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. 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. 2. 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 onkogenny Wirus grypy Wirus ptasiej grypy Wirus mozaiki tytoniu Wirus ebola
RNA wirusy wirus grypy (Orthomyxoviridae) wirus świnki (Paramyxoviridae) wirus odry (Paramyxoviridae) wirus polio (Picornaviridae) wirus różyczki (Togaviridae) DNA wirusy wirus brodawek ludzkich (Papovaviridae) wirus opryszczki (Herpesviridae) wirus ospy wietrznej (Herpesviridae) wirus półpaśca (Herpesviridae) 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 utrzymujążywotność, 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