionów. Wewnętrzne struktury wirusów nazywane są rdzeniem. W wirusologii stosuje się następujące kategorie taksonomiczne: rodzina (nazwa kończy się na viridae), podrodzina (nazwa kończy się na virinae), rodzaj (nazwa kończy się na wirus).

Jednak nazwy rodzajów, a zwłaszcza podrodzin, nie są formułowane dla wszystkich wirusów. Typ wirusa nie otrzymał nazwy dwumianowej, podobnie jak bakterie.

Klasyfikacja wirusów opiera się na następujących kategoriach:

§ rodzaj kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), jego budowa, liczba nici (jedna lub dwie),

§ cechy reprodukcji genomu wirusa;

§ wielkość i morfologia wirionów, liczba kapsomerów i rodzaj symetrii;

§ obecność superkapsydu;

§ wrażliwość na eter i dezoksycholan;

§ miejsce rozrodu w celi;

§ właściwości antygenowe itp.

Wirusy infekują zwierzęta kręgowe i bezkręgowe, a także rośliny i bakterie. Będąc głównymi czynnikami sprawczymi chorób zakaźnych człowieka, wirusy biorą również udział w procesach karcynogenezy i mogą być przenoszone na różne sposoby, w tym przez łożysko (wirus różyczki, wirus cytomegalii itp.), Wpływając na ludzki płód. Mogą prowadzić do powikłań poinfekcyjnych - rozwoju zapalenia mięśnia sercowego, zapalenia trzustki, niedoboru odporności itp.

Oprócz zwykłych wirusów znane są również tzw. wirusy niekanoniczne – priony – białkowe cząsteczki zakaźne będące czynnikami o charakterze białkowym, mające postać włókienek o wymiarach 10,20x100,200 nm. Najwyraźniej priony są zarówno induktorami, jak i produktami autonomicznego genu u ludzi lub zwierząt i powodują u nich encefalopatię w warunkach powolnej infekcji wirusowej (choroba Creutzfeldta-Jakoba, kuru itp.). Innymi niezwykłymi czynnikami blisko spokrewnionymi z wirusami są wiroidy, małe cząsteczki kolistego, superskręconego RNA, które nie zawierają białka i powodują choroby u roślin.

Rozdział 3

FIZJOLOGIA MIKROORGANIZMÓW

Fizjologia mikroorganizmów bada żywotną aktywność komórek drobnoustrojów, procesy ich odżywiania, oddychania, wzrostu, rozmnażania i wzorce interakcji ze środowiskiem.

Przedmiotem badań mikrobiologii medycznej jest fizjologia mikroorganizmów chorobotwórczych i oportunistycznych, które mogą powodować choroby człowieka. Poznanie fizjologii tych mikroorganizmów jest ważne dla postawienia diagnozy mikrobiologicznej, zrozumienia patogenezy, leczenia i zapobiegania chorobom zakaźnym, regulacji relacji człowieka ze środowiskiem itp.

Skład chemiczny bakterii

Skład mikroorganizmów obejmuje wodę, białka, kwasy nukleinowe, węglowodany, lipidy i minerały.

Woda jest głównym składnikiem komórki bakteryjnej, stanowi około 80% jej masy. Jest w stanie wolnym lub związanym z elementami strukturalnymi komórki. W zarodnikach ilość wody zmniejsza się do 18,20%. Woda jest rozpuszczalnikiem wielu substancji, a także odgrywa mechaniczną rolę w zapewnianiu turgoru. Podczas plazmolizy – utraty wody przez komórkę w roztworze hipertonicznym – protoplazma oddziela się od błony komórkowej. Usunięcie wody z komórki i jej wysuszenie zatrzymują procesy metaboliczne. Większość mikroorganizmów dobrze toleruje suszenie. Kiedy brakuje wody, mikroorganizmy nie rozmnażają się. Suszenie w próżni ze stanu zamrożonego (liofilizacja) zatrzymuje reprodukcję i sprzyja długoterminowemu zachowaniu osobników drobnoustrojów.

Białka (40,80% suchej masy) decydują o najważniejszych właściwościach biologicznych bakterii i składają się zazwyczaj z kombinacji 20 aminokwasów. Bakterie zawierają kwas diaminopimelinowy (DAP), którego nie ma w komórkach ludzi i zwierząt. Bakterie zawierają ponad 2000 różnych białek, znajdujących się w ich elementach strukturalnych i biorących udział w procesach metabolicznych. Większość białek ma aktywność enzymatyczną. Białka komórki bakteryjnej określają antygenowość i immunogenność, zjadliwość i gatunek bakterii.

Kwasy nukleinowe bakterii pełnią funkcje podobne do kwasów nukleinowych komórek eukariotycznych: cząsteczka DNA w postaci chromosomu odpowiada za dziedziczność, kwasy rybonukleinowe (informacyjne, czyli macierzowe, transportowe i rybosomalne) biorą udział w biosyntezie białek.

Bakterie można scharakteryzować (taksonomicznie) na podstawie zawartości sumy guaniny i cytozyny (GC) jako procentu molowego (M%) całkowitej liczby zasad DNA. Bardziej dokładną cechą mikroorganizmów jest hybrydyzacja ich DNA. Podstawy metody hybrydyzacji

DNA – zdolność zdenaturowanego (jednoniciowego) DNA do renatury, tj. łączą się z komplementarną nicią DNA, tworząc dwuniciową cząsteczkę DNA.

Węglowodany bakteryjne reprezentowane są przez substancje proste (mono- i disacharydy) oraz związki złożone. Kapsułki często zawierają polisacharydy. Niektóre wewnątrzkomórkowe polisacharydy (skrobia, glikogen itp.) stanowią rezerwowe składniki odżywcze.

Lipidy wchodzą głównie w skład błony cytoplazmatycznej i jej pochodnych, a także ściany komórkowej bakterii, na przykład błony zewnętrznej, gdzie oprócz biomolekularnej warstwy lipidów występuje LPS. Lipidy mogą działać jako rezerwowe składniki odżywcze w cytoplazmie. Lipidy bakteryjne reprezentowane są przez fosfolipidy, kwasy tłuszczowe i glicerydy. Największą ilość lipidów (do 40%) zawiera Mycobacterium tuberculosis.

Minerały bakteryjne znajdują się w popiele po spaleniu komórek. Fosfor, potas, sód, siarka, żelazo, wapń, magnez, a także mikroelementy (cynk, miedź, kobalt, bar, mangan itp.) występują w dużych ilościach. Uczestniczą w regulacji ciśnienia osmotycznego, pH środowisko, potencjał redoks, aktywują enzymy, wchodzą w skład enzymów, witamin i składników strukturalnych komórek drobnoustrojów.

Odżywianie bakterii

Cechy odżywcze komórki bakteryjnej polegają na napływie substratów odżywczych przez całą jej powierzchnię, a także dużej szybkości procesów metabolicznych i przystosowaniu się do zmieniających się warunków środowiskowych.

