Odpowiedź na pytanie czy wirusy należą do świata organizmów żywych nie jest jednoznaczna.

Transkrypt

1 Wirusy. Weronika Kubiak Pierwsze podejrzenia co do występowania wirusów pojawiły się na przełomie XIX i XX wieku. Uczeni badający liście tytoniu zarażone nieznaną dotąd chorobą określili, że musi być ona wywoływana przez czynniki znacznie mniejsze niż bakterie, bo nie widoczne pod mikroskopem świetlnym. Badania prowadzone w latach 40 XX wieku z wykorzystaniem mikroskopu elektronowego potwierdziły przypuszczenia badaczy: chorobę liści tytoniu wywoływały patogeny, których rozmiar waha się w granicach nm (dla porównania wielkość bakterii to 1-2 μm). Twory te zostały nazwane wirusami. Odpowiedź na pytanie czy wirusy należą do świata organizmów żywych nie jest jednoznaczna. SĄ MARTWE, BO: brak budowy komórkowej brak własnego metabolizmu i objawów życia poza organizmem żywiciela brak układów enzymatycznych SĄ ŻYWE, BO: zbudowane z białek i kwasów nukleinowych, czasem lipidów (substraty charakterystyczne dla organizmów żywych) ich materiał genetyczny ewoluuje* przekazują cechy organizmów macierzystych na organizmy potomne (dziedziczenie cech) * ewolucja wirusów rozumiana jest jako ich zdolność do częstych i szybkich mutacji materiału genetycznego, zachodzących w organizmie żywiciela. Jako, że mutacje dotyczą zwłaszcza białek otoczki, utrudniają one organizmowi rozpoznanie danego wirusa przez układ immunologiczny. Dlatego też szczepionki przeciwko grypie sezonowej należy powtarzać co roku. Ich pochodzenie wciąż, pomimo szerokiego spektrum możliwości prowadzenia badań molekularnych, budzi kontrowersje. Znanych jest kilka teorii dotyczących ich pochodzenia: wywodzą się z od uwolnionych z chromosomów fragmentów DNA, podobnych do plazmidów poprzez pasożytniczy tryb życia skrajnie uprościły swoją budowę Wirusy wykazują charakterystyczna budowę. Poza organizmem żywiciela mówi się o formie wirionu pojedynczej, kompletnej cząstce wirusowej, zdolnej do przetrwania poza komórką i zakażenia jej. 1 Materiał genetyczny w formie jedno lub dwu niciowego DNA lub RNA. DNA może także występować w formie kolistej (RNA tylko w formie liniowej). Ilość genów kodowanych przez materiał jest niewielka (kilka-kilkanaście białek) 2 Białkowo lipidowa osłonka występuje u niektórych wirusów (np. wirus grypy, HIV) jest tworzona przez lipidy gospodarza. Okrywa i chroni kapsyd 3 kapsyd otoczka utworzona z białek (kapsomerów). Przyjmuje różne, charakterystyczne dla wirusa kształty (kulisty wirus grypy, wielobocznybakteriofag T4, pałeczkowaty - wirus

2 mozaiki tytoniu) 4-Glikoproteiny charakterystyczne dla danego wirusa Specyficzna jest również budowa wirusów bakteryjnych bakteriofagów. 1 materiał genetyczny dwuniciowe DNA 2 - główka, pełniąca rolę kapsydu, zbudowana z kapsomerów, w niej zmagazynowany jest materiał genetyczny bakteriofaga 3 kurczliwa pochewka ogona umożliwia przebijanie błony i ściany komórkowej bakterii oraz tworzenie kanału, przez który wnika materiał genetyczny 4 włókna ogonka umożliwiają przyczepienie się do powierzchni, mocują faga na błonie bakterii. Dzięki nim fagi rozpoznają swoiste dla nich bakterie. Bakteriofagi mogą się cechować dwojakim cyklem życiowym: LITYCZNYM, charakterystycznym dla wirusów zjadliwych. Składają się na niego etapy: o Adsorpcja, czyli przyczepianie się faga do powierzchni bakterii dzięki włókienkom ogonka. o Penetracja, czyli przebicie ściany i błony komórkowej przez białka obecne w kurczliwej pochewce ogonka, co umożliwia wstrzyknięcie materiału genetycznego wirusa do wnętrza komórki. o Replikacja, czyli proces, w którym materiał genetyczny wirusa przejmuje kontrolę nad metabolizmem komórki, na skutek czego jej enzymy produkują białka kapsydu i powielają wirusowe DNA. o Składanie, czyli kompletowanie nowych bakteriofagów ze zsyntezowanych elementów. o Uwalnianie (elucja), czyli uwolnienie potowych wirionów poprzez lizę (rozerwanie) komórki bakteryjnej. Może ono nastąpić samorzutnie, lub na skutek ekspresji kodowanych w wirusowym DNA genów, warunkujących syntezę enzymów litycznych, rozkładających ścianę komórkową.

