Vírusok morfológiája
A mindenféle 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 a gazdasejtből nem kaphat meg.
Kulcsfogalmak
- kapszid: a vírus külső fehérjeburokja
- burok: a vírust körülvevő szerkezet vagy burkolat, például egy membrán
- fonalas: fonalak vagy rostok alakját veszi fel
- izometrikus: of, or being a geometric system of three equal axes lying in right angles to each other (especially in crystallography)
Virális morfológia
Virusok acellulárisak, azaz olyan biológiai entitások, amelyeknek nincs sejtes szerkezetük. Ezért hiányzik belőlük a sejtek legtöbb alkotóeleme, mint 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 bakteriofágoknál figyelhető meg, olyan vírusoknál, amelyek a legegyszerűbb élő szervezeteket, a baktériumokat fertőzik.
Morfológia
Példa egy vírus kapcsolódására 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 vírusok sokféle alakúak és méretűek, de ezek egységesek és megkülönböztethetők az egyes víruscsaládok esetében. 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 vírusokhoz hasonló.
Minden 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.
A virion alakja és a burok jelenléte vagy hiánya összességében keveset mond 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 burkolt vírusok nukleinsavból és kapszidfehérjékből állnak, amelyeket egy 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 is használhatnak. A vírusmag tartalmazza a vírus genomját vagy teljes genetikai tartalmát. A vírusgenomok általában kicsik, 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, mások 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.