definicja wirusa

wirus jest łańcuchem kwasów nukleinowych (DNA lub RNA), który żyje w komórce gospodarza, wykorzystuje Części maszynerii komórkowej do reprodukcji i uwalnia replikowane łańcuchy kwasów nukleinowych, aby zainfekować więcej komórek. Wirus często mieści się w powłoce białkowej lub kopercie białkowej, ochronnej powłoce, która pozwala wirusowi przetrwać między gospodarzami.

struktura wirusa

wirus może przyjmować różne struktury. Najmniejszy wirus ma zaledwie 17 nanometrów, niewiele więcej niż białko średniej wielkości. Największy wirus jest prawie tysiąc razy większy, na 1500 nanometrach. To jest naprawdę małe. Ludzki Włos ma około 20 000 nanometrów średnicy. Oznacza to, że większość cząstek wirusa znacznie przekracza możliwości normalnego mikroskopu świetlnego. Poniżej znajduje się skaningowy mikroskop elektronowy (sem) obraz wirusa Ebola.

tutaj można zobaczyć tylko powłoka białkowa wirusa Ebola. Każdy wirus wygląda jak mały wygięty robak. Nie są to jednak komórki. Wewnątrz powłoki białkowej znajduje się starannie złożona cząsteczka RNA, która zawiera informacje niezbędne do replikacji powłoki białkowej, cząsteczki RNA i składników niezbędnych do przejęcia naturalnych procesów komórkowych w celu wykonania tych zadań.

dokładna struktura wirusa zależy od tego, który gatunek służy jako jego gospodarz. Wirus, który replikuje się w komórkach ssaków, będzie miał warstwę białkową, która umożliwia mu przyłączanie się do komórek ssaków i ich infiltrację. Kształt, struktura i funkcja tych białek zmienia się w zależności od gatunku wirusa. Typowy wirus można zobaczyć poniżej.

powyższy wirus pokazuje typową strukturę, jaką przyjmuje wirus, Genom wirusowy otoczony osłoną białek. Różne białka obwiedniowe umożliwią wirusowi interakcję z komórką gospodarza, którą znajdzie. Część powłoki białkowej otworzy się, przebije przez błonę komórkową i złoży Genom wirusowy w komórce. Powłoka białkowa może być następnie odrzucona, ponieważ Genom wirusowy będzie się teraz replikować w komórce gospodarza. Replikowane cząsteczki wirusa zostaną zapakowane we własne powłoki białkowe i uwolnione do środowiska w celu znalezienia innego gospodarza. Podczas gdy wiele cząstek wirusa przybiera prosty kształt, taki jak powyższy, niektóre są znacznie bardziej skomplikowane.

powyższy obraz przedstawia faga-rodzaj wirusa, który specjalizuje się w komórkach bakteryjnych. Powłoka białkowa faga jest znacznie bardziej złożona i ma wiele wyspecjalizowanych części. Część główna zawiera Genom wirusowy. Kołnierz, osłona, płyta podstawy i włókna ogonowe są częścią skomplikowanego systemu do dołączania i wstrzykiwania genomu do komórki bakteryjnej. Włókna ogonowe chwytają komórkę bakteryjną, ciągnąc płytkę podstawy do ściany komórkowej lub błony komórkowej. Osłona i kołnierz kompresują, przebijają komórkę i osadzają DNA w komórce bakteryjnej.

niektóre cząsteczki wirusa nie mają powłoki białkowej lub nigdy nie zostały zidentyfikowane. U niektórych gatunków wirusów roślinnych wirus jest przekazywany z komórki do komórki wewnątrz rośliny. Gdy nasiona są tworzone w roślinie, wirus rozprzestrzenia się na nasiona. W ten sposób wirus może żyć w komórkach przez całe swoje istnienie i nigdy nie potrzebuje powłoki białkowej, aby chronić go w środowisku. Inne cząsteczki wirusa mają jeszcze większe i bardziej złożone powłoki białkowe i specjalizują się w różnych gospodarzach.

czy wirus żyje?

to skomplikowane pytanie. Komórka jest uważana za żywą, ponieważ zawiera wszystkie niezbędne składniki do replikacji jej DNA, wzrostu i podziału na nowe komórki. Jest to proces, który trwa całe życie, gdzie jest to organizm jednokomórkowy lub organizm wielokomórkowy. Niektórzy ludzie nie uważają, że wirus żyje, ponieważ wirus nie zawiera wszystkich mechanizmów niezbędnych do replikacji. Powiedzieliby, że wirus bez komórki gospodarza nie może replikować się samodzielnie i dlatego nie jest żywy.

