BIOLOG

Wirusy

2004-10-19 12:26:22   Kurs biologii

W dosłownym tłumaczeniu z łaciny virus - jad, oznacza, że wirusy są czynnikami wyłącznie patogennymi. Wirusy określa się często jako pogranicze materii żywej i nieożywionej. Pasożytują one wewnątrz żywych komórek (roślinnych, zwierzęcych bądź bakteryjnych) same nie mają przemiany materii i nie są zdolne do rozmnażania (powielają się, dzięki zasobom komórki, którą zainfekowały).

Według definicji Andre Lwoff’a wirus to: „zakaźny, potencjalnie patogenny nukleoproteid, istniejący tylko pod postacią jednego kwasu nukleinowego, który reprodukuje materiał genetyczny, jest niezdolny do podziałów poza komórką i zazwyczaj nie posiada enzymów (a zatem nie wykazuje metabolizmu).”

Pojedynczą cząsteczkę wirusa nazywamy wirionem. Wirion składa się z dwóch elementów. Jednym jest genom (DNA lub RNA – nigdy oba naraz) - właściwy czynnik zakaźny, natomiast drugi element to otoczka białkowa zwana kapsydem. Zadaniem kapsydu jest ochrona materiału genetycznego. Niektóre wirusy na powierzchni kapsydu posiadają swoiste glikoproteiny lub lipidy, które pomagają rozpoznać komórkę, która ma być zainfekowana i ułatwiają fuzję błony kapsydu i plazmalemy komórki. Kapsyd wirusowy może mieć różnorodną formę: od najprostszych wirusów bryłowych, przez wirusy z otoczką lipidową lub cukrową do wirusów osłoniętych kapsydem zbudowanym z podjednostek białkowych zwanych kapsomerami. Ciekawym jest, że jeśli zmieszamy kwas nukleinowy wirusa z kapsomerami to nowe wiriony składają się samorzutnie. Najbardziej skomplikowaną budowę mają wirusy atakujące bakterie zwane bakteriofagami. Składają się one z główki osłaniającej materiał genetyczny oraz ogonka z kurczliwą pochewką, czasem zaopatrzonego we włókna (ogonek kurcząc się przebija ścianę bakterii i wprowadza materiał genetyczny do wewnątrz komórki).

Mikrofotografia elektronowa przedstawiająca bakteriofagi na komórce bakteryjnej

Istnieją trzy hipotezy wyjaśniające powstawanie wirusów:

• wirusy to formy przejściowe między martwą materią a materią ożywioną; są żyjącym dowodem na powstanie protobiontów poprzez łączenie się nukleoproteidów z białkami
• prosta budowa cząsteczki wirusa jest wynikiem uwstecznienia - krańcową adaptacją do pasożytniczego trybu życia
• wirusy to fragmenty komórek, które oddzieliły się od struktur macierzystych i stanowią czynniki patologiczne, zdolne do powielania się w komórkach

Żadna z hipotez nie została potwierdzona ani obalona.

1. Namnażanie się wirusów.

Proces powstawania nowych wirionów nazwano namnażaniem, aby odróżnić go od rozmnażania, które wiąże się zazwyczaj z podziałami komórek. Można podzielić go na pewne fazy.

I – faza adsorpcji – rozpoczęta w momencie zetknięcia się wirusa z powierzchnią komórki; zachodzi dzięki różnicom ładunków wirusa i powierzchni błony; komórka rozpoznawana jest dzięki receptorom znajdującym się na jej powierzchni - jeżeli nie ma specyficznych receptorów nie może być zainfekowana, (dlatego np. wirus polio atakuje tylko komórki nerwowe albo np. człowiek nie może zarazić się roślinnym wirusem mozaiki tytoniowej).

