ביולוגיה/מיקרואורגניזמים/נגיפים

נושאים בפרק

• איידס, שיתוק ילדים, צהבת, אבעבועות שחורות.
• מושגים : דופן תא, חיידק (בקטריה), כלורופלסט, מיטוכונדריה, קרום תא, ריסים, שוטון, DNA.

תאוריית האנדו סימביוזה

פרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיספר ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.

תאוריית האנדוסימביוזה כהסבר למוצא תאים אאוקריוטים. דופן תא, חיידק (בקטריה), כלורופלסט, מיטוכונדריה, קרום תא, ריסים, שוטון, DNA.

היסטוריה

באמצע המאה ה-19 הייתה דילמה בעולם המדע. מדען מגלה כי הצמח שלו "חולה" ולכן עושה מחקר בו הוא מסנן מהצמח את החיידקים. במחקר זה הוא יכול לקבל שתי אפשרויות הגיוניות (והיה והצמח נדבק במחלה) והם :

1. החיידק שנכנס מאוד קטן.
2. ישנה הרעלה ע"י חומר כימי מסוים.

כדי לברר איזו מהתשובות הן הגיוניות עשה המדען "מיהול" בין הצמח, כלומר הוא שפשף את הצמח באותו צמח אחר שגדל לידו. אם היה הגורם למחלה חיידק אז הצמח השני לא היה נדבק ואם היה זה הרעלה הצמח השני היה חולה ובו כמות פחותה יותר של אותו רעלן. תוצאת הניסוי היה שהצמחים האחרים נדבקו אך כמות ההרעלה שבהם שווה. כלומר גורם המחלה לא היה חיידק ולא רעלן. לאחר שנים גילו כי מדובר בווירוס

מי הם : מבנה של נגיף

וירוס הוא טפיל חומר תורשתי (לא חיה!) העטוף במעטפת חלבונית.

חומצת גרעין

1. רטרווירוס - הוא נגיף (וירוס) בו החומר התורשתי הוא RNA.
2. נגיף - חומר תורשתי DNA.

החומר התורשתי של הווירוס יכול להיות אחד מבין ארבעת סוגי הדנ"א הבאים :

דנ"א חד גדילי	אבני הבניין של הדנ"א הם : A T G C
דנ"א דו גדילי	תא
רנ"א חד גדילי	אבני הבניין של הרנ"א הם : A U C G
רנ"א דו גדילי	תא

ההבדל בין חד גדלי דל רנ"א לבין דו גדילי של דנ"א הוא בגודל המולקולה (דנ"א הוא מולקולה גדולה ואילו רנ"א קטנה)

מעטפת חלבון

כאמור החיידק עטוף מעטפת חלבונית והיא נקראת קפסיד (בלועזית) וקופסית (בעברית). לכל וירוס ישנו מבנה חלבוני ייחודי.

התרבות הנגיף

וירוס הוא פרזיט אובליגטורי, כלומר, מתקיים רק בתוך תא אחד המשמש לו פונדקאי. ומכאן נשאלת השאלה כיצד אז הוא מתרבה?

שלבי התרבות הווירוס :

1. החדרת הדנ"א הויראלי (החדרת הדנ"א של הווירוס) - הזרקת החומר התורשתי לתוך התא ואיחויו לחומר התורשתי של הפונדקאי (וירוס).
2. כאשר ווירוס חודר לתוך תא הוא מכניס רק את החומר התורשתי שלו מבלי להכניס את המעטפת החלבונית! זאת גילו ע"י ניסוי.
3. שכפול החומר התורשתי הויראלי תוך ניצול מע' הפונדקאי
   • אם החומר התורשתי הויראלי הוא דנ"א (כלומר זהה לדנ"א אצל שאר בע"ח כגון אדם) – לחומר התורשתי אין בעיה והוא משתכפל.
   • אם החומר הויראלי הוא רנ"א (שונה מזהה של אדם וכדומה) – החומר התורשתי מגיע לריבוזום ושם מיוצר החלבון הויראלי הראשון, כלומר הרנ"א הופך לדנ"א הנושא את תכונות הווירוס (זאת יודע הריבוזום של אותו יצור לעשות). לתהליך זה קוראים באנגלית Reverse Transcriptase (RT) ובעברית "האנזים מהעותק במהופך"
4. תרגום חלבוני המעטפת בריבוזום של התא המארח - בשלב זה בפונדקאי נמצאים עותקים רבים של חומר תורשתי ויראלי וחלבוני מעטפת וריאלים.
5. התארגנות ספונטאנית -חלבוני המעטפת והחומר התורשתי יתאחדו ליצירת ויריונים ("וירוסים קטנים")
6. וירוסים חדשים - מהפונדקאי יצאו הויריונים החוצה להדבקה של תאים סמוכים. מתא אחד יוצאים בין 200-100 וירוסים חדשים.

