Name: Marie Oster, 2012;
Tristan Weger, 2020-01

Viren

Eigenschaften von Viren:

- betreiben keinen Stoffwechsel (daraus folgt: Viren sind keine Lebewesen!)

- bestehen aus Erbgut, das in eine Hülle verpackt ist

- tragen auf ihrer Oberfläche Hüllproteine, die von Generation zu Generation variabel sind

- befallen Wirtszellen, um sich zu vermehren

Bekannte virale Krankheiten

• Aids (durch HIV)
• Röteln
• Grippen
• Windpocken
• Gelbfieber
• Covid (durch Corona-Viren)
• Hepatitis
• Magen-Darm-Erkrankungen durch Norovirus
• Masern
• Influenza
• Mumps
• Herpes
• Pocken
• Tollwut
• Kinderlähmung
• Warzen
• Gebärmutterhalskrebs durch HPV

Warum sind Viren gefährlich für unseren Körper?

Viren können für unseren Körper sehr gefährlich werden, sobald wir uns infizieren, da sie sich sofort in unseren Zellen vermehren. Dazu docken sie an die Wirtszelle an, welche dann nach dem Plan der Viren zahlreiche neue Viruspartikel herstellt.

Betroffene Zellen sterben meist dadurch ab. Unter Umständen kann dies bei einigen Krankheiten zum Organversagen führen (Hepatitis).

Aufbau der Viren

• Erbgut (RNA oder DNA) mit Hülle
• kein eigener Stoffwechsel, keine selbständige Vermehrung, keine selbstständige Bewegung, keine Reaktion auf Reize => kein Lebewesen
• es gibt runde, eckige sowie stäbchenartige Viren

Therapien bei starkem Virenbefall:

Antivirale Medikamente hemmen die Verbreitung der Viren im Körper. Diese Medikamente haben aber auch Nebenwirkungen und sind daher nicht immer geeignet.

Viren sind spezifisch:

- Pflanzenviren befallen nur Pflanzen

- Tierviren befallen nur Tiere (Ausnahmen, die durch einen Wechsel zwischen den Arten entstehen, sind möglich, z.B. Vogelgrippe und Tollwut)

- Bakteriophagen befallen nur Bakterien

Retroviren (RNA-Viren)

Aufbau HI-Virus:

https://de.wikipedia.org/wiki/HIV#/media/Datei:HI-virion-structure_de.svg

- ca. 100-120 nm groß

- Doppellipidmembran: umgibt Virus

- Membranproteine der Wirtszelle: Überreste der Wirtszelle, die bei der Vermehrung des HI-Virus entstehen (die Hülle des HI-Virus entsteht aus der Membran der Wirtszelle)

- Spikes (=env-Glykoproteinkomplexe): 10 bis 15 pro Virus, dienen der Adsorption (=Andocken des Virus an die Wirtszelle)

- Matrixproteine: hängen an der Innenseite der Doppellipidmembran, interagieren mit dem Kapsid

- Kapsid: umgibt virale RNA

- virale RNA: Genom des Virus, entweder einzelsträngig oder doppelsträngig, wird bei der Injektion in die Wirtszelle übertragen

- Nukleokapsidproteine: schützen RNA nach Eindringen in die Wirtszelle vor Degradierung (Umschreiben in DNA)

- Tat (=transactivator of transcription): erstes Virus-Protein, das hergestellt wird; verstärkt die Transkriptionseffizienz des HI-Virus

- reverse Transkriptase: katalysiert die Umschreibung der RNA zur DNA

- Integrase: baut virale RNA-Stränge in die Chromosomen der Wirtszelle ein

- Protease: spaltet neu synthetisierte Virus-Proteine an bestimmten Stellen der Polypeptidkette, überführt die Virus-Proteine also in ihre funktionelle Form

Bakteriophagen (DNA-Viren)

Aufbau T-Phage:

http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Bakteriophage_T2_geschnitten.png

- Kapsid bzw. Capsid (=Kopf): geometrischer Körper aus 20 gleichseitigen Dreiecken, wird von Glykoproteinen (bestehen aus einem Protein und einer oder mehrerer Zuckergruppen) umgeben; ca. 80 nm lang

- restlicher Körper ("Kragen" bis Spikes): ca. 100 nm lang

- Schwanzrohr (=Hohlstift): durch dieses wird die Phagen-DNA in die Wirtszelle injiziert

