Vírusok Virológia: - növényekre, állatokra és az emberre patogén vírusok felismerése A vírusok azok vírusok Lwoff francia Nobel-díjas A vírusok felfedezése: Ivanovszkij (1892) dohány mozaikvírus Loeffler és Frosch (1898) marhák száj- és körömfájás vírusa - vírus = méreg - egyetlen közvetlenül hasznos vírust sem ismerünk Az élővilág mindes más tagjától különböznek, sajátos, különálló csoportot alkotnak. A vírusok általános tulajdonságai, felépítésük: önállóan nem képesek szaporodni, életjelenségeket nem mutatnak Viroidok - egyetlen molekula, de pl. 5 millió szabályosan rendezett molekula pl. Poxvírus legfontosabb rész: nukleokapszid = vírus fehérje + általa védett nukleinsav Egyszerűbb vírusok csak fehérje és nukleinsav, összetettebbek lipideket és szénhidrátokat is tartalmaznak kapszid alakja sokféle egyes vírusokban a kapszid körül külső védőburok (envelope: lipid és fehérje) pl. influenza vírus Örökítő anyag: különböző vírusokban 7 - féle információhordozóval találkozunk (Baltimore- osztályozás) 1. kettős-szálú DNS: Adenovirus, Herpesvirus 2. egyszálú DNS: Parvovirus (patkányvírus) 3. egyszálú pozitív RNS: Togavirus (sárgaláz, rózsahimlő) 4. egyszálú negatív RNS: Orthomyxovirus (influenza A és B) 5. kétszálú RNS: Reovirus (gerincesek) 6. egyszálú RNS - kettős-szálú DNS életciklussal: Retrovirus (Rous szarkóma) 7. kettős-szálú DNS egyszálú RNS életciklussal: Hepadnavirus A vírusok eredete: 1. Regressziós elmélet: sejten belüli paraziták degradált formái 2. Progressziós elmélet: a sejt DNS- RNS komponensei voltak 3. Koevolúciós elmélet: az élettel együtt fejlődtek Virion állapot: vírus nyugvó alakja életjelenségeket (önálló anyagcsere és szaporodás, növekedés) nem mutat. kikristályosítható, eltartható A vírusok vizsgálata, alakja, mérete: 1. gömb alak sok vírus szabályos, szimmetrikus szerkezetű, méretbeli heterogenitás Kis vírusok pl. Parvovirus d = 25 nm Nagy vírusok pl. Poxvirus d = 300 nm 2. fonal alakúak pl. veszettség vírusa, növényi vírusok Szubvirális rendszerek: Viroidok: növényi pathogének, számos gazdasági problémát okoznak kb. 20-25-féle viroid ismert Satellit - RNS: több 100 nukleotid hosszúságú kerek és egyszálú szervezet szaporodásukhoz segítő vírusra van szükség főleg növényiek Jórészt vírusokkal kapcsolatos kutatási eredményekre épülő tudományok a biotechnológia és a géntechnológia.
Prion A prionok felfedezéséért NOBEL díjat kapott 1997-ben Stanley B. Prusiner ember szivacsos agyvelősorvadása (Creuzfeld-Jacob betegség, CJD) és a szarvasmarhák, szivacsos agyvelősorvadása (BSE) juhok A történet : 1939: a kergekór (kecske-scarpie) fertőző, (hosszú lappangási idő, hősterilizálással szembeni érzéktelenség stb) 1950-es évek: C. Gajdusek - kuru-betegség Új-Guineában kannibalizmus 1960-as évek: a fertőző ágens protein (prion hipotézis J. S. Griffith) 1982: a fertőző fehérje (prion) tisztítása és kórokozó hatása (Pruisner) 1985: BSE járvány (Nagy-Britannia) - Creutzfeld-Jakab (CJD) esetek kapcsolata Jellegzetessége: nukleinsavat nem tartalmaz, csupán fehérjét normálisan is meglevő celluláris fehérje, a PrPc (=cellularis prion precursor protein) módosulása. * a PrPc általában a neuronok felszínén található és érzékeny proteázokkal szemben * feltehetően a synaptikus funktióban vesz részt a módosult fehérjét nevezik PrPsc-nek (=scrapie prion protein), amely * proteázokkal szemben nem érzékeny * a citoplazmatikus vezikulumokban szaporodik fel * a másodlagos szerkezete eltér a normálisan is meglevő celluláris fehérjétől - feltételezik, hogy a PrPsc a normális sejtbe jutva okozza a PrPc PrPsc-vé alakulását. - ellenálló formalinnal, hővel, UV sugárzással, ionizáló sugárzással, stb. szemben -inaktiválódik: autoklávozással, extrém ph értékek esetén, detergensek alkalmazásakor, magas koncentrációban alkalmazott anorganikus sók esetén Pathogenesis: nem ismert. Feltételezések: * a kóros prion közvetlenül toxikus az idegsejtekre * a normális prionnak kórossá alakulása károsítja az idegsejteket * a normális prionok fokozatos csökkenése a károsító tényező Baktériumok prokarióta szerveződésű kromoszóma megjelenés és szétterjedés : korai prekambrium (3500-1000 millió év) Mikroorganizmusok megfigyelése fénymikroszkóp + elektron mikroszkóp Bakteriológia A baktérium sejt a bioszféra legkisebb önálló, anyagcserére képes, individuális szintű biológiai rendszere. /Leeuwenhoek 1683 London/ Morfológia: Egyszerű, de nagyfokú fiziológiai flexibilitás Csekély méret, de intenzív anyagcsere