II – faza penetracji – jest to faza, podczas której wirion po połączeniu z receptorem wnika do komórki; może się to odbywać w dwojaki sposób: przenikanie wirusa w całości do cytoplazmy na drodze pinocytozy ( wirus osłonięty jest błoną komórki, dzięki czemu nie rozpoznaje go jako obcego czynnika) lub w wyniku tzw. wiropeksji – jest to rodzaj fagocytozy - wirus posiadający na powierzchni kapsydu receptory takie same jak na powierzchni komórki wnikając „zostawia” je na powierzchni plazmalemy a sam wraz z kapsydem wnika do środka – komórka trawi kapsyd jako obce białko a uwolniony w ten sposób materiał genetyczny bez przeszkód zaczyna działać w zainfekowanej komórce.

III – faza eklipsy – zwana inaczej fazą utajenia – etap, w którym komórka produkuje na matrycy DNA wirusa jego genom oraz białka kapsydu, używając do tych celów swoich własnych elementów budulcowych; wirusy RNA (np. HIV) zawierają dodatkowo zapis genetyczny enzymu o nazwie: odwrotna transkryptaza – dzięki temu na matrycy wirusowego RNA jest polimeryzowana cząsteczka DNA, która z kolei wykorzystana zostaje do powielania cząstek wirusowego RNA.

IV – faza dojrzewania – etap, w którym namnożone fragmenty genomu wirusa i białka kapsydu składają się w całość tworząc nowe wiriony

V – faza elucji – nazywana inaczej fazą uwalniania – namnożone wiriony wydostają się z komórki, która służyła im za „żywiciela”; proces ten związany jest zwykle ze śmiercią komórki (błona zewnętrzna zostaje przerwana i komórka się rozpada); są przypadki, gdy komórka nie zostaje zniszczona a wiriony wydostają się na zewnątrz kanałami siateczki śródplazmatycznej, bądź odpączkowują z plazmalemmy; nowo wytworzone wiriony atakują następne komórki.

Cykl, który prowadzi do natychmiastowego namnażania wirusa i śmierci komórki nazywamy cyklem litycznym. Niektóre wirusy mogą łączyć się z komórkowym DNA i przechodzić w stan utajenia. Komórka rozmnażając się przekazuje swój genom razem z zapisem wirusa komórkom potomnym. Zdarza się, że w sprzyjających warunkach, w którejś z tak powstałych komórek potomnych dochodzi do uaktywnienia genomu wirusa, który ponownie przechodzi cykl lityczny i atakuje kolejne komórki. Wirus może przenosić razem ze swoim genomem również fragmenty DNA poprzedniego gospodarza i włączać je w genom kolejnego – taki proces nazywamy transdukcją, jest on wykorzystywany do hybrydyzacji DNA w inżynierii genetycznej. Cykl, w którym genom wirusowy przechodzi w stan uśpienia nazywamy cyklem lizogenicznym (lizogennym). Najczęściej jest on obserwowany u bakteriofagów, jednak występuje także w komórkach eukariotycznych, np. wirus opryszczki, który ujawnia się w stanach osłabienia organizmu powodując stany zapalne w obrębie warg, w normalnym fizjologicznym stanie organizmu przechodzi w postać utajoną. Niektóre wirusy działające w ten sposób są przyczyną zmian nowotworowych (wirusy onkogenne). Proces włączania w obręb komórkowego DNA genomu wirusa ma prawdopodobnie istotne znaczenie w procesie ewolucji organizmów.

