viruksen määritelmä

a virus on nukleiinihappojen ketju (DNA tai RNA), joka elää isäntäsolussa, käyttää solukoneiston osia lisääntyäkseen ja vapauttaa replikoituneet nukleiinihappoketjut infektoimaan useampia soluja. Virusta säilytetään usein proteiinikuoressa tai proteiinikuoressa, joka on suojapeite, jonka avulla virus selviytyy isäntien välillä.

viruksen rakenne

virus voi ottaa useita erilaisia rakenteita. Pienin virus on vain 17 nanometriä, hädin tuskin pidempi kuin keskivertokokoinen proteiini. Suurin virus on lähes tuhat kertaa sen kokoinen, 1 500 nanometriä. Tämä on todella pieni. Ihmisen hiuksen läpimitta on noin 20 000 nanometriä. Tämä tarkoittaa sitä, että useimmat virushiukkaset ylittävät selvästi normaalin valomikroskoopin kyvyt. Alla on skannauselektronimikroskoopin (sem) kuva Ebolaviruksesta.

tässä näkyy vain proteiini Ebola-viruksen takki. Jokainen virus näyttää vääntyneeltä matolta. Nämä eivät kuitenkaan ole soluja. Proteiinikerroksen sisällä on huolellisesti taitettu RNA-molekyyli, joka sisältää proteiinikerroksen replikointiin tarvittavan informaation, RNA-molekyylin, sekä solun luonnollisten prosessien kaappaamiseen tarvittavat komponentit näiden tehtävien suorittamiseksi.

viruksen tarkka rakenne riippuu siitä, mikä laji toimii sen isäntänä. Nisäkässoluissa lisääntyvällä viruksella on proteiinikerros, jonka avulla se voi kiinnittyä nisäkässoluihin ja soluttautua niihin. Näiden proteiinien muoto, rakenne ja toiminta muuttuvat viruslajin mukaan. Tyypillinen virus on nähtävissä alla.

edellä mainitussa viruksessa näkyy viruksen tyypillinen rakenne, viruksen perimä, jota ympäröi proteiinien kilpi. Erilaiset kirjekuoriproteiinit mahdollistavat viruksen vuorovaikutuksen löytämänsä isäntäsolun kanssa. Osa proteiinikuoresta avautuu, lävistää solukalvon ja tallettaa viruksen perimän soluun. Proteiinikerros voidaan sitten hävittää, sillä viruksen perimä monistuu nyt isäntäsolun sisällä. Replikoidut virusmolekyylit pakataan omaan proteiinikuoreensa, ja ne vapautuvat ympäristöön etsimään uutta isäntää. Vaikka monet virushiukkaset saavat yllä olevan kaltaisen yksinkertaisen muodon, jotkin niistä ovat paljon monimutkaisempia.

yllä olevassa kuvassa näkyy phage, virustyyppi, joka on erikoistunut bakteerisoluihin. Faagin proteiinikerros on paljon monimutkaisempi, ja siinä on erilaisia erikoistuneita osia. Pään osa sisältää viruksen genomin. Kaulus, tuppi, pohjalevy ja häntäkuidut ovat osa monimutkaista järjestelmää, jolla perimä kiinnittyy bakteerisoluun ja pistää sen sisään. Pyrstösyyt tarttuvat bakteerisoluun vetäen pohjalevyn ylös soluseinämään tai kalvoon. Vaippa ja kaulus tiivistyvät, puhkaisevat solun ja tallettavat DNA: n bakteerisoluun.

joillakin virusmolekyyleillä ei ole minkäänlaista proteiinikuorrutusta tai niiden ei ole koskaan havaittu muodostuvan. Joillakin kasviviruslajeilla virus siirtyy solusta toiseen kasvin sisällä. Kun kasvin sisällä syntyy siemeniä, virus leviää siemeniin. Näin virus voi elää soluissa koko olemassaolonsa ajan, eikä tarvitse koskaan proteiinikerrosta suojellakseen sitä ympäristössä. Muilla virusmolekyyleillä on vielä suurempia ja monimutkaisempia proteiinikerroksia, ja ne ovat erikoistuneet erilaisiin isäntiin.

elääkö Virus?

