Vírusy a ich rozmnožovanie

Vírusy a ich rozmnožovanie

Úvod:
Vírusy sú v podstate najmenšie živé organizmy,no aj napriek tomu predstavujú potencionálne nebezpečenstvo pre ľudskú populáciu. Sú rôznorodé a neustále mutujú každý rok sa môže objaviť nová mutácia vírusu ktorá doposiaľ nebola preskúmaná a ohroziť tak životy zvierat rastlín a ľudí. Ich rozmnožovanie je pomerne zložitý proces a na jeho chápanie je potrebná znalosť základov genetiky. Cieľom môjho projektu bude čo najpodrobnejšie ale zároveň jednoducho popísať stavbu vírusu a spôsob jeho rozmnožovania ako príkladom bude práve vírus HIV ktorý je svojím typom reprodukcie jedinečný.
 
Definíca vírusu : Vírus je častica pozostávajúca z jadra nukleovej kyseliny (DNA alebo RNA) vloženej do proteínovej schránky infikujúca živé bunky v biologických organizmoch. Vírusy zaraďujem medzi nebunkové organizmy (Subcelullata). Vírusy sú obligátne intracelulárne parazity, znamená to, že sa môžu reprodukovať iba vo vnútri živej bunky, pretože nemajú vlastný proteosyntetický aparát. Počas replikácie vírusov v hosťovskej bunke môže dôjsť k poškodeniu DNA bunky alebo k jej alternácii. Zdravé ľudské telo reaguje na vírusy produkciou antivírusových proteínov . ktoré zabraňujú prechodu infekcie na susedné bunky. Niektoré vírusy mutujú neprestajne, takže hosťovské telo nie je schopné vyvinúť si permanentú odolnosť ako napríklad AIDS a Horúčka Lassa, ktoré pravdepodobne prešli na ľudí z iných cicavcov. Veda o vírusoch sa nazýva virológia.
 
Delenie vírusov:
 
Kritéria Klasifikácie:
1.  Typ Nukleovej kyseliny a charakter jej reťazca( DNA/RNA)
2.  Prítomnosť obalov
3.  Chemické vlastnosti virónov a ich morfológia
4.  Sérologické vlastnosti ( prestné vymedzenie hostiteľa)
Rozdelenie podľa hostiteľa:
1.  Rastlinné = fytovírusy
2.  Živočíšne = zoovírusy
3.  Vírusy húb = mykovírusy
4.  Bakteriálne vírusy = baktériofágy (fágy)
5.  Virofágy = vírusy napádajúce iné vírusy ( Sputnikvírus,2008)
 
Stavba vírusu:
Vírusy majú rôznu stavbu vačšinou sa delia stavbou podľa toho akého hostiteľa napádajú najzložitejšie väčšinou bývajú baktériofágy
1.  Nukleová kyselina: DNA:  jednoreťazcová alebo dvojreťazcová, lineárna alebo cyklická. RNA: jednoreťazcová alebo dvojreťazcová, lineárna, celistvá alebo segmentovaná. Funkcia: informácie pre vlastnú replikáciu a tvorbu kapsidy.
2.  Kapsida: obal : jedno aj viacvrstevný. Markromolekuly bielkovín tvoria jednotky kapsoméry Funkcia: obranná a sprostredkovanie väzby s povrchom bunky.
Nukleová kyselina +kapsida = nukleokapsida
 
3.  Vonkajší obal len u niektorých= obalených vírov. Tvorený z lipoproteínov, cytoplazmatickej alebo jadrovej membrány hosťitela.
4.  Enzýmy: u niektorých oblených vírusov začínajú reprodukciu vírusu v bunke.
 
