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HIV - der Erreger von AIDS 05:57 min

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Transkript HIV - der Erreger von AIDS

Hallo! Dass das HI-Virus die Infektionskrankheit AIDS auslöst, weißt du bestimmt schon. Und auf welche Weisen das Virus von Mensch zu Mensch übertragen wird, ist dir bestimmt auch bekannt, oder?

In diesem Video möchte ich dir zeigen, was auf zellulärer Ebene nach der Infektion mit dem Virus passiert. Das Virus hat nämlich einen ziemlich interessanten Vermehrungszyklus. Und du wirst sehen, dass dieser gut erklärt, warum das Virus so erfolgreich ist!

Erkennung der T-Helferzellen

Die Übertragung des Virus erfolgt durch Blut und andere Körperflüssigkeiten. Im Blut bindet das Virus an Zellen des menschlichen Immunsystems, die T-Helferzellen. Aber wie kommt es, dass das Virus nur diese Zellen infiziert und nicht irgendwelche anderen?

Es muss also eine Erkennung der T-Helferzelle durch das Virus stattfinden. Hast du eine Idee, wie das passieren könnte? Dazu müssen wir uns zunächst die Oberfläche des Virus anschauen: Diese besteht aus Lipidmolekülen und darin enthalten sind Proteine. Die Oberfläche der Wirtszelle sieht ähnlich aus: Auch diese besteht aus Lipidmolekülen mit verschiedenen Proteinen. Einige dieser Proteine sind spezielle Proteine, die an andere Proteine binden können. Man nennt diese Proteine Rezeptoren.

Die Erkennung kannst du dir ähnlich wie einen Schlüssel und ein Schloss vorstellen. Nur wenn ein Rezeptor von einem ganz bestimmten Protein, in diesem Fall ein Oberflächenprotein des HI-Virus gebunden wird, wird das Virus von der Zelle aufgenommen. Das erklärt, warum das Virus nur von den T-Helferzellen aufgenommen wird. Andere Zellen tragen nämlich nicht die Rezeptoren, die die Oberflächenproteine des Virus binden.

Reverse Trankription

Nach dieser Erkennung verschmelzen die Oberfläche der Wirtszelle und des Virus. Die Virus-Nukleinsäuren werden ins Innere der Wirtszelle entlassen. Bei den Virus-Nukleinsäuren handelt es sich im Fall des HI-Virus um RNA. Diese wird zunächst von einem Enzym in DNA umgeschrieben. Das Enzym, das so etwas kann, heißt Reverse Trankriptase.

Die entstehende DNA wird im Zellkern in die DNA der Wirtszelle eingebaut; das erfolgt ebenfalls durch ein Enzym. Viren, bei denen zunächst eine Umschreibung der RNA in DNA und dann ein Einbau in die DNA der Wirtszelle erfolgt, nennt man Retroviren. Hervorzuheben ist daran, dass sich die Wirtszelle nie mehr von der Virus-DNA trennen kann, da sie ab dann Bestandteil der Wirts-DNA ist.

Synthese RNA

Die eingebaute DNA kann nun wie die Wirts-DNA auch abgelesen werden und in mRNA umgeschrieben werden. Diese mRNA ist identisch mit der RNA, die die Zelle anfangs infiziert hat.

Die synthetisierte RNA wird als Vorlage für die Translation verschiedener Proteine verwendet, also die Proteine in der Lipidhülle, aber auch andere Proteine, die zusammen mit der RNA zu neuen Viruspartikeln verpackt werden. Dazu gehören einige der Enzyme, die der Virus in der Wirtszelle braucht: also die Reverse Transkriptase und das Enzym, das für den Einbau der DNA in das Wirtsgenom benötigt wird.

Zusammenbau neuer Viruspartikel

Der Zusammenbau neuer Viruspartikel geschieht dadurch, dass sich die Zellmembran der Wirtszelle einstülpt und sich im Inneren dieser Abtrennung die eben erwähnten Proteine und die Virus-RNA befinden.

Jetzt weißt du auch, warum das Virus von einer Lipidschicht umgeben ist. Diese stammt nämlich von der Zellmembran der Wirtszelle. In dieser Lipidschicht sind die Proteine eingelagert, die bei einer erneuten Infektion die Rezeptoren der T-Helferzellen erkennen. Die entlassenen Viruspartikel können nur weitere T-Helferzellen des gleichen Menschen oder aber eines anderen Menschen infizieren.

