1.1 Wirusy - molekularne pasożyty

Czym są wirusy?

Dlaczego wirusy nie są uznawane za organizmy żywe?

• Nie posiadają budowy komórkowej [nie mają własnych komórek, są tylko paczką genów w pancerzu].

• Nie przejawiają samodzielnej aktywności metabolicznej, czyli nie oddychają, nie odżywiają się i nie wydalają [nie potrafią same z siebie przeprowadzać żadnych procesów życiowych].

Dlaczego wirusy nazywane są molekularnymi pasożytami?

Są zdolne wyłącznie do namnażania się, co przebiega bezwzględnie wewnątrz komórki organizmu gospodarza [potrafią się powielać tylko wtedy, gdy wejdą do środka komórki kogoś innego]

Co to jest wirion?

Kompletna cząstka wirusa występująca w środowisku pozakomórkowym, zdolna do atakowania komórek [spoczynkowa, "uśpiona" cząstka wirusa czekająca poza komórką na swoją ofiarę].

Co wchodzi w skład materiału genetycznego (genomu) wiriona?

• Zawiera kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) lub kwas rybonukleinowy (RNA).

• Kwasy nukleinowe mogą być jednoniciowe (ssDNA / ssRNA) lub dwuniciowe (dsDNA / dsRNA).

• Kształt genomu: może być cząsteczką liniową, kolistą, ciągłą lub segmentowaną.

• Genom wirusów jest bardzo mały i zawiera geny kodujące białka wirusowe. [To instrukcja genetyczna wirusa, zapisana w cząsteczce DNA lub RNA o różnym kształcie i długości].

Co to jest kapsyd?

To białkowy płaszcz wirusa zbudowany z małych, białkowych jednostek strukturalnych zwanych kapsomerami [pancerz ze specjalnych białkowych klocków, trzymający w środku DNA lub RNA].

Jakie są funkcje kapsydu?

Chroni materiał genetyczny w środowisku pozakomórkowym oraz umożliwia rozpoznawanie komórek gospodarza [osłania geny wirusa na zewnątrz i pomaga mu znaleźć odpowiednią komórkę do zakażenia].

Z czego składa się osłonka zewnętrzna (lipoproteinowa) u niektórych wirusów?

• Część lipidowa: pochodzi z fragmentu błony komórkowej komórki gospodarza [wirus "okrada" komórkę z jej własnej błony, robiąc z niej płaszcz ochronny].

• Część białkowa: tworzą ją specyficzne glikoproteiny wirusowe. Pełnią funkcję receptorów oraz łączą kapsyd z osłonką lipidową.

Jakie dodatkowe składniki mogą znajdować się u niektórych wirusów?

Dodatkowe białka budulcowe lub cząsteczki specyficznych enzymów wirusowych (np. odwrotna transkryptaza) [specjalne narzędzia białkowe wnoszone przez wirusa do przejęcia komórki].

Jaki kształt mają wirusy otoczone osłonką lipidową?

Ich kształt jest kulisty, mimo że sam kapsyd wewnątrz jest helikalny lub bryłowy [zewnętrzny płaszcz z tłuszczu nadaje całej cząstce okrągłą formę].

Czym charakteryzuje się forma helikalna (spiralna) wirusów i podaj jej przykład?

• Kształt wydłużony, cylindryczny.

• Przykład: wirus mozaiki tytoniu (wirus roślinny). [Długa, prosta rurka z białka].

Czym charakteryzuje się forma bryłowa (wielościenna) wirusów i podaj jej przykład?

• Najczęściej 20-ścienna, rzadziej 12-ścienna.

• Przykład: wirus zapalenia wątroby typu A (wirus zwierzęcy). [Wielokątna bryła lub kostka z białka].

Z czego składa się forma bryłowo-spiralna (złożona) wirusów i podaj jej przykład?

• Składa się z wielościennej główki (zawierającej DNA) oraz helikalnego ogonka zaopatrzonego w białkowe włókna.

• Przykład: bakteriofagi (fagi – wirusy atakujące bakterie). [Mikroskopijny "lądownik" z głową na geny i nóżkami do czepiania się powierzchni bakterii].

Podaj przykłady wirusów należących do formy kulistej.

• Wirus SARS-CoV-2

• Wirus grypy

• Wirus HIV

Jak dzieli się wirusy w klasyfikacji według gospodarza?

