Vírusok | Biológia | Khan Academy (magyar)

Tekintve, hogy éppen meg vagyok fázva,

el sem tudnék képzelni jobb témát a videóhoz,
mint a vírusok.

Bár nem akartam ennyire személyessé tenni.

Tehát vírus, vagyis a vírusok.

Véleményem szerint a vírusok bizonyos értelemben

a legérdekesebb téma az egész biológiában,

mivel egészen elmossák a határvonalat

az élettelen tárgyak és az élet között.

Elég, ha csak önmagunkra nézünk –

– az élet olyasvalami, amit rögtön felismersz.

Ha valami olyat látsz, ami megszületik, növekszik,

állandóan változik, izeg-mozog,
vagy éppen mozdulatlan,

de anyagokat cserél a környezetével,

majd szaporodik, és elpusztul,

nos, ezt valószínűleg életnek tekinted.

Ide tartozik egy sor közismert dolog,

példáuk mi magunk,

a baktériumok,

a növények...

most kissé felforgatom a rendszertant,

de általában felismerjük azt, ami él.

Ám a vírus nem több,

mint egy kis genetikai információ,

fehérjébe csomagolva.

Egy fehérjeburokba.

Hadd rajzoljam le.

A genetikai információ pedig bármilyen fajta lehet.

Lehet RNS vagy DNS,

lehet egyszálú RNS, kétszálú RNS,

az egyszálú („single stranded”) szerkezetet

néha kettős s-sel jelölik a név előtt.

Amikor kétszálú DNS-ről beszélünk,

akkor a ds („double stranded”) előtagot használjuk.

De bármilyen formában is jelennek meg a vírusok,

mindig van bennük genetikai információ,

valamilyen nukleinsavlánc.

Egy- vagy kétszálú RNS,

illetve egy- vagy kétszálú DNS.

Ez pedig be van csomagolva
valamilyen fehérjeszerkezetbe,

amit kapszidnak nevezünk.

Ennek a klasszikus ábrázolása

egy ikozaédernek nevezett forma.

Lássuk, le tudom-e rajzolni.

Valahogy így fest.

Persze nem kell minden vírusnak
pont így kinéznie.

Ezernyi különböző típusuk létezik.

Mi most tényleg csak a felszínt kapirgáljuk,

hogy egyáltalán megértsük, mik a vírusok,

és hányféle különböző módon

képesek önmagukat sokszorozni.

Erről majd később beszélünk.

Gyanítom, hogy valószínűleg bármilyen

lehetséges szaporodási mód előfordul

a vírusok világában.

Ám lényegében mégis csupán fehérjékből állnak,

ezekből a fehérjekapszidokból,

amelyek pár apró fehérjéből állnak,

és némi genetikai anyagot rejtenek belül,

ami lehet DNS vagy RNS.

Ide rajzolom a genetikai anyagukat.

A fehérje persze nem feltétlenül átlátszó,
de ha az volna,

akkor látnánk a genetikai anyagot odabent.

A kérdés tehát az, hogy ez itt élet-e?

Eléggé élettelennek látszik.

Nem növekszik,

nem változik,

nincs anyagcseréje.

Ez a dolog önmagában

csak úgy heverne ott, mint egy könyv az asztalon.

Ott hever, és nem csinál semmit.

De egyszer csak kitörne a vita, amint...

azt mondhatnád, hé, Sal, eszerint

ez tényleg nem több, mint egy kupac molekula.

Ez nem élet.

De egyszeriben életnek fog tűnni,

amint olyasmivel érintkezik,

amit életnek tekintünk.

A vírus tehát, a klasszikus esetben,

hozzátapad egy sejthez.

Hadd rajzoljam ezt egy kicsit kisebbre.

Mondjuk, ez itt a vírus.

Egy kis hatszögnek fogom ábrázolni.

Ez fog hozzátapadni egy sejthez,

bármilyenhez.

Lehet baktériumsejt, növényi sejt,

vagy emberi sejt.

Ide rajzolom a sejtet.