Besonderheiten des HI-Virus

Den Vermehrungszyklus des HI-Virus hast du jetzt kennengelernt. Ich möchte dir jetzt einige Besonderheiten des Virus zeigen. Eine Besonderheit hast du bereits gesehen: Durch das Umschreiben der Virus-RNA in DNA und den Einbau der DNA in das Wirtsgenom, kann dieser nicht mehr zwischen Virus-DNA und eigener DNA unterscheiden.

Eine weitere Besonderheit ist die Wandelbarkeit des Virus. Das Virus verändert nämlich mit jedem Vermehrungszyklus seine Oberfläche und die ursprünglich vom Immunsystem gebildeten Antikörper sind nicht mehr wirksam. Auf diese Weise entkommt das Virus sozusagen dem menschlichen Immunsystem.

Eine weitere Tatsache ist ebenfalls wichtig für den Erfolg des Virus: Durch die langen Inkubationszeiten von vielen Jahren, bis überhaupt Symptome von AIDS auftreten, kann der infizierte Mensch viele weitere Menschen anstecken und das Virus auf diese Weise weitergeben

Zusammenfassung

Du hast in diesem Video gelernt, dass es sich bei dem HI-Virus um einen Retrovirus handelt. Die Virus-RNA wird in DNA umgeschrieben, dann in das Genom der Wirtszelle eingebaut und dort vermehrt. Du hast zudem andere Besonderheiten des Vermehrungszyklus des Virus gesehen und alle diese Eigenschaften zusammen führen dazu, dass das Virus so erfolgreich ist und so viele Menschen infizieren konnte. Tschüss!

6 Kommentare
  1. Tolles Video! Mit den Zeichnungen habe ich es auch gleich viel besser verstanden!:)

    Von Mahelet V., vor mehr als 3 Jahren
  2. Du bist meine Rettung! Durch dein Video habe ich das Thema verstanden!:) Vielen Dank.

    Von Princess Smile 1, vor etwa 5 Jahren
  3. Sehr tolles video und wenn man die fachwörter nicht braucht relativ leicht versstendlich

    Von Florian W., vor mehr als 5 Jahren
  4. Hallo Merabell, das Video zielt drauf ab die zellulären Prozesse bei der HIV-Infektion übersichtlich darzustellen. Daher sind nicht alle Details erwähnt. Das Enzym was du meinst ist aber die viruseigene Integrase. Dieses Enzym bewirkt den Einbau der Virus-DNA in die menschliche DNA. Beste Grüße :)

    Von Marcel Schenke, vor mehr als 5 Jahren
  5. Sehr gutes Video, aber wieso wird nicht erwähnt welches Enzym dafür verantwortlich ist, dass die DNA im Zellkern in die der Wirtszelle eingebaut wird?

    Von Merabell A., vor fast 6 Jahren
  1. super video, danke!

    Von Swerte, vor fast 6 Jahren
Mehr Kommentare

HIV - der Erreger von AIDS Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video HIV - der Erreger von AIDS kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne den Mechanismus, der bewirkt, dass der HI-Virus vornehmlich T-Helferzellen infiziert.

    Tipps

    Dieser Mechanismus findet sich auch in der Funktion von Enzymen.

    Lösung

    Der HI-Virus kann nur Zellen befallen, welche passende Oberflächenstrukturen, sogenannte Rezeptoren, auf der Zellmembran besitzen. Auch auf der Oberfläche des HI-Virus finden sich Proteine (siehe Abbildung). Diese passen zu den Rezeptoren der Zielzelle (Andockstellen) wie ein Schlüssel in das Schloss. Deshalb spricht man hier vom Schlüssel-Schloss-Prinzip.

    Dieses findet auch bei der Bindung zwischen Enzym und Substrat Anwendung, aber auch bei Hormonen und Hormonrezeptoren sowie bei der Bindung von Antikörpern mit Antigenen.

  • Bestimme die Aufgabe der reversen Transkriptase.

    Tipps

    Das Enzym wurde erstmals im Jahre 1970 beschrieben und in einer bestimmten Virenfamilie, zu der auch der HI-Virus gehört, entdeckt. Weißt du, wie diese Familie heißt?

