Obiectivele de Învățare
- Descrie caracteristicile generale ale virusurilor, cum patogeni
- Descrie genomul viral
- Descrie caracteristicile generale ale virale cicluri de viață
- să se Diferențieze între bacteriofagi, virusurile plantelor, și virusuri animale
- Descrie caracteristicile utilizate pentru a identifica viruși, paraziți intracelulare obliga
Accent Clinice: Joaquim, Partea 1
Joaquim, 45 de ani, jurnalist, tocmai s-a întors în SUA, din călătoriile în Rusia, China și Africa. Nu se simte bine, așa că merge la medicul său general plângându-se de slăbiciune în brațe și picioare, febră, dureri de cap, agitație vizibilă și disconfort minor. El crede că poate fi legat de o mușcătură de câine pe care a suferit-o în timp ce intervieva un fermier chinez. El se confruntă cu unele senzații de prickling și mâncărime la locul plăgii mușcăturii, dar îi spune medicului că câinele părea sănătos și că nu a fost îngrijorat până acum., Medicul a ordonat un test de cultură și sensibilitate pentru a exclude infecția bacteriană a plăgii, iar rezultatele au revenit negative pentru orice posibilă bacterie patogenă.pe baza acestor informații, Ce teste suplimentare trebuie efectuate asupra pacientului?
vom reveni la exemplul lui Joaquim mai târziu pe această pagină.,în ciuda dimensiunilor mici, care le-au împiedicat să fie văzute cu microscoape luminoase, descoperirea unei componente filtrabile mai mici decât o bacterie care provoacă boala mozaicului de tutun (TMD) datează din 1892. La acea vreme, Dmitri Ivanovski, un botanist rus, a descoperit sursa TMD folosind un dispozitiv de filtrare a porțelanului inventat pentru prima dată de Charles Chamberland și Louis Pasteur la Paris în 1884. Filtrele din porțelan Chamberland au o dimensiune a porilor de 0,1 µm, care este suficient de mică pentru a elimina toate bacteriile ≥0,2 µm din orice lichid trecut prin dispozitiv., Un extract obținut din plantele de tutun infectate cu TMD a fost făcut pentru a determina cauza bolii. Inițial, sursa bolii a fost considerată a fi bacteriană. A fost surprinzător pentru toată lumea când Ivanovski, folosind un filtru Chamberland, a constatat că cauza TMD nu a fost îndepărtată după trecerea extractului prin filtrul de porțelan. Deci, dacă o bacterie nu a fost cauza TMD, ce ar putea provoca boala? Ivanovski a concluzionat că cauza TMD trebuie să fie o bacterie extrem de mică sau spori bacterieni., Alți oameni de știință, inclusiv Martinus Beijerinck, au continuat să investigheze cauza TMD. Beijerinck, în 1899, a concluzionat în cele din urmă că agentul cauzal nu era o bacterie, ci, în schimb, posibil o substanță chimică, ca o otravă biologică pe care am descrie-o astăzi ca o toxină. Drept urmare, cuvântul virus, Latină pentru otravă, a fost folosit pentru a descrie cauza TMD la câțiva ani după descoperirea inițială a lui Ivanovski., Chiar dacă nu a putut vedea virusul care a provocat TMD și nu și-a dat seama că cauza nu este o bacterie, Ivanovski este creditat ca descoperitor original al virușilor și fondator al domeniului virologiei.astăzi, putem vedea viruși folosind microscoape electronice (Figura 1) și știm mult mai multe despre ei. Virușii sunt entități biologice distincte; cu toate acestea, originea lor evolutivă este încă o chestiune de speculație. În ceea ce privește taxonomia, ele nu sunt incluse în arborele vieții, deoarece sunt acelulare (care nu constau din celule)., Pentru a supraviețui și a se reproduce, virușii trebuie să infecteze o gazdă celulară, făcându-i să oblige paraziți intracelulari. Genomul unui virus intră într-o celulă gazdă și direcționează producția de componente virale, proteine și acizi nucleici, necesare pentru a forma noi particule de virus numite virioni. Virionii noi sunt făcuți în celula gazdă prin asamblarea componentelor virale. Noii virioni transportă genomul viral într-o altă celulă gazdă pentru a efectua o altă rundă de infecție. Tabelul 1 rezumă proprietățile virușilor.Tabelul 1., Caracteristicile de Virusuri
Infecțioase, acelular patogeni
Obliga paraziți intracelulari și cu gazda de tip celulă specificitatea
ADN-ul sau ARN-ului genomului (nu ambele)
Genomul este înconjurat de o proteina capsidei și, în unele cazuri, un fosfolipid membranar împânzit cu glicoproteine virale
Lipsa genele pentru mai multe produse necesare pentru reproducerea de succes, care necesită exploatarea host-genomul celulei de a reproduce
Cred că despre Asta
- de Ce a fost primul virus investigate confundat pentru o toxină?,
gazdele și transmiterea virală