A sejtek rendszerint sokkal nagyobbak, mint a vírus.

Ha a sejtet puha hártya veszi körül,

azon a vírus valahogyan átjut.

Némelyik lényegében összeolvad vele.

Nem akarom túlbonyolítani,

de némelyik vírusnak saját kis hártyája van.

Mindjárt erről is beszélünk,

amikor a membránokra kerül a sor.

A vírusnak tehát lehet saját membránja.

ami körülveszi a kapszidot.

Ezek a membránok összeolvadnak,

így a vírus be tud jutni a sejtbe.

Ez tehát az egyik út.

A másik módszer az,

hogy a vírus úgy tesz, mintha...

a vírus vagy a sejt fehérjereceptorainak segítségével

ez egy trójai falóhoz hasonló trükk.

A sejt nem kér a vírusokból.

Így a vírusnak valahogy el kell hitetnie,

hogy ő nem idegen anyag.

Több száz videóban mutathatnánk be
a vírusok működését,

ez egy folytonosan bővülő kutatási terület.

Egyes vírusokat a sejt egyszerűen bekebelez.

A sejt talán úgy véli, hogy ez valami ennivaló.

A sejt tehát körülveszi,

ez a két széle összeér,

és a vírus bekerül a sejtbe.

Ez az endocitózis, mindjárt beszélek róla.

Így lehet bejuttatni valamit a sejtplazmába.

Nemcsak vírusokat,

de számukra is ez a bejutás egyik módja.

Ha a szóban forgó sejtnek

– például a baktériumok esetében –

nagyon kemény külső fala van...

(ehhez kell egy jobb szín)

Tehát mondjuk, hogy ez itt egy baktérium,

aminek kemény fala van.

Ilyenkor a vírusok be sem jutnak a sejtbe,

csak a felszínéhez tapadnak.

(A rajz nem méretarányos.)

Ezek injekcióként juttatják be az örökítőanyagukat.

Látható, hogy tényleg sokféle módja van annak,

hogy a vírusok bejussanak a sejtbe.

De most nem ez a lényeg.

A lényeg, hogy bejutnak.

Amint bejutnak a sejtbe,

beleeresztik a genetikai anyagukat.

A genetikai anyaguk tehát ott úszkál a sejtben.

Ha a genetikai anyaguk eleve RNS...

(Valószínűleg szinte bármilyen elképzelhető mód

előfordul a temészetben,

csak még nem tudunk róla.

De azok közt, amelyeket ismerünk,

tényleg minden elképzelhető működés előfordul.)

Tehát ha RNS-ük van,

ez az RNS rögtön felhasználható arra, hogy...

Na jó, legyen ez itt a sejt magja.

Ez a sejtmag, ami normális esetben

a DNS-t tartalmazza.

A DNS-t más színnel kellene jelölni.

Rendes esetben a DNS RNS-sé íródik át.

A normálisan működő sejtben, mint ez itt,

az RNS kijut a sejtmagból, eljut a riboszómákhoz,

majd összekapcsolódik a tRNS-sel,

és létrehozza ezeket a fehérjéket.

Az RNS hordozza a különböző fehérjék kódjait.

Erről majd egy másik videóban beszélek.

Létrejönnek azok a fehérjék, amelyek végső soron

a sejt belső szerkezeti elemeit alakítják ki.

Ám a vírus beavatkozik ebbe a folyamatba.

Megzavarja a működést.

A vírus RNS-e végzi el a feladatot

a sejt saját RNS-e helyett.

A saját fehérjéit kezdi el kódolni.

Nyilván nem ugyanazokat kódolja, mint amit sejt.

Sőt gyakori, hogy az általa kódolt legelső fehérjék

éppenhogy elkezdik tönkretenni azt a DNS-t és RNS-t,

amely vetélytársként szóba jöhetne.

Tehát a saját fehérjéit kódolja.

Ezek a fehérjék pedig újabb burkokká állnak össze.

Újabb és újabb burkokká állnak össze.

Ezzel egyidőben az RNS is másolódik,

és ehhez a sejt eszközeit használja.

