Mikrobiologi

på Trods af deres lille størrelse, som forhindrede dem i at blive set med lys mikroskoper, opdagelsen af et filtrerbart komponent, der er mindre end en bakterie, der forårsager tobak mosaik sygdom (TMD) tilbage til 1892. På det tidspunkt, Dmitri Ivanovski, en russisk botaniker, opdagede kilde til TMD ved hjælp af en porcelæn filtrering enheden først opfundet af Charles Chamberland og Louis Pasteur i Paris i 1884. Porcelæn Chamberland filtre har en porestørrelse på 0,1 µm, hvilket er lille nok til at fjerne alle bakterier ≥0,2 µm fra væsker, der passerer gennem enheden., Et ekstrakt opnået fra TMD-inficerede tobaksplanter blev lavet for at bestemme årsagen til sygdommen. Oprindeligt blev kilden til sygdommen antaget at være bakteriel. Det var overraskende for alle, da Ivanovski ved hjælp af et Chamberland-filter fandt, at årsagen til TMD ikke blev fjernet efter at have passeret ekstraktet gennem porcelænsfilteret. Så hvis en bakterie ikke var årsagen til TMD, hvad kunne der forårsage sygdommen? Ivanovski konkluderede årsagen til TMD skal være en ekstremt lille bakterie eller bakteriel spore., Andre forskere, herunder Martinus Beijerinck, fortsatte med at undersøge årsagen til TMD. Det var Beijerinck i 1899, der til sidst konkluderede, at det forårsagende middel ikke var en bakterie, men i stedet muligvis et kemikalie, som en biologisk gift, vi i dag ville beskrive som et toksin. Som et resultat blev ordet virus, Latin for gift, brugt til at beskrive årsagen til TMD et par år efter Ivanovskis første opdagelse., Selvom han ikke var i stand til at se den virus, der forårsagede TMD, og ikke var klar over, at årsagen ikke var en bakterie, krediteres Ivanovski som den oprindelige opdager af vira og en grundlægger af virologiområdet.

i dag kan vi se vira ved hjælp af elektronmikroskoper (Figur 1), og vi ved meget mere om dem. Virus er forskellige biologiske enheder; imidlertid, deres evolutionære oprindelse er stadig et spørgsmål om spekulation. Med hensyn til taksonomi er de ikke inkluderet i livets træ, fordi de er acellulære (ikke bestående af celler)., For at overleve og reproducere skal vira inficere en cellulær vært, hvilket gør dem obligatoriske intracellulære parasitter. Genomet af en virus kommer ind i en værtscelle og leder produktionen af de virale komponenter, proteiner og nukleinsyrer, der er nødvendige for at danne nye viruspartikler kaldet virioner. Nye virioner fremstilles i værtscellen ved samling af virale komponenter. De nye virioner transporterer det virale genom til en anden værtscelle for at udføre en anden infektionsrunde. Tabel 1 opsummerer virusets egenskaber.

Smitsomme, acellulær patogener

Obligat intracellulære parasitter med vært og celle-type specificitet

DNA eller RNA genom (ikke begge dele)

Genom omgivet af en capsid protein og, i nogle tilfælde, en phospholipid-membran spækket med virale glycoproteiner

Manglende gener for mange produkter, der er nødvendige for en vellykket reproduktion, hvilket kræver udnyttelse af host-celle genomer til at reproducere

værter og Viral Transmission

vira kan inficere enhver type værtscelle, herunder planter, dyr, svampe, protister, bakterier og arkæa. De fleste vira vil kun være i stand til at inficere cellerne i en eller nogle få arter af organisme. Dette kaldes værtsområdet. At have et bredt værtsområde er imidlertid ikke almindeligt, og vira vil typisk kun inficere specifikke værter og kun specifikke celletyper inden for disse værter. De vira, der inficerer bakterier, kaldes bakteriofager eller blot fager. Ordet fag kommer fra det græske ord for fortære., Andre vira er bare identificeret af deres værtsgruppe, såsom dyre-eller plantevirus. Når en celle er inficeret, kan virkningerne af virussen variere afhængigt af typen af virus. Virus kan forårsage unormal vækst af cellen eller celledød, ændre cellens genom, eller forårsage ringe mærkbar effekt i cellen.

