Virus Definice

virus je řetězec nukleové kyseliny (DNA nebo RNA), která žije v hostitelské buňce, používá díly z mobilní stroje reprodukovat, a uvolňuje replikaci nukleové kyseliny řetězy infikovat další buňky. Virus je často umístěn v proteinovém plášti nebo proteinové obálce, ochranném obalu, který umožňuje viru přežít mezi hostiteli.

virová struktura

virus může nabývat různých struktur. Nejmenší virus je pouze 17 nanometrů, sotva delší než průměrný protein. Největší virus je téměř tisíckrát větší, na 1500 nanometrů. Tohle je opravdu malé. Lidský vlas je přibližně 20 000 nanometrů napříč. To znamená, že většina virových částic je daleko nad možnosti normálního světelného mikroskopu. Níže je obrázek rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM) viru Ebola.

Zde můžete vidět pouze protein kabát virus Ebola. Každý virus vypadá jako malý ohnutý červ. Nejedná se však o buňky. Uvnitř proteinu kabát je pečlivě složené molekula RNA, která obsahuje informace potřebné k replikaci proteinu kabát, molekula RNA, a komponenty potřebné, aby se unést buňka je přírodní procesy k dokončení těchto úkolů.

přesná struktura viru závisí na tom, který druh slouží jako jeho hostitel. Virus, který se replikuje v savčích buňkách, bude mít proteinový povlak, který mu umožní připojit se k savčím buňkám a infiltrovat je. Tvar, struktura a funkce těchto proteinů se mění v závislosti na druhu viru. Typický virus lze vidět níže.

výše uvedené virus ukazuje, že typická struktura viru trvá, virový genom je obklopen štít bílkovin. Různé obalové proteiny umožní viru interagovat s hostitelskou buňkou, kterou najde. Část proteinového pláště se pak otevře, propíchne buněčnou membránou a uloží virový genom do buňky. Proteinový plášť pak může být zlikvidován, protože virový genom se nyní replikuje v hostitelské buňce. Replikované molekuly viru budou zabaleny do vlastních proteinových plášťů a budou uvolněny do prostředí, aby našly jiného hostitele. Zatímco mnoho virových částic má jednoduchý tvar, jako je ten výše, některé jsou mnohem komplikovanější.

výše uvedený obrázek ukazuje phage, typ viru, který se specializuje na bakteriální buňky. Proteinový plášť fágu je mnohem složitější a má řadu specializovaných částí. Hlavová část obsahuje virový genom. Límec, plášť, základní deska, a ocas vlákna jsou součástí složitého systému připojit a aplikovat genomu do bakteriální buňky. Ocasní vlákna uchopí bakteriální buňku a táhnou základní desku až k buněčné stěně nebo membráně. Plášť a límec komprimují, propíchnou buňku a uloží DNA do bakteriální buňky.

některé molekuly viru nemají vůbec žádný proteinový povlak nebo nebyly nikdy identifikovány. U některých druhů rostlinných virů se virus přenáší z buňky na buňku v rostlině. Když se v rostlině vytvoří semena, virus se rozšíří na semena. Tímto způsobem může virus žít v buňkách po celou svou existenci a nikdy nepotřebuje proteinový plášť, který by ho chránil v životním prostředí. Jiné molekuly viru mají ještě větší a složitější proteinové povlaky a specializují se na různé hostitele.

žije Virus?

to je složitá otázka. Buňka je považována za živou, protože obsahuje všechny nezbytné složky k replikaci její DNA, růstu a rozdělení na nové buňky. To je proces, který trvá celý život, kde je to jednobuněčný organismus nebo vícebuněčný organismus. Někteří lidé nepovažují virus za živý, protože virus neobsahuje všechny mechanismy nezbytné k jeho replikaci. Řekli by, že virus bez hostitelské buňky se nemůže replikovat sám, a proto není naživu.