Rodzaje mocy. Szerokiemu rozprzestrzenianiu się bakterii sprzyjają różnorodne rodzaje żywności. Mikroorganizmy potrzebują węglowodanów, azotu, siarki, fosforu, potasu i innych pierwiastków. W zależności od źródeł węgla do odżywiania bakterie dzielą się na autotrofy (od greckiego autos - sam, trofe - żywność), które do budowy swoich komórek wykorzystują dwutlenek węgla CO 2 i inne związki nieorganiczne oraz heterotrofy (od greckiego heteros - inne, trofeum – pokarm), które żywią się gotowymi związkami organicznymi. Bakterie autotroficzne to bakterie nitryfikacyjne występujące w glebie; bakterie siarkowe żyjące w wodzie zawierającej siarkowodór; bakterie żelazne żyjące w wodzie zawierającej żelazo żelazne itp.

W zależności od utlenialnego substratu, zwanego donorem elektronów lub wodoru, mikroorganizmy dzieli się na dwie grupy. Mikroorganizmy wykorzystujące związki nieorganiczne jako donory wodoru nazywane są litotrofami (od greckiego lithos – kamień), a mikroorganizmy wykorzystujące związki organiczne jako donory wodoru nazywane są organotrofami.

Ze względu na źródło energii wśród bakterii wyróżnia się fototrofy, tj. fotosyntetyczne (na przykład sinice, które wykorzystują energię świetlną) i chemotrofy, które wymagają chemicznych źródeł energii.

Czynniki wzrostowe. Aby rosnąć na pożywkach, mikroorganizmy wymagają pewnych dodatkowych składników, zwanych czynnikami wzrostu. Czynniki wzrostu to związki niezbędne mikroorganizmom, których nie potrafią same syntetyzować, dlatego należy je dodać do pożywki. Do czynników wzrostu zalicza się: aminokwasy niezbędne do budowy białek; puryny i pirymidyny, które są niezbędne do tworzenia kwasów nukleinowych; witaminy wchodzące w skład niektórych enzymów. Aby wskazać związek mikroorganizmów z czynnikami wzrostu, stosuje się terminy „auksotrofy” i „prototrofy”. Auksotrofy wymagają jednego lub więcej czynników wzrostu; prototrofy mogą same syntetyzować związki niezbędne do wzrostu. Są w stanie syntetyzować składniki z glukozy i soli amonowych.

Mechanizmy żywienia. Wejście różnych substancji do komórki bakteryjnej zależy od wielkości i rozpuszczalności ich cząsteczek w lipidach lub wodzie, pH podłoża, stężenia substancji, różnych czynników przepuszczalności błony itp. Ściana komórkowa przepuszcza małe cząsteczki i jony przejść, zatrzymując makrocząsteczki o masie większej niż 600 D. Główny regulator wejścia substancji Komórka zawiera błonę cytoplazmatyczną. Konwencjonalnie można wyróżnić cztery mechanizmy przenikania składników odżywczych do komórki bakteryjnej: dyfuzja prosta, dyfuzja ułatwiona, transport aktywny i translokacja grupowa. Najprostszym mechanizmem przedostawania się substancji do komórki jest dyfuzja prosta, podczas której przemieszczanie się substancji następuje na skutek różnicy ich stężeń po obu stronach błony cytoplazmatycznej. Substancje przechodzą przez część lipidową błony cytoplazmatycznej (cząsteczki organiczne, leki), rzadziej przez kanały wypełnione wodą w błonie cytoplazmatycznej. Dyfuzja pasywna zachodzi bez zużycia energii.

Dyfuzja ułatwiona zachodzi także na skutek różnicy stężeń substancji po obu stronach błony cytoplazmatycznej. Jednak proces ten odbywa się za pomocą cząsteczek nośnikowych, które są zlokalizowane w błonie cytoplazmatycznej i mają swoistość. Każdy transporter transportuje odpowiednią substancję przez błonę lub przenosi ją do innego składnika błony cytoplazmatycznej – samego transportera.

Białkami nośnikowymi mogą być permeazy, których miejscem syntezy jest błona cytoplazmatyczna. Ułatwiona dyfuzja zachodzi bez zużycia energii; substancje przemieszczają się z wyższych do niższych stężeń.

Transport aktywny odbywa się za pomocą permeaz i ma na celu przeniesienie substancji z niższego stężenia do wyższego, tj. jakby pod prąd, dlatego procesowi temu towarzyszy wydatek energii metabolicznej (ATP), powstałej w wyniku reakcji redoks zachodzących w komórce.

Transfer (translokacja) grup przebiega podobnie do transportu aktywnego, z tą różnicą, że przenoszona cząsteczka ulega modyfikacji w trakcie procesu przeniesienia, np. fosforylacji. Uwalnianie substancji z komórki następuje na drodze dyfuzji i przy udziale układów transportowych – enzymów bakteryjnych. Enzymy rozpoznają odpowiadające im metabolity (substraty), wchodzą z nimi w interakcję i przyspieszają reakcje chemiczne. Enzymy to białka biorące udział w procesach anabolizmu (syntezy) i katabolizmu (rozkładu), tj. metabolizm. Wiele enzymów jest połączonych ze strukturami komórki drobnoustroju. Na przykład błona cytoplazmatyczna zawiera enzymy redoks biorące udział w oddychaniu i podziale komórek; enzymy zapewniające odżywianie komórek itp. Enzymy redoks błony cytoplazmatycznej i jej pochodne dostarczają energii do intensywnych procesów biosyntezy różnych struktur, w tym ściany komórkowej. Enzymy związane z podziałem komórkowym i autolizą znajdują się w ścianie komórkowej. Tak zwane endoenzymy katalizują metabolizm zachodzący wewnątrz komórki.

Egzoenzymy uwalniane są przez komórkę do środowiska, rozkładając makrocząsteczki substratów odżywczych na proste związki, które są wchłaniane przez komórkę jako źródła energii, węgla itp. Niektóre egzoenzymy (penicylinaza itp.) inaktywują antybiotyki, pełniąc funkcję ochronną.

Wyróżnia się enzymy konstytutywne i indukowalne. Enzymy konstytutywne obejmują enzymy, które są syntetyzowane przez komórkę w sposób ciągły, niezależnie od obecności substratów w pożywce. Enzymy indukowalne (adaptacyjne) są syntetyzowane przez komórkę bakteryjną tylko wtedy, gdy w pożywce obecny jest substrat tego enzymu. Na przykład β-galaktozydaza z Escherichia coli praktycznie nie jest wytwarzana na podłożu z glukozą, ale jej synteza gwałtownie wzrasta w przypadku hodowli na podłożu z laktozą lub inną β-galaktozydazą.

Niektóre enzymy (tzw. enzymy agresji) niszczą tkanki i komórki, powodując rozległe rozprzestrzenienie się mikroorganizmów i ich toksyn w zakażonej tkance. Do takich enzymów zalicza się hialuronidazę, kolagenazę, deoksyrybonukleazę, neuraminidazę, lecytowitelazę itp. Zatem hialuronidaza paciorkowcowa, rozkładając kwas hialuronowy tkanki łącznej, sprzyja rozprzestrzenianiu się paciorkowców i ich toksyn.