Tämä on monimutkainen kysymys. Solun katsotaan olevan elävä, koska se sisältää kaikki tarvittavat komponentit DNA: n monistamiseen, kasvamiseen ja jakautumiseen uusiksi soluiksi. Tämä on kaiken elämän prosessi, jossa se on yksisoluinen eliö tai monisoluinen eliö. Jotkut ihmiset eivät pidä virusta elossa, koska virus ei sisällä kaikkia mekanismeja, jotka ovat tarpeen monistaa itsensä. He sanoisivat, että virus ilman isäntäsolua ei kykene lisääntymään itsestään eikä ole siksi elossa.

vielä aiemmin esitetyn elämän määritelmän mukaan näyttää siltä, että kun virus on isäntäsolun sisällä, sillä on kaikki koneet, joita se tarvitsee selviytyäkseen. Proteiini takki se esiintyy ulkopuolella solun on vastaava bakteeri itiö, pieni kapseli bakteerit muodostavat ympärilleen selviytyä ankarissa olosuhteissa. Tutkijat, jotka kannattavat viruksen olevan elävä organismi, panevat merkille, että proteiinipeitteessä oleva virus ja bakteerin itiöemä muistuttavat toisiaan. Kumpikaan eliö ei ole aktiivinen suojapeitteensä sisällä, vaan ne aktivoituvat vasta saavuttaessaan suotuisat olosuhteet.

itse asiassa ainoa syy, miksi virus vaikuttaa meihin ollenkaan, on se, että se aktivoituu soluissamme. Lisäksi virus pyrkii kehittymään isäntänsä mukana. Vaarallisimmat virukset ovat vasta hiljattain hypänneet uuteen lajiin. Niiden kehittämä biokemia elää muiden lajien sisällä ei ole yhteensopiva uuden lajin kanssa, ja tapahtuu soluvaurioita ja kuolemia. Tämä aiheuttaa useita reaktioita riippuen siitä, mitkä solut ovat saaneet tartunnan. Esimerkiksi HI-virus hyökkää ainoastaan immuunisoluja vastaan. Tämä johtaa potilaiden immuunitoimintojen täydelliseen häviämiseen. Flunssaa aiheuttavan viruksen iskiessä hengitystiesoluihin virus vahingoittaa niitä tehdessään työtään.

kaikki virustartunnat eivät kuitenkaan ole isännälle haitallisia. Isäntää tappava virus menestyy ajan myötä huonommin verrattuna virukseen, joka ei vahingoita isäntää. Terve isäntä lisää ympäristöön vapautuvien virusmolekyylien määrää, mikä on viruksen perimmäinen tavoite. Jotkin virushiukkaset saattavat itse asiassa hyödyttää isäntää. Hyvä esimerkki on hiirillä tavattava herpesviruksen muoto. Vaikka tämä virus tartuttaa hiirtä, se antaa hiirelle hyvän suojan ruttoa kantavia bakteereja vastaan. Vaikka mekanismi ei ole selvä, virus jotenkin estää bakteereja ottamasta kiinni hiiren järjestelmään.

tässä valossa tarkasteltuna on helppo nähdä, miten virus on hyvin samankaltainen kuin bakteeri. Bakteeri luo ja ylläpitää DNA: n kopioimiseen tarvittavia välineitä, joista virus varastaa ne. Tämä on ainoa todellinen ero viruksen ja bakteerin välillä. Tämän vuoksi monet tiedemiehet pitävät virusta elävänä organismina. Viruksia tutkivat tutkijat, virologit, toteavat, että virushiukkaset (eläviä tai ei) ovat kehittyneet elämän mukana luultavasti niin kauan kuin ensimmäiset solut ovat olleet olemassa. Tämän vuoksi on olemassa virus, joka on erikoistunut lähes jokaiseen lajiin maapallolla.

Virusluokitus

tutkijat luokittelevat virukset sen perusteella, miten ne monistavat genominsa. Jotkut viruksen genomit koostuvat RNA: sta, toiset DNA: sta. Jotkut virukset käyttävät yhtä juostetta, toiset kaksoisjuostetta. Näiden eri molekyylien monistamiseen ja pakkaamiseen liittyvät monimutkaisuudet asettavat virukset seitsemään eri luokkaan.

I-luokan viruksen genomit koostuvat kaksijuosteisesta DNA: sta, joka on sama kuin ihmisen genomi. Näin näiden virusmolekyylien on helppo käyttää solun luonnollista koneistoa tuottamaan proteiineja viruksen DNA: sta. Jotta DNA-polymeraasi (DNA: ta kopioiva molekyyli) olisi aktiivinen, solun on kuitenkin jakauduttava. Joihinkin I-luokan virusmolekyyleihin kuuluu DNA: n osia, jotka saavat solun aktiivisesti aloittamaan jakautumisen. Nämä virusmolekyylit voivat johtaa syöpään. Ihmisen papilloomavirus on sukupuoliteitse tarttuva I-luokan virus, joka voi aiheuttaa kohdunkaulan syöpää.

