Wirus to stosunkowo mały patogen zbudowany z jednego typu kwasu nukleinowego (DNA lub RNA, chociaż są wirusy, które w swoim cyklu życiowym przechodzą przez fazę DNA oraz RNA). Są to cząstki, które nie mogą się namnażać na sztucznym podłożu. Nie posiadają własnej maszynerii przemiany materii. Wirus może istnieć pozakomórkowo, jednak wtedy nie zachodzą w nim żadne przemiany metaboliczne. Kompletna forma wirusa, wirion, jest cząsteczką zawierającą kwas nukleinowy, otoczoną przez białka i niekiedy posiadającą pewne inne komponenty makrocząsteczkowe. Oprócz wirusów istnieją inne bezkomórkowe czynniki infekcyjne - złożone tylko z RNA wiroidy, wirusoidy oraz białkowe priony. Istnieje kilka hipotez dotyczących pochodzenia wirusów. Według pierwszej, wirusy są patologicznymi czynnymi cząsteczkami makroorganizmu. Przypomina to raka. Komórki rakowe pochodzą z tego samego organizmu, ale mają zupełnie niezależne, patologiczne właściwości i zachowują się jak pasożyty. Niektórzy uważają, że wirusy roślinne mogą powstać wewnątrzkomórkowo, pod działaniem pewnych wewnętrznych bodźców, wpływających na zaburzenia procesu przemiany materii. Według drugiej hipotezy, wirus jest przedstawicielem pierwotnej, przedkomórkowej postaci życia. Wychodząc z założenia iż wirusy są zaczątkami życia na Ziemi, niektórzy badacze chcieliby je uważać za twory przejściowe między materią martwą a istotami żywymi. Wirusy wykazują pewne analogie do transpozonów. Gdyby transpozon "ubrać" w białkową otoczkę i umożliwić mu przedostawanie się do innych komórek, stałby się wirusem. Ale może być też odwrotnie - transpozony to uwstecznione wirusy, które utraciły otoczki i zdolność atakowania innych komórek. Może też być tak, że nie ma między nimi żadnego związku. Inna koncepcja wywodzi wirusy od pierwotnych, bardzo prostych, ale jednak samodzielnych organizmów. Początkowo miały one korzystać z zasobów otaczającego je środowiska, a w miarę pojawiania się innych, bardziej złożonych komórek, wejść z nimi we współpracę. Efektem tego okazała się utrata samodzielności przez wirusy i przejęcie funkcji związanych z namnażaniem wirionów przez komórki-gospodarzy. BUDOWA WIRUSÓW Rys.1 Budowa wirusa Wiriony cechuje zarówno różnorodność kształtu jak i wielkości. Są one znacznie mniejsze niż komórki (około 28 - 200 nm) a ponadto mają dużo mniejsze genomy. Kwas nukleinowy znajduje się wewnątrz cząsteczki wirionu i otoczony jest przez białkowy "płaszcz" zwany kapsydem, precyzyjnie uformowany z kilku podjednostek białkowych tzw. kapsomerów. Informacja dotycząca formy kapsydu zawarta jest w strukturze kapsomerów, a
18
Embed
Wirus to stosunkowo mały patogen zbudowany z jednego typu ...p.zaliczaj.pl/attachment/10/11/0/natura_wirusow1.pdf · Wirus wścieklizny (a) i HIV (c) mają ściśle przylegające
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Wirus to stosunkowo mały patogen zbudowany z jednego typu kwasu nukleinowego
(DNA lub RNA, chociaż są wirusy, które w swoim cyklu życiowym przechodzą przez fazę
DNA oraz RNA). Są to cząstki, które nie mogą się namnażać na sztucznym podłożu. Nie
posiadają własnej maszynerii przemiany materii. Wirus może istnieć pozakomórkowo, jednak
wtedy nie zachodzą w nim żadne przemiany metaboliczne. Kompletna forma wirusa, wirion,
jest cząsteczką zawierającą kwas nukleinowy, otoczoną przez białka i niekiedy posiadającą
pewne inne komponenty makrocząsteczkowe. Oprócz wirusów istnieją inne bezkomórkowe
czynniki infekcyjne - złożone tylko z RNA wiroidy, wirusoidy oraz białkowe priony.
