VIRUS PRESENTATION

VIREN

Gliederung

1. Was ist ein Virus?

2. Aufbau von Viren

3. Lytischer und lysogener Vermehrungszyklus

5. Sind Viren lebendig?

6. Riesenviren

7. Virophagen

8. Rolle der Viren in der Evolution

4. Bakteriophagen

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• Meist Infektions- & Krankheitserreger
• Gedeiht auf lebendem Gewebe
• Ist eine organische Struktur
• Verbreitet sich extrazellulär durch Übertragung
• Hat keinen eigenen Stoffwechsel und kann sich nicht selbst vermehren

Was ist ein Virus?

https://unsplash.com/photos/rnr8D3FNUNY

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• Relativ einfach gebaute biologische Strukturen
• In der Form variabel
• Klein (Länge normalerweise ca. 20-300nm)
• Bis zu 100 mal kleiner als Bakterien
• Bestehen aus:
• Erbgut (Genom)
• DNA oder RNA
• Kapsid (Proteinmaterial rund um das Genom)
• Membran
• Haben meistens "Spikes" (Rezeptorproteine)

Aufbau von Viren

https://www.miamasuku.de/wissenswertes/aufbau-und-schwachstellen-des-coronavirus-die-fur-hygiene-im-alltag-wichtig-sind/

• Viren werden auch anhand ihres Aufbaus unterschieden
  
• Unterscheidung in RNA- und DNA-Viren
  
• RNA-Viren sind besonders variabel
• Unterscheidung in "behüllte" und "nackte" Viren
  
• Hängt hier davon ab, ob die Viren eine Doppellipidmembran haben
  

• Die einfachsten Viren sind Viroide
• Nur Erbgut, weder Kapsid noch Membran
• Befallen Pflanzenzellen

Aufbau von Viren

https://www.miamasuku.de/wissenswertes/aufbau-und-schwachstellen-des-coronavirus-die-fur-hygiene-im-alltag-wichtig-sind/

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• Da Viren keinen eigenen Stoffwechsel besitzen, können sie sich nicht autonom vermehren
• Sind auf Wirtsorganismus angewiesen
• Bei der Vermehrung wird zwischen dem lytischen und dem lysogenen Vermehrungszyklus unterschieden

Lytischer und lysogener Vermehrungszyklus

https://www.planet-schule.de/sf/multimedia-interaktive-animationen-detail.php?projekt=aidsmedikamente_komplex

• Lyse = Platzen
• Virus befällt Wirtszelle, vermehrt sich in ihr und bringt sie zum Platzen
• Beim Platzen werden weitere Viren abgegeben

Lytischer Vermehrungszyklus

https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Lytischer_zyklus.svg

Lysogener Vermehrungszyklus

https://educalingo.com/de/dic-en/lysogeny

• Genom des Virus wird nach der Injektion in das Genom des Wirtes integriert
• Wenn sich der Wirt teilt, wird das Virusgenom mitvermehrt
• Virus sichert sich so Existenz
• 2 Regulatorproteine: cl & Cro
• "Kämpfen" um einen Promotor, der die Expression des Virus-Genoms reguliert
• Entscheidet über den momentanen Zyklus

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• Bakteriophagen sind Viren, die auf Bakterien spezialisiert sind
  
• Kommen häufiger vor als jede andere Art von Lebewesen
• Werden in der Wissenschaft als Mittel zur Bestimmung von Bakterien verwendet
• Wirtsspezifität
• Werden auch als Ersatz für Antibiotika diskutiert

Bakteriophagen

https://en.wikipedia.org/wiki/Lambda_phage

• Haben in der Gentechnik eine wichtige Bedeutung
• Ihr Genom wird so manipuliert, dass die virulenten Gene entnommen werden und zu untersuchende Gene eingefügt werden
• Viren werden dann mit passenden Bakterien in Verbindung gebracht
• Bakterien werden modifiziert
• Das wird bspw. zur künstlichen Insulinproduktion verwendet

Bakteriophagen

https://www.deutschlandfunkkultur.de/wenn-antibiotika-nicht-mehr-helfen-zur-phagen-therapie-nach-100.html

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Viren sind nicht lebendig!

1. Bestehen nur aus Erbgut, Kapsid und Membran
2. Kein Stoffwechsel
3. Kein autonomes Vermehren
4. Relativ einfaches Genom

Viren sind lebendig!

VS

1. Können sich genetisch fortentwicklen (Mutationen)
2. Teile lebendiger Systeme
3. Stammen vermutlich von Bakterien ab
4. Existenz von Riesenviren

Fazit:

Sind Viren lebendig?

