Wirusy - Szkolnictwo.pl

advertisement
Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej
Portalu www.szkolnictwo.pl
Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie
w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie
i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania
w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.
WIRUSY
Co łączy AIDS, wściekliznę, ospę i chorobę zwaną mozaiką tytoniową???
Wszystkie te choroby są wywoływane przez wirusy, znajdujące się na
pograniczu materii nieożywionej i organizmami żywymi. Określa się je
jako „drobnoustroje” potencjalnie chorobotwórcze. Mimo określenia,
które sugeruje, że chodzi o jakieś organizmy, wirusy we współczesnej
systematyce nie zostały przypisane do żadnego z królestw. Dzieje się
tak dlatego, że wykazują szereg cech takich jak:
- brak budowy komórkowej;
- brak jakichkolwiek „samodzielnych” czynności życiowych, a
szczególnie możliwości realizowania przemian metabolicznych
związanych z przekształcaniem energii;
- brak zdolności do rozmnażania – wirusy mogą się jedynie namnażać
w środowisku zakażonych przez siebie komórek. Fakt realizowania
programu życiowego wyłącznie w komórkach powoduje, że wirusy są
bezwzględnymi pasożytami.
Powstanie wirusów do dziś nie zostało wyjaśnione. Na ten temat
istnieją trzy hipotezy.
• Pierwsza zakłada, że są to formy przejściowe pomiędzy martwą
i żywą materią organiczną. Są jak gdyby żyjącym dowodem na
powstanie protobiontów (hipotetycznych, najprymitywniejszych
form życia) poprzez łączenie się kwasów nukleinowych z
białkami.
• Według drugiej hipotezy, prosta budowa wirusów jest
uwstecznieniem – adaptacją do pasożytniczego trybu życia.
• Wreszcie trzecia hipoteza zakłada, że wirusy to fragmenty
komórek (chromosomów lub kwasów nukleinowych), które
oddzieliły się od struktur macierzystych i stanowią elementy
patologiczne, zdolne do powielania się w komórkach.
• Nazwa wirus pochodzi z języka łacińskiego (virus – jad) i jest
związane z faktem iż znane są wyłącznie wirusy pasożytnicze.
Według Andre Lwoff’a – odkrywcy struktury wirusów – można je
zdefiniować jako:
„zakaźny,
potencjalnie
patogenny
nukleoproteid,
istniejący tylko pod postacią jednego kwasu nukleinowego, który
reprodukuje materiał genetyczny, jest niezdolny do podziałów
poza komórką i zazwyczaj nie posiada enzymów (a zatem nie
wykazuje metabolizmu).”
Wielkość wirusów
Analiza wielkości wirusów i elementów ich budowy była możliwa
dzięki mikroskopii elektronowej. Do największych należy wirus
ospy, którego można dostrzec już w mikroskopie świetlnym oraz
wirus świnki i wścieklizny, które osiągają wielkość 200 – 400
nm. Do najmniejszych należą z kolei: wirus choroby HeinegoMedina, zapalenia mózgu i pryszczycy, osiągając wielkość
kilkudziesięciu, kilkunastu nm (są więc znacznie mniejsze od
komórek bakteryjnych).
Budowa wirusów
• Pojedynczą
cząstkę
wirusa
nazywamy wirionem. Wirion ma
bardzo prostą budowę - składa się z
dwóch elementów. Jednym jest
materiał genetyczny (DNA lub RNA –
nigdy oba naraz) – (1), natomiast
drugi element to otoczka białkowa
zwana kapsydem (2), który ochrania
materiał genetyczny. Niektóre wirusy
są również pokryte zewnętrzną,
błoniastą osłonką (3) zawierającą