Znanych jest ponad 2000 enzymów. Dzielą się na sześć klas: oksydoreduktazy – enzymy redoks (należą do nich dehydrogenazy, oksydazy itp.); transferazy przenoszące poszczególne rodniki i atomy z jednego związku na drugi; hydrolazy przyspieszające reakcje hydrolizy, tj. rozszczepianie substancji na prostsze z dodatkiem cząsteczek wody (esterazy, fosfatazy, glukozydazy itp.); liazy odszczepiające grupy chemiczne od substratów w sposób niehydrolityczny (karboksylazy itp.); izomerazy przekształcające związki organiczne w ich izomery (fosfoheksoizomeraza itp.); ligazy, czyli syntetazy, przyspieszające syntezę związków złożonych z prostszych (syntetaza asparaginy, syntetaza glutaminy itp.).

Różnice w składzie enzymów służą do identyfikacji mikroorganizmów, gdyż określają ich różne właściwości biochemiczne: sacharylityczne (rozkład cukrów), proteolityczne (rozkład białek) i inne, identyfikowane na podstawie końcowych produktów rozkładu (tworzenie się zasad, kwasów, siarkowodoru) , amoniak itp.).

Enzymy mikroorganizmów wykorzystywane są w inżynierii genetycznej (enzymy restrykcyjne, ligazy itp.) do otrzymywania związków biologicznie aktywnych, kwasów octowego, mlekowego, cytrynowego i innych, produktów kwasu mlekowego, w winiarstwie i innych gałęziach przemysłu. Enzymy stosuje się jako biododatki w proszkach do prania (Oka itp.) w celu zniszczenia zanieczyszczeń białkowych.

Oddychanie bakterii

Oddychanie, czyli utlenianie biologiczne, opiera się na reakcjach redoks, które zachodzą podczas tworzenia ATP, uniwersalnego akumulatora energii chemicznej. Energia jest niezbędna do funkcjonowania komórki drobnoustroju. Podczas oddychania zachodzą procesy utleniania i redukcji: utlenianie - uwalnianie wodoru lub elektronów przez dawców (cząsteczki lub atomy); redukcja – dodanie wodoru lub elektronów do akceptora. Akceptorem wodoru lub elektronów może być tlen cząsteczkowy (oddychanie to nazywa się tlenowym) lub azotan, siarczan, fumaran (oddychanie to nazywa się beztlenowym - azotan, siarczan, fumaran). Anaerobioza (z greckiego aeg – powietrze + bios – życie) to czynność życiowa zachodząca przy braku wolnego tlenu. Jeżeli związki organiczne są donorami i akceptorami wodoru, wówczas proces ten nazywa się fermentacją. Podczas fermentacji enzymatyczny rozkład związków organicznych, głównie węglowodanów, zachodzi w warunkach beztlenowych. Biorąc pod uwagę końcowy produkt rozkładu węglowodanów, wyróżnia się fermentację alkoholową, mlekową, octową i inne rodzaje fermentacji.

Ze względu na tlen cząsteczkowy bakterie można podzielić na trzy główne grupy: obligatoryjne, tj. obligatoryjne, tlenowe, bezwzględne beztlenowce i fakultatywne beztlenowce.

Bezwzględne tlenowce mogą rosnąć tylko w obecności tlenu. Beztlenowce obligatoryjne (clostridia zatrucia jadem kiełbasianym, zgorzel gazowa, tężec, Bacteroides itp.) rosną tylko w środowisku pozbawionym tlenu, który jest dla nich toksyczny. W obecności tlenu bakterie wytwarzają rodniki nadtlenkowe, w tym nadtlenek wodoru i anion ponadtlenkowy tlenu, które są toksyczne dla bakterii beztlenowych, ponieważ nie tworzą odpowiednich enzymów inaktywujących. Bakterie tlenowe inaktywują nadtlenek wodoru i anion ponadtlenkowy za pomocą odpowiednich enzymów (katalazy, peroksydazy i dysmutazy ponadtlenkowej). Fakultatywne beztlenowce mogą rosnąć zarówno w obecności, jak i przy braku tlenu, ponieważ są w stanie przejść od oddychania w obecności tlenu cząsteczkowego do fermentacji pod jego nieobecność. Fakultatywne beztlenowce są zdolne do prowadzenia oddychania beztlenowego, zwanego oddychaniem azotanowym: azotan, który jest akceptorem wodoru, ulega redukcji do azotu cząsteczkowego i amoniaku. Wśród bezwzględnych beztlenowców wyróżnia się bakterie tolerujące aerozol, które przetrwają w obecności tlenu cząsteczkowego, ale tak nie używać go.

Do hodowli beztlenowców w laboratoriach bakteriologicznych stosuje się anaerostaty – specjalne pojemniki, w których powietrze zastępuje się mieszaniną gazów niezawierającą tlenu. Powietrze można usunąć z pożywek poprzez gotowanie, stosując chemiczne adsorbenty tlenu umieszczone w beztlenowcach lub innych pojemnikach z uprawami.

Wzrost i rozmnażanie bakterii

Aktywność życiową bakterii charakteryzuje wzrost – tworzenie elementów strukturalnych i funkcjonalnych komórki oraz wzrost samej komórki bakteryjnej, a także rozmnażanie – samoreprodukcja, prowadząca do wzrostu liczby komórek bakteryjnych w organizmie. populacja.

Bakterie rozmnażają się przez podział binarny na pół, rzadziej przez pączkowanie.

Promieniowce, podobnie jak grzyby, mogą rozmnażać się przez zarodniki. Promieniowce, będące bakteriami rozgałęziającymi się, rozmnażają się poprzez fragmentację komórek nitkowatych. Bakterie Gram-dodatnie dzielą się poprzez wrastanie syntetyzowanych przegród podziałowych do komórki, a bakterie Gram-ujemne przez zwężenie, w wyniku tworzenia figur w kształcie hantli, z których powstają dwie identyczne komórki.

Podział komórki poprzedzony jest replikacją chromosomu bakteryjnego według typu półkonserwatywnego (dwuniciowa nić DNA otwiera się, a każda nić kończy się nicią komplementarną), co prowadzi do podwojenia cząsteczek DNA jądra bakteryjnego – tzw. nukleoid. Replikacja chromosomalnego DNA odbywa się od punktu początkowego ogi (z języka angielskiego, pochodzenie – początek).

Chromosom komórki bakteryjnej jest połączony w regionie z błoną cytoplazmatyczną. Replikacja DNA jest katalizowana przez polimerazy DNA. Najpierw rozwija się podwójna nić DNA (despirale), w wyniku czego powstają widełki replikacyjne (nici rozgałęzione); Jeden z łańcuchów, gdy jest ukończony, wiąże nukleotydy od końca 5” do końca 3”, drugi jest łączony segment po segmencie.