2. Obrona organizmu przed wirusami.

Organizmy wykształciły rożne mechanizmy obronne przez infekcją wirusową. Niektóre bakterie posiadają enzymy tnące obcy DNA przedostający się do komórki. Organizmy zwierzęce angażują układ immunologiczny do rozpoznawania i niszczenia wirusów oraz komórek przez nie zainfekowanych. W niektórych zakażeniach wirusowych, jednokrotne przebycie choroby daje trwałą odporność organizmu (np. ospa wietrzna, różyczka). Przeciwko niektórym chorobom wirusowym opracowano skuteczne szczepionki, dzięki temu udało się całkowicie wyeliminować wirus ospy prawdziwej. W szczepionce zastosowano zasadę odporności krzyżowej – szczepiono pacjentów łagodnym wirusem ospy krowianki. Bliskie pokrewieństwo obu wirusów sprawia, że ich antygeny są podobne i odporność wytworzona przeciwko jednemu z nich przeciwdziała zakażeniu drugim. Komórki zwierzęce mogą także zmieniać receptory błonowe tak, aby wirus ich nie rozpoznawał. Rośliny tracą zakażone części, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się wirusa. Wszystkie te mechanizmy obronne mogą się jednak okazać nieskuteczne, ponieważ wirusy szybko ewoluują – po zachorowaniu na dany typ wirusa uzyskujemy na niego odporność, ale wystarczy, by zmienił on nieznacznie swoje białka a układ odpornościowy go nie rozpozna i ponownie zachorujemy.

3. Wirusy chorobotwórcze – przegląd

wirus grypy (influenza)- wirus RNA; przenosi się drogą kropelkową; jest bardzo zakaźny; grypa przebiegająca bez powikłań nie jest groźna, natomiast może być śmiertelna u osób chorujących na serce, płuca lub nerki, oraz z powodu często współtowarzyszących grypie zakażeń bakteryjnych; wirus ten niezwykle szybko ulega mutacjom, przez co niemożliwe jest wynalezienie jednej skutecznej szczepionki przeciwko tej chorobie;

wirus świnki (parotitis epidemica)– inaczej wirus nagminnego zapalenia ślinianek przyusznych; wirus RNA; szerzy się drogą kropelkową i przez ślinę; powoduje bolesne obrzmienie ślinianek przyusznych; teoretycznie

po jednokrotnym zachorowaniu uzyskuje się trwałą odporność; choroba typowo dziecięca; człowiek jest jedynym rezerwuarem wirusa;

wirus odry (morbili)– pochodzi z tej samej rodziny co wirus świnki; duża zaraźliwość; zakażenie kropelkowe lub pyłowe; charakterystycznym objawem jest wysypka w postaci czerwonych plamek lub grudek, oraz białawe przebarwienia na wewnętrznej stronie policzków (tzw. plamki Koplika); przechorowanie daje trwałą odporność, ale często występują groźne powikłania, dlatego w Polsce wprowadzono powszechne szczepienie dzieci na odrę;

wirus polio (poliomyelitis)- wirus zapalenia rogów przednich rdzenia kręgowego; powoduje chorobę Heinego-Medina; do organizmu dostaje się drogą oralno-fekalną, poprzez nabłonek jelit atakuje węzły chłonne i ukłąd krwionośny – wiremia pierwotna – w tym momencie może dojść do wytworzenia przeciwciał i opanowania infekcji, jeśli jednak dojdzie do wiremii wtórnej wirus atakuje ukłąd nerwowy, głównie rdzeń kręgowy, rdzeń przedłużony i most, co powoduje zaburzenia w unerwieniu ruchowym mięśni szkieletowych i prowadzi do zaników mięśniowych; powszechnie stosuje się szczepionki doustne przeciw chorobie;

wirus różyczki (rubella) – choroba zakaźna wieku dziecięcego, przenoszona drogą kropelkową; objawia się wysypką podobną do odrowej i powiększeniem węzłów chłonnych; przechorowanie pozostawia trwałą odporność; choroba ma łagodny przebiej, jednak wirus przenika przez łożysko i może stanowić zagrożenie dla płodu u kobiet w ciąży (tzw. zespół Gregga- uszkodzenie organizmu dziecka, wady rozwojowe lub nawet śmierć płodu) dlatego wprowadzono powszechne szczepienia na różyczkę dla dziewczynek około 12 roku życia;

