Uvod v mikrobiologijo

Uvod v mikrobiologijo Predmet: Mikrobiologija Predavanja: 10 ur Seminarske vaje: 10 ur Laboratorijske vaje: 10 ur Študijske obveznosti: izpit Učitelj: Prof. dr. David Stopar email: david.stopar@bf.uni-lj.si http://www.bf.uni-lj.si/zt/mikro/homepage/index.html tel: 01 423 33 88 int. 216

Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) Trgovec, degustator, uradnik, mecen slikarja Jana Vermeera, izdelovalec leč, mikroskopov. Naredi do 200 kratne povečave in prvi opiše bakterije, protozoje, alge, foraminifere, nematode. Od leta 1673 se je 50 let dopisoval z britansko kraljevo akademijo, kjer je objavil večino svojih del. Po Evropi je sprožil neznansko zanimaje za mikrobiologijo.

Spontan nastanek življenja Stari grki: boginja Gea ustvari človeka iz neživih objektov. Aristotel: živali nastanejo iz zemlje, rastlin ali drugih nesorodnih živali. Virgil: pripravi recept za spontan nastanek čebel Srednji vek: muhe lahko nastanejo iz mesa, ki je bilo na toplem zraku. Spontan nastanek višjih živali ovrže Francesko Redi. Meso položi v posodo, ki jo prekrije z gazo. Muhe privlači vonj mesa, ležejo jajčeca na gazo, v mesu se ne razvijejo muhe. Spontan nastanek mikrooragnizmov še vedno sporen.

Spontan nastanek življenja John Needham: prekuha meso, čez nekaj časa opazi na njem bakterije, ki so po njegovem nastale spontano. Lazaro Spallanzani: prekuha meso in ga zapre v posodo, mikrobov ni, vendar ni dopustil prost pretoka zraka. Franz Schulze: spusti zrak skozi kislino, mikrobov ni, vendar je zrak lahko kemijsko spremenjen. Theodor Schwan: spust zrak skozi segreto cev, mikrobov ni, vendar je zrak zaradi vročine lahko spremenjen. Schroeder and von Dusch: spustita zrak skozi vatni zamašek, mikrobov ni, zagovorniki spontane generacije niso prepričani.

Louis Pasteur (1822-1895) začne kot kemik, proučuje steroizometrijo tartratov proučuje fermentacijo mošta, dokaže, da fermentacijo opravijo mikrobi prvi uporabi postopek za zmanjšanje števila mikrobov (pasterizacijo) ukvaraja se z antraksom, boleznijo sviloprejk prvič aplicira oslabljen živ mikrob v človeka (steklina)

Velikost mikrobnih celic

Zakaj so prokariontske celice manjše od evkariontskih? Z zmanjšanjem celice se povečuje razmerje med volumnom in površino. To pomeni, da imajo manjše celice večjo relativno površino. Npr.pri krogli je razmerje med površino S = 4πr 2 in volumnom V = 4/3πr 3 : pri r = 1 je S/V = 3 pri r = 2 je S/V = 1.5 pri r = 5 je S/V = 0.6 pri r = 10 je S/V = 0.3

Izgled bakterijske populacije Makroskopska manifestacija bakterijske rasti je nastanek kolonije, motnosti raztopine ali nastanek biofilma. Zato, da vidimo populacijo bakterijskih celic, je potrebno ~ 10 6 bakterijskih celic na ml ali na mm 2.

Mikroskopija mikrobiologija v svetlem polju mikroskopija v temnem polju stereomikroskopija fazno kontrastna mikroskopija Nomarski mikroskopija polarizacijska mikroskopija mikroskopija v bližnjem polju mikroskopija na atomsko silo fluorescenčna mikroskopija konfokalna fluorescenčna mikroskopija elektronska transmisijaksa mikroskopija vrstična elektronska mikroskopija

Mikroskopija v svetlem polju Za kvaliteto mikroskopa je najpomembnejša ločljivost, sposobnost ločevanja dveh točk. S povečevanjem objekta ne dosežemo veliko, če je ločljivost slaba. Ločljivost, D, je odvisna od: -aperture objektiva, α - lomnega količnika, n - valovne dolžine svetlobe, λ D = 0.61λ / (n x sin α) Zaradi tehničnih omejitev glede α, λ in n je meja ločljivosti pri svetlobni mikroskopiji okoli 0.2 µm.