Istnieje kilka hipotez dotyczących pochodzenia wirusów. Według pierwszej, wirusy są
patologicznymi czynnymi cząsteczkami makroorganizmu. Przypomina to raka. Komórki
rakowe pochodzą z tego samego organizmu, ale mają zupełnie niezależne, patologiczne
właściwości i zachowują się jak pasożyty. Niektórzy uważają, że wirusy roślinne mogą
powstać wewnątrzkomórkowo, pod działaniem pewnych wewnętrznych bodźców,
wpływających na zaburzenia procesu przemiany materii. Według drugiej hipotezy, wirus jest
przedstawicielem pierwotnej, przedkomórkowej postaci życia. Wychodząc z założenia iż
wirusy są zaczątkami życia na Ziemi, niektórzy badacze chcieliby je uważać za twory
przejściowe między materią martwą a istotami żywymi. Wirusy wykazują pewne analogie do
transpozonów. Gdyby transpozon "ubrać" w białkową otoczkę i umożliwić mu
przedostawanie się do innych komórek, stałby się wirusem. Ale może być też odwrotnie -
transpozony to uwstecznione wirusy, które utraciły otoczki i zdolność atakowania innych
komórek. Może też być tak, że nie ma między nimi żadnego związku. Inna koncepcja
wywodzi wirusy od pierwotnych, bardzo prostych, ale jednak samodzielnych organizmów.
Początkowo miały one korzystać z zasobów otaczającego je środowiska, a w miarę
pojawiania się innych, bardziej złożonych komórek, wejść z nimi we współpracę. Efektem
tego okazała się utrata samodzielności przez wirusy i przejęcie funkcji związanych z
namnażaniem wirionów przez komórki-gospodarzy.
BUDOWA WIRUSÓW
Rys.1 Budowa wirusa
Wiriony cechuje zarówno różnorodność kształtu jak i wielkości. Są one znacznie
mniejsze niż komórki (około 28 - 200 nm) a ponadto mają dużo mniejsze genomy. Kwas
nukleinowy znajduje się wewnątrz cząsteczki wirionu i otoczony jest przez białkowy
"płaszcz" zwany kapsydem, precyzyjnie uformowany z kilku podjednostek białkowych tzw.
kapsomerów. Informacja dotycząca formy kapsydu zawarta jest w strukturze kapsomerów, a
Niedościgniona natura wirusów
2
tworzenie otoczki zachodzi na zasadzie samoskładania. Kompleks otoczki z kwasem
nukleinowym zwany nukleokapsydem, często jest dodatkowo otoczony dwuwarstwową błoną
lipidową zawierającą glikoproteiny pochodzenia wirusowego oraz lipidy pochodzące z błony
komórki gospodarza. Błona wirusa jest pierwszym elementem wchodzącym w interakcje z
komórką gospodarza i jej pochodzenie wpływa na sposób infekcji oraz penetracji wirusa
wewnątrz komórki. Wewnątrz wirionu mogą znajdować się specyficzne enzymy odgrywające
pewną rolę w procesie infekowania komórki gospodarza. Wiele wirusów zawiera własne
polimerazy, natomiast retrowirusy posiadają odwrotne transkryptazy. Ponadto w wirusach
występują neuroaminidazy, które rozrywając wiązania glikozydowe glikoprotein i
glikolipidów ułatwiają wirusom penetrację tkanek zwierzęcych oraz lizozym, który
umożliwia wniknięcie wirusów bakteryjnych do komórki oraz powoduje jej lizę.
Rys. 2 - Schemat struktury czterech cząstek wirusowych.
Wirus wścieklizny (a) i HIV (c) mają ściśle przylegające osłonki, wirus Herpes
simplex (d) ma słabo przylegającą osłonkę, podczas gdy adenowirus (b) nie ma osłonki.
Wielkości wirusów: (a) 180 nm, (b) 45 nm, (c) 100 nm, (d) 90 nm. Wirusy posiadają pewną
symetrię budowy. Symetria wirusów odnosi się do nukleokapsydu a nie do całego wirusa z
błoną. Wyróżniamy dwa podstawowe typy symetrii:
helikalna - podjednostki białkowe są ułożone w heliks (obrazowo można porównać do
okrągłej klatki schodowej), którego długość zależy od długości kwasu nukleinowego a
szerokość od wielkości i upakowania podjednostek. Przykładem jest tu wirus RNA
mozaiki tytoniowej TMV
Niedościgniona natura wirusów
3
ikosaedralna - jednostki białkowe tworzą dwudziestościan
Rys.3 – Wirion bryłowy z otoczką.
