Biologie

E-learning jako vzdělávací nástroj školy 3. tisíciletí

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Nebuněčné organismy

Email Tisk PDF

VIRY

Nebuněčné organismy schopné rozmnožování pouze v hostitelských buňkách  jsou viry. Patří k intracelulárním (nitrobuněčným) parazitům. Nemají vlastní aparát pro syntézu bílkovin (ribozómy a tRNA) a ani vlastní metablický aparát.  Virus bývá označován také jako infekční nukleová kyselina, jejíž biologické chování je úzce spjato s biologií hostitelské buňky.

Stavba viru

Na stavbě viru se podílí nukleová kyselina – RNA nebo DNA, dále bílkovinný obal – kapsid, sestávající z makromolekul bílkovin, tzv. kapsomer. Na povrchu mohou být různé výběžky a hroty. Jeho funkcí je ochrana a zprostředkování vazby na povrch buňky. Některé viriony mají vnější membránový obal – tvoří ho molekuly lipoproteinů a fosfolipidů cytoplazmatické nebo jaderné mambrány hostitelské buňky. U některých obalených virů mohou být přítomny enzymy (polymerázy NK), které zahajují autoreprodukci viru v buňce.

U bakteriofága je přítomen dutý bičík s pochvou, bazální ploténka s bodci a vlákna.

viry

Obrázek č. 1 Různé tvary virů. Legenda k obrázku č. 1: Enveloped = obalené; non enveloped = neobalené. (Zdroj: http://en.wikipedia.org).

bakteriofag

Obrázek č. 2 Stavba bakteriofága. (Zdroj: http://cs.wikipedia.org).

herpes.virus
Obrázek č. 3 Stavba viru - Herpes virus. Legenda k obrázku č. 3: Envelope = obal; capsid = kapsid; DNA core = DNA kyselina. (Zdroj: http://cs.wikipedia.org/).

Rozdělení virů podle hostitele:

  • u člověka – zooviry (antropoviry)
  • u živočichů – zooviry
  • u rostlin – fytoviry
  • u hub - mykoviry
  • u bakterií – bakteriofágy (= fágy)

Podle typu nukleové kyseliny dělíme viry na:

  • DNA viry (Adenoviry, Herpes simplex (virus oparu), virus pásového oparu, virus EB (Epstein-Barrové), virus neštovic, virus hepatitidy B, virus bradavic)
  • RNA viry (většina rostlinných virů, např. virus tabákové mozaiky; živočišné viry - např. virus dětské obrny, virus rýmy, virus slintavky a kulhavky, virus žluté zimnice, virus zarděnek, virus klíšťové encefalitidy, virus chřipky, virus spalniček, virus příušnic, virus vztekliny, virus HIV, onkoviry ad.).

Základní pojmy
Antigenita (specifita) viru – je dána strukturou bílkovin v membránovém obalu.
Virion.

Viroidy – nejmenší existující infekční částice, tvořené jednořetězovou molekulou RNA bez kapsidu a jiného bílkovinného obalu (asi 10x menší než NK viru). Dosud bylo popsáno asi 30 různých viroidů. Většina z nich vyvolává specifické onemocnění kultuních rostlin určitého druhu, příznaky těchto chorob jsou obecně tytéž jako příznaky virových chorob (např. vřetenovitost bramborových hlíz, bledost plodů okurky ad.). 