3 Cykl ten występuje u Faga T4 LIZOGENICZNYM, który także można podzielić na etapy: o Wnikanie wirusowego materiału genetycznego do komórki gospodarza. Różne szczepy wirusów charakteryzują się różną wirulencją, to znaczy różną zdolnością do wniknięcia, namnożenia się oraz uszkodzenia tkanek zainfekowanego organizmu. o Integracja wirusowego DNA z materiałem gospodarza. Co ważne, DNA wirusa nie ulega ekspresji, włącza się w materiał genetyczny komórki w ściśle określonym miejscu, przechodząc w nieczynną postać profaga. o Podczas podziałów komórki bakteryjnej, materiał genetyczny wirusa jest replikowany i przekazywany komórkom potomnym. Mówi się, że wirus znajduje się w tzw. stadium eklipsy, nazywanej też fazą życia utajonego o Pod wpływem promieniowania UV, wysokiej temperatury czy osłabienia komórki gospodarza, profag może zostać uwolniony z chromosomu bakteryjnego i wejść w cykl lityczny, zakończony śmiercią komórki. Cykl ten występuje u Faga λ Nieco inny cykl jest charakterystyczny dla wirusów zwierzęcych. Składają się na niego poszczególne fazy: o Glikoproteinowa osłonka wirusa rozpoznaje miejsca-receptory komórki gospodarza i tam łączy się z jego błoną komórkową, wnikając do środka. o Enzymy komórkowe rozkładają kapsyd, uwalniając materiał genetyczny wirusa. o Materiał genetyczny wirusa przejmuje kontrolę nad metabolizmem komórki, powodując powielanie władnego kwasu nukleinowego, syntezę białek kapsydu i glikoprotein osłonki. o Wytworzone w komórce winiony są odpączkowywane w osłonce z błony komórkowej z glikoproteinami. Komórka nie ulega zniszczeniu. Cykl życiowy retrowirusów. enzym transkryptazę RETROWIRUSY to jedna z grup RNA-wirusów, atakująca wyłącznie komórki eukariotyczne. Ich genom składa się wyłącznie z RNA i koduje odwrotną (rewertazę), przepisującą

