Вирусы

Вирус — не клетка, а запись — ДНК или РНК — в белковой оболочке. Сам по себе он не питается, не растёт и не делится: своего обмена веществ у него нет. Но в подходящей клетке по записи вируса собираются его копии — из ресурсов самой клетки.

Аналогия. Вирус похож на флешку: на столе это кусочек пластика, а вставь её в станок — и станок выполнит то, что на ней записано.

Вне клетки вирус можно получить даже кристаллами, как соль: в 1935 году так получили вирус табачной мозаики. Поэтому в учебниках вирус называют неклеточной формой жизни. Размножается он только внутри чужой клетки — это обязательный, или облигатный, паразит. А живой ли он, учёные отвечают по-разному: вирус — на границе живого и неживого.

Клетки нашего тела — от 10 до 100 микрометров; микрометр — тысячная доля миллиметра. Бактерия — тоже клетка, только маленькая и без ядра, — около 1 микрометра. Вирус гриппа — около 100 нанометров; нанометр — миллионная доля миллиметра. Он в 10 раз меньше бактерии и в сотни раз меньше клеток тела.

В 1892 году Дмитрий Ивановский пропустил сок больного табака через фильтр, который задерживает бактерии. Сок всё равно заражал листья: то, что вызывало болезнь, проходило сквозь фильтр. Что это вовсе не клетка, учёные поняли через несколько лет.

В центре вируса — запись, нуклеиновая кислота: ДНК или РНК. У вируса герпеса запись на ДНК, у вируса гриппа — на РНК. Но никогда обе сразу. Ни ядра, ни рибосом, ни своего обмена веществ у вируса нет.

Запись упакована в белковую оболочку — капсид. Капсид собран из одинаковых белковых кирпичиков — капсомеров, как купол из плиток. Готовая частица вируса вне клетки называется вирион.

Простой вирус — только запись и капсид, например вирус полиомиелита. У сложного вируса поверх капсида есть ещё оболочка — плёнка из мембраны клетки с белками-шипами. Так устроены вирусы гриппа и ВИЧ. Кусочек мембраны вирус уносит из клетки, когда выходит из неё почкованием, — это последний шаг захвата.

Вирусы, которые заражают бактерии, называют бактериофагами, или фагами. Многие из них похожи на посадочный модуль: головка-капсид с ДНК, полый хвост и ножки-нити, которыми фаг цепляется к бактерии.

В ядре клетки хранится ДНК — инструкция для всех её белков, как склад чертежей. С участка ДНК снимают копию — иРНК, — а рибосома читает её, как ленту, и собирает белок аминокислота за аминокислотой: рибосомы — станки завода. А ещё в клетке работают ферменты — белки-ускорители; они, например, копируют ДНК. Снаружи — клеточная мембрана, стены и ворота завода; на ней сидят белки-«разъёмы», рецепторы, и к каждому подходит только своя молекула.

Своих станков — рибосом — у вируса нет, зато есть чертёж: его запись. Попав внутрь, запись вируса заставляет клетку копировать её и собирать белки вируса. Захват идёт в шесть шагов: прилип — проник — распаковался — размножили чертёж — собрались — сбежали.

Белки вируса подходят к рецептору клетки, как штекер к гнезду, — и частица прикрепляется; это адсорбция. Нет подходящего рецептора — нет заражения. Поэтому большинство вирусов заражают лишь один или несколько видов и только определённые клетки.

Клетка сама втягивает частицу внутрь в пузырьке из мембраны. Или оболочка сложного вируса сливается с мембраной, как два мыльных пузыря. У фага иначе: хвост сокращается и впрыскивает ДНК в бактерию, как шприц, а капсид остаётся снаружи. В тестах этот шаг называют ещё пенетрацией.

Если частица вошла целиком, капсид разбирается, и запись вируса освобождается. В учебниках этот шаг называют раздеванием.

Аналогия. Флешку вынули из упаковки.

Не «размножил», а «размножили»: теперь работает клетка — с записи вируса делают много копий. ДНК вируса обычно копируют ферменты клетки. А для РНК у вируса свой фермент-копировщик: одни вирусы приносят его с собой, другим его собирают рибосомы клетки по записи вируса. Рибосомы клетки собирают и белки вируса — детали будущих капсидов.

Вокруг каждой копии записи складывается свой капсид — получаются новые частицы. Вошёл один вирус, а собирается много: из одной клетки выходит целое потомство.

Иногда клетка разрывается и погибает — это лизис; так обычно выходят фаги. А иногда частицы выходят пузырьками через мембрану и уносят её кусочек — свою оболочку; это почкование. Вот откуда плёнка у сложных вирусов — и каждый новый вирус может прилипнуть к соседней клетке.

Прилип и проник — вход; распаковался и размножили чертёж — захват завода; собрались и сбежали — выход. Окончания подсказывают, кто действует: начинает один вирус — «прилип», заканчивают многие — «сбежали». В тестах шаги называют так: адсорбция, проникновение, раздевание, биосинтез, сборка и выход.

Бактерия — живая клетка со своими рибосомами и обменом веществ, а вирус — не клетка. Бактерия делится надвое, а вирус делиться не умеет: его копии собирает чужая клетка. На контрольных отличия часто просят свести в таблицу.

Антибиотики — вещества против бактерий: они бьют по тому, что есть у бактерии и нет у наших клеток. Например, мешают строить клеточную стенку или останавливают рибосомы бактерии — они устроены иначе, чем наши. А у вируса нет ни стенки, ни своих рибосом: его белки собирают рибосомы наших же клеток. Поэтому на вирусы антибиотики не действуют.