Replikacja DNA przebiega w trzech etapach: inicjacja, wydłużanie lub wzrost łańcucha i zakończenie. Dwa chromosomy powstałe w wyniku replikacji rozchodzą się, co ułatwia wzrost wielkości rosnącej komórki: chromosomy przyczepione do błony cytoplazmatycznej lub jej pochodnych (na przykład mezosomów) oddalają się od siebie wraz ze wzrostem objętości komórki . Ich ostateczne rozdzielenie kończy się utworzeniem przegrody zwężającej się lub dzielącej. Komórki posiadające przegrodę podziałową rozchodzą się w wyniku działania enzymów autolitycznych, które niszczą rdzeń przegrody podziałowej. W takim przypadku autoliza może przebiegać nierównomiernie: dzielące się komórki w jednym obszarze pozostają połączone częścią ściany komórkowej w obszarze przegrody podziałowej. Komórki takie są ułożone pod kątem względem siebie, co jest typowe dla maczugowców błonicy.

Reprodukcja bakterii w płynnej pożywce. Bakterie wysiane w określonej, stałej objętości pożywki, namnażając się, zużywają składniki odżywcze, co w konsekwencji prowadzi do wyczerpania pożywki i zaprzestania rozwoju bakterii. Hodowla bakterii w takim systemie nazywana jest hodowlą okresową, a hodowla nazywana jest hodowlą okresową. Jeśli warunki hodowli są utrzymywane poprzez ciągły dopływ świeżej pożywki i wypływ tej samej objętości płynu hodowlanego, wówczas taką hodowlę nazywamy ciągłą, a hodowlę ciągłą.

Gdy bakterie hoduje się na płynnej pożywce, obserwuje się wzrost kultury przy dnie, rozproszeniu lub powierzchni (w postaci błony). Wzrost hodowli okresowej bakterii hodowanych w płynnej pożywce dzieli się na kilka faz lub okresów:

§ faza opóźnienia;

§ logarytmiczna faza wzrostu;

§ faza wzrostu stacjonarnego, czyli maksymalne stężenie

§ bakterie;

§ faza śmierci bakterii.

Fazy te można przedstawić graficznie w postaci odcinków krzywej reprodukcji bakterii, odzwierciedlającej zależność logarytmu liczby żywych komórek od czasu ich hodowli. Faza opóźnienia (z angielskiego lag - opóźnienie) to okres między zasiewem bakterii a początkiem rozmnażania. Czas trwania fazy opóźnienia wynosi średnio 4,5 godziny. W tym samym czasie bakterie powiększają się i przygotowują do podziału; zwiększa się ilość kwasów nukleinowych, białek i innych składników. Logarytmiczna (wykładnicza) faza wzrostu jest okresem intensywnego podziału bakterii.

Czas jego trwania wynosi około 5,6 godziny. W optymalnych warunkach wzrostu bakterie mogą dzielić się co 20-40 minut. W tej fazie bakterie są najbardziej wrażliwe, co tłumaczy się dużą wrażliwością składników metabolicznych intensywnie rosnącej komórki na inhibitory syntezy białek, kwasy nukleinowe itp. Następnie następuje stacjonarna faza wzrostu, w której liczba żywych komórek pozostaje niezmieniony, osiągając maksymalny poziom (stężenie M). Czas jego trwania wyrażany jest w godzinach i różni się w zależności od rodzaju bakterii, ich charakterystyki i hodowli. Proces wzrostu bakterii kończy się fazą śmierci, charakteryzującą się śmiercią bakterii w warunkach wyczerpania się źródeł pożywki i nagromadzenia w niej bakteryjnych produktów przemiany materii. Czas jego trwania waha się od 10 godzin do kilku tygodni. Intensywność wzrostu i rozmnażania bakterii zależy od wielu czynników, w tym od optymalnego składu pożywki, potencjału redoks, pH, temperatury itp.

Rozmnażanie bakterii na pożywce stałej. Bakterie rosnące na pożywkach stałych tworzą izolowane kolonie o okrągłym kształcie, o gładkich lub nierównych krawędziach (formy S i R; patrz rozdział 5), o różnej konsystencji i kolorze, w zależności od pigmentu bakterii.

Rozpuszczalne w wodzie pigmenty dyfundują do pożywki i barwią ją, na przykład Pseudomonas aeruginosa zmienia pożywkę na niebiesko. Kolejna grupa pigmentów jest nierozpuszczalna w wodzie, ale rozpuszczalna w rozpuszczalnikach organicznych. Zatem kolonie „cudownego patyka” mają krwistoczerwony pigment, który jest rozpuszczalny w alkoholu. I wreszcie istnieją pigmenty, które nie są rozpuszczalne ani w wodzie, ani w związkach organicznych.

Najbardziej powszechnymi pigmentami wśród mikroorganizmów są karoteny, ksantofile i melaniny. Melaniny to nierozpuszczalne czarne, brązowe lub czerwone pigmenty syntetyzowane ze związków fenolowych. Melaniny wraz z katalazą, mutazą ponadtlenkową i peroksydazą chronią mikroorganizmy przed działaniem toksycznych rodników nadtlenkowych. Wiele pigmentów ma działanie antybakteryjne, podobne do antybiotyków.

Wygląd, kształt, kolor i inne cechy kolonii na pożywce stałej można wziąć pod uwagę podczas identyfikacji bakterii, a także przy wyborze kolonii w celu uzyskania czystych kultur.

W warunkach przemysłowych, przy pozyskiwaniu biomasy mikroorganizmów na potrzeby przygotowania antybiotyków, szczepionek, leków diagnostycznych, eubiotyków, hodowlę bakterii i grzybów prowadzi się w fermentorach przy ścisłym przestrzeganiu optymalnych parametrów wzrostu i reprodukcji roślin uprawnych (patrz rozdz. 6).

Wirusy to mikroorganizmy tworzące królestwo Vira.

Cechy:

2) nie posiadają własnego układu syntezy białek i energii;

3) nie mają organizacji komórkowej;

4) mają dysjunktywną (oddzielną) metodę rozmnażania (synteza białek i kwasów nukleinowych zachodzi w różnych miejscach i w różnym czasie);

6) wirusy przechodzą przez filtry bakteryjne.

Wirusy mogą występować w dwóch postaciach: zewnątrzkomórkowej (wirion) i wewnątrzkomórkowej (wirus).

Kształt wirionów może być:

1) okrągły;

2) w kształcie pręta;

3) w postaci wielokątów foremnych;

4) nitkowate itp.

Ich rozmiary wahają się od 15–18 do 300–400 nm.

W centrum wirionu znajduje się wirusowy kwas nukleinowy, pokryty białkową otoczką - kapsydem, który ma ściśle uporządkowaną strukturę. Otoczka kapsydu zbudowana jest z kapsomerów. Kwas nukleinowy i otoczka kapsydu tworzą nukleokapsyd.

Nukleokapsyd kompleksowo zorganizowanych wirionów jest pokryty zewnętrzną powłoką - superkapsydem, który może zawierać wiele funkcjonalnie różnych struktur lipidowych, białkowych i węglowodanowych.

Struktura wirusów DNA i RNA nie różni się zasadniczo od NK innych mikroorganizmów. Niektóre wirusy zawierają uracyl w swoim DNA.

