Biologia dla kierunku II

wirusy są bezkomórkowe, co oznacza, że są bytami biologicznymi, które nie mają struktury komórkowej. Dlatego brakuje im większości składników komórek, takich jak organelle, rybosomy i błona plazmatyczna. Wirion składa się z rdzenia kwasu nukleinowego, zewnętrznej powłoki białkowej lub kapsydu, a czasami zewnętrznej otoczki zbudowanej z błon białkowych i fosfolipidowych pochodzących z komórki gospodarza. Wirusy mogą również zawierać dodatkowe białka, takie jak enzymy, w kapsydzie lub przyłączone do genomu wirusa. Najbardziej oczywistą różnicą między członkami różnych rodzin wirusowych jest zróżnicowanie ich morfologii, które jest dość zróżnicowane. Interesującą cechą złożoności wirusowej jest to, że złożoność gospodarza niekoniecznie koreluje ze złożonością wirionu. W rzeczywistości niektóre z najbardziej złożonych struktur wirionowych znajdują się w bakteriofagach-wirusach, które infekują najprostsze żywe organizmy, bakterie.

rodzaje kwasów nukleinowych

w przeciwieństwie do prawie wszystkich organizmów żywych, które wykorzystują DNA jako materiał genetyczny, wirusy mogą używać DNA lub RNA. Rdzeń wirusa zawiera Genom-całkowitą zawartość genetyczną wirusa. Genomy wirusowe wydają się być małe, zawierające tylko te geny, które kodują białka, których wirus nie może uzyskać z komórki gospodarza. Ten materiał genetyczny może być jedno-lub dwuniciowy. Może być również liniowy lub kołowy. Podczas gdy większość wirusów zawiera pojedynczy kwas nukleinowy, inne mają genomy podzielone na kilka segmentów. Genom RNA wirusa grypy jest segmentowany, co przyczynia się do jego zmienności i ciągłej ewolucji i wyjaśnia, dlaczego trudno jest opracować szczepionkę przeciwko niemu.

w wirusach DNA wirusowe DNA kieruje białkami replikacyjnymi komórki gospodarza do syntezy nowych kopii genomu wirusa oraz do transkrypcji i tłumaczenia tego genomu na białka wirusowe. Choroby ludzkie wywołane przez wirusy DNA obejmują ospę wietrzną, wirusowe zapalenie wątroby typu B i adenowirusy. Przenoszone drogą płciową wirusy DNA obejmują wirusa opryszczki i wirusa brodawczaka ludzkiego (HPV), który był związany z rakiem szyjki macicy i brodawek narządów płciowych.

wirusy RNA zawierają tylko RNA jako materiał genetyczny. Aby replikować genomy w komórce gospodarza, wirusy RNA muszą kodować własne enzymy, które mogą replikować RNA w RNA lub, w retrowirusach, w DNA. Te enzymy polimerazy RNA częściej popełniają błędy kopiowania niż polimerazy DNA i dlatego często popełniają błędy podczas transkrypcji. Z tego powodu mutacje w wirusach RNA występują częściej niż w wirusach DNA. Powoduje to, że zmieniają się i szybciej dostosowują do gospodarza. Choroby ludzkie wywoływane przez wirusy RNA obejmują grypę, wirusowe zapalenie wątroby typu C, odrę i wściekliznę. Wirus HIV, przenoszony drogą płciową, jest retrowirusem RNA.

Morfologia

wirusy mają wiele kształtów i rozmiarów, ale cechy te są spójne dla każdej rodziny wirusów. Jak widzieliśmy, wszystkie wiriony mają Genom kwasu nukleinowego pokryty ochronnym kapsydem. Białka kapsydu są kodowane w genomie wirusowym i nazywane są kapsomerami. Niektóre wirusowe kapsydy są prostymi helisami lub wielościennymi „kulami”, podczas gdy inne mają dość złożoną strukturę (Rysunek 1).

ogólnie capsids wirusów dzieli się na cztery grupy: helical, icosahedral, enveloped oraz head-and-tail. Kapsydy spiralne są długie i cylindryczne. Wiele wirusów roślinnych jest spiralnych, w tym TMV. Wirusy ikosahedryczne mają kształty, które są z grubsza kuliste, takie jak poliowirusy lub herpeswirusy. Wirusy otoczkowe mają błony pochodzące z komórki gospodarza, która otacza capsids. Wirusy zwierzęce, takie jak HIV, są często otoczone. Wirusy głowy i ogona infekują bakterie i mają głowę podobną do wirusów icosahedral oraz ogon w kształcie helical viruses.