4 informację genetyczną z DNA na RNA. W wyniku tego procesu powstaje nic DNA-RNA, z której enzymatycznie usuwa się RNA i syntetyzuje komplementarną nic DNA. Do najbardziej znanych retrowirusów należą: wirus HIV (wirus nabytego niedoboru odporności człowieka), wirus BIV (wirus niedoboru odporności bydła), wirus HTLV (wirus białaczki ludzkiej komórek T) Wirusy roślinne to najczęściej RNA-wirusy. Wirusy atakujące komórki roślinne wnikają do jej wnętrza jedynie w miejscu mechanicznego uszkodzenia ściany komórkowej (np. na skutek mrozu czy ukąszenia owada). Do kolejnych komórek wirusy przedostają się przez plazmodesmy, co prowadzi do zakażenia systemowego, obejmującego całą roślinę. Choroby wirusowe roślin doprowadzają do zmian morfologicznych i fizjologicznych. Najczęstsze objawy zewnętrzne to: zmiany barwy liści, miejscowe martwice (nekrozy), lokalny rozrost tkanek a także przebarwienia i zniekształcenia płatków kwiatowych. Dzięki możliwości infekowania komórek bez konieczności przenikania przez błony komórkowe, u roślin wykształciły się jeszcze prostsze formy infekcyjne wiroidy. Są to zakaźne cząstki składające się wyłącznie z kolistego, jednoniciowego RNA. Nie posiadają kapsydu tak jak wirusy, nie są związane z żadnymi białkami. Wybrane choroby wirusowe roślin i zwierząt nazwa choroby droga zarażenia objawy i przebieg choroby wirusowe roślin mozaika tytoniu mechaniczne uszkodzenie charakterystyczny wzór na liściach roślin przez otarcia roślin, objawy występują na nerwach i blaszkach. smugowatość mszyce, przenoszony z Nekroza, usychanie liści, drobnienie bulw ziemniaka bulwami ziemniaka choroby wirusowe człowieka Odra droga kropelkowa w pierwszej fazie: kaszel, wyciek z nosa; w drugiej: wysypka świnka droga kropelkowa, olbrzymienie ślinianek, u dorosłych ospa wietrzna różyczka grypa choroba Heinego-Medina Wirusowe zapalenie wątroby przez ślinę bezpośredni, droga kropelkowa droga kropelkowa droga kropelkowa droga feralno - oralna Typ A: droga pokarmowa Typy B, C przez płyny ustrojowe dodatkowo: gorączka, bóle mięśniowe gorączka, ból głowy, czerwone plamki przekształcające się w pęcherzyki surowicze wypełnione płynem często bezobjawowo, czasem drobna, różowa wysypka. Niebezpieczna dla kobiet w ciąży może skutkować wadami rozwojowymi płodu wysoka gorączka, bóle kostno stawowe, bóle gardła, osłabienie uszkodzenie układu nerwowego, objawy grypopodobne, bóle głowy ze sztywnością karku objawy grypopodobne, nudności, biegunka. Często chorobą towarzyszącą jest żółtaczka Opryszczka pojawiają się pękające pęcherzyki. Zmianom

5 pryszczyca Nosówka Wścieklizna bezpośredni mogą towarzyszyć objawy grypopodobne. Choroby wirusowe zwierząt gorączka, pęcherzyki na błonach śluzowych bezpośredni, droga pyska, racicach i wymieniu charakterystyczna pokarmowa, dla zwierząt parzystokopytnych. powietrzna bezpośredni bezpośredni różny przebieg: od zakażeń bezobjawowych do stanów ciężkich, kończących się zgonem. Choroba psowatych chwiejny krok, brak koordynacji, niemożność wydania dźwięku, wrażenie duszenia się. Zwierzęta wydają się bardzo łagodne Rola wirusów w organizmach żywych Mogą być odpowiedzialne za powstawanie i rozwój nowotworów. Szacuje się, że około 15% ludzkich chorób nowotworowych ma wirusowe pochodzenie. Odsetek ten jest znacznie większy u ptaków. Przykłady wirusów i powodowanych przez nie chorób nowotworowych: Wirus Wirusy zapalenia wątroby, włączając WZW i WZW C HTLV-1 Wirus brodawczaka ludzkiego Wirus Epsteina-Barr Powiązane typy nowotworu Rak wątrobowokomórkowy Białaczka dorosłych limfocytów T Rak szyjki macicy, skóry, odbytu i prącia Chłoniak Burkitta, Ziarnica złośliwa, B lymphoproliferative disease i Rak jamy nosowo-gardłowej Pod koniec cyklu lizygenicznego bakteriofaga i jego przejścia w końcową fazę cyklu litycznego, materiał genetyczny komórki bakteryjnej jest cięty na małe fragmenty. W procesie składania winionu może dojść do upakowania części genoforu do wnętrza kapsydu. Podczas kolejnej infekcji, fragmenty bakteryjnego DNA będą się przedostawały z jednej komórki do drugiej. Proces ten nosi nazwę transdukcji. DNA wirusów jest powszechnie wykorzystywane w inżynierii genetycznej jako wektor, służący wprowadzeniu żądanej sekwencji DNA do komórki. Są one wykorzystywane do klonowania DNA lub produkcji polipeptydów kodowanych przez wprowadzone geny.

6 Bibliografia: Biologia. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego. Część 1 tom 1. Wydawnictwo Szkolne i Pegdagogiczne. Biologia. Jedność i różnorodność. Wydawnictwo Szkolne PWN Repetytorium Maturzysty, biologia. Wydawnictwo edukacyjne GREG Vademecum Matura BIOLOGIA Wydawnictwo Operon Tabelka dotycząca wirusów onkogennych pochodzi ze strony grafiki pochodzą ze strony: