Vírusok morfológiája
A különböző formájú és méretű vírusok egy nukleinsavmagból, egy külső fehérjebevonatból vagy kapszidból és néha egy külső burokból állnak.
Tanulási célok
Írd le a vírusgenom, a kapszid és a burok közötti kapcsolatot
Főbb tanulságok
Főbb pontok
- A vírusokat alakjuk alapján négy csoportba sorolják: fonalas, izometrikus (vagy ikozaéderes), burkolt, valamint fej és farok.
- Néhány vírus a gazdasejthez kötődik, hogy megkönnyítse a sejtmembránba való behatolást, lehetővé téve a sejten belüli szaporodásukat.
- A nem burkolt vírusok ellenállóbbak lehetnek a hőmérséklet- és pH-változásokkal, valamint egyes fertőtlenítőszerekkel szemben, mint a burkolt vírusok.
- A vírusmag tartalmazza a kis egy- vagy kétszálú genomot, amely azokat a fehérjéket kódolja, amelyeket a vírus nem kaphat meg a gazdasejtből.
Kulcsfogalmak
- kapszid: a vírus külső fehérjeburokja
- burok: a vírust körülvevő szerkezet vagy burkolat, például egy membrán
- fonalas: fonalak vagy filamentumok formájával rendelkezik
- izometrikus: of, or being a geometric system of three equal axes lying in right angles to each other (especially in crystallography)
Virális morfológia
A vírusok acellulárisak, azaz olyan biológiai egységek, amelyeknek nincs sejtes szerkezetük. Ezért hiányzik belőlük a sejtek legtöbb alkotóeleme, például az organellumok, a riboszómák és a plazmamembrán. A virion egy nukleinsavmagból, egy külső fehérjebevonatból vagy kapszidból, és néha egy, a gazdasejtből származó fehérjéből és foszfolipidmembránból álló külső burokból áll. A kapszid fehérje alegységekből, úgynevezett kapszomerekből áll. A vírusok további fehérjéket, például enzimeket is tartalmazhatnak. A víruscsaládok tagjai közötti legnyilvánvalóbb különbség a morfológiájuk, amely meglehetősen változatos. A vírusok komplexitásának érdekes jellemzője, hogy a gazdaszervezet és a virion komplexitása nem korrelál egymással. A legbonyolultabb virionszerkezetek némelyike a bakteriofágokban figyelhető meg, olyan vírusokban, amelyek a legegyszerűbb élő szervezeteket, a baktériumokat fertőzik.
Morfológia
A vírusok sokféle alakúak és méretűek, de ezek az egyes víruscsaládok esetében egységesek és különbözőek. Általánosságban a vírusok alakját négy csoportba sorolják: fonalas, izometrikus (vagy ikozaéderes), burkolt, valamint fej és farok. A fonalas vírusok hosszúak és hengeresek. Sok növényi vírus fonalas, köztük a TMV (dohánymozaikvírus). Az izometrikus vírusok alakja nagyjából gömb alakú, mint például a poliovírus vagy a herpeszvírusok. A burkolt vírusok kapszidjait membránok veszik körül. Az állati vírusok, mint például a HIV, gyakran burkoltak. A fej- és farokvírusok baktériumokat fertőznek. A fejük az ikozaéderes vírusokhoz hasonló, a farok alakjuk pedig a fonalas vírusokéhoz hasonló.
Sok vírus valamilyen glikoproteint használ a gazdasejtekhez való kapcsolódáshoz a sejten található molekulákon, úgynevezett vírusreceptorokon keresztül. Ezeknek a vírusoknak a kötődés a feltétele annak, hogy később behatolhassanak a sejtmembránba, lehetővé téve számukra, hogy a sejt belsejében befejezzék a szaporodásukat. A vírusok által használt receptorok olyan molekulák, amelyek általában a sejtek felszínén találhatók, és saját élettani funkcióval rendelkeznek. A vírusok egyszerűen úgy fejlődtek ki, hogy ezeket a molekulákat saját replikációjukhoz használják fel.
Példa egy vírus kötődésére a gazdasejtjéhez: A KSHV vírus az emberi sejtek felszínén lévő xCT-receptorhoz kötődik. Ez a kötődés teszi lehetővé a későbbi behatolást a sejtmembránba és a sejt belsejében történő szaporodást.
A virion alakja és a burok jelenléte vagy hiánya összességében keveset árul el arról, hogy a vírus milyen betegséget okozhat, vagy milyen fajokat fertőzhet meg, de még mindig hasznos eszközök a vírusok osztályozásának megkezdéséhez. A legösszetettebb ismert vírusok közül a T4 bakteriofág, amely az Escherichia coli baktériumot fertőzi, rendelkezik egy farokszerkezettel, amelyet a vírus a gazdasejtekhez való kapcsolódáshoz használ, és egy fejszerkezettel, amely a DNS-ének ad otthont. Az adenovírus, egy nem burkolt állati vírus, amely emberekben légzőszervi megbetegedéseket okoz, a kapszomerjeiből kiálló glikoprotein tüskéket használ a gazdasejtekhez való kapcsolódáshoz. A nem burkolt vírusok közé tartoznak még a gyermekbénulást (poliovírus), a talpi szemölcsöket (papillomavírus) és a hepatitis A-t (hepatitis A vírus) okozó vírusok.
Példák a vírusok alakjára: A vírusok lehetnek összetett alakúak vagy viszonylag egyszerűek. Ez az ábra három viszonylag összetett vírust mutat: a T4 bakteriofágot, amelynek DNS-t tartalmazó fejcsoportja és farokrostjai a gazdasejtekhez kapcsolódnak; az adenovírust, amely a kapszidjának tüskéivel kötődik a gazdasejtekhez; és a HIV-et, amely a burkába ágyazott glikoproteinek segítségével kötődik a gazdasejtekhez.
A HIV-hez hasonló zárt vírusok nukleinsavból és kapszidfehérjékből állnak, amelyeket foszfolipid kettősrétegű burkolat és a hozzá kapcsolódó fehérjék vesznek körül. A vírusburokba ágyazott glikoproteinek segítségével kapcsolódnak a gazdasejtekhez. Más burkolófehérjék közé tartoznak a mátrixfehérjék, amelyek stabilizálják a burkot, és gyakran szerepet játszanak az utódvírusok összeszerelésében. A bárányhimlő, az influenza és a mumpsz példák a burokkal rendelkező vírusok által okozott betegségekre. A burok törékenysége miatt a nem burkolt vírusok ellenállóbbak a hőmérséklet, a pH és egyes fertőtlenítőszerek változásával szemben, mint a burkolt vírusok.
Nukleinsavtípusok
A DNS-t genetikai anyagként használó szinte minden élő organizmussal ellentétben a vírusok DNS-t vagy RNS-t használhatnak. A vírusmag tartalmazza a vírus genomját vagy teljes genetikai tartalmát. A vírusgenomok általában kicsik, és csak azokat a géneket tartalmazzák, amelyek olyan fehérjéket kódolnak, amelyeket a vírus nem tud megszerezni a gazdasejtből. Ez a genetikai anyag lehet egy- vagy kétszálú. Lehet lineáris vagy körkörös is. Míg a legtöbb vírus egyetlen nukleinsavat tartalmaz, másoknak a genomja több, úgynevezett szegmensből áll.
A DNS-vírusokban a vírus DNS irányítja a gazdasejt replikációs fehérjéit, hogy szintetizálják a vírusgenom új példányait, valamint átírják és lefordítsák a genomot vírusfehérjékké. A DNS-vírusok olyan emberi betegségeket okoznak, mint a bárányhimlő, a hepatitis B és egyes nemi betegségek, például a herpesz és a nemi szervi szemölcsök.
Az RNS-vírusok genetikai anyaguk kizárólag RNS-t tartalmaznak. Ahhoz, hogy genomjukat a gazdasejtben reprodukálják, az RNS-vírusok olyan enzimeket kódolnak, amelyek képesek az RNS-t DNS-é replikálni, amit a gazdasejt nem tud megtenni. Ezek az RNS-polimeráz enzimek nagyobb valószínűséggel követnek el másolási hibákat, mint a DNS-polimerázok, ezért gyakran hibáznak az átírás során. Emiatt az RNS-vírusokban gyakrabban fordulnak elő mutációk, mint a DNS-vírusokban. Ezáltal gyorsabban változnak és alkalmazkodnak a gazdaszervezetükhöz. Az RNS-vírusok által okozott emberi betegségek közé tartozik a hepatitis C, a kanyaró és a veszettség.