Sprawdź się
Ilustracja do ćwiczeń 1 i 2
Powyższe zdjęcie przedstawia model pewnego wirusa zbudowany z klocków lego. Jaki organizm może być żywicielem tego wirusa?
- gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus)
- pandka ruda (Ailurus fulgens)
- tytoń szlachetny (Nicotiana tabacum)
- człowiek rozumny (Homo sapiens sapiens)
Na podstawie ilustracji zamieszczonej wyżej oraz własnej wiedzy połącz opisy struktur wirusa z odpowiednimi oznaczeniami liczbowymi.
Jest to struktura białkowa, wewnątrz której znajduje się materiał genetyczny (DNA lub RNA)., Tu znajduje się białko kurczliwe niezbędne do iniekcji materiału genetycznego., Struktura ta ułatwia adsorpcję wirusa.
| 1 | |
| 2 | |
| 3 |
System klasyfikacyjny Baltimore’a wyróżnia VII klas wirusów. Poniższa tabela przedstawia niektóre różnice pomiędzy nimi.
Klasa | Oznaczenie | Przykłady |
I | dsDNA | adenowirusy |
II | ssDNA | parwowirusy |
III | dsRNA | reowirusy |
IV | (+)ssRNA | pikornawirusy |
V | (-)ssRNA | rabdowirusy |
VI | ssRNA‑RT | retrowirusy |
VII | dsDNA‑RT | hepadnawirusy |
Indeks dolny Na podstawie: https://en.wikipedia.org/wiki/Baltimore_classification Indeks dolny koniecNa podstawie: https://en.wikipedia.org/wiki/Baltimore_classification
Oznaczenia: ds – dwniciowe; ss – jednoniciowe; (+) – sekwencja identyczna z mRNA wirusa; (-) – sekwencja komplementarna do mRNA wirusa; RT – powielenie materiału genetycznego wymaga aktywności odwrotnej transkryptazy.
Na podstawie powyższych informacji i własnej wiedzy przyporządkuj opisy klas wirusów do odpowiednich grupy.
Ich materiał genetyczny replikowany jest za pomocą polimerazy RNA, zależnej od RNA, i stanowi bezpośrednią matrycę do syntezy białek wirusowych., mRNA tych wirusów powstaje w wyniku ciągu następujących po sobie przemian kwasów nukleinowych: DNA−RNA−DNA−mRNA., Wirusy te integrują swój materiał genetyczny z materiałem genetycznym gospodarza, po wcześniejszym przeprowadzeniu odwrotnej transkrypcji.
| Retrowirusy | |
| Pikornawirusy | |
| Hepadnawirusy |
Na podstawie informacji do ćwiczenia 3 i własnej wiedzy uzupełnij poniższy tekst tak, żeby stanowił poprawną całość.
Retrowirusy {są}{#nie są} jedynymi wirusami mogącymi integrować swój materiał genetyczny z DNA gospodarza. W wyniku działania odwrotnej transkryptazy (rewertazy) z ssRNA wirusa HIV powstaje hybryda {#RNA/DNA}{dsDNA/dsRNA}. Materiał genetyczny (+)ssRNA retrowirusów nie wykazuje powinowactwa do rybosomów, w przeciwieństwie do {#pikornawirusów}{rabdowirusów}. Przed infekcją wewnątrz kapsydu hepadnawirusów i retrowirusów {#jest}{nie jest} obecna odwrotna transkryptaza.