1. gömb alakú baktériumok (coccusok) micrococcus streptococcus lánc staphylococcus sejtagregátum 2. pálcika alakú baktériumok (bacillus) bacillus pálcikák kettesével vagy láncban pl.: Bacillus infernus 3. csavar alakúak : vibrio pálcika kissé hajlott pl.: Vibrio comma-kolera kórokozója spirillum pálcika síkban, hullámvonal szerűen hajlott pl.: Spirillum voluntans spirochaeta pálcika térben csavarodott pl.: Treponema pallidum- vérbaj kórokozója 4. fonalas: Actinomycetales-Sugárgombák elágazó test hyfa-mycelium Streptomyces spp: szubsztrát+légmycelium 5. kokkoid: átmeneti alak Méret: pl. Bacillus anthracis 1,0-1,3 x 3-10 µm lépfene kórokozója Pasteurella tulaensis 0,2 x 0,2-0,7 µm a nemzetség egyik tagja a pestis kórokozója Mycoplasma 175nm /legkisebb/ Kémiai összetétel: 75-90 % víz (spóra 50 %) - 20 % szárazanyag pl.: Escherichia coli (60 % fehérje,15 % lipid, 3% DNS,16 % RNS,3 % poliszaharidok,3 % egyéb) A baktérium sejt legfontosabb szerkezeti elemei: Citoplazma; örökítő anyag; riboszómák; plazmamembrán; tartaléktápanyag stb. Sejtfal: Valamennyi baktériumra jellemző (kiv. Ősbaktériumok, Mycoplasma) murein Gram-pozitív és Gram-negatív baktériumok Tok: Szintelen, nyálkás anyagból álló vastag burok Csilló, ostor: mozgás Spóra: Intracellurális testek, hosszú ideig extrém körülmények között is életképesek. Kitartó képlet Pl.: /Bacillus, Clostridium/ Pigment: karotionidok-xantofil, antocián, melanoid Funkció:pl.: fényvédő szerep, redoxi rendszerek tagjai, stb. Szaporodás: ivarosan és ivartalanul Tenyészfeltételek: C-forrás, N-forrás, Víz, Különböző anionok, kationok, Energiaforrás, Növekedési faktor: vitaminok vagy különböző előanyagok
A molekuláris oxigén hatása a baktériumokra: Obligát aerob csak oxigén jelenlétében Obligát anaerob csak oxigén mentes környezetben Fakultatív anaerob mindkét módon Aerotoleráns anaerobok - ox. jelenlétében és hiányában is szaporodnak, de anyagcseréjük anaerob Mikroaerofil baktériumok légköri oxigén parciális nyomásánál kisebb nyomáson Szénforrás/C/ - Energiaforrás/E/: Autotróf baktériumok: C szervetlen anyagokból (CO 2 ) Kemoautotróf~: E szervetlen vegyület oxidációjával (nitrifikáló baktériumok, kénbaktériumok, denitrifikáló baktériumok Fotoautotróf/fotolitotróf ~: E fény energia az energiaforrás,, C= CO 2 Heterotróf baktériumok: C szerves anyag lebontásával C-forrás = energiaforrás + Fotoorganotróf ~: E= napfény, C= szerves vegyületek (heterotrófok!) Paratróf baktériumok: mesterséges táptalajon nem szaporodnak, élő sejtek biztosítják az energiát. Pl.: a lepra kórokozója A mikroorganizmusok főbb csoportjai Anaerob heterotrófok (Clostridium-ok) Anaerob metántermelők (Methanobacter) Anaerob szulfátredukálók (Desulfobibrió) Anaerob nitrátredukálók (Pseudomonas) Anaerob fotoszintetizálók (Rhodospirillaceae, Chromatiacea, Chlorobiacea) Aerob fotoszintetizálók ( kék-zöld algák Cyanobactériumok) Aerob heterotrófok (számos mikroba) Aerob kemolitotróf autotrófok (Nitrosomonas) Életforma szerint: a)paraziták (élősködők):pl. kolera baktérium b)szimbionták:pl. nitrogéngyűjtő b., cellulózbontó b. c)szaprofiták (korhadék- rothadéklakók):pl. rothasztó baktérium, a talaj cellulózbontó baktériumai Baktériumok okozzák: 1. biológia ásványosítás biogeokémiai ciklusok (C, P, S-ciklus) 2. cellulóz, lignin bontás - talajjavítás, talajművelés 3. nitrogén kötés önálló és szimbionta baktériumokkal 4. természetes vizek öntisztulása - szerves anyagok lebontása 5. vízvirágzás - szennyvíz-tisztítás 6. szagképződés ivóvízben 7. vízvezeték dugulás szaporodó baktérium hatására 8. hajótestek gödrösödése 9. ember állat növény fertőzések 10. vas-korrózió (szulfátred. bakt.) 11. pvc elszíneződése 12. festmények hólyagosodása 13. széna öngyulladása 14. tejalvadás 15. stromatolitok felépítése 16. zuzmók stb.