Kontrastiranje

Druga barvanja negativno barvanje (nigrozin, indijsko črno, kristal vijolično, metilensko modro) acidorezistentno barvanje (za barvanje mikobakterij) barvanje endospor barvanje cist (npr. ciste pri Azotobacter sp.) barvanje kapsule barvanje flagel barvanje citoplazmatskih vključkov (polifosfat, poli-β-hidroksibutirat, glikogen, kisli polisaharidi) barvanje nukleoida barvanje spirohet,rikecij, legionel, mikoplazm

Barvanje po Gramu

Barvanje po Gramu G+ temno vijolično G- rožnato Leon J. Lebeau Barvo vedno primerjamo z ustrezno kontrolo (poznana G+ in G- bakterija, ki je bila enako pripravljena kot neznani vzorec.

Epi-fluorescenčni mikroskop Olympus BX51

Fluorofori za G+ in G- bakterije Pseudomonas aeruginosa zeleno Bacillus cereus rumeno Pseudomonas aeruginosa zeleno Bacilus cereus oranžno

Fluorofori za ločevanje živih in mrtvih celic Micrococcus luteus žive celice zelene mrtve celice modre Micrococcus luteus in Bacilus cereus žive celice zelene mrtve celice rdeče

Fluorofori za določanje spor membrane rdeče DNA modro zeleno fuzijski zeleni protein

Fluorofori za vakuole in celične stene Sacharomyces cerevisae vakuola rdeča celična stena modra Sacharomyces cerevisae lumen vakuole moder

Fluorofori za določanje celičnih struktur aktin rdeče membrane zeleno jedro modro tubulin kromosomi

Fluorofori za določanje virusov Večje rumene pike celice, manjše zelene pike virusi (Syber Green-1)

TEM - transmisijska elektronska mikroskopija Osnovni principi so enaki kot pri svetlobni mikroskopiji. Namesto svetlobe uporabljamo snop elektronov in elektromagnetne leče. Zaradi absrpcije elektronov v zraku je potrebno delati v vakumu. Vir elektronov je vroča katoda z napetostjo 50-100 kv, ki pospeši elektrone proti anodi. Elektrone detektiramo na fluorescenčnem zaslonu. ločljivost je ~ 0.1 nm potrebna posebna priprava vzorca

Priprava vzorca za TEM Ultramikroroton: vzorec fiksiramo v glutaraldehidu ali ozmijevem tetroksidu, ga posušimo v etanolu ali acetonu in ga nato damo v tekočo plastiko, ki jo s toploto polimeriziramo. Polimerizirano plastiko in vzorec razrežemo na ultratanke rezine ~ 0.1 µm, ki jih naložimo na mikroskopirne mrežice. Freze-fracture: vzorce hitro zamrznemo v tekočem dušiku in jih nato z ostrim nožem lomimo. Odlomljene dele naparimo s težkimi kovinami.

SEM - vrstična elektronska mikroskopija omogoča opazovanje površine vzorca vzorec je potrebno predhodno obdelati s težkimi kovinami (npr. platino) z elektroni vrstično preizkujemo vzorec in detektiramo sekundarne elektrone z obdelavo podatkov lahko dobimo navidezno 3D sliko

SEM slike

Običajne oblike mikrobnih celic

Bakterije Tipična bakterijska celica je velika ~ 1 µm in je s prostim očesom nevidna. Lahko je pritrjena na površino ali pa je prosto gibljiva v raztopini.

