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 sięona 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 błonąlipidową 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. Sąto 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. Zawierająkwas 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 tytoniuWirus ebola

wirus SARS (Coronaviridae)

wirus HIV (Retroviridae)

wirus wścieklizny (Rhabdoviridae)

wirus Ebola (Filioviridae)

wirus kleszczowego zapalenia mózgu

(Togaviridae)

wirus żółtej febry (Togaviridae)

wirus ospy prawdziwej

(Poxviridae)wirus różyczki (Togaviridae)

wirus półpaśca (Herpesviridae)wirus polio (Picornaviridae)

wirus ospy wietrznej

(Herpesviridae)wirus odry (Paramyxoviridae)

wirus opryszczki

(Herpesviridae)wirus świnki (Paramyxoviridae)

wirus brodawek ludzkich

(Papovaviridae)wirus grypy (Orthomyxoviridae)

DNA wirusyRNA wirusy

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, gałąźmikrobiologii.

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 utrzymują żywotność, 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