    Lösung

    Die reverse Transkriptase ist ein Enzym, welches die Umschreibung von RNA in DNA katalysiert. Die DNA-Synthese erfolgt aus der einzelsträngigen RNA über einen Zwischenschritt (RNA-DNA-Hybridstrang) zum doppelsträngigen DNA-Strang.

    Das Enzym wurde erstmals im Jahre 1970 beschrieben. Die Entdeckung der reversen Transkriptase veränderte die Meinung, wonach der Informationsfluss stets in Richtung DNA $\to$ RNA $\to$ Protein verlaufen würde und niemals andersherum.

    Die reverse Transkriptase findet sich nicht nur in Retroviren, sondern auch im Zusammenhang mit Telomeren: Das Enzym ist hier Bestandteil der Telomerase, welche die Telomere (Endbereiche von Chromosomen), die sich im Zuge der Replikation verkürzen, erweitern und so die Zellalterung verzögern.

    Aufgrund der hohen Fehlerhäufigkeit der reversen Transkriptase und der daraus folgenden Mutationsrate ist die Bekämpfung von Retroviren erschwert. Ihre Hemmung ist bei einer HIV-Infektion eine mögliche Ansatzstelle für eine Therapie.

  • Erstelle eine Übersicht zum Vermehrungszyklus des HI-Virus.

    Tipps

    Körperflüssigkeiten, über die eine HIV-Infektion erfolgen kann, sind Blut, Samen- und Scheidenflüssigkeit, Muttermilch und Flüssigkeiten auf Schleimhäuten.

    Nachdem der HI-Virus auf der Oberfläche der Körperzelle (z.B. T-Helferzelle) angedockt hat, fusionieren die Membranen miteinander und der Virus entlässt seinen Inhalt in die Wirtszelle.

    Die drei viralen Enzyme kommen in folgender Reihenfolge zum Einsatz:

    1. reverse Transkriptase
    2. Integrase
    3. Protease

    Lösung

    Die Übertragung des Virus erfolgt über Blut, Samen- und Scheidenflüssigkeit, Muttermilch und Flüssigkeiten auf Schleimhäuten.

    Der Vermehrungszyklus des HI-Virus lässt sich wie folgt beschreiben:
    Der HI-Virus kann nur Zellen infizieren, die auf ihrer Oberfläche das CD4-Protein als Rezeptoren tragen (z.B. T-Helferzellen). Daran kann das Virusprotein gp120 nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip binden. Neben diesen sind noch weitere Proteine am Infektionsvorgang beteiligt. Es folgt die Fusion von Virus- und Zellmembran, wobei der HI-Virus seinen Inhalt (RNA, virale Proteine) in die Körperzelle entlässt. Als erstes der viralen Proteine kommt die reverse Transkriptase zum Einsatz. Sie katalysiert die DNA-Synthese aus der einzelsträngigen RNA-Vorlage. Der virale DNA-Doppelstrang wird durch das zweite Enzym Integrase in die Wirts-DNA eingebaut. Bei jeder Zellteilung der Wirtszelle wird auch das Genmaterial des HI-Virus repliziert. Durch Transkription und Translation sowie durch die Arbeit des dritten viralen Enzyms, der Protease, werden virale RNA und Proteine produziert. Diese werden zusammengebaut und neue HI-Viren sind entstanden, welche neue Zellen infizieren können.

    Da die Arbeit der reversen Transkriptase oft fehlerhaft ist, sind neue HI-Viren oft mutiert und werden nicht vom Immunsystem bzw. den gebildeten Antikörpern erkannt. Außerdem befällt der HI-Virus vornehmlich die T-Helferzellen und somit wichtige Immunzellen. Dies hat zur Folge, dass das Immunsystem machtlos gegen die Infektion weiterer Körperzellen ist und der HI-Virus deshalb so gefährlich und erfolgreich ist.

  • Untersuche den Verlauf einer unbehandelten HIV-Infektion.

    Tipps

    Nach der HIV-Infektion und nach dem Einbau der viralen DNA in das Wirtsgenom kann es bis zu 15 Jahre dauern, bevor es zu ersten Symptomen kommt.

    AIDS ist eine Autoimmunschwächekrankheit. Sie wird durch den HI-Virus hervorgerufen. AIDS bewirkt das Zusammenbrechen des Immunsystems, da die Zahl der T-Helferzellen nahezu vollständig zurückgeht. Dies hat zur Folge, dass Krankheitserreger, mit denen das Immunsystem normalerweise einfach fertig werden würde, schwere und sogar tödliche Krankheiten auslösen können.