Oblika celice - fiksatorji dušika Rizobij simbiont dela nodule fiksira do 250 kg N/ha/leto Azotobacter prostoživeči fiksator ne dela nodulov intenzivna respiracija fiksira do 2 kg N/ha/leto

verižica streptokokov Oblika celice - laktobacili in streptokoki Lactobacilus jogurt

Oblike kokov diplokoki streptokoki stafilokoki tetrade sarcine

Oblika celice - vodik oksidirajoče bakterije Značilni predstavniki: Alcaligenes Ralstonia sodijo v α in β skupino Pomembnejše značilnosti skupine: ključni encim je hidrogenaza Kalvinov cikel za fiksacijo CO 2 rast pri mikroaerofilnih pogojih nekatere rastejo na CO večina jih je fakultativnih kemolitotrofov, rastejo tudi kemoorganotrofno

Oblika celice - žveplo in železo oksidirajoče bakterije Beggiatoa Thiobacillus

Oblika celice - cianobakterije Oscillatoria Nostoc Synechococcus Anabaena Gleocapsa

Oblika celice - škrlatne žveplove bakterije Chromatium vinosum Thiospirillum jenense Thiopedia rosea Oblika celice - škrlatne nežveplove bakterije Rhodospirillum rubrum Rhodobacter sphaeroides Rhodomicrobium vannielii

Oblika celice - metanogenci Methanococcus jannischii Methanobacterium thermoautotrophicum Methanosarcina barkeri Methanothermus Methanopyrus

Oblika celice - ekstremni hipertermofilci Thermocrinis ruber Thermoproteus Pyrobaculum aerophilum

Globokomorski hidrotermalni vrelci

Glive Glive tradicionalno delimo v: - zigomicete - askomicete - bazidiomicete - deuteromicete - kitridiomicete Pomembnejše lastnosti skupine: heterotrofni organizmi nekatere so simbiontski organizmi (lišaji) hitinska celična stena, ergosterol v membrani spolni in nespolni način razmnoževanja septiran micelij, kvasovke večinoma terestrične paraziti biotehnološka uporaba (kvas, antibiotiki, alkohol)

Kvasovke

Plesni Penicilium Aspergilus spp.

Miksomicete

Amebe Značilni predstavniki: Amoeba Pomembnejše lastnosti skupine: ameboidno gibanje plašč iz karbonata, silikata ali organskega materiala paraziti

Paramecij

Dinoflagelate

Foraminifere

Radiolarie

Zelene alge

Agar agar pridobivamo iz rdečih alge: Pterocladiuma, Gelidiuma in Gracilarie. Agar je polisaharid izgrajen iz D in L galaktopirozana. Beseda izvira iz Malezije, kjer pomeni morski plevel. Agar je gelitinizirajoče sredstvoin jenajboljuporabnosredstvoza pripravo trdnih mikrobioloških gojišč. Agaroza je čiščen agar. V neočiščeni obliki ga uporablja živilska industrija za proizvodnjo sladoledov in v slaščičarstvu.

Diatomeje

Strukture, ki jih najdemo na površini mikrobne celice bički fimbriji fibrile pili invazosomi kodri S-plast kapsule

Flagele - bički peritrihne flagele polarne flagele lopotrihne flagele lopotrihne flagele Flagela je izgrajena iz proteina flagelina, ki tvori dolgo votlo cev.

Struktura bakterijskega bička

Fimbriji strukturno podobni flagelam, vendar niso pomembne za gibanje so manjši (0.5 do 10 µm) tanjši in številčnejši od flagel izgrajeni iz fimbrilinov in pilinov, ki tvorijo vijačnico pomagajo pri adsorpciji bakterij na površino (adhezini) pomembni pri patogenezi in nastanku biofilmov

Fibrile krajše (do 0.5 µm), tanše in številčnejše od fimbrijev izgrajene iz večjih proteinov pomembne pri adsorpciji

Pili daljši in debelejši od fimbrij običajno jih je le nekaj (1 do 10) na celico specifični receptorji za viruse pomembni pri konjugaciji pomembni pri adheziji na površino

S-plast S-plast najdemo na površini nekaterih bakterijskih in arhejskih celic in ima heksagonalno ali tetragonalno simetrijo. S-plast je sestavljena iz ene vrste proteinov oziroma glikoproteinov in se samo-sestavi. Z ostalo celico je povezana preko nekovalentnih vezi. Integriteta S-plasti je vezana na prisotnost divalentnih kationov.