vira kan overføres gennem direkte kontakt, indirekte kontakt med fomitter eller gennem en vektor: et dyr, der overfører et patogen fra en vært til en anden., Leddyr som myg, flåter og fluer er typiske vektorer for virussygdomme, og de kan fungere som mekaniske vektorer eller biologiske vektorer. Mekanisk transmission opstår, når leddyr bærer et viralt patogen på ydersiden af kroppen og overfører det til en ny vært ved fysisk kontakt. Biologisk transmission opstår, når leddyr bærer det virale patogen inde i kroppen og overfører det til den nye vært gennem bidning.

hos mennesker er en lang række vira i stand til at forårsage forskellige infektioner og sygdomme., Nogle af de dødeligste nye patogener hos mennesker er vira, alligevel har vi få behandlinger eller medicin til at håndtere virusinfektioner, hvilket gør dem vanskelige at udrydde.

vira, der kan overføres fra en dyrevært til en menneskelig vært, kan forårsage .oonoser. For eksempel stammer aviær influen .avirus hos fugle, men kan forårsage sygdom hos mennesker. Reverse reverseoonoser er forårsaget af infektion af et dyr af en virus, der stammer fra et menneske.,

virale strukturer

generelt er virioner (virale partikler) små og kan ikke observeres ved hjælp af et almindeligt lysmikroskop., De er meget mindre end prokaryote og eukaryote celler; dette er en tilpasning, der tillader vira at inficere disse større celler (se figur 2). Størrelsen af en virion kan variere fra 20 nm for små vira op til 900 nm for typiske store vira (se figur 3). Nylige opdagelser har imidlertid identificeret nye gigantiske virale arter, såsom Pandoravirus salinus og Pithovirus sibericum, med størrelser, der nærmer sig en bakteriecelle.

I 1935, efter udviklingen af elektron mikroskop, Wendell Stanley var den første videnskabsmand til at krystallisere strukturen af tobak mosaik virus og opdagede, at det består af RNA og protein. I 1943 isolerede han Influen .a B-virus, hvilket bidrog til udviklingen af en influen .avaccine (influen .a). Stanley ‘ s opdagelser ulåst mysteriet om karakteren af vira, der havde været forvirrende forskere i over 40 år, og hans bidrag til området for virologi førte til at han blev tildelt Nobelprisen i 1946.,

som et resultat af fortsat forskning i virusets art ved vi nu, at de består af en nukleinsyre (enten RNA eller DNA, men aldrig begge) omgivet af et proteincoat kaldet et kapsid (se figur 4). Det indre af kapsidet er ikke fyldt med cytosol, som i en celle, men indeholder i stedet de blotte fornødenheder med hensyn til genom og en .ymer, der er nødvendige for at lede syntesen af nye virioner. Hver capsid er sammensat af protein underenheder kaldet capsomeres lavet af en eller flere forskellige typer af capsomere proteiner, der interlock til dannelse af tæt pakket capsid.,

Der er to kategorier af vira baseret på generel sammensætning. Virus dannet af kun en nukleinsyre og kapsid kaldes nøgne vira eller ikke-udviklede vira. Vira dannet med en nukleinsyrepakket kapsid omgivet af et lipidlag kaldes indhyllede vira (se figur 4). Den virale kuvert er en lille del af phospholipidmembranen opnået som virionknopper fra en værtscelle. Den virale kuvert kan enten være intracellulær eller cytoplasmatisk Oprindelse.,

strækker sig udad og væk fra kapsidet på nogle nøgne vira og indhyllede vira er proteinstrukturer kaldet pigge. Ved spidserne af disse pigge er strukturer, der tillader virussen at fastgøre og komme ind i en celle, som influen .avirus hæmagglutininspidser (h) eller en .ymer som neuraminidase (n) influen .aviruspikes, der tillader virussen at løsne sig fra celleoverfladen under frigivelse af nye virioner. Influen .avirus identificeres ofte ved deres H-og N-pigge., For eksempel, H1N1 influenza-vira, der er ansvarlig for pandemier i 1918 og 2009, H2N2 for pandemien i 1957, og H3N2 for pandemien, i 1968.