jednak, z definicji życia przedstawionej wcześniej, wydaje się, że kiedy wirus znajduje się w komórce gospodarza, ma wszystkie maszyny, których potrzebuje, aby przetrwać. Powłoka białkowa, w której występuje na zewnątrz komórki, jest odpowiednikiem zarodnika bakteryjnego, tworzą się wokół siebie małe bakterie kapsułkowe, aby przetrwać trudne warunki. Naukowcy, którzy potwierdzają, że wirus jest organizmem żywym, zauważają podobieństwo między wirusem w powłoce białkowej a zarodnikiem bakteryjnym. Żaden organizm nie jest aktywny w ich płaszczu ochronnym, stają się aktywne dopiero po osiągnięciu sprzyjających warunków.

w rzeczywistości jedynym powodem, dla którego wirus atakuje nas w ogóle, jest to, że staje się aktywny w naszych komórkach. Co więcej, wirus ma tendencję do ewolucji wraz ze swoim gospodarzem. Najbardziej niebezpieczne wirusy właśnie niedawno przeskoczyły do nowego gatunku. Biochemia, którą wyewoluowali, aby żyć w obrębie innych gatunków, nie jest zgodna z nowymi gatunkami, a dochodzi do uszkodzenia komórek i śmierci. Powoduje to szereg reakcji, w zależności od tego, które komórki zostały zainfekowane. Na przykład wirus HIV atakuje wyłącznie komórki odpornościowe. Prowadzi to do całkowitej utraty funkcji immunologicznych u pacjentów. Z wirusem powodującym przeziębienie, wirus atakuje komórki oddechowe i uszkadza je, gdy wykonuje swoją pracę.

jednak nie wszystkie infekcje wirusowe będą szkodliwe dla gospodarza. Wirus, który zabija gospodarza, z czasem będzie mniej skuteczny w porównaniu z wirusem, który nie szkodzi gospodarzowi. Zdrowy gospodarz zwiększa liczbę cząsteczek wirusa uwalnianych do środowiska, co jest ostatecznym celem wirusa. W rzeczywistości niektóre cząsteczki wirusa mogą przynieść korzyści gospodarzowi. Dobrym przykładem jest forma wirusa opryszczki, występująca u myszy. Wirus ten, podczas gdy infekuje mysz, zapewnia jej dobrą obronę przed bakteriami przenoszącymi plagę. Chociaż mechanizm nie jest jasny, wirus w jakiś sposób uniemożliwia bakteriom przejęcie kontroli w systemie myszy.

patrząc w tym świetle, łatwo zauważyć, że wirus jest bardzo podobny do bakterii. Bakterie tworzą i utrzymują narzędzia potrzebne do odtworzenia DNA, gdzie wirus je kradnie. To jedyna prawdziwa różnica między wirusem a bakterią. Z tego powodu wielu naukowców uważa wirusa za żywy organizm. Naukowcy badający wirusy, wirusolodzy, zauważają, że cząsteczki wirusa (żywe lub nie) ewoluowały wraz z życiem prawdopodobnie tak długo, jak obecne były pierwsze komórki. Z tego powodu istnieje wirus, który specjalizuje się w prawie każdym gatunku na planecie.

Klasyfikacja wirusów

naukowcy klasyfikują wirusy w oparciu o sposób replikacji ich genomu. Niektóre genomy wirusa zbudowane są z RNA, inne z DNA. Niektóre wirusy używają pojedynczej nici, inne używają podwójnej nici. Złożoność związana z replikacją i pakowaniem tych różnych cząsteczek umieszcza wirusy w siedmiu różnych kategoriach.

genomy wirusa klasy I zbudowane są z dwuniciowego DNA, takiego samego jak ludzki genom. Ułatwia to tym cząsteczkom wirusa wykorzystanie naturalnej maszyny komórki do produkcji białek z DNA wirusa. Jednakże, aby polimeraza DNA (cząsteczka kopiująca DNA) była aktywna, komórka musi się dzielić. Niektóre cząsteczki wirusa klasy I zawierają fragmenty DNA, które sprawiają, że komórka aktywnie zaczyna się dzielić. Te cząsteczki wirusa mogą prowadzić do raka. Wirus brodawczaka ludzkiego jest przenoszonym drogą płciową wirusem klasy I i może powodować raka szyjki macicy.