DNA może być:

1) dwuniciowy;

2) jednołańcuchowy;

3) pierścień;

4) dwuniciowy, ale z jednym krótszym łańcuchem;

5) dwułańcuchowe, ale z jednym łańcuchem ciągłym, a drugim fragmentarycznym.

RNA może być:

1) pojedynczy wątek;

2) liniowy dwuniciowy;

3) fragmentaryczny liniowy;

4) pierścień;

Białka wirusowe dzielą się na:

1) genomowe – nukleoproteiny. Zapewniają replikację wirusowych kwasów nukleinowych i procesy reprodukcji wirusa. Są to enzymy, dzięki którym wzrasta liczba kopii cząsteczki macierzystej, lub białka, za pomocą których syntetyzowane są cząsteczki na matrycy kwasu nukleinowego, zapewniającej wdrożenie informacji genetycznej;

2) białka otoczki kapsydu są białkami prostymi posiadającymi zdolność do samoorganizacji. Tworzą struktury geometrycznie regularne, w których wyróżnia się kilka rodzajów symetrii: spiralne, sześcienne (tworzą wielokąty foremne, liczba ścian jest ściśle stała) lub mieszane;

3) białka powłoki superkapsydu są białkami złożonymi o różnorodnych funkcjach. Dzięki nim dochodzi do interakcji wirusów z wrażliwą komórką. Pełnią funkcje ochronne i receptorowe.

Do białek powłoki superkapsydu zalicza się:

a) białka kotwiczące (jeden koniec znajduje się na powierzchni, a drugi wnika głęboko; zapewniają kontakt wirionu z komórką);

b) enzymy (mogą niszczyć błony);

c) hemaglutyniny (powodują hemaglutynację);

d) elementy komórki gospodarza.

2. Interakcja wirusów z komórką gospodarza

Interakcja zachodzi w pojedynczym systemie biologicznym na poziomie genetycznym.

Istnieją cztery rodzaje interakcji:

1) produktywna infekcja wirusowa (interakcja, w wyniku której następuje rozmnażanie wirusa i śmierć komórek);

2) nieudana infekcja wirusowa (interakcja, w której nie następuje reprodukcja wirusa, a komórka przywraca upośledzoną funkcję);

3) utajona infekcja wirusowa (wirus rozmnaża się, ale komórka zachowuje swoją aktywność funkcjonalną);

4) transformacja wirusowa (interakcja, w wyniku której komórka zakażona wirusem uzyskuje nowe właściwości, które wcześniej nie były jej właściwe).

Po adsorpcji wiriony wnikają do wnętrza na drodze endocytozy (viropexis) lub w wyniku fuzji błony wirusowej i komórkowej. Powstałe wakuole, zawierające całe wiriony lub ich wewnętrzne składniki, przedostają się do lizosomów, w których następuje deproteinizacja, czyli „rozbieranie” wirusa, w wyniku czego białka wirusa ulegają zniszczeniu. Wirusowe kwasy nukleinowe uwolnione od białek przenikają kanałami komórkowymi do jądra komórkowego lub pozostają w cytoplazmie.

Kwasy nukleinowe wirusów realizują program genetyczny tworzenia potomstwa wirusa i determinują dziedziczne właściwości wirusów. Za pomocą specjalnych enzymów (polimeraz) powstają kopie z macierzystego kwasu nukleinowego (następuje replikacja), syntetyzuje się także informacyjne RNA, które łączą się z rybosomami i przeprowadzają syntezę potomnych białek wirusowych (translacja).

Po zgromadzeniu wystarczającej liczby składników wirusa w zakażonej komórce rozpoczyna się składanie wirionów potomnych. Proces ten zwykle zachodzi w pobliżu błon komórkowych, które czasami biorą w nim bezpośredni udział. Nowo powstałe wiriony często zawierają substancje charakterystyczne dla komórki, w której wirus się namnaża. W takich przypadkach ostatnim etapem tworzenia wirionów jest otoczenie ich warstwą błony komórkowej.

Ostatnim etapem interakcji między wirusami i komórkami jest wyjście lub uwolnienie cząstek wirusa potomnego z komórki. Proste wirusy pozbawione superkapsydu powodują zniszczenie komórek i przedostają się do przestrzeni międzykomórkowej. Inne wirusy posiadające otoczkę lipoproteinową opuszczają komórkę poprzez pączkowanie. W tym przypadku komórka pozostaje żywotna przez długi czas. W niektórych przypadkach wirusy gromadzą się w cytoplazmie lub jądrze zakażonych komórek, tworząc skupiska przypominające kryształy - ciała inkluzyjne.

Wirusy to mikroorganizmy tworzące królestwo Vira.

Cechy:

2) nie posiadają własnego układu syntezy białek i energii;

3) nie mają organizacji komórkowej;

4) mają dysjunktywną (oddzielną) metodę rozmnażania (synteza białek i kwasów nukleinowych zachodzi w różnych miejscach i w różnym czasie);

6) wirusy przechodzą przez filtry bakteryjne.

Wirusy mogą występować w dwóch postaciach: zewnątrzkomórkowej (wirion) i wewnątrzkomórkowej (wirus).

Kształt wirionów może być:

1) okrągły;

2) w kształcie pręta;

3) w postaci wielokątów foremnych;

4) nitkowate itp.

Ich rozmiary wahają się od 15–18 do 300–400 nm.

Struktura wirusów DNA i RNA nie różni się zasadniczo od NK innych mikroorganizmów. Niektóre wirusy zawierają uracyl w swoim DNA.

DNA może być:

1) dwuniciowy;

2) jednołańcuchowy;

3) pierścień;

4) dwuniciowy, ale z jednym krótszym łańcuchem;

5) dwułańcuchowe, ale z jednym łańcuchem ciągłym, a drugim fragmentarycznym.

RNA może być:

1) pojedynczy wątek;

2) liniowy dwuniciowy;

3) fragmentaryczny liniowy;

4) pierścień;

Białka wirusowe dzielą się na:

3) białka powłoki superkapsydu są białkami złożonymi o różnorodnych funkcjach. Dzięki nim dochodzi do interakcji wirusów z wrażliwą komórką. Pełnią funkcje ochronne i receptorowe.

Do białek powłoki superkapsydu zalicza się:

a) białka kotwiczące (jeden koniec znajduje się na powierzchni, a drugi wnika głęboko; zapewniają kontakt wirionu z komórką);

b) enzymy (mogą niszczyć błony);

c) hemaglutyniny (powodują hemaglutynację);

d) elementy komórki gospodarza.

Wirusy dzielą się na te zawierające DNA (wirus opryszczki pospolitej) i te zawierające RNA (ludzki wirus niedoboru odporności).

Zgodnie ze strukturą kapsomerów. Izometryczny (sześcienny), spiralny, mieszany.