A saját erejéből semmire sem jutna,

ám a sejtbe beférkőzve már képes kihasználni

a sejt finom gépezetét a saját sokszorosításához.

Van valami elképesztő ennek a biokémiájában.

Majd ezek az RNS molekulák egyszercsak

újra kapszidokba csomagolódnak.

Amikor már jó sokan vannak,

és a sejt minden erőforrását kimerítették,

az új vírusok,

amelyek mind a sejt eszközeivel jöttek létre,

valahogyan kijutnak a sejtből.

A leg... nem mondanám, hogy legtipikusabb,

hiszen még nem is ismertük meg
a vírusok különböző típusait,

de a legtöbbször emlegetett módszer az,

hogy amikor már elegen vannak,

olyan fehérjéket termelnek, illetve termeltetnek,

(hiszen ők maguk képtelenek erre)

amelyek a sejtet lényegében öngyilkosságra késztetik,

vagy a sejthártya lebomlását idézik elő.

A membrán tehát lebomlik,

és bekövetkezik a sejt lízise.

Hadd írjam ezt le.

Sejtlízis.

A lízis azt jelenti, hogy a sejthártya egyszerűen eltűnik,

a sok vírus meg kiszabadul a sejtből.

Az előbb már említettem,

hogy közülük egyeseknek saját membránjuk van.

Honnan szerezték ezeket

a kettős lipid membránokat?

Egyesek azután, hogy elszaporodtak a sejtben

anélkül hagyják el a sejtet, hogy elpusztítanák azt,

igy a lízis elmarad.

Ez mind-mind a vírusok különleges működése.

De a vírusok szinte minden...

...a különféle vírusok szinte minden
elképzelhető módon képesek

sokszorozódni, fehérjéket kódolni,

és a sejtből kijutni.

Némelyek úgyszólván kitüremkednek a sejtből.

Ezt úgy kell elképzelni,

hogy belülről kinyomják a sejtfalat,

akarom mondani, a sejthártyát, nem a sejtfalat.

A sejt külső membránját.

Nekinyomódnak,

és kinyomják a membrán egy darabját,

míg végül...

a kitüremkedett rész alul összezárul,

és a vírus elvisz egy darabot a membránból.

Sejtheted, hogy ez miért olyan hasznos dolog.

Hiszen amit egy ilyen membrán vesz körül,

az úgy néz ki, akár egy sejt.

Így amikor egy újabb, hasonló sejtet akar megfertőzni,

a vírus nem kell, hogy idegen anyagnak nézzen ki.

Nagyon hasznos trükk
valami másnak álcázni magunkat.

Ha nem volna már az is elég hajmeresztő,

hogy egy élőlény DNS-ét ki lehet játszani,

a vírusok még meg is változtathatják

egy élőlény DNS-ét.

Erre az egyik legismertebb példa éppen a HIV vírus.

Ezt leírom.

A HIV az úgynevezett retrovírusok egyik példája,

akik egy elképesztő társaság, ugyanis...

Ezekben RNS van,

és a sejtbe bejutva
(tegyük fel, hogy már bejutottak a sejtbe)

tehát ez már bent van a sejtben, így ni...

Magukkal hoznak egy fehérjét.

Ha kérded, honnan van ez a fehérje,

nos, mindez egy másik sejtből származik.

Egy másik sejt aminosavait, riboszómáit, nukleinsavait,

és egyebeit használták fel a felépítésükhöz.

Tehát minden fehérjéjüket

egy másik sejtből szerezték,

közöttük ezt a fehérjét is,
az úgynevezett reverz transzkriptázt.

A reverz transzkriptáz pedig fogja az RNS-t,

és a kódja alapján DNS-t készít.

Tehát RNS alapján DNS-t.

Amikor ezt felfedezték, eléggé...

...addig azt hitték, hogy ez csak
a DNS-től az RNS felé lehetséges,

de ezzel megdőlt a korábbi elképzelés.

Tehát RNS alapján DNS-t kódol,

és ha ez nem volna elég,

még be is illeszti ezt a DNS-t a gazdasejt DNS-ébe.