Kapsula Veliko mikroorganizmov na svojo površini izloča sluzast material, predvsem polisaharide in proteine. Kapsula ni trdno vezana na površino celice. Kapsula ima več funkcij: vezava na površino vezava na gostitelja zaloga za vodo in hranila zaščita pred infekcijo tvori matrkis pri nastanku biofilma močno antigena, pomembna pri virulenci

Celična stena bakterij

Osnovna sladkorja peptidoglikana N-acetilglukozamin N-acetil muramična kislina

Osnovna enota peptidoglikana N-acetilglukozamin N-acetilmuramična kislina

Povezava glikanskih verig pri G+ in G- bakterijah M-G-M-G-M-G-M-G G- M-G-M-G-M-G-M-G G+ L-Ala L-Ala D-Glu D-Glu DAP D-Ala D-Ala DAP D-Glu D-Ala [Gly] 5 L-Lys D-Ala [Gly] 5 D-Ala L-Lys D-Glu D-Ala [Gly] 5 M-G-M-G-M-G-M-G M-G-M-G-M-G-M-G

Razlike med peptidoglikani poznamo preko 100 kemijsko različnih peptidoglikanov G- bakterije imajo DAP (diaminopimelično kislino), G+ bakterije imajo namesto DAP običajno lizin. različne povezave med tetrapeptidi različna sestava tetrapeptidov (npr. glicin, treonin, serin in aspartat). V celični steni ne najdemo razvejanih aminokislin, aromatskih aminokislin, žveplo vsebujočih aminokislin, histidina, arginina in prolina.

Rast peptidoglikana Komponente celične stene so dodajajo v obstoječo celično steno v katero zareže avtolizin zareže, kar omogoča dodajanje nove osnovne enote peptidoglikana. Zaradi tega na mestu brazgotina dodajanja nastane brazgotina. V kolikor avtolizin zareže, nov celični material pa ni dodan, lahko pride do avtolize.

Transpeptidacija - rast peptidoglikana Reakcijo katalizirata karboksipeptidaza in transpeptidaza, ki sta pomembni tarči za delovanje antibiotikov.

G+ bakterijska stena

M - protein streptokokov A štrli do 60 nm izven membrane. omogoča serotipizacijo streptokokov A (obstaja preko 80 različnih tipov) pomemben virulenčni dejavnik

G- bakterijska stena

Periplazma Komponente periplazme: - oligosaharidi (ozmotska regulacija) - proteini, ki vežejo topljence (npr. transport sladkorjev, amino kislin, železo) - citokormi (npr. citokrom c) - hidrolitični encimi (npr. alkalna fosfataza, glikozidaze) - detoksificirajoči agensi (npr. β-laktamaza)

Lipoprotein Zunanja membrana gram negativnih bakterij je povezana s peptidoglikanom preko lipoproteina z nekovalentnimi vezmi, kar omogoča selektivno odstranitev zunanje membrane.

Zunanja membrana porin Notranji monosloj je sestavljen predvsem iz fosfolipidov, medtem, ko je zunanji monosloj sestavljen predvsem iz lipopolisaharidov LPS. Relativno propustna membrana.