Virus varierer i form af deres capsids, som enten kan være cylindrisk, polyhedral, eller komplekse. En spiralformet kapsid danner formen af tobaksmosaikvirus (TMV), en nøgen spiralvirus og Ebolavirus, en indhyllet spiralvirus., Kapsidet er cylindrisk eller stangformet, med genomet montering lige inden for længden af kapsidet. Polyhedrale kapsider danner formerne af poliovirus og rhinovirus og består af en nukleinsyre omgivet af en polyhedral (mangesidet) kapsid i form af en icosahedron. En icosahedral capsid er en tredimensionel, 20-sidet struktur med 12 hjørner. Disse capsids ligner noget en fodbold. Både spiralformede og polyhedrale vira kan have konvolutter., Virale former, der ses i visse typer bakteriofager, såsom T4-fag, og Po .virus, som vaccinia-virus, kan have træk ved både polyhedrale og spiralformede vira, så de beskrives som en kompleks viral form (se figur 5). I bakteriofagkompleksformen er genomet placeret i det polyhedrale hoved, og kappen forbinder hovedet med halefibrene og halestifterne, der hjælper virussen med at binde sig til receptorer på værtscellens overflade. Po .virus, der har komplekse former er ofte mursten formet, med indviklede overfladeegenskaber ikke ses i de andre kategorier af capsid.,

klassificering og taksonomi af vira

selvom vira ikke er klassificeret i livets tre domæner, er deres antal store nok til at kræve klassificering. Siden 1971 har Den Internationale Union for mikrobiologiske samfund virologi Division givet opgaven at udvikle, raffinere og opretholde en universel virustaksonomi til den internationale komit.for taksonomi af vira (ICTV)., Da vira kan mutere så hurtigt, kan det være vanskeligt at klassificere dem i en slægt og en artsepitel ved hjælp af det binomiale nomenklatursystem. Således klassificerer ictvs virale nomenklatursystem vira i familier og slægter baseret på viral genetik, Kemi, morfologi og multiplikationsmekanisme. Til dato har ICTV klassificeret kendte vira i syv ordrer, 96 familier og 350 slægter. Virale familienavne ender i −Viridae (f.eks. Parvoviridae) og slægtsnavne ender i-virus (f. eks. Parvovirus). Navne på virale ordrer, familier og slægter er alle kursiv., Når vi henviser til en viral art, bruger vi ofte en slægt og artsepitel som Pandoravirus dulcis eller Pandoravirus salinus.Baltimore-klassifikationssystemet er et alternativ til ICTV-nomenklaturen. Baltimore-systemet klassificerer vira i henhold til deres genomer (DNA eller RNA, enkelt versus dobbeltstrenget og replikationsmetode). Dette system skaber således syv grupper af vira, der har fælles genetik og biologi.

Udforsk den seneste virustaksonomi på ICTV-websiteebstedet.,bortset fra formelle nomenklatursystemer grupperes vira ofte uformelt i kategorier baseret på kemi, morfologi eller andre egenskaber, de deler til fælles. Kategorier kan omfatte nøgen eller indhyllet struktur, enkeltstrenget (ss) eller dobbeltstrenget (DS) DNA eller ss-eller DS RNA-genomer, segmenteret eller ikke-segmenteret genomer og positivt ( + ) eller negativt ( − ) RNA. For eksempel kan herpesvirus klassificeres som en dsDNA-indhyllet virus; human immundefektvirus (HIV) er en +ssRNA-indhyllet virus, og tobaksmosaikvirus er en +ssrna-virus., Andre egenskaber såsom værtsspecificitet, vævsspecificitet, kapsidform og specielle gener eller en .ymer kan også anvendes til at beskrive grupper af lignende vira. Tabel 2 viser nogle af de mest almindelige vira, der er humane patogener efter genomtype.

Tabel 2.,agic fever
Togaviridae	Rubivirus	Rubella
Retroviridae	Lentivirus	Acquired immune deficiency syndrome (AIDS)
−ssRNA, enveloped	Filoviridae	Zaire Ebolavirus	Hemorrhagic fever
	Orthomyxoviridae	Influenzavirus A, B, C	Flu
	Rhabdoviridae	Lyssavirus	Rabies