ZASADY REPRODUKCJI WIRUSA
Replikacja wirusa odbywa się dopiero po wprowadzeniu jego materiału genetycznego
do komórki. Gdy wirus znajdzie się w komórce rozpoczyna się jego reprodukcja. Proces ten
związany jest z infekowaniem komórki gospodarza. W związku z małą wielkością wirus
zawiera jedynie bardzo podstawowe informacje dotyczące jego genomu, regulacji reprodukcji
oraz budowy otoczki białkowej. Wobec tego podczas procesu reprodukcji jest on w dużym
stopniu zależny od metabolicznych i strukturalnych cech gospodarza, dostosowując je w
pewnym stopniu do swoich potrzeb. Wirus zdolny jest do wprowadzania dziedzicznych
(korzystnych lub destruktywnych) zmian w genomie gospodarza. Wirusy można
sklasyfikować w oparciu o organizację posiadanego przez nie materiału genetycznego.
Materiał genetyczny wirusów może występować w kilku formach: DNA jedno- lub
dwuniciowe, RNA jedno- lub dwuniciowe oraz zarówno DNA jak i RNA lecz na różnym
etapie istnienia wirionu. Poza tym dokonuje się podziału na grupy w zależności od rodzaju
infekowanego organizmu: wirusy roślinne, zwierzęce i bakteryjne.
PRZYŁĄCZENIE
Pierwszy etap replikacji wirusa charakteryzuje się dużą specyficznością interakcji
pomiędzy wirusem a gospodarzem. Cząsteczka wirusa posiada na swojej powierzchni białka,
które oddziałują ze specyficznymi elementami powierzchniowymi na komórce zwanymi
receptorami. Zwykle pełnią one w komórce normalne funkcje np. białka transportowe czy
białka otoczki bakteryjnej lub w przypadku grypy jest to glikoproteina na erytrocytach.
Jeśli receptor nie występuje lub jest zmieniony, wirus nie może adsorbować i infekcja
nie zajdzie - gospodarz staje się odporny na wirusa, oczywiście dopóki w wirusie nie zajdzie
mutacja umożliwiająca mu adsorpcję do zmutowanego receptora.
Niedościgniona natura wirusów
4
Przyłączanie się wirusa może zachodzić również na niespecyficznej drodze poprzez
fagocytozę lub inne procesy endocytozy (powszechne wśród wirusów zwierzęcych i
roślinnych).
PENETRACJA
Proces penetracji wirusa do wewnątrz komórki gospodarza zależny jest od charakteru
tej komórki, szczególnie od jej struktur powierzchniowych w wyniku czego penetracja
zachodzi inaczej w komórkach zwierzęcych pozbawionych ściany komórkowej niż w
roślinnych i bakteryjnych.
Przykładem skomplikowanego mechanizmu penetracji jest infekcja komórki E.coli
bakteriofagiem T4 (FIG 6.11) Wirion T4 posiada strukturę głowową, osadzoną na ogonku,
który kończy się zestawem włókien ogonowych. Włókna te jako pierwsze przyłączają się do
powierzchni komórki a następnie obkurczają co powoduje zbliżenie się rdzenia ogonka do
powierzchni komórki. Enzym wirusowy o charakterze lizozymu powoduje powstanie
niewielkiego otworu w ścianie komórkowej, przez który wnika DNA wirusowe.
Na tym etapie istnieje jeszcze możliwość usunięcia kwasu nukleinowego wirusa
poprzez działanie enzymów restrykcyjnych znajdujących się na terenie komórki. Jednakże
wirusy "nauczyły się" przeciwdziałać temu procesowi; modyfikując kwasy nukleinowe w
podobny sposób jak komórki gospodarza lub hamując działanie systemów restrykcyjnych
przez specyficzne białka.
Rys. 4 - Sposoby wnikania wirusów.
PODZIAŁ WIRUSÓW
Podział systematyczny wirusów opiera się na rodzaju występującego w nich kwasu
nukleinowego (DNA lub RNA) oraz na szczegółach budowy kapsydu. Ze względów
metodologicznych wirusy dzieli się na: bakteryjne (bakteriofagi), roślinne i zwierzęce.
Wirusy bakteryjne (fagi, bakteriofagi) zakażają bakterie. Zbudowane są z kwasu
nukleinowego (DNA lub RNA) otoczonego osłonką białkową, często wydłużającą się w
ogonek, przez który nić kwasu nukleinowego jest wstrzykiwana do komórki bakteryjnej.