Reprodukcia vírusov:
1: Absorbcia virónu na bunku: vírus inikuje len určité vnímavé bunky( majú receptor) to je v podstate bielkovina v membráne ktorá mala predtým inú úlohu.
2: Vniknutie virónu do bunky: Penetrácia
a) Živočíšne viróny prenikajú do bunky celé za pomoci bunkových membrán. Niektoré sa postupne zbavujú svojích obalov za pôsobenia enzýmov.
b) Rastlinné viróny prenikajú celé narušia bunkovú stenu.
c) u Batériofágov preniká len nukleová kyselina pomocou trubičky v bičíku ( princíp injekcie)
3:Zmena metbolivkých procesov v bunke vplyvom vírusov
 
4: Môže nestať dvojaká stuácia
a)  Vlastná reprodukcia vedúcia k lýzii (zničeniu bunky)=virulentná forma. Virón ovládne syntetický apárát bunky čiže nástroje na tvorbu bielkovín ( proteosytnézu)... enzýmy,tRNA,ribozóm
 
· Tvorba enzýmov=translácia skorých génov- replikácia nukleovej kyseliny vírusu.... závisí od typu ukleovej kyseliny. ( v niektorých prípadoch si nesú enzýmy vírusy zo sebou )
· Syntéza bielkovín vírusu= translácia neskorých génov- tvorba nových virónov a ich dozrievanie(maturácia), schopnosť bunky tvoriť gen. Program vírusu permitivita
 
b)  Virogénia/Lyzogénia : Nukleová kyselina vírusu sa začlení do genómu bunky v podobe provírusu a nastáva latentná fáza. Bunka sa delí a vytvára dcérske bunky ktoré majú pozmenené vlastnosti a za určitých podmienok napr. ožiarením, nerovnováhy hormónov, zvýš teplotou nastáva aktivácia provírusov ( aktivácia lytických génov) bunka začne vylučovať provírusy ktoré sa replikujú a nastáva situácia ako v predošlom prípade. Dostavujú sa príznaky ochorenia.
 
Absorbcia vírusu: Pri absorpcii vírusu na cytoplazmatickú membránu, vznikajú biofyzikálne deje a biochemická reakcia medzi štruktúrami na povrchu vírusu a štruktúrami určitých vonkajších častí cytoplazmatickej membrány. Týmto pochodom sa virón naviaže na bunky. Je zaujímavé ,že prilipnutý vírus, kým ešte neprenikol cez cytoplazmatickú membránu do cytoplazmy, možno zneškodniť protilátkou neutralizujúcou vírusy (receptory na povrchu bunky a na povrchu viroidov sú špecifické a sú rozpoznávacím znakom.
Penetrácia: Štádium penetrácie, čiže prenikanie vírusu do bunky je zložitejší dej ako predchádzajúci. Pri ňom sa uplatňujú početné enzymatické reakcie spoločne s aktívnym dejom, zvaným pinocytóza. Tá oblasť vonkajšej časti bunkovej membrány , kde je vírus špecificky zakotvený, vyšle do bunky signál ,ktorý vyvolá pinocytózu. Bunková blana sa na tomto mieste preliači, utvorí dutinku vystlanú vonkajšími štruktúrami cytoplazmatickej membrány. Membrána napokon dutinku s prilipnutým vírusom preklenie a uzavrie. Teraz je vírus ukrytý v osobitnom mechúriku. Snímky získané elektrónovým mikroskopom ukazujú, že pri obalených vírusoch splynie obálka so štruktúrami bunkovej blany, kým neobalené vírusy sa transportujú v prvých štádiách bez poškodenia tvaru. V procese pinocytózy potom pôsobia na vírusy bunkové enzýmy, ktoré sa správajú tak ,akoby postupne „vyzliekali“ nukleovú kyselinu z jej obalu. Keď sa nukleová kyselina nakoniec dostane do styku s patričnými biochemickými procesmi –či už v cytoplazme, alebo v jadre napadnutej bunky- začne rozvíjať svoj reprodukčný program ( pri iných typoch vírusov je tento proces zamenený za iný viac výhodný pri neskoršej tvorbe obalu vírusu pri opúšťaní bunky)

Replikácia:
· Tvorba enzýmov= translácia skorých génov- replikácia nukleovej kyseliny vírusu.... závisí od typu nukleovej kyseliny. Tvorí sa polymeráza, reverzná transkripteáza, inegráza.....
· Syntéza bielkovín vírusu=  translácia neskorých génov- tvorba bielkovín podieľajúcuch sa na na vonk. stavbe vírusu.
Existuje 6 základných prípadov replikácie vírusov. A sú dané podľa toho akú gen. štruktúru v sebe nosia : 
1: Dvojreťazcová DNA
2: Jednoreťazcová  DNA
3:Jednoreťazcová (-) RNA
4: Jednoreťazcová (+)RNA
5: Dvojreťazcová RNA
6: Retrovírusy : (+RNA (+) RNA  ( HIV...)