• Bakteriofagi (fagi): atakują bakterie (posiadają jedno- lub dwuniciowy DNA, rzadziej jedno- lub dwuniciowy RNA).

• Wirusy roślinne: posiadają przeważnie jedno- lub dwuniciowy RNA (np. wirus mozaiki tytoniu, wirus mozaiki ziemniaka).

• Wirusy zwierzęce (w tym ludzkie): posiadają jedno- lub dwuniciowy RNA bądź jedno- lub dwuniciowy DNA (np. wirus odry, świnki, wścieklizny, brodawczaka ludzkiego). [Podział na to, czy wirus poluje na bakterie, rośliny, czy zwierzęta i ludzi].

Co to jest infekcja wirusowa (zakażenie)?

Wniknięcie wirusa do komórki gospodarza i jego namnożenie się [wtargnięcie wirusa do wnętrza komórki i zmuszenie jej do produkcji swoich kopii].

Na czym polega swoistość wirusów?

Wirusy atakują wyłącznie określone komórki (np. wirus wścieklizny atakuje tkankę nerwową) [wirus nie atakuje dowolnej komórki, tylko swój konkretny, ulubiony typ tkanki].

Jak różni się sposób wnikania bakteriofagów od wirusów roślinnych i zwierzęcych?

• Bakteriofagi: wstrzykują do wnętrza bakterii wyłącznie swój kwas nukleinowy, a kapsyd zostawiają na zewnątrz.

• Wirusy roślinne i zwierzęce: zazwyczaj wnikają do wnętrza komórki w całości. [Fagi działają jak strzykawka zostawiająca obudowę na zewnątrz, a reszta wirusów wchodzi do środka w całości].

Wymień po kolei etapy ogólnego przebiegu zakażenia wirusowego.

1. Adsorpcja: przyłączenie się wirusa do odpowiednich receptorów w błonie komórkowej gospodarza [wirus dopasowuje się do komórki jak klucz do zamka].

2. Wniknięcie: wstrzyknięcie samego genomu lub wniknięcie całego wiriona do cytoplazmy.

3. Synteza kopii genomu: replikacja DNA przez polimerazę DNA lub powielanie RNA z udziałem specyficznych enzymów wirusowych.

4. Ekspresja genów (synteza białek): transkrypcja i translacja na rybosomach gospodarza.

5. Składanie: łączenie się nowo powielonych kopii genomu i elementów kapsydu w nowe wirusy potomne.

6. Uwolnienie: opuszczenie komórki przez wypączkowanie lub wywołanie lizy (rozpadu komórki).

Jakich bakteriofagów dotyczy cykl lityczny i czym się charakteryzuje?

Dotyczy bakteriofagów złośliwych (np. bakteriofag T4). Prowadzi do szybkiego przejęcia kontroli nad metabolizmem gospodarza, wytworzenia wirionów i zniszczenia komórki [bezwzględny atak agresywnego wirusa kończący się szybką śmiercią bakterii].

Wymień kroki cyklu litycznego bakteriofaga.

1. Adsorpcja: fag przyłącza się do receptorów i wstrzykuje genom (DNA) do wnętrza bakterii.

2. Wnikanie: genom fagowy przyjmuje postać kolistą.

3. Replikacja, transkrypcja, translacja i składanie: następuje replikacja DNA faga, produkcja białek kapsydu oraz ich montaż w fagi potomne.

4. Uwolnienie: fagi potomne rozrywają komórkę (liza), uwalniając się na zewnątrz

Jakich bakteriofagów dotyczy cykl lizogeniczny i czym się charakteryzuje?

Dotyczy bakteriofagów łagodnych (np. bakteriofag lambda). Charakteryzuje się brakiem natychmiastowego niszczenia gospodarza; genom wirusa wbudowuje się w genom bakterii i trwa w stanie utajenia [spokojna infekcja, w której wirus wkleja swoje DNA w DNA bakterii i siedzi cicho].

Wymień kroki cyklu lizogenicznego bakteriofaga.

1. Adsorpcja: fag przyłącza się i wstrzykuje DNA.

2. Wnikanie: genom fagowy przybiera postać kolistą.

3. Integracja: genom faga wbudowuje się w genom komórki gospodarza, stając się profagiem [wirus "ukrywa się" w DNA bakterii jako cichy pasażer].

