Вирусология и биотехнология: Учебник. 1-е изд

Категории: Ветеринария
Производитель: Издательство «Лань»
1230.00 руб.
  • Характеристики
  • Автор:
  • Переплет: Твердый
  • Формат: 84x108/32 (130x200)
  • Кол-во страниц: 220
  • Язык: русский
  • Дата выпуска:
  • Плотность бумаги: 80 г/м2
  • Вес: 370 грамм

 Рассмотрены вопросы общей вирусологии и биотехнологии. Дана характеристика и описаны особенности вирусов, бактериофагов и прионов. Изложены особенности противовирусного иммунитета, специфической профилактики и диагностики вирусных болезней. Даны основы биотехнологии и генной инженерии в области вирусологии.

Учебник предназначен для студентов вузов, обучающихся по специальности «Ветеринария».

 

Описание товара

 

Введение

Вирусология — это наука о вирусах и вызываемых ими болезнях. Она имеет два основных раздела: общая вирусология (природа вирусов‚ эволюция‚ свойства и т. д.) и частная вирусология (болезни‚ вызываемые вирусами).

Заболевания растений‚ животных и человека‚ вирусная природа которых в настоящее время установлена‚ в течение многих столетий наносили ущерб сельскому хозяйству и вред здоровью человека.

Вирусы поражают все живущее на земле — представителей царств вирусов (вирофаги)‚ архей‚ бактерий‚ морских водорослей‚ растений‚ простейших‚ беспозвоночных и позвоночных. Вирусы вездесущи — убиквитарны (В. М. Жданов и др.). Академик Д. К. Львов (2012) отмечает: «Мы ничтожно мало знаем об огромном потенциале патогенности этих возбудителей, они ждут своего часа. Я их называю дремлющим вулканом». В последнем Докладе Международного комитета по таксономии вирусов (ЕС 44‚ LeuvenJuly2012; Email ratification 2013 (MSL #27)) опубликованы данные о 2321 виде вирусов‚ составляющих царство Virae. Из них классифицировано 2284 вида (http:// www.ictvonline.org/index.asp?thp=1)

Многие из вирусных заболеваний были описаны очень давно‚ но попытки установить их причину и обнаружить возбудителя оставались безуспешными. Однако первая вакцина для предупреждения вирусной инфекции — оспы — была предложена английским врачом Э. Дженнером в 1796 г.‚ почти за 100 лет до открытия вирусов. Он впервые осуществил древнюю мечту человечества: обуздать одну из самых страшных болезней человека — натуральную оспу. Сделал он это с помощью вакцинации (искусственных прививок возбудителя коровьей оспы). Вторая вакцина — против бешенства — была предложена основателем микробиологии Л. Пастером в 1885 г.‚ за семь лет до открытия вирусов.

Открытие вирусов принадлежит русскому ученому-ботанику Дмитрию Иосифовичу Ивановскому (1864–1920). Он доказал существование нового типа возбудителя болезней на примере мозаичной болезни табака. Изучая эту болезнь‚ Д. И. Ивановский пришел к выводу‚ что возбудитель имеет необычную природу: фильтруется через бактериальные фильтры‚ сохраняя инфекционные свойства; невидим под микроскопом; не способен расти на искусственных средах. На заседании Российской Академии наук 12 февраля 1892 г. Д. И. Ивановский сообщил‚ что возбудителем мозаичной болезни табака является «фильтрующийся вирус». Эту дату считают днем рождения вирусологии‚ а Д. И. Ивановского ее основоположником. В знак признания заслуг Д. И. Ивановского его имя в 1950 г. было присвоено Институту вирусологии АМН.

Принято считать‚ что становление вирусологии как самостоятельной науки происходило в 1892–1950 гг. В 1897 г. Ф. Леффлер и П. Фрош‚ используя принцип фильтруемости‚ примененный Д. И. Ивановским‚ показали‚ что возбудителем ящура — болезни животных — также является вирус. Затем последовало открытие возбудителей чумы крупного рогатого скота (Николь и Адиль-Бем‚ 1902)‚ чумы собак (Kappa, 1905), саркомы Рауса (Раус‚ 1911) и других болезней животных.