luokan II virus sisältää vain yhden DNA-juosteen. Ennen kuin isännän DNA-polymeraasientsyymit voivat lukea sen, se on muunnettava kaksoisjuosteiseksi DNA: ksi. Se tekee tämän kaappaamalla isäntäsolun histonit (DNA-proteiinit) ja DNA-polymeraasin. Sen sijaan, että odottaisimme solun jakautuvan tai pakottaisimme sen siihen, luokan II viruksen DNA sisältää REP-nimisen proteiinin koodauksen. tämä replikaatioentsyymi kopioi alkuperäisen yksisäikeisen viruksen genomin. Muut proteiinit syntyvät DNA: sta ja niitä käytetään proteiinikakkujen luomiseen solukoneiston kanssa. Tämän jälkeen yksijuosteinen DNA pakataan näihin proteiinikuoriin, ja syntyy uusia viruspaketteja.

luokan III viruksen genomit syntyvät kaksijuosteisesta RNA: sta. Vaikka tämä on epätavallista, näissä viruspaketeissa on oma proteiininsa, RNA-polymeraasi. Tämä proteiini voi luoda lähetti-RNA: ta (mRNA) kaksijuosteisesta virus-RNA: sta. Viruksen RNA pysyy siis viruskapselissa, ja vain mRNA pääsee isännän sytoplasmaan. Tässä mRNA muuttuu proteiineiksi, joista osa sisältää enemmän RNA-polymeraasia. Tämä RNA-polymeraasi luo uuden kaksijuosteisen RNA: n, jonka proteiinit kapseloivat ja vapautuvat solusta.

IV-luokan virukset ovat yksijuosteista RNA: ta, joka on lähes identtinen isäntäsolun tuottaman mRNA: n kanssa. Näillä viruksilla tartuttamaton isäntäsolu nielaisee koko proteiinikerroksen. Pieni RNA-perimä karkaa proteiinikerroksesta ja etenee sytoplasmaan. Tämä yksi mRNA-kaltainen säie koodaa suurta polyproteiinia, joka syntyy isäntien ribosomeista. Polyproteiini hajoaa luonnollisesti eri osiin. Jotkut luovat proteiinikakkuja, kun taas toiset lukevat ja kopioivat viruksen RNA: n alkuperäistä juostetta. Virus jatkaa lisääntymistään ja luo uusia, täyteen pakattuja viruspartikkeleita. Kun solu on täysin täynnä, se repeää ja vapauttaa virushiukkasia vereen tai ympäristöön. Yhdestä solusta voi vapautua jopa 10 000 virushiukkasta.

myös V-luokan viruksen genomit ovat yksijuosteisia RNA: ta. Ne kulkevat kuitenkin päinvastaiseen suuntaan kuin normaali mRNA. Siksi solun koneisto ei pysty lukemaan niitä suoraan. Näissä virusmolekyyleissä on RNA-polymeraasimolekyyli, joka voi lukea käänteisesti. Näillä virusmolekyyleillä on suuret kapselit, joita ympäröivät solukalvo ja proteiinit. Kun virus lähestyy solua, sen kalvoproteiinit sitoutuvat soluun, ja se joutuu sytoplasmaan. Täällä se hajoaa ja vapauttaa viruksen RNA: ta ja siihen liittyviä proteiineja. Nämä pienet kompleksit tuottavat säännöllistä mRNA: ta, jolloin syntyy uusia viruskomplekseja. Nämä keskeneräiset kompleksit siirtyvät solun pinnalle, jossa ne reunustavat solukalvoa luomillaan proteiineilla. Kun ne ovat valmiita, ne kietoutuvat tähän kalvoon ja repivät pois solusta.

Vi-luokan viruksen genomit ovat samat kuin V-luokan, mutta ne käyttävät eri menetelmää replikoituakseen. Luokan VI viruspartikkeleita kutsutaan retroviruksiksi. Viruksen RNA: sta ei synny mRNA: ta, vaan nämä virusmolekyylit toimivat eri proteiinin kanssa. Nimellä käänteiskopioijaentsyymi tunnettu entsyymi pystyy luomaan DNA: ta viruksen RNA: sta. Tällöin viruksen RNA muuttuu kaksijuosteiseksi DNA: ksi. Tämä DNA tuottaa sitten uutta virusta. DNA voi sulautua isäntäeläimen DNA: han, jolloin se endogenisoituu. Tämä tarkoittaa, että DNA pysyy solussa niin kauan kuin solu elää. Jos solu löytyy itulinjasta, kuten siittiöstä tai munasolusta, viruksesta tulee pysyvästi osa isännän perimää. On arvioitu, että 5-8% ihmisen perimästä on jäljellä retroviruksen DNA: ta.