4. Rozprzestrzenianie się profaga: podczas podziału komórkowego profag jest powielany wraz z DNA gospodarza i przekazywany komórkom potomnym.

5. Indukcja profaga: pod wpływem niekorzystnych czynników zewnętrznych profag ulega wycięciu, aktywuje się i wchodzi w cykl lityczny.

Co to jest profag (lub prowirus)?

Genom wirusa wbudowany w materiał genetyczny (DNA) komórki gospodarza w stanie utajenia [uśpiony fragment DNA wirusa wklejony do genów komórki].

Jakie choroby wywołują adenowirusy?

Wywołują choroby układu oddechowego i pokarmowego [infekcje dróg oddechowych oraz żołądkowo-jelitowe].

Opisz krok po kroku cykl infekcyjny wirusa DNA na przykładzie adenowirusa.

1. Adsorpcja: glikoproteiny adenowirusa łączą się z receptorami komórki.

2. Wnikanie: cały kapsyd wnika do cytoplazmy, rozpada się i uwalnia dwuniciowy DNA (dsDNA).

3. Replikacja DNA: komórkowa polimeraza DNA powiela genom wirusa w jądrze komórkowym.

4. Transkrypcja: komórkowa polimeraza RNA przepisuje informację z DNA wirusa na mRNA.

5. Translacja: na rybosomach gospodarza syntetyzowane są białka wirusowe.

6. Składanie: montaż nowych wirionów potomnych.

7. Uwolnienie: wirusy opuszczają komórkę, doprowadzając do jej lizy.

Czym są retrowirusy?

To grupa wirusów RNA posiadająca enzym odwrotną transkryptazę [wirusy RNA potrafiące odwrócić kierunek odczytu genetycznego i przepisać RNA na DNA].

Opisz krok po kroku cykl infekcyjny wirusa HIV.

1. Adsorpcja: glikoproteiny osłonki HIV wiążą się z receptorami komórki odpornościowej. Osłonka wirusa zlewa się z błoną komórkową gospodarza.

2. Wnikanie: kapsyd wnika do cytoplazmy, rozpada się i uwalnia jednoniciowy RNA (ssRNA) oraz enzymy.

3. Odwrotna transkrypcja: enzym odwrotna transkryptaza syntetyzuje dwuniciowy DNA na matrycy wirusowego RNA [z RNA powstaje hybryda RNA-DNA, a z niej dwuniciowy DNA].

4. Integracja: wirusowy DNA wbudowuje się w DNA komórki odpornościowej i staje się prowirusem.

5. Transkrypcja: po indukcji następuje synteza wirusowego RNA na matrycy wbudowanego DNA.

6. Translacja: rybosomy gospodarza produkują białka wirusowe.

7. Składanie: montaż wirusów potomnych przy błonie komórkowej.

8. Uwolnienie: wirusy potomne pączkują, zabierając fragment błony komórkowej jako swoją osłonkę lipidową (komórka nie ulega natychmiastowej lizie).

Rozwiń skróty HIV oraz AIDS.

• 
  

• HIV: ludzki wirus niedoboru odporności (Human Immunodeficiency Virus).

• AIDS: zespół nabytego niedoboru odporności. [HIV to nazwa samego wirusa, a AIDS to ciążka choroba wywołana przez zniszczenie odporności przez tego wirusa].

Jaka jest funkcja enzymu odwrotnej transkryptazy?

Syntetyzuje dwuniciowy DNA na matrycy wirusowego RNA [enzym, który przepisuje instrukcję z RNA na DNA].

Wymień negatywne znaczenie wirusów w przyrodzie i dla człowieka.

• Wywołują groźne choroby ludzi, zwierząt i roślin.

• Powodują duże straty w rolnictwie.

• Regulują liczebność populacji (eliminują osobniki słabe i chore).

• Wywołują epidemie oraz pandemie.

Jaka jest różnica między epidemią a pandemią?

• Epidemia: masowe zachorowania na określonym obszarze w danym czasie.

• Pandemia: epidemia o zasięgu światowym (np. COVID-19). [Epidemia jest lokalna/krajowa, a pandemia rozprzestrzenia się na całą ziemię].

Wymień pozytywne znaczenie i zastosowanie wirusów w medycynie

• Służą do produkcji szczepionek i surowic odpornościowych.