В 1915 и 1917 гг. Ф. Туорт и Ф. д’Эррель открыли вирусы бактерий (бактериофаги). Появлялись многочисленные сообщения о вирусной природе кори‚ полиомиелита‚ гриппа‚ энцефалита и т. д.

После открытия и развития представлений о фильтрующихся возбудителях их стали называть «ультравирусами»‚ позже — «фильтрующимися вирусами» и‚ наконец‚ с начала 40-х гг. ХХ в.‚ просто вирусами.

Таким образом, уже во втором десятилетии ХХ в. стали известны вирусы растений‚ животных‚ бактерий и человека.

В этом потоке новостей о вирусах были и затишья‚ продолжавшиеся до появления новых методов их выделения‚ культивирования и идентификации.

В процессе изучения вирусов можно отметить несколько уровней познания — от уровня организма до субмолекулярного.

В 30–40 гг. ХХ в. в качестве основной экспериментальной модели использовали лабораторных животных‚ которые были чувствительны к ограниченному количеству вирусов. В 40-е гг. ХХ в. благодаря исследованиям австралийского вирусолога-иммунолога Ф. М. Бернета и американского вирусолога Дж. Херста в вирусологию в качестве экспериментальной модели вошли развивающиеся куриные эмбрионы. Использование этой модели позволило исследователям открыть и культивировать много новых вирусов: кори‚ инфекционного ларинготрахеита птиц‚ оспы птиц‚ ньюкаслской болезни и др.

Подлинно революционным событием для вирусологии было открытие возможности культивировать клетки в искусственных условиях. В 1952 г. Д. Эндерс, Т. Уэллер и Ф. Роббинс получили Нобелевскую премию за разработку метода культуры клеток. Использование культур клеток позволило повысить эффективность выделения и клонирования многочисленных новых вирусов, изучения их взаимодействия с клеткой и получения культуральных вакцин.

В 60–70-е гг. ХХ в. стали широко использовать методы молекулярной биологии, которые позволили изучать первичные структуры нуклеиновых кислот и белков. В 1972 г. в США опубликована первая работа П. Берга с сотрудниками о создании рекомбинантной молекулы ДНК. Авторы «сшили» фрагменты геномов двух вирусов, относящихся к различным таксономическим группам. Это положило начало эре генной инженерии. Появилась возможность получения большого количества нуклеиновых кислот и белков путем введения рекомбинантных ДНК в состав генома прокариот и эукариот. Одним из основных практических приложений нового метода стало получение дешевых препаратов белков‚ имеющих значение в ветеринарии; медицине и сельском хозяйстве.

Применение новых методов исследования позволило расширить представление о мире вирусов, их природе, характере взаимодействия с чувствительными клетками организма, выявить особенности противовирусного иммунитета, заострить проблемы экологии вирусов, уточнить роль вирусов в онкогенных процессах, проследить эволюцию ряда вирусных болезней человека и животных.

С момента открытия вирусов до настоящего времени представления об их природе претерпели значительные изменения.

По мере изучения природы вирусов за первые пятьдесят лет после их открытия сформировались представления о вирусах как мельчайших организмах на основании наличия у них свойств, характерных для других организмов:

— способности к размножению;

— наследственности (вирусы воспроизводят себе подобных, наследственные признаки вирусов можно учитывать по спектру поражаемых ими хозяев, симптомов заболеваний и специфичности иммунных реакций);

— изменчивости;

— приспособляемости к условиям внешней среды — через организм хозяина;

— способности эволюционировать под действием естественного отбора (главным фактором естественного отбора для вирусов стал искусственный отбор вакцинных штаммов, которые в организме вакцинированных животных или человека взаимодействуют с дикими штаммами, что приводит к возникновению и распространению гибридных вариантов).

В середине ХХ в. выход естественных наук на молекулярный уровень стимулировал дальнейшее развитие вирусологии, иммунологии, генетики.

Создание электронного микроскопа сделало видимым мир вирусов и макромолекулярных соединений. Использование молекулярных методов в вирусологии позволило установить принципы строения (архитектуру) вирусных индивидуумов — вирионов (термин, введенный французским микробиологом А. Львовым)‚ изучить способы проникновения вирусов в клетку и их репродукцию.