białka, lipidy, węglowodany i ślady
metali. Częste zmiany białek w
osłonkach m.in. wirusów grypy i HIV,
prowadzą do szybkiego powstawania
nowych
odmian,
co
utrudnia
naukowcom
opracowywanie
skutecznych szczepionek.
1
2
3
Kształt wirusów
Kształt wirusów określany jest przez układ jednostek białkowych kapsomerów tworzących kapsyd. Znane są wirusy o różnym
stopniu skomplikowania, od stosunkowo prostych, bryłowych
(zbudowanych jedynie z kwasu nukleinowego połączonego
białkiem), poprzez pałeczkowate i bryłowo – spiralne.
Wirusy bryłowe mają kształt wielościanów (wirus choroby Heinego
– Medina) lub kul z kompleksami glikoprotein na powierzchni
(wirus grypy).
Wirusy pałeczkowate (spiralne) najczęściej posiadają kształt
pałeczki (wirus mozaiki tytoniowej).
Najciekawsze kształty: bryłowo – spiralne mają bakteriofagi (fagi) –
wirusy atakujące komórki bakterii.
Kształt wirusów
BAKTERIOFAGII
1
2
3
4
• Są to wirusy atakujące komórki bakteryjne, należą do najbardziej
złożonych wirusów. Najczęściej składają się z wielościennej
główki (1), wewnątrz której znajduje się zwinięta cząsteczka
kwasu nukleinowego (2). Większość, lecz nie wszystkie, zawierają
jako materiał genetyczny DNA. Wiele fagów ma także do główki
doczepiony ogonek (3), od którego odchodzą włókna (4)służące
do przyczepiania się do komórki bakterii.
• Ponieważ fagi można łatwo hodować w laboratorium wewnątrz
żywych bakterii, większość aktualnej wiedzy na temat wirusów
pochodzi właśnie z badań nad bakteriofagami.
Wirusy nie wykazują metabolizmu, nie posiadają także organelli,
które umożliwiłyby im rozmnażanie. Wirusy potomne powstają
wyłącznie w żywych komórkach, stąd proces ten przyjęto
nazywać namnażaniem (aby odróżnić go od rozmnażania
mającego związek z podziałami komórek).
Proces namnażania się wirusów składa się z kilku faz:
- adsorpcji,
- penetracji (wnikania),
- replikacji,
- dojrzewania (składania),
- uwalniania (elucji).
Namnażanie wirusów rozpoczyna się fazą adsorpcji, w której wirus
styka się z powierzchnią atakowanej komórki.
Zasadnicze znaczenie dla zakażenia wirusowego mają receptory
komórkowe. Jeżeli komórka nie posiada receptorów swoistych
dla danego wirusa nie może zostać przez niego zaatakowana
(stąd np. ludzie nie mogą ulec zakażeniu wirusem mozaiki
tytoniowej, gdyż na powierzchni ludzkich komórek nie ma
receptorów dla tego wirusa).
Po połączeniu z receptorem cały wirion przenika do cytoplazmy
komórki na drodze pinocytozy lub tzw. wiropeksji (rodzaj
fagocytozy) – etap ten to faza penetracji.
ADSORPCJA
WIRUS
RECEPTOR
Pierwszy etap zakażania jest nieco odmienny w przypadku
bakteriofagów. Ponieważ u bakterii nie zachodzą procesy
pinocytozy ani fagocytozy bakteriofagi – po połączeniu się z
receptorem – wstrzykują do wnętrza komórki bakteryjnej kwas
nukleinowy, natomiast cała reszta (kapsyd) pozostaje na
zewnątrz. „Wstrzykiwanie” materiału genetycznego odbywa się
przez skracanie trzonka.
Dalsze etapy namnażania wirusów są takie same zarówno w
przypadku atakowanych komórek eukariotycznych jaki
prokariotycznych.
WSTRZYKIWANIA MATERIAŁU GENETYCZNEGO
BAKTERIOFAGA
• Po wniknięciu do komórki rozpoczyna się faza replikacji. Wirus
wchodzi w tzw. okres utajenia (eklipsy), w którym nie można