virusurile pot infecta fiecare tip de celulă gazdă, inclusiv cele ale plantelor, animalelor, ciupercilor, protiștilor, bacteriilor și arheei. Majoritatea virusurilor vor putea infecta numai celulele uneia sau mai multor specii de organism. Aceasta se numește gama gazdă. Cu toate acestea, a avea o gamă largă de gazde nu este obișnuit, iar virușii vor infecta în mod obișnuit doar gazde specifice și numai tipuri de celule specifice din aceste gazde. Virușii care infectează bacteriile se numesc bacteriofagi sau pur și simplu fagi. Cuvântul fag vine de la cuvântul grecesc pentru devora., Alți viruși sunt identificați doar de grupul gazdă, cum ar fi virusurile animale sau vegetale. Odată ce o celulă este infectată, efectele virusului pot varia în funcție de tipul de virus. Virusurile pot provoca o creștere anormală a celulei sau moartea celulei, pot modifica genomul celulei sau pot provoca un efect puțin vizibil în celulă.virusurile pot fi transmise prin contact direct, contact indirect cu fomitele sau printr-un vector: un animal care transmite un agent patogen de la o gazdă la alta., Artropodele, cum ar fi țânțarii, căpușele și muștele, sunt vectori tipici pentru bolile virale și pot acționa ca vectori mecanici sau vectori biologici. Transmisia mecanică are loc atunci când artropodul poartă un agent patogen viral în exteriorul corpului său și îl transmite unei noi gazde prin contact fizic. Transmisia biologică apare atunci când artropodul poartă agentul patogen viral în interiorul corpului său și îl transmite noii gazde prin mușcături.la om, o mare varietate de virusuri sunt capabile să provoace diverse infecții și boli., Unii dintre cei mai mortali agenți patogeni emergenți la om sunt virușii, dar avem puține tratamente sau medicamente pentru a face față infecțiilor virale, ceea ce le face dificil de eradicat.virusurile care pot fi transmise de la o gazdă animală la o gazdă umană pot provoca zoonoze. De exemplu, virusul gripei aviare provine de la păsări, dar poate provoca boli la om. Zoonozele inverse sunt cauzate de infecția unui animal de un virus care provine de la un om.,
Lupta cu Bacterii Virusuri
apariția unor superbacterii, sau multidrog rezistente bacterii, a devenit o provocare majoră pentru companii farmaceutice și grave de sănătate problemă. Potrivit unui raport din 2013 al centrelor Americane pentru Controlul și Prevenirea Bolilor (CDC), peste 2 milioane de persoane sunt infectate anual cu bacterii rezistente la medicamente în SUA, ceea ce duce la cel puțin 23,000 de decese. Utilizarea continuă și utilizarea excesivă a antibioticelor vor conduce probabil la evoluția unor tulpini și mai rezistente la medicamente.,o soluție potențială este utilizarea terapiei cu fagi, o procedură care utilizează virusuri care ucid bacteriile (bacteriofagi) pentru a trata infecțiile bacteriene. Terapia cu fag nu este o idee nouă. Descoperirea bacteriofagilor datează de la începutul secolului XX, iar terapia cu fagi a fost folosită pentru prima dată în Europa în 1915 de către bacteriologul englez Frederick Twort. Cu toate acestea, descoperirea ulterioară a penicilinei și a altor antibiotice a dus la abandonarea aproape a acestei forme de terapie, cu excepția fostei Uniuni Sovietice și a câtorva țări din Europa de Est., Interesul pentru terapia cu fagi în afara țărilor din fosta Uniune Sovietică a reapărut recent din cauza creșterii bacteriilor rezistente la antibiotice.terapia cu fag are unele avantaje față de antibiotice prin faptul că fagii ucid doar o singură bacterie specifică, în timp ce antibioticele ucid nu numai agentul patogen, ci și bacteriile benefice ale microbiotei normale. Dezvoltarea de noi antibiotice este, de asemenea, costisitoare pentru companiile de medicamente și pentru pacienți, în special pentru cei care trăiesc în țări cu rate ridicate de sărăcie.fagii au fost, de asemenea, utilizați pentru a preveni deteriorarea alimentelor., În 2006, US Food and Drug Administration a aprobat utilizarea de o soluție care conține șase bacteriofagi care pot fi pulverizate pe masa de prânz carne, cum ar fi bologna, șuncă, și turcia pentru a ucide Listeria monocytogenes, o bacterie responsabilă pentru listerioza, o formă de intoxicație alimentară. Unii consumatori au îngrijorări cu privire la utilizarea fagilor în alimente, în special având în vedere popularitatea în creștere a produselor ecologice., Alimentele care au fost tratate cu fagi trebuie să declare ” preparat bacteriofag „în lista ingredientelor sau să includă o etichetă care să declare că carnea a fost” tratată cu soluție antimicrobiană pentru a reduce microorganismele.”
