Wirusy

Wirusy, znajdują się na pograniczu pomiędzy materią ożywioną i nieożywioną. Wykazują one kilka cech wyróżniających organizmy żywe, jak reprodukcja, ale nie prowadzą procesów metabolicznych i nie są zdolne do reprodukcji na zewnątrz komórki gospodarza. Wirusy nie mają budowy komórkowej, nie potrafią samodzielnie poruszać. Wszystkie komórkowe formy życia zawierają zarówno DNA i RNA, wirusy posiadają albo DNA albo RNA nigdy równocześnie. Wirusy nie mają rybosomów ani enzymów potrzebnych do syntezy białek. W pewnym sensie wirusy stają się ożywione jedynie po zakażeniu komórki. Są one doskonale przystosowane do trybu pasożytniczego. Ze względu na brak budowy komórkowej nie zostały zakwalifikowane do żadnego królestwa istot żywych. Wirusy grupowane są na podstawie 4 kryteriów: wielkość, kształt, obecności osłonki i rodzaju kwasu.

Wirus jest małą cząstką zbudowaną z kwasu nukleinowego otoczonego płaszczem białkowym - kapsyd. Bez względu na to jaki wirus zawiera kwas służy on jako materiał genetyczny czyli genom. Genom zawiera od 5 do kilkuset genów, nie mogą zawierać dziesiątków tysięcy genów. Pojedyncze cząstki wirusów mają średnicę mniejszą niż 0,25um. Kształt wirusa określany jest przez układ podjednostek białkowych tworzących kapsyd. Kapsydy mają zwykle kształt pałeczkowaty lub wielościenny. Wirusy można oczyścić i otrzymać w postaci krystalicznej. W tej postaci układają się w określony, powtarzający się wzór, będący z zewnątrz symetryczny o płaskich powierzchniach. Jeżeli takie nieczynne kryształki wprowadzi się do komórek gospodarza, namarzają się powodując wystąpienie objawów chorobowych.

Bakteriofag jest to bardzo złożony wirus, zakaża on bakterie. Najczęstsza struktura bakeriofaga to długa cząstka kwasu nukleinowego zwiniętego wewnątrz wielościennej główki. Większość zawiera jako materiał genetyczny DNA. Wiele fagów ma do główki doczepiony ogonek. Włókna odchodzące od ogonka służą do przyczepiania się do bakterii. Bakteriofagi atakują głównie zwykle swoiste dla danego gatunku. Fagi można łatwo hodować w laboratorium wewnątrz żywych bakterii - większość wiedzy o wirusach pochodzi z badań na fagami. Bakteriofagi zjadliwe niszczą komórkę gospodarza, natomiast łagodne nie zabijają komórki niszczyciela. Łagodne mogą rewertować do cyklu litycznego i wtedy niszczą gospodarza. Niektóre łagodne doprowadzają do integracji swojego kwasu z DNA gospodarza tak że DNA wirusa ulega replikacji wraz z DNA gospodarza. Infekcja komórki przebiega w 5 etapach:



 Absorpcja - wniknięcie wirusa do wnętrza komórki

 Wnikanie - uwalnianie kwasu nukleinowego z osłonki (faza eklisy)

 Replikacja - powoduje zmiany w metabolizmie komórki - komórka syntezuje kwas nukleinowy i białko swoje z komórką zainfekowaną

 Składanie - teraz produkowane są nowe wirusy o takich samych właściwościach co macierzysty wirus

 Uwolnienie - ściana ulega rozerwaniu, uwalniane zostają wtedy ok. 100 bakteriofagów; nowe infekują następne komórki. Cały proces trwa ok. 30min.



Właściwie jak do tej pory nie stwierdzono pozytywnego oddziaływania wirusów na wszelkie dziedziny życia człowieka i przyrody. Wirusy wywołują głównie choroby wśród roślin, zwierząt i ludzi.