Porin Porin neselektivno prepušča molekule, ki so manjše od 600 Da, najdemo ga samo v zunanji membrani gram negativnih bakterij. V celici je več različnih porinov, npr. E.coli ima: OmpC porin ima najmanjše pore, difuzijska bariera OmpF porin ima večje pore, olajšan transport PhoE porin je selektivna pora za transport fosfata

LPS - lipopolisaharid O - antigen sredica lipid A P KDO P Glu- Nac Gal Hep P KDO GlcN Glu Gal Glu Hep Hep KDO GlcN n P P GlcN KDO Hep Glu Gal GluNac glukozamin ketodeoksikonat heptoza glukoza galaktoza N-acetilglukozamin

Biološka membrana

Funkcije biološke membrane transport snovi v celico in iz celice energijske transformacije signaliziranje gibanje

Gradnja biološke membrane Lipidi: predstavljajo semipermeabilno pregrado in matriks v katerem so vgrajeni proteini. Proteini: skrbijo za encimske reakcije v membrani, omogočajo strukturne povezave s citoskeletom, mediirajo energijske transformacije, sprejemajo in prevajajo kemijske signale. Ogljikovi hidrati: v povezavi z lipidi in proteini skrbijo za sprejem signala, tvorijo zaščito pred fizikalno-kemijskim stresom in so rezervoar za hranila.

Transport snovi skozi membrano vsa hranila morajo skozi citoplazmatsko membrano za nekatere npr. O 2, CO 2, NH 3 in H 2 O velja, da hitro difundirajo nižje maščobne kisline lahko prosto prehajajo membrano (višje maščobne kisline potrebujejo transporterje) za vse ostale spojine velja, da je njihova difuzija skozi membrano močno omejena in je potreben aktivni transport

Difuzija snovi skozi membrano Membrana je različno permeabilna za snovi. Permeabilnost (P) za: vodo ~ 10-3 cm/s glicerol ~ 10-5 cm/s glukozo ~ 10-7 cm/s Cl - ~ 10-10 cm/s Na + ~ 10-12 cm/s Tok snovi skozi membrano je J = c P S kjer je c razlika v koncentraciji, P je permeabilnost, S je površina membrane. Za glukozo velja, da bi bil pri razliki v koncentracije glukoze znotraj in zunaj celice 10-4 mol/cm 3 in permeabilnostjo = 10-7 cm/s pretok skozi 1 cm 2 membrane ~10-11 mol/sek oziroma 6 x 10 4 molekul na sekundo skozi 1µm 2.

Kinetika transporta topljencev skozi membrano hitrost vnosa snovi v celico aktivni transport difuzija konc. v raztopini Z difuzijo poteka transport počasi. Z aktivnim transportom poteka prenos hitro vendar prihaja pri višjih koncentracijah substrata do saturiranosti transporterja. Koncentracijo substrata pri kateri je hitrost transporta enaka 1/2 max hitrosti imenujemo K m ali afinitetna konstanta za substrat.

Aktivni transport snovi skozi membrano Različno velike spojine potujejo skozi membrano na različne načine: majhni topljenci (npr. ioni, monomeri) s permeazami in transporterji veliki topljenci (npr. proteini) s transporterji delci s fagocitozo

Sekundarni transportni sistemi Sekundarne transportne sisteme poganjajo sklopitve s primarnimi transportnimi sistemi, ki generirajo gradient ionov preko membrane. -simporterji - antiporterji

Transport s simportom in antiportom simport antiport H + /glicin H + /galaktoza H + /Ca 2+ H + /histidin H + /laktoza H + /CaHPO 4 H + /lizin H + /fosfat H + /K + H + /fenilalanin Na +, H + / glutamat H + /Na + H + /laktat Na + /prolin K + /CH 3 NH 4 H + /piruvat Na + /melobioza H 2 PO 4- /organski anioni H + /sukcinat Mg 2+,H + /citrat H 2 PO 4- / heksoza-6-p H + /glukonat H + /arabinoza H 2 PO 4- / glicerol-3-p H 2 PO 4- / fosfoenolpiruvat

Nastanek gradientov preko membrane Snov vedno potuje vzdolž gradienta. Kontinuiran nastanek gradientov H +, K +, Na + ali H 2 PO 4- ionov preko membrane omogočajo metabolne reakcije s pomočjo: svetlobe redoks reakcij kotransporta hidrolize ATP Zmanjševanje gradienta ionov preko membrane spremlja sproščanje energije.