gândiți-vă
- De ce oamenii nu trebuie să fie preocupați de prezența bacteriofagilor în alimentele lor?
- care sunt trei moduri prin care virușii pot fi transmiși între gazde?
structuri virale
în general, virionii (particulele virale) sunt mici și nu pot fi observați folosind un microscop luminos obișnuit., Acestea sunt mult mai mici decât celulele procariote și eucariote; aceasta este o adaptare care permite virusurilor să infecteze aceste celule mai mari (vezi Figura 2). Mărimea unui virion poate varia de la 20 nm pentru virușii mici până la 900 nm pentru virușii tipici, mari (vezi Figura 3). Descoperiri recente, cu toate acestea, au identificat noi gigant virale specii, cum ar fi Pandoravirus salinus și Pithovirus sibericum, cu dimensiuni care se apropie de o celulă bacteriană.
În 1935, după dezvoltarea de microscopul electronic, Wendell Stanley a fost primul om de știință care să se cristalizează structura de virusul mozaicului tutunului și a descoperit că este alcătuită din ARN și proteine. În 1943, a izolat virusul gripal B, care a contribuit la dezvoltarea unui vaccin gripal (gripal). Descoperirile lui Stanley au dezvăluit misterul naturii virusurilor care îi încurcă pe oamenii de știință de peste 40 de ani, iar contribuțiile sale în domeniul virologiei au dus la acordarea Premiului Nobel în 1946.,ca urmare a cercetării continue a naturii virusurilor, știm acum că acestea constau dintr-un acid nucleic (ARN sau ADN, dar niciodată ambele) înconjurat de un strat proteic numit capsidă (vezi Figura 4). Interiorul capsidei nu este umplut cu citosol, ca într-o celulă, ci conține necesitățile goale în ceea ce privește genomul și enzimele necesare pentru a direcționa sinteza noilor virioni. Fiecare capsidă este compusă din subunități proteice numite capsomere realizate din unul sau mai multe tipuri diferite de proteine capsomere care se blochează pentru a forma capsida strâns ambalată.,există două categorii de virusuri bazate pe compoziția generală. Virusurile formate numai dintr-un acid nucleic și capsidă sunt numite virusuri goale sau virusuri nonenveloped. Virusurile formate cu o capsidă ambalată în acid nucleic înconjurată de un strat lipidic se numesc virusuri învelite (vezi Figura 4). Plicul viral este o mică parte a membranei fosfolipide obținute ca mugurii virion dintr-o celulă gazdă. Plicul viral poate fi de origine intracelulară sau citoplasmatică.,extinderea spre exterior și departe de capsidă pe unele virusuri goale și viruși înveliți sunt structuri proteice numite vârfuri. La vârfurile acestor vârfuri sunt structuri care permit virusului să se atașeze și să intre într-o celulă, cum ar fi vârfurile de hemaglutinină ale virusului gripal (H) sau enzime precum vârfurile de virus gripal neuraminidază (N) care permit virusului să se detașeze de suprafața celulară în timpul eliberării de noi virioni. Virusurile gripale sunt adesea identificate prin vârfurile lor H și N., De exemplu, virusurile gripale H1N1 au fost responsabile pentru pandemii în 1918 și 2009, H2N2 pentru pandemie în 1957 și H3N2 pentru pandemie în 1968.
Virusuri variază în forma lor capsids, care pot fi fie elicoidale, poliedrice, sau complexe. O capsidă elicoidală formează forma virusului mozaicului de tutun (TMV), un virus elicoidal gol și virusul Ebola, un virus elicoidal învelit., Capsida este cilindrică sau în formă de tijă, genomul potrivindu-se doar în interiorul lungimii capsidei. Capsidele poliedrice formează formele de poliovirus și rinovirus și constau dintr-un acid nucleic înconjurat de o capsidă poliedrică (multilaterală) sub forma unui icosaedru. O capsidă icosaedrică este o structură tridimensională, cu 20 de fețe, cu 12 vârfuri. Aceste capside seamănă oarecum cu o minge de fotbal. Atât virusurile elicoidale, cât și cele poliedrice pot avea plicuri., Formele virale observate la anumite tipuri de bacteriofagi, cum ar fi fagul T4 și poxvirusurile, cum ar fi virusul vaccinia, pot avea caracteristici ale virusurilor poliedrice și elicoidale, astfel încât acestea sunt descrise ca o formă virală complexă (vezi Figura 5). În forma complexă bacteriofag, genomul este localizat în capul poliedric, iar teaca conectează capul la fibrele de coadă și pinii de coadă care ajută virusul să se atașeze de receptorii de pe suprafața celulei gazdă. Poxvirusurile care au forme complexe sunt adesea în formă de cărămidă, cu caracteristici complicate de suprafață care nu se văd în celelalte categorii de capsidă.,
gândiți-vă
- ce tipuri de viruși au vârfuri?deși virușii nu sunt clasificați în cele trei domenii ale vieții, numărul lor este suficient de mare pentru a necesita clasificarea. Din 1971, Divizia de Virologie a Uniunii Internaționale a societăților microbiologice a dat sarcina de a dezvolta, rafina și menține o taxonomie universală a virusurilor Comitetului Internațional pentru taxonomia virusurilor (ICTV)., Deoarece virușii se pot muta atât de repede, poate fi dificil să le clasificăm într-un gen și un epitet de specie folosind sistemul de nomenclatură binomială. Astfel, sistemul de nomenclatură virală ICTV clasifică virușii în familii și genuri pe baza geneticii virale, chimiei, morfologiei și mecanismului de multiplicare. Până în prezent, ICTV a clasificat viruși cunoscuți în șapte ordine, 96 de familii și 350 de genuri. Virale numele de familie se termina in –viridae (e.g, Parvoviridae) și genul nume se termină în −virus (de exemplu, Parvovirus). Numele ordinelor virale, familiilor și genurilor sunt toate italicizate., Atunci când se referă la o specie de viruși, vom folosi de multe ori un gen și specie epitet, cum ar fi Pandoravirus dulcis sau Pandoravirus salinus.sistemul de clasificare Baltimore este o alternativă la nomenclatura ICTV. Sistemul Baltimore clasifică virușii în funcție de genomul lor (ADN sau ARN, single versus double catenar și modul de replicare). Acest sistem creează astfel șapte grupuri de viruși care au genetică și biologie comune.
explorați cea mai recentă taxonomie a virușilor pe site-ul ICTV.,în afară de sistemele formale de nomenclatură, virușii sunt adesea grupați informal în categorii bazate pe chimie, morfologie sau alte caracteristici pe care le împărtășesc în comun. Categorii pot include gol sau învăluit structura, singur-stranded (ss) sau dublu catenar (ds) ADN-ul sau ss sau ds ARN genomul segmentat sau nonsegmented genomuri, și pozitiv-strand (+) sau negativ-strand (−) ARN. De exemplu, virusurile herpetice pot fi clasificate ca un virus învelit dsDNA; virusul imunodeficienței umane (HIV) este un virus învelit +ssRNA, iar virusul mozaicului de tutun este un virus +ssRNA., Alte caracteristici, cum ar fi specificitatea gazdă, specificitatea țesutului, forma capsidei și genele sau enzimele speciale pot fi, de asemenea, utilizate pentru a descrie grupuri de virusuri similare. Tabelul 2 enumeră unele dintre cele mai frecvente virusuri care sunt agenți patogeni umani după tipul genomului.
Tabelul 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?,
Clasificarea bolilor virale
deși ICTV a fost însărcinată cu clasificarea biologică a virusurilor, a jucat, de asemenea, un rol important în clasificarea bolilor cauzate de viruși. Pentru a facilita urmărirea bolilor umane legate de virus, ICTV a creat clasificări care se leagă de clasificarea internațională a bolilor (ICD), taxonomia standard a bolii care este menținută și actualizată de Organizația Mondială a Sănătății (OMS)., ICD atribuie un cod alfanumeric de până la șase caractere fiecărui tip de infecție virală, precum și tuturor celorlalte tipuri de boli, afecțiuni medicale și cauze de deces. Acest cod ICD este utilizat împreună cu alte două sisteme de codificare (terminologia procedurală actuală și sistemul de codificare a Procedurii comune de asistență medicală) pentru a clasifica condițiile pacientului pentru tratament și rambursarea asigurărilor.,de exemplu, atunci când un pacient solicită tratament pentru o infecție virală, codurile ICD sunt utilizate în mod obișnuit de către clinicieni pentru a comanda teste de laborator și pentru a prescrie tratamente specifice virusului suspectat de a provoca boala. Acest cod ICD este apoi utilizat de laboratoarele medicale pentru a identifica testele care trebuie efectuate pentru a confirma diagnosticul. Codul ICD este utilizat de sistemul de management al sănătății pentru a verifica dacă toate tratamentele și lucrările de laborator efectuate sunt adecvate pentru virusul dat., Codificatorii medicali folosesc coduri ICD pentru a atribui codul adecvat pentru procedurile efectuate, iar billerii medicali, la rândul lor, folosesc aceste informații pentru a procesa cererile de rambursare de către companiile de asigurări. Deținătorii Vital-records folosesc coduri ICD pentru a înregistra cauza decesului pe certificatele de deces, iar epidemiologii au folosit coduri ICD pentru a calcula statisticile de morbiditate și mortalitate.
gândiți-vă
- identificați două locații în care probabil veți găsi un cod ICD.,
Focus Clinic: Joaquim, Partea 2
Acest exemplu continuă povestea lui Joaquim care a început mai devreme pe această pagină.medicul lui Joaquim era îngrijorat de faptul că simptomele sale includ prickling și mâncărime la locul mușcăturii câinelui; aceste senzații ar putea fi simptome precoce ale rabiei. Mai multe teste sunt disponibile pentru a diagnostica rabia la pacienții vii, dar nici un singur test antemortem nu este adecvat. Medicul a decis să ia probe de sânge, salivă și piele ale lui Joaquim pentru testare., Proba de piele a fost prelevată din partea din spate a gâtului (partea posterioară a gâtului lângă linia părului). Avea o lungime de aproximativ 6 mm și conținea cel puțin 10 foliculi de păr, inclusiv nervul cutanat superficial. O tehnică de colorare imunofluorescentă a fost utilizată pe specimenul de biopsie cutanată pentru a detecta anticorpii de rabie în nervii cutanați de la baza foliculilor de păr. De asemenea, a fost efectuat un test pe o probă de ser din sângele lui Joaquim pentru a determina dacă au fost produși anticorpi pentru virusul rabic.,între timp, proba de salivă a fost utilizată pentru analiza reacției în lanț reverstranscriptază-polimerază (RT-PCR), un test care poate detecta prezența acidului nucleic viral (ARN). Testele de sânge au revenit pozitive pentru prezența antigenului virusului rabiei, determinând medicul lui Joaquim să prescrie un tratament profilactic. Joaquim i se administrează o serie de injecții intramusculare de imunoglobulină umană împotriva rabiei împreună cu o serie de vaccinuri împotriva rabiei.
- De ce tehnica imunofluorescentă caută mai degrabă anticorpi împotriva rabiei decât virusul rabiei în sine?,
- dacă Joaquim a contractat rabie, care este prognosticul său?
vom reveni la exemplul lui Joaquim în paginile ulterioare.
concepte cheie și rezumat
- virusurile sunt în general ultramicroscopice, de obicei de la 20 nm la 900 nm în lungime. Au fost găsiți niște viruși mari.
- virionii sunt acelulari și constau dintr-un acid nucleic, ADN sau ARN, dar nu ambele, înconjurate de o capsidă proteică. De asemenea, poate exista o membrană fosfolipidă care înconjoară capsida.
- virușii sunt paraziți intracelulari obligați.,
- virusurile sunt cunoscute pentru a infecta diferite tipuri de celule găsite în plante, animale, ciuperci, protiști, bacterii și arhaea. Virușii au de obicei intervale de gazdă limitate și infectează anumite tipuri de celule.
- virușii pot avea forme elicoidale, poliedrice sau complexe.
- clasificarea virusurilor se bazează pe morfologia, tipul de acid nucleic, gama gazdă, specificitatea celulară și enzimele transportate în virion.ca și alte boli, bolile virale sunt clasificate folosind coduri ICD.,
gândiți-vă
- discutați despre diferențele geometrice dintre virusurile elicoidale, poliedrice și complexe.
- care a fost sensul cuvântului „virus” în anii 1880 și de ce a fost folosit pentru a descrie cauza bolii mozaicului de tutun?
- în ceea ce privește evoluția, care credeți că apare mai întâi? Virusul sau gazda? Explică-ți răspunsul.
- credeți că este posibil să creați un virus în laborator? Imaginați-vă că sunteți un om de știință nebun. Descrieți cum ați crea un nou virus?,
- denumiți fiecare parte marcată a bacteriofagului ilustrat.
Lasă un răspuns