Исследования показали, что генетическим веществом у вирусов может быть ДНК или РНК. Нуклеиновые кислоты вирусов заключены в футляр — капсид из белковых молекул, y сложных вирусов могут быть внешние оболочки (суперкапсидные)‚ состоящие из белков, углеводов и липидов.

С развитием исследований по молекулярной биологии вирусов стали накапливаться сведения об уникальных свойствах вирусов, отличающих их от всех других микроорганизмов:

— генетический материал вирионов может быть представлен одним из двух видов нуклеиновых кислот — ДНК или РНК в различных формах (линейные, кольцевые, одно- или двуцепочечные‚ фрагментированные‚ разобщенные молекулы);

— вирусы не имеют собственных белоксинтезирующих (рибосомы) и энергетических систем;

— у вирусов нет обмена веществ;

— в отличие от внутриклеточного паразитизма бактерий или простейших паразитизм вирусов иного уровня — он генетический (конкуренция вирусного и клеточных геномов)‚ например некоторые вирусы (умеренные ДНК-содержащие фаги‚ онкогенные ДНК-содержащие вирусы, вирус гепатита В, ретровирусы) могут интегрировать свой генетический материал в клеточный геном (в этом случае вирусные гены обозначаются как провирус), а затем под влиянием различных факторов (ультрафиолетовое излучение, обработка гормонами и т. д.) вирусная ДНК может «вырезаться» и существовать автономно; давая вирусное потомство;

— вирусы размножаются только в живых клетках (в клетках животных, человека, растений, прокариот‚ культурах клеток);

— от всех клеток и организмов (которым свойственны бинарное деление, почкование и др.) вирусы отличает уникальный способ размножения — дизъюнктивный, или разобщенный‚ т. е. синтез вирусных компонентов (нуклеиновых кислот и белков) и последующее формирование вирионов разобщены в пространстве (внутри клетки) и времени.

К вирусам примыкают вироиды — патогены растений и, возможно, животных, способные передаваться как обычные инфекционные вирусы. Вироиды представляют собой короткие фрагменты (несколько сотен нуклеотидов) вы сококомплементарной кольцевой одноцепочечной РНК, лишенные белковой оболочки, характерной для вирусов. Они были открыты и названы в 1971 г. Т. О. Динером. Механизм репликации вироидов не вполне ясен.

Многие годы считали, что некоторые медленные инфекции у человека (куру, болезнь Крейтцфельдта — Якоба, синдром Герстманна — Штрейусслера — Шейнкера и др.) и животных (энцефалопатия у крупного рогатого скота, норок и др.) вызывают вирусы. Однако оказалось, что причиной этих болезней являются новые патогенные агенты — прионы, открытые в начале 1980-х гг. американским биохимиком С. Прузинером и представляющие собой белки с аномальной третичной структурой. Прионы не содержат нуклеиновых кислот.

Несмотря на многолетнее развитие учения о вирусах, до сих пор нет общепринятого определения, что же такое «вирус». В разное время было предложено много вариантов. Но с уверенностью можно утверждать, что вирусы являются неклеточными формами жизни.

По-видимому, вирусы можно рассматривать как биологические образования, несущие генетическую информацию, которую они реализуют только в живых клетках.

По вопросу о происхождении вирусов высказывались разные предположения. Некоторые авторы считают вирусы результатом крайнего проявления регрессивной эволюции бактерий и других одноклеточных организмов. Согласно другой гипотезе вирусы являются потомками древних, доклеточных форм жизни. Авторы гипотезы эндогенного происхождения вирусов предполагают, что они возникли и эволюционировали вместе с клеточными формами жизни, т. е. произошли от генетических элементов клеток («взбесившихся генов»), ставших автономными.

Значение вирусов в жизни человека очень велико. С одной стороны, вирусы — это этиологические агенты большинства инфекционных болезней человека, животных и растений. С другой стороны, вирусы, благодаря относительной простоте их строения, служат прекрасной биологической моделью для изучения фундаментальных проблем биологии, генетики, биохимии, иммунологии, генной инженерии. По словам У. Стенли и Э. Вэленса (1964), вирусы дают науке единственный ключ к пониманию функции нуклеиновых кислот, а возможно, и природы самой жизни.