Rysunek 2. Wirus i białko receptorowe gospodarza. Wirus HIV wiąże receptor CD4 na powierzchni komórek ludzkich. Receptory CD4 pomagają białym krwinkom komunikować się z innymi komórkami układu odpornościowego podczas wytwarzania odpowiedzi immunologicznej. (kredyt: modyfikacja pracy przez NIAID, NIH)

wiele wirusów używa pewnego rodzaju glikoproteiny do przyłączania się do swoich komórek gospodarza za pośrednictwem cząsteczek na komórce zwanych receptorami wirusowymi. W przypadku tych wirusów przyłączenie jest wymagane do późniejszej penetracji błony komórkowej; dopiero po penetracji wirus może zakończyć replikację wewnątrz komórki. Receptory, których używają wirusy, to cząsteczki, które zwykle znajdują się na powierzchniach komórek i mają swoje własne funkcje fizjologiczne. Wydaje się, że wirusy po prostu ewoluowały, aby wykorzystać te cząsteczki do własnej replikacji. Na przykład HIV wykorzystuje cząsteczkę CD4 na limfocytach T jako jeden z receptorów (ryc. 2). CD4 jest rodzajem cząsteczki zwanej cząsteczką adhezji komórkowej, która działa w celu utrzymania różnych typów komórek odpornościowych w bliskiej odległości od siebie podczas generowania odpowiedzi immunologicznej limfocytów T.

jeden z najbardziej złożonych wirionów, bakteriofag T4 (który infekuje bakterię Escherichia coli), ma strukturę ogona, której wirus używa do przyłączania się do komórek gospodarza i strukturę głowy, która mieści jego DNA.

adenowirus, bezotoczkowy wirus zwierzęcy, który powoduje choroby układu oddechowego u ludzi, wykorzystuje kolce glikoprotein wystające z jego kapsomerów do przyłączenia się do komórek gospodarza. Wirusy bezotoczkowe obejmują również te, które powodują polio (poliovirus), brodawki podeszwowe (wirus brodawczaka) i zapalenie wątroby typu A (wirus zapalenia wątroby typu A).

wiriony otoczone, takie jak wirus grypy, składają się z kwasu nukleinowego (RNA w przypadku grypy) i białek kapsydowych otoczonych dwuwarstwową kopertą fosfolipidową zawierającą białka kodowane przez wirusy. Glikoproteiny osadzone w otoczce wirusa są używane do przyłączania się do komórek gospodarza. Inne białka otoczki są białkami matrycy, które stabilizują otoczkę i często odgrywają rolę w montażu wirionów potomnych. Ospa wietrzna, HIV i świnka to inne przykłady chorób wywoływanych przez wirusy z otoczkami. Ze względu na kruchość koperty wirusy bezotoczkowe są bardziej odporne na zmiany temperatury, pH i niektórych środków dezynfekcyjnych niż wirusy otoczkowe.

ogólnie rzecz biorąc, kształt wirionu i obecność lub brak koperty niewiele mówią nam o tym, jaką chorobę może spowodować wirus lub jakiego gatunku może zainfekować, ale nadal są one użytecznym środkiem do rozpoczęcia klasyfikacji wirusowej (ryc. 3).

pytanie praktyczne

Rysunek 3. Skomplikowane Wirusy. Wirusy mogą być złożone lub stosunkowo proste w kształcie. Na rysunku przedstawiono trzy stosunkowo złożone wiriony: bakteriofag T4 z grupą głowy zawierającą DNA i włóknami ogonowymi, które przyłączają się do komórek gospodarza; adenowirus, który wykorzystuje kolce z kapsydu do wiązania się z komórkami gospodarza; i wirus grypy, który wykorzystuje glikoproteiny osadzone w jego otoczce do wiązania się z komórkami gospodarza. Wirus grypy ma również białka matrycowe, wewnętrzne w otoczce, które pomagają ustabilizować kształt wirionu. (kredyt „bakteriofag, adenowirus”: modyfikacja pracy NCBI, NIH; kredyt „wirus grypy”: modyfikacja pracy Dan Higgins, Centers for Disease Control and Prevention)

które z poniższych stwierdzeń dotyczących struktury wirusa jest prawdziwe?

1. wszystkie wirusy są zamknięte w błonie wirusowej.
2. capsomere składa się z małych podjednostek białkowych zwanych capsids.
3. DNA jest materiałem genetycznym wszystkich wirusów.
4. glikoproteiny pomagają wirusowi przyczepić się do komórki gospodarza.

Pokaż odpowiedź

polecenie D jest prawdziwe.

popraw tę stronęucz się więcej