Wirusy i bakterie

Wirusy i bakterie
Barbara Lewicka
Budowa wirusa HIV
•a) glikoproteina 120,
b) glikoproteina 41,
c) lipidowa osłonka zewnętrzna,
d) białkowa osłonka rdzenia,
e) proteaza,
f) kapsyd,
g) RNA,
h) odwrotna transkryptaza,
i) integraza
Zakażenie komórki
Zakażenie komórki przez wirusy może przebiegać - w zależności od gatunku - na
wiele sposobów. Jednakże niezależnie od występujących różnic, podstawowe
procesy zachodzące podczas takiej infekcji są wspólne dla wszystkich wirusów.
Najbardziej ogólny schemat przedstawiony jest na poniższym rysunku:
1.
2.
•
•
•
Adsorpcja - proces przylegania wirusa do powierzchni komórki jest oczywiście niezbędnym wstępem do zakażenia. Opiera się
ona na połączeniu ze specyficznym receptorem, z czego z kolei
wynika tropizm tkankowy wirusa. Białko wirusowe, od którego
zależy rozpoznanie komórki to tzw. białko wiążące receptor.
Penetracja jest procesem wnikania wirusa do komórki po jego
uprzednim połączeniu się z receptorem. Może ono zachodzić na
jeden z trzech podstawowych sposobów:
fuzja - zachodzi w przypadku wirusów, które są otoczone błoną
lipidową zawierającą białko fuzyjne. Otoczka lipidowa wirusa
zlewa się z błoną komórkową, dzięki czemu wirus wnika do
wnętrza;
wiropeksja jest sposobem polegającym na wykorzystaniu
naturalnych mechanizmów komórki, które są wykorzystywane do
pobierania różnych substancji odżywczych i regulacyjnych. Także
w tym przypadku wirus musi posiadać otoczkę, gdyż na jednym z
etapów wiropeksji dochodzi do zlewania się błon;
"wślizgiwanie się" (endocytoza) polega na bezpośrednim
przejściu przez błonę komórki. Zachodzi ono w przypadku wirusów
bezotoczkowych.
3. Odpłaszczenie wirusa polega na uwolnieniu materiału
genetycznego wirusa. W przypadku fuzji i wiropeksji zwykle
następuje ono już podczas wnikania, gdyż jest bezpośrednio
związane z mechanizmem penetracji.
4. Produkcja białek wczesnych - zanim genom zostanie
zreplikowany, często zdarza się, że potrzebne są białka niezbędne
do pewnych czynności z tym związanych oraz inne, odpowiedzialne
za zmianę metabolizmu komórki.
5. Replikacja genomu zachodzi w różny sposób, zależnie od
charakteru materiału genetycznego, co zostało przedstawione
wcześniej. Tutaj może dojść także do integracji genomu wirusa z
genomem gospodarza.
6. Produkcja białek późnych zachodzi z reguły na podstawie kodu
genetycznego ze świeżo wyprodukowanych nowych genomów. Są
to zwykle białka strukturalne, wchodzące w skład kapsydu, oraz
białka umożliwiające prawidłowe złożenie wirionów.
7. Składanie wirionów to proces, w którym dochodzi do wytworzenia
nukleokapsydów.
8. Uwalnianie wirionów z komórki następuje po ich złożeniu. Wirusy
bezotoczkowe zwykle uwalniają się po śmierci komórki i jej
rozpadzie, natomiast wirusy otoczkowe pączkują z powierzchni
komórki. Otoczka lipidowa wirusa to zwykle pozyskany na tym
etapie fragment błony komórkowej gospodarza.
• fagi - wirusy wywołujące choroby komórek bakterii. Zawierają
kwas nukleinowy: DNA lub RNA (bardzo rzadko), otoczony
przez płaszcz białkowy (kapsyd). Zwykle zbudowane są z
główki zawierającej kwas nukleinowy oraz z rurkowatego
"ogonka", który służy do przyczepiania się do powierzchni
bakterii oraz do wpuszczania nici DNA do wnętrza bakterii.