Jednymi z najbardziej zaskakujących wirusów są tzw. wirusy olbrzymie (ang. giant viruses) należące do grupy Nucleocytoviricota. Wirusy olbrzymie zostały opisane w 2002 roku. Wcześniej uznawane były za bakterie pasożytujące na amebach morskich (Acanthamoeba polyphaga i innych). Ich kapsydy mają długość od ok. 200 nm (Bodo saltans virus) do ok. 1,2 mum (tupanwirusy) – to więcej niż długość najmniejszych bakterii. Dodatkowo powierzchnia wirusów olbrzymich pokryta jest często białkowymi włókienkami o długości od 30 nm do nawet 550 nm. Włókienka te wiążą się specyficznie z receptorami obecnymi na powierzchni żywiciela. Długość ich genomów może być większa niż milion par zasad i może kodować ponad 1000 białek. Wirusem olbrzymim o największym genomie jest pandorawirus (Pandoravirus dulcis). Długość jego materiału genetycznego to niespełna 2,5 miliona par zasad. Ewolucja wirusów olbrzymich pozostaje zagadką. Jako że ich genomy kodują wiele białek, spotykanych poza nimi jedynie w organizmach komórkowych, przypuszcza się, że powstały albo przez uproszczenie prymitywnych organizmów prokariotycznych, albo poprzez przejęcie części genów organizmów, na których pasożytowały. Geny wirusów olbrzymich kodują takie białka jak syntazy aminoacylo−tRNA, białka naprawiające uszkodzenia w DNA oraz cytochromy zaangażowane w syntezę ATP. Megawirus Megavirus chilensis oraz mimiwirus atakujący Acanthamoeba polyphaga kodują – poza tym – wszystkie białka niezbędne do replikacji i transkrypcji swojego genomu. Procesy te nie zachodzą w jądrze zainfekowanego eukariota, a w rozbudowanych fabrykach w cytoplazmie (zwanych wirosferami). Podobieństwo wirosfer do jądra komórkowego było przyczyną powstania kolejnej teorii zakładającej, że wirusy olbrzymie mogły być czynnikiem, dzięki któremu pierwsze organizmy eukariotyczne wytworzyły swoje jądra komórkowe. Wirusy olbrzymie są tak złożonymi strukturami, że pasożytują na nich inne wirusy, zwane wirofagami, będące wirusami namnażającymi się kosztem innych wirusów.
Indeks dolny Na podstawie: https://pitgroup.org/giant-virus-toplist/ Beata Tokarz‑Deptuła i wsp., Mimiwirus APMV, mamawirus oraz jego wirofag – budowa i charakterystyka; Postępy w Mikrobiologii; 2011 N. Philippe i wsp., Pandoraviruses: Amoeba Viruses with Genomes Up to 2.5 Mb Reaching That of Parasitic Eukaryotes; Science; 2013. Indeks dolny koniecNa podstawie: https://pitgroup.org/giant-virus-toplist/ Beata Tokarz‑Deptuła i wsp., Mimiwirus APMV, mamawirus oraz jego wirofag – budowa i charakterystyka; Postępy w Mikrobiologii; 2011 N. Philippe i wsp., Pandoraviruses: Amoeba Viruses with Genomes Up to 2.5 Mb Reaching That of Parasitic Eukaryotes; Science; 2013.
Na podstawie powyższego tekstu, fotografii i własnej wiedzy oznacz poniższe zdania dotyczące wirusów olbrzymich jako prawdziwe lub fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Materiałem genetycznym wirusów olbrzymich jest ten sam kwas nukleinowy, który występuje w retrowirusach. | □ | □ |
| Wirusy olbrzymie nie potrafią namnażać się poza organizmem żywiciela, ponieważ nie zawierają genów kodujących polimerazę DNA. | □ | □ |
| RNA (będący produktem transkrypcji) wirusa olbrzymiego musi dotrzeć z jądra komórkowego do cytoplazmy, gdzie ulega translacji (m.in. do białek budujących kapsyd). | □ | □ |
| Mimiwirus występuje w postaci materiału genetycznego wklejonego do DNA gospodarza. | □ | □ |
Jednymi z najbardziej zaskakujących wirusów są tzw. wirusy olbrzymie (ang. giant viruses) należące do grupy Nucleocytoviricota. Wirusy olbrzymie zostały opisane w 2002 roku. Wcześniej uznawane były za bakterie pasożytujące na amebach morskich (Acanthamoeba polyphaga i innych). Ich kapsydy mają długość od ok. 200 nm (Bodo saltans virus) do ok. 1,2 mum (tupanwirusy) – to więcej niż długość najmniejszych bakterii. Dodatkowo powierzchnia wirusów olbrzymich pokryta jest często białkowymi włókienkami o długości od 30 nm do nawet 550 nm. Włókienka te wiążą się specyficznie z receptorami obecnymi na powierzchni żywiciela. Długość ich genomów może być większa niż milion par zasad i może kodować ponad 1000 białek. Wirusem olbrzymim o największym genomie jest pandorawirus (Pandoravirus dulcis). Długość jego materiału genetycznego to niespełna 2,5 miliona par zasad. Ewolucja wirusów olbrzymich pozostaje zagadką. Jako że ich genomy kodują wiele białek, spotykanych poza nimi jedynie w organizmach komórkowych, przypuszcza się, że powstały albo przez uproszczenie prymitywnych organizmów prokariotycznych, albo poprzez przejęcie części genów organizmów, na których pasożytowały. Geny wirusów olbrzymich kodują takie białka jak syntazy aminoacylo−tRNA, białka naprawiające uszkodzenia w DNA oraz cytochromy zaangażowane w syntezę ATP. Megawirus Megavirus chilensis oraz mimiwirus atakujący Acanthamoeba polyphaga kodują – poza tym – wszystkie białka niezbędne do replikacji i transkrypcji swojego genomu. Procesy te nie zachodzą w jądrze zainfekowanego eukariota, a w rozbudowanych fabrykach w cytoplazmie (zwanych wirosferami). Podobieństwo wirosfer do jądra komórkowego było przyczyną powstania kolejnej teorii zakładającej, że wirusy olbrzymie mogły być czynnikiem, dzięki któremu pierwsze organizmy eukariotyczne wytworzyły swoje jądra komórkowe. Wirusy olbrzymie są tak złożonymi strukturami, że pasożytują na nich inne wirusy, zwane wirofagami, będące wirusami namnażającymi się kosztem innych wirusów.
