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Viren - Biologie.

Publié le 09/06/2013

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biologie
Viren - Biologie. 1 EINLEITUNG Viren (lateinisch virus: Gift), infektiöse Partikel ohne eigenen Stoffwechsel, die aus genetischem Material (siehe Nucleinsäuren) bestehen, das von einer Schutzhülle umgeben ist. Der Begriff Virus wurde in den neunziger Jahren des 19. Jahrhunderts geprägt, um Krankheitserreger zu bezeichnen, die kleiner als Bakterien sind. Viren sind eine Zwischenform zwischen belebter und unbelebter Materie. Innerhalb lebender Zellen können sie sich sehr zahlreich vermehren und dabei ihren Wirt erheblich schädigen. Es sind Hunderte von Viren bekannt, die bei Menschen, Tieren (siehe Tierkrankheiten), Pflanzen (siehe Pflanzenkrankheiten) und Bakterien eine Vielzahl unterschiedlichster Krankheiten bzw. Schäden hervorrufen. Die Existenz von Viren wurde 1892 entdeckt, als der russische Wissenschaftler Dmitrij I. Iwanowsky indirekt Krankheitserreger nachwies, die kleiner als Bakterien sein mussten und die später Tabakmosaikviren genannt wurden. Der holländische Botaniker Martinus W. Beijerinck wandte 1898 auf diese infektiösen Erreger die Bezeichnung Viren an. Einige Jahre später fand man Viren, die sich innerhalb von Bakterien vermehrten; diese Viren nennt man Bakteriophagen. Im Jahr 1935 kristallisierte der amerikanische Biochemiker Wendell Meredith Stanley das Tabakmosaikvirus und wies nach, dass es nur aus genetischem Material, der Ribonucleinsäure (RNA), und einer Proteinhülle besteht. In den vierziger Jahren wurden dank der Entwicklung des Elektronenmikroskops erstmals Viren sichtbar. Diesem Fortschritt folgte die Entwicklung von Hochgeschwindigkeitszentrifugen, die das Filtrieren und Konzentrieren von Viren ermöglichten. Bei der Untersuchung von Tierviren gelang in den fünfziger Jahren ein entscheidender Durchbruch mit der Entwicklung von Methoden zur Zellkultivierung, mit deren Hilfe die Vermehrung von Viren im Reagenzglas möglich wurde. In der Folge wurden zahlreiche Viren entdeckt und die meisten in den sechziger und siebziger Jahren analysiert sowie deren physikalische und chemische Eigenschaften bestimmt. 2 EIGENSCHAFTEN Viren sind submikroskopische intrazelluläre (in Zellen vorkommende) Parasiten, die entweder RNA oder Desoxyribonucleinsäure (DNA) aufweisen (nie beides) und über eine Schutzhülle verfügen, die aus Proteinen allein besteht oder sich aus Proteinen und Lipid- oder Kohlenhydratbestandteilen zusammensetzt. Die Nucleinsäure liegt in der Regel als einzelnes ein- oder doppelsträngiges Molekül vor. Einige Viren verfügen jedoch über Nucleinsäure, die in zwei oder mehrere Segmente aufgeteilt ist. Die Proteinhülle wird als Capsid bezeichnet, die Proteinbausteine des Capsids nennt man Capsomeren. Zusammen bilden Nucleinsäure und Hülle das Nucleocapsid. Andere Viren verfügen zudem über eine weitere Hülle, die sich im Allgemeinen bildet, wenn das Nucleocapsid als Knospe aus der Wirtszelle austritt. Das gesamte Viruspartikel wird als Virion bezeichnet. Viren sind obligate intrazelluläre Parasiten, d. h., sie sind an bestimmte Lebensbedingungen gebunden: Sie können sich nur innerhalb von Zellen vermehren, die aktiv Stoffwechsel betreiben. Außerhalb lebender Zellen existieren Viren als inaktive Makromoleküle. Viren kommen in sehr verschiedenen Formen und Größen vor. Nach ihrer Struktur werden drei Grundformen unterschieden: (1) isometrische (kugelä...
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« funktioniert jedoch offenbar nur dann, wenn die Tumorzellen ein bestimmtes Krebsgen (Onkogen) aufweisen. Auch heute noch werden Viren entdeckt, die schwere Erkrankungen beim Menschen verursachen.

Die meisten lassen sich im Labor isolieren und bestimmen.