Obrázek č. 4 Různé tvary virů. rzn_tavry_vir

Průběh virové infekce 

1. Přichycení viru k povrchu buňky (specifita membrány buněk udává jejich citlivost k danému typu viru), virus infikuje jen určité = vnímavé buňky. U virů je nositelem antigenity (specifity) membránový obal a u virů bez obalu kapsid. Ne všechny viry pronikají do buňky specifickým mechanismem, některé z nich, zejména rostlinné viry, pronikají do buňky i nespecificky (tedy bez ohledu na svou antigenitu). Vedle citlivosti buňky k viru se rozlišuje tzv. permisivita buňky. 
2. Průnik viru do buňky = penetrace –
a) do buňky proniká celý virus - typické pro živočišné viry, postupně se zbavují působením buněčných enzymů svých obalů; rostlinné viry pronikají rovněž celé, naruší buněčnou stěnu
b) do buňky proniká jen jeho NK pomocí trubičky v bičíku - typické pro bakteriofágy, obaly zůstávají na povrchu buňky.
3. Nukleová kyselina viru způsobí v hostitelské buňce produkci enzymů, které poškozují chromozomy v jádře hostitelské buňky. Virová nukleová kyselina se replikuje (vzniká 100 až 1000 nových jednotek). Okolo každé nukleové kyseliny se vytvoří ochranný kapsid.
4. Začlenění NK viru do NK jádra hostitelské buňky. Mohou nastat dva případy
  • vlastní reprodukce viru vedoucí k lyzi (zničení) buňky = tzv. virulentní forma: Virus ovládne syntetický aparát buňky.
  • virogenie = lyzogenie: Nukleová kyselina viru se začlení do genomu buňky v podobě proviru a nastává latentní fáze - buňka žije dál a při jejím dělení dochází k replikaci NK viru a vznikají tak infikované dceřiné buňky, které mají pozměněné vlastnosti (např. maligní transformace vlivem onkovirů). Za určitých podmínek (ohrožení buňky ozářením, zvýšenou teplotou apod.) nastává aktivace proviru (= aktivace lytických genů).  Dochází k uvolnění proviru z genomu buňky a jerho reprodukci - projevují se příznaky onemocnění. Pak je opět možný vstup do latentní fáze.

Virová onemocnění rostlin

V následujícím textu jsou uvedeny pouze některé čeledi virů způsobujících onemocnění rostlin.  

  • Viry z čeledi Rhabdoviridae (mají obvykle tvar protáhlého projektilu) a obsahují jednořetězcovou RNA. Mohou způsobit žlutou mozaiku salátu nebo žlutou zakrslost brambor či rajčat. Viry z této čeledi mohou napadat také buňky živočichů a člověka.
  • Viry patřící do čeledi Geminiviridae  - mají kružnicovou jednořetězcovou DNA - patří k nejmenším rostlinným virům.
  • Čeleď Tenuiviridae zahrnuje viry s jednořetězcovou RNA.

Virová onemocnění zvířat

V následujícím textu jsou uvedeny pouze některé příklady virových onemocnění zvířat.  

  • Slintavka a kulhavka - onemocnění způsobené RNA virem patřícím do čeledi Picornaviridae. Nejčastěji napadá hovězí dobytek a vepře. Na člověka se přenáší velmi vzácně. Tento virus může způsobit horečku, bolesti hlavy, později se mohou objevit vřídky nebo puchýřky ústní sliznice, ze které se tyto mohou snadno reozšířit i na další sliznice a spojivky. Pozn.: U zvířat existuje očkování, které se však  neprovádí. Mohou vznikat epidemie, které si obvykle vynutí likvidaci velkého množství zvířat.
  • Vzteklina lišek - onemocnění způsobené RNA virem patřícím do čeledi Rhabdoviridae. Po pomnožení viru v pojivových a svalových tkáních vstupuje tento do nervových zakončení, periferními nervy se šíří do mozku a odtud - opět nervovými drahami - do různých orgánů, včetně slinných žláz; je proto bohatě obažený ve slinách.
  • Myxomatóza králíků - virus náležící do skupiny tzv. myxovirů způsobuje závažné nevyléčitelné onemocnění králiků. Projevuje se obvykle tak, že zvířata leží na zemi, mají oteklou hlavu a zavřené oči. Pozn.: Proti této nemoci existuje očkování, jakmile ovšem zvíře onemocní, nelze je již vyléčit. Poprvé byla zaznamenána koncem 19. století v Uruguayi a v roce 1950 bylo uměle rozšířeno v Austrálii v rámci pokusu regulovat přemnožení tamní regulace králíků, kteří ničili úrodu. Nedopatřeními se nemoc rozšířila po celém světě. 
  • Mor u drůbeže (influenza) - virová infekce trávicího traktu (pozn.: z příznaků se mohou objevit vnitřní krvácení, zelený průjem, případně prasknutí vejcovodů ad.). Při nákaze drůbeže touto infekcí je potřeba počítat s vysokým stupněm mortality.