- kontraktile Scheide: umhüllt Schwanzrohr, zieht sich bei Injektion der Phagen-DNA in die Wirtszelle zusammen

- Basisplatte: mit Schwanzfibern und Spikes besetzt

- Schwanzfiber und Spikes: dienen der Adsorption

- virale DNA: Genom der Phage, entweder einzelsträngig oder doppelsträngig, wird bei der Injektion in die Wirtszelle übertragen

Eigenschaften:

- erkennen die spezifische Oberflächenstruktur ihrer Wirtszelle

- können sich unterschiedlich vermehren, man unterscheidet zwischen einem lytischen Vermehrungszyklus (Vermehrung von einem virulenten Phagen) und einem lysogenen Zyklus (Vermehrung von einem temperenten Phagen)

- dringen nie ganz in die Wirtszelle ein

Vermehrung von Viren I: Lytischer Zyklus

1. Anheftung an Bakterienzelle

- Enden der Schwanzfäden lagern sich an die Oberflächenstruktur an (Adsorption)

2. Injektion der Phagen-DNA

- Hohlstift durchdringt die Zellwand -> DNA bzw. RNA gelangt in das Bakterium

- die leere Hülle der Phagen bleibt auf der Oberfläche des Bakteriums zurück

3. Auflösung des Bakterienchromosoms + Herstellung von Phagen-DNA-Kopien

4. Aufbau von Phagenhüllproteinen + Phagenreifung

- Virusbestandteile werde gebildet ( z.B. Kopfhülle, Schwanzhülle, Schwanzfäden)

- aus den Bestandteilen werden Phagen aufgebaut

5. Lyse

- Bakterienzellwand löst sich auf

6. Phagenfreisetzung

- bis zu 200 neue Phagen treten aus

Vermehrung von Viren II: Lysogner Zyklus

1. Anheftung an Bakterien Zelle

2. Injektion der Phagen-DNA

3. Einbau der Phagen-DNA in das Bakterienchromosom

- eine inaktive Prophage entsteht

- Zellteilung der Bakterie dient zur Verdopplung der Phagen-DNA

- durch Änderung der Lebensbedingungen (z.B. UV-Licht) kann die Bakterienzelle in den lytischen Zyklus übergehen, d.h. das Phagengenom wird wieder aktiv (->Umwandlung)

4. Umwandlung:

- die Phagen-DNA wird wieder aus der Bakterien-DNA herausgeschnitten, dabei kann es zu Ungenauigkeiten beim Schnitt kommen, sodass ein wenig Bakterien-DNA in die nächste Phagengeneration gelangt (Transduktion)

5. Auflösen des Bakterienchromosoms + Herstellung von Phagen-DNA-Kopien

6. Aufbau von Phagenhüllproteinen + Phagenreifung

7. Lyse

8. Phagenfreisetzung

Prophage:

- Bakterium, das Phagen-DNA enthält

Transduktion:

- Möglichkeit des natürlichen Gentransfers bei Prokaryoten (Gentransfer zwischen Bakterien durch Viren)

Vermehrung von Bakteriophagen

Virulente Bakteriophagen – lytischer Vermehrungszyklus – nach Infektion – Lyse (Zerstörung)

    • Adsorption – Phage heftet sich mit Schwanzteil an spezifischen Rezeptor auf der Zellmembran der Wirtszelle
    • Injektion – Schwanzstift durchdringt Zellwand des Bakteriums – Induktion Phagen-DNA
    • Synthese von Phagenenzymen – zum Abbau des Bakterienchromosoms für Replikation der Phagen-DNA
    • Synthese von Phagenproteinen – Phagenbestandteile werden hergestellt
    • Zusammensetzung der Phagen und Lyse – Auflösen der Bakterienzellwand – Austreten der Phagen

Temperente Phagen – zusätzliche lysogene Phase (in der sie schlafend in der Zelle vorliegen)

    • Phage baut ihre DNA als Prophage nach Adsorption und Injektion in Bakterienchromosom ein
    • Bakterium wird nicht direkt zerstört – Phage in diesem Zustand nicht infektiös
    • Vermehrung der Prophage durch Zellteilung des Bakteriums – lysogener Vermehrungszyklus
    • unter bestimmten Bedingungen (z.B. UV-Bestrahlung) Übergang zu lytischem Vermehrungszyklus