přesto se podle definice života stanoveného dříve zdá, že když je virus uvnitř hostitelské buňky, má všechny stroje, které potřebuje k přežití. Protein kabát existuje v mimo buňku je ekvivalent bakteriálních spór, malé kapsle bakterií tvoří kolem sebe přežít drsné podmínky. Vědci, kteří podporují virus být živé organismy, na vědomí, podobnost mezi viry v proteinu kabát a bakteriálních spór. Ani jeden organismus není aktivní v ochranném plášti, aktivují se pouze tehdy, když dosáhnou příznivých podmínek.

ve skutečnosti je jediný důvod, proč nás virus vůbec ovlivňuje, protože se stává aktivním v našich buňkách. Dále má virus tendenci se vyvíjet se svým hostitelem. Nejnebezpečnější viry právě nedávno vyskočily na nový druh. Biochemie, kterou vyvinuli, aby žili v jiných druzích, není kompatibilní s novým druhem, a dochází k poškození a smrti buněk. To způsobuje řadu reakcí v závislosti na tom, které buňky byly infikovány. Například virus HIV napadá výhradně imunitní buňky. To vede k úplné ztrátě imunitní funkce u pacientů. S virem způsobujícím běžné nachlazení virus napadá respirační buňky a poškozuje je při své práci.

přesto ne všechny virové infekce budou pro hostitele škodlivé. Virus, který zabije hostitele bude méně úspěšný v průběhu času, ve srovnání s virem, který nepoškozuje hostitele. Zdravý hostitel zvyšuje počet virových molekul uvolněných do životního prostředí, což je konečný cíl viru. Ve skutečnosti mohou některé virové částice ve skutečnosti prospět hostiteli. Dobrým příkladem je forma herpes viru, který se nachází u myší. Tento virus, zatímco infikuje myš, poskytuje myši dobrou obranu proti bakteriím, které nesou mor. Zatímco mechanismus není jasný, virus nějak brání bakteriím v držení v systému myši.

při pohledu v tomto světle je snadné vidět, jak je virus velmi podobný bakteriím. Bakterie vytváří a udržuje nástroje potřebné k reprodukci DNA, kde je virus krade. To je jediný skutečný rozdíl mezi virem a bakterií. Z tohoto důvodu mnoho vědců považuje virus za živý organismus. Vědci, kteří studují viry, virologové, poznamenávají, že virové částice (živé nebo ne) se vyvíjejí s životem pravděpodobně tak dlouho, dokud byly přítomny první buňky. Z tohoto důvodu existuje virus, který se specializuje na téměř všechny jednotlivé druhy na planetě.

klasifikace virů

vědci klasifikují viry na základě toho, jak replikují svůj genom. Některé virové genomy jsou vyrobeny z RNA, jiné jsou vyrobeny z DNA. Některé viry používají jediný řetězec, jiné používají dvojitý řetězec. Složitosti spojené s replikací a balením těchto různých molekul umisťují viry do sedmi různých kategorií.

genomy viru třídy I jsou tvořeny dvouvláknovou DNA, stejně jako lidský genom. To usnadňuje těmto virovým molekulám používat přirozené strojní zařízení buňky k produkci proteinů z virové DNA. Aby však byla DNA polymeráza (molekula, která kopíruje DNA) aktivní, musí se buňka dělit. Některé molekuly viru třídy I zahrnují části DNA, díky nimž se buňka aktivně začne dělit. Tyto molekuly viru mohou vést k rakovině. Lidský papilloma virus je pohlavně přenosný virus třídy I a může způsobit rakovinu děložního čípku.

virus třídy II obsahuje pouze jeden řetězec DNA. Předtím, než může být přečtena enzymy DNA polymerázy hostitele, musí být přeměněna na dvouvláknovou DNA. Dělá to tím, že unesou histony hostitelské buňky (DNA proteiny) a DNA polymerázu. Místo čekání na rozdělení buňky nebo její vynucení, DNA viru třídy II obsahuje kódování proteinu zvaného Rep. tento replikační enzym replikuje původní jednovláknový genom viru. Další proteiny jsou vytvářeny z DNA a používají se k vytváření proteinových povlaků s buněčným mechanismem. Jednovláknová DNA je pak zabalena do těchto proteinových plášťů a vytvářejí se nové virové balíčky.