Virová onemocnění člověka 

V následujícím textu jsou uvedeny virové infekce člověka, které se opakovaně v populaci nejčastěji vyskytují.

  • Rýma - původcem infekce je virus ze skupiny RNA virů, tzv. Picornavirus (patřící do čledi Picornaviridae), který obvykle způsobuje produkci vodnatého až hlenovitého sekretu z dutiny nosní. Do její sliznice se virus zavrtává a způsobuje v ní vznik místního zánětu. Inkubační doba je přibližně 24 až 48 hodin. V průběhu infekce je častá ztížená nosní průchodnost.
picornavirus
Obrázek č. 5 Morfologie picornaviru - EM. (Zdroj: http://en.wikipedia.org).
  • Chřipka - virová infekce způsobující nejčastěji bolesti hlavy, malátnost, svalovou, kloubní slabost a bolest, suchý kašel. Doprovodnými příznaky infekce jsou horečka (případně zvýšená teplota v případě lehčího průběhu) a rýma. Velmi důležitá je prevence tohoto onemocnění - další informace k prevenci v sekci "Základy epidemiologie a hygieny". Chřipka je typickou kapénkovou nákazou, která může mít závažnější průběh u oslabených či jinak postižených jedinců (zejména lidí s onemocněním srdce (kardiaků) a starých osob. Pozn.: Informace k světovým pandemiím chřipky naleznete v sekci Doplňkové informace - 1. ročník. Chřipkové infekce způsobují viry z čeledi Othomyxoviridae. Inkubační doba onemocnění je 48 až 72 hodin. Onemocnění se nejčastěji vyskytuje v epidemiích, popř. pandemiích.
  • Dětská obrna - infekci způsobuje poliovirus ze skupiny RNA virů (čeleď Picornaviridae), který poškozuje oblast páteřní míchy - šedou míšní hmotu v předních rozích míšních. Inkubační doba je 3 až 6 dnů. Nemoc se u nás již nevyskytuje díky plošné vakcíně. K dalším oblastem bez výskytu dětské obrny patří Severní a Jižní Amerika, Evropa a oblast Pacifiku. Základní očkování se provádělo (tzv. Sabinova vakcína, pozn.: autora) dvěma dávkami živé očkovací látky podanými odděleně ve dvou etapách (březen, květen) dětem, které se narodily v předcházejícím roce. Přeočkování se provádělo v následujícím kalendářním roce a to opět ve dvou etapách (březen, květen) a dále u dětí ve 13. roce života v období května. U dětí narozených po roce 2007 se začala používat inaktivovaná vakcína samostatně nebo jako součást hexavakcíny. Pozn.: další infomace o možnostech očkování proti dětské obrně naleznete v sekci "Doplňkové informace - 1. ročník". K zemím, ve kterých se dnes dětská obrna endemicky vyskytuje, patří Nigérie, Pákistán, Indie a Afghánistán.
Poliovirus
Obrázek č. 6 Morfologie polioviru - EM. (Zdroj: http://en.wikipedia.org).
  • Opar - onemocnění způsobené herpetickými DNA viry (čeleď Herpesviridae). Typickým projevem infekce je vznik místního zánětu kůže (popř. sliznice nebo rohovky) ve formě svědivých či bolestivých puchýřků, které později praskají a zasychají. Virus v těle přežívá delší dobu, proto může snadno dojít k opakovanému výsevu oparu. Opar se nejčastěji objevuje v oblasti rtu či obličeje. Přenášený pohlavním stykem je genitální opar s výsevem vyrážky na zevních pohlavních orgánech. Opary jsou úspěšně léčitelné specifickou látkou - aciklovir, v tomto případě ve formě masti, kterou je nezbytné aplikovat na postižené místo vždy na počátku infekce.
  • Pásový opar - toto onemocnění je způsobené herpetickým DNA virem, který u dětí způsobuje plané neštovice. Typickým projevem je značná bolest v oblasti průběhu napadeného nervu (např. mezižeberního), kde se rovněž tvoří svědivé až bolestivé puchýřky, které opět jako u oparů po určité době praskají a zanechávají stroupky. Léčba (podáváním příslušných skupin léků proti horečce, bolesti a vyrážce) trvá obvykle několik týdnů.