Przez obecność lub brak dodatkowej błony lipoproteinowej

Za komórkami gospodarza

Najczęściej stosowaną klasyfikację wirusów proponuje laureat Nagrody Nobla David Baltimore. Opiera się na rodzaju kwasu nukleinowego wykorzystywanego przez wirusa do przenoszenia materiału dziedzicznego oraz na sposobie, w jaki zachodzi jego ekspresja i replikacja. Warto zaznaczyć, że taka klasyfikacja nie odzwierciedla powiązań filogenetycznych pomiędzy typami wirusów, gdyż wirusy, zgodnie z obecnie powszechnie przyjętym poglądem, mają mechanizmy pochodzenia odmienne od wszystkich pozostałych organizmów.

W przeciwieństwie do organizmów komórkowych, których informacja genetyczna jest przechowywana w postaci dwuniciowego DNA, genom wirusa może być przechowywany w postaci zarówno dwu-, jak i jednoniciowego kwasu nukleinowego. Ponadto kwasem tym może być DNA lub RNA, którego forma matrycowa (m-RNA) wykorzystywana jest w komórkach jako produkt pośredni w translacji informacji genetycznej w procesie syntezy białek. Genomy wirusa RNA mogą być kodowane w dwóch przeciwnych kierunkach: albo geny są zlokalizowane w kierunku od 5-calowego końca cząsteczki do 3-calowego końca (kierunek dodatni lub + polaryzacja), podobnie do kierunku genów w m -RNA w komórkach, czyli genach Genom wirusa jest zlokalizowany w przeciwnym kierunku (kierunek ujemny lub polaryzacja).

Taksonomia wirusów jest zasadniczo podobna do taksonomii organizmów komórkowych. Kategorie taksonomiczne stosowane w klasyfikacji wirusów są następujące (w nawiasach podano przyrostki tworzące nazwy łacińskie):

Wiersz ( -wirusy)

Rodzina ( -wirusy)

Podrodzina ( -virinae)

Rodzaj ( -wirus)

Ale nomenklatura wirusów ma również pewne cechy, które odróżniają ją od nazewnictwa organizmów komórkowych. Po pierwsze, kursywą pisane są nie tylko nazwy gatunków i rodzajów, ale także serii i rodzin, a po drugie, w odróżnieniu od klasycznej nomenklatury Linneusza, nazwy wirusów nie są dwumianowe (tj. gatunek - więcej szczegółów w artykule „Klasyfikacja naukowa”). Zwykle nazwy wirusów tworzone są w formie [Choroba]-wirus.

W sumie opisano obecnie około 80 rodzin, które obejmują około 4000 pojedynczych gatunków wirusów.

Podział rodzin na szeregi rozpoczął się niedawno i postępuje powoli; Obecnie (2005) zidentyfikowano i opisano cechy diagnostyczne jedynie trzech serii, a większość opisanych rodzin ma charakter niesklasyfikowany.

Do przodu >>>

1. Morfologia i budowa wirusów

Wirusy to mikroorganizmy tworzące królestwo Vira.

Cechy:

2) nie posiadają własnego układu syntezy białek i energii;

3) nie mają organizacji komórkowej;

4) mają dysjunktywną (oddzielną) metodę rozmnażania (synteza białek i kwasów nukleinowych zachodzi w różnych miejscach i w różnym czasie);

6) wirusy przechodzą przez filtry bakteryjne.

Wirusy mogą występować w dwóch postaciach: zewnątrzkomórkowej (wirion) i wewnątrzkomórkowej (wirus).

Kształt wirionów może być:

1) okrągły;

2) w kształcie pręta;

3) w postaci wielokątów foremnych;

4) nitkowate itp.

Ich rozmiary wahają się od 15–18 do 300–400 nm.

Struktura wirusów DNA i RNA nie różni się zasadniczo od NK innych mikroorganizmów. Niektóre wirusy zawierają uracyl w swoim DNA.

DNA może być:

1) dwuniciowy;

2) jednołańcuchowy;

3) pierścień;

4) dwuniciowy, ale z jednym krótszym łańcuchem;

5) dwułańcuchowe, ale z jednym łańcuchem ciągłym, a drugim fragmentarycznym.

RNA może być:

1) pojedynczy wątek;

2) liniowy dwuniciowy;

3) fragmentaryczny liniowy;

4) pierścień;

Białka wirusowe dzielą się na:

3) białka powłoki superkapsydu są białkami złożonymi o różnorodnych funkcjach. Dzięki nim dochodzi do interakcji wirusów z wrażliwą komórką. Pełnią funkcje ochronne i receptorowe.

Do białek powłoki superkapsydu zalicza się:

a) białka kotwiczące (jeden koniec znajduje się na powierzchni, a drugi wnika głęboko; zapewniają kontakt wirionu z komórką);

b) enzymy (mogą niszczyć błony);

c) hemaglutyniny (powodują hemaglutynację);

d) elementy komórki gospodarza.

<<< Назад

Do przodu >>>

Wirusy są najmniejszymi ze wszystkich mikroorganizmów. Mierzy się je w milimikronach i angstremach. Do określenia wielkości cząstek stosuje się kilka metod. W ten sposób zawiesina wirusów przepuszczana jest przez specjalne filtry kolodionowe, które mają bardzo małe pory o określonej wielkości. Filtracja odbywa się poprzez kilka filtrów o różnej wielkości porów. Różnica między średnicami porów ostatniego filtra, który przepuszczał cząsteczki wirusa, a filtra, który nie przepuszczał już cząstek wirusa, wskazuje na średnią wielkość cząstek wirusa. Przy ultraszybkim wirowaniu (50 lub więcej tysięcy obrotów na minutę) wielkość cząstek wirusa określa się za pomocą specjalnego wzoru w zależności od liczby obrotów i czasu sedymentacji cząstek. Jednocześnie wirus jest oczyszczany z obcych substancji. Aby to zrobić, wybierz prędkość, z jaką wypadają obce cząstki, najpierw duże, a następnie najmniejsze. Przy najwyższej prędkości uzyskiwane są jedynie cząsteczki wirusa.

Człowiek zobaczył wirusy dopiero po roku 1940, kiedy zbudowano i udoskonalono mikroskop elektronowy. Dzięki dziesiątkom i setkom tysięcy powiększeń możliwe było zbadanie kształtu, rozmiaru i struktury cząstek niektórych wirusów.

Stwierdzono, że zarówno wielkość, jak i kształt poszczególnych osobników (cząstek elementarnych) różnych typów wirusów są dość zróżnicowane. Wyróżnia się duże wirusy (na przykład wirus ornitozy, ospy, jaglicy itp.), wirusy średniej wielkości (grypy, dżumy, wścieklizny) i małe (wirus poliomyelitis, odry, pryszczycy, zapalenia mózgu, wirusy wiele roślin). Tabela pokazuje rozmiary niektórych wirusów, określone różnymi metodami, w milimikronach (według V. M. Żdanowa i Shena).

Największe wirusy mają rozmiary zbliżone do najmniejszych bakterii, a najmniejsze wirusy są zbliżone do dużych cząsteczek białka.

Z wyglądu niektóre wirusy mają kształt kulisty (wirus grypy), inne mają kształt prostopadłościanu (wirus ospy), a jeszcze inne mają kształt pręcika. Wirus mozaiki tytoniowej (TMV) ma postać cienkiego sześciokątnego pręta o długości 300 mm i średnicy 15 mm.