wirus żółtej febry – nazwa pochodzi od żółtaczki towarzyszącej większości zakażeń, inne objawy to gorączka i ostra niewydolność nerek często kończąca się śmiercią; nosicielami wirusa mogą być dzikie zwierzęta, skąd przenoszony jest na ludzi przez komary i moskity; choroba tropikalna – dla turystów odwiedzających kraje Afryki i Ameryki Południowej wprowadzono obowiązkowe szczepienia przeciw temu wirusowi;

wirus kleszczowego zapalenia mózgu – nosicielami wirusa są dzikie ssaki leśne jak np. myszy, jeże, krety, na człowieka choroba przeniesiona zostaje w wyniku ukąszenia przez kleszcza; przypadki tej choroby stwierdzono na północno wschodnich i południowo zachodnich obszarach Polski; w większości przypadków choroba śmiertelna (atakuje neurony mózgowia);

W Polsce licznie występuje kleszcz pospolity (Ixodes ricinus) widoczny na zdjęciu. Może być wektorem dla wielu chorób, także dla kleszczowego zapalenia mózgu. (fot. Richard Bartz, Munich Makro Freak na licencji CCS 2.5)

wirus Ebola – powoduje śmiertelną chorobę zwaną gorączką krwotoczną Ebola; zakażenie następuje w wyniku bezpośredniego kontaktu z chorym; jedyny szczep przenoszący się przez powietrze jest niepatogenny dla człowieka; choroba tropikalna, rezerwuarem mogą być małpy i gryzonie; uważany za jednego z najniebezpieczniejszych wirusów znanych ludzkości; atakuje komórki wątroby, makrofagi i monocyty, niszczy śródbłonek naczyń krwionośnych, wątrobę, nerki, węzły chłonne i inne narządy – śmierć następuje w wyniku wykrwawienia; jak dotychczas nie wynaleziono szczepionki przeciw wirusowi Ebola;

Wirus Ebola (fot. Cynthia Goldsmith)

wirus wścieklizny (rabies) – atakuje wszystkie ssaki stałocieplne i powoduje zmiany w ich mózgu – objawami są agresja (chore zwierzeatakuje człowieka i inne zwierzęta zarażając ofiary wirusami obecnymi w ślinie), wodowstręt, ślinotok; do dzisiaj nie udało się opracować skutecznego leku przeciwko wściekliźnie; szczepionkę przeciwko wściekliźnie wynalazł w 1885 roku Ludwik Pasteur;

wirus zapalenia wątroby (hepatitis) – inaczej WZW, wirus żółtaczki zakaźnej; znane jest kilka typów wirusa (oznaczanych kolejnymi literami alfabetu A, B, C, D, E) najgroźniejsza jest postać wirusa typu B; wirus uszkadza hepatocyty (komórki wątroby) i powoduje, że te nie przechwytują z krwi bilirubiny (barwnika żółci powstającego z hemoglobiny), powoduje to zbyt dużą ilość krążącego we krwi barwnika i w konsekwencji żółte zabarwienie skóry, gałek ocznych itp.; do zakażeń WZW często dochodzi w szpitalach, dlatego konieczne jest używanie jednorazowego sprzętu i przestrzeganie zasad higieny; w Polsce wszczepienne zapalenie wątroby jest bardzo częste – uważane za najpoważniejszą epidemię wirusową;

wirus brodawek ludzkich – wirus DNA; wywołuje rozwój brodawek skórnych, które mają postać niezłośliwych nowotworów

wirus opryszczki (herpes simplex) – wirus atakujący najczęściej czerwień wargową i wnętrze jamy ustnej, powodujący bolesne wykwity w postaci pęcherzyków i stanu zapalnego; wirus może się także umiejscowić na narządach płciowych – jest wtedy trudny do wyleczenia; najgroźniejsze jest zakażenie opryszczką mózgu i opon mózgowych (towarzyszy zwykle zakażeniu narządów płciowych) oraz rogówki oka – pierwsze prowadzi zwykle do śmierci (u ozdrowieńców występuje choroba psychiczna i inne schorzenia neurologiczne), drugie jest przyczyną upośledzenia wzroku i nawet ślepoty; herpeswirusa leczy się lekami z grupy acyklowirów, leczenie wspomaga się wit. B kompleks; nie wynaleziono szczepionki;