Rodzaje kwasów nukleinowych
wirusów
Rodzaje wirusów
Wirus opryszczki
Wirus ptasiej grypy
Wirus onkogenny
Wirus mozaiki tytoniu
Wirus grypy
Wirus ebola
RNA wirusy
DNA wirusy
wirus grypy (Orthomyxoviridae)
wirus brodawek ludzkich
(Papovaviridae)
wirus świnki (Paramyxoviridae)
wirus opryszczki
(Herpesviridae)
wirus odry (Paramyxoviridae)
wirus ospy wietrznej
(Herpesviridae)
wirus polio (Picornaviridae)
wirus półpaśca (Herpesviridae)
wirus różyczki (Togaviridae)
wirus ospy prawdziwej
(Poxviridae)
wirus żółtej febry (Togaviridae)
wirus kleszczowego zapalenia mózgu
(Togaviridae)
wirus Ebola (Filioviridae)
wirus wścieklizny (Rhabdoviridae)
wirus HIV (Retroviridae)
wirus SARS (Coronaviridae)
Bakterie
Kształty komórek bakteryjnych
• Bakterie (łac. Bacteriae, od gr. bakterion –
"pałeczka") – grupa mikroorganizmów,
stanowiących osobne królestwo. Są to
jednokomórkowce lub zespoły komórek o
budowie prokariotycznej. Badaniem
bakterii zajmuje się bakteriologia, gałąź
mikrobiologii.
Budowa komórki bakteryjnej
Podstawowym jej składnikiem jest mureina (peptydoglikan). Jest to polimer
kwasu N-acetylomuraminowego i N-acetyloglukozoaminy połączonych
wiązaniami beta-1,4 w łańcuchy kilkudziesięcioczłonowe
Rozmnażanie bakterii
Chemosynteza – starszy ewolucyjnie od fotosyntezy i mniej od
niej skomplikowany sposób samożywności. Przeprowadzają go
organizmy nazywane chemoautotrofami, wyłącznie bakterie,
których źródłem energii do asymilacji dwutlenku węgla (CO2) są
reakcje utlenienia prostszych związków nieorganicznych chemolitotrofy, lub związków organicznych (jak na przykład
metan)- chemoorganotrofy. Pełni ona bardzo ważna rolę w
obiegach pierwiastków ważnych biologicznie (azotu, węgla,
fosforu). Tak jak u fotosyntetyzujących autotrofów, chemosynteza
jest źródłem związków organicznych, czyli sześciowęglowych
cukrów (jak na przykład glukoza) i ewentualnie związków
trzywęglowych.
Chemosyntezę można podzielić na dwa etapy:
utlenianie związku chemicznego (odpowiednik fazy jasnej
fotosyntezy, w którym dany organizm wytwarza energię użyteczną
biologicznie (ATP);
związanie CO2 i produkcja glukozy (na tej samej zasadzie co faza
ciemna fotosyntezy).
Bakterie chemosyntetyzujące podzielono na:
bakterie nitryfikacyjne:
bakterie z rodzaju Nitrosomonas (wykorzystują utlenianie amoniaku do azotynów soli kwasu azotowego(III)):
2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + ENERGIA (ok. 664 kJ)
bakterie z rodzaju Nitrobacter (wykorzytują utlenianie azotynów do azotanów - soli
kwasu azotowego(V)):
2HNO2 + O2 → 2HNO3 + ENERGIA (ok. 151 kJ)
siarkowe:
bakterie z rodzaju Beggiatoa (utleniają siarkowodór do czystej siarki):
2H2S + O2 → 2H2O + 2S + ENERGIA (ok. 273 kJ)
bakterie z rodzaju Thiotrix (utleniają czystą siarke do kwasu siarkowego(VI)):
2S + 2H2O + 3O2 → 2H2SO4 + ENERGIA (ok. 1193 kJ)
wodorowe:
bakterie z rodzaju Hydrogenomonas (utleniają wodór do wody):
2H2 + O2 → 2H2O + ENERGIA (ok. 479 kJ)
żelaziste:
bakterie z rodzaju Ferrobacillus (utleniają sole żelaza(II) do soli żelaza(III)):
2Fe(HCO3)2 + 1/2O2 + H2O → 2Fe(OH)3 + 4CO2 + ENERGIA (ok. 168 kJ)
bakterie metanowe:
bakterie utleniające metan do dwutlenku węgla:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + ENERGIA (ok. 445 kJ)
Ze względu na temperaturę, w której bakterie utrzymują żywotność, dzielimy je
na:
bakterie psychrofilne - giną poniżej temperatury 0°C i powyżej 30°C, najlepiej
rozwijają się w temperaturze: 15°C
bakterie mezofilne - giną poniżej temperatury 10°C i powyżej 45°C, najlepiej
rozwijają się w temperaturze: 30-37°C. W tej grupie znajdują się bakterie
chorobotwórcze, dla których optymalna jest temperatura ciała ludzkiego
bakterie termofilne - giną poniżej temperatury 40°C i powyżej 70°C, najlepiej
rozwijają się w temperaturze 52°C. Bakterie te żyją w gorących źródłach
siarkowych, żelazowych oraz w gorących ściekach