herpesvirus

Obrázek č. 7 Morfologie herpesviru - EM. (Zdroj: http://en.wikipedia.org).
  • Spalničky - jedná se vysoce nakažlivé onemocnění s inkubační dobou 1 až 3 týdny a kapénkovým přenosem. K typickým příznakům patří zánět horních cest dýchacích, rýma, kašel, horečka a zánět spojivek. Poté (obvykle po několika dnech) dochází k výsevu živě červené vyrážky rychle splývající ve větší skvrny. Proti této nemoci se očkuje v rámci trojvakcíny (spalničky, zarděnky, příušnice) v 15 měsících věku dítěte. Onemocnění způsobuje RNA paramyxovirus náležící do čeledi Paramyxoviridae.
  • Zarděnky - nakažlivé onemocnění s inkubační dobou kolem 2 týdnů způsobené RNA Rubivirem z čeledi Togaviridae. Projevuje se celkovými příznaky podobnými jako u chřipky, zduřením mízních uzlin a vyrážkou. Nebezpečné je zejména onemocnění matky v době těhotenství (zejména v jeho 1/3). Rubivirus může vážně poškodit nebo zabít plod. Očkování se provádí trojvakcínou (spalničky, zarděnky, příušnice) v 15 měsících věku dítěte.
  • Příušnice - nakažlivé onemocnění, při kterém dochází k zánětu příušních žláz vedoucí k jejich zduření a bolesti. Nemoc se šíří zejména kapénkovou infekcí, virus se vylučuje slinami ještě před zduřením příušních žláz. Inkubační doba tohoto onemocnění je 2 až 3 týdny. Původcem nemoci je Paramyxovirus z čeledi Paramyxoviridae. Prevence příušnic spočívá v základním očkování trojvakcínou (spalničky, zarděnky, příušnice) v 15 měsících věku dítěte.

Pozn. autora: Přeočkování trojvakcínou se provádí v 21. až 25. měsíci věku dítěte.

Paramyxovirus

Obrázek č. 8 Morfologie Paramyxoviru - EM. (Zdroj: http://en.wikipedia.org).

