Morfologia wirusów
Wirusy wszystkich kształtów i rozmiarów składają się z rdzenia zawierającego kwas nukleinowy, zewnętrznej powłoki białkowej lub kapsydu, a czasami z zewnętrznej otoczki.
Cele nauczania
Opisać związek między genomem wirusowym, kapsydem i otoczką
Kluczowe wnioski
Kluczowe punkty
- Wirusy są klasyfikowane do czterech grup na podstawie kształtu: nitkowate, izometryczne (lub ikosaedryczne), otoczkowe oraz z głową i ogonem.
- Wiele wirusów przyłącza się do komórek gospodarza, aby ułatwić penetrację błony komórkowej, umożliwiając ich replikację wewnątrz komórki.
- Wirusy nieopakowane mogą być bardziej odporne na zmiany temperatury, pH i niektóre środki dezynfekcyjne niż wirusy otoczkowe.
- Rdzeń wirusa zawiera mały jedno- lub dwuniciowy genom, który koduje białka, których wirus nie może uzyskać z komórki gospodarza.
Key Terms
- kapsyd: zewnętrzna powłoka białkowa wirusa
- otoczka: struktura zamykająca lub pokrywa, taka jak błona
- nitkowaty: mający postać nici lub włókien
- izometryczny: of, or being a geometric system of three equal axes lying at right angles to each other (especially in crystallography)
Viral Morphology
Viruses are acellular, meaning they are biological entities that do not have a cellular structure. Dlatego brakuje im większości składników komórek, takich jak organelle, rybosomy i błona plazmatyczna. Wirus składa się z rdzenia zawierającego kwas nukleinowy, zewnętrznej powłoki białkowej lub kapsydu, a czasami z zewnętrznej otoczki zbudowanej z białek i błon fosfolipidowych pochodzących z komórki gospodarza. Kapsyd składa się z podjednostek białkowych zwanych kapsomerami. Wirusy mogą również zawierać dodatkowe białka, takie jak enzymy. Najbardziej oczywistą różnicą między członkami rodzin wirusów jest ich morfologia, która jest dość zróżnicowana. Interesującą cechą złożoności wirusów jest to, że złożoność gospodarza i wirionu nie są ze sobą powiązane. Jedne z najbardziej skomplikowanych struktur wirusów obserwuje się u bakteriofagów, wirusów, które infekują najprostsze organizmy żywe: bakterie.
Morfologia
Wirusy mają wiele kształtów i rozmiarów, ale są one spójne i odrębne dla każdej rodziny wirusów. Ogólnie, kształty wirusów klasyfikuje się w czterech grupach: nitkowate, izometryczne (lub ikosaedryczne), otoczkowe oraz z głową i ogonem. Wirusy nitkowate są długie i cylindryczne. Wiele wirusów roślinnych jest nitkowatych, w tym TMV (wirus mozaiki tytoniu). Wirusy izometryczne mają kształt zbliżony do kulistego, jak np. poliovirusy czy herpesvirusy. Wirusy otoczkowe mają błony otaczające kapsydy. Wirusy zwierzęce, takie jak HIV, są często otoczkowe. Wirusy głowowe i ogonowe infekują bakterie. Mają one głowę, która jest podobna do wirusów ikosaedrycznych i ogon w kształcie jak wirusy nitkowate.
Wiele wirusów używa pewnego rodzaju glikoprotein do przyłączenia się do komórek gospodarza poprzez cząsteczki na komórce zwane receptorami wirusowymi. Dla tych wirusów przyłączenie jest warunkiem późniejszej penetracji błony komórkowej, co pozwala im na dokończenie replikacji wewnątrz komórki. Receptory wykorzystywane przez wirusy to cząsteczki, które normalnie znajdują się na powierzchni komórek i mają swoje własne funkcje fizjologiczne. Wirusy po prostu wyewoluowały, aby wykorzystać te cząsteczki do własnej replikacji.
Przykład przyłączenia się wirusa do komórki gospodarza: Wirus KSHV wiąże się z receptorem xCT na powierzchni ludzkich komórek. To przyłączenie pozwala na późniejszą penetrację błony komórkowej i replikację wewnątrz komórki.
Ogółem, kształt wirionu i obecność lub brak otoczki niewiele mówią nam o tym, jaką chorobę może wywołać wirus lub jakie gatunki może zainfekować, ale nadal są użytecznymi środkami do rozpoczęcia klasyfikacji wirusów. Wśród najbardziej złożonych znanych wirusów, bakteriofag T4, który infekuje bakterię Escherichia coli, ma strukturę ogona, którą wirus wykorzystuje do przyczepiania się do komórek gospodarza i strukturę głowy, która mieści jego DNA. Adenowirus, nierozwinięty wirus zwierzęcy, który wywołuje choroby układu oddechowego u ludzi, wykorzystuje kolce glikoproteinowe wystające z kapsomerów do przyłączania się do komórek gospodarza. Do wirusów nieopakowanych należą również wirusy wywołujące polio (poliovirus), brodawki płciowe (papillomavirus) i zapalenie wątroby typu A (hepatitis A virus).
Przykłady kształtów wirusów: Wirusy mogą mieć złożone kształty lub stosunkowo proste. Ten rysunek przedstawia trzy stosunkowo złożone wirusy: bakteriofag T4, z jego zawierającą DNA grupą głowową i włóknami ogonowymi, które przyczepiają się do komórek gospodarza; adenowirus, który wykorzystuje kolce ze swojego kapsydu do wiązania się z komórkami gospodarza; oraz HIV, który wykorzystuje glikoproteiny osadzone w swojej otoczce do wiązania się z komórkami gospodarza.
Wirusy rozwinięte, takie jak HIV, składają się z kwasu nukleinowego i białek kapsydu otoczonych dwuwarstwową otoczką fosfolipidową i związanymi z nią białkami. Glikoproteiny osadzone w wirusowej otoczce służą do przyłączania się do komórek gospodarza. Inne białka otoczki to białka macierzy, które stabilizują otoczkę i często odgrywają rolę w składaniu wirionów potomnych. Ospa wietrzna, grypa i świnka są przykładami chorób wywoływanych przez wirusy z otoczką. Ze względu na kruchość otoczki, wirusy bez otoczki są bardziej odporne na zmiany temperatury, pH i niektóre środki dezynfekujące niż wirusy otoczkowe.
Typy kwasów nukleinowych
W przeciwieństwie do prawie wszystkich organizmów żywych, które wykorzystują DNA jako swój materiał genetyczny, wirusy mogą wykorzystywać DNA lub RNA. Rdzeń wirusa zawiera genom lub całkowitą zawartość genetyczną wirusa. Genomy wirusowe są zwykle małe, zawierają tylko te geny, które kodują białka, których wirus nie może uzyskać z komórki gospodarza. Ten materiał genetyczny może być jedno- lub dwuniciowy. Może być również liniowy lub kolisty. Podczas gdy większość wirusów zawiera pojedynczy kwas nukleinowy, inne mają genomy składające się z kilku, zwanych segmentami.
W wirusach DNA wirusowe DNA kieruje białkami replikacyjnymi komórki gospodarza do syntezy nowych kopii wirusowego genomu oraz do transkrypcji i translacji tego genomu na białka wirusowe. Wirusy DNA powodują choroby człowieka, takie jak ospa wietrzna, zapalenie wątroby typu B i niektóre choroby weneryczne, takie jak opryszczka i brodawki płciowe.
Wirusy RNA zawierają tylko RNA jako swój materiał genetyczny. Aby replikować swoje genomy w komórce gospodarza, wirusy RNA kodują enzymy, które mogą replikować RNA do DNA, czego nie może zrobić komórka gospodarza. Te enzymy polimerazy RNA są bardziej podatne na błędy kopiowania niż polimerazy DNA i dlatego często popełniają błędy podczas transkrypcji. Z tego powodu mutacje w wirusach RNA występują częściej niż w wirusach DNA. Powoduje to, że szybciej się zmieniają i dostosowują do swojego gospodarza. Choroby ludzkie wywoływane przez wirusy RNA obejmują zapalenie wątroby typu C, odrę i wściekliznę.
.