viimeiseen luokkaan, luokkaan VII, kuuluvat pararetrovirukset. Luokan VI tapaan nämä viruksen genomit käyttävät käänteiskopioijaentsyymiä. Nämä viruksen genomit ovat kuitenkin paketissa DNA: na, eivät RNA: na. Nämä virukset työntyvät suoraan isäntägeeniin, joka alkaa siirtää viruksen DNA: ta RNA: ksi. Suurin osa RNA: sta on mRNA: ta, jota käytetään polyproteiinin luomiseen. Osa polyproteiinista on käänteiskopioijaentsyymiä. Tämä käänteiskopioijaentsyymi toimii pregenomina tunnetuissa RNA: n kappaleissa. Se lukee näitä RNA-molekyylejä ja tuottaa alkuperäisen viruksen DNA: n. Tämän jälkeen se pakataan viruksen proteiinikuoriin. Luokan VII viruksia esiintyy usein kasveissa, ja ne voivat kulkeutua solujen välillä plasmodesmatan avulla, tai niitä voivat kuljettaa kasveja syövät kasvinsyöjähyönteiset. Kirvat kantavat monia kasvitauteja, sillä niiden kärsä lävistää kasvien soluseinät ja ne juovat sytoplasmaa.

esimerkkejä A-viruksesta

poliovirus

presidentti Franklin Rooseveltin lamauttanut poliovirus on III-luokan virus. Tämä kaksijuosteinen RNA-virus koodaa 12 proteiinia. Muiden III-luokan viruksen genomien tavoin se lisääntyy vapauttamalla mRNA-säikeitä isäntäsolujen sytosoliin, joka koodaa uusia virusmolekyylejä. On kiinnostavaa, että poliovirus ei ollut tappava, ennen kuin ihmiset alkoivat hoitaa vetensä. Ennen kloorivettä polio säilyi useimmissa vesilähteissä. Niinpä useimmat pikkulapset altistuivat poliolle heti kättelyssä.

lapsilla ei yleensä ole polion oireita, ja immuunijärjestelmä reagoi virukseen. Klooriveden perustamisen jälkeen useimmilla lapsilla ei kuitenkaan esiintynyt poliota. Tautia ei kuitenkaan saatu hävitettyä. Monet altistuivat aikuisiällä polioon, joka jatkui edelleen. Nämä ihmiset kärsivät sairaudesta suuresti, sillä immuunijärjestelmä ei reagoinut siihen riittävän nopeasti. Kuten FDR, ne olivat yleensä pysyvästi rampautuneita viruksen vaikutuksista luuston terveyteen. Onneksi rokote polioon, yksi ensimmäisistä koskaan luotu, on helppo tehdä tappamalla elävä poliovirus kuumuudella. Kuolleiden proteiinikakkujen avulla elimistö voi kehittää immuniteetin virusta vastaan ilman, että solut ovat infektoituneet.

raivotautivirus

raivotautivirus on V-luokan virus, jolla on luodinmuotoinen proteiinipeite. Virus koostuu lineaarisesta, yksijuosteisesta RNA: sta. Rabiesviruksen genomi koodaa viittä proteiinia 12 000 nukleotidista. Mielenkiintoista on, että rabieksen oireisiin monilla eläimillä kuuluu lisääntynyt aggressiivisuus. Tämä ominaisuus, joka johtuu siitä, missä virus hyökkää ja vahinkoa se tekee, saa Eläimet puremaan muita eläimiä useammin kuin ne normaalisti. Kootut vesikauhuvirushiukkaset kerääntyvät sylkeen. Niinpä kun tartunnan saanut eläin puree toista, virus siirtyy uuteen eläimeen.

raivotautivirus on lähes aina ihmiselle tappava, ellei sitä hoideta heti. Vuosittain annetaan lähes 15 miljoonaa rabiesrokotusta altistumisen jälkeen. Rokote käytännössä kuormittaa elimistöä kuolleella viruksella, mikä mahdollistaa suuren immuunivasteen virusta vastaan. Tämä voi pysäyttää viruksen ennen kuin se vakiintuu järjestelmään. Jos näin käy, toipumisen mahdollisuus on pieni. Koirat ovat yleisesti rokotettu ennen altistusta, joka tarjoaa yleistä suojaa niiden omistajille on mahdollisuus ne purema eläin tartunnan virus.

tietokilpailu

1. Mitkä seuraavista viruksen perimäluokista voidaan jäljentää suoraan solukoneistolla?
A. Luokka I
B. Luokka III
C. Luokka VI

2. Ihmisen rinovirus A aiheuttaa flunssan. Rinoviruksen perimä on yksijuosteinen RNA, joka muistuttaa isäntäsolun tuottamaa mrnaa. Mihin luokkaan rinovirus kuuluu?
A. Luokka VII
B. Luokka II
C. Luokka IV

3. Ystäväsi väittää, että virukset ovat sama asia kuin allergiat, sillä molemmat saavat hänen nenänsä valumaan. Mikä seuraavista vakuuttaa ystäväsi toisin?
A. vain virukset aiheuttavat immuunireaktion
B. A-virus ei ainoastaan aiheuta reaktiota, se lisääntyy soluissa
C. miksi väittää? Ystäväsi on oikeassa.