Ez a DNS tehát beépül a gazdasejt DNS-ébe.

Legyen a gazdasejt DNS-e sárga,

ez itt a sejtmagja.

Szó szerint belepiszkál

a fertőzőtt sejt genetikai állományába.

Amikor a baktériumokról szóló videót készítettem,

elmondtam, hogy a testünkben

minden emberi sejtre húsz baktériumsejt jut.

Ezek velünk együtt élnek, a testünk hasznos részei,

ők adják a szárazanyagunk 10 %-át, és a többi.

De a baktériumok lényegében kívülállók.

Nem változtatnak meg bennünket.

A retrovírusok viszont szó szerint

megváltoztatják a génállományunkat.

Úgy értem, a személyes génjeim

meghatározzák azt, hogy ki vagyok.

De ezek a fickók egyszerűen belém másznak,

és megváltoztatják a génállományomat.

Attól kezdve, hogy a DNS részévé váltak,

a természetes folyamat a DNS-től
az RNS-en át a fehérjéig

az ő fehérjéiket fogja kódolni.

Mindazt, amire szükségük van.

Van, hogy csak tétlenül szunnyadnak,

aztán egyszer csak

– például valamilyen környezeti hatásra –

ismét másolódni kezdenek.

Elkezdenek sokszorozódni.

De ezt a folyamatot közvetlenül

a gazdasejt DNS-éből irányítják.

A gazdaszervezet részévé válnak.

Elképzelni sem tudok ennél bensőségesebb viszonyt.

Úgy válnak egy szervezet részévé,
hogy beépülnek a DNS-ébe.

Nem tudok egyéb módszert arra,

hogy meghatározzuk egy élőlényt.........

Ha ez önmagában nem volna elég hátborzongató...

hadd vessem közbe,

hogy a gazdasejt DNS-ébe beépült vírust

provírusnak nevezzük.

De ha ez önmagában nem volna elég hátborzongató,
a becslések alapján...

...ha megfertőz egy sejtet
az orromban vagy a karomban,

a megfertőzött sejt osztódása során
keletkező összes utódsejtben –

– amelyek genetikailag azonosak –

– jelen lesz a vírus DNS-e.

Ez nem is lenne gond,

hiszen legalább a gyerekeim nem öröklik,

azaz legalább nem válik a fajom részévé.

De a vírus nem csak testi sejteket fertőzhet meg,

hanem csírasejteket is.

Bejuthat egy csírasejtbe.

Amint tanultuk, a csírasejtek

hozzák létre az ivarsejteket.

Férfiakban a spermiumokat, nőkben a petesejteket.

Gondold el, egy csírasejt megfertőzése

a csírasejt DNS-ébe való beépülés nyomán

továbbörökítem a vírus DNS-ét a gyermekeimnek,

ők pedig a saját gyermekeiknek.

Önmagában ez a gondolat, legalábbis az én számomra

eléggé hajmeresztő.

A becslések alapján 5-8 %...

– és ezzel eléggé homályossá válik,

hogy mi, emberek, mik is vagyunk valójában –

Tehát a becslések szerint az emberi genom 5-8 %-a...

...a baktériumokról szólva megjegyeztem,

hogy ők kívülállók.

De a jelenlegi becslések alapján
(ennek több helyen utánanéztem),

van, aki 8%-ot ír, van aki 5%-ot,

ebben sok a találgatás.

Ezt az az egyes élőlények DNS-ének

hasonlósága alapján állapítják meg.

De becslés szerint az emberi genom 5-8%-a
vírusoktól származik,

ősi retrovírusokból, amik beépültek

az emberi csírasejtvonalba,

azaz a humán DNS-be.

Ezeket endogén retrovírusoknak nevezik.

Szerintem ez észbontó, mivel eszerint

ezek nem valami kívülálló dolgok,

amelyek számunkra hasznosak vagy károsak.

Eszerint mi, a DNS-ünk 5-8 %-a

valójában vírus eredetű.