הניסוי בו גילו הוירוס מחדיר רק הדנ"א

1. בניסוי לקחו שתי מבחנות :
   • וירוסים שהדנ"א שלהם מסומן בר"א (רדיו אקטיבי) + חיידק.
   • וירוסים שהחלבון שלהם מסומן בר"א.
2. שתי המבחנות עברו טיפול זהה. הן חולקו לשתי מבחנות שעברו טיפול שונה :
   • מבחנה א' :
     • סרכוז (מעין ערבוב שבו החומר הכבד שוקע והקל צף).
     • מודדים ר"א בתסנין (בודקים את הר"א בחומר שלא שקע, כלומר החומר הקל שהוא למעשה החיידקים שלא הצליחו להיכנס לתוך החיידק).
   • מבחנה ב' :
     • עוברים טיפול המסיר מרכיבים הסיפוחים לדופן (א). כלומר, החיידקים עבר טיפול מיוחד להורדת הווירוסים סביבו - נשאר חיידק בלבד.
     • סרכוז (ב) :
       • בנוזל : כל אותם חומרים שלא הצליחו לחדור לחיידקים - וירוסים.
       • במשקע - חיידקים (עם או בלי וירוסים).

תוצאות

מבחנה	החומר המסומן בר"א	% תסנין (איפה שאין חיידקים ; כלומר, הנוזל עם הוירוסים המסומנים בר"א ולא נכנסו לחיידק. אם אחוז התסנין הוא 100%, רמת העכירות היא הגבוהה ביותר ולכן, שום ווירוס לא חדר לחיידק).
א'	דנ"א	10%	ללא טיפול
ב'	חלבון	10%	ללא טיפול
ג'	דנ"א	10%	עבר טיפול
ד	חלבון	90%	עבר טיפול

מסקנות

1. ממבחנה א ו- ב ניתן להבין ש- 90% מהוירוסים (עם דנ"א וחלבון) נמצאים יחד עם החיידקים במשקעים (היכן שאין תסנין).
2. ממבחנה ג ניתן להסיק כי 90% מהדנ"א נמצא יחד עם החיידק.
3. ממבחנה ד' ניתן להסיק כי 90% מהחלבונים נותרו בחוץ. כלומר 10% הווירוסים בחלל לא הצליחו לחדור.

כיוון שאנו יודעים כי המעטפת של הווירוס עשויה מחלבון אנו נאמר כי : 90% מהדנ"א חדר לתוך החיידק (מבחנה ג) וכי 90% מהחלבונים (שהם למעשה המעטפת החלבונית של אותו דנ"א) נותרו בחוץ (על פי מבחנה ד)! כלומר, כאשר הווירוס חודר לתוך החיידק הוא משאיר את חלבון המעטפת בחוץ ומזריק רק את הדנ"א שלו.

בקטריופאז'ים (וירוסים של חיידקיים)

וירוסים שהמאחסן שלהם הוא חיידק. בעלי 2 צורות בהם יכולים להתקיים:

המעגל הליטי (דוגמא וירוס $T_{4}$)

1. החדרת החומר התורשתי.
2. שכפול הדנ"א הויראלי - תחילת התהליך בסינתזה של אנזימים המעכלים את הדנ"א החיידקי. הדנ"א הויראלי מוגן מפני שהוא עבר שינוי כימי בבסיס ציטוזין (C).
3. כל חלבוני המעטפת מתורגמים.
4. התארגנות ספונטית במהלכה מיוצר באנזים הויראלי נוסף לליזוזימים (אנזימים מפרקי דופן חיידק).
5. הפאז'ים מתפזרים ותוקפים תאים סמוכים.