W przypadku wielu infekcji wirusowych (ospa, wścieklizna, jaglica itp.) W cytoplazmie lub jądrze komórki gospodarza obserwuje się specjalne ciała wewnątrzkomórkowe - wtręty. Są dość duże i można je zobaczyć pod mikroskopem świetlnym.

W większości przypadków inkluzje są nagromadzeniem ciał elementarnych, cząstek wirusowych, niczym ich kolonia. Ich obecność w komórkach pomaga w diagnozowaniu niektórych chorób.

Jedną ze szczególnych właściwości wielu wirusów roślinnych jest ich zdolność do tworzenia kryształów. D.I. Iwanowski jako pierwszy zaobserwował wtrącenia w liściach tytoniu dotkniętych TMV, zwane obecnie kryształami Iwanowskiego. Składają się z elementarnych cząstek wirusa mozaiki tytoniowej. Kryształy wirusa można rozpuścić, tak jak rozpuszcza się cukier i sól. Wirus ten można wyizolować z roztworu w stanie amorficznym, niekrystalicznym. Osad można ponownie rozpuścić, a następnie ponownie przekształcić w kryształy. Jeśli rozpuścisz krystalicznego wirusa tysiąc razy, kropla takiego roztworu spowoduje chorobę mozaikową w roślinie. Kryształy wirusa polio uzyskano dotychczas z wirusów ludzkich i zwierzęcych. Każdy kryształ składa się z milionów cząstek wirusowych.

Skład chemiczny wirusów badano przede wszystkim w czynniku wywołującym mozaikę tytoniową. Wirus ten jest czystą nukleoproteiną, tj. składa się z białka i kwasu nukleinowego. Nukleoproteina wirusa mozaiki tytoniu ma ogromną masę cząsteczkową (40-50 milionów).

Cząstka wirusa ma złożoną strukturę. Kwas nukleinowy znajduje się wewnątrz cząsteczki wirusa, jest otoczony białkową otoczką. Cząsteczka wirusa zwykle zawiera jedną cząsteczkę kwasu nukleinowego.

Wirusy roślinne zawierają kwas rybonukleinowy, fagi zawierają kwas deoksyrybonukleinowy. Wirusy ludzkie i zwierzęce zawierają RNA lub DNA. RNA występuje w wirusach grypy (1,6%), polio (24%), martwicy tytoniu (18%), mozaice tytoniowej (6%), pryszczycy (40%), mięsaku Rousa (10%) itp. DNA jest zawarty w wirusach krowianki (6%), brodawczaku (6,8%), opryszczce (3,8%), polioma (12%) itp.

Obecnie intensywnie badane jest pytanie, w jaki sposób białka i kwasy nukleinowe są ze sobą powiązane i jak do siebie pasują. Aby rozwiązać ten problem, stosuje się metodę krystalografii rentgenowskiej. Jeśli w cząstce wirusa znajdują się podjednostki, wówczas metodą tą można określić ich liczbę, a także ich względne położenie. Okazało się, że większość wirusów charakteryzuje się regularnym, wysoce uporządkowanym ułożeniem elementów cząstki wirusa.

W wirusie polio kwas nukleinowy jest zwinięty w kulkę; otoczka białkowa składa się z 60 identycznych podjednostek, które są połączone w 12 grup, po 5 podjednostek w każdej. Cząsteczka wirusa ma kształt kulisty.

Kwas nukleinowy wirusa mozaiki tytoniowej ma kształt spirali lub sprężyny. Powłoka białkowa TMV składa się również z pojedynczych podjednostek białkowych o identycznym kształcie i rozmiarze. Istnieje w sumie 2200 podjednostek ułożonych w 130 zwojach wokół rdzenia kwasu nukleinowego. Masa cząsteczkowa takiej podjednostki wynosi 18 000. Każda podjednostka jest łańcuchem peptydowym zawierającym 158 określonych aminokwasów, a sekwencyjne ułożenie tych aminokwasów zostało już ustalone. Obecnie intensywnie badana jest sekwencja 6500 nukleotydów tworzących kwas nukleinowy. Kiedy problem zostanie rozwiązany, znany będzie plan określający rodzaj wirusa wytwarzanego w zakażonej komórce. Inne małe wirusy roślinne mają strukturę podobną do cząstek TMV i polio.

Większe wirusy, oprócz otoczki z kwasu nukleinowego i białka, mają również otoczkę zewnętrzną zawierającą białka, lipidy i węglowodany. Niektóre wirusy zawierają enzymy. Zatem wirus grypy zawiera enzym neuraminidazę, wirus paragrypy ma sendai-lizynę, a wirus ptasiej mieloblastozy zawiera trifosfatazę adenowiny. Enzymy te rozpuszczają błonę komórkową, umożliwiając wirusowi przedostanie się do organizmu przyszłego gospodarza.

W stanie wolnym, w środowisku zewnętrznym poza żywą komórką, wirusy nie wykazują aktywności, jedynie zachowują żywotność, czasem przez długi czas. Ale gdy tylko wirusy napotkają wrażliwe na nie komórki, stają się aktywne, wnikają w nie i wykazują wszelkie oznaki aktywności życiowej.

Wcześniej jedyną metodą badania aktywności życiowej wirusów było infekowanie podatnych zwierząt doświadczalnych: myszy, królików, małp itp. Wygodniej i ekonomiczniej jest hodować wirusy w rozwijającym się zarodku jaja kurzego. Materiał zawierający wirusa wstrzykuje się strzykawką do zarodka w 8-12 dniu jego rozwoju. Po kilku dniach przebywania zarodka w termostacie bada się zmiany patologiczne w zarodku wywołane przez wirusa. Następnie przenosi się je do świeżego zarodka innego jaja. Ostatnio najszerzej stosowana jest metoda hodowli jednowarstwowych z izolowanych komórek tkanek zwierzęcych. Rozdrobnioną świeżą tkankę poddaje się działaniu enzymu trypsyny, który niszczy połączenia międzykomórkowe. Uwolnione komórki są myte z trypsyny, rozcieńczane kompozycją odżywczą (nr 199, zawierającą niezbędne aminokwasy i sole) i umieszczane w probówkach lub specjalnych płaskich naczyniach. W termostacie komórki namnażają się, tworząc na szkle jednowarstwową warstwę. Następnie tę hodowlę jednorodnych komórek zakaża się wirusem i zachodzące w niej procesy bada się pod mikroskopem lub w inny sposób. Tym samym pracochłonną i kosztowną metodę, np. hodowlę wirusa polio w wątrobie małp, zastąpiono szybką metodą hodowli go w hodowli tkankowej.