Na podstawie: https://pitgroup.org/giant-virus-toplist/ Beata Tokarz‑Deptuła i wsp., Mimiwirus APMV, mamawirus oraz jego wirofag – budowa i charakterystyka; Postępy w Mikrobiologii; 2011 N. Philippe i wsp., Pandoraviruses: Amoeba Viruses with Genomes Up to 2.5 Mb Reaching That of Parasitic Eukaryotes; Science; 2013.
Na podstawie informacji z ćwiczenia 5 i własnej wiedzy wybierz spośród poniższych zbiór stwierdzeń dotyczących wirusów olbrzymich.
- Mają kapsyd w kształcie dwudziestościanu foremnego (ikozaedru) i materiał genetyczny w postaci jednoniciowego DNA.
- Mają kapsyd w kształcie dwudziestościanu foremnego (ikozaedru) i materiał genetyczny w postaci dwuniciowego DNA.
- Mają helikalny kapsyd i materiał genetyczny w postaci jednoniciowego RNA.
- Mają helikalny kapsyd i materiał genetyczny w postaci dwuniciowego RNA.
Na podstawie informacji do ćwiczenia 5 i własnej wiedzy wyjaśnij, w jaki sposób budowa mimiwirusa atakującego Acanthamoeba polyphaga wpływa na możliwość wniknięcia jego wirionu do komórki żywiciela.
Wraz z odkryciem wirusów olbrzymich doszło do jeszcze bardziej przełomowego odkrycia wirofagów, czyli wirusów, których żywicielami są inne wirusy. Przykładem jest Sputnik (z ros. towarzysz podróży) oraz Sputnik 2, atakujące kilka spokrewnionych ze sobą wirusów olbrzymich. Wirofagi są wirusami satelitarnymi, których replikacja zależna jest całkowicie od wirosfery wytwarzanej przez wirusy olbrzymie. Sputnik 2 nie potrafi samodzielnie infekować ameby, a gotowe wiriony – samodzielnie jej opuścić. W wirionie Sputnika 2, który jest specyficzny dla przynajmniej dwóch znanych wirusów olbrzymich, odkryto niewielkie fragmenty DNA, mogące wklejać się do materiału genetycznego – zarówno ameby, jak i wirusa olbrzymiego infekującego tego pierwotniaka. Sekwencje te nie występują jednak nigdy w podstawowym genomie wirofaga. Wyklejanie się opisywanych fragmentów z genomu ameby jest nieprecyzyjne. Często fragment powracający do wirusa olbrzymiego jest znacznie większy niż ten wklejany do genom pierwotniaka.
Indeks dolny Na podstawie: Beata Tokarz‑Deptuła i wsp., Wirofagi – nowe elementy biologiczne; Postępy w Mikrobiologii; 2013 Indeks dolny koniecNa podstawie: Beata Tokarz‑Deptuła i wsp., Wirofagi – nowe elementy biologiczne; Postępy w Mikrobiologii; 2013
Na podstawie tekstu do ćwiczeń 5 i 8 oraz własnej wiedzy oceń, w jaki sposób wyjątkowe fragmenty DNA obecne w wirofagu Sputnika 2 mogły przyczynić się do obecności w genomach wirusów olbrzymich genów kodujących syntazy aminoacylo‑tRNA.