genomy viru třídy III jsou vytvořeny z dvouvláknové RNA. I když je to neobvyklé, tyto virové balíčky přicházejí s vlastním proteinem, RNA polymerázou. Tento protein může vytvořit messengerovou RNA (mRNA) z dvouvláknové virové RNA. Virová RNA proto zůstává uvnitř virové kapsle a pouze mRNA vstupuje do cytoplazmy hostitele. Zde je mRNA přeměněna na proteiny, z nichž některé obsahují více RNA polymerázy. Tato RNA polymeráza vytváří novou dvouvláknovou RNA, která je zapouzdřena proteiny a uvolněna z buňky.

viry třídy IV jsou jednovláknové RNA, téměř identické s mRNA produkovanou hostitelskou buňkou. S těmito viry je celý proteinový plášť pohlcen neinfikovanou hostitelskou buňkou. Malý genom RNA uniká z proteinového pláště a proniká do cytoplazmy. Tento jeden řetězec podobný mRNA kóduje velký polyprotein, který vytvoří hostitelé ribozomy. Polyprotein se přirozeně rozkládá na různé části. Někteří vytvářejí proteinové vrstvy, zatímco jiní čtou a replikují původní řetězec virové RNA. Virus se nadále replikuje a vytváří nové, plně zabalené virové částice. Když je buňka zcela plná, praskne a uvolní virové částice do krve nebo prostředí. Z jedné buňky lze uvolnit až 10 000 virových částic.

virové genomy ve třídě V jsou také jednovláknové RNA. Běží však opačným směrem než normální mRNA. Strojní zařízení buňky je proto nemůže přímo číst. Tyto molekuly viru obsahují molekulu RNA polymerázy, která může číst obráceně. Tyto molekuly viru mají velké kapsle, obklopené buněčnou membránou a proteiny. Když se virus přiblíží k buňce, jeho membránové proteiny se vážou s buňkou a jsou vtaženy do cytoplazmy. Zde se rozpadá a uvolňuje zpětně virovou RNA a související proteiny. Tyto malé komplexy produkují pravidelnou mRNA, která vytváří nové virové komplexy. Tyto nedokončené komplexy se pohybují na buněčný povrch, kde lemují buněčnou membránu proteiny, které vytvářejí. Když jsou hotové, zabalí se do této membrány a odtrhnou se od buňky.

genomy viru třídy VI jsou stejné jako třída V, ale k replikaci používají jinou metodu. Virové částice třídy VI jsou známé jako retroviry. Namísto vytváření mRNA z virové RNA tyto molekuly viru pracují s jiným proteinem. Známý jako reverzní transkriptáza, tento enzym je schopen vytvořit DNA z virové RNA. Přitom se virová RNA převede na dvouvláknovou DNA. Tato DNA pak produkuje nový virus. DNA se může začlenit s hostitelskou DNA, a tím se endogenizuje. To znamená, že DNA zůstane v buňce, dokud buňka žije. Pokud se buňka nachází v zárodečné linii, jako je spermie nebo vejce, virus se trvale stane součástí genomu hostitele. Odhaduje se, že 5-8% lidského genomu zůstává nad retrovirovou DNA.

konečná třída, třída VII, zahrnuje pararetroviry. Podobně jako třída VI, tyto virové genomy používají reverzní transkriptázu. Tyto virové genomy jsou však baleny jako DNA, nikoli RNA. Tyto viry se vkládají přímo do hostitelského genomu, který začíná transponovat virovou DNA do RNA. Většina této RNA bude mRNA, která se používá k vytvoření polyproteinu. Součástí polyproteinu je reverzní transkriptáza. Tato reverzní transkriptáza působí na kousky RNA známé jako pregenom. Čte tyto molekuly RNA a produkuje původní virovou DNA. To je pak zabaleno do virových proteinových obalů. Třída VII viry jsou často nalezené v rostlinách, a mohou cestovat mezi buňkami pomocí plasmodesmata, nebo mohou být provedeny podle býložravé hmyz krmení na rostliny. Mšice nesou mnoho chorob rostlin, protože jejich proboscis propichuje stěny rostlinných buněk a pijí cytoplazmu.