W roku 1955 i później uzyskano niezwykłe fakty, które wywołały dezorientację wśród biologów. Pod względem chemicznym wirus mozaiki tytoniowej został podzielony na części składowe: białko i kwas nukleinowy. Każdy z nich z osobna nie powodował choroby mozaikowej liści tytoniu. Kiedy jednak ponownie połączono je w probówce (10 części białka i 1 część kwasu nukleinowego) i zakażono tą mieszaniną liście tytoniu, uzyskano typową mozaikę na liściach, jak z pierwotnego całego TMV. Mikroskopia elektronowa ujawniła typowe pręciki wirusa, składające się z białkowej otoczki, w której zamknięta jest nić kwasu nukleinowego. W ten sposób kwas nukleinowy zetknął się z częścią białkową i zajął w niej swoją normalną pozycję. Odkrycie tego zjawiska – odrodzenia się wirusa – jest największym osiągnięciem współczesnej mikrobiologii, otwierającym nowe ścieżki w biologii i medycynie.

Dalej okazało się, że wystarczyło delikatnie natrzeć liść tytoniu tylko jednym kwasem nukleinowym wyizolowanym z TMV, a na liściu (oczywiście nie w dużych ilościach) pojawiła się typowa martwica, w której znajdowały się ogromne ilość typowych całych cząstek wirusa.

Te same wyniki uzyskano w przypadku ludzkich wirusów: polio, grypy itp.

Uzyskano nawet hybrydowy wirus mozaiki tytoniowej z białka jednego typu wirusa i RNA innego typu wirusa, który pod pewnymi względami różnił się od wirusa pierwszego typu. Podczas namnażania ten wirus hybrydowy wytwarzał potomstwo wyłącznie z wirusa, którego RNA zawierała hybryda.

Wszystkie te fakty wskazują, że kwasy nukleinowe odgrywają wiodącą rolę w reprodukcji wirusów i ich zakaźności. Kwasy nukleinowe zapewniają przenoszenie właściwości dziedzicznych. Kwasy zawierają dziedziczną informację dotyczącą syntezy kompletnych cząstek wirusa wewnątrz komórki.

Osłonka białkowa wirusa pełni funkcję ochronną, chroniąc delikatną nić kwasu nukleinowego przed wpływami zewnętrznymi; ponadto pomaga wirusowi wniknąć do komórki i określa specyficzność wirusów. Jednak niektórzy naukowcy nie uważają za możliwe ograniczenie w ten sposób znaczenia białek. Konieczne są dalsze badania nad rolą białek wirusowych.

Proces rozmnażania wirusów zasadniczo różni się od procesu rozmnażania bakterii, pierwotniaków i innych organizmów komórkowych.

Proces ten składa się z czterech faz: przyłączenie cząstek wirusa do komórki gospodarza, penetracja wirusa do komórki, wewnątrzkomórkowa reprodukcja wirusa i uwolnienie nowych cząstek wirusa z komórki.

Pierwszą fazę – przyłączanie się, czyli adsorpcję wirusa do komórki – badano w odniesieniu do wirusów grypy i polio. Ściana komórkowa ma strukturę mozaikową, w niektórych miejscach znajdują się cząsteczki mukoprotein, w innych cząsteczki lipoprotein. Wirus grypy jest adsorbowany na mukoproteinach, a wirus polio jest adsorbowany na lipoproteinach. Adsorpcję można obserwować za pomocą mikroskopu elektronowego. W miejscu adsorpcji wirusa w ścianie komórkowej tworzy się zagłębienie, do którego wciągana jest cząsteczka wirusa. Krawędzie jamy zamykają się, a cząsteczka wirusa przedostaje się do wnętrza komórki (wiropeksja). Równolegle z wirusopeksją otoczka białkowa wirusa ulega zniszczeniu. Wnikanie wirusa grypy do komórki ułatwia enzym znajdujący się w jej otoczce. W ten sposób kwas nukleinowy wnika do komórki, uwolniony z otoczek białkowych za pomocą enzymów samej komórki.

W trzeciej fazie wirusowy kwas nukleinowy, który dostał się do komórki, zostaje włączony do metabolizmu komórki i kieruje aparatem syntezy komórki w celu wytworzenia białka i kwasu nukleinowego nie z komórki, ale z nowych cząstek wirusa. Aktywność enzymów biorących udział w syntezie wirusa zostaje aktywowana, a pozostałych enzymów zahamowana. Dodatkowo powstają nowe enzymy, których komórka nie posiadała, a które są niezbędne do syntezy cząstek wirusowych. Można założyć, że w tym czasie organizowany jest nowy, ujednolicony układ wirus-komórka, przestawiony na syntezę materiału wirusowego. Na początku tej fazy nie jest możliwe rozróżnienie w komórce jakichkolwiek elementów wirusa.

Zazwyczaj kwasy nukleinowe i białka wirusowe nie są syntetyzowane jednocześnie i w różnych miejscach komórki. Najpierw rozpoczyna się synteza kwasów nukleinowych, a nieco później synteza białek. Po nagromadzeniu tych składników wirusa są one łączone i składane w pełnoprawne cząstki wirusa. Czasami tworzą się niekompletne cząstki wirusa, pozbawione kwasu nukleinowego i dlatego nie są zdolne do samodzielnej produkcji (pączki).

Szybko rozpoczyna się ostatnia faza – uwolnienie cząstek wirusa z komórki. W dowolnym miejscu komórki natychmiast uwalnia się około 100 cząstek wirusa. Bardziej złożone wirusy mają również zewnętrzne otoczki wirusowej nukleoproteiny, którymi są otoczone podczas przejścia przez komórkę i wyjścia z niej, natomiast zewnętrzne otoczki obejmują gospodarza. białka komórkowe.

W wirusach ludzkich i zwierzęcych uwalnianie nowego potomstwa następuje w kilku cyklach. Zatem w przypadku wirusa grypy każdy cykl trwa 5-6 godzin z uwolnieniem 100 lub więcej cząstek wirusa z jednej komórki, a łącznie obserwuje się 5-6 cykli w ciągu 30 godzin. Następnie zdolność komórki do wytwarzania wirusa zostaje wyczerpana i komórka umiera. Cały proces reprodukcji wirusa paragrypy Sen Dai od adsorpcji do wyjścia z komórki trwa 5-6 godzin.

Czasami cząsteczki wirusa nie opuszczają komórki, ale gromadzą się w niej w postaci wtrętów wewnątrzkomórkowych, które są bardzo charakterystyczne dla różnych typów wirusów. Wirusy roślinne tworzą inkluzje, które mają postać krystaliczną.

Dużą uwagę zaczyna przyciągać rodzina drobnoustrojów zwana „mykoplazmą”, ponieważ ostatnio odkryto w tej grupie czynniki wywołujące różne choroby u ludzi i zwierząt. Jako utajona infekcja często żyją w wielu kulturach tkankowych - Mykoplazmy zajmują pozycję pośrednią między bakteriami i wirusami. Są podobne do wirusów ze względu na ich zdolność do filtrowania przez filtry bakteryjne; formy filtrowalne są zdolne do samoreprodukcji i namnażania wewnątrzkomórkowego. Cechy przybliżające wirusy do bakterii obejmują zdolność do wzrostu na pożywkach i tworzenia na nich kolonii, a także ich związek z antybiotykami, sulfonamidami i ich strukturę antygenową.