  • Žloutenka typu A (virový zánět jater typu A, též "nemoc špinavých rukou") - infekční onemocnění rozšířené po celém světě (největší výskyt je zaznamenán v rozvojových zemích s nižší úrovní zdravotnické péče a v komunitách (skupinách) s nižším hygienickým standardem. Původcem onemocnění je Picornavirus z čeledi Picornaviridae. Infekce obvykle začíná příznaky podobnými chřipce, po několika dnech se objevuje žluté zabarvení kůže a sliznic, tmavá moč a světlá stolice. Onemocnění může probíhat s různou závažností od velmi lehkého průběhu (bez žloutenky, pouze pozitivní bichoemické nálezy v krvi) až po těžké poškození jater. Nejčastějším způsobem přenosu je přes kontaminované ruce, vodu, případně sekundárně kontaminovanými potravinami. Inkubační doba je nejčastěji kolem 30 dnů. Pozn. autora: Největší epidemie u nás vůbec vznikla v roce 1979 po konzumaci mražených výrobků z importovaných jahod, které byly při pěstování na polích kontaminované čerstvými fekáliemi; onemocnělo tehdy kolem 40 tisíc osob.
  • Žloutenka typu B (virový zánět jater typu B) - závažné onemocnění s postižením jaterní tkáně. Původcem infekce je DNA virus z čeledi Hepadnaviridae. Příznaky nemoci jsou podobné jako u žloutenky tupu A. Žloutenka typu B se nejčastěji přenáší krevní nebo pohlavní cestou (injekční jehly, v rodinách např. toaletními potřebami jako jsou nůžky, holící strojky aj.). Velmi často může vznikat též jako tzv. profesionální nákaza (zvýšené riziko u zdravotníků). U této nemoci vzniká (u 5 až 15 % osob) nosičství.
VHA
Obr. č. 9 Morfologie viru žloutenky typu A - EM. (Zdroj: http://en.wikipedia.org).
  • Plané neštovice (varicella) - jsou vysoce nakažlivou nemocí s puchýřnatou vyrážkou. Jedná se o typické onemocnění dětského věku. V ČR dochází často k epidemiím planých neštovic v několikaletých intervalech (pozn. autora: V posledních letech je výskyt kolem 30 až 40 tisíc případů ročně). Způsob přenosu je kapénkovou infekcí nebo přímým kontaktem s nemocným. Zdrojem nákazy je infikovaný člověk se zjevným nebo bezpříznakovým průběhem onemocnění, a to již v posledních dvou dnech před výsevem puchýřků a po celou dobu jejich výsevu. Inkubační doba je zpravidla 13 až 17 dnů. (U dospělých forem tohoto onemcnění může být výraznou komplikací jeho průběhu zápal plic). Virus planých neštovic je identický s virem pásového oparu. 
  • Infekční mononukleóza - akutní infekční onemocnění způsobené tzv. EB virem (virem Epsteina a Barrové) ze skupiny DNA virů čeledi Herpesviridae. Virus se přenáší slinami. Obvykle postihuje mladé lidi do 30 let. (Pozn. autora: Nejohroženější populací jsou mladí lidé ve věku 15 až 20 let). Inkubační doba je průměrně okolo 2 týdnů. K příznakům infekční mononukleózy patří horečka, zduření mízních uzlin, angína (bolesti v krku), často se také objevují zvětšená játra a slezina. V krvi dochází k výraznému nárůstu bílých krvinek, zejména B lymfocytů.
EBV 
Obr. č. 10 Morfologie viru Epsteina - Barrové - EM. (Zdroj: http://en.wikipedia.org).
  • Klíšťová encefalitida - viz samostatná kapitola v sekci "Základy epidemiologie a hygieny".
  • HIV virus (Human Imunodeficience Virus = virus lidské imunitní nedostatečnosti) je původcem smrtelné nemoci AIDS (syndromu získané imunitní nedostatečnosti). Další informace k nemoci viz. samostatná kapitola v sekci "Základy epidemiologie a hygieny".
VIRUSOIDY (satelity)

Jsou to nukleové kyseliny (DNA či RNA) s vlastní genetickou výbavou uzavřené v kapsidech některých virů vedle jejich nukleové kyseliny. Byly objeveny teprve v roce 1981. K dosud známým zástupcům virusoidů patří tzv. M-satelity kvasinek čtyř typů. Ty kódují různé varianty smrtícího toxinu, který specificky usmrcuje jiné kmeny kvasinek, produkční kmen je sám však vůči němu imunní.

PRIONY  

Jedná se o bílkoviny (bez příměsi nukleové kyseliny), kódované strukturním genem hostitelského organismu. Zatím jsou známé jako infekční částice v buňkách savců a kvasinek. Předpokládá se ale, že budou postupně objevovány další hostitelé. V organismu se priony vyskytují ve dvou formách: jako organismu vlastní buněčná bílkovina typu PrPC vyskytující se v nervových buňkách, zejména v místě jejich spojů, v gliových buňkách centrálního nervového systému, ale také v bílých krvinkách. Jejich patogenní formy typu PrPSc tvoří infekční bílkoviny (tzv. amyloidy - abnormální bílkoviny vznikající specifickou přeměnou normálních bílkovin), které se hromadí ve shlucích a mění nervovou tkáň na houbovitou nefunkční hmotu. Jednoduše řečeno: Pokud dojde k interakci infikujícího prionového proteinu PrPSc s proteiny PrPC hostitelské buňky, začnou se měnit (modifikovat) proteiny PrPC na proteiny PrPSc.