Ez egy újabb tényező

a genetikai változatossággal kapcsolatban.

A vírusok ugyanis képesek valamire,

amit horizontális DNS-transzfernek nevezzük.

Gondold végig, ahogy a vírus
egyik fajról a másikra terjed,

az A fajról a B fajra,

és mutálódik,
hogy bejusson ezekbe a sejtekbe,

magával vihet egy kis...

Magával viszi a benne lévő DNS-t,

ami az ő sajátja,

De néha, amikor elkezd......

mondjuk, ez itt egy provírus.

A kék szakasz az eredeti vírus.

A sárga rész az élőlény eredeti DNS-e.

Működés közben néha
magával ragad egy-egy darabkát

a gazdaszervezet DNS-éből.

Ez persze jórészt a vírus DNS-e,

de az átírás során belekerülhet

egy kis darab a másolás során

Belekerülhet egy kis darab
a gazdaszervezet eredeti DNS-éből.

Ezzel lényegében kivág egyes darabokat
az egyik élőlény DNS-éből,

és átviszi egy másik élőlénybe.

Átviheti ugyanazon faj egyik egyedéről a másikra.

Ez akár különböző fajok között is végbemehet.

Egyszeriben kiderül,

hogy a DNS átugorhat egyik fajról a másikra,

ami egyszerűen, nem is tudom...

számomra azt mutatja,
milyen szoros a kapcsolatunk.

x

csak egymással szaporodunk,

és a genetikai változatosságunk

csak a populáción belül érvényesül.

A vírusokkal azonban bekerül a képbe

a horizontális génáramlás, transzdukció útján.

A horizontális transzdukció lényege az,

hogy a vírus másolódása során

egy kis darabot magával visz abból az élőlényből,

a DNS-ének egy kis darabját,

és a továbbadja a következő megfertőzött élőlénynek.

Így ez a DNS szakasz

egyik élőlényről a másikra ugrál.

Így egyfajta egységbe köti
az összes DNS alapú életet,

azaz minden ismert élőt ezen a bolygón.

És ha mindez még mindig nem elég hajmeresztő,

(a legmeredekebb részt a végére tartogatom),

rengeteget beszélhetnénk
a vírusok ezerféle csoportjáról.

Csak hogy megismerjünk néhány szakkifejezést:

A baktériumokra támadó vírusokat
(sok ilyen van),

azért tanulmányozzuk alaposan,

mert hasznos alternatívát jelenthetnek az antibiotikumokkal szemben.

A baktériumokat megtámadó vírusokat

(néha a baktériumok sokkal rosszabak, mint a vírusok)

bakteriofágoknak nevezik.

Beszéltem már a DNS-ükről.

A baktériumok vastag sejtfalán keresztül

úgy juttatják be a DNS-üket, mint egy injekciót.

Említettük, hogy ez a provírus.

Amikor a vírus a sejt lízisét okozza,

azt litikus ciklusnak nevezzük.

Ezeket a szakkifejezéseket jó tudni,

ha biológia vizsgára készülsz.

Azt, amikor a vírus beépül a DNS-be,

és ott szunnyad, beágyazódva a gazdasejt DNS-ébe,

és egy ideig ott pihen,

ezt lizogén ciklusnak nevezzük.

Többnyire a provírus tulajdonképpen

egy lizogén ciklust végez az eukariótákban

a sejtmagvas élőlényekben.

A lizogén cikluson általában azt értjük,

hogy a vírus DNS ott szunnyad

a baktérium DNS-ében.

Azaz a bakteriofág DNS ott szunnyad

a baktérium DNS-ében.

Hogy megmutassam, mindez „hogy néz ki”,

Itt van két kép a Wikipédiáról.

Az egyik forrása a CDC (Centers for Disease Control).

Itt van ez a sok kis zöld pötty,

(ez egy színezett kép, eredetileg fekete-fehér volt)

Ez a sok kis zöld pötty

Ez az emberi immunrendszer egyik tagja.

Ez egy fehérvérsejt.