Uvoĺnovanie vírusov z bunky: Vírus sa z bunky uvoľní a pritom ju zničí alebo môže bunka fungovať ďalej a vytvárať vlastné potomstvo tiež nakazené vírusom. Proteíny obálky putujú k cytoplazmatickej membráne do ktorej sa napokon včlenia. Látky tukovej a cukrovej povahy, ktoré tiež predstavujú skladobné časti obálky, majú celkom inak dirigovanú syntézu. Na rozdiel od proteínov obálky ich syntézu nekóduje a neriadi vírusový genóm. Ich tvorba je vecou bunky samej, presnejšie-príslušných bunkových enzymatických systémov. Obalené RNA vírusy, dozreivajúce v cytoplazme bunky, získajú svoju definitívnu podobu až pri opúšťaní bunky. Získajú ju predovšetkým pri prechode cez cytoplazmatickú membránu. Ešte aj pri tomto akte sa bunka opätovne postará o svojho ničiteľa. Časť cytoplazmatickej blany obalí unikajúci vírus. Niektoré DNA vírusy(teda tie, čo dozrievajú v jadre) získavajú svoju obálku podobne. Rozdiel je len v tom, že im pri unikaní z jadra namiesto bunkovej  membrány rovnako dobre poslúži membrána jadra bunky. Po uvoľnení vírusu z bunky môže ešte trvať maturácia vírusu

Rozmnožovanie vírusu HIV:
Vírus HIV je retrovírus napáda T- lymfocyty ktoré majú špecifické receptory na povrchu ich membrány. CD4/CCR5 špecifické len pre T-lymfocyty . Po spojení receptorov na povrchu HIV a T- lymfocytov sa membrány oboch z nich spoja čo má za následok vniknutie vírusu do bunky. Kapsula v ktorej sú uložené enzýmy a (+) RNA (+) RNA sa rozpustí. V tomto momente sa dostáva do činnosti reverzná Taranskripteáza tá preloží informácie z jedného reťazca RNA do druhého DNA reťazca vznikne niečo ako dvojitý DNA/ RNA hélix ktorý má pol informácií v jazyku RNA a pol v DNA ten sa rozdelí a následne sa za pomoci tej istej reverznej transkripteázy vytvorí druhý doplnkový reťazec DNA ... ten sa následne spojí do oblúka enzýmom zvaný integráza ten je zodpovedný aj za transport tejto Gen. informácie do jadra bunky a jeho začlenenie na správne miesto v úseku DNA bunky. Nastane transkripcia gen. kódu pomocou RNA polymerázy ( enzým zodpovedný za transkripciu Gen kódu) mRNA sa dostáva na povrch endoplazmatického retikula do ribozómov kde dôjde k translácií skorých génov . Pri translácií skorých génov vznikajú enýmy (reverzná transkriptáza, polymeráza, integráza) tie sa obalia do kapsule vytvorenej z povrchu endoplazmatickéhe retikula potom sa presúva na okraj bunky k jej membráne a tam čaká kým sa nedokončí tkzv. Prekladu (translácií)  neskorých génov: pri nej sa tvoria stavebné materiály pre vírus samotný. Tie potom spolu s dvoma úsekmi vírusovej RNA tiež putujú na okraj bunky kde sa bunky vyduje a vytvorí schránku pre tieto proteíny a enzýmy následne sa za činnosti proteázy vytvoria finálne štruktúry vo vnútri virónu hovoríme o maturácií.

Záver:
V mojej práci som popísal a rozdelil základné typy vírusov. A ich spôsob rozmnožovania špeciálne som vyčlenil vírus HIV ku ktorému mám prichystaný pre lepšie pochopenie videozáznam. Cieľom tejto práce je oboznámiť študentov gymnázia zo základnou problematikou reprodukcie vírusov a stručne podať čo najviac informácií. Čoraz viac ľudí trpí na svete následkami vírusových ochorení z toho dôsledku že niektoré aj liečitelné vírusy môžu na človeku ponechať trvalé následky. Na otázku „Prečo tomu tak je“? táto práca jednoznačne odpovedá.