האם בקטריופאז'ים יכולים להחליף אנטיביוטיקה?

היום, בתחזית המחקר שנו ניסיון לפתח תרופות אנטיביוטיקות בקטריאליות המבוססות על פאזים. יתרונות :

1. ספציפיות לחחחדק הפותגני - אין פגיעה בחיידקים המועילים לגוף.
2. אין בעית עמידות - הפאז'ים והחיידקים עוברים קואבוליציה.

חסרון : מערכת החסון שלנו עלולה לזהות את הפאז' עוד בטרם פגשתו עם גורם המחלה.

דרכי התגוננות של חיידקים מפני פאז'ים?

1. קואבולוציה מאפשרת לפתח מנגנוני עמידות כנגד הפאז'ים.
2. בחיידקים קיימים אנזימי רסטריקציה - אנזימים החותכים דנ"א ויראלי מבלי לפגוע בדנ"א החיידקי, כך, נמנעת אפשרות להתרבות וירוסים.
3. רוב הוירוסים אינם פועלים במעגל הליטי, אלא במעגל הליזוגני.

המעגל הליזוגני

החומר התורשתי הויראלי נמצא כחלק אינטגרלי מהגנום החיידקי ואין לו השפעה על חיי החיידק. במצב כזה, הפאז' אינו מתרבה ואינו גורם נזק לחיידק (כמו למשל, ארפס ואיידס).
במצבים בהם מתרחש שינוי במצב החיצוני (טמפרטורה, מליחות, pH ועוד) אשר משפיעים לרעה על החיידקים, ישנה התפרצות של פאז' והוא עובר למסלול הליטי על מנת להתרבות.
פרופאז' = המצב בו הפאז' הוא חלק מהחיידק ואינו מתרבה בו.
במצבים מסויים בתוך החיידק חי הפרופאז' המעניק תכונות חדשות לחיידק ונהיה פתוגני, למשל:

1. שנית - מחלת עור דמות אבעבועות רוח.
2. בוטיליזם - חיידק "קופסאות שימורים" המביא להרעלת מזון חמורה.
3. דיפתריה - פגיעה במערכת העיכול.
4. החיידק הטורף - משערים שמדובר בחיידק סטרפטוקוקוס A הנושא פרופאז' בתוכו.

וירוסים אנימליים (תוקפי תאי בע"ח)

וירוסים אנימליים חודרים לתא בע"ח ומנצלים את מערכת התא על מנת להתרבות. קיימים מספר הבדלים בדרכי הפעולה בין פאז'ים (תוקפי חיידק) לווירוסים אנימליים (תוקפי בע"ח):

1. הווירוס האנימלי לעיתים חודר לתא יחד עם הקופסית (בניגוד לפאז' המשאיר את הקופסית בחוץ).
2. ווירוס אנימילי לא תמיד מפוצץ את התא בזמן העזיבה. כמו למשל :
   • וירוסים הגורמים לחצבת או חזרת – עוזבים את התא בדרך של הֲנַצָה מבלי לפגוע במבנה התא.
   • בניגוד לווירוס הפולין (שיתוק ילדים) – פוגע בקרום והורס את התא כשהוא יוצא ממנו.

כפי שפאז' יכולים להיות במצב של פרופאזים גם הוירוסים יכולים להימצא במצב דומה שנקרא פרווירוס. כמו למשל : הרפס שעובר אינטגרציה () לגנים ונמצא כחלק בלתי נפרד ממנו.

איך מתמודדים בע"ח עם ווירוסים

1. מערכת חיסון - מזהה גורם זר הנמצא בגוף מחוץ לתא. וירוסים מזוהים כאשר הם נמצאים בזרם הדם או בחללים הבינתאים.
2. אינטרפרון - מולקולה בעלת פעילות אנט' ויראלית המובילה להרס תאים מודבקים ומעודדת הגנה של תאים סמוכים למקום ההדבקה.
3. חיסון - חיסון פעיל בו מזריקים את הוירוס המומת או המוחלש לגוף ובכך מעודדים את הגוף להפעיל את מע' החיסון כנגד הגורם המוזרק. כך נוצרים תאי זיכרון ובמפגש הבא של הגוף עם הווירוס תתרחש תגובה חיסונית מידית ללא הופעת המחלה.