Prionové choroby mají velkou inkubační dobu (až několik let) a mohou vznikat třemi různými cestami, a to jako:
  • infekční (přenos proteinu PrPSc z infikovaného jedince téhož druhu (u zvířat byl prokázán i přenos mezidruhový - ne však na člověka!);
  • dědičné (známy jen u lidí, kde tvoří 10 až 15 % případů - jedná se pravděpodobně o mutaci genu Prnp);
  • sporadické = ojedinělé (bez souvislosti infekční i genetické; jsou poměrně vzácné).
K dosud známým prionovým onemocněním člověka patří např.:
  • Creutzfeldtova-Jakobova choroba (CJD) - jedná se o degenerativní onemocnění mozečku, nemoc je charakterizovaná postupnou demencí s poruchami všech psychických funkcí, závratěmi, halucinacemi, poruchami zraku, ztrátou řeči a postupujícími křečovými stavy. Vyskytuje se obvykle u starších osob ve věku kolem 65 let. Nemoc je smrtelná, člověk umírá nejčastěji do 3 měsíců od vzniku prvních příznaků. V roce 1996 byla popsána nová varianta této nemoci (pozn. autora: Lidská forma BSE - nemoci šílených krav), vyskytující se již ve věku 19 až 39 let, většinou má delší průběh, člověk může umírat až 13 měsíců).
  • Kuru - onemocnění typické v populaci domorodců na Papui-Nové Guinei, kteří z rituálních důvodů pojídají mozky svých zabitých nepřátel. nemoc se vyznačuje silným třesem kosterních svalů a nakonec úplným ochrnutím. Smrt nastává nejčastěji v intervalu 4 až 24 měsíců od vzniku prvních příznaků.
  •  Fatální familiární (dědičná) nespavost - onemocnění dané specifickou mutací v proteinu PrP; nemoc usmrcuje do 12 měsíců.
Dosud známá prionová onemocnění zvířat se obvykle proejvují nápadnými změnami chování a abnormálním, často nekoordinovaným pohybem, třesem a postupnou celkovou sešlostí. Patří k nim např.:
  • Klusavka (svrbivka) ovcí a koz (scrapie) - u postižených zvířat dochází k neustálému drbání srsti, vyvolanému úporným svědění.
  • Bovinní spongiformní encefalopatie - BSE, tzv. nemoc šílených krav - nejčastěji se vyskytuje u zvířat krmených masokostní moučkou, pro jejíž výrobu bylo použito také těl uhynulých zvířat. Dosud není prokázán přenos na člověka, avšak typ prionu, který způsobbuje BSE, se teoreticky pokládá za možnou příčinu nové varianty lidské formy Creutzfeldtovy-Jakobovy choroby (viz výše).
  • Encefalopatie norků  (TME) - zdrojem nákazy je rovněž infekce kontaminovanou potravou.
  • Encefalopatie koček (FSE).
  • Chronická vysilující choroba jelenovitých - losů (CWD).
Opakovací otázky:
  1. Vysvětlete, proč se viry mohou rozmnožovat pouze v hostitelské buňce.
  2. Popište základní stavbu bakterifága.
  3. Popište základní stavbu živočišného viru.
  4. Popište průběh virové infekce.
  5. Co jsou priony?
  6. Jak se jmenují viry u: a) rostlin b) bakterií c) člověka d) hub?
  7. Proti kterým virovým infekcím existuje plošná trojvakcína v 15 měsících věku dítěte?
  8. Uveďte možné způsoby přenosu viru HIV.
  9. Připravte si referát na téma HIV/AIDS.
  10. Vysvětlete pojmy:
  • viroid;
  • virion;
  • antigenita viru;
  • virusoid.







Navigace: 1. ročník Základy mikrobiologie Nebuněčné organismy