wirus ospy wietrznej (varicella) – najczęstsza choroba zakaźna wieku dziecięcego; duża zaraźliwość; źródłem zakażenia jest inny człowiek; choroba przebiega z róźnym natężeniem objawów, z reguły dosyć łągodnie; charakterystyczna jest uporczywie swędząca wysypka w postaci krostek wypełnionych płynem; przechorowanie pozostawia trwałą odporność

wirus półpaśca – herpeswirus podobny do wirusa ospy wietrznej, zakażenie możliwe u osób, które przechorowały ospę wietrzną; wirus pasożytuje w zwojach nerwowych po jednej stronie ciała (zazwyczaj pozostaje tam w postaci uśpionej do końca życia) stąd nazwa – półpasiec; objawem jest wysypka i zaczerwienienie na skórze w miejscu, gdzie przechodzą zwoje nerwowe ale tylko po jednej stronie ciała oraz silne bóle (atakowane są nerwy czuciowe); kiedyś uważano, że wirusy ospy wietrznej i półpaśca dają częściową odporność krzyżową (tzn człowiek, który przechorował półpaśca odporny jest na niego oraz na ospę wietrzną, natomiast przechorowanie ospy wietrznej chroni tylko przed nią samą a nie przed półpaścem) dzisiaj wiadomo, że półpaścem można zarazić się tylko po przechorowaniu ospy wietrznej – nawet w przypadku, gdy choroba przebiega bezobjawowo – stąd błędne rozumowanie;

wirus ospy prawdziwej (variola vera) – inaczej wirus czarnej ospy – choroby zakaźnej o ostrym przebiegu i dużej śmiertelności; charakterystycznym objawem są białe pęcherze pozostawiające blizny; choroba ta była przyczyną licznych epidemii szerzących się na obszarze całego świata; od czasu wynalezienia szczepionki w 1796 roku przez Edwarda Jennera choroba zaczęła stopniowo zanikać, aż w 1980 roku zaniechano szczepień z powodu całkowitego braku zachorowań;

wirus HIV – należy do retrowirusów; ludzie zarazili się tym wirusem od małp (szympansów i mangab szarych); wywołuje on bardzo groźną chorobę oznaczoną skrótem AIDS (aquired immuno-deficiency syndrome - zespół nabytych braków odpornościowych); atakuje głównie limfocyty t-pomocnicze – zniszczenie tych komórek powoduje upośledzenie odporności; osoby chore umierają więc na inne choroby, których ich ukłąd odpornościowy nie jest w stanie zwalczyć (głównie są to tzw. choroby wskaźnikowe dla AIDS:zapalenie płuc, nowotwory, białaczka, róznego rodzaju pleśniaki i grzybice, mięsak Kaposiego); wirus może również pasożytować w makrofagach i komórkach mikrogleju; Zarazić wirusem HIV można się poprzez kontakt płciowy lub z krwią zakażonej osoby (także przez łożysko) oraz z mlekiem matki; przy zakażeniu drogą płciową początkowo atakowane są makrofagi, a przy zakażeniu przez krew – limfocyty T-pomocnicze, co powoduje ostrzejszy przebieg choroby; jak dotychczas nie wynaleziono ani skutecznego lekarstwa ani szczepionki przeciwko AIDS i HIV; wirusa uważa się za jedno z największych zagrożeń XXI wieku;

wirus SARS – (severe acute respiratory syndrome – zespół ciężkiej niewydolności oddechowej); wirus wywołuje nietypowe zapalenie płuc; odkryty został w 2002 roku, pojawił się w chińskiej prowincji Guangdong i rozprzestrzenił się drogą lotniczą na inne kraje Świata; objawy w początkowym okresie choroby przypominają wirusowe, jednak w końcowym etapie dochodzi do ciężkiej niewydolności płuc; nie opracowano jednego skutecznego lekarstwa na SARS, doraźnie stosuje się leki przeciw WZW, AIDS i grypie;