wirus klasy II zawiera tylko jedną nić DNA. Zanim może być odczytany przez enzymy polimerazy DNA gospodarza, musi zostać przekształcony w dwuniciowe DNA. Robi to poprzez przejęcie histonów komórki gospodarza (białek DNA) i polimerazy DNA. Zamiast czekać na podział komórki lub zmuszać ją do tego, DNA wirusa klasy II zawiera kodowanie białka zwanego Rep. ten enzym replikacyjny replikuje oryginalny jednoniciowy genom wirusa. Inne białka są tworzone z DNA i wykorzystywane do tworzenia powłok białkowych za pomocą maszynerii komórkowej. Jednoniciowe DNA jest następnie pakowane w te powłoki białkowe i tworzone są nowe pakiety wirusów.

genomy wirusa klasy III powstają z dwuniciowego RNA. Chociaż jest to niezwykłe, te pakiety wirusów pochodzą z własnego białka, polimerazy RNA. Białko to może tworzyć posłaniec RNA (mRNA) z dwuniciowego RNA wirusa. RNA wirusa pozostaje więc w kapsułce wirusa i tylko mRNA wchodzi do cytoplazmy gospodarza. Tutaj mRNA jest przekształcane w białka, z których niektóre zawierają więcej polimerazy RNA. Ta polimeraza RNA tworzy nowy dwuniciowy RNA, który jest kapsułkowany przez białka i uwalniany z komórki.

wirusy klasy IV są jednoniciowym RNA, prawie identycznym z mRNA wytwarzanym przez komórkę gospodarza. W przypadku tych wirusów cała powłoka białkowa jest pochłaniana przez niezakażoną komórkę gospodarza. Mały Genom RNA ucieka z otoczki białkowej i przedostaje się do cytoplazmy. Ta jedna nitka podobna do mRNA koduje dużą poliproteinę, którą tworzą rybosomy gospodarza. Poliproteina naturalnie rozkłada się na różne części. Niektóre tworzą powłoki białkowe, podczas gdy inne odczytują i replikują oryginalną nić wirusowego RNA. Wirus nadal replikuje się i tworzy nowe, w pełni zapakowane cząsteczki wirusa. Gdy komórka jest całkowicie pełna, pęka i uwalnia cząsteczki wirusa do krwi lub środowiska. Z jednej komórki można uwolnić do 10 000 cząstek wirusa.

genomy wirusa w klasie V są również jednoniciowym RNA. Biegną one jednak w przeciwnym kierunku od normalnego mRNA. Dlatego maszyna komórki nie może odczytać ich bezpośrednio. Te cząsteczki wirusa zawierają cząsteczkę polimerazy RNA, która może odczytywać w odwrotnym kierunku. Te cząsteczki wirusa mają duże kapsułki, otoczone błoną komórkową i białkami. Gdy wirus zbliża się do komórki, jej białka błonowe wiążą się z komórką i jest wciągana do cytoplazmy. Tutaj rozpada się, uwalniając wsteczny wirusowy RNA i związane z nim białka. Te małe kompleksy wytwarzają regularne mRNA, które tworzą nowe kompleksy wirusowe. Te niedokończone kompleksy przemieszczają się na powierzchnię komórki, gdzie łączą błonę komórkową z białkami, które tworzą. Kiedy są gotowe, owijają się w tę błonę i odrywają się od komórki.

genomy wirusa klasy VI są takie same jak Klasy V, ale używają innej metody do replikacji. Cząsteczki wirusa klasy VI są znane jako retrowirusy. Zamiast tworzyć mRNA z wirusowego RNA, cząsteczki wirusa współpracują z innym białkiem. Znany jako odwrotna transkryptaza, enzym ten jest w stanie tworzyć DNA z RNA wirusa. W ten sposób wirusowy RNA przekształca się w dwuniciowy DNA. To DNA wytwarza nowego wirusa. DNA może zawierać się z DNA gospodarza, a w ten sposób stają się endogenizowane. Oznacza to, że DNA pozostanie w komórce tak długo, jak długo komórka żyje. Jeśli komórka znajduje się w linii zarodkowej, takiej jak plemnik lub jajo, wirus na stałe stanie się częścią genomu gospodarza. Szacuje się, że 5-8% ludzkiego genomu pozostaje po retrowirusie DNA.

