Строение вируса: как устроен вирус и почему он не клетка

Что такое вирус

Вирус — неклеточная форма жизни: частица, которая умеет только одно — проникнуть в живую клетку и заставить её делать копии себя. Вне клетки вирус ничего не делает: не питается, не дышит, не растёт. Он похож на флешку с программой. Сама флешка ничего не выполняет, но стоит вставить её в компьютер, как программа запускается и начинает управлять машиной.

Открыл вирусы Дмитрий Ивановский в 1892 году, изучая болезнь листьев табака. Слово «вирус» по-латыни значит «яд». Вирусы заражают всё живое: людей, животных, растения, грибы и даже бактерии.

Вирусы очень малы. Бактерию можно увидеть в школьный световой микроскоп, а вирус — только в электронный: он в десятки, а то и в сотню раз меньше.

Из чего состоит вирус

У вируса всего две обязательные части и одна дополнительная.

Генетический материал. Молекула ДНК или РНК — никогда обе сразу. Это инструкция, в которой записано, как собрать новые вирусы. Инструкция короткая: всего несколько генов или несколько десятков, у крупных вирусов — сотни. Для сравнения: у человека около двадцати тысяч генов.

Капсид. Белковая оболочка, которая защищает генетический материал. Она собрана из множества одинаковых белковых блоков, как купол из одинаковых треугольных панелей. Поэтому вирусы часто имеют правильную геометрическую форму: многогранник, похожий на мяч, или спираль, похожую на палочку.

Липидная оболочка — есть не у всех. Её вирус «одалживает» у клетки: выходя наружу, он заворачивается в кусочек клеточной мембраны. В оболочку встроены вирусные белки-шипы, которыми вирус цепляется к новым клеткам. Такая оболочка есть, например, у вируса гриппа.

Часть вируса	Что делает
ДНК или РНК	хранит инструкцию для сборки новых вирусов
Капсид	защищает генетический материал от повреждений
Липидная оболочка (у сложных вирусов)	помогает слиться с мембраной клетки и войти внутрь
Белки-шипы на оболочке	«ключи», которые подходят к «замкам» на поверхности определённых клеток
Хвостовой отросток (у бактериофагов)	прокалывает стенку бактерии и впрыскивает внутрь ДНК

По устройству вирусы делят на простые (только нуклеиновая кислота и капсид — например, вирус табачной мозаики) и сложные (с липидной оболочкой — вирусы гриппа, кори).

Особенно необычно выглядит бактериофаг — вирус бактерий. У него многогранная головка с ДНК, полый хвост и тонкие ножки. Он садится на бактерию, как посадочный модуль на поверхность планеты, сокращает хвост и впрыскивает ДНК внутрь, а пустой капсид остаётся снаружи.

Как вирус заражает клетку: шаг за шагом

1. Прикрепление. Белки на поверхности вируса узнают определённые молекулы на мембране клетки, как ключ узнаёт замок. Поэтому каждый вирус заражает только «свои» клетки: вирус гриппа — клетки дыхательных путей, вирус гепатита — клетки печени.
2. Проникновение. Вирус сливается с мембраной или клетка сама затягивает его внутрь в пузырьке. Бактериофаг просто впрыскивает свою ДНК.
3. Освобождение генома. Капсид распадается, и нуклеиновая кислота вируса оказывается в цитоплазме или в ядре.
4. Захват клетки. Клетка начинает читать вирусную инструкцию как свою: копирует вирусную ДНК или РНК и на своих рибосомах собирает вирусные белки. Собственная работа клетки при этом часто подавляется.
5. Сборка. Новые копии генома и белки капсида самособираются в готовые вирусные частицы.
6. Выход. Вирусы выходят наружу — либо клетка лопается и гибнет, выпуская сотни частиц сразу, либо вирусы понемногу отпочковываются, завернувшись в кусок мембраны.

Каждый новый вирус идёт заражать соседние клетки. Иммунная система тем временем учится узнавать белки вирусной оболочки и уничтожать заражённые клетки. На этом же построены прививки: они заранее показывают иммунитету вирусные белки или ослабленный вирус, и при встрече с настоящим организм узнаёт его быстрее.

Почему вирус — не клетка

Клетка — самостоятельная единица жизни. Как она устроена, подробно разобрано в статье о строении клетки. Сравним по пунктам.

• У вируса нет цитоплазмы и мембраны в клеточном смысле.
• У вируса нет рибосом, поэтому он не может сам собрать ни одного белка.
• У вируса нет обмена веществ: он не получает энергию и не тратит её.
• Вирус не растёт и не делится: новые вирусы не вырастают из старого, а собираются из деталей.
• Вне клетки вирус ведёт себя как неживое вещество. Вирус табачной мозаики можно даже получить в виде кристаллов, а потом снова заразить ими растение.

Поэтому учёные до сих пор спорят, считать ли вирусы живыми. Школьная формулировка — неклеточная форма жизни.

Чем вирус отличается от бактерии

Признак	Вирус	Бактерия
Клеточное строение	нет	есть: одна клетка
Размер	обычно 20–300 нанометров	обычно 1–10 микрометров, в десятки раз крупнее
Чем увидеть	только электронным микроскопом	световым микроскопом
Генетический материал	ДНК или РНК	ДНК, а РНК тоже есть в клетке
Рибосомы и обмен веществ	нет	есть
Как размножается	только внутри чужой клетки, её силами	сама, делением надвое
Может ли жить в воде, почве, на продуктах сама	нет, только сохраняется	да, многие растут и размножаются
Действуют ли антибиотики	нет	на многие — да
Примеры болезней человека	грипп, корь, ветряная оспа, простуда	туберкулёз, холера, скарлатина

Бактерии устроены намного сложнее вирусов, об этом — в статье о строении бактерии.

Почему грипп возвращается каждый год

У вируса гриппа генетический материал — РНК, а при её копировании часто случаются ошибки. Поэтому белки-шипы на оболочке вируса понемногу меняются от сезона к сезону. Иммунитет помнит прошлогодние «ключи», а новый вирус приходит с чуть изменёнными. Отсюда и ежегодные эпидемии, и то, что прививку от гриппа обновляют каждый сезон под новые варианты.

Ещё одна деталь: слова «простуда» и «ОРВИ» чаще всего означают именно вирусную инфекцию. Вирусов, которые вызывают насморк и кашель, известно больше сотни — поэтому переболеть простудой можно много раз за жизнь. Что на самом деле помогает защитным силам организма, а что миф, — в статье о том, как повысить иммунитет.

И последнее, из истории растений. В Голландии XVII века особенно ценились тюльпаны с пёстрыми, «пламенными» лепестками, за луковицы таких сортов платили огромные деньги. Много позже выяснилось, что узор создавал вирус, который переносит тля: он нарушал окраску лепестков и заодно ослаблял растение.

Как ответить на уроке

План ответа:

1. Вирусы — неклеточная форма жизни, открыты Д. И. Ивановским в 1892 году.
2. Строение: нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) и белковый капсид; у сложных вирусов — липидная оболочка.
3. Вирусы проявляют свойства живого только внутри клетки хозяина.
4. Этапы заражения: прикрепление, проникновение, освобождение генома, синтез вирусных частей силами клетки, сборка, выход.
5. Отличия от бактерий: нет клеточного строения, рибосом и обмена веществ.

Вопросы для самопроверки:

• Почему вирусы называют внутриклеточными паразитами? Потому что размножаться они могут только внутри живой клетки, используя её рибосомы и энергию.
• Что такое бактериофаг? Вирус, который поражает бактерии.
• Может ли вирус содержать и ДНК, и РНК одновременно? Нет, только одну из них.