Na zdjęciu samica komara z gatunku Aedes aegypti. Komar ten przenosi na ludzi wirusy dengi (z grupy Flaviviridae), wywołujące śmiertelną chorobę: dengę.
Denga ma cechy gorączki krwotocznej. Przejawia się silnymi bólami i sztywnością stawów.

ZOBACZ GALERIĘ KOMARÓW

Zestawienie wirusów chorobotwórczych dla człowieka, z podziałem ze względu na typ niesionego materiału genetycznego (w nawiasie podano nazwę rodziny).

4. Wirusy roślinne.

Materiałem genetycznym większości wirusów roślinnych jest RNA. Przenoszone są one m.in. poprzez owady; wystarczy najmniejsze nawet uszkodzenie tkanki, aby wirus wniknął do środka, dlatego do części zakażeń dochodzi podczas zabiegów ogrodniczych. Wirus roślinny nie musi niszczyć komórki – rozprzestrzenia się przez plazmodesmy. Tak łatwa migracja wirusa doprowadziła do jeszcze większego uproszczenia jego budowy – w ten sposób powstały wiroidy – „nagie”, nieosłonięte kapsydem cząsteczki kwasu rybonukleinowego. Infekują one jedynie rośliny, ponieważ nie mają aparatu, który pozwalałby im przenikać przez błonę a jedynie u roślin nie ma takiej konieczności. Najbardziej znanym wirusem roślinnym jest wirus mozaiki tytoniowej. Ma on znaczenie historyczne – w odniesieniu do niego po raz pierwszy użyto nazwy „wirus”. Niejednokrotnie rośliny zakażane są wirusem specjalnie – np. w ogrodnictwie zakaża się tulipany specyficznym wirusem powodującym piękne, różnokolorowe pierzaste zabarwienie lub ozdobne fałdowanie krawędzi liści.

Przegląd grup systematycznych wirusów.

DNA- wirusy

Klasa: Bezosłonkowe

Rodzina: Parvoviridae

Rodzina: Papoviridae

Rodzina: Adenoviridae

Klasa: Osłonkowe

Rodzina: Herpesviridae

Rodzina: Poxviridae

RNA- wirusy

Klasa: Bezosłonkowe

Rodzina: Picornaviridae

Rodzina: Reoviridae

Klasa: Osłonkowe

Rodzina: Togaviridae

Rodzina: Orthomyxoviridae

Rodzina: Paramyxoviridae

Rodzina: Rhabdoviridae

Rodzina: Retroviridae

Rodzina: Bunyaviridae

Rodzina: Coronaviridae

Rodzina: Filioviridae

Autor: Aleksandra Burcek

Ostatnie wiadomości

Nowe zdjęcia z mikroskopu elektronowego

Skróty, wyrazy i wyrażenia łacińskie używane w biologii

Wirki

Stułbiopławy

Parzydełkowce - Cnidaria

Gąbki

Śluzorośla

 • Poznańska Noc Naukowców 2010
 • Projektowanie i pielęgnacja terenów zielonych
 • Nagrody Kropli Tęczy przyznane
 • Jubileuszowa V edycja konkursu prac doktorskich i magisterskich rozpoczęta
 • XVIII edycja Międzynarodowej Wystawy: Zieleń to życie
 • Konkurs: Matma mnie kręci
 • Jeśli na spacer - to tylko w Krakowie!
 • Samolot Solar Impulse zasilany energią słoneczną