Jako całkowity pasożyt, wirus nie wykazuje cech życia poza komórką żywiciela. Żywicielem wirusów w zależności od ich rodzajów są komórki roślinne, zwierzęce lub bakteryjne. Do ich wnętrza wirusy dostają się reagując chemicznie ze ścianą komórkową, wykorzystują już istniejące uszkodzenia lub są wprowadzane przez owady. Ciałem czynnym wirusa jest kwas nukleinowy. Osłonka białkowa często nie wnika do zakażonej komórki. W zaatakowanej komórce mnożą się nici wirusowego kwasu nukleinowego, otaczają się właściwymi sobie osłonkami poczym są zdolne do dalszych infekcji, wydostają się ze zwykle już zniszczonej komórki. Szybkość rozmnażania się wirusów i łatwość ich rozprzestrzeniania się sprawiają, że choroby wirusowe stanowią bardzo poważne zagrożenie dla upraw rolnych. Wirusy wywołują liczne choroby u roślin, zwierząt i ludzi. Szczególnie groźne są choroby wirusowe zwierząt takie jak wścieklizna, przenoszące się na ludzi, czy pryszczyca - choroba bydła. U roślin wirusy powodują: plamistość, pomarszczenie liści, liściozwój, miejscowy wzrost tkanek w postaci guzów, karłowatość, usychanie, obniżenie zdolności do owocowania. Wirus mozaiki tytoniowej składa się z rdzenia wyłącznie z RNA, otoczonego białkowym kapsydem. Ma on kształt podłużny i pozbawiony jest zewnętrznej osłonki. Po zainfekowaniu komórki gospodarza wirusowy RNA przyłącza się do rybosomów gospodarza i ulega translacji, tak jak gdyby był on mRNA. Należą do nich wirusy powodujące mozaik np. roślin pomidora. Choroby wirusowe rozprzestrzeniają się wśród roślin za pośrednictwem owadów. Są one również przekazywane przez zakażone nasiona lub przenoszone przy rozmnażaniu wegetatywnym. Po zakażeniu roślin wirus może rozprzestrzeniać się w tkankach przez plazmodesmy - cytoplazmatyczne połączenia przechodzące przez ściany sąsiadujących komórek. Wirusy roślinne powodują duże straty w rolnictwie. Ponieważ nie są znane sposoby leczenia wirusowych chorób roślin, chore zwykle są spalane. Niektórzy naukowcy zajmujący się chorobami rolnictwa starają się uzyskać odmiany roślin odpornych na wirusy. Niektóre wirusy zakażają zwierzęta. Ponieważ wirus nie może przebywać poza żywą komórką, ich przetrwanie zależy więc od kontaktów ze sobą zwierząt.

Rodzaj cząstek receptorowych na powierzchni wirusa decyduje o tym, jaki rodzaj komórek dany wirus może zainfekować. Niektóre wirusy wyposażone są w wystające na zewnątrz kapsydu włókna, które ułatwiają adsorpcję wirusa do miejsc receptorowych na komórce gospodarza. Inne wirusy otoczone są lipoproteinową osłonką wyposażoną w sterczące na zewnątrz glikoproteinowe wypustki jako receptory. Wirusy odry i wysypki zakaźnej mogą infekować wiele różnych rodzajów tkanek, gdyż ich receptory łączą się z miejscami receptorowymi na wielu różnych komórkach. Zaś np. receptory porażenia dziecięcego łączą się z komórkami pewnych tkanek.

Wirusy w różny sposób wnikają do komórki np. w procesie endocytozy - błona komórki ulega inwaginacji, z wytworzeniem otoczonego błoną pęcherzyka zawierającego wirus. Następny sposób polega na fuzji osłonki wirusa z błoną cytoplazmatyczną - pozwala to na wniknięcie kapsydu i kwasu nukleinowego.

Wirusy zwierzęce zawierają albo RNA albo DNA. Do chorób zwierząt powodowanych przez wirusy należą cholera świń, nosówka psów, zapalenie płuc świń, białaczka kotów mięsak Rousa kur.

Wśród ludzi choroby, których przyczyną są wirusy to min grypa, odra, ospa wietrzna, paraliż dziecięcy, świnkę, różyczkę. Powodują one, także powstawanie niektórych chorób nowotworowych. Wirus HIV- ludzki wirus upośledzenia odporności powoduje chorobę AIDS - zespół nabytego upośledzenia odporności. HIV jest zaliczany do retrowirusów - wykorzystują one zależną od RNA polimerazę DNA, zwaną odwrotną transkryptazą by przepisać genowy RNA na DNA. Występuje we krwi, wydzielinie pochwowej, spermie. Głównymi objawami AIDS są: gorączka, suchy kaszel, zapalenie płuc, silne pocenie, gorączka, bóle mięśni i stawów, powiększenie węzłów chłonnych, duszność, zapalenie jamy ustnej, pleśniawki, wychudnięcie. W Polsce zarażonych HIV jest ok. 20 000 a chorych na AIDS 450 z czego 263 nie żyje. Według WHO na świecie 8 mln chorych na AIDS i 28 mln zakażonych HIV. Dlatego w akcji przeciw wirusom chorobotwórczym ogromne znaczenie ma dziś profilaktyka - zapobieganie zakażeniom. Wykonuje się to przez izolowanie chorych osobników, likwidowanie nosicieli wirusów- owady i wreszcie stosowanie szczepionek. Ten ostatni sposób okazał się w wielu przypadkach bardzo skuteczny. Produkcja skutecznych szczepionek doprowadziła prawie do całkowitego wytępienia wirusa ospy. Jednak nadal wirusy są przyczynami wielu chorób a nawet zgonów.