Ein aktuellesBeispiel ist das 2003 identifizierte SARS-assoziierte Coronavirus, das möglicherweise von Raubtieren auf den Menschen übertragen wurde und eine schwereAtemwegserkrankung verursacht.

Ein weiteres in neuerer Zeit entdecktes Virus ist das Rotavirus; es verursacht bei Säuglingen und Kleinkindern Gastroenteritis(Schleimhautentzündung des Magens und Dünndarmes).

In Malaysia wurde 1999 das Nipah-Virus entdeckt, das von Schweinen auf den Menschen übertragen wird und95 Todesopfer durch Meningitis (Hirnhautentzündung) forderte.

Und 2007 starben drei Empfänger von Organspenden an einem bislang unbekannten Stamm des zumeistvon Nagetieren übertragenen, zur Familie Arenaviridae gehörenden lymphozytären Choriomeningitis-Virus (LCMV). 5 VERBREITUNG Neue Krankheitsfälle entstehen, wenn Viren von einem Lebewesen auf ein anderes übertragen wurden.

Viele Viren, z.

B.

die Erreger von Grippe oder Masern, werden durchTröpfcheninfektion übertragen, d.

h.

durch Versprühen erregerhaltigen Speichels beim Sprechen, Husten oder Niesen.

Andere Viren, etwa Durchfallerreger wie Noro-Viren,werden auf fäkal-oralem Weg übertragen, insbesondere durch ungenügendes Händewaschen nach dem Toilettenbesuch.

Wieder andere, z.

B.

der Gelbfiebererreger und dieso genannten Arboviren, werden durch Insektenstiche verbreitet.

Viruserkrankungen sind endemisch (sie kommen in einer bestimmten Gegend bei anfälligen Personenregelmäßig vor) oder epidemisch , d.

h., sie treten in großen Wellen auf und befallen dann Tausende von Menschen.

Ein Beispiel für eine epidemische Viruserkrankung ist das alljährliche weltweite Vorkommen von Grippeerkrankungen.

1968 starben durch die so genannte Hongkong-Grippe etwa 700 000 Menschen.

1997 wurden in Rumänienüber 500 Menschen mit dem ursprünglich aus Afrika stammenden, von Stechmücken übertragenen West-Nile-Virus infiziert, 50 Infizierte starben.

In Nordamerikaverursachte dieses zuvor niemals in Amerika festgestellte Virus, das offenbar von Zugvögeln eingeschleppt worden war, seit 1999 mehrere Epidemien: 2002 wurden in denUSA etwa 4 000 Menschen damit infiziert, 246 starben.

Und die SARS-Epidemie forderte 2002/2003 über 800 Menschenleben. 6 BEHANDLUNG Derzeit gibt es für Virusinfektionen keine völlig zufrieden stellenden Behandlungsmöglichkeiten, da die meisten Arzneimittel, die Viren zerstören, auch die Zellen schädigen.Das Medikament Alpha-Adamantanamin wird in einigen Ländern verbreitet zur Behandlung von Atemwegsinfektionen eingesetzt, die durch Grippeviren vom Typ Ahervorgerufen werden.

Isatin-Beta-Thiosemicarbazon ist gegen Pocken wirksam.

Einige Analogstoffe zu Vorstufen der Nucleinsäure scheinen bei schweren Herpesinfektionenhilfreich zu sein. Ein viel versprechendes antivirales Mittel, Interferon, wird in der Zelle selbst gebildet.

Dieses nichttoxische (ungiftige) Protein, das in einigen virusinfizierten Tier- undMenschenzellen produziert wird, kann andere Zellen vor einer solchen Virusinfektion schützen.

Bis vor kurzem war die Erforschung der Interferonanwendung durch diebegrenzte Verfügbarkeit reinen Interferons behindert.

Dank der neuen Technik des molekularen Klonens von genetischem Material ( siehe Gentechnik) ist es heute jedoch möglich, dieses Protein in größeren Mengen herzustellen. Die einzig wirksame Möglichkeit, einer Virusinfektion vorzubeugen, ist die Schutzimpfung.

Beispielsweise konnten die Pocken durch die weltweite Einführung derPockenschutzimpfung in den siebziger Jahren des 20.

Jahrhunderts ausgerottet werden (da manche Länder jedoch noch immer Laborvorräte an Pockenviren aufbewahren,fürchtet man heute die Gefahr eines Terroranschlags durch Pockenviren).

