Virusdefinition

ett virus är en kedja av nukleinsyror (DNA eller RNA) som lever i en värdcell, använder delar av cellulära maskiner för att reproducera och frigör de replikerade nukleinsyrakedjorna för att infektera fler celler. Ett virus är ofta inrymt i en proteinbeläggning eller proteinhölje, ett skyddande hölje som gör att viruset kan överleva mellan värdar.

Virusstruktur

ett virus kan ta på sig en mängd olika strukturer. Det minsta viruset är bara 17 nanometer, knappt längre än ett medelstort protein. Det största viruset är nästan tusen gånger så stor, vid 1500 nanometer. Det här är väldigt litet. Ett människohår är cirka 20 000 nanometer över. Detta innebär att de flesta viruspartiklar är långt bortom förmågan hos ett normalt ljusmikroskop. Nedan är en scanningelektronmikroskop (SEM) bild av Ebolaviruset.

Här kan du bara se proteinet coat av ebolaviruset. Varje virus ser ut som en liten böjd mask. Dessa är dock inte celler. Insidan av proteinbeläggningen är en noggrant vikad RNA-molekyl, som innehåller den information som är nödvändig för att replikera proteinbeläggningen, RNA-molekylen och de komponenter som är nödvändiga för att kapa en Cells naturliga processer för att slutföra dessa uppgifter.

den exakta strukturen för ett virus är beroende av vilken art som fungerar som värd. Ett virus som replikerar i däggdjursceller kommer att ha en proteinbeläggning som gör det möjligt att fästa vid och infiltrera däggdjursceller. Formen, strukturen och funktionen hos dessa proteiner förändras beroende på virusarten. Ett typiskt virus kan ses nedan.

ovanstående virus visar den typiska strukturen ett virus tar, ett viralt genom omgivet av en sköld av proteiner. De olika kuvertproteinerna gör det möjligt för viruset att interagera med värdcellen som den hittar. En del av proteinbeläggningen öppnas sedan, punkteras genom cellmembranet och deponerar virusgenomet i cellen. Proteinbeläggningen kan sedan kasseras, eftersom virusgenomet nu kommer att replikera i värdcellen. De replikerade virusmolekylerna kommer att förpackas i sina egna proteinrockar och släppas ut i miljön för att hitta en annan värd. Medan många viruspartiklar har en enkel form som den ovan, är vissa mycket mer komplicerade.

ovanstående bild visar en fag, en typ av virus som specialiserat sig på bakterieceller. Proteinskiktet i en fag är mycket mer komplex och har en mängd specialiserade delar. Huvuddelen innehåller virusgenomet. Kragen, manteln, basplattan och svansfibrerna är en del av ett invecklat system för att fästa vid och injicera genomet i en bakteriecell. Svansfibrerna griper tag i bakteriecellen och drar basplattan upp till cellväggen eller membranet. Manteln och kragen komprimerar, punkterar cellen och deponerar DNA i bakteriecellen.

vissa virusmolekyler har ingen proteinbeläggning alls, eller har aldrig identifierats göra på. I vissa växtvirusarter överförs viruset från cell till cell i växten. När frön skapas i växten sprider viruset sig till fröna. På detta sätt kan viruset leva i celler hela sin existens och behöver aldrig en proteinbeläggning för att skydda den i miljön. Andra virusmolekyler har ännu större och mer komplexa proteinskikt och specialiserar sig på olika värdar.

är ett Virus levande?

detta är en komplicerad fråga. En cell anses vara levande eftersom den innehåller alla nödvändiga komponenter för att replikera sitt DNA, växa och dela upp i nya celler. Detta är processen allt liv tar, där det är en encellig organism eller en multicellulär organism. Vissa människor anser inte att ett virus lever eftersom ett virus inte innehåller alla mekanismer som är nödvändiga för att replikera sig själv. De skulle säga att ett virus, utan en värdcell, inte kan replikera på egen hand och därför inte lever.

men enligt definitionen av liv som anges tidigare verkar det som om ett virus är inuti en värdcell har det alla maskiner som behövs för att överleva. Proteinbeläggningen som den finns i utanför en cell motsvarar en bakteriell spore, en liten kapselbakterier bildas runt sig själva för att överleva svåra förhållanden. Forskare som stöder ett virus som är levande organismer noterar likheten mellan ett virus i en proteinbeläggning och en bakteriell spore. Varken organismen är aktiv inom sin skyddande päls, de blir bara aktiva när de når gynnsamma förhållanden.

faktum är att den enda anledningen till att ett virus påverkar oss alls är att det blir aktivt i våra celler. Vidare tenderar ett virus att utvecklas med sin värd. De farligaste virusen har nyligen hoppat till en ny art. De biokemi de utvecklats för att leva inom de andra arterna är inte kompatibel med den nya arten, och cellskador och död uppstår. Detta orsakar ett antal reaktioner, beroende på vilka celler som infekterades. HIV-viruset attackerar till exempel uteslutande immunceller. Detta leder till en total förlust av immunfunktion hos patienter. Med viruset som orsakar förkylning attackerar viruset andningsceller och skadar dem när det gör sitt arbete.

ändå kommer inte alla virusinfektioner att vara skadliga för värden. Ett virus som dödar värden blir mindre framgångsrikt över tid jämfört med ett virus som inte skadar värden. En frisk värd ökar antalet virusmolekyler som släpps ut i miljön, vilket är det ultimata målet för viruset. Faktum är att vissa viruspartiklar faktiskt kan gynna värden. Ett bra exempel är en form av herpesvirus, som finns hos möss. Detta virus, medan det infekterar en mus, ger musen ett bra försvar mot bakterierna som bär pesten. Medan mekanismen inte är klar hindrar viruset på något sätt bakterierna från att ta tag i musens system.

När det ses i detta ljus är det lätt att se hur ett virus liknar en bakterie. Bakterierna skapar och underhåller de verktyg som behövs för att reproducera DNA, där viruset stjäl dem. Detta är den enda verkliga skillnaden mellan ett virus och en bakterie. På grund av detta anser många forskare att ett virus är en levande organism. Forskare som studerar virus, virologer, noterar att viruspartiklar (levande eller inte) har utvecklats med livet förmodligen så länge de första cellerna var närvarande. På grund av detta, det finns ett virus som specialiserat sig på nästan varenda art på planeten.

Virusklassificering

forskare klassificerar virus baserat på hur de replikerar sitt genom. Vissa virusgenom är gjorda av RNA, andra är gjorda av DNA. Vissa virus använder en enda sträng, andra använder en dubbelsträng. Komplexiteten i replikering och förpackning av dessa olika molekyler placerar virus i sju olika kategorier.

klass i-virusgenom är gjorda av dubbelsträngat DNA, samma som det mänskliga genomet. Detta gör det enkelt för dessa virusmolekyler att använda cellens naturliga maskiner för att producera proteiner från virus-DNA. För att DNA-polymeras (molekylen som kopierar DNA) ska vara aktiv måste cellen dock dela sig. Vissa klass i-virusmolekyler inkluderar delar av DNA som gör att cellen aktivt börjar dela sig. Dessa virusmolekyler kan leda till cancer. Humant papillomvirus är ett sexuellt överfört klass I-virus och kan orsaka livmoderhalscancer.

ett Klass II-virus innehåller bara en enda DNA-sträng. Innan det kan läsas av värdens DNA-polymerasenzymer måste det omvandlas till dubbelsträngat DNA. Det gör detta genom att kapa värdcellens histoner (DNA-proteiner) och DNA-polymeras. I stället för att vänta på att cellen ska dela eller tvinga den till, innehåller klass II-virus-DNA kodning för ett protein som kallas rep.detta replikeringsenzym replikerar det ursprungliga enkelsträngade virusgenomet. Andra proteiner skapas från DNA och används för att skapa proteinbeläggningar med cellmaskineriet. Det enkelsträngade DNA förpackas sedan i dessa proteinrockar och nya viruspaket skapas.

klass III-virusgenom skapas från dubbelsträngat RNA. Även om detta är ovanligt, kommer dessa viruspaket med sitt eget protein, RNA-polymeras. Detta protein kan skapa budbärar-RNA (mRNA) från det dubbelsträngade viruset RNA. Viruset RNA stannar därför inom viruskapseln, och endast mRNA kommer in i cytoplasman hos värden. Här omvandlas mRNA till proteiner, av vilka några innefattar mer RNA-polymeras. Detta RNA-polymeras skapar ett nytt dubbelsträngat RNA, som inkapslas av proteinerna och frigörs från cellen.

klass IV-virus är enkelsträngat RNA, nästan identiskt med mRNA som produceras av värdcellen. Med dessa virus uppslukas hela proteinbeläggningen av en oinfekterad värdcell. Det lilla RNA-genomet undgår proteinbeläggningen och tar sig in i cytoplasman. Den här mRNA-liknande strängen kodar för ett stort polyprotein, som kommer att skapas av värdens ribosomer. Polyproteinet bryts naturligt i olika delar. Vissa skapar proteinrockar, medan andra läser och replikerar den ursprungliga strängen av viralt RNA. Viruset fortsätter att replikera och skapa nya, helt packade viruspartiklar. När cellen är helt full spricker den och släpper ut viruspartiklarna i blodet eller miljön. Upp till 10 000 viruspartiklar kan frigöras från en enda cell.

virusgenomerna i klass V är också enkelsträngat RNA. Men de går i motsatt riktning från normalt mRNA. Därför kan cellens maskiner inte läsa dem direkt. Dessa virusmolekyler innehåller en RNA-polymerasmolekyl som kan läsas i omvänd ordning. Dessa virusmolekyler har stora kapslar, omgivna av cellmembran och proteiner. När viruset närmar sig en cell binder dess membranproteiner med cellen och det dras in i cytoplasman. Här bryts det isär och frigör det bakåtvirala RNA och associerade proteiner. Dessa små komplex producerar regelbundet mRNA, vilket skapar nya viruskomplex. Dessa oavslutade komplex flyttar till cellytan, där de linjer cellmembranet med proteiner de skapar. När de är färdiga sätter de sig i detta membran och rinner bort från cellen.

Klass vi-virusgenom är samma som klass V, men de använder en annan metod för att replikera. Klass VI-viruspartiklar är kända som Retrovirus. Istället för att skapa mRNA från viralt RNA arbetar dessa virusmolekyler med ett annat protein. Känd som omvänd transkriptas, kan detta enzym skapa DNA från viruset RNA. På så sätt omvandlas viralt RNA till dubbelsträngat DNA. Detta DNA producerar sedan nytt virus. DNA kan införlivas med värd-DNA och därigenom bli endogeniserad. Detta innebär att DNA kommer att förbli i cellen så länge cellen lever. Om cellen finns i en groddlinje, såsom en sperma eller ett ägg, kommer viruset permanent att bli en del av värdens genom. Det uppskattas att 5-8% av det mänskliga genomet är kvar över retrovirus DNA.

den slutliga klassen, klass VII, inkluderar pararetrovirusen. I likhet med klass VI använder dessa virusgenom omvänd transkriptas. Dessa virusgenom är emellertid paket som DNA, inte RNA. Dessa virus sätter sig direkt in i värdgenomet, som börjar transponera viralt DNA i RNA. Det mesta av detta RNA kommer att vara mRNA, som används för att skapa ett polyprotein. En del av polyproteinet är omvänd transkriptas. Detta omvända transkriptas fungerar på bitar av RNA som kallas pregenom. Den läser dessa RNA-molekyler och producerar det ursprungliga virus-DNA. Detta förpackas sedan i virala proteinrockar. Klass VII-virus finns ofta i växter och kan färdas mellan celler med plasmodesmata, eller de kan bäras av växtätande insekter som matar på växterna. Bladlöss bär många växtsjukdomar, eftersom deras proboscis genomtränger växtcellväggar och de dricker cytoplasman.

exempel på ett Virus

poliovirus

polioviruset, som lamslog President Franklin Roosevelt, är ett Klass III-virus. Detta dubbelsträngade RNA-virus kodar för 12 proteiner. Liksom andra klass III-virusgenom reproducerar det genom att frigöra mRNA-strängar i cytosolen hos värdceller, som kodar för nya virusmolekyler. Intressant nog var polioviruset inte dödligt, tills människor började behandla sitt vatten. Före klorerat vatten överlevde polio i de flesta vattenkällor. Således utsattes de flesta spädbarn för polio precis utanför fladdermusen.

hos spädbarn finns det vanligtvis inga symtom på polio, och immunsystemet svarar på viruset. Men efter att klorerat vatten etablerades upplevde de flesta barn inte polio. Sjukdomen utrotades dock inte. Många människor utsattes i vuxen ålder för fickor av polio som fortfarande kvarstod. Dessa människor led mycket av sjukdomen, eftersom immunsystemet inte reagerade tillräckligt snabbt på det. Liksom FDR var de vanligtvis permanent förlamade från virusets effekter på benhälsan. Lyckligtvis är vaccinet mot polio, en av de första som någonsin skapats, lätt gjord av att döda levande poliovirus med värme. De döda proteinbeläggningarna tillåter kroppen att utveckla en immunitet mot viruset, utan att celler smittas.

rabiesvirus

rabiesviruset är ett Klass V-virus med en kulformad proteinbeläggning. Detta virus är tillverkat av linjärt, enkelsträngat RNA. Rabiesvirusgenomet kodar för fem proteiner, från 12 000 nukleotider. Intressant är att symtomen på rabies hos många djur inkluderar ökad aggression. Detta drag, orsakat av var viruset attackerar och skadan det gör, får djur att bita andra djur oftare än de normalt skulle göra. De sammansatta rabiesviruspartiklarna ackumuleras i saliven. Således, när ett infekterat djur biter ett annat, överförs viruset till det nya djuret.

rabiesvirus är nästan alltid dödligt hos människor, om det inte behandlas omedelbart. Årligen ges nästan 15 miljoner vaccinationer efter exponering för rabies. Vaccinet laddar i huvudsak kroppen med det döda viruset, vilket möjliggör ett stort immunsvar mot viruset. Detta kan stoppa viruset innan det etableras i systemet. Om detta händer finns det liten chans att återhämta sig. Hundar vaccineras vanligtvis före exponering, vilket ger ett allmänt skydd för sina ägare på chansen att de blir bitna av ett djur infekterat med viruset.

frågesport

1. Vilken av följande klasser av virusgenom kan reproduceras direkt av cellulära maskiner?
A. Klass I
B. Klass III
C. Klass VI

2. Humant Rhinovirus a orsakar förkylning. Genomet av rhinovirus är ett enkelsträngat RNA, liknande mRNA som produceras av värdcellen. Vilken klass hör rhinovirus till?
A. Klass VII
B. Klass II
C. Klass IV

3. Din vän hävdar att virus är desamma som allergier, eftersom båda får näsan att springa. Vilket av följande kommer att övertyga din vän annars?
A. endast virus orsakar en immunreaktion
B. ett virus orsakar inte bara en reaktion, det reproducerar i dina celler
C. varför argumentera? Din vän har rätt.