• Są wykorzystywane w terapii fagowej do zwalczania bakterii opornych na antybiotyki. [Służą do robienia leków dających odporność i niszczą groźne bakterie].

Na czym polega leczenie chorób wirusowych?

Leczenie jest głównie objawowe. Leki przeciwwirusowe hamują działanie enzymów wirusowych, takich jak odwrotna transkryptaza [łagodzi się objawy, a specyficzne leki blokują działanie enzymów-narzędzi wirusa].

Jakie są metody profilaktyki chorób wirusowych?

• Wczesne rozpoznanie i unieszkodliwienie źródła zakażenia.

• Szczepienia ochronne: podanie osłabionych wirusów lub ich fragmentów w celu pobudzenia organizmu do wytworzenia własnych przeciwciał (odporność czynna) [trening układu odpornościowego na osłabionym wrogu].

• Surowica odpornościowa: osocze krwi pozbawione fibrynogenu, zawierające gotowe przeciwciała (odporność bierna), podawane przy ryzyku zakażenia.

Jaki wirus wywołuje wściekliznę, jaka jest droga zakażenia i profilaktyka?

• Wirus: wirus wścieklizny.

• Droga zakażenia: ugryzienie przez zakażone zwierzę, kontakt z jego wydzielinami, rzadko przeszczep narządów.

• Profilaktyka: unikanie dzikich zwierząt, przemycie rany surowicą, podanie surowicy, szczepienia ludzi i zwierząt.

Jaki wirus wywołuje AIDS, jaka jest droga zakażenia i profilaktyka?

• Wirus: ludzki wirus niedoboru odporności (HIV).

• Droga zakażenia: droga płciowa, kontakt z krwią zakażoną, zakażenie dziecka przez matkę w ciąży/podczas porodu.

• Profilaktyka: stosowanie prezerwatyw, unikanie przypadkowych kontaktów seksualnych, badanie dawców krwi/narządów, rutynowe testy.

Jaki wirus wywołuje brodawki / raka szyjki macicy, jaka jest droga zakażenia i profilaktyka?

• Wirus: wirus brodawczaka ludzkiego (HPV).

• Droga zakażenia: kontakt ze skórą osoby zakażonej lub przedmiotami, droga płciowa.

• Profilaktyka: szczepienia ochronne, higiena, stosowanie prezerwatyw, unikanie przypadkowych kontaktów seksualnych.

Jaki wirus wywołuje grypę, droga zakażenia i profilaktyka?

• Wirus: wirus grypy.

• Droga zakażenia: droga kropelkowa (powietrzna).

• Profilaktyka: szczepienia ochronne, higiena, unikanie kontaktu z chorymi.

Jaki wirus wywołuje odrę, droga zakażenia i profilaktyka?

• Wirus: wirus odry.

• Droga zakażenia: droga kropelkowa.

• Profilaktyka: szczepienia ochronne.

Jaki wirus wywołuje WZW A, droga zakażenia i profilaktyka?

• Wirus: wirus HAV.

• Droga zakażenia: droga pokarmowa, kontakt z odchodami chorych.

• Profilaktyka: przestrzeganie higieny, szczepienia ochronne.

Jaki wirus wywołuje WZW B, drogi zakażenia i profilaktyka?

• Wirus: wirus HBV.

• Droga zakażenia: droga płciowa, kontakt z krwią zakażonej osoby.

• Profilaktyka: sterylizacja narzędzi medycznych, szczepienia ochronne, badania dawców krwi, bezpieczny seks.

Jaki wirus wywołuje WZW C, drogi zakażenia i profilaktyka?

• Wirus: wirus HCV.

• Droga zakażenia: droga płciowa, kontakt z krwią zakażonej osoby.

• Profilaktyka: sterylizacja narzędzi medycznych, badania dawców krwi, bezpieczny seks.

Co to są priony?

To prawidłowo ułożone białka w organizmie, które zmieniły swoją strukturę na nieprawidłową i narzucają to nieprawidłowe fałdowanie innym białkom [zepsute białka, które "zmuszają" zdrowe białka w mózgu, by też się zepsuły].

Czym są wiroidy?

To bardzo małe, zakaźne cząsteczki zbudowane wyłącznie z krótkiej, kolistej cząsteczki RNA (brak kapsydu białkowego) [sam nagi kwas RNA bez żandego pancerza, atakujący głównie rośliny].