Es wurden zahlreiche antivirale Impfstoffe für Mensch und Tier entwickelt.

Für den Menschen gibtes z.

B.

Impfungen gegen Masern, Röteln, Poliomyelitis und Grippe.

Die Immunisierung mit einem Virusimpfstoff regt das körpereigene Immunsystem zur Bildungbestimmter Proteine an, so genannter Antikörper.

Diese schützen vor der Infektion mit dem betreffenden Virus.

Die zur Immunisierung verwendeten Viren werden zuvor sobehandelt, dass sie selbst nicht mehr krankheitserregend wirken. 7 PFLANZENINFEKTIONEN Viren sind für eine Vielzahl von Pflanzenkrankheiten verantwortlich und führen häufig zu schweren Ernteschäden.

Verbreitete Viruserkrankungen (Virosen) bei Pflanzen sinddie Vergilbungskrankheit der Rübe, die Blattrollkrankheit der Kartoffel und die Infektion mit dem Tabakmosaikvirus.

Pflanzen haben feste Zellwände, die für Pflanzenvirenundurchdringbar sind.

Daher werden Pflanzenviren hauptsächlich durch Pflanzen fressende Tiere verbreitet, beispielsweise Insekten.

Wenn Insekten an infizierten Pflanzenfressen, bleiben Viren an ihren Mundwerkzeugen haften.

Bei der nächsten Nahrungsaufnahme können die Insekten diese Viren gesunden Pflanzen einimpfen.

AuchFadenwürmer (Nematoden) können Viren übertragen, wenn sie die Wurzeln gesunder Pflanzen befallen. In infizierten Pflanzenzellen können sich enorme Mengen von Pflanzenviren ansammeln.

Beispielsweise kann das Tabakmosaikvirus 10 Prozent des Trockengewichts einerinfizierten Pflanze ausmachen.

Die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Pflanzenviren und Pflanzenzellen sind begrenzt, da sich Pflanzen meist nicht direktinfizieren lassen, sondern nur mittelbar, beispielsweise über Insekten.

Zellkulturen, die im Labor mit Pflanzenviren infiziert werden können, sind nicht allgemein verfügbar. 8 DIE ROLLE DER FORSCHUNG Die Untersuchung von Viren und ihrer Wechselwirkung mit Wirtszellen gab Anregung zu zahlreichen biologischen Grundlagenforschungen auf Molekularebene.

Beispielsweisewurde die Boten-RNA, die innerhalb der Zelle den genetischen Code der DNA zu den Orten der Proteinsynthese transportiert, bei der Erforschung der Replikation vonBakteriophagen in Bakterienzellen entdeckt.

Die Untersuchung von Bakteriophagen war auch für die Beschreibung der biochemischen Faktoren von Bedeutung, welche dieUmsetzung von genetischen Informationen einleiten und beenden.

Die Kenntnis der Virusreplikation ist eine wesentliche Grundlage für das Verständnis biochemischerVorgänge in höher entwickelten Organismen. Viren eignen sich gut als Modellsysteme bei der Erforschung von Steuerungsvorgängen der Erbinformation, da sie im Wesentlichen kleine genetische Informationseinheitendarstellen, die sich vom Erbmaterial der Wirtszelle unterscheiden.

Dadurch ist es der Wissenschaft möglich, kleinere, einfachere Replikationssysteme zu untersuchen, dieaber auf denselben Prinzipien wie bei der Wirtszelle basieren.

Ein Großteil der Virenforschung zielt auf die Entschlüsselung des Vermehrungsmechanismus ab, umMöglichkeiten zu finden, virales Wachstum einzudämmen und damit Viruserkankungen zu bekämpfen.

Die Erforschung von Viruskrankheiten hat auch wesentlich zumVerständnis der körpereigenen Immunreaktion auf infektiöse Erreger beigetragen.

Antikörper im Blutserum und in den Absonderungen der Schleimhäute, die zurBeseitigung von Fremdkörpern wie Viren aus dem Organismus beitragen, wurden durch die Untersuchung ihrer Reaktionen auf Virusinfektionen gründlicher beschrieben.Das Interesse der Wissenschaft konzentriert sich nunmehr stark auf die Isolierung bestimmter viraler Gene.

Diese Gene können durch molekulares Klonen zur Herstellunggroßer Mengen bestimmter viraler Proteine dienen, die wiederum als Impfstoffe Verwendung finden. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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