    Lösung

    Die Autoimmunschwächekrankheit AIDS wird durch eine Infektion mit dem HI-Virus hervorgerufen. Die Folge einer HIV-Infektion ist die Schwächung des Immunsystems. Krankheitserreger, die für das Immunsystem normalerweise keine Bedrohung darstellen würden, werden so zur ernsten und sogar lebensbedrohlichen Gefahr. Da das HI-Virus unter anderem die für die Immunabwehr wichtigen T-Helferzellen befällt, bricht das Immunsystem früher oder später zusammen. Auch gebildete Antikörper sind gegen den Virus wenig erfolgreich, da dieser aufgrund von Mutationen seine äußere Gestalt ändert und damit auch die spezifischen Bindungsstellen (Rezeptoren). Nach der HIV-Infektion kann es durchaus bis zu 15 Jahre dauern, bevor erste Symptome auftreten. AIDS verläuft in der Regel tödlich. Der Erkrankte stirbt hierbei an einer Infektion, die im Normalfall nicht tödlich wäre, z.B. eine Lungenentzündung. Die AIDS-Erkrankung ist nicht heilbar.

  • Arbeite mögliche Übertragungswege für das HI-Virus heraus.

    Tipps

    Blut, Samen- und Scheidenflüssigkeit, Muttermilch und Flüssigkeit auf Schleimhäuten sind Körperflüssigkeiten, welche HIV enthalten können.

    Unsere Haut stellt eine sichere Barriere gegen HIV dar. Trifft infiziertes Blut auf unsere Haut, zieht das also keine Infektion nach sich – es sei denn, sie ist durch eine Wunde beschädigt.

    Lösung

    Das Zusammenleben mit einem HIV-infizierten Menschen löst bei vielen Personen Unbehagen aus, da sie Angst vor einer Infektion mit HIV haben. Allerdings gehört HIV zu den schwer übertragbaren Krankheitserregern.

    HIV kann durch Körperflüssigkeiten wie Blut, Samen- und Scheidenflüssigkeit, Muttermilch und Flüssigkeiten der Schleimhäute übertragen werden. Deshalb besteht ein erhöhtes Infektionsrisiko beim Geschlechtsverkehr ohne Kondom.

    Nicht übertragen wird HIV durch Küssen, Händeschütteln und sonstigen Körperkontakt, durch die Luft (also auch nicht durch Husten oder Niesen), durch gemeinsam genutztes Geschirr und auch nicht im Schwimmbad oder auf Gemeinschaftstoiletten. Auch Insektenstiche bergen kein Risiko einer HIV-Übertragung.

    In medizinischen Einrichtungen gelten Hygienevorschriften, die auch wirkungsvoll gegen HI-Viren sind. Bei Blutspenden ist ein Restrisiko nicht ausgeschlossen. Die Wahrscheinlichkeit, durch eine Bluttransfusion vom Erreger infiziert zu werden, ist verschwindend gering.

    Besondere Vorsicht ist an Orten geboten, bei denen stechende oder schneidende Objekte mit Blut in Kontakt kommen können – deshalb sollte man sich Piercings, Tattoos oder Ohrlöcher nur von Fachpersonal stechen lassen, welche die Hygienerichtlinien gewissenhaft einhalten.

  • Weise nach, dass es sich beim HI-Virus um einen Retrovirus handelt.

    Tipps

    Das Enzym reverse Transkriptase katalysiert die Umschreibung von RNA in DNA. Hierbei wird die einzelsträngige Virus-RNA erst in einzelsträngige und dann in doppelsträngige DNA zurückübersetzt.

    Lösung

    Retroviren wie der HI-Virus zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Erbinformation in Form von RNA vorliegt, welche in geeigneten Wirtszellen in DNA umgeschrieben und in das Wirtsgenom eingebaut wird. Das Enzym, welches diesen Vorgang der DNA-Synthese katalysiert, ist die viruseigene reverse Transkriptase. Wie der Name vermuten lässt, ermöglicht das Enzym eine umgekehrte Transkription.
    Zwei weitere viruseigene Enzyme, die Integrase und die Protease, ermöglichen den Einbau der Viren-DNA in das Genom der Wirtszelle. Dadurch ist sie Bestandteil der Wirtszelle.