Amik a felszínéből kibukkanak, mintegy kisarjadzanak

x

(ez segít a méretek megállapításában is)

ezek a HIV-1 vírusok.

A szakkifejezéseket ismered

a HIV olyan vírus, amely a fehérvérsejteket fertőzi meg.

Az AIDS olyan tünetegyüttes, amelyik

az immunrendszer teljes legyengülésével jár.

Így sok ember olyan fertőzésektől szenved,

amelyeket az erős immunrendszerű emberek észre sem vesznek.

Ez elég ijesztő.

Ezek a kis jószágok bejutottak ebbe a nagy sejtbe,

felhasználták a sejt saját eszközeit a DNS, az RNS

és a fehérjekapszidok létrehozásához.

Ezután kitörnek a sejtből,

és magukkal visznek egy kis darabor a membránjából.

Ráadásul még a DNS-ük egy darabját is ott hagyják

a sejt saját DNS-ében.

Ezzel aztán jó nagy felfordulást csinálnak a sejtben.

Ez a kép is elég rázós.

Ezek bakteriofágok.

Itt látható, amiről az előbb beszéltem.

Ez itt egy baktérium.

Ez a sejt fala.

Jó szilárd.

Túl kemény ahhoz, hogy csak úgy belemerüljenek.

Nem lehet belemerülve összeolvadni a membránjával.

Így a vírusok a baktérium felszínén lógnak.

Akár egy injekciót,

beleeresztik a genetikai anyagukat a baktériumba.

A méreteket látva elképzelheted...

x

ez itt egy sejt.

Olyan nagynak látszik, mint egy bolygó.

Vagy emellett a baktérium mellett

milyen apróknak tűnnek...

Körülbelül százszor kisebbek, mint a baktériumok.

Ehhez a sejthez képest pedig még annál is kisebbek.

x

Ezeket rettentő nehéz kiszűrni.

vagyis távoltartani.

mivel annyira icipicik.

Ha úgy gondolod, hogy ezek

olyan különleges mint a HIV, az Ebola vagy a SARS,

akkor igazad van.

De vannak közönségesek is.

A videó elején mondtam,

hogy meg vagyok fázva.

Azért vagyok náthás, mert valamilyen vírusok

megfertőzték a szövetet az orrjáratomban.

Ettől folyik az orrom, és egyebek.

Vírusok okozzák a bárányhimlőt is,

A herpes simplex vírus okozza az ajakherpeszt.

x

Itt vannak körülöttünk.

Szinte bizonyos, hogy benned is van valamilyen vírus.

x

Mindenütt körülvesznek.

Ez egy nagyon zavarba ejtő

filozófiai kérdés.

Hiszen az elején azzal kezdtem, hogy mindez élet-e?

Amikor bemutattam őket, azt mondtam,

nézd, ez csak pár fehérjeburok

néhány nuklinsav molekulával kitöltve.

ami semmit sem csinál.

és nem úgy tűnik, mintha élne.

Nem mozog,

nincs anyagcseréje,

nem eszik,

nem szaporodik.

De amint végiggondolod,

mit művel a sejtekkel, hogyan használja őket a szaporodásra,

üzleti nyelven ezt alacsony tőlének nevezzük.

Nincs szüksége saját eszközökre,

mert mások eszközeit tudja
felhasználni a szaporodáshoz.

Akár úgy is tekinthetnénk,

mint egy ügyesebb életformát,

hiszen nem kell annyi nehézséggel megküzdenie,

mint a többi életformának.

Megkérdőjelezi, mi az élet, sőt, hogy mi magunk mik vagyunk.

DNS-t tartalmazó élőlények vagyunk-e,

vagy csak a DNS-t szállító eszközök?

És ezek a legfontosabb kérdések.

A vírusfertőzések pedig lényegében háborúk

a DNS és RNS különböző formái között.

Nem akarom agyonfilozofálni a dolgot,

de remélem, hogy eből kapsz egy képet arról,
hogy mik is a vírusok,

és hogy számomra miért ők

az egész biológia legérdekesebb (élő?)lényei.