Think about It

• What are the types of virus genomes?,

klassificering af virussygdomme

mens ICTV har fået til opgave at biologisk klassificering af vira, har den også spillet en vigtig rolle i klassificeringen af sygdomme forårsaget af vira. For at lette sporingen af virusrelaterede humane sygdomme har ICTV oprettet klassifikationer, der linker til International Classification of Diseases (ICD), den almindelige taksonomi for sygdom, der opretholdes og opdateres af Verdenssundhedsorganisationen (.ho)., ICD tildeler en alfanumerisk kode på op til seks tegn til enhver type virusinfektion samt alle andre typer sygdomme, medicinske tilstande og dødsårsager. Denne ICD-kode bruges sammen med to andre kodningssystemer (den nuværende proceduremæssige terminologi og Healthcare Common Procedure Coding System) til at kategorisere patientbetingelser for behandling og forsikringsgodtgørelse.,når en patient søger behandling for en virusinfektion, anvendes ICD-koder rutinemæssigt af klinikere til at bestille laboratorieundersøgelser og ordinere behandlinger, der er specifikke for den virus, der mistænkes for at forårsage sygdommen. Denne ICD-kode bruges derefter af medicinske laboratorier til at identificere test, der skal udføres for at bekræfte diagnosen. ICD-koden bruges af sundhedsstyringssystemet til at verificere, at alle behandlinger og laboratoriearbejde, der udføres, er passende for den givne virus., Medicinske kodere bruger ICD-koder til at tildele den korrekte kode til udførte procedurer, og medicinske billers bruger på sin side disse oplysninger til at behandle erstatningskrav fra forsikringsselskaber. Vital-records brugere bruger ICD-koder til at registrere dødsårsag på dødsattester, og epidemiologer brugte ICD-koder til at beregne sygelighed og dødelighed statistik.

tænk over det

• Identificer to steder, hvor du sandsynligvis vil finde en ICD-kode.,

Kliniske Fokus: Joaquim, Del 2

Dette eksempel fortsætter med Joaquim ‘ s historie, der startede tidligere på denne side.

Joa .uims læge var bekymret over, at hans symptomer inkluderede stikkende og kløe på stedet for hundebid; disse fornemmelser kunne være tidlige symptomer på rabies. Flere tests er tilgængelige til diagnosticering af rabies hos levende patienter, men ingen enkelt antemortem-test er tilstrækkelig. Lægen besluttede at tage prøver af Joa .uims blod, spyt og hud til test., Hudprøven blev taget fra nakken (bageste side af nakken nær hårlinjen). Det var omkring 6 mm langt og indeholdt mindst 10 hårsække, herunder den overfladiske kutane nerve. En immunofluorescerende farvningsteknik blev anvendt på hudbiopsiprøven til at detektere rabiesantistoffer i de kutane nerver i bunden af hårsækkene. Der blev også udført en test på en serumprøve fra Joa .uims blod for at bestemme, om der var produceret antistoffer mod rabiesvirus.,

i mellemtiden blev spytprøven anvendt til revers transkriptase-polymerasekædereaktion (RT-PCR) analyse, en test, der kan påvise tilstedeværelsen af viral nukleinsyre (RNA). Blodprøverne kom positivt tilbage for tilstedeværelsen af rabiesvirusantigen, hvilket fik Joa .uims læge til at ordinere profylaktisk behandling. Joa .uim får en række intramuskulære injektioner af humant rabiesimmunoglobulin sammen med en række rabiesvacciner.

• Hvorfor ser immunofluorescerende teknik efter rabiesantistoffer snarere end selve rabiesvirus?,
• hvis Joa ?uim har fået rabies, hvad er hans prognose?

vi vender tilbage til Joa .uims eksempel på senere sider.

nøglebegreber og resum.

• vira er generelt ultramikroskopiske, typisk fra 20 nm til 900 nm i længden. Nogle store vira er blevet fundet.
• virioner er acellulære og består af en nukleinsyre, DNA eller RNA, men ikke begge, omgivet af et proteinkapsid. Der kan også være en phospholipidmembran, der omgiver kapsidet.
• vira er obligatoriske intracellulære parasitter.,
• vira er kendt for at inficere forskellige typer celler, der findes i planter, dyr, svampe, protister, bakterier og arkæa. Vira har typisk begrænsede værtsområder og inficerer specifikke celletyper.
• virus kan have spiralformede, polyhedrale eller komplekse former.
• klassificering af vira er baseret på morfologi, type nukleinsyre, værtsområde, cellespecificitet og en .ymer, der bæres inden for virionen.
• som andre sygdomme klassificeres virussygdomme ved hjælp af ICD-koder.,

tænk over det

1. Diskuter de geometriske forskelle mellem spiralformede, polyhedrale og komplekse vira.
2. hvad var betydningen af ordet “virus” i 1880 ‘ erne, og hvorfor blev det brugt til at beskrive årsagen til tobaksmosaik sygdom?
3. med hensyn til evolution, som tror du opstår først? Virussen eller værten? Forklar dit svar.
4. tror du, det er muligt at oprette en virus i laboratoriet? Forestil dig at du er en gal videnskabsmand. Beskriv, hvordan du ville gå om at skabe en ny virus?,
5. navngiv hver mærket del af den illustrerede bakteriofag.