ostatnia klasa, klasa VII, obejmuje pararelozy. Podobnie jak w przypadku klasy VI, genomy te wykorzystują odwrotną transkryptazę. Jednak te genomy wirusa są pakowane jako DNA, a nie RNA. Wirusy te wstawiają się bezpośrednio do genomu gospodarza, który rozpoczyna transpozycję wirusowego DNA do RNA. Większość tego RNA to mRNA, używane do tworzenia poliproteiny. Częścią poliproteiny jest odwrotna transkryptaza. Ta odwrotna transkryptaza działa na fragmenty RNA znane jako pregenome. Odczytuje te cząsteczki RNA i wytwarza oryginalne DNA wirusa. Jest on następnie pakowany w wirusowe powłoki białkowe. Wirusy klasy VII są często spotykane w roślinach i mogą podróżować między komórkami za pomocą plazmodesm, lub mogą być przenoszone przez roślinożerne owady żerujące na roślinach. Mszyce przenoszą wiele chorób roślin, ponieważ ich trąba przebija ściany komórek roślinnych i piją cytoplazmę.

przykłady wirusa

wirus Polio

wirus Polio, który sparaliżował prezydenta Franklina Roosevelta, jest wirusem klasy III. Ten dwuniciowy wirus RNA koduje 12 białek. Podobnie jak inne genomy wirusa klasy III, rozmnaża się poprzez uwalnianie nici mRNA do cytozolu komórek gospodarza, które kodują nowe cząsteczki wirusa. Co ciekawe, wirus polio nie był śmiertelny, dopóki ludzie nie zaczęli uzdatniać wody. Przed chlorowaniem wody polio przetrwało w większości źródeł wody. Tak więc większość niemowląt była narażona na polio od razu.

u niemowląt zwykle nie ma objawów polio, a układ odpornościowy reaguje na wirusa. Jednak po ustaleniu chlorowanej wody większość dzieci nie doświadczyła polio. Choroba nie została jednak zwalczona. Wiele osób zostało narażonych w wieku dorosłym na kieszenie polio, które nadal utrzymywały się. Osoby te bardzo cierpiały na tę chorobę, ponieważ układ odpornościowy nie reagował na nią wystarczająco szybko. Podobnie jak FDR, były one zazwyczaj trwale kalekie od wpływu wirusa na zdrowie kości. Na szczęście szczepionka na polio, jedna z pierwszych w historii, łatwo powstaje z zabijania żywego wirusa polio za pomocą ciepła. Martwe powłoki białkowe pozwalają organizmowi rozwijać odporność na wirusa, bez zainfekowania komórek.

wirus wścieklizny

wirus wścieklizny jest wirusem Klasy V, z otoczką białkową w kształcie kuli. Wirus ten zbudowany jest z liniowego, jednoniciowego RNA. Genom wirusa wścieklizny koduje pięć białek, z 12 000 nukleotydów. Co ciekawe, objawy wścieklizny u wielu zwierząt obejmują zwiększoną agresję. Ta cecha, spowodowana miejscem ataku wirusa i uszkodzeniami, które powoduje, że zwierzęta gryzą inne zwierzęta częściej niż normalnie. Zmontowane cząsteczki wirusa wścieklizny gromadzą się w ślinie. Tak więc, gdy zainfekowane zwierzę gryzie inne, wirus jest przekazywany nowemu zwierzęciu.

wirus wścieklizny jest prawie zawsze śmiertelny u ludzi, jeśli nie jest natychmiast leczony. Rocznie podaje się prawie 15 milionów szczepień po ekspozycji na wściekliznę. Szczepionka zasadniczo ładuje ciało martwym wirusem, umożliwiając dużą odpowiedź immunologiczną przeciwko wirusowi. Może to zatrzymać wirusa, zanim zostanie on ustanowiony w systemie. Jeśli tak się stanie, szanse na wyzdrowienie są niewielkie. Psy są powszechnie szczepione przed narażeniem, co zapewnia ogólną ochronę ich właścicieli na szansę są one ugryzione przez zwierzę zakażone wirusem.

Quiz

1. Która z następujących klas genomu wirusa może być reprodukowana bezpośrednio przez maszyny komórkowe?
A. Klasa I
B. Klasa III
C. Klasa VI

2. Ludzki Rhinovirus A powoduje przeziębienie. Genom rinowirusa jest jednoniciowym RNA, podobnym do mRNA wytwarzanego przez komórkę gospodarza. Do jakiej klasy należy rinowirus?
A. Klasa VII
B. Klasa II
C. Klasa IV

3. Twój przyjaciel twierdzi, że wirusy są takie same jak alergie, ponieważ oba powodują bieganie nosa. Która z poniższych sytuacji przekona twojego przyjaciela inaczej?
A. tylko wirusy wywołują reakcję immunologiczną
B. Wirus nie tylko wywołuje reakcję, ale odtwarza się w komórkach
C. Po co się kłócić? Twój przyjaciel ma rację.