В 1974 г. В. М. Жданов высказал гипотезу, согласно которой вирусы — важный фактор эволюции органического мира. Преодолевая видовые барьеры, вирусы могут переносить отдельные гены или группы генов, а интеграция вирусной ДНК с хромосомами клеток может приводить к тому, что вирусные гены становятся клеточными генами, выполняющими важные функции. Вирусы представляют собой закономерные продукты живой материи, участвующие в ее эволюции от древнейших примитивных форм до высших растений и животных, включая человека.

Почему вирусология, которая зародилась в недрах микробиологии, сделала за несколько десятилетии таков стремительный скачок, став одной из ведущих и профилирующих дисциплин медико-биологических и ветеринарных наук?

Этому способствовал ряд обстоятельств.

Во-первых, по мере сокращения роли бактерий, простейших и грибов в инфекционной патологии человека и животных, для лечения и профилактики которых созданы надежные биологические и химиотерапевтические препараты, «удельный вес» вирусов возрос. Против многих вирусных болезней (грипп, бешенство, ящур и др.) ни в медицине, ни в ветеринарии еще нет подобных препаратов.

Во-вторых, использование вирусов в качестве биологической модели позволило сделать многие фундаментальные открытия в области биологии (изучены механизмы репликации ДНК, синтеза белка и др.).

В-третьих, установлено, что широкому распространению респираторно-кишечных болезней молодняка, приносящих огромный экономический ущерб, способствует тесное взаимодействие по фону стрессовых факторов бактерий, хламидий и вирусов различных таксономических групп (аденовирусы, ротавирусы, коронавирусы, па-рамиксовирусы, вирусы диареи и др.).

В-четвертых, отдельные виды патологии (врожденные уродства, пороки развития и др.), в которых роль вирусов даже не подозревалась, оказались уделом вирусологов. В медицине известно, что вирусы являются одной из причин внутриутробной патологии человека (вирус краснухи, аденовирусы, вирус гриппа и др.). К сожалению, в ветеринарной вирусологии эта проблема не привлекла должного внимания. Тератогенное действие вирусов наблюдается и в инфекционной патологии животных: вирус чумы свиней часто вызывает мертворождение и мумификацию плодов; вирус диареи крупного рогатого скота — гипоплазию мозжечка новорожденных телят; вирус инфекционного бронхита кур — патологическую форму яиц; вирус инфекционного ринотрахеита — пороки развития и слепоту у телят.

Накапливаются сведения о роли вирусов в возникновении ряда хронических патологий, острых сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний почек, поджелудочной железы, глаз и т. д. Только разносторонние исследования могут служить основой для выяснения роли вирусов в возникновении болезней с неясной этиологией, еще изучаемых врачами-неинфекционистами.

И, наконец, собраны неоспоримые доказательства того, что вирусы вызывают образование опухолей (лейкоз птиц, лейкоз крупного рогатого скота, болезнь Марека и др.). Выяснение причин возникновения злокачественных заболеваний человека, от которых во всем мире ежедневно погибают миллионы людей, остается одной из важнейших проблем современной биологии и медицины.

В конце ХХ — начале ХХI в. стало известно о вирусах, инфицирующих фито- и зоопланктон океанов. Считается, что этих вирусов в океане в 10 млн раз больше, чем звезд во Вселенной — порядка 1030 (Д. К. Львов, 2012). Из выделенных в океане вирусов 90% раньше не были известны, но есть и близкие родственники известных, включая вирус гриппа. Вирусы гриппа широко распространены в биосфере среди птиц и млекопитающих, выделен вирус и от китов, отловленных у берегов Антарктиды. На примере вируса гриппа А можно проследить эволюцию, темпы которой измеряются не миллионами и даже не тысячами лет, а немногими годами. Незначительные изменения антигенной структуры вируса гриппа А происходят ежегодно, а резкие смены антигенов — один раз в 10–15 лет. Наиболее опасными могут быть новые пандемические штаммы вируса гриппа, возникающие в результате реассортации вирусов гриппа человека и птиц. Вирусы гриппа ускользают от действия иммунной системы организма за счет быстрого изменения своих антигенных детерминант. Это затрудняет проведение своевременных эффективных специфических профилактических мероприятии.

