ROZDZIAŁ 1. Wirusy, bakterie, protisty i grzyby

• Czym są wirusy? To mikroskopijne czynniki zakaźne zbudowane wyłącznie z białka i kwasu nukleinowego.
• Dlaczego NIE SĄ organizmami/życiem?
  • Nie posiadają budowy komórkowej.
  • Nie przejawiają samodzielnej aktywności metabolicznej (nie oddychają, nie odżywiają się i nie wydalają).
• Dlaczego są nazywane molekularnymi pasożytami? Są zdolne wyłącznie do namnażania się, co przebiega bezwzględnie wewnątrz komórki organizmu gospodarza.
• Pozakomórkowa forma wirusa:
  • Wirion – kompletna cząstka wirusa występująca w środowisku pozakomórkowym, zdolna do atakowania komórek.
    [Wirion to spoczynkowa, "uśpiona" cząstka wirusa czekająca poza komórką na swoją ofiarę]

Pojedynczy wirion składa się z:

1. Materiału genetycznego (genomu):
   • 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.
2. Kapsydu (białkowego płaszcza):
   • Zbudowany z małych, białkowych jednostek strukturalnych zwanych kapsomerami.
   • Funkcje kapsydu: chroni materiał genetyczny w środowisku pozakomórkowym oraz umożliwia rozpoznawanie komórek gospodarza.
3. Osłonki zewnętrznej (lipoproteinowej):
   • Występuje tylko u części wirusów.
   • Część lipidowa: pochodzi z fragmentu błony komórkowej komórki gospodarza
     [wirus "okrada" komórkę z jej własnej błony, robiąc sobie z niej płaszcz ochronny, dzięki czemu łatwiej wnika do środka].
   • Część białkowa: tworzą ją specyficzne glikoproteiny wirusowe. Pełnią funkcję receptorów oraz łączą kapsyd z osłonką lipidową.
4. Dodatkowych składników (u niektórych wirusów):
   • Dodatkowe białka budulcowe lub cząsteczki specyficznych enzymów wirusowych (np. odwrotna transkryptaza).

• Bakteriofagi (fagi): atakują bakterie (posiadają jedno- lub dwuniciowy DNA, rzadziej jedno- lub dwuniciowy RNA, np. fag atakujący pałeczkę okrężnicy).
• 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).

Infekcja wirusowa (zakażenie): wniknięcie wirusa do komórki gospodarza i jego namnożenie się.

• Swoistość wirusów: wirusy atakują wyłącznie określone komórki (np. wirus wścieklizny atakuje tkankę nerwową).
• Sposób wnikania zależny od grupy:
  • 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.

Etapy zakażenia (krok po kroku):

1. Adsorpcja: przyłączenie się wirusa do odpowiednich receptorów w błonie komórkowej gospodarza.
   [Wirus dopasowuje się jak klucz do zamka na powierzchni komórki]
2. Wniknięcie: wstrzyknięcie samego genomu (bakteriofagi) lub wniknięcie całego wiriona do cytoplazmy.
3. Synteza kopii genomu:
   • Wirusy DNA: replikacja DNA zachodzi z udziałem komórkowego enzymu polimerazy DNA.
   • Wirusy RNA: powielanie RNA wymaga często udziału specyficznych enzymów wirusowych (np. odwrotnej transkryptazy).
4. Ekspresja genów (synteza białek):
   • Wirusy DNA: transkrypcja (przepisanie DNA na mRNA) → translacja (synteza białek na rybosomach gospodarza).
   • Wirusy RNA: genomowy RNA może od razu służyć jako matryca do syntezy białek lub wymaga syntezy mRNA przez enzymy wirusowe.
5. Składanie: łączenie się nowo powielonych kopii genomu i elementów kapsydu w nowe wirusy potomne.
6. Uwolnienie: wirusy potomne opuszczają komórkę poprzez wypączkowanie lub wywołanie lizy (rozpadu komórki).

A. Cykl infekcyjny wirusa DNA (na przykładzie adenowirusa)

• Adenowirusy: wywołują choroby układu oddechowego i pokarmowego.

Przebieg:

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.

B. Cykl infekcyjny retrowirusa / wirusa RNA (na przykładzie HIV)

• Retrowirusy: grupa wirusów RNA posiadająca enzym odwrotną transkryptazę.
• HIV (Human Immunodeficiency Virus): ludzki wirus niedoboru odporności, wywołuje AIDS (zespół nabytego niedoboru odporności).

Przebieg krok po kroku:

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.
   [Proces odwrócony niż w tradycyjnej genetyce: z RNA powstaje hybryda RNA-DNA, a z niej dwuniciowy DNA]
   Powstały DNA przechodzi do jądra.
4. Integracja: wirusowy DNA wbudowuje się w DNA komórki odpornościowej i staje się prowirusem (stan utajenia / latencji).
5. Transkrypcja: po indukcji następuje synteza wirusowego RNA na matrycy wbudowanego DNA. RNA służy jako genom oraz jako matryca do produkcji białek.
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, lecz stale produkuje nowe wiriony.

• Negatywne:
  • Wywołują groźne choroby ludzi, zwierząt i roślin.
  • Powodują duże straty w rolnictwie.
  • Regulują liczebność populacji (eliminują osobniki słabe i chore).
  • Wywołują epidemie (masowe zachorowania na określonym obszarze w danym czasie) oraz pandemie (epidemie o zasięgu światowym, np. COVID-19).
• Pozytywne / Zastosowanie w medycynie:
  • Służą do produkcji szczepionek i surowic odpornościowych.
  • Wykorzystywane w terapii fagowej do zwalczania bakterii opornych na antybiotyki.

• Leczenie: głównie objawowe. Leki przeciwwirusowe (np. w HIV) hamują działanie enzymów wirusowych, takich jak odwrotna transkryptaza.
• Profilaktyka:
  • Wczesne rozpoznanie i unieszkodliwienie źródła zakażenia.
  • Szczepienia ochronne: podanie osłabionych wirusów lub ich fragmentów w celu pobudzenia organizmu do wytworzenia własnych przeciwciał (odporność czynna).
  • Surowica odpornościowa: osocze krwi pozbawione fibrynogenu, zawierające gotowe przeciwciała (odporność bierna); podawana np. przy ryzyku zakażenia wścieklizną.

• Priony: prawidłowo ułożone białka w organizmie, które zmieniły swoją strukturę na nieprawidłową i narzucają to nieprawidłowe fałdowanie innym białkom.
  [Zepsute białka, które "zmuszają" zdrowe białka, by też się zepsuły]
• Wiroidy: bardzo małe, zakaźne cząsteczki zbudowane wyłącznie z krótkiej, kolistej cząsteczki RNA (brak kapsydy białkowej).
  [Sam nagi kwas RNA atakujący głównie rośliny]