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• Riesenviren kennt man erst seit ca. 10 Jahren
  
• Definitionen variieren, allerdings haben sie einen Kapsid-Durchmesser von ca. 200-400nm
• Umgeben von einer dicken Schicht von Proteinfasern
• Größer als viele Bakterien
• Haben ein Doppelstrang-DNA-Genom
• Vergleichbar umfangreich wie ein Bakteriengenom
• Bis zu 200 mal mehr Gene als bspw. das Grippevirus
• Teilweise tausende Gene
• Viele der Gene sind eigentlich typisch für die von Lebewesen

Riesenviren

https://www.mpg.de/13879589/W003_Biologie_Medizin_058-065.pdf

• Brauchen zwar Wirtszellen zur Vermehrung, haben allerdings Eigenschaften, die man bisher nur von klar definiertem Leben kannte
• Proteinbiosynthese
• Manche: Sehr simpler Stoffwechsel
• Haben sich im Laufe der Evolution auf das Sammeln von Genen von anderen Organismen spezialisiert

Riesenviren

https://www.youtube.com/watch?v=x0WbGMS3cHE

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• Viren, die Riesenviren befallen
• Bspw. jagt der Virophag Sputnik das Riesenvirus Mamavirus
• Sehr simple Struktur
• Bestehen eigentlich nur aus Genom und Capsid ("nackt")
• Arbeiten wie folgt:
• Setzen sich an die Membran von Riesenviren
• Warten, bis eine Wirtszelle befallen ist
• Kapern dann das Viroplasma (dort entstehen neue Viren)
• Vermehren sich selbst
• Riesenviren können sich dann nur sehr schlecht vermehren

Virophagen

https://www.mpg.de/13879589/W003_Biologie_Medizin_058-065.pdf

• Werden teilweise von Bakterien als Abwehr gegen Riesenviren verwendet
• Bakterien nehmen Virophagen-Genome in eigenes Genom auf
• Stellen Virophagen her, wenn sie das zugehörige Riesenvirus "bemerken"
• Wirtszelle stirbt dann trotzdem irgendwann an der Lyse, aber gibt keine neuen Viren, sondern Virophagen ab
• Fortscher:innen überlegen deshalb, ob man Virophagen als Waffe gegen Riesenviren einsetzen kann

Virophagen

https://de.wikipedia.org/wiki/Sputnik-Virus

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• Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Riesenviren Einfluss auf das Erbgut der Wirtszellen nehmen und sich teilweise auch Gene der Wirtszelle „nehmen“ und ihr eigenes Erbgut verändern und sich weiterentwickeln
• Könnten so über Milliardenjahre einen bisher unbekannten Einfluss auf die Entwicklung des Lebens genommen haben
• Nicht nur negativ, da sie Gene wild durcheinander gewürfelt haben
• Könnte auch "gut" gewesen sein
• Riesenviren und Virophagen haben vermutlich großen Einfluss auf das Meeresklima
• Regulieren Leben von Plankton --> So Einfluss auf die Nährstoffzusammensetzung des Meeres

Rolle der Viren in der Evolution

• Forscher:innen haben herausgefunden, dass ein Großteil des menschlichen Genoms aus viralen Elementen besteht
• 9% unseres gesamten Genoms
• Retroviren implementieren ihr Genom in unser Genom
• Wir wissen nicht, ob und wenn ja welchen Einfluss Retroviren damit auf die Evolution hatten

Rolle der Viren in der Evolution

https://www.scinexx.de/news/biowissen/viren-dna-als-polizei-in-unserem-erbgut/

https://de.wikipedia.org/wiki/Viren
https://www.netdoktor.de/krankheiten/infektionen/viren/
https://youtu.be/2Dvm2lWMY7c
https://www.wissenschaft.de/gesundheit-medizin/sind-viren-lebendig/
https://livlife.com/de-de/die-hiv-broschure/hiv-verstehen/
https://de.wikipedia.org/wiki/Riesenvirus
https://www.scinexx.de/news/biowissen/riesenviren-an-der-grenze-zum-leben/
https://medienportal.univie.ac.at/presse/aktuelle-pressemeldungen/detailansicht/artikel/bakterien-gesucht-riesenviren-gefunden/
https://www.funk.net/channel/kurzgesagt-11090/die-viren-die-riesenviren-fressen-1753616
https://www.pharmazeutische-zeitung.de/ausgabe-332008/kannibalismus-unter-viren/
https://www.pharmazeutische-zeitung.de/ausgabe-332008/kannibalismus-unter-viren/
https://www.pharmazeutische-zeitung.de/ausgabe-072010/parasiten-im-genom/

Quellen