příklady viru

Polio Virus

virus dětské obrny, který ochromil prezidenta Franklina Roosevelta, je virus třídy III. Tento dvouvláknový RNA virus kóduje 12 proteinů. Stejně jako ostatní genomy viru třídy III se množí uvolněním řetězců mRNA do cytosolu hostitelských buněk, které kódují nové molekuly viru. Zajímavé je, že virus dětské obrny nebyl smrtící, dokud lidé nezačali ošetřovat vodu. Před chlorovanou vodou přežila obrna ve většině vodních zdrojů. Tím pádem, většina kojenců byla vystavena dětské obrně hned od netopýra.

u kojenců obvykle neexistují žádné příznaky dětské obrny a imunitní systém reaguje na virus. Po založení chlorované vody však většina dětí neměla obrnu. Nemoc však nebyla vymýcena. Mnoho lidí bylo v dospělosti vystaveno kapsám dětské obrny, které stále přetrvávaly. Tito lidé trpěli touto chorobou velmi, protože imunitní systém na ni nereagoval dostatečně rychle. Stejně jako FDR byli obvykle trvale ochromeni účinky viru na zdraví kostí. Naštěstí vakcína proti dětské obrně, jedna z prvních, která byla kdy vytvořena, je snadno vyrobena z zabíjení živého viru dětské obrny teplem. Mrtvé proteinové pláště umožňují tělu vyvinout imunitu vůči viru, aniž by byly infikovány buňky.

Virus Vztekliny

virus vztekliny je Třída V virus, s kulkou ve tvaru proteinu kabát. Tento virus je tvořen lineární jednovláknovou RNA. Genom viru vztekliny kóduje pět proteinů, z 12 000 nukleotidů. Je zajímavé, že příznaky vztekliny u mnoha zvířat zahrnují zvýšenou agresi. Tato vlastnost, způsobená tím, kde virus napadá a škody, které způsobuje, způsobuje, že zvířata kousají jiná zvířata častěji, než by normálně. Shromážděné částice viru vztekliny se hromadí ve slinách. Když tedy infikované zvíře kousne další, virus se předá novému zvířeti.

virus vztekliny je u lidí téměř vždy fatální, pokud není léčen okamžitě. Ročně existuje téměř 15 milionů očkování po expozici proti vzteklině. Vakcína v podstatě zatěžuje tělo mrtvým virem, což umožňuje velkou imunitní odpověď proti viru. To může zastavit virus dříve, než se zavede do systému. Pokud k tomu dojde, existuje malá šance na zotavení. Psi jsou běžně očkováni před expozicí, což poskytuje jejich majitelům obecnou ochranu při šanci, že jsou pokousáni zvířetem infikovaným virem.

kvíz

1. Která z následujících tříd virového genomu může být reprodukována přímo buněčnými stroji?
A. Třída I
B. třída III
C. Třída VI

2. Lidský Rhinovirus a způsobuje nachlazení. Genom rhinoviru je jednovláknová RNA, podobná mRNA produkovaným hostitelskou buňkou. Do které třídy patří rhinovirus?
A. Třída VII
B. třída II
C. třída IV

3. Váš přítel tvrdí, že viry jsou stejné jako alergie, protože oba způsobují, že jeho nos běží. Která z následujících věcí přesvědčí vašeho přítele jinak?
a. pouze viry způsobují imunitní reakci
B. virus nejen způsobuje reakci, ale reprodukuje se ve vašich buňkách
C. proč se hádat? Tvůj přítel má pravdu.