stwierdzić mikroskopowo jego obecności w komórce. Wówczas
też uwolniony z kapsydu kwas nukleinowy podporządkowuje
sobie metabolizm zainfekowanej komórki. Wykorzystując
rybosomy komórki gospodarza, jego energię i wiele z jego
enzymów, wirus powiela elementy składowe własnych
cząsteczek, kwasu nukleinowego jak i składników kapsydu).
Jedynie osłonki nie są wytwarzane przez wirusa, ale „porywane”
z błony komórki gospodarza, w czasie opuszczania ją przez
wirusy potomne.
• Te wirusy, które jako materiał genetyczny zawierają RNA a nie
DNA, na początku swego kwasu nukleinowego zawierają zapis
enzymu – odwrotnej transkryptazy. W obecności tego enzymu
na matrycy wirusowego RNA syntetyzowana jest cząsteczka
DNA, a następnie zostaje ona wykorzystana jako „gen” do
powielania cząstek wirusowego RNA i jego składników.
• Faza składania (dojrzewania) rozpoczyna się gdy zreplikowany
materiał genetyczny oraz podjednostki białkowe łączą się w
cząstki wirusowe.
• Wyeksploatowana do granic komórka często ulega rozpadowi i
wówczas zreplikowane cząstki wirusa wydostają się na
zewnątrz, zakażając inne komórki. Faza ta – uwalniania, elucji –
zachodzi zarówno w komórkach, które ulegają rozpadowi (lizie)
oraz w tych, które nie zostają całkowicie zniszczone. Wówczas
wirusy wydostają się kanałami siateczki śródplazmatycznej ,
albo też uwypuklają plazmolemmę a następnie odrywają się
wraz z jej kawałkami.
• Nowo powstałe wirusy po opuszczeniu komórki gospodarza
atakują kolejne. Gdyby nie mechanizmy obronne, takie
namnażanie wirusów w krótkim czasie doprowadziłoby do
zniszczenia wszystkich komórek danego rodzaju. Jedną z linii
obronnych jest zdolność atakowanych komórek do uwalniania
białka – interferonu. Uniemożliwia on namnażanie wirusów w
komórkach. Również po pewnym czasie od zakażenia – po
około 14 dniach – zaatakowany organizm zaczyna wytwarzać
przeciwciała, które niszczą wirusy.
• Namnażanie cząstek wirusa, kończące się śmiercią komórki
gospodarza,
nosi
nazwę
cyklu
litycznego
i
jest
charakterystyczne dla wirusów zjadliwych (wirulentnych).
Istnieją jednak także wirusy tzw. łagodne, które nie niszczą
swoich gospodarzy. Wirusy te włączają własny materiał
genetyczny w obręb komórkowego DNA, a następnie replikują
go wraz z materiałem gospodarza. Nie powodując rozpadu
takiej komórki wirusy mogą zostać przekazane komórkom
potomnym w procesach podziałów mitotycznych. Cykl taki nosi
nazwę lizogennego i wbrew nazwy nie powoduje lizy komórek.
Wirus w postaci „zamaskowanej” jest jednak potencjalnie
lizogenny, co oznacza, że może powrócić do normalnego cyklu
namnażania kończącego się lizą.
ADSORPCJA
ELUCJA
WNIKANIE
DOJRZEWANIE
REPLIKACJA
2
1
3
CLT
CLG
Zależność pomiędzy cyklem litycznym –CLT, a cyklem lizogennym – CLG
1-bakteriofag, 2-DNA bakteriofaga, 3-chromosom bakteryjny
Literatura:
• Lewiński W., Walkiewicz J., 2000. Biologia 1. Operon, Rumia
• Danowski J., Repetytorium dla maturzystów i kandydatów na
uczelnie medyczne. Tom 3. Medyk, Warszawa
• Villee i inni, 1996. Biologia. Multico, Warszawa
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

66+6+6+

2 Cards basiek49

Prace Magisterskie

2 Cards Pisanie PRAC

Create flashcards