Особую угрозу национальной и глобальной безопасности представляют новые и вновь возвращающиеся, или эмерджентные (англ. emerging и reemerging), инфекции, возникающие в результате природных катаклизмов или криминальных действий. Считают, что они непредсказуемы и способны вызывать чрезвычайные эпидемиологические и эпизоотические ситуации, борьба с которыми на этапе их возникновения трудна. Эти ситуации возникают в мире все чаще и становятся все более грозными.

К началу ХХI в. зарегистрировано около 40 новых эмерджентных болезней, в том числе СПИД, геморрагические лихорадки, вирусные гепатиты, прионные болезни и др. Кроме того, стали вновь распространяться давно известные, ранее поставленные под контроль заболевания — корь, малярия, сифилис, туберкулез.

Среди множества инфекционных болезней животных есть группа болезней, которые именуются особо опасными, или конвенционными. Международное эпизоотическое бюро в своей классификации поместило их в группу А, имея в виду, что они могут вызывать массовые поражения животных, наносить большой экономический ущерб животноводству, некоторые из них поражают человека. Болезней, состоящих в группе А, насчитывается 16, в том числе 14 — вирусной этиологии (ящур, вирусный стоматит, везикулярная болезнь свиней, чума крупного рогатого скота, чума мелких жвачных, нодулярный дерматит, лихорадка долины Рифт, блютанг, оспа овец и коз, африканская чума свиней, классическая чума свиней, африканская чума лошадей, грипп птиц и болезнь Ньюкасла), одна вызываемая микоплазмами (контагиозная плевропневмония крупного рогатого скота) и одна прионная (губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота).

Учитывая все выше изложенное, следует признать, что изучение архитектуры вирионов, этапов репродукции вирусов, патогенеза вирусных болезней на клеточном и органном уровне, так же, как и создание эффективных противовирусных препаратов, без участия таких наук, как молекулярная биология, генетика, иммунология, биохимия и биофизика вирусов, невозможно. Совокупность же методов, применяемых в перечисленных и некоторых других смежных науках, изучающих биологию клетки, позволило развиться такой науке, как биотехнология.

 

Оглавление

Введение .......... 3

Глава 1. Гипотезы о происхождении вирусов .......... 11

Глава 2. Химический состав и физическая структура вирионов .......... 17

Глава 3. Классификация и номенклатура вирусов .......... 26

Глава 4. Генетика вирусов .......... 33

Глава 5. Репродукция вирусов .......... 38

Глава 6. Наследственность и изменчивость вирусов .......... 56

Глава 7. Особенности патогенеза вирусных болезней .......... 80

Глава 8. Особенности противовирусного иммунитета .......... 91

Глава 9. Принципы диагностики вирусных болезней .......... 106

Глава 10. Серологические реакции в вирусологии .......... 115

Глава 11. Специфическая профилактика вирусных болезней животных .......... 132

Глава 12. Биотехнологические основы производства противовирусных биопрепаратов .......... 147

Глава 13. Основы генной инженерии .......... 155

Глава 14. Основы полимеразной цепной реакции .......... 168

Глава 15. Химиотерапия вирусных инфекций .......... 179

Глава 16. Бактериофаги .......... 186

Глава 17. Возбудители прионных болезней .......... 195

Словарь терминов .......... 204

Оплата и доставка

Пн-Пт, с 9:00-18:00 по адресу: Москва, ул.Минская, д.1Г, корп.1, офис 19 — бесплатно.
Наш человек сам привезет товар. 350 руб.
Данная стоимость услуг будет расчитана согласно действующим тарифам Почты России.
Вы можете встретить курьера в метро или возле него. 300 руб.

Комментарии (0)

Просмотренные товары
Популярные товары
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.
Артохин К.С., Игнатова П.К.
3500.00 руб.
Юрген Ротенберг
950.00 руб.
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.
Специальные предложения
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.
Артохин К.С., Игнатова П.К.
3500.00 руб.
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.