Transportni sistemi Haemophilus influenzae

Transport proteinov skozi membrano Obstaja več sistemov za transport proteinov skozi membrano: Sec sistem tip I tip II tip III tip IV tip V šaperoni zunanja membrana notranja membrana šaperoni tip II tip IV tip V tip I Sec Tat tip III

Citoplazma inkluzijska telesca in granule ribosomi plinski vezikli nukleoid citosol znotrajcelične membrane poli hidroksi butirati polifosfati polisilfudi elementarno žveplo glikogen karboksisom, klorosom magnetosom metanotrofi nitrifikatorji fototrofi fiksatorji dušika

Nukleoid Nukleoid je mesto sinteze DNA in RNA. Nahaja se v središču bakterij. Hitro rastoče bakterije odprta struktura supernavita struktura imajo lahko več nukleoidov. Bazični proteini ovijajo DNA in skrbijo za njeno supernavitje.

Neugodni pogoji za rast Mikrobne celice imajo izjemno sposobnost, da ostanejo žive v pogojih, ki ne dovoljujejo rasti in začno zelo hitro rasti, ko ponovno nastopijo ugodni pogoji. Mikrobne celice se na neugodne pogoje v okolju prilagodijo tako da: zmanjšajo metabolno aktivnost agregirajo s sosednjimi celicami spremenijo morfologijo sporulirajo

Morfološke spremembe stradajočih celic Zaradi stradanja se spremeni morfologija celic glede na rastoče celice. Celice postanejo: manjše okrogle spremenijo se razmerja med subcelularni kompartmenti (kondenzirana citoplazma, povečana periplazma) poveča se hidrofobnost površine celic (agregacija) spremeni se sestave membrane (povečanje nasičenosti lipidov) spremeni se struktura celične stene prihaja do kondenzacije kromosomov in plazmidov

Spore in sporulacija

Nastanek spore I

Nastanek spore II

Nastanek spore III

Struktura evkariontske celice

Evkariontska celica Obnovi znanje o strukturi evkariotske celice, ki si ga pridobil pri predmetu Biologija celice: sestava evkariontske membrane organeli in njihova funkcija struktura citoskeleta struktura znotrajceličnega vezikularnega transporta struktura signalnih poti pri evkariontskih celicah struktura evkariontskega genetskega aparata

Primerjava prokarionti : evkarionti struktura/funkcija prokarionti evkarionti skupine bakterije, arheje alge, glive, protozoji, rastline, živali velikostni rang < 2 µm > 2 µm celična organizacija enocelični enocelični, večcelični jedrna membrana nima ima diferenciacija nediferencirani diferencirani število kromosomov 1 > 1 gibanje kromosomov citoplazmatska m. delitveno vreteno jedrce nima ima DNA nima histonov histoni

Primerjava prokarionti : evkarionti struktura/funkcija prokarionti evkarionti introni redki običajni plazmidi prisotni odsotni telomeraza nima ima spolni ciklus redek, nepopolen običajen, popolen celični cikel nima ima transkr./translacija v istem kompartmentu ločeno operon kontrola več encimov kontrola enega encima - regulacija transkripcije običajna neobičajna + regulacija transkripcije neobičajna običajna mrna policistrinska monocistronska

Primerjava prokarionti : evkarionti struktura/funkcija prokarionti evkarionti modifikacija mrna redka poli A in metilacija rrna 5S, 16S, 23S 5S, 5.8S, 18S, 28S mala p. ribosoma 21 proteinov 30 proteinov velika p. ribosoma 34 proteinov 50 proteinov poliproteini niso prisotni lahko prisotni posttranslacijske mod. neobičajne običajne glikokaliks prisoten, debel tanjši flagele rotirajoče nerotirajoče flagele-sestava flagelin mikrotubuli neflagelarno gibanje drsenje ameboidno

Primerjava prokarionti : evkarionti struktura/funkcija prokarionti evkarionti fimbrije pili prisotni odsotni plazmatska m. nima sterolov ima sterole plazmatska m. nima ogljikohidratov ima notranje membrane samo nekateri običajne fagocitoza odsotna prisotna mesto respiracije citoplazmatska m. mitohondriji mesto fotosinteze citoplazmatska m. kloroplasti organeli nima ima vakuole redke običajne mikrotubuli nima prisotni

Primerjava prokarionti : evkarionti struktura/funkcija prokarionti evkarionti zračni vezikli lahko ima nima metabolizem aeroben/anaeroben aeroben eksosopre pri nekaterih običajne pri glivah endospore lahko prisotne nima rezervne snovi žveplo, polifosfati škrob glikogen polibutirati

Virusi virus je necelični genetski element vsebuje DNA ali RNA vendar nikoli obeh genom virusa je obdan s proteinskim plaščem ali kapsido, kapsida je sestavljena iz kapsome, genom in plašč tvorita nukleokapsido nukleokapsida je pri nekaterih virusih lahko obdana z membrano replikacija je možna samo v gostitelju, zunaj gostitelja je virus inerten delec

Martinus Beijerink prvi dokaže viruse Nadaljuje delo Ivanovskega. Inficiran rastlinski sok prefiltrira in ga razredči ter inficira rastline. Iz inficiranih rastlin ponovno prefiltrira sok ga razredči in inficira zdrave rastline. Po nekaj prenosih zaključi, da je agens (contagium vivum fluidum) - virus. Prvi izolira dušik fiksirajočo bakterijo (Rhizobium). Prvi izolira sulfat reducirajočo bakterijo (Desulfovibrio desulfuricans). Izolira prvo žveplo oksidirajočo bakterijo (Thiobacillus denitrificans).

Gostitelji za viruse za vse organizme velja, da so lahko gostitelji za viruse: bakterije, alge, arheje, protozoji, nevretenčarji, vretenčarji in rastline večina organizmov je lahko gostitelj več različnim virusom pri večceličnih organizmih virusi lahko gostujejo po celotnem organizmu, ali pa samo v določenem delu

Simetrija virusnega plašča virusni plašč je sestavljen iz omejenega števila različnih proteinov, ki imajo običajno nizko M w natančnost prepisovanja manjših proteinov je večja v kolikor pride do nepravilne sinteze ali zvijanja so izgube majhne visoka stopnja simetrije omogoča veliko število kontaktov med podenotami, kar omogoča samo-sestavljanje virusa in nastanek energijsko minimalne strukture (vse podenote imajo enake vezi s sosednjimi podenotami)

Vijačna simetrija virusov Dolžina heliksno simetričnih virusov je odvisna od dolžine nukleinske kisline. Širina je odvisna od velikosti in pakiranja plaščnih proteinov.

Ikozaedri Ikozaeder je topološko največji regularni polieder in je favoriziran, ker imajo njegovi vogali najmanjšo ukrivljenost. Ikozaeder je sestavljen iz 20 trikotnih ploskev. Vsaka ploskev je sestavljena iz najmanj 3 proteinskih podenot. Ikozaeder ima 5:3:2 osi simetrije.

Zgradba kompleksnih virusov

Virusne nukleinske kisline DNA virusi RNA virusi ss DNA ds DNA ss RNA ds RNA RNA DNA virusi (imajo DNA ali RNA intermediat) ss RNA (retrovirusi) DNA intermediat ds DNA (retrovirusi) RNA intermediat

Virusni encimi Virus nima lastnega metabolizma. Za svojo replikacijo nujno potrebuje gostiteljevo biosintetsko mašinerijo. Pri vstopu v gostitelja lahko virus s seboj prinese nekatere encime npr.: - reverzno transkriptazo - neuraminidazo - lizocim - DNA polimerazo

Replikacija bakteriofaga

Bakteriofag lambda

Bakteriofag M13

Vpliv animalnih virusov na celice gostitelja litična infekcija perzistentna infekcija (počasno sproščanje virusov) latentna infekcija (infekcija brez vidnih simptomov) transformacija normalnih celic v rakaste celice

VEZAVA PENETRACIJA SLAČENJE PLAŠČA REPLIKACIJA Transkripcija Translacija ANIMALNI VIRUSNI CIKEL SESTAVLJANJE DOZOREVANJE) SPROŠČANJE

Piko RNA virusi To je ena izmed največjih animalnih virusnih družin z najmanjšimi virusi. V to družino sodijo: enterovirusi, rinovirusi, kardiovirusi, hepatovirusi, poliovirusi, koksacie.

Rinovirusi-povzročitelji prehlada

Rabdovirusi Virusi iz skupine rabdovirusov povzročajo steklino. Nukleokapsida je oblečena z membrano.

Paramiksovirusi V skupino paramiksovirusov spada več pomembnih animalnih virusov, ki povzročajo različne infekcije: rdečke, mumps, parainfluenca virus.

Ortomiksovirusi V to skupino spadajo spada virus influence. Virus influence ima segmentiran RNA genom.

Astrovirusi Povzročajo simptome, ki so podobni kot pri gripi.

Adenovirusi Adenovirusi povzročajo blažje respiratorne infekcije. Uporabljamo jih kot vektorje pri genski terapiji.

Poksivirusi So največji virusi do 400 nm in imajo nekaj karakteristik, ki jih najdemo pri primitivnih celicah, vendar niso sposobni lastnega metabolizma. DNA sinteza poteka v citoplazmi. Povzročajo; koze, miksome, fibrome.

Ebola Povzroča hemoragično vročino. Smrt lahko nastopi zelo hitro.

Retrovirusi Najkompleksnejša skupina animalnih virusov. Retro zato, ker prepišejo RNA na DNA nivo. Povzročajo rak, AIDS.

Virusi in rak nekateri virus povzročajo rakaste transformacije (npr. virus humane T-leukemije, Epstein-Barr virus, hepatitis B, papiloma virus) do transformacije lahko pride, če pride do spremembe bodisi proto-onkogenov (genov, ki stimulirajo nekontrolirano rast celic) ali tumor supresirajočih genov gostitelja (genov, ki zavirajo rast) virusi lahko sprožijo rakasto transformacijo neposredno, z vgradnjo v gen ali pa posredno preko kompromitiranja imunskega sistema

Papiloma virusi Veliko papilomavirusov povzroča benigne kožne rake (bradavice). Bolj nevarne so genitalne bradavice, ki lahko povzročajo maligne spremembe.

Herpes virusi V to skupino spada več vrst virusov, ki inficirajo človeka: herpes simplex (HSV), citomegalovirus (CMV), varičela zooster-norice (VZV) in Epstein-Barr virus (EBV).

Hepatitis B virus Hepatitis B povzroča akutnein kronične infekcije jeter. Posledica je lahko dolgotrajna viremija.

Satelitni virusi virusi sestavljeni iz satelitne RNA in plaščnega proteina odvisni so od gostiteljskega virusa za replikacijo RNA kodirajo zapis za plaščni protein sposobni so samosestavljanja ima od 200 do 1700 nukleotidov

Viroidi 200-300 RNA nukleotidov, ne kodirajo zapis za proteinski plašč krožna enovijačna RNA molekula locirani so v jedrcu gostitelja genom je podoben rrna intronom podvojevanje odvisno od gostitelja imajo ribocimsko aktivnost

Defektna interferirajoča RNA majhne RNA molekule, ki izvirajo iz RNA virusov z veliko delecij sestavljena kot mozaik virusne RNA replikacija je odvisna od virusa iz katerega je defektna interferirajoča RNA nastala

Prioni Prioni podirajo tri centralne dogme v biološkem svetu: infekcijske prenosljive bolezni vedno potrebujejo za prenos genetski material v obliki DNA ali RNA infekcijska bolezen ne more biti sočasno dedna